BOPPPS模式下SRT融入药剂学实验的课程设计与实践

刘 苗， 成 颖， 刘道洲， 张邦乐， 周四元

（空军军医大学药学院，西安710032）

0 引 言

大学生科研训练（Student Research Training，SRT）是从选题、文献搜集、实验设计、实验操作、数据处理到论文撰写的一个完整的科学研究过程。实践证明，SRT 是培养大学生严谨学风、引发学生求知博学、提高学生实践积极性及自主创新能力的有效途径［1］。国内部分高校开展SRT虽取得了一些实际效果，但也存在许多问题。传统的实验教学以验证性实验为主，在这种实验课程中，学生总是被动接受实验方法，造成其知识运用能力差、缺乏独立思考和创新精神，科研能力得不到有效提升，阻碍SRT的有效开展［2］。学生首次进入科研领域，对科学研究知之尚浅，不具备系统的科研思维，拿到研究课题后困惑重重，不知如何着手。比如，一项完整的科学研究包括哪些内容？如何查阅文献、设计实验、撰写论文等。正式进入SRT 后，则需花费大量时间和精力掌握上述基本技能，而基础薄弱、学习能力不强的学生就会跟不上课题的进度，导致代做、包办、造假等不良现象产生。由此可见，大学生科研基础薄弱、科研能力参差不齐是阻碍SRT有效开展的主要因素［3］。为更好地开展SRT，实现在SRT 过程中对学生创新思维和动手能力的深度培养，很有必要在前期实验课程教学的动态过程中贯穿科研技能的培训。药剂学是一门综合性、应用性极强的学科，实验教学作为理论向实践过渡的关键环节，是培养学生知识运用能力、分析解决问题能力及科研创新能力的重要过程，其教学效果直接影响着药学人才的创新能力与应用水平［4-5］。因此，将SRT 的关键过程嫁接到药剂学实验课堂中，以药剂学相关知识为背景，使学生提前接触科研训练，了解科学研究的基本规律，实现药剂学实验课程到SRT的良好过渡，为SRT的顺利开展奠定基础。然而，SRT周期长，要实现在有限课时内涵盖所有关键环节，核心任务是要解决课时需求多的问题。

BOPPPS教学模式起源于加拿大，是北美高校教师培训中很受推崇的一种教学模式。近年来，这种新型的“导学互动‘加式’教育”因其有效性逐渐在国内得到推广应用［6-7］。BOPPPS 根据人的注意力大约只能维持15 min的自然规律，将课堂内容切割为15 min左右的多个教学小单元，包括：导入（B：Bridge-in）、目标（O：Objective）、前测（P：Pre-assessment）、参与式学习（P：Participatory）、后测（P：Post-assessment）和总结（S：Summary）。在药学教育领域，国内十几所高等院校先后采用了BOPPPS 教学模式，并对其进行有益的探索，取得了很好的经验［8-10］。然而，将SRT直接嫁接到45 min 的课堂教学中是难以实现的。因此，运用BOPPPS教学模式时不可生搬硬套。有研究者曾提出，将课堂教学切割为15 min 小单元的BOPPPS 教学模式融入45 min甚至更长时间的教学过程中，是教改探索的新方向［11］。结合SRT的一般过程，将BOPPPS的6 个小单元归结为：导入+目标+科研技能培训、课外自主学习、前测+ 参与式学习、后测+ 总结4 个阶段。

1 导入＋目标＋科研技能培训

（1）导入。即课前“热身”，目的在于激发学生好奇心，帮助学生专注于即将要学到的内容。课题组是开展科学研究的基本单位，教师可围绕药剂学相关知识，从近期承担的科研项目中选择一个相关性强、难度适中的命题，针对某一问题指导学生进行研究。本文以“辅酶Q10 纳米结构脂质载体凝胶的制备及体内药效学研究”为例，展开基于BOPPPS 模型的SRT 实验课程设计。针对上述命题，教师可以近年来市场最火爆的抗紫外线产品“安耐防晒霜”为切入点，结合多媒体展示相关图片，讲述防晒的重要性，再通过分析防晒成分的有效应和安全性，将话题转移至日本知名品牌DHC的辅酶Q10 黄金霜，引入活性成分辅酶Q10 的抗紫外线及抗氧化作用，最后，结合药剂学相关知识介绍辅酶Q10 的不同剂型和用途，导入本次课程的主题。

（2）目标。即建立本次实验的学习目标和预期达到的结果。传统的学习目标在表述上过于笼统和抽象，往往是“熟悉……”“了解……”“掌握……”，不利于学生掌握课程的整体层次和脉络。教师可根据教学大纲的要求，结合本次课程的内容，将学习目标细化成具体问题。例如：① 紫外线的损伤机制是什么？②辅酶Q10 的结构式、紫外吸收波长和药理作用分别是什么？③辅酶Q10 经皮给药存在的问题是什么？④纳米载药系统的特点和发展趋势；⑤纳米结构脂质载体的概念及应用；⑥为什么要把辅酶Q10 负载到纳米结构脂质载体中？⑦ 制备纳米结构脂质载体的材料有哪些？⑧纳米结构脂质载体的制备方法有哪几种？⑨制备辅酶Q10 纳米结构脂质载体防晒凝胶的关键步骤等。以问题的形式细化学习目标，学生在学习过程就能分层次、抓重点学习，从而提高学习效率。

（3）科研技能训练。文献查阅、实验设计、论文撰写是进行科学研究的基本技能，因此利用实验课堂对学生集中进行基本技能训练能有效解决大学生科研基础薄弱、科研能力参差不齐的问题。① 文献查阅：教师可先介绍查阅文献的意义和文献的分类，然后举例介绍文献检索的方法步骤、注意事项及相关网站；②实验设计：通过举例，重点讲述实验设计的基本要素（受试对象、处理因素、实验效应）和四大基本原则（随机化、对照、重复、均衡原则）；③ 论文写作：论文写作对传统的实验报告在撰写模式上进行了改革，从原有的“实验原理、实验步骤、实验结果、思考题”几个部分，改为科学研究论文的格式，包括：摘要、关键词、背景介绍、实验材料和方法、实验结果和讨论，组成一篇完整的研究性论文。教师需重点告知学生实验报告和研究论文的区别及写作方法。

最后，将学生随机分组（3 或4 人／组），组内成员分工协作，搜集、整理文献，共同讨论，用2 ～3 d 的时间完成该研究课题的国内外研究现状分析，并根据实验目的设计实验方法，写出具体实验方案。国内外研究现状分析以书面形式反馈给老师，实验方案则以PPT的形式在课堂上呈现［12］。

2 课外自主学习

BOPPPS模式主要强调学生的课堂参与度，使得规定课时内的教学内容量大幅下降，如果学生不进行课外学习或课外学习质量低，就会导致课堂压力增大，达不到预期教学效果。因此，在课堂教学的基础上也应注重课外学习。近年教改中，翻转课堂提倡“先学后教” 的教学理念，目的在于将属于课堂内的学习内容适度前移到课前，减少课堂内的初级内容量，并通过在线学习提高学生的课外自主学习效果，为课内进行参与式学习提供保障［13］。除此之外，微课、MOOC 具有规模大、开放性和资源广的学习优势，近年来在高校的教改中掀起了新浪潮［14-15］。因此，在实施BOPPPS教学模式时，适度引入翻转课堂、微课、MOOC 等教学手段和资源，使学生掌握学习的自主权，可随时随地学习，不受时间和空间的限制。同时，利用微课、MOOC中整合的优质信息资源，扩大学习知识面［16］。教师亦可在微信、QQ 等自媒体交流平台建立公众号或师生交流群，将重点、难点知识及经典实验教学视频上传至公众号或聊天群中，提高学生自学质量和效率。在保证课外学习质量的前提下，学生方能预知实验中的正常现象与异常现象，对实验过程中的每一步都能做到心中有数，不盲目进行实验。

3 前测＋参与式学习

（1）前测。即了解学生先前的知识及对即将所学内容的预习情况。前测的内容即教师在学习目标中提出的各项问题。前测可通过问卷、考试、作业、提问及课堂讨论等方式开展。前测不仅能帮助学生对理论知识进行充分的巩固和总结，而且便于教师在此过程中发现学生的认知程度、兴趣点和学习难点，从而帮助教师调整内容深度和难度，不断完善教案，达到教学相长的目的。

（2）参与式学习。主要通过师生互动来实现课程核心内容的交互式学习。作为BOPPPS 教学模式的核心，在这一过程中，学生是主角（主体），教师是配角（引导者）。教师的主要任务是设计课堂活动，而不是“满堂灌”地输送学习内容。互动教学技巧的合理应用是参与式学习所必备的。在教学活动中，以组为单位，每组指派1 名学生以PPT 的形式汇报实验方案，其余学生现场发表意见并对各组的实验方案进行分析、讨论，对比其优缺点、论证其可行性，最后结合教师的意见，确定最佳实验方案。例如，制备负载辅酶Q10的纳米结构脂质载体凝胶时，怎样合理地设计处方优化方法。首先，需明确辅酶Q10 纳米结构脂质载体凝胶的评价指标（吸光度值）和考察因素（辅酶Q10 投药量、剪切速度、剪切时间、超声功率及超声时间），采用单因素法筛选影响样品吸光度值的显著性因素，再考察各显著性因素间的交互作用，然后通过JMP 软件设计不同的实验组别，制备辅酶Q10 纳米结构脂质载体凝胶，最后将测得的数据进行分析，得到最优处方［17］。除此之外，在进行体内药效学研究时也需精心设计实验方案，探索辅酶Q10 纳米结构脂质载体凝胶防御中波紫外线（ultraviolet B，UVB）照射的效果。首先在建立急性UVB损伤模型过程中，需在同样的照射强度下设计不同的照射时间，得出小鼠皮肤急性UVB损伤的最佳照射剂量。另外，需设置游离药物给药组、空白基质组及不同剂量的纳米结构脂质载体凝胶给药组，对比辅酶Q10 纳米结构脂质载体凝胶对UVB防御效果。

学生按照设计好的实验方案进入操作环节，过程中可能会遇到各种问题。比如，分别制备好水相和油相之后，是将水相滴加至油相，还是将油相滴加至水相？制备过程中的温度应控制在什么范围内？急性UVB损伤造模时需麻醉小鼠，一次麻醉后小鼠会在短时间内苏醒，不能形成急性损伤，而加大麻醉剂量，又会导致小鼠死亡，那么小鼠的麻醉剂量和方式应该怎么选择？教师以这些问题为契机，为学生详细讲解水包油型和油包水型基质的制备方法；制备过程中温度的选择要综合考虑活性成分辅酶Q10 的理化性质和乳化剂的熔融温度；麻醉小鼠时，第1 次根据体重计算给药剂量，后面将剂量逐次递减至之前的一半，可让小鼠长时间处于麻醉状态而不会死亡。通过参与式学习，使学生在实践中主动发现问题、提出问题，再引导学生通过所学知识解决实验中遇到的问题，显著提高了学生对知识的运用能力。

4 后测＋总结

（1）后测。即在课堂结束后对学生开展的测试或评估。后测的目的是验证学生已掌握到的课程内容以及是否达到了预期的目标。其中，对知识理解的部分采用在线答题的方式进行，教师需提前将相关知识点的考题上传至微信／ QQ 等自媒体交流平台，学生通过扫码答题，教师在平台的另一端实时了解学生对知识点的掌握状况；技能测试部分在参与式环节中根据现场操作进行评价；文献查阅、数据处理及问题的讨论分析则需要通过论文撰写的方式评价，一篇论文能直接反映学生在SRT每个环节中的表现，也能防止学生互抄实验报告的行为。后测能在某种程度上反映出学生对知识的掌握程度和运用能力。

（2）总结。即对前测、参与式学习和后测中反映出的问题和疑点再次进行讲解和巩固。督促学生从实验原理、辅料的选择、制备方法、制剂的表征和药效学评价等方面进行归纳总结。要求每位学生以思维导图的方式总结课堂内容，梳理重点内容，理清知识脉络，并对实验结果进行分析研讨，总结实验成功的关键，找出不足，从中得到经验教训［18］。同时，将前测的评分结果也列入期末总分中，加强对课外学习的管理。课程结束后，要求每位学生以不记名方式对此次课堂内容设置、教学设计以及教学法实施的各个环节提出意见和建议［19］。最后，教师收集、整理和分析本次教学中各阶段的相关信息，判断教学目标是否达成，并根据学生反馈的信息及时调整教学内容，改进教学方法。

5 结 语

通过将BOPPPS教学模式中的固定模块与SRT的一般过程相融合，采用阶段式教学代替15 min的小单元教学，进行合理的课程设计，实现SRT 在本科药剂学实验教学中的应用，同时为BOPPPS 教学模式的创新应用提供新思路。生动的导入，充分激发了学生对科学研究的兴趣；不同层次的学生根据细化的学习目标，利用课前自主学习时间，查阅相关资料，为核心环节参与式学习做好充分准备，提高学生自主学习能力的同时，使学生意识到自主学习在SRT 中的重要性；后测与学习目标的充分对应，使学生获得了学习上的成就感，也助于教师及时了解课堂教学效果［11］。文献查阅、实验设计和论文写作的专项培训，使学生提早掌握科学研究的基本技能，进入SRT后便能迅速适应并尽快开展课题研究工作。随机分组，分工协作，让每个学生肩负不同的任务，提高学生参与度，有效防止“能者多劳，无能者无所求” 的两极分化现象。基于BOPPPS教学模式的SRT 实验教学以启发式、参与式和研究型学习的教学理念培养学生知识运用能力、科研实践能力以及创新思维能力，而这种能力会内化为一种研究态度和研究方法，并形成一种研究能力和品质［20］，从根本上解决学生科研基础薄弱、科研能力参差不齐的问题，加强了实验教学与SRT 的衔接，为学生能更好地完成SRT奠定良好的基础。