以能力培养为导向的药物分析综合设计性实验的设置与实践

马丽，余露山，姚彤炜

摘要：围绕药品质量控制，以学生能力培养为导向，构建药物分析综合设计性实验，设计跨学科的综合性设计性实验，展开各种自主性实验和实践活动，以提高学生全面控制药品质量观念和药品检验胜任能力，培养学生的创新意识、独立工作能力和运用所学知识来解决药品质量问题的实际工作能力。

关键词：药品质量；药物分析；综合设计性实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0075-04

药物分析是一门研究和发展药品全面质量控制的方法学科，作为药学科学研究中的“眼睛”，是药学专业教学计划中设置的主要专业课程。药物分析实验课是药物分析课程的重要组成部分，旨在培养学生熟练的分析操作技能，具备药品质量控制工作的胜任力；理论联系实际的学风，严谨、科学的工作作风和改革进取的创新能力。浙江大学“药物分析”自2007年被评为国家级精品课程以来，经过5年的建设，形成了自己的课程教学特色，经历了实践-改革-实践，从传统的以验证性实验为主，为理论教学服务的施教模式，转变为以学生为主体、教师为主导，理论-实践、传统-现代、教学-科研相互融合与统一的新型教学模式。尤其是围绕药品质量控制而构建的药物分析综合设计性实验，培养了学生的综合能力。

一、实验教学改革思路

高教[2007]2号文件[1]指出：“深入实施素质教育，培养适应经济社会发展需要的数以万计的专门人才和一大批拔尖创新人才”；要求“增加学生自主学习的时间和空间，拓宽学生知识面，增强学生学习兴趣，完善学生的知识结构，促进学生个性发展。创造条件，组织学生积极开展社会调查、社会实践活动，参与科学研究，进行创新性实验和实践，提升学生创新精神和创新能力”。《药物分析实验》教学面向的是大三下半年的学生，经过上半年的专业基础课程的学习，学生具备了一定的专业基础知识和实验技能，同时开课时间又与药剂学、天然药物化学等同步，具备良好的开设综合设计性实验的环境与条件。因此，我们根据高教文件精神和药物分析课程特点，围绕药品质量控制的主要方面，对传统的药物鉴别、检查和含量测定等实验内容进行精心选择，并在此基础上开设多学科合作的综合设计性实验，突出药物分析技术在药物研究不同领域中的“眼睛”作用。同时给学生提供课外个性化自主实验和社会调查访谈活动平台[2]。通过开展上述一系列有关药品质量控制的实验、实践活动，旨在提高学生对药品分析检验的胜任力和全面控制药品质量的意识；培养学生发现问题、分析问题、综合运用所学知识解决实际问题的独立工作能力和创新思维能力。

二、实验内容与教学方法的改革

1.以问题为基础的综合设计性实验。选择典型药物或代表性实验内容，经适当改进后成为综合设计性实验。将相互关系密切的不同课程的实验教学内容进行整合，如合成药物的纯度分析（药物化学—药物分析综合）；中药提取物的质量评价（天然药物化学—药物分析综合）；制剂制备与质量分析（药物制剂—药物分析综合）等，使学生明确药物的制剂处方的筛选、工艺评价、天然药化中有效成分的提取和化学合成药物的纯度检查等离不开药物分析的“眼睛”作用。

（1）高效液相色谱（HPLC）法综合设计性实验。HPLC法近20年来发展迅速，已成为药品质量控制的主要分析技术，各国药典收载品种的含量测定、有关物质检查和鉴别试验中应用HPLC法的比例已大大超过其他仪器法和容量法。纵观中国药典收载品种分析方法的变迁，HPLC法已从上世纪八九十年代的少量先进分析技术逐渐成为现今的常规分析技术，研究单位、制药企业使用HPLC仪早已普及。但在高校实验室，由于经费等原因，不能像普通小型仪器、容量仪器那样大量配备，同时因为仪器本身的特点，在使用维护上均较费时，学生实验往往不能亲自动手操作或只能在老师设定好的条件下分别进1～2针样品、抄几个数据进行计算而已。

为改变这种脱离实际工作的教学现状，我们利用学院实验教学中心平台，在药物分析及相关实验课程中加大了HPLC色谱实验的比例，摒弃验证性实验的教学方法，将HPLC实验改为综合设计性实验，并加长教学时数，着重培养学生如何进行色谱条件的选择和独立进行大型仪器的基本操作训练。我们设置了药化—药分、天然药化—药分等多学科交叉的HPLC法综合设计性实验。以学生在《药物化学设计性实验》课中自主合成的普鲁卡因、依普黄酮、依帕司他、《天然药物》课中提取的芦丁等8个药物或化合物为研究对象，开展药物的HPLC色谱纯度分析综合设计性实验。

教学方式采用教师命题，学生首先带着问题，利用课余时间，以小组为单位进行文献查阅、讨论和实验方案设计。然后进行课堂交流、教师点评、确定初始实验方案。再在规定的实验课时间，在教师指导下按预定的初步方案进行实验，并根据实际测试结果，改进实验条件，获得最佳结果，完成实验任务，最终提交研究论文。通常实验设计以4人为一小组，实际操作以2人为一组。因各小组分析的药物或化合物的品种、质量各不相同，教师可按实际分析测试的难易程度，指导学生设定最终实验目标。例如，对于没有文献参考的或纯度较差的化合物，以找到较适宜的色谱条件为主要实验目的；而对于纯度较好又有对照品的药物，在选择最佳色谱条件的基础上可进一步要求学生进行定量分析或部分方法学研究内容。

通过以上实验方案的设计与实践，使学生熟悉HPLC法中流动相组成、比例、pH值变化、离子强度等因素对色谱结果的影响，以及如何进行色谱条件的选择，以找到最佳实验方法。

（2）气相色谱（GC）法综合设计性实验。气相色谱（GC）法适合于挥发性多组分的分析，广泛应用于药品中残留溶剂的检测、农药残留量检测、挥发性药物成分的含量测定。近年来药品中残留溶剂对人体的危害性已越来越受到人们的重视，各国药典均收载了残留溶剂测定方法。因此，气相色谱（GC）法测定药品中残留溶剂的实验也是《药物分析实验》课程教学的主要内容之一。由于残留溶剂测定的主要对象是原料药（包括中药提取物），且取用量大，购买有一定困难。为此，我们利用教师的新药研制科研项目，设置了中药三七、淫羊藿、杭白菊提取物，化学药厄多司坦、法舒地尔等原料药中残留有机溶剂的气相色谱（GC）综合设计性实验，采用与“HPLC法综合设计性实验”同样的教学方法，让学生通过文献查阅，对预实验的某一药物中可能存在的23种残留溶剂的测定方法进行归纳总结，设计实验方案。根据样品与残留溶剂的性质，选择合适溶剂与前处理方法；根据不同残留溶剂的限量要求、配制样品溶液和标准溶液的浓度；参考药典和文献方法设定初步的色谱条件。根据初始结果，调整柱温、载气流速、分流比等，观察色谱分离情况，从中选择最佳实验条件，然后进行定性、定量分析。

通过GC设计性实验，使学生掌握药品中残留溶剂测定原理、计算方法；熟悉了气相色谱仪工作原理、色谱条件的变化对分离结果的影响以及如何进行GC色谱条件的选择。

（3）维生素C制剂工艺与质量控制设计性实验。“维生素C制剂的制备”与“维生素C制剂的质量分析”分别是药剂学和药物分析的常规实验，我们将两门课程的实验进行整合，在制定教学计划时整体考虑两个实验项目的前后次序、实验组别、实验内容与教学要求等。首先学生在药剂学实验课中通过处方设计、工艺筛选，制备得到维生素C注射剂或片剂。一般学生按每812人为一大组，再以23人为一组分成若干小组，每个大组选择一个因素（如处方设计），每个因素有3～4个水平（如不同处方），每个小组承担一个水平的实验内容。然后经药物分析实验对制剂进行质量分析，比较考察工艺、处方、处理工序等因素的不同对制剂质量的影响；并采用不同的定量分析方法，如《中国药典》方法（碘量法）和文献方法（高效液相法、紫外法、旋光法）进行测定。每个小组选择一种测定方法，对大组中各小组制得的产品进行分析比较（如不同处方所得产品的含量比较），同时对各小组采用不同方法测定同一制剂的结果进行比较，了解各种分析方法的特点。使学生在掌握正常制剂工艺、常用分析方法的原理、操作、计算方法的同时，熟悉制剂工艺和分析方法选择依据，熟悉制剂分析特点。

2.以能力为导向的个性化自主实验。药物分析是实践性非常强的学科，但实验课教学时数有限，难以使学生尽兴发挥。如何延伸实验课教学，因材施教，使部分学有余力的学生在实验研究能力上得到进一步提高和锻炼？我们在课时外开设了20多个自主实验，供学生自由选择，实验内容均围绕药品质量控制开展，涵盖了与药品质量检测相关的鉴别实验、杂质检查和含量测定。学生以2人为1组选择一个或数个实验内容，在教师指导下，自行查阅文献，自主设计实验方案和准备必要的试药仪器等，利用课余时间独立完成实验内容，对实验结果进行分析讨论，写出实验报告，并在课堂上进行交流。

个性化自主实验强化了自主性、研究性学习。充分发挥了学生的主观能动性和提高了学生的创新思维能力，使实验教学由被动模式转变为主动模式。通过充满探索性的实验过程，让学生体验了失败与成功的滋味，领略了科学研究的艰辛，一些看似简单的实验，实际操作起来并不简单，只有通过亲身经历才会体悟。个性化自主实验培养了学生在文献综述、实验设计、分析问题和解决实际问题方面的综合能力。

3.模拟新药研制过程的研究创新性实验。为进一步加强学生自主创新能力的培养，我们以创新药物研究为主线，将新药研制中密切相关的药化、药理、药剂、药分四门专业课程有机地结合起来，为高年级学生开设模拟新药研制过程的《综合药学实验》。根据新药注册要求，药物分析实验承担了对合成原料药的质量跟踪、有关物质的鉴定与纯度分析、制剂处方筛选中的质量分析、原料药和制剂的质量标准制订与起草说明等，其实验研究贯穿新药研制整个过程。[3]

该实验教学分为三个阶段：①开题：实验方案设计与点评。②实验：方案实施。③答辩：新药注册资料的撰写与论文答辩。教学方式以研究生培养方式，采取全开放式、自主性、研究性教学模式，充分发挥学生的主观能动性和教师的主导作用。学生通过实验—失败—再实验—直至成功，模拟创新药物研制过程，从中提高创新思维能力和综合运用所学知识去分析问题、解决实际问题的能力，使理论与实际相联系。尤其是使学生熟悉了如何运用HPLC色谱技术，指导药物合成、结晶等工艺技术的改进，以获得理想的合成产品；如何根据药物和有关物质的性质，选择适宜的HPLC测定方法，以有效控制杂质限量，使实验教学更接近于实际工作。

三、实验教学改革成效

1.学生评价。通过问卷调查、学生座谈会等形式评估实验教学改革成效。大多数学生认为“设计性实验和研究性自主实验非常好，使学生全面了解了药品分析工作的全过程，通过查阅文献、班组讨论，最后动手实践，将理论与实践进行了统一，收获很大，希望能多开设这样的实验”；“实验课程安排紧凑，实验内容涉及多学科知识，能够通过实验对各学科知识间的相互联系有个系统的把握”；“实验过程中带教老师能够详细地讲解与实验相关的各类分析仪器的使用及故障排除，这些知识都是课本上无法学到的”。表1和表2分别为学校2012年教务网上2009级学生对《药物分析实验》和《综合药学实验》课程的评价。从表中各项评价指标得分和课程总得分可知，90%的学生对该两门实验课程感到非常满意。比较前几届学生对该两门课程的评价，得分和满意率与该届学生基本一致，说明历届学生对药物分析实验教学改革的认可。

2.教改成果。通过近5年的国家精品课程的建设，出版了《药物分析》、《药物分析实验教程》等主、参编教材8本，出版了药物分析实验视频光盘，汇编了每届学生自主实验论文集，其中个性化自主性实验“测定维生素A的三种方法比较”的学生论文已发表在《实验室技术与管理》杂志上[3]。团队成员近3年中发表教改论文3篇，获得各级教改项目3项，《药物分析》又于2010年获得国家级精品（网络）课程，药物分析实验教学改革作为药学实验教学改革的重要组成部分，两度获得校级教学成果一等奖。

四、结语

通过药物分析综合设计性实验的实践，使学生巩固了药物分析专业知识，加深理解了药物分析学科在药学研究领域中的“眼睛”作用，拓宽了学生的知识面，增强了学生的学习兴趣，完善了学生的知识结构；培养了学生的创新思维能力、科研兴趣和解决实际问题的独立工作能力；提高了学生对药品质量分析的胜任能力，为其后续进一步深造或走上工作岗位打下了良好的实验基础。

参考文献：

[1]教育部.教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].教高[2007]2号.

[2]姚彤炜，余露山，蒋惠娣.自主性实验实践活动培养学生综合能力[J].医学教育探索，2007，6（10）：892-894.

[3]钱玲慧，廖佳宇，李亚妮，等.测定维生素A的三种方法比较[J].实验技术与管理，2012，29（5）：43-48.

作者简介：马丽（1977-），女，硕士，从事药物分析实验教学与研究。