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關於淺析藥物製劑專業物理化學課程教學的思考和探索論文

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物理化學是藥物製劑專業學生的一門重要專業基礎課,物理化學基礎知識和基本理論,如相平衡、表面化學、膠體化學、化學動力學等學科的理論和實踐在藥物製劑領域有廣泛應用。藥物製劑專業學生在後續專業課,如藥劑學、藥理學、藥物化學等的學習中,以及將來從事相關的生產、研發等工作,需要堅實的物理化學基礎。

關於淺析藥物製劑專業物理化學課程教學的思考和探索論文

多年以來,藥物製劑專業的物理化學教學基本上是從化學的角度講授物理化學,沒有很好地與藥物製劑專業課的學習相聯絡。學生學習物理化學課程的時候感到難以學以致用,從而失去學習的動力和信心;學習藥劑學等專業課程的時候,物理化學知識已經基本遺忘。造成一方面教學內容重複交叉,另一方面學生由於物理化學基礎不紮實,專業課也學不好。雲南中醫學院(以下簡稱“我校”)藥學院2008年開始藥物製劑專業的招生,經過幾年的教學實踐,筆者認為現行的物理化學教學模式,遠遠不能滿足藥物製劑專業的要求,需要進行教學改革。教改的目標是加強物理化學教學內容與藥物製劑專業的融合,建立基礎課程與專業融合的教學模式。教學中,根據專業特點,適當降低物理化學課程的理論深度,強調思維方法,重視物理化學基本理論、基礎知識在藥物製劑專業中的應用。

1物理化學為藥物製劑專業課學習提供方法和理論基礎

1.1物理化學在藥物製劑專業中有廣泛的應用

物理化學是一門從物理現象和化學現象的聯絡入手,應用物理學的原理和方法來探求化學變化基本規律的學科。應用物理化學的原理和手段,研究藥物劑型或製劑的各種性質及其內在規律形成了物理藥劑學。物理藥劑學可以為新劑型、新制劑的設計和開發提供理論依據。物理化學在藥物製劑其他專業課,如藥理學、藥物化學、藥物動力學等課程中也有重要應用,物理化學的基本理論是藥物製劑專業課學習的方法和理論基礎。如許多酯類、醯胺類藥物常受H+或OH-催化水解,其水解速度,主要由pH值決定,應用化學動力學知識預測藥物最穩定的pH值是溶液型製劑的處方設計中首先要解決的問題。其它如預測藥物的有效期、給藥時間、藥物在體內的代謝等都應用到化學動力學的基本理論。

1.2打好基礎,學會舉一反三,培養學生的學習能力

教學不可能面面俱到,培養學生的學習能力,提高學生分析問題、解決問題的能力,是培養創新人才的需要。自20世紀50年代初期,Higuchi等用化學動力學的原理評價藥物的穩定性以來,化學動力學方法為藥物穩定性研究提供了強有力的手段。確定藥物及其製劑的降解反應級數是藥物穩定性評價的基礎,反應級數是個很複雜的問題,可以為整數、分數、正數、負數和零,實際中任何級數的反應都可能出現,但教學中不可能把每一種反應級數都講到,這就要求學生學會舉一反三,解決將來可能遇到的不同反應級數的問題。教學中,重點講授一級反應的化學動力學處理方法,這不僅因為一級反應常見,還因為一級反應是處理其他級數反應的基礎,掌握了一級反應的處理方法就可以舉一反三處理其他級數的反應。表面活性劑是指那些具有很強的表面活性,能使液體的表面張力顯著下降的物質。

表面活性劑在藥物製劑中有著廣泛的應用,如作為增溶劑、乳化劑、潤溼劑、起泡劑與消泡劑等。這些作用都離不開表面活性劑的雙親結構特徵以及親油基團和親水基團在溶液中的定向排列方式。教學中要緊扣這兩點講解表面活性劑的應用,教會學生舉一反三,處理具體問題,如表面活性劑之所以有增溶作用,是由於表面活性劑的雙親結構,在溶液中定向排列形成膠束,膠束形成是增溶作用發生的必要條件。又如乳化作用,是由於表面活性劑的雙親結構,在溶液中定向排列,形成了乳狀液並有W/O和O/W等不同型別。

2物理化學教學與藥物製劑專業融合,體現專業特色

2.1物理化學教學內容與藥物製劑專業課融合

在給藥物製劑專業學生講授物理化學課程時,如果僅僅從物理化學本身出發來講解是遠遠不夠的。藥物製劑專業的學生高等數學、物理學、化學等基礎知識有限,又由於學生還不理解物理化學在後面的專業課學習中有何作用,所以,學生學得被動,教師講授也困難。

要走出物理化學教學的困境,必須改革物理化學教學,打破沿襲多年的理工科教學模式,建立物理化學與專業相融合的教學模式,即在物理化學教學中,使專業內容滲透到物理化學相關章節,引導學生應用物理化學基本理論思考、解決藥物製劑相關領域的問題,學以致用。

相平衡理論可以指導產品的分離和純化、劑型改良、新藥研製。如利用低共熔相圖原理製得的藥物具有均勻微細分散結構,可大大改善藥物的溶出速度,提高生物利用度。如灰黃黴素-酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃黴素大2.7倍;48%尿素與52%磺胺噻唑低共熔混合物的溶出速度是純磺胺噻唑的12倍。又如我校藥物製劑專業課有痱子粉的製備實驗,講完相平衡低共熔相圖後,結合學生的專業課實驗,由學生分組討論後總結該實驗蘊含的物理化學原理、實驗中應如何操作才能得到藥效、劑型皆優的痱子粉。再如結合相平衡和表面現象的講授,指導學生從物理化學原理出發討論膽結石的成因、研製治療膽結石新藥的思路,提醒學生可能用到新相難成、表面活性劑的增溶等物理化學知識,但不過多地干擾學生的思路。學生在前面的課程學習中已經很熟悉的中藥生產、研究中常用的精餾、萃取、結晶等操作均以相平衡基本理論為其理論基礎,在相平衡理論的講授中,結合這些基本操作,啟發學生思考其中蘊含的物理化學原理,做到知其然,知其所以然。

表面化學理論和膠體化學理論是藥物劑型設計、改造的重要理論基礎。表面活性劑在藥物製劑中有著廣泛的應用,如作為增溶劑、乳化劑、潤溼劑等。新型表面活性劑的發現對透皮吸收技術、外用藥膏的研製起了決定作用。比表面積是固體藥品物性引數的重要指標,利用氣體在固體表面的多層吸附理論可測定固體藥物的比表面積。懸濁液、乳狀液、膠體等劑型的生產、研製都需要表面化學和膠體化學知識。如用於胃腸造影的硫酸鋇合劑,用足量的高分子化合物阿拉伯膠對硫酸鋇溶膠起保護作用。

在新劑型中,緩釋製劑是指藥物在較長時間以Higuchi動力學過程或一級速率釋放,控釋製劑是指藥物以零級或接近零級的速率釋放,這些新劑型的開發、研製都需要物理化學理論作指導。與專業課結合進行物理化學基本理論的講授,在講授物理化學理論的時候把這些應用融合進去,學生明白了物理化學對專業的作用,提高了對物理化學課程的學習積極性、主動性。

2.2優化物理化學實驗,開設與藥物製劑專業課結合的綜合性實驗

過去的物理化學實驗,多為物理化學基本原理的驗證性實驗,需要增加物理化學原理在藥物製劑中的應用性和綜合性實驗。教學改革後,驗證性實驗佔三分之一,三分之二的實驗為綜合性、設計性實驗,如維生素C注射液在水溶液中的氧化分解是假一級反應,要求學生根據已學的動力學知識,查閱資料,設計加速實驗,預測維生素C注射液的穩定性,設計中要充分注意實驗室的條件,根據設計方案完成實驗,掌握藥物穩定性研究方法。又如利用相圖研究表面活性劑的增溶作用並利用電導法測出臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration,CMC)值,把三組分相圖知識和電化學測定結合,開設綜合實驗,加強了學生分析問題、綜合解決問題的能力。再如固-液介面的吸附(醋酸、活性炭系統)和電導法測定醋酸的電離平衡常數是兩個實驗,若吸附平衡後不用酸鹼滴定指示終點,而用電導滴定確定終點,把兩個實驗合併為一個實驗,不但培養了學生的能力,在當前學時減少、內容增加的情況下也很有意義。

3豐富物理化學教學手段和方法

物理化學以物理學和數學為其理論基礎,學科交叉性、知識點的寬廣性和原理的費解性是其特點,講授和學習的難度都較大。僅靠教材的單一課堂講授是不夠的,需要通過豐富教學手段和方法以達到學以致用、與藥物製劑專業相融合的教學目的。

3.1開設有專業特色的專題講座

結合課堂講授,不定期地開設一些有關學科前沿的、結合專業的專題講座,開闊學生視野,提高學習興趣。如結合表面現象和膠體化學的講授,安排奈米生物技術講座;講完相平衡後,可以開設超臨界流體萃取技術在中藥研究中的應用;講完化學動力學後,可開展製劑穩定性研究講座。其他如生物電化學感測器、中藥膜分離技術、超細粉體技術、藥用高分子材料、締合膠體等可根據具體情況有選擇地開設。這些專題講座,可以由任課教師開設,也可以邀請專業課教師開設,還可以以學生主講、討論,教師補充的方式進行。

3.2倡導探究性學習,關注學科前沿,培養學生的創新能力

探究性學習又稱為研究性學習,是培養學生的學習能力、創新能力的有力手段。探究性學習注重培養學生對所學知識和技能的實際應用,在教師的指導下,學生選擇和確定專題進行學習、研究,在學習、研究的過程中學會主動地應用所學知識解決實際問題。

物理化學的理論在實際中有很多應用,但學生往往意識不到這些應用,或者即使知道一些,也是一知半解,不去深究。這時,研究性學習可以起到積極的促進作用,通過專題研究,查資料、查文獻,專業知識的應用問題解決了,學生同時得到了多方面的鍛鍊,培養了良好的經常查閱文獻的習慣,培養了探究的習慣,培養了關注學科前沿、緊跟科技發展的創新意識。

如冷凍乾燥和噴霧乾燥是製藥工業中常用的操作,這些操作裝置都是以物理化學理論為基礎開發出來的,教學中在講完相關的理論後,要求學生以“製藥工業中常用的乾燥方法”為題,查資料、文獻等製作多媒體幻燈片,由學生來講、學生提問,充分學習、討論相關的物理化學原理是如何應用於實際生產的,並鼓勵學生找出原有裝置、操作的.不足,應用所學的知識,提出改進意見。

3.3充分利用現代教學方法,開展教學改革

多媒體幻燈片、教學視訊等現代化教學手段,可以擴充套件教學空間、時間,把有限的課堂延伸。在課堂上,多媒體幻燈片、視訊等資料可以豐富課堂資訊,同時教學過程也變得直觀、易理解。課後,教師可以把已製作好的多媒體、視訊等資料,發給學生學習,也可以給出明確的主題讓學生自己查詢資料,這樣做培養了學生的學習能力,也可以培養學生良好的學習習慣。檢查學生的課後學習效果非常重要,這也是一個督促的過程,檢查的方式可以有多種,可以進行小組討論、個人彙報等。佈置課後學習材料的時候,就要明確讓學生知曉需要達到的學習效果、要討論的問題、檢查的方式和時間等,要求學生一定要在規定的時間內完成。

現代教學理念、教學方法是近年來教學研究的新成果,可以大膽嘗試,為教學改革服務。如開展反向式教學,反向式教學又稱為反轉課堂式教學,2000年開始於美國,現已受到教育界的廣泛關注。其基本做法是要求學生在家通過教學視訊學習,在課堂上討論自己的學習結果、回答問題等。網際網路的普及為反向式教學提供了豐富的資源,教學中可以充分利用這些資源。如可以選擇一些物理化學原理在藥物製劑中的應用作為反向式教學的內容,教師可以把視訊錄好交給學生使用,也可以給學生提供一些視訊連結,還可以要求學生自己搜尋視訊學習後在課堂上交流。反向式教學變學生的被動學習為主動學習,在自主學習的過程中,學生也可以更用心地體會物理化學原理對藥物製劑專業的基礎和指導作用。又如開展問題導向教學法(problem-basedlearning,PBL)教學,PBL教學是以問題為基礎、以學生為中心、以教師為導向的小組討論式教學方法。如表面現象一章課堂講授結束後,給學生一個膏劑的配方,並告知學生該配方由於鋪展效能不好,需要改進,要求學生應用所學知識結合查閱文獻提出改進方案並進行實驗驗證。在討論階段,教師主要做好引導、總結。通過這樣的教學過程,學生鞏固了基礎知識,學習瞭如何應用物理化學基本理論解決實際問題,學習效率、學習興趣明顯提高。

在應用現代教學方法時,切忌一刀切,一定要結合實際,選擇合適的教學內容,否則可能適得其反。沒有萬能的教學方法,任何一種教學方法只有在恰當應用時才能發揮應有的作用。

4教學相長,基礎課教師要加強相關專業知識修養

醫藥院校的物理化學教師,大多畢業於綜合院校,藥學專業知識欠缺。物理化學與藥物製劑專業融合,體現專業特色的教學改革對物理化學教師提出了更高的要求,物理化學教師應自覺地通過自學、向專業課教師學習等方式提高自身水平,開闊視野,擴大知識面。在這個過程中,觀念的改變尤為重要,有的基礎課教師認為自身在自己的專業領域學習、鑽研了多年,教其他專業的學生早已遊刃有餘,何必花功夫去了解、學習其他專業的知識。有這種觀念的教師自認為自己講得很精彩了,可並不受學生歡迎,原因就在於這些教師不能從學生的專業角度講解為什麼要學這門課,這門課和自己的專業有什麼聯絡。所以,基礎課教師要放下“架子”,更新觀念,自覺地提高相關專業知識修養,做到給學生一碗水,自己要有一桶水。

在教學改革中,我們重視集體備課,充分利用集體備課的優勢,起到了事半功倍的效果。如:每週1次集體備課,總結上一週的教學,討論下一週的教學內容,重點是教學如何與專業結合。在條件允許的時候,邀請專業課教師參加集體備課,教師們集思廣益,從教學方法、教學內容、課堂組織等方面探討,相互學習、相互提高,保證了教學質量,也避免了走彎路。

加強物理化學教學與藥物製劑專業的融合,建立基礎課程與專業融合的教學模式是一個長期的教學實踐過程,需要廣大教師在日常教學中堅持、改進、完善。