電分析化學(xué)在《藥物分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索與實(shí)踐

電分析化學(xué)在?藥物分析?實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探究與理論〔〕:

摘要：藥物分析是藥學(xué)專業(yè)的核心主干課程，其相關(guān)理論知識和實(shí)驗(yàn)技術(shù)貫穿藥物研發(fā)和臨床使用的全過程。分析化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為藥品質(zhì)量平安監(jiān)控提供了可靠的保障，其中，電分析化學(xué)是一種綠色環(huán)保、本錢低、能耗小的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。然而，國內(nèi)藥學(xué)專業(yè)中的藥物分析實(shí)驗(yàn)課程卻一直沒有開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。借助大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練工程，我們嘗試在藥學(xué)專業(yè)中開展藥物電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、形成評估體系，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新才能。

關(guān)鍵詞：電分析化學(xué)；藥物分析；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課程改革

本文引用格式：李新春等.電分析化學(xué)在?藥物分析?實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探究與理論[J].教育現(xiàn)代化，2022，6〔31〕：49-51.

TheExplorationandPracticeofElectroanalyticalChemistryExperimentsinPharmaceuticalAnalysisCourse

LIXin-chun,HUANGJian-chun,LIFu-sen,LIANGYong-hong

(SchoolofPharmacy,GuangxiMedicalUniversity,Nanning,Guangxi,China)

Abstract:Pharmaceuticalanalysisisacorecurriculumforpharmaceuticalspecialty.Thetheoreticalknowledgeandexperimentaltechniquesarethoroughlyinvolvedindrugsdiscoveryandclinicalpractice.Advancedanalyticalmethodsarebeneficialtopharmaceuticalssafetysurveillance,inwhichelectroanalyticalchemistryisthoughttobeakindofenvironmentally-friendly,economicalandcost-effectiveexperimentaltechniques.However,electroanalyticalchemistryexperimentsarestillabsentatpharmaceuticalanalysiscourseinmedicalcolleges.Duringthefulfillmentofcollegestudents'innovativeprojects,weattemptedtointroducedrugelectroanalyticalchemistryexperimentstowardpharmacyundergraduatesinthepastthreeyears.Weconstructedexperimentalplatform,designedexperimentaloutlines,andultimatelyestablishedtheassessmentsystem.Suchatrialcaneffectivelyinspirelearninginterestandhelpcultivatecreativeabilityofundergraduates.

Keywords:electroanalyticalchemistry;pharmaceuticalanalysis;experimentalteaching;coursereform

藥物分析是我國高等院校藥學(xué)專業(yè)的核心主干課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的藥品質(zhì)量觀念和標(biāo)準(zhǔn)的藥物分析操作技能。藥物分析以分析化學(xué)等課程為根底，利用各種分析方法、技術(shù)和儀器對藥品的真?zhèn)?、雜質(zhì)和藥物主成分進(jìn)展定性和定量分析。藥物從化學(xué)合成〔或提取別離〕、制劑消費(fèi)再到臨床應(yīng)用均離不開藥品檢驗(yàn)【1】。學(xué)生只有通過對常見藥物分析方法、原理以及藥物檢驗(yàn)工程的深化理解并承受標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，才能建立嚴(yán)格的藥物質(zhì)量平安意識，適應(yīng)新形勢下社會對藥物分析人才的需求。目前，國內(nèi)醫(yī)藥院校藥學(xué)專業(yè)藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置大體相似，均采用常規(guī)的化學(xué)分析法、光譜法和色譜法對藥品進(jìn)展質(zhì)量分析和治療藥物監(jiān)測，且對光譜法和色譜法最為倚重【2】。這些分析技術(shù)大多需要配置相應(yīng)的大型分析儀器，教學(xué)本錢高，不利于經(jīng)濟(jì)欠興隆地區(qū)高校的專業(yè)建立和可持續(xù)開展。

電分析化學(xué)是一類微型儀器分析技術(shù)，對于藥品檢驗(yàn)具有獨(dú)到的優(yōu)勢【3】；相比于現(xiàn)代大型光譜和色譜儀器，電化學(xué)儀器簡便乖巧、本錢低，設(shè)備易于批量配置和更新，因此非常適宜常規(guī)的本科教學(xué)【4】。國內(nèi)高等院?；瘜W(xué)、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程等專業(yè)均開設(shè)有電分析化學(xué)課程，但至今未被納入到藥學(xué)專業(yè)的課程體系。

因此，在藥學(xué)本科專業(yè)中開設(shè)電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程將是一項(xiàng)全新的教學(xué)體系嘗試，將電分析化學(xué)技術(shù)融入藥物分析實(shí)驗(yàn)，可為其轉(zhuǎn)化為常規(guī)的藥品檢驗(yàn)提供一定的理論根底，從而豐富藥物分析課程建立內(nèi)涵。

我們利用指導(dǎo)藥學(xué)專業(yè)本科生開展"大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練方案工程";〔以下簡稱"大創(chuàng)";〕這一契機(jī)，將電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)引入開放實(shí)驗(yàn)和本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺、編寫實(shí)驗(yàn)講義、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作以及科研提升訓(xùn)練等步驟循序漸進(jìn)地加以落實(shí)，獲得了一定的教學(xué)效果。

一整合實(shí)驗(yàn)資源，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺

實(shí)驗(yàn)平臺是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根底，我們從實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建入手。開展此類實(shí)驗(yàn)所需根本硬件包括電化學(xué)分析儀〔工作站〕、電極系統(tǒng)〔工作電極、對電極、參比電極〕、電極拋光材料、電解池、個(gè)人電腦等。三電極體系連接電化學(xué)工作站，并通過電化學(xué)軟件進(jìn)展控制。除此，我們整合了分析化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)方面的教師和實(shí)驗(yàn)人員，共同組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

二編寫實(shí)驗(yàn)講義，突出課程特色

前已述及，目前電分析化學(xué)并未納入藥學(xué)及其相關(guān)專業(yè)分析化學(xué)課程體系，為了彌補(bǔ)知識上的缺陷，我們選用美國亞利桑那州立大學(xué)JosephWang教授【5】主編的英文原版專著?AnalyticalElectrochemistry,ThirdEdition?和北京大學(xué)邵元華教授【6】譯著?電化學(xué)方法原理和應(yīng)用，第二版?〔原著為國際著名電化學(xué)家AllenJ.Bard和LarryR.Faulkner〕作為教材，旨在幫助學(xué)生快速熟悉電化學(xué)相關(guān)理論知識、方法原理、儀器構(gòu)成以及分析應(yīng)用。由于實(shí)驗(yàn)的目的是利用電化學(xué)技術(shù)進(jìn)展藥品質(zhì)量分析，因此，對電化學(xué)理論知識的介紹不可能面面俱到。為此，我們精選幾個(gè)章節(jié)內(nèi)容，編寫成實(shí)驗(yàn)講義，內(nèi)容包括電分析化學(xué)簡介、電化學(xué)工作站的根本原理、電極體系及常用電極的特點(diǎn)、電化學(xué)反響過程動(dòng)力學(xué)、循環(huán)伏安法、微分脈沖伏安法、化學(xué)修飾電極、體內(nèi)藥物分析和治療藥物監(jiān)測等。

三精細(xì)編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新才能

由于藥學(xué)專業(yè)學(xué)生并未承受電分析化學(xué)理論課程學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，因此在實(shí)驗(yàn)工程的設(shè)計(jì)上必須精心編排。特別地，電化學(xué)理論知識比擬深?yuàn)W，因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上應(yīng)著重突出電分析化學(xué)技術(shù)在藥物分析中應(yīng)用；力求將電分析化學(xué)技術(shù)和藥物分析理論有機(jī)交融，不追求大而全，而應(yīng)該做到由淺入深，循序漸進(jìn)。為此，我們設(shè)計(jì)了幾個(gè)針對藥物質(zhì)量分析的實(shí)驗(yàn)工程，根本上涵蓋了常規(guī)的伏安分析方法，并適當(dāng)引入納米電化學(xué)和生物電化學(xué)等前沿內(nèi)容，見表1。

四施行全程引導(dǎo)，強(qiáng)化思維訓(xùn)練，提升實(shí)驗(yàn)技能

〔一〕集體備課

電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是對藥學(xué)專業(yè)藥物分析實(shí)驗(yàn)全新的嘗試，工程施行前，對實(shí)驗(yàn)室教輔人員進(jìn)展適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和指導(dǎo)，并共同制定教學(xué)目的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、施行方案、技術(shù)細(xì)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)討論等內(nèi)容，形成統(tǒng)一的教學(xué)綱要和實(shí)驗(yàn)講義。由于是針對大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練方案，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新才能是根本。因此，在教學(xué)形式上，我們采取科研實(shí)驗(yàn)的思路開展教學(xué)理論，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展自主性、開放性和研究性地學(xué)習(xí)。如表1所示，我們選擇幾個(gè)有代表性的臨床常用藥物作為實(shí)驗(yàn)工程，所涉及的電化學(xué)測量技術(shù)也最為常用，但在分析策略上可以做出創(chuàng)新性的東西。實(shí)驗(yàn)開始前，工程組成員進(jìn)展集體備課，針對不同藥物的分析特點(diǎn)，共同討論并制定出詳細(xì)的方案，包括實(shí)驗(yàn)講稿、教案和PPT課件，PBL教學(xué)【7】中問題的設(shè)置、引導(dǎo)和展開，實(shí)驗(yàn)教學(xué)手法的探究，試劑、藥品和常規(guī)儀器的準(zhǔn)備等。

〔二〕課前互動(dòng)

學(xué)生以2~3人組成實(shí)驗(yàn)小組，接到實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)小組共同準(zhǔn)備，借助圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源，制定實(shí)驗(yàn)方案，理解實(shí)驗(yàn)原理、確定實(shí)驗(yàn)步驟、標(biāo)明本卷須知等，并形成書面材料〔實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告〕，在實(shí)驗(yàn)開始一周前交給帶教教師，帶教教師對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)展審閱和評價(jià)，指出其中的問題，然后反響給相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)小組，讓實(shí)驗(yàn)小組對即將開展的實(shí)驗(yàn)工程的方案和步驟作進(jìn)一步的優(yōu)化。最后，集中時(shí)間，教學(xué)組對學(xué)生進(jìn)展統(tǒng)一的開題論證報(bào)告，通過學(xué)生匯報(bào)、教師提問等互動(dòng)環(huán)節(jié)，考察學(xué)生對即將開展的實(shí)驗(yàn)理解和掌握程度，對學(xué)生存在的問題進(jìn)展講解。

〔三〕實(shí)驗(yàn)開展

在實(shí)驗(yàn)施行階段，各小組自行操作并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師主要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)展分析，盡量保持學(xué)生實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立性，強(qiáng)化他們的自己解決問題的才能。特別地，在異煙肼、葡萄糖、地高辛的電化學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)中，教師在巡回觀察學(xué)生操作時(shí)隨行設(shè)置提問：〔1〕氧化過電位高的原因是什么？高的過電位給定量分析帶來什么挑戰(zhàn)？〔2〕為何糖類物質(zhì)在銅和鎳外表具有較高的電化學(xué)活性？金屬納米粒子的形貌對其電催化性能有何影響？〔3〕構(gòu)建電化學(xué)免疫傳感分析的根本策略是什么？與核酸適配體相比，抗體的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？以上這些問題可以引導(dǎo)學(xué)生深化考慮相關(guān)實(shí)驗(yàn)的意義，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。實(shí)驗(yàn)完畢后，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

五建立評測機(jī)制，考察實(shí)訓(xùn)效果

為了有效地評價(jià)教學(xué)效果，建立開展性評價(jià)機(jī)制非常必要[8]。我們采用了終結(jié)性與過程性評價(jià)相結(jié)合的原那么，評價(jià)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)，涵蓋了實(shí)驗(yàn)的全部環(huán)節(jié)，從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對該次實(shí)驗(yàn)的掌握情況以及存在的問題，給出詳細(xì)的評閱意見，并形成最終的評測報(bào)告，該評測報(bào)告也為構(gòu)建更加完善的藥物電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程提供根本的素材。

六結(jié)語

以實(shí)驗(yàn)課程為依托，訓(xùn)練大學(xué)生的創(chuàng)新思維和才能，是培養(yǎng)高素質(zhì)藥學(xué)人才的重要途徑。"藥物電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)";給藥學(xué)本科生搭建了一個(gè)培養(yǎng)創(chuàng)新思維和進(jìn)步專業(yè)技能的平臺。?教育部關(guān)于做好"本科教學(xué)工程";國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練方案施行工作的通知?明確要求將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練方案納入人才培養(yǎng)體系中，這也將是今后一段時(shí)期高校人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的重要舉措[9]。為全面落實(shí)國家"大創(chuàng)";施行意見，我們以?藥物分析?課程為載體，將?電分析化學(xué)?的方法和技術(shù)引入"大創(chuàng)";課題。為突出創(chuàng)新這一要義，就必需要求學(xué)生在完成根本的電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)之后，適度挖掘?qū)W科前沿性研究課題，做到學(xué)術(shù)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性的統(tǒng)一。"大創(chuàng)";工程的初衷在于強(qiáng)化本科生研究性學(xué)習(xí)、自主性學(xué)習(xí)以及理論性學(xué)習(xí)才能，因此必須得到教師的積極引導(dǎo)，教師將局部科研成果介紹給本科生，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。

經(jīng)過三年的嘗試，從實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)工程的設(shè)計(jì)，到實(shí)驗(yàn)的施行，電分析化學(xué)與藥物分析兩門課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)到達(dá)了較好的交融。從根底入門到科研提升，較好地訓(xùn)練了學(xué)生的科研素質(zhì)，進(jìn)步了學(xué)生分析問題和解決問題的才能，形成了特色鮮明的"大創(chuàng)";實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練體系。從課程教學(xué)角度而言，利用綠色環(huán)保、資源節(jié)約的實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決藥品質(zhì)量控制的教學(xué)實(shí)際問題，對促進(jìn)少數(shù)民族地區(qū)高等藥學(xué)本科教育的可持續(xù)開展具有重要意義。

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【6】邵元華