《生物药剂学与药物动力学》实验教学改革的几点思路
发布时间：2019-12-09
【摘 要】《生物药剂学与药物动力学》是医药高校本科药学类专业必修的一门课程，在药学类专业的教学任务中占有重要地位，但目前所开展的相关实验教学存在着教学内容陈旧、教学方法落后的问题，文章就该门课程目前的实验教学情况，从教学方法及教学内容两个方面，提出几点思路，为提高《生物药剂学与药物动力学》实验教学效果及教学改革提供参考。
【关键词】生物药剂学与药物动力学;教学改革;实验教学
1 引言
《生物药剂学与药物动力学》在指导临床用药、新药的研究开发中发挥着至关重要的作用，对药物的剂型设计和分子设计、药物制剂的体内质量控制研究等都具有极其重要的意义。资料显示，在被中止研发的药物中，40%是因为药代动力学性质不合适。而对于抗感染药物来说，被终止开发的唯一因素就是药代动力学性质不合适[1]。《生物药剂学与药物动力学》是药学与数学相结合的学科，是药学类专业的教学任务中占有重要地位的一门课程。生物药剂学的任务是探索药物在体内的各个阶段与机体之间的相互作用，包括药物的吸收、分布、代谢以及排泄过程，从药物的理化性质、剂型以及给药途径等多个方面为切入口，综合研究机体的生物因素和药物因素对药效的影响，明确与药物的有效性及安全性相关的影响因素，并阐述其作用机理。药物动力学是药理学的一个分支，主要是用数学方法对药物在动物体内的动力学规律进行描述，研究药物在动物体内的含量随时间变化的规律[2]。《生物药剂学与药物动力学》实验教学是学生掌握和巩固药物动力学数学公式推导、提高学习兴趣、提高教学质量和学生创新意识、提高临床用药水平和新药研发能力的必要手段[3]。
2 《生物药剂学与药物动力学》实验教学现状及存在的问题
2.1 实验教学现状
《生物药剂学与药物动力学》具有很强的实践性，要求学生在学好理论知识的基础上，能熟练掌握实验技巧，《生物药剂学与药物动力学》实验教学是整个教学的重要组成部分。目前，课堂上所授的知识与临床药学实践及新药研发有一定程度的脱节，陈旧的课程内容和传统的教学方法，容易让课堂变得枯燥乏味，不能引起学生的兴趣，不能满足临床和科研对学生能力的要求，更谈不上为临床和科研输送创新型高素质人才了。广西中医药大学 2000 级药学专业开始设《生物药剂学与药物动力学》这门课程，目前该课程已是学校药学类专业本科生三年级的必修课程，年均 112 学时，每年培养学生超过 100 人，药物制剂专业占 4.5 学分、药学专业占 2.5学分。结合学校实验教学条件，药剂教研室自编《生物药剂学与药物动力学》实验教材，依托药剂实验室开展 3 个对乙酰氨基酚系列实验，包括对乙酰氨基酚片生物利用度和药物动力学参数的测定(尿药速度法)、对乙酰氨基酚在家兔体内药物动力学研究、乙酰氨基酚油水分配系数的测定。
2.2 存在问题
(1)实验教学内容受到实验仪器设备条件制约，影响教学。《生物药剂学与药物动力学》实验大都涉及样品的分析，目前用于生物样品的常规的分析手段是 HPLC 法和 UV 法。广西中医药大学《生物药剂学与药物动力学》实验教学主要依托药剂学实验室，药剂实验室现有 2 台 HPLC 色谱仪，只能满足供本教研室的研究生、教师的科研使用，无法供本科教学使用。因此，该课程只能开设的“对乙酰氨基酚生物利用度”系列实验，生物样品中结合型对乙酰氨基酚可以通过水解、显色后采用 UV 法测定浓度，对检测设备要求较低。但该实验是 20 世纪 90 年代设计的，方法内容陈旧，已与目前医院开展临床药学使用的设备严重脱节。配备足够的 HPLC 供本科生使用，实验教学内容不再受到实验条件和分析设备的制约，是提高该课程实验教学效果的关键。
(2)实验内容设计不合理，经常导致实验结果不理想。如上所述的对乙酰氨基酚系列实验中，生物样品中对乙酰氨基酚可以通过水解、显色后采用 UV 测定其浓度，显色是关键控制点。由于显色过程需配显色剂，配制过程非常复杂，且试剂有一定毒性，极易造成显色剂不合格，导致乙酰氨基酚浓度不准确，甚至测定不到，数据波动很大，导致实验结果不理想。因此，通过显色后采用 UV 法测定对乙酰氨基酚是不够准确，也是实验设计中存在的缺陷，可见避开显色、改变测定方法(比如选用 HPLC 法等)是提高该系列实验准确度的关键。
(3)实验内容均为验证性实验，无综合性、设计性实验，不利于学生创新能力的培养。通常，验证性实验内容过于简单，学生只需按照教师设计好的实验步骤按部就班地操作就能完成实验，但是不懂得实验为何要如此设计，实验完成后也不理解实验的意义，只是象征性地走个过场，因此导致学生对实验的热情不高，无法将抽象的理论知识具象化，实验也起不到巩固知识的作用，一整套课程教授完之后教学效果欠佳。而综合、设计性实验的内容包含本课程的综合知识及相关课程知识，由教师给定实验目标和要求，学生根据要求和实验条件自行设计实验方案，并根据实验方案进行实验、整理数据、撰写实验报告，更能让学生体会、了解科研实验的流程，是培养学生搜集资料、设计方案等科研能力必不可少的部分。
(4)课程设置欠合理，需探讨新的课程设置。由于课程设置的课时原本就不多，实验课所占的课时比例更是少之又少，导致学生很难熟练掌握实验课所学到的知识，所以必须根据该课的特点对实验课进行调整，使实验教学的设置更科学、合理。
(5)实验教学模式单调，需探讨新的教学模式。现阶段的实验课基本上是学生根据教师写好的实验讲义依葫芦画瓢得到一组实验数据，再根据实验数据像抄书一般制作实验报告，因此导致学生对实验教学的不重视，只是为了完成作业，没有主动思考，更谈不上在实验中能学到知识了。
3 《生物药剂学与药物动力学》实验教学改革的思路
3.1 实验教学方法改革
3.1.1 实验教学方法改革的目的
新的实验教学方法必须要做到“以学生为中心”。“以学生为中心”最根本是要实现从以“教”为中心向以“学”为中心的转变，在教学中，从“教师将知识传授给学生”向“让学生自己去发现和学习知识”转变，从“传授模式”向“学习模式”转变，从“教师、课堂、教材”老三中心向以“学生发展、学生学习、学习效果”新三中心转变，从面提高学生的学习质量，使学生在知识、能力和素质上获得全面提升。
3.1.2 新的实验教学方法
为了摆脱传统的“填鸭式”教学方法，要求教师在教学中运用启发式、讨论式教学方法，充分调动学生学习的主动性，创设问题情境，启发学生思维;要抓住重点、难点，“少而精”，起到“点拨”作用，给学生留下更多的思维空间和思考空间;要精心设计好研究、讨论的主题，讨论中要发挥教师的主导作用，积极引导学生并做好归纳总结。因此，采用 PBL(基于问题的学习，Problem-Based Learning，简称 PBL)教学模式[4]。以小组的形式进行，由教师提供获得学习资源的途径和学习方法的适当指导，让学生解决拟真情境中的的问题。教学过程主要由以下几个环节组成：(1)教师创设一个研究问题或项目;(2)由若干名学生组成的小组针对问题提出假设、查阅资料、在既定的时间内学习、研究;(3)返回小组、报告研究结论并重新反思问题;(4)若问题未解决，则进行下一循环，直到获得一定的结果。
3.2 实验教学内容改革
经过查阅近年文献，在其他医药院校《生物药剂学与药物动力学》教学改革经验的基础上，提出本次实验教学改革的思路：验证性实验与综合设计性实验并存，通过改革，一方面使验证性实验教学得以正常开展，另一方面构建基于创新能力提升的实验教学体系，根据综合性设计实验教学理念，让学生自行搜集资料，设计实验方案及至完成实验[5]，在这个过程中使学生创新能力得到提升。
3.2.1 验证性实验的改革
重点是针对实验内容进行改革。经文献检索[6]，可采用 UV 法测定尿液中维生素 B2，不需显色，影响因素小。因此，建议开展“维生素 B2”系列验证实验，替代显色不稳定的“对乙酰氨基酚”系列实验。维生素 B2生物利用度实验符合单室模型代谢规律，并且维生素 B2是人体所必需的营养成分，能促进细胞的再生和减轻眼睛疲劳等作用，对正常人体无不良反应，所以可从学生中选出若干名志愿者口服维生素 B2 片，用尿药法测定维生素 B2的生物利用度，以期让学生掌握尿药法测定药物在人体内生物利用度和消除速度常数的方法，熟悉单室模型口服给药途径尿药浓度数据处理方法，并且学会计算药物的半衰期、相对生物利用度等药动学参数。(1)实验原理。维生素 B2 的异咯嗪环上具有活泼双键，能接受和放出氢原子，在连二亚硫酸钠的作用下能还原为无色的双氢 VB2，利用这一性质可用紫外-可见分光光度法在 λ=444nm 处测定尿液中加入连二亚硫酸钠前、后的吸光度差值，再根据 Lambert-Beer 定律计算出尿液中维生素 B2的含量。(2)实验设计。志愿者在服药前一天收集 24 小时尿液并记录总体积，取 20mL 阴凉避光保存。服药前排空小便。早餐后立即吞服 VB2 片(30mg)。服药后，在第 2 小时、4 小时、6 小时、8 小时、10 小时、12 小时分别取尿样并记录体积，留 20ml 倒入盛有 0.2mL 冰醋酸的刻度试管，摇匀，阴凉处避光保存。称取 10mgVB2，用 0.02mol/L 的醋酸溶液溶解，转移至 100mL 容量瓶中，定容，即得标准溶液。精密吸取标准溶液 0.1mL、 0.3mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL，分别置于 10mL 的容量瓶中，用酸化蒸馏水(每 100mL 蒸馏水中含 1mL 冰醋酸)定容，摇匀，以酸化蒸馏水作为空白对照，在 444nm 出测定吸光度。然后每管分别加入 3mg 连二亚硫酸钠摇匀，测定吸光度，以两次吸光度的差值对浓度 C 进行回归，即得标准曲线方程。取尿样按照上述方法测定吸光度的差值，代入标准曲线方程即可求出对应的 VB2浓度。
3.2.2 开展综合设计性实验改革
开展综合设计性实验。设计注意点有：(1)为保证实验的难易程度适中合理，教师在确定实验题目之前需要进行多次的预实验来保证实验的可行性，使之适用于本科生的实验教学工作。(2)让学生自由成立课题小组，以小组为学习单位，自行查找与实验课题有关的生物药剂学和药代动力学资料，引导学生积极查阅相关文献资料，让学生在认真理解课堂所学知识的基础上结合整理好的文献资料，自行设计实验方案。为了加强学生思考和解决问题的能力，调动学生的自主性和积极性，教师可以将学生召集起来，对各自设计的实验方案进行对比分析、探讨研究，论证所设计的实验方案的优缺点和可行性，然后再与老师所设计的方案进行比较，总结出一到两种比较合理的、可行性较高的实验方案。(3)学生根据自己讨论设计的实验方案进行实验，得出实验数据并且对实验数据进行预处理，计算相应的药物代谢动力学参数，然后在计算机上应用相关软件来计算药物的房室模型参数。(4)为了让学生能够更好、更深入地理解各项生物药剂学和药代动力学参数的意义，使理论知识和实验操作完美地结合起来，教师组织学生围绕整个实验进行讨论总结，对实验中的重点过程和实验结果进行分析研讨，评价所得实验结果的准确性和合理性，总结实验成功的关键，发现自己的不足之处，从中得到经验教训。(5)通过以上改革，形成新的实验教材。
3.3 实验教学考核
分别从三个方面进行评定，重点对实践的基本理念、注意事项、基本操作技能进行考核，且要兼顾职业素质和职业道德两方面的考核。(1)技术理论考试(30%)。教师从题库中随机抽取考试题目，题型包括综合分析题和设计题，对学生的分析能力和运用技术理论的能力进行考查。(2)技能操作考核(40%)。学生先分别从题库中随机抽取考试题目，按题目的要求独立完成操作考试，教师参照评分标准对学生的操作进行评分。(3)平时考核(30%)。考核评价分别从验证性实验和综合性实验的学习成果两个方面同时进行，评价方式分为学生自评、互评以及教师评价等三种方式，内容覆盖课堂纪律、实训操作、实训报告以及小组团队专题报告、考勤等多个方面，并根据学生的创新想法和在小组中承担重要工作(如组长)等酌情加分。
4 展望
《生物药剂学与药物动力学》学科在不断发展，而目前实验课所教的内容较陈旧，不利于学生学习、科研能力的提升，所以教学方法及内容一定要改革，尽管改革方案的实施会遇到各种挫折，新的教学方法也不一定是最有效的，但是一定要迈出第一步，固步自封只会停滞不前，只有不断尝试才会进步。本文针对《生物药剂学与药物动力学》实验教学出现的问题进行分析，提出几点改革思路，为同行开展该门课程的教学改革提供参考。
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