藥學類專業綜合性實驗的設計與實踐探索

李菲 孫明爽 畢研平 郝吉福 侯會美

摘? 要：實驗教學是藥學類專業人才培養的重要組成部分，在專業課教學中占有重要地位。綜合性實驗體現知識點之間的聯系，可提高學生的參與程度，促進理論和實踐的密切結合。開展綜合性實驗有利于培養學生的科研思維和創新能力，提高教學效果。“以薄荷油-β-環糊精包合物的制備”為例，探討綜合性實驗的設計思路、實施方案和效果，以期為綜合性實驗的設計和應用提供借鑒。

關鍵詞：藥學;綜合性實驗;設計;包合物

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）06-0064-04

Abstract： Experiment teaching is an important component in the educating system for students of pharmacy and plays an important role in the specialty teaching. Comprehensive experiments can reflect the connection between knowledge points， enhance the participation of students， and promote the close integration of theory and practice. To carry out comprehensive experiments is of advantage to the cultivation of scientific thought and ability to innovate， and improvement of teaching effect. Taking "preparation of peppermint oil-β-cyclodextrin complexes" as an example， the design thought， implementation plan and effect were explored to provide some reference for the design and application of comprehensive experiments.

Keywords： pharmacy; comprehensive experiment; design; cyclodextrin complexes

實驗教學是藥學類專業人才培養的重要組成部分，也是影響人才培養質量的關鍵環節[1]。實驗教學應能起到鞏固和加深對理論知識的理解和培養學生實驗操作技能的作用，同時能夠培養學生的科研思維和創新能力[2]。藥學專業的專業課包括藥物化學、天然藥物化學、藥物分析、藥劑學及藥理學等課程，由于受到實驗室條件、開課時間等多方面的限制，實驗課均為相對獨立、操作具體的驗證性實驗。傳統的驗證性實驗教學可以實現驗證理論和培養學生實驗技能的教學目標，而教學內容的局限性使其難以側重于學生科研創新能力的培養。綜合性實驗涉及本課程或與本課程相關課程的科學知識的綜合，也包括實驗過程中科學方法和素質培養的綜合，能體現知識點之間的聯系，可提高學生的參與程度，促進理論和實踐的密切結合。因此，開展綜合性實驗利于培養學生的科研思維和創新能力，是當前實驗改革的主要方向[3]。如何設計綜合性實驗，如何保證綜合性實驗的順利實施，是推進綜合性實驗改革的兩大問題[4]。本文以“薄荷油-β-環糊精包合物的制備”實驗為例，探討了藥學類專業綜合性實驗的設計思路、實施方案和效果，以期為綜合性實驗的設計和應用提供借鑒。

一、設計思路

通過開展綜合性實驗培養學生的科研素養和創新能力，這要求實驗的設計具有一定的科學性才能實現。綜合性實驗的設計應當以發現問題、分析問題和解決問題的思路為主線，使實驗形成一個有機的整體。在縱向上具有一定的深度，在橫向上有適當的廣度，在實驗的所有環節中讓學生逐漸體會到科研思路的構建。

以藥劑學課程中“薄荷油-β-環糊精包合物的制備”這個實驗為例，實驗目的側重于培養學生的實驗技能。實驗教材中有明確的處方、制備工藝和TLC檢測過程，學生按照具體步驟可輕松完成實驗，通過實驗主要是能夠使得學生掌握飽和水溶液法制備包合物的工藝過程。以培養學生的科研思維和創新能力為目的，以問題的發現、分析和解決為主線，將該實驗設計為綜合性實驗，設計思路見表1。薄荷油為唇形科植物薄荷屬植物薄荷的鮮莖葉經蒸餾而得的揮發油，具有疏風、清熱的功效。從薄荷油存在易于揮發、液態不利于制成固體制劑的問題入手，分析、解決問題后，產生第二個問題：如何促進薄荷油-β-環糊精包合物的形成？分析、解決第二個問題后，產生第三個問題：如何證明薄荷油-β-環糊精包合物形成了？分析、解決第三個問題后，產生第四個問題：有多少薄荷油形成了包合物？分析、解決第四個問題后，產生最后一個問題：形成薄荷油-β-環糊精包合物是不是顯著減少了薄荷油的揮發？基于設計思路，確定實驗內容。

二、實施方案

（一）準備環節

教師要使學生明確本次實驗做什么，通過查閱文獻等方式明白具體如何去做，逐漸學會實驗方案的制定;學會如何分工完成;了解需要哪些儀器、材料、軟件等。對于教材中沒有明確回答的問題，如薄荷油-β-環糊精包合物的制備中，優化包合工藝考察哪些因素和水平，需要查閱文獻回答。查閱文獻是獲取信息、答疑解惑的重要手段，也是一個培養科研思維的過程。教師要指導學生掌握文獻檢索的方式方法，如關鍵詞的選擇，快速查閱相關文獻，為實驗方案的制定打下良好基礎。

某些藥學專業實驗需要借助一些實驗設計方法，如提取工藝的優化、處方工藝的優化等，常用的有正交試驗設計、均勻設計等，實驗前需要掌握相關軟件的使用。DPS（Data Processing System）可用于正交試驗設計和均勻設計，借助DPS安排實驗利于數據處理。對于薄荷油-β-環糊精包合物的制備來說，涉及到包合工藝的優化，教師需要指導學生安裝和使用DPS。同時，實驗過程中需要進行數據的處理。EXCEL軟件在數據的計算、統計分析和制圖等方面功能強大，操作簡單。該實驗需要進行標準曲線的制備、油利用率和包封率的計算，教師要指導學生利用EXCEL軟件進行公式和函數計算、一元線性回歸和制圖等操作。

小組團隊協作在實驗操作過程中可以更高效地完成實驗，將學生按照每組3～4人進行分組。告知學生表1中的4個問題，圍繞問題的分析、解決查閱相關文獻，為具體實驗方案的設計做好準備。基于教材和文獻，各小組進行組內討論，制定出實驗方案。指導老師對實驗方案進行修改、完善，給出最終的實驗方案，如圖1所示。

由于綜合性實驗的工作量大，占用的時間較長，教師應當通過預實驗了解完成實驗方案的實際時間，在接下來的操作環節時間安排和分工方面做好提前準備。

（二）操作環節

薄荷油-β-環糊精包合物制備綜合性實驗的基本操作。（1）采用飽和水溶液法制備薄荷油-β-環糊精包合物：取適量β-環糊精制備其飽和水溶液，精密量取薄荷油，加入適量無水乙醇，緩慢滴加到上述飽和溶液中，在恒溫條件下攪拌一定時間，冷卻、抽濾，用少量蒸餾水和石油醚分別洗滌，干燥，即得;（2）包合物的TLC檢驗：分別取適量薄荷油和包合物加入乙醇制備對照品溶液和樣品溶液，薄層點樣、觀察;（3）旋光法測定薄荷油含量：配制系列濃度的薄荷油對照品乙醇溶液，測定旋光度，將旋光度（？漬）對質量濃度（C）回歸制備標準曲線;取適量薄荷油-β-環糊精包合物置于離心管中，加入無水乙醇，超聲后離心，取上清加無水乙醇稀釋后測定旋光度;（4）包合物的穩定性考察：分別稱取薄荷油-β-環糊精包合物和β-環糊精與薄荷油的物理混合物各3份，置于50℃恒溫箱，2 h后取樣測定樣品中薄荷油含量變化。

首先進行實驗（1）的操作，由于各組的攪拌時間不同，不同小組完成內容（1）需要1～4 h不等;完成內容（3）中標準曲線的制備大約需要0.5 h。因此，在內容（1）攪拌時間可同時完成內容（3）中標準曲線的制備。制備得到包合物后，取部分樣品進行內容（4）的操作。由于完成內容（2）和內容（3）中測定制備包合物中薄荷油含量大約均需要0.5 h，所以在樣品受熱的2 h中可同時完成。最后，測定內容（4）所有受熱后樣品中薄荷油的含量，大約需要0.5 h。這樣安排，整個實驗操作過程時間可縮短1.5 h。

（三）整理環節

實驗操作結束后的整理環節包括數據處理、實驗報告書寫和師生的評價反饋三個方面。

首先完成數據處理工作，這關系著實驗結果和結論的正確與否，是綜合性實驗也是科研工作的重要環節。借助軟件處理實驗數據快速而準確，采用EXCEL軟件制備標準曲線、計算樣品的薄荷油含量和包合物的油利用率，對包合物和物理混合物的薄荷油含量變化進行顯著性檢驗等。然后，撰寫實驗報告，除了實驗目的、原理、儀器材料、方法和結果之外，注重討論部分的書寫。能對實驗結果進行評論并據此得到適當結論，實現從理論到實踐，實踐再上升到理論的高度，完成綜合性實驗從理論→實踐→理論的循環和上升[5]，如圖2所示。

最后，對實驗進行評價和反饋。第一，教師對準備環節中學生的文獻查閱和實驗方案制定整理進行評價;第二，對實驗操作過程中學生的動手能力和小組合作情況進行評價;第三，批改實驗報告，對整體書寫、數據處理和結果、討論部分進行評價。通過這些評價，使學生明確自己有哪些環節完成較好，哪些環節存在錯誤或者欠缺，利于學生的進一步提高。另一方面，指導教師聽取學生對整個實驗過程的評價反饋，利于今后實驗設計方案和實施過程的改進。

三、實施效果

筆者在2017級臨床藥學專業本科藥劑學課程的實驗教學中開展了上述綜合性實驗，課下通過簡單的問卷調查，了解實施效果。結果表明：85.15%（86人）的學生對開展綜合性實驗持歡迎態度;91.09%（92人）的學生較好地參與并完成了全部實驗過程;93.14%（95人）的學生認為綜合性實驗對啟發自己思考、分析和解決問題有較大幫助;96.04%（97人）的學生認同和適應實驗過程中采用小組合作方式;對實驗的滿意度為89.11%（90人）。因此，本綜合性實驗在教學實踐中取得了良好的教學效果。

四、反思與總結

綜合性實驗的特點是將專業中不同課程的知識進行了綜合，在藥劑學實驗“薄荷油-β-環糊精包合物的制備”的基礎上，設計的綜合性實驗所涉及的課程和內容如圖3所示，體現了綜合性實驗的這一特點。

良好的準備環節是實現開展綜合性實驗目標的關鍵，教師要加強引導學生查閱文獻、深入進行問題探究，真正參與到實驗方案的構建過程中，才能逐步培養科研思維，提高思維能力。實驗時間周期長是限制開展綜合性實驗的主要因素，在實驗教學中利用虛擬仿真技術是一種解決辦法[6]，但該方法無法培養學生的動手能力。除此以外，控制時間長度是順利實施綜合性實驗的關鍵之一。通過對內容的合理穿插安排，如在較長時間的攪拌、加熱時可交叉完成其他內容，可有效縮短整體時間。另外，如果本實驗中利用率的測定采用傳統的水蒸氣蒸餾法提取薄荷油，需要5 h以上。筆者通過分析薄荷油的性質建立了一種高效、靈敏的油利用率測定方法，利用無水乙醇對薄荷油的選擇性溶解充分提取包合物中的薄荷油，采用旋光法測定薄荷油的含量，將測定時間縮短為20 min左右。

五、結束語

綜合性實驗的設計要基于學生科研思維和創新能力的培養，具體包括綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力、查閱資料能力和運用多學科知識解決問題的能力等[7]。薄荷油-β-環糊精包合物的制備是藥劑學傳統實驗項目之一，基于發現問題、分析問題和解決問題的思路，將該實驗設計成為綜合性實驗，通過對影響包合物形成因素的考察和穩定性研究，學生不僅更深刻地理解了包合技術，而且培養了學生思考、分析、解決問題的思維能力。本實驗涉及藥劑學、分析化學、藥物分析、數理統計及文獻檢索等課程內容，把學生所學的各種知識有機地聯系在一起，將其融會貫通，綜合應用，同時培養了學生的科研意識和思維能力。

開展綜合性實驗利于培養學生的科研思維和創新能力，教師要重視實驗的設計思路，在基于問題的發現、分析和解決的思路上進行綜合性實驗的設計，通過參考教材和相關文獻，結合自身教學和科研經驗，保證實驗方案的科學性。教師還要考慮到學生的知識背景、接受能力、實驗室實際開設條件等諸多因素，重視實驗操作的合理安排，保證實驗方案的可實施性。在實驗結束后，及時總結，聽取學生的評價和反饋，使實驗方案不斷完善。

參考文獻：

[1]陳世海，王軍，代偉，等.綜合性實驗教學改革探索[J].高教學刊，2018（19）：150-152.

[2]沈蒙，詹雪艷，袁瑞娟，等.中藥學類專業多維度實驗教學體系的構建[J].藥學教育，2017，33（6）：33-36.

[3]劉睿，陳軍.綜合性實驗在中醫院校藥劑學實驗教學中的應用[J].現代醫藥衛生，2012，28（6）：932-933.

[4]肖娟，陳華波，陳雪嬌，等.基于創新能力培養的綜合性實驗設計與實踐[J].教育教學論壇，2020，（46）：390-392.

[5]李菲，王建筑，畢研平，等.藥學專業綜合性實驗的設計思路及其在教學中的應用[J].高校醫學教學研究，2015，5（2）：22-24.

[6]劉靈，孫曉明，孫亞楠，等.虛擬仿真技術在分子生物學綜合性實驗教學中的應用[J].教育現代化，2020，（50）：13-15.

[7]邢紅宏，梁承紅，張紀磊.充分利用綜合性實驗培養學生的綜合素質[J].實驗室研究與探索，2013，32（2）：165-167.