实践教学是药学教育全过程中极为重要的环节,高度重视实践教学和创新能力的培养是华西药学院办学的主要特色之一。华西药学院以实验课程改革及质量提升作为突破口,开设药学创新实验、高等药学系列实验,改革实验教学内容,探索和优化实验方法或手段,引入虚拟仿真实验教学,实施全过程评价的实验考核方案,全面实施多媒体教学,提升实验设备建设水平等,有力地促进了药学拔尖创新人才的培养,极大地推动了实践教学质量的提升。同时,也对实验教学的后续改革提出了设想和展望。
为提升实验教学水平、满足对某门学科有特殊兴趣的人才培养需求,各学系结合自身的科研方向,新开设《药学创新实验》、《高等药物化学实验》、《高等药理学实验》等系列实验选修课,即将开设《分子生物学实验》、《高等天然药物化学实验》、《高等药物分析实验》等实验选修课程。老师们对各门课程的实验教学改革及质量提升进行了梳理和总结,同时也对实验教学的后续改革提出了设想和展望。
一、药学创新实验
药学创新实验是培养本科生对药物研发的全局观和基于学科交叉的创新观念的一门实验课程。按照药物研发的程序进行课程设计,通过教师引导、学生自主查阅资料、设计实验方案、完成实验。学院及任课教师为学生提供体验药物研发全过程的平台,让学生了解药物研发不仅仅涉及某一门课程,而是多学科的综合过程。
药学创新实验对选课人数作了限制,每年筛选6位学生,以确保实验过程中每位同学有足够的动手机会,同时也保证指导老师对每位同学的指导。从目前状况看,该教学模式能明显改善实验课学生人数过多造成的诸多问题,使学生动手机会增多、老师能及时发现并解决问题等。
本课程近1-2年来的实验内容均选择阿司匹林为研究对象。阿司匹林为经典的解热镇痛药,其合成、分析、制剂和药理评价方法等均有文献报道,难度适中,课程涉及的所有实验内容由同学自己查阅资料,经老师指导后确定,此过程更能激发同学的自主创新能力和主观能动性。
随着“双一流”平台的建设,学院的仪器设备不断升级。学生在设计方案时可选择的空间更大。2019年,选课的本科同学在阿司匹林制备路线的方案设计时选择用先进、环保的微波法代替传统加热,大大缩短了反应时间,切身体验了新技术在药物合成中的应用。
在药物分析方面,利用学院实验平台,采用NMR、MS、IR、UV、HPLC等多种手段对药物质量进行控制。
阿司匹林水溶性差、胃肠道副作用的问题一直未得到较好的解决。市售的阿司匹林仅有片剂、胶囊和口服混悬液,未见阿司匹林纳米乳。因此,药剂学部分主要是探究阿司匹林纳米乳的处方和制备方法,以探寻阿司匹林的更优剂型。
任课教师黄园教授首先讲解纳米乳制备及表征的相关知识点。在具体制备及表征方案设计时,以提问的方式引导学生文献查阅的方向和重点。学生初步完成方案设计后,在指定时间段内与黄园教授讨论。教师就实验方案提出问题,并根据近两年学生实验过程中可能出现的问题,启发学生再进一步查阅资料、完善设计方案。比如,阿司匹林水解可能影响其含量测定,引导学生思考,用什么方法检测阿司匹林的含量更为准确?包封率和载药量通常可以用哪些方法检测?在本实验中,用哪一种方法更为适合?同时,任课教师还专门提供了新购置的粒径仪和紫外分光光度计,使学生在该门课程中能够有充足的时间学习并使用相关的仪器。
在实验过程中,学生意识到处方筛选是一个非常复杂的过程。如何调整处方的参数,从而得到合适粒径、载药量及包封率的纳米乳,需要教师在实验过程中适时地进行引导。在遇到实验难点时,更需要将文献与实验相互反馈,反复实践以达到预期目标。
在药理学方面,在几期本科修购计划基础上,引进了新的实验设备,更能结合目前药理学研究的最新进展。另外,药理学实验室的改造完成也为实验的开展提供了更好的硬件条件。本学期新购进的甩尾仪可用于镇痛实验,使得实验结果更为准确,便于观察。
实验完成后,学生以小组为单位,将数据整理汇总、分析,并形成书面报告。本课程评分标准除报告中的数据分析讨论情况外,还包括实验方案设计、实验操作规范、实验过程中小组内的讨论、分析以及解决方案的合理性。因此本课程在成绩评价体系方面也较为创新。
学生对本课程的评价较好,一致认为课程讲解很清晰,实验部分加深了对理论知识的体会,更是激发了对科研的兴趣,增加了对药物研发的全局观。参加本课程的同学几乎都进入研究生阶段进行深造,因此本课程在药学本科人才培养以及选拔科研人才方面,取得较好成效。
在后续工作中,任课教师将继续引导、支持学生设计的新颖方案,并尝试更换其他模型药物和剂型。在合适的条件下,也可尝试扩展创新的范围,例如选定药物,指导学生查阅相关文献,分析其药物理化及生物学性质,最终指导学生选定合适的制备方案、分析方法、剂型或相应的给药系统以及评价体系。进一步拓宽学生的思路,加深学生对于药学学科的理解。在实验结束后的报告环节,也可尝试使用PPT汇报和书面汇报相结合的方式,在训练学生科研思维和技巧的同时,也培养学生的科研汇报能力。
二、高等药物化学实验
药物化学实验是药学类相关专业学生的一门必修的专业实验课,是以合成实验研究为主的一门实验学科。它不仅能将药学知识和有机化学知识有机结合起来,同时还对药剂学、药物分析和药理学等学科起着重要的基础作用,对学生药学知识结构的形成起着承上启下的作用。药物化学实验教学既是理论联系实际的重要环节,又是培养学生全面药学专业知识的重要途径。
目前,国内大多数医药类高等院校药物化学实验课程由于课时限制,仅仅开展了单一的验证性实验。所谓“验证性实验”即在老师的讲解下,学生参照实验指导书上所列的实验项目及步骤,按部就班的重复实验。学生对于药物化学实验为何如此设计不进行思考,也不注重实验过程,只追求最后的实验结果。有些学生甚至为了取得高分伪造实验收率等,学生普遍反映实验内容枯燥,在实践中缺乏兴趣。
为此,我们对《高等药物化学实验》课程进行了全新的安排:由教师指定研究课题,讲述研究课题的背景和理论知识,指导和引导学生查阅资料;随后教师和学生共同设计具有潜在活性的目标化合物,安排学生设计合成路线;待教师予以肯定之后,学生实施合成目标化合物,而后鉴定目标化合物的结构和纯度。教师指导训练学生,测试目标化合物对既定靶标的生物活性,并初步研究化合物对靶标的作用机制。每学期课题均不重复,且是全新的实验设计,这样的探索性实验将理论与实验有机地结合起来,可以最大程度发挥学生的主体作用、积极性和创造性。
例如,2018年秋季学期的实验设计内容:实验开始,给学生讲述金属β-内酰胺酶抑制剂的研究背景,结合两篇最新的研究成果,引导学生自己设计合成结构新颖的全新金属β-内酰胺酶抑制剂,并通过生物实验对化合物的活性进行初步测试,整个过程全部由学生主导完成。通过这样的安排,学生实验积极性非常高,并且学生均反映学到了很多完全不一样的知识。可以做为实验教学改革和质量提升的一个重要参考。
1、实验内容改革
实现了药物合成和活性评价两部分工作。
2、实验设备更新方面
中心实验室购置了酶标仪、移液器、超纯水机、离心机、蛋白纯化仪等仪器设备,为高等药化实验的活性评价方面提供了完善的基础设备措施。
3、实验成绩评价方面
本课程采用多种评价手段结合,包括考勤(10%),合成动手动脑能力(10%),生物动手动脑能力(10%),预习报告和实验记录 (合成,15%),预习报告和实验记录 (生物,15%)和实验报告(40%),体现了对学生多方面的综合素质全考核。
4、学生的收获、提升和体会
通过《高等药物化学实验》课的学习,使学生更能了解药物化学的研究内容,激发了其对药物化学的学习兴趣,培养了学生严密的科学态度、良好的工作作风以及创新能力。
5、今后的改革思路和计划
进一步增大学生的学习自主性,让学生自己设计实验内容和方案,与老师共同讨论实施,过程由老师来把关。
三、高等药理学实验
2019年春学期,华西药学院首次开设《高等药理学实验》课程,该课程是为药学、临床药学专业开设的专业实验课程,适用于药学专业或临床药学专业部分优秀本科生。该课程以药理学专业教师指导,同学们具体设计实验方案并操作为模式进行学习。通过本课程的学习,旨在使同学们对目前药理学多个方向最新研究内容和技术方法有所了解,为下一阶段的学习打下良好的基础。
1、《高等药理学实验》课程相较于《药理学实验》课程进行了多方面改革,首先对选课人数作了限制,总共筛选了6位学生,以确保实验过程中每位同学有足够的动手机会,同时也保证指导老师对每位同学的悉心指导。另外,该课程所涉及实验内容、实验方法均为目前药理学多个方向最新的研究内容和最新的技术方法,实验设备也多为首次引进。从目前状况看,该教学模式能明显改善实验课学生人数过多造成的诸多问题,使学生动手机会增多、学习主动性增加、指导老师能及时发现并解决问题等。
2、《高等药理学实验》课程由多名从事相关方向研究的药理学专业教师以系统疾病为单元,设计相应的实验内容,结合相关方向研究的最新进展,以老师指导,学生具体设计实验方案并操作为模式进行学习。使参与课程学习的同学对目前药理学多个方向最新的研究内容和最新的技术方法以及它们在药物研究中的应用有所了解,有助于开阔其视野、丰富知识、掌握最新的实验技术方法,有助于学生完成本科毕业设计,为进入研究生阶段的学习打下良好的基础。
3、拟加快建设细胞培养室,完善相关实验条件,为《高等药理学实验》的开展创造更好的硬件条件。
四、分子生物学实验
《分子生物学实验》是生物技术药物学系拟开设的面向生命科学相关专业的高等实验课程,内容包括基因表达系统的构建、基因表达分析、基因调控分析以及基因干预等实验技术。为了契合精准医疗时代对创新型复合人才的新需求,该课程的教学规划将以科学问题和科学目标为驱动,着力培养学生从分子水平分析生命现象、进行生命科学研究的创新思维和创新能力。
为了实现上述教学目标,分子生物学实验课程将从以下方面强抓课程质量:
1、及时更新实验内容和实验手段,紧跟科学研究发展的步伐。
2、及时补充实验手段的最新研究进展,引导学生进行选择和分析评价。
3、实验成绩的评价充分考虑学生的主动学习和创新思维习惯和创新能力的养成。
五、高等天然药物化学实验
《高等天然药物化学实验》是在天然药物化学实验的基础上开设的提高课程。通过几种代表性天然物质的提取、分离和鉴定以及若干天然成分的结构衍生或多步化学合成实验,使学生加深对本学科理论知识和实验技能的掌握,学习从天然产物开发新药的基本程序和技术手段,从而拓展其研究视野,培养创新意识。
六、高等药物分析实验
《高等药物分析实验》是在药物分析实验的基础上开设的提高课程。主要针对药品质量控制的要求,选用较先进的仪器分析方法,教师引导,让学生自主设计、探索并完成实验,培养学生依据药物的理化性质建立分析方法和独立分析解决问题的能力,为其从事新药研发、药品质量控制等相关工作奠定坚实基础。
来源:教学办 编辑:四川大学华西药学院