突出藥學類專業特色的物理化學教學改革

趙曉娟　劉雄　吳蓉

摘? 要：物理化學是藥學專業學生一門重要的專業基礎課和必修課程，開設的目的是為其專業課的學習奠定堅實的化學基礎，解決藥物生產及藥劑開發過程中的實際問題。然而，目前藥學類專業學生物理化學課程的教學沿用了傳統的化學模式，所授內容與藥學方向聯系并不是很緊密，從而使該專業的學生產生了物理化學“難且無用”的錯誤認識。因此，藥學類專業物理化學課程應以專業需求為導向，在教學內容、教學方法和教學形式上進行改革，使學生真正體會到物理化學的重要性，能夠主動地將所學知識和本專業的相關內容聯系起來，并靈活應用，從而真正發揮物理化學在該專業學習中承前啟后的橋梁作用。

關鍵詞：藥學；物理化學；教學改革；教學內容；實驗教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）12-0144-04

Abstract： Physical Chemistry， as a fundamental professional course and a required course for pharmacy majors， is aimed at laying a solid theoretical foundation for their pursuit in professional course， and helping them address some problems related to the design， production and performance of medications in the productive process. However， the current teaching content listed in physical chemistry textbooks still places particular emphasis on chemistry itself and bears no close relation to pharmacy， thus， students of this major have the wrong understanding that physical chemistry is difficult and useless. Therefore， the reform of physical chemistry oriented towards pharmacy majors should focus on teaching content， teaching method and teaching mode and highlight the characteristics of pharmacy， thus enabling students to truly realize the significance of physical chemistry in pharmacy and become ready to explore the unknown. In this way can physical chemistry serve as a really effective bridge.

Keywords： pharmacy；physical chemistry；teaching reform; content of courses; experimental teaching

培養具有創新精神和實踐能力的高級專業人才是高等教育的任務[1]。毋庸置疑，課堂教學是實現高等教育目標的重要途徑，因此，作為大學教師本身，應該具備創新思維及創新意識，并將其融入到每一個教學環節，從而培養學生的創新能力。

物理化學是運用物理學的基本理論，研究化學的基本規律，是化學之理，所以也稱之為理論化學[2]，它是藥學類學生必修的專業基礎課，通過該門課程的學習，可以為后續課程如藥物化學、藥物制劑學及藥物合成等提供方法和理論支持，同時可以解決藥物生產及藥劑開發過程中的一些實際問題。然而，不管是化學專業還是藥學專業的學生，都認為物理化學是一門“很難學”的課程，究其原因，有以下兩點[3]。

1）物理化學學科的自身特點：物理化學課程內容中存在大量的數學推導及物理學原理的應用，這就需要學生具備扎實的高等數學及物理學的基礎；物理化學課程本身理論性很強、概念多而且抽象、知識點分布廣泛、公式也非常多，學習過程中需要嚴密的邏輯推理。

2）藥學專業學生特點及物理化學的課程設置：由于不同專業方向特點不同，因此相對于化學專業學生而言，藥學專業學生化學知識儲備比較薄弱，數學基礎也比較欠缺；加之藥學專業學生物理化學課程學時設置普遍比較少（小于等于60學時），導致藥學專業學生學習本門課程就顯得更為困難。

綜上所述，如果教師還是采用以往的化學專業課程的教學模式，必然難以取得較好的教學效果，因此，為了提高教學質量，使藥學專業學生掌握基本的物理化學原理和方法，并能將其靈活應用于今后的學習及工作中，對物理化學課程教學進行改革必將成為任課教師亟待研究探討的課題。

一? 結合藥學專業需求，優化教學內容

對于藥學專業的學生而言，物理化學課程的學習目的重在應用，因此，我們可以對教學內容進行一些調整，根據藥學專業特點，進行大膽取舍，比如，可以簡化或舍棄一些公式的繁冗推導過程，而把重點集中在公式的應用方面，重點強調公式的應用范圍及其與藥學的關系等，這樣既減輕了學生的負擔，又可以將課時充分地用于重點內容的講解和復習，能夠更加鮮明地突出物理化學的實用性，從而有效地調動學生學習的積極性。

1）調整熱力學部分的講授內容。熱力學第一定律和熱力學第二定律是最抽象、最難學的部分，對于藥學專業學生，在這兩章的教學內容上，首先將難以理解的公式推導過程盡量簡化，只要求學生了解，不要求掌握。其次，將學生普遍反映難學且與藥學藥劑專業聯系不大的內容刪除，例如麥克斯韋關系式。

2）調整相平衡部分的講授內容。在學習相平衡時，刪除復雜的三元相圖分析，只給學生介紹三組分系統相圖的正三角形表示方法，簡單介紹三組分有一對部分互溶的相圖（如醋酸-氯仿-水）；重點講解單組分（如水）及二組分系統的相圖，通過講解使學生理解結晶、蒸餾、精餾和萃取等方法，為天然藥物有效成分的分離和純化提供理論指導基礎及藥物劑型的配制和改良方法，并明確該章內容具體的應用范圍。

3）化學動力學重點放在藥理學中有關藥物的穩定性及體內代謝半衰期等知識的講解上。電化學、表面化學和膠體三章的學習過程中，用物理化學理論知識更好地指導藥劑如懸濁液、乳狀液、溶膠等的制備和改良[4]。總之，都依照以專業為主體的原則對物理化學中的每個章節的重點內容進行了重新分配，以突出藥學專業的特色，更適合藥學專業同學的學習。

二? 結合學生實際，改革教學方法

（一）? 將多種新穎的教學方法融入到教學中

采用案例分析法、問題引入法、實施啟發式和討論式教學等教學方法，通過展示具體的藥學或生活實踐案例，引出其背后隱藏的物理化學原理，通過理論聯系實際，啟發學生思考，加強學生對于理論知識的掌握。比如，在講解動力學部分時，分析藥物在人體內的吸收、代謝過程，分析其動力學特性對于藥物劑型設計的影響；在講解表面現象部分時，通過汞滴在玻璃板上（或露珠在荷葉上）的形態，引發學生思考，從而引入本章主題。

（二）? 列舉理論知識與實踐結合的實例

通過列舉具體實例，激發學生的學習興趣，使學生更深入地體會物理化學在醫藥學中的重要性。如，可列舉化學合成藥物的工藝流程及條件的設計，說明化學熱力學及化學動力學在藥物生產中的實際應用；利用相平衡知識說明水蒸氣蒸餾法提取藥物有效成分的原理及條件的選擇；多組分體系中，通過講解滲透壓的知識，說明滲透平衡對人體健康的重要性，并列舉一些由于滲透壓變化所導致的疾病；在膠體和界面化學章節，運用相關知識解釋藥物在人體內的溶解、吸收問題；化學動力學中，通過速率方程的學習，使學生理解藥物在人體內代謝速率的影響因素、臨床給藥時間間隔的確定、藥物儲存條件及有效期的確定等。

（三）? 鼓勵學生進行一定課時的自主學習

自主學習得到了國內外教育界的普遍關注，成為新一輪教學改革的重點[5]。對藥學專業的學生而言，自主學習的內容選擇和設計應考慮課程本身特點及藥學專業特色，結合大綱要求，選取簡單易懂、能激發學生興趣并能使學生感受到課程有用的內容，以學生為主體，經過訓練，使學生逐漸養成自主學習的習慣，達到從“學會”轉變為“會學”的目標；自主學習不等于自學，需要教師的監督，教師可以通過課堂提問、課后作業、課堂小卷、單元小測、科技小論文、期末考試等形式對自主學習內容進行多元化的評價，同時，學生應該對自己的學習情況進行總結和反思，做到自我評價。自主學習是對新時代“以學生為中心”教學理念的一種很好的詮釋，通過自主學習，能夠激發學生的潛能及學習積極性，對培養創新型人才意義重大。學生自主學習的主要內容見表1。

（四）? 把雨課堂融入物理化學理論教學中

目前，培養具有創新精神的應用型人才已成為高等教育的重要使命[6]，但是傳統的課堂教學模式有其局限性，如注重知識的灌輸、課堂教學枯燥、和學生的互動不足，不利于調動學生學習的積極性。雨課堂作為一種新形勢下發展起來的免費教學軟件，具有操作靈活便捷、不受時間空間限制、經濟實惠等優點，可以為教學的各個環節提供便利。例如，課前可以發布預習資料，并利用軟件檢查學生的預習情況；課堂中可以發布練習，及時了解學生對知識點的掌握情況；課后可以布置作業并讓學生提交，教師可以隨時對學生的作答情況進行批改并反饋，這樣可以極大地激發學生的學習興趣和積極性，并能夠使師生之間建立良好的互動，為教師全面掌握學生的學習狀態提供數據基礎，為今后的教學改革提供依據。

三? 以提升動手能力為導向，重視實驗教學

（一）? 合理設置實驗項目

物理化學實驗是物理化學課程的重要組成部分，通過實驗可以使學生加深對理論知識的理解和掌握，并提高學生的動手能力及解決問題的能力。以往藥學專業學生的實驗項目大多參照了化學專業的模式，即重基礎、重理論、輕應用，實驗內容與本專業結合并不是很緊密。因此，如何針對藥學專業的特點，設置更加適合該專業的實驗項目也是當前不容忽視的問題。鑒于此，依據藥學專業的需求，漸進地形成和推進了以基礎實驗、 綜合藥學實驗和開放性實驗三個不同層次實驗項目的開展，為學生的發展提供良好的實驗平臺。

（二）? 充分利用雨課堂平臺進行實驗教學

利用雨課堂進行物理化學實驗課程教學，課前可以通過雨課堂推送預習資料及相關拓展知識，課中可以利用雨課堂進行現場提問，課后學生還可以通過雨課堂及時提交實驗數據及結果，這樣既可以提高實驗課程效率，使學生將更多的時間用于實驗操作和相關實驗步驟的思考中，還可以高效地檢查學生的預習情況，有助于督促學生更好地預習，使實驗能夠更順利地完成，還可以避免學生課后篡改數據，培養學生實事求是的科學態度，提升學生對實驗課程的興趣及成就感。

（三）? 逐步引入物理化學仿真實驗軟件

可以逐步引進仿真物理化學實驗軟件，學生可以利用軟件進行預習，通過實驗操作步驟的演示，使實驗過程形象化，還能突出注意事項，節約實驗課程講課時間，將更多的時間留給學生進行操作及思考，有利于提高實驗課程的教學效果。

（四）? 改革實驗課程成績評價模式

當前藥學各專業的物理化學實驗成績的評定沿用了傳統模式，多采取實驗報告及終結性考試的評分方法，這種考核方法有一定的弊端，即只強調結果而忽略了過程，很容易導致學生實驗課積極性不高，出現“等、靠、抄”的現象，無法通過成績真實地反映學生實驗過程中的實驗態度、操作能力、協作精神以及思考和解決問題的能力，無法形成公正的統一評價標準[7]。基于此，為了避免傳統考核體系的種種弊端，應該通過探索和嘗試，形成既能兼顧過程，又能體現結果的多元化評價體系，對學生實驗課程的全過程進行公平、公正的評分，不但老師有評價的權力，學生也應該參與其中，進行互評，從各個方面全面評價，充分體現學生的主體地位，從而調動學生學習的積極性。實驗課程評價指標及評分標準見表2。

四? 課程思政改革

目前的理科教材多以體現知識點為主，在如何實現立德樹人方面涉及較少，即使少數教材有相關科學家的介紹，但是很少涉及人物思想及專業發展史的介紹。當前的高校德育教育理念已經發生了顯著的變化，要實現全員、全過程、全方位育人（三全育人），我們必須要摒棄只有專門的思政課程才是培養學生思想意識的途徑，而專業課程只是單純地傳授知識的傳統理念。作為一名高校教師，應該根據自身的課程特點及授課內容，將德育元素融入到每一節課程當中，潛移默化地熏陶、影響學生，達到教書育人的最高境界。

（一）? 以相關理論為切入點，培養學生的科學思維方法

在熱力學部分，有很多理想化的模型，例如理想氣體、理想液態混合物、理想稀溶液、完美晶體、卡諾熱機等，這些模型在實際中不一定存在，但是通過這些模型的建立及結論的應用，可以培養學生從簡單到復雜，逐漸深入遞進的科學思維方法。比如理想氣體在實際中雖然不存在，但是我們只要對理想氣體狀態方程加以修正，便可得到范德華方程，范德華方程可以應用于實際氣體，在工業生產中起到了很重要的作用。

（二）? 以化學動力學的反應機理為切入點，融入環保意識

大氣中的臭氧層能吸收太陽光中的大部分紫外線，從而對地球上的生物體形成保護作用，使它們免遭紫外線的傷害，生命才可以繁衍生息。但是，由于人類的各種頻繁活動，如汽車尾氣的排放及制冷劑（氟利昂）的使用，影響了臭氧分解、合成反應的動態平衡，臭氧層遭到了破壞。通過對臭氧反應的動力學研究，學生們理解了解決臭氧減少問題的根本途徑，便會自然而然地產生環保意識，從自身的點滴做起，成為保護環境的踐行者。

（三）? 通過講解科學家的生平事跡，加強學生的奉獻精神及家國情懷

在課堂上講授一些科學發展史及科學家的生平事跡，通過他們人生經歷，培養學生的心智，使學生形成堅持不懈、樂于奉獻、實事求是的科學態度。我們都知道，卡諾定律對熱力學第二定律數學式的建立起到了至關重要的作用，但是卡諾定律被科學界認可，卻經歷了非常曲折的過程。1824年，年輕的法國工程師卡諾發表了題為《論“火”的動力》的論文，文中提出，熱機效率并不能無限制地提高，而是存在一個極限，即使在最理想的情況下，熱機也無法將從高溫熱源吸收的熱全部轉化為功。但是由于政治、出身等各方面的原因，卡諾的結論并沒有受到科學界的重視，他的工作成果很快被人們遺忘了。直到后來克勞修斯又對卡諾熱機進行了數學闡述，在此基礎上，于1866年建立了熵的概念（熱力學第二定律的數學表達式）。通過以上故事，使學生們理解科學家們堅持不懈的奉獻精神，科學的發展需要傳承和再創造，同時要教育學生，在今后的學習和工作中，要大膽創新，提出不同的觀點，并消除科學界的門戶之見。

綜上所述，通過對教學內容、教學方法、實驗考核制度及課程思政的改革，并經過藥學、中藥制藥學、中藥學三個專業學生的教學實踐，發現學生的學習興趣有所提高，課后學生互相討論問題以及和老師探討問題的學生人次明顯增多，學生也都普遍認可這種新的教學模式和評價考核機制，卷面成績有了明顯提升，改革取得了一定的成效。

參考文獻：

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[7] 謝湘云，古麗巴哈爾·卡吾力，陳春麗，等.多元化考核體系在新疆藥學專業物理化學實驗課程中的實踐[J].醫學教育研究與實踐，2017，25（5）：728-732.

基金項目：2019年甘肅中醫藥大學一流本科課程建設項目（3046150104）；甘肅中醫藥大學教改項目“藥學類專業物理化學教學改革”（2019XJYLKC-08）；甘肅中醫藥大學教改項目“混合教學模式在藥學類專業物理化學課程中的應用探索”（2019XJYLKC-09）

第一作者簡介：趙曉娟（1977-），女，漢族，甘肅天水人，博士，副教授。研究方向為物理化學。

*通信作者：劉雄（1964-），男，漢族，甘肅定西人，教授。研究方向為物理化學。