药学类专业综合性实验的设计与实践探索

李菲 孙明爽 毕研平 郝吉福 侯会美

摘  要：实验教学是药学类专业人才培养的重要组成部分，在专业课教学中占有重要地位。综合性实验体现知识点之间的联系，可提高学生的参与程度，促进理论和实践的密切结合。开展综合性实验有利于培养学生的科研思维和创新能力，提高教学效果。“以薄荷油-β-环糊精包合物的制备”为例，探讨综合性实验的设计思路、实施方案和效果，以期为综合性实验的设计和应用提供借鉴。

关键词：药学;综合性实验;设计;包合物

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：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

实验教学是药学类专业人才培养的重要组成部分，也是影响人才培养质量的关键环节[1]。实验教学应能起到巩固和加深对理论知识的理解和培养学生实验操作技能的作用，同时能够培养学生的科研思维和创新能力[2]。药学专业的专业课包括药物化学、天然药物化学、药物分析、药剂学及药理学等课程，由于受到实验室条件、开课时间等多方面的限制，实验课均为相对独立、操作具体的验证性实验。传统的验证性实验教学可以实现验证理论和培养学生实验技能的教学目标，而教学内容的局限性使其难以侧重于学生科研创新能力的培养。综合性实验涉及本课程或与本课程相关课程的科学知识的综合，也包括实验过程中科学方法和素质培养的综合，能体现知识点之间的联系，可提高学生的参与程度，促进理论和实践的密切结合。因此，开展综合性实验利于培养学生的科研思維和创新能力，是当前实验改革的主要方向[3]。如何设计综合性实验，如何保证综合性实验的顺利实施，是推进综合性实验改革的两大问题[4]。本文以“薄荷油-β-环糊精包合物的制备”实验为例，探讨了药学类专业综合性实验的设计思路、实施方案和效果，以期为综合性实验的设计和应用提供借鉴。

一、设计思路

通过开展综合性实验培养学生的科研素养和创新能力，这要求实验的设计具有一定的科学性才能实现。综合性实验的设计应当以发现问题、分析问题和解决问题的思路为主线，使实验形成一个有机的整体。在纵向上具有一定的深度，在横向上有适当的广度，在实验的所有环节中让学生逐渐体会到科研思路的构建。

以药剂学课程中“薄荷油-β-环糊精包合物的制备”这个实验为例，实验目的侧重于培养学生的实验技能。实验教材中有明确的处方、制备工艺和TLC检测过程，学生按照具体步骤可轻松完成实验，通过实验主要是能够使得学生掌握饱和水溶液法制备包合物的工艺过程。以培养学生的科研思维和创新能力为目的，以问题的发现、分析和解决为主线，将该实验设计为综合性实验，设计思路见表1。薄荷油为唇形科植物薄荷属植物薄荷的鲜茎叶经蒸馏而得的挥发油，具有疏风、清热的功效。从薄荷油存在易于挥发、液态不利于制成固体制剂的问题入手，分析、解决问题后，产生第二个问题：如何促进薄荷油-β-环糊精包合物的形成？分析、解决第二个问题后，产生第三个问题：如何证明薄荷油-β-环糊精包合物形成了？分析、解决第三个问题后，产生第四个问题：有多少薄荷油形成了包合物？分析、解决第四个问题后，产生最后一个问题：形成薄荷油-β-环糊精包合物是不是显著减少了薄荷油的挥发？基于设计思路，确定实验内容。

二、实施方案

（一）准备环节

教师要使学生明确本次实验做什么，通过查阅文献等方式明白具体如何去做，逐渐学会实验方案的制定;学会如何分工完成;了解需要哪些仪器、材料、软件等。对于教材中没有明确回答的问题，如薄荷油-β-环糊精包合物的制备中，优化包合工艺考察哪些因素和水平，需要查阅文献回答。查阅文献是获取信息、答疑解惑的重要手段，也是一个培养科研思维的过程。教师要指导学生掌握文献检索的方式方法，如关键词的选择，快速查阅相关文献，为实验方案的制定打下良好基础。

某些药学专业实验需要借助一些实验设计方法，如提取工艺的优化、处方工艺的优化等，常用的有正交试验设计、均匀设计等，实验前需要掌握相关软件的使用。DPS（Data Processing System）可用于正交试验设计和均匀设计，借助DPS安排实验利于数据处理。对于薄荷油-β-环糊精包合物的制备来说，涉及到包合工艺的优化，教师需要指导学生安装和使用DPS。同时，实验过程中需要进行数据的处理。EXCEL软件在数据的计算、统计分析和制图等方面功能强大，操作简单。该实验需要进行标准曲线的制备、油利用率和包封率的计算，教师要指导学生利用EXCEL软件进行公式和函数计算、一元线性回归和制图等操作。

小组团队协作在实验操作过程中可以更高效地完成实验，将学生按照每组3～4人进行分组。告知学生表1中的4个问题，围绕问题的分析、解决查阅相关文献，为具体实验方案的设计做好准备。基于教材和文献，各小组进行组内讨论，制定出实验方案。指导老师对实验方案进行修改、完善，给出最终的实验方案，如图1所示。

由于综合性实验的工作量大，占用的时间较长，教师应当通过预实验了解完成实验方案的实际时间，在接下来的操作环节时间安排和分工方面做好提前准备。

（二）操作环节

薄荷油-β-环糊精包合物制备综合性实验的基本操作。（1）采用饱和水溶液法制备薄荷油-β-环糊精包合物：取适量β-环糊精制备其饱和水溶液，精密量取薄荷油，加入适量无水乙醇，缓慢滴加到上述饱和溶液中，在恒温条件下搅拌一定时间，冷却、抽滤，用少量蒸馏水和石油醚分别洗涤，干燥，即得;（2）包合物的TLC检验：分别取适量薄荷油和包合物加入乙醇制备对照品溶液和样品溶液，薄层点样、观察;（3）旋光法测定薄荷油含量：配制系列浓度的薄荷油对照品乙醇溶液，测定旋光度，将旋光度（？渍）对质量浓度（C）回归制备标准曲线;取适量薄荷油-β-环糊精包合物置于离心管中，加入无水乙醇，超声后离心，取上清加无水乙醇稀释后测定旋光度;（4）包合物的稳定性考察：分别称取薄荷油-β-环糊精包合物和β-环糊精与薄荷油的物理混合物各3份，置于50℃恒温箱，2 h后取样测定样品中薄荷油含量变化。

首先进行实验（1）的操作，由于各组的搅拌时间不同，不同小组完成内容（1）需要1～4 h不等;完成内容（3）中标准曲线的制备大约需要0.5 h。因此，在内容（1）搅拌时间可同时完成内容（3）中标准曲线的制备。制备得到包合物后，取部分样品进行内容（4）的操作。由于完成内容（2）和内容（3）中测定制备包合物中薄荷油含量大约均需要0.5 h，所以在样品受热的2 h中可同时完成。最后，测定内容（4）所有受热后样品中薄荷油的含量，大约需要0.5 h。这样安排，整个实验操作过程时间可缩短1.5 h。

（三）整理环节

实验操作结束后的整理环节包括数据处理、实验报告书写和师生的评价反馈三个方面。

首先完成数据处理工作，这关系着实验结果和结论的正确与否，是综合性实验也是科研工作的重要环节。借助软件处理实验数据快速而准确，采用EXCEL软件制备标准曲线、计算样品的薄荷油含量和包合物的油利用率，对包合物和物理混合物的薄荷油含量变化进行显著性检验等。然后，撰写实验报告，除了实验目的、原理、仪器材料、方法和结果之外，注重讨论部分的书写。能对实验结果进行评论并据此得到适当结论，实现从理论到实践，实践再上升到理论的高度，完成综合性实验从理论→实践→理论的循环和上升[5]，如图2所示。

最后，对实验进行评价和反馈。第一，教师对准备环节中学生的文献查阅和实验方案制定整理进行评价;第二，对实验操作过程中学生的动手能力和小组合作情况进行评价;第三，批改实验报告，对整体书写、数据处理和结果、讨论部分进行评价。通过这些评价，使学生明确自己有哪些环节完成较好，哪些环节存在错误或者欠缺，利于学生的进一步提高。另一方面，指导教师听取学生对整个实验过程的评价反馈，利于今后实验设计方案和实施过程的改进。

三、实施效果

笔者在2017级临床药学专业本科药剂学课程的实验教学中开展了上述综合性实验，课下通过简单的问卷调查，了解实施效果。结果表明：85.15%（86人）的学生对开展综合性实验持欢迎态度;91.09%（92人）的学生较好地参与并完成了全部实验过程;93.14%（95人）的学生认为综合性实验对启发自己思考、分析和解决问题有较大帮助;96.04%（97人）的学生认同和适应实验过程中采用小组合作方式;对实验的满意度为89.11%（90人）。因此，本综合性实验在教学实践中取得了良好的教学效果。

四、反思与总结

综合性实验的特点是将专业中不同课程的知识进行了综合，在药剂学实验“薄荷油-β-环糊精包合物的制备”的基础上，设计的综合性实验所涉及的课程和内容如图3所示，体现了综合性实验的这一特点。

良好的准备环节是实现开展综合性实验目标的关键，教师要加强引导学生查阅文献、深入进行问题探究，真正参与到实验方案的构建过程中，才能逐步培养科研思维，提高思维能力。实验时间周期长是限制开展综合性实验的主要因素，在实验教学中利用虚拟仿真技术是一种解决办法[6]，但该方法无法培养学生的动手能力。除此以外，控制时间长度是顺利实施综合性实验的关键之一。通过对内容的合理穿插安排，如在较长时间的搅拌、加热时可交叉完成其他内容，可有效缩短整体时间。另外，如果本实验中利用率的测定采用传统的水蒸气蒸馏法提取薄荷油，需要5 h以上。笔者通过分析薄荷油的性质建立了一种高效、灵敏的油利用率测定方法，利用无水乙醇对薄荷油的选择性溶解充分提取包合物中的薄荷油，采用旋光法测定薄荷油的含量，将测定时间缩短为20 min左右。

五、结束语

综合性实验的设计要基于学生科研思维和创新能力的培养，具体包括综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力、查阅资料能力和运用多学科知识解决问题的能力等[7]。薄荷油-β-环糊精包合物的制备是药剂学传统实验项目之一，基于发现问题、分析问题和解决问题的思路，将该实验设计成为综合性实验，通過对影响包合物形成因素的考察和稳定性研究，学生不仅更深刻地理解了包合技术，而且培养了学生思考、分析、解决问题的思维能力。本实验涉及药剂学、分析化学、药物分析、数理统计及文献检索等课程内容，把学生所学的各种知识有机地联系在一起，将其融会贯通，综合应用，同时培养了学生的科研意识和思维能力。

开展综合性实验利于培养学生的科研思维和创新能力，教师要重视实验的设计思路，在基于问题的发现、分析和解决的思路上进行综合性实验的设计，通过参考教材和相关文献，结合自身教学和科研经验，保证实验方案的科学性。教师还要考虑到学生的知识背景、接受能力、实验室实际开设条件等诸多因素，重视实验操作的合理安排，保证实验方案的可实施性。在实验结束后，及时总结，听取学生的评价和反馈，使实验方案不断完善。

参考文献：

[1]陈世海，王军，代伟，等.综合性实验教学改革探索[J].高教学刊，2018（19）：150-152.

[2]沈蒙，詹雪艳，袁瑞娟，等.中药学类专业多维度实验教学体系的构建[J].药学教育，2017，33（6）：33-36.

[3]刘睿，陈军.综合性实验在中医院校药剂学实验教学中的应用[J].现代医药卫生，2012，28（6）：932-933.

[4]肖娟，陈华波，陈雪娇，等.基于创新能力培养的综合性实验设计与实践[J].教育教学论坛，2020，（46）：390-392.

[5]李菲，王建筑，毕研平，等.药学专业综合性实验的设计思路及其在教学中的应用[J].高校医学教学研究，2015，5（2）：22-24.

[6]刘灵，孙晓明，孙亚楠，等.虚拟仿真技术在分子生物学综合性实验教学中的应用[J].教育现代化，2020，（50）：13-15.

[7]邢红宏，梁承红，张纪磊.充分利用综合性实验培养学生的综合素质[J].实验室研究与探索，2013，32（2）：165-167.