基于基金课题的制药工程专业创新实验教学模式探索

2018-10-11叶勇

实验技术与管理 2018年9期

叶勇

(华南理工大学化学与化工学院, 广东广州 510640)

实验教学是工程类专业课程体系的重要组成部分,是培养学生实验技能、巩固基础理论知识的主要环节,是提高学生观察能力、动手能力、分析能力的重要途径,是实施创新教育、提高学生综合素质、增强其科研意识和创新能力的关键所在。但是,目前许多专业实验课内容属于验证性实验教学,为了验证理论而设计,或是配合理论教学而设置，只有少量综合性和设计性实验,没有充分考虑创新能力的培养[1]。而创新能力的培养是创新性人才培养的关键,因此有必要探索提高创新能力的实验教学方法。

创新性实验,主要目的是启发学生的创新性思维,自主设计和进行实验,充分调动学生参与的主动性和积极性[2]。创新性实验内容和方法没有既定的内容和模式、重复已知的结果,而是结果未知,实验过程存在许多不确定性,即是探索性实验[3]。通过探索性实验,学生学会怎样发现问题、解决问题,以及找到客观存在的规律,从而真正地提高创新能力[4-5]。

制药工程专业在全国有280所高校均有开设,目前开设的专业实验包括药物分离、药物合成、药物分析和药物制剂及其综合实验,基本涵盖了药学基本实验,达到了对学生基本实验技能培养的目的,但是创新实验资源不足[6-7]。虽然有些学校推行了开放式教学,让学生自主实验,对学生创新能力的培养有一定促进作用[8-10],然而受本科生理论水平和实验水平的限制,难以取得创新突破。因此开设探索性实验课程,扩大创新实验资源,针对全体学生实施创新教学,全面提高所有学生的创新能力,无疑作用更显著、意义更大。

1 创新实验教学思路和实验内容

1.1 创新思路

基金课题侧重于基础理论和应用基础研究,突出创新性。其研究内容处于相关领域的前沿水平,所以采用其中内容开设实验课程,可以直接让学生参与到学科前沿研究中,对学生的创新能力将有显著提升作用。但是对学生的知识水平和结构要求较高,因为一般本科生的知识和技术水平尚不能完全独立从事该项目研究。为了更好地实现项目的转化,需要循序渐进。首先让学生理解和掌握必要的知识点和实验方法,其次在指导教师的悉心指导下逐步走向独立,最终实现理论水平提升。通过这种阶段化培养,学生才能真正达到创新水平的提高。

1.2 实验内容

本实验将广州市科技计划项目的部分研究内容,即“光响应型茶皂苷元纳米药物的研制及其抗菌性能”,转化为探索性实验内容,着重于与制药密切相关的新药剂及其性能研究。利用该内容开设实验课程,可以直接让学生参与到新制剂前沿研究中,能够自我补充学科前沿知识,并灵活运用,创造新的制剂,这对于他们制药创新能力的提升具有十分重要的作用。

刺激响应型的药物制剂是兼靶向、缓释等作用于一身的新型制剂,也是目前研究的前沿[11],主要有pH响应型、氧化还原响应型、热响性型等,而光响应药物制剂还可实现远程光控,其优点更多[12]。本项目研究基于天然产物茶皂苷元研制光响应纳米药物,具备纳米特征、光响应性等诸多创新内容,因而对培养学生的创新能力更强。另外本制剂是针对耐药菌株的抗药性能进行研究。细菌耐药已成为十分严重的社会问题[13]。本项目通过光和药物的双重抗菌,达到替代抗生素作用,减少抗生素使用和抵抗。这对于培养学生的社会责任感十分必要。

2 实验方案和教学方法

2.1 实验方案

本实验的原理是利用磷脂、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等高分子材料为囊材,以茶皂苷元为囊心药物,制备成纳米颗粒；将光敏剂脱镁叶绿酸掺杂在囊材中,利用其对650 nm波长光的敏感性,通过光照造成囊壁的破裂和药物的渗出,达到光响应释药的目的[12]。研究内容分为4个实验部分：(1)光敏剂分离和性质；(2)茶皂苷元的分离和含量分析；(3)光响应纳米药物制备；(4)光响应性和抗菌性能研究。具体实验仪器、材料和时间安排见表1,实验以培养学生自主创新能力为目的,全程要求学生独立地进行实验内容、方法和操作步骤的设计,以及结果分析和进一步调整研究等；指导教师则主要把握方向,进行可行性分析和实验结果的评价。

表1 探索性实验的内容与材料

2.2 教学方法

采用集中教学与分散辅导相结合的方法,集中教学用于关键实验内容的操作,分散辅导则用于实验准备、结果分析等。对学生的培养效果进行评价,通过探索性实验,总结一套学生实验创新能力的评价体系。

(1) 集中讲解。指导教师进行实验前的知识点的集中讲解,提出实验目的和研究的主要内容方向,并对光敏剂、纳米囊的概念和机理进行阐述,便于学生对实验内容有深入了解。

(2) 实验准备。将制药工程班级学生分为小组,每组3人,学生查找资料,并写出初步实验方案。在指导教师的指导下由学生完成具体实验方案和实验步骤。在实验员的帮助下准备实验器材。

(3) 分阶段开展实验。根据实验内容,将整个实验过程分为4个阶段(部分),学生逐个独立完成实验,对实验遇到的问题及时反馈给指导教师,并提出相应解决方案。

(4) 分散辅导。学生对结果进行分析,对研究中的问题提出解决方案,并进行下一步的实验。指导教师分散不定时指导。

(5) 成绩评定。根据学生的实验准备、设计和操作中的表现、实验报告和研究结果等成果,采用加权评分,评价学生的创新能力,并建立一套实验教学效果评价方法。

3 教学效果评价

目前实验教学均以实验操作和实验报告规范化的方式评定成绩,但是对于探索性实验,由于没有一个统一的方法对确定的产品质量进行衡量,所以考察指标有所不同。创新能力的培养是本实验的目的,因此评价创新能力的提高是教学效果评价的重点。对学生的考核主要从4个方面进行：实验设计的合理性、创新知识的应用程度、实验内容的完成程度、已取得的成果,其评价内容见表2。