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關(guān)于淺析藥物制劑專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)的思考和探索論文
物理化學(xué)是藥物制劑專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，如相平衡、表面化學(xué)、膠體化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的理論和實(shí)踐在藥物制劑領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。藥物制劑專業(yè)學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課，如藥劑學(xué)、藥理學(xué)、藥物化學(xué)等的學(xué)習(xí)中，以及將來從事相關(guān)的生產(chǎn)、研發(fā)等工作，需要堅(jiān)實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)。
多年以來，藥物制劑專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)基本上是從化學(xué)的角度講授物理化學(xué)，沒有很好地與藥物制劑專業(yè)課的學(xué)習(xí)相聯(lián)系。學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程的時(shí)候感到難以學(xué)以致用，從而失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力和信心;學(xué)習(xí)藥劑學(xué)等專業(yè)課程的時(shí)候，物理化學(xué)知識(shí)已經(jīng)基本遺忘。造成一方面教學(xué)內(nèi)容重復(fù)交叉，另一方面學(xué)生由于物理化學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)，專業(yè)課也學(xué)不好。云南中醫(yī)學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我�！�)藥學(xué)院2008年開始藥物制劑專業(yè)的招生，經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為現(xiàn)行的物理化學(xué)教學(xué)模式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足藥物制劑專業(yè)的要求，需要進(jìn)行教學(xué)改革。教改的目標(biāo)是加強(qiáng)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與藥物制劑專業(yè)的融合，建立基礎(chǔ)課程與專業(yè)融合的教學(xué)模式。教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，適當(dāng)降低物理化學(xué)課程的理論深度，強(qiáng)調(diào)思維方法，重視物理化學(xué)基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)在藥物制劑專業(yè)中的應(yīng)用。
1物理化學(xué)為藥物制劑專業(yè)課學(xué)習(xí)提供方法和理論基礎(chǔ)
1.1物理化學(xué)在藥物制劑專業(yè)中有廣泛的應(yīng)用
物理化學(xué)是一門從物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，應(yīng)用物理學(xué)的原理和方法來探求化學(xué)變化基本規(guī)律的學(xué)科。應(yīng)用物理化學(xué)的原理和手段，研究藥物劑型或制劑的各種性質(zhì)及其內(nèi)在規(guī)律形成了物理藥劑學(xué)。物理藥劑學(xué)可以為新劑型、新制劑的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供理論依據(jù)。物理化學(xué)在藥物制劑其他專業(yè)課，如藥理學(xué)、藥物化學(xué)、藥物動(dòng)力學(xué)等課程中也有重要應(yīng)用，物理化學(xué)的基本理論是藥物制劑專業(yè)課學(xué)習(xí)的方法和理論基礎(chǔ)。如許多酯類、酰胺類藥物常受H+或OH-催化水解，其水解速度，主要由pH值決定，應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí)預(yù)測(cè)藥物最穩(wěn)定的pH值是溶液型制劑的處方設(shè)計(jì)中首先要解決的問題。其它如預(yù)測(cè)藥物的有效期、給藥時(shí)間、藥物在體內(nèi)的代謝等都應(yīng)用到化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本理論。
1.2打好基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)舉一反三，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
教學(xué)不可能面面俱到，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要。自20世紀(jì)50年代初期，Higuchi等用化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原理評(píng)價(jià)藥物的穩(wěn)定性以來，化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法為藥物穩(wěn)定性研究提供了強(qiáng)有力的手段。確定藥物及其制劑的降解反應(yīng)級(jí)數(shù)是藥物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，反應(yīng)級(jí)數(shù)是個(gè)很復(fù)雜的問題，可以為整數(shù)、分?jǐn)?shù)、正數(shù)、負(fù)數(shù)和零，實(shí)際中任何級(jí)數(shù)的反應(yīng)都可能出現(xiàn)，但教學(xué)中不可能把每一種反應(yīng)級(jí)數(shù)都講到，這就要求學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，解決將來可能遇到的不同反應(yīng)級(jí)數(shù)的問題。教學(xué)中，重點(diǎn)講授一級(jí)反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)處理方法，這不僅因?yàn)橐患?jí)反應(yīng)常見，還因?yàn)橐患?jí)反應(yīng)是處理其他級(jí)數(shù)反應(yīng)的基礎(chǔ)，掌握了一級(jí)反應(yīng)的處理方法就可以舉一反三處理其他級(jí)數(shù)的反應(yīng)。表面活性劑是指那些具有很強(qiáng)的表面活性，能使液體的表面張力顯著下降的物質(zhì)。
表面活性劑在藥物制劑中有著廣泛的應(yīng)用，如作為增溶劑、乳化劑、潤濕劑、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(jié)構(gòu)特征以及親油基團(tuán)和親水基團(tuán)在溶液中的定向排列方式。教學(xué)中要緊扣這兩點(diǎn)講解表面活性劑的應(yīng)用，教會(huì)學(xué)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，是由于表面活性劑的雙親結(jié)構(gòu)，在溶液中定向排列形成膠束，膠束形成是增溶作用發(fā)生的必要條件。又如乳化作用，是由于表面活性劑的雙親結(jié)構(gòu)，在溶液中定向排列，形成了乳狀液并有W/O和O/W等不同類型。
2物理化學(xué)教學(xué)與藥物制劑專業(yè)融合，體現(xiàn)專業(yè)特色
2.1物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與藥物制劑專業(yè)課融合
在給藥物制劑專業(yè)學(xué)生講授物理化學(xué)課程時(shí)，如果僅僅從物理化學(xué)本身出發(fā)來講解是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。藥物制劑專業(yè)的學(xué)生高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)有限，又由于學(xué)生還不理解物理化學(xué)在后面的專業(yè)課學(xué)習(xí)中有何作用，所以，學(xué)生學(xué)得被動(dòng)，教師講授也困難。
要走出物理化學(xué)教學(xué)的困境，必須改革物理化學(xué)教學(xué)，打破沿襲多年的理工科教學(xué)模式，建立物理化學(xué)與專業(yè)相融合的教學(xué)模式，即在物理化學(xué)教學(xué)中，使專業(yè)內(nèi)容滲透到物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用物理化學(xué)基本理論思考、解決藥物制劑相關(guān)領(lǐng)域的問題，學(xué)以致用。
相平衡理論可以指導(dǎo)產(chǎn)品的分離和純化、劑型改良、新藥研制。如利用低共熔相圖原理制得的藥物具有均勻微細(xì)分散結(jié)構(gòu)，可大大改善藥物的溶出速度，提高生物利用度。如灰黃霉素-酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素大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。又如我校藥物制劑專業(yè)課有痱子粉的制備實(shí)驗(yàn)，講完相平衡低共熔相圖后，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生分組討論后總結(jié)該實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含的物理化學(xué)原理、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作才能得到藥效、劑型皆優(yōu)的痱子粉。再如結(jié)合相平衡和表面現(xiàn)象的講授，指導(dǎo)學(xué)生從物理化學(xué)原理出發(fā)討論膽結(jié)石的成因、研制治療膽結(jié)石新藥的思路，提醒學(xué)生可能用到新相難成、表面活性劑的增溶等物理化學(xué)知識(shí)，但不過多地干擾學(xué)生的思路。學(xué)生在前面的課程學(xué)習(xí)中已經(jīng)很熟悉的中藥生產(chǎn)、研究中常用的精餾、萃取、結(jié)晶等操作均以相平衡基本理論為其理論基礎(chǔ)，在相平衡理論的講授中，結(jié)合這些基本操作，啟發(fā)學(xué)生思考其中蘊(yùn)含的物理化學(xué)原理，做到知其然，知其所以然。
表面化學(xué)理論和膠體化學(xué)理論是藥物劑型設(shè)計(jì)、改造的重要理論基礎(chǔ)。表面活性劑在藥物制劑中有著廣泛的應(yīng)用，如作為增溶劑、乳化劑、潤濕劑等。新型表面活性劑的發(fā)現(xiàn)對(duì)透皮吸收技術(shù)、外用藥膏的研制起了決定作用。比表面積是固體藥品物性參數(shù)的重要指標(biāo)，利用氣體在固體表面的多層吸附理論可測(cè)定固體藥物的比表面積。懸濁液、乳狀液、膠體等劑型的生產(chǎn)、研制都需要表面化學(xué)和膠體化學(xué)知識(shí)。如用于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(duì)硫酸鋇溶膠起保護(hù)作用。
在新劑型中，緩釋制劑是指藥物在較長(zhǎng)時(shí)間以Higuchi動(dòng)力學(xué)過程或一級(jí)速率釋放，控釋制劑是指藥物以零級(jí)或接近零級(jí)的速率釋放，這些新劑型的開發(fā)、研制都需要物理化學(xué)理論作指導(dǎo)。與專業(yè)課結(jié)合進(jìn)行物理化學(xué)基本理論的講授，在講授物理化學(xué)理論的時(shí)候把這些應(yīng)用融合進(jìn)去，學(xué)生明白了物理化學(xué)對(duì)專業(yè)的作用，提高了對(duì)物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。
2.2優(yōu)化物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，開設(shè)與藥物制劑專業(yè)課結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)
過去的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，多為物理化學(xué)基本原理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，需要增加物理化學(xué)原理在藥物制劑中的應(yīng)用性和綜合性實(shí)驗(yàn)。教學(xué)改革后，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占三分之一，三分之二的實(shí)驗(yàn)為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如維生素C注射液在水溶液中的氧化分解是假一級(jí)反應(yīng)，要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)的動(dòng)力學(xué)知識(shí)，查閱資料，設(shè)計(jì)加速實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)維生素C注射液的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)中要充分注意實(shí)驗(yàn)室的條件，根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成實(shí)驗(yàn)，掌握藥物穩(wěn)定性研究方法。又如利用相圖研究表面活性劑的增溶作用并利用電導(dǎo)法測(cè)出臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration，CMC)值，把三組分相圖知識(shí)和電化學(xué)測(cè)定結(jié)合，開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)了學(xué)生分析問題、綜合解決問題的能力。再如固-液界面的吸附(醋酸、活性炭系統(tǒng))和電導(dǎo)法測(cè)定醋酸的電離平衡常數(shù)是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，若吸附平衡后不用酸堿滴定指示終點(diǎn)，而用電導(dǎo)滴定確定終點(diǎn)，把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為一個(gè)實(shí)驗(yàn)，不但培養(yǎng)了學(xué)生的能力，在當(dāng)前學(xué)時(shí)減少、內(nèi)容增加的情況下也很有意義。
3豐富物理化學(xué)教學(xué)手段和方法
物理化學(xué)以物理學(xué)和數(shù)學(xué)為其理論基礎(chǔ)，學(xué)科交叉性、知識(shí)點(diǎn)的寬廣性和原理的費(fèi)解性是其特點(diǎn)，講授和學(xué)習(xí)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(xué)手段和方法以達(dá)到學(xué)以致用、與藥物制劑專業(yè)相融合的教學(xué)目的。
3.1開設(shè)有專業(yè)特色的專題講座
結(jié)合課堂講授，不定期地開設(shè)一些有關(guān)學(xué)科前沿的、結(jié)合專業(yè)的專題講座，開闊學(xué)生視野，提高學(xué)習(xí)興趣。如結(jié)合表面現(xiàn)象和膠體化學(xué)的講授，安排納米生物技術(shù)講座;講完相平衡后，可以開設(shè)超臨界流體萃取技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用;講完化學(xué)動(dòng)力學(xué)后，可開展制劑穩(wěn)定性研究講座。其他如生物電化學(xué)傳感器、中藥膜分離技術(shù)、超細(xì)粉體技術(shù)、藥用高分子材料、締合膠體等可根據(jù)具體情況有選擇地開設(shè)。這些專題講座，可以由任課教師開設(shè)，也可以邀請(qǐng)專業(yè)課教師開設(shè)，還可以以學(xué)生主講、討論，教師補(bǔ)充的方式進(jìn)行。
3.2倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，關(guān)注學(xué)科前沿，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
探究性學(xué)習(xí)又稱為研究性學(xué)習(xí)，是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的有力手段。探究性學(xué)習(xí)注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的實(shí)際應(yīng)用，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生選擇和確定專題進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究，在學(xué)習(xí)、研究的過程中學(xué)會(huì)主動(dòng)地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。
物理化學(xué)的理論在實(shí)際中有很多應(yīng)用，但學(xué)生往往意識(shí)不到這些應(yīng)用，或者即使知道一些，也是一知半解，不去深究。這時(shí)，研究性學(xué)習(xí)可以起到積極的促進(jìn)作用，通過專題研究，查資料、查文獻(xiàn)，專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用問題解決了，學(xué)生同時(shí)得到了多方面的鍛煉，培養(yǎng)了良好的經(jīng)常查閱文獻(xiàn)的習(xí)慣，培養(yǎng)了探究的習(xí)慣，培養(yǎng)了關(guān)注學(xué)科前沿、緊跟科技發(fā)展的創(chuàng)新意識(shí)。
如冷凍干燥和噴霧干燥是制藥工業(yè)中常用的操作，這些操作設(shè)備都是以物理化學(xué)理論為基礎(chǔ)開發(fā)出來的，教學(xué)中在講完相關(guān)的理論后，要求學(xué)生以“制藥工業(yè)中常用的干燥方法”為題，查資料、文獻(xiàn)等制作多媒體幻燈片，由學(xué)生來講、學(xué)生提問，充分學(xué)習(xí)、討論相關(guān)的物理化學(xué)原理是如何應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的，并鼓勵(lì)學(xué)生找出原有設(shè)備、操作的不足，應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，提出改進(jìn)意見。
3.3充分利用現(xiàn)代教學(xué)方法，開展教學(xué)改革
多媒體幻燈片、教學(xué)視頻等現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以擴(kuò)展教學(xué)空間、時(shí)間，把有限的課堂延伸。在課堂上，多媒體幻燈片、視頻等資料可以豐富課堂信息，同時(shí)教學(xué)過程也變得直觀、易理解。課后，教師可以把已制作好的多媒體、視頻等資料，發(fā)給學(xué)生學(xué)習(xí)，也可以給出明確的主題讓學(xué)生自己查找資料，這樣做培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。檢查學(xué)生的課后學(xué)習(xí)效果非常重要，這也是一個(gè)督促的過程，檢查的方式可以有多種，可以進(jìn)行小組討論、個(gè)人匯報(bào)等。布置課后學(xué)習(xí)材料的時(shí)候，就要明確讓學(xué)生知曉需要達(dá)到的學(xué)習(xí)效果、要討論的問題、檢查的方式和時(shí)間等，要求學(xué)生一定要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。
現(xiàn)代教學(xué)理念、教學(xué)方法是近年來教學(xué)研究的新成果，可以大膽嘗試，為教學(xué)改革服務(wù)。如開展反向式教學(xué)，反向式教學(xué)又稱為反轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)，2000年開始于美國，現(xiàn)已受到教育界的廣泛關(guān)注。其基本做法是要求學(xué)生在家通過教學(xué)視頻學(xué)習(xí)，在課堂上討論自己的學(xué)習(xí)結(jié)果、回答問題等。互聯(lián)網(wǎng)的普及為反向式教學(xué)提供了豐富的資源，教學(xué)中可以充分利用這些資源。如可以選擇一些物理化學(xué)原理在藥物制劑中的應(yīng)用作為反向式教學(xué)的內(nèi)容，教師可以把視頻錄好交給學(xué)生使用，也可以給學(xué)生提供一些視頻鏈接，還可以要求學(xué)生自己搜索視頻學(xué)習(xí)后在課堂上交流。反向式教學(xué)變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，在自主學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生也可以更用心地體會(huì)物理化學(xué)原理對(duì)藥物制劑專業(yè)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)作用。又如開展問題導(dǎo)向教學(xué)法(problem-basedlearning，PBL)教學(xué)，PBL教學(xué)是以問題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以教師為導(dǎo)向的小組討論式教學(xué)方法。如表面現(xiàn)象一章課堂講授結(jié)束后，給學(xué)生一個(gè)膏劑的配方，并告知學(xué)生該配方由于鋪展性能不好，需要改進(jìn)，要求學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)結(jié)合查閱文獻(xiàn)提出改進(jìn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在討論階段，教師主要做好引導(dǎo)、總結(jié)。通過這樣的教學(xué)過程，學(xué)生鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)了如何應(yīng)用物理化學(xué)基本理論解決實(shí)際問題，學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)興趣明顯提高。
在應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)方法時(shí)，切忌一刀切，一定要結(jié)合實(shí)際，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，否則可能適得其反。沒有萬能的教學(xué)方法，任何一種教學(xué)方法只有在恰當(dāng)應(yīng)用時(shí)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。
4教學(xué)相長(zhǎng)，基礎(chǔ)課教師要加強(qiáng)相關(guān)專業(yè)知識(shí)修養(yǎng)
醫(yī)藥院校的物理化學(xué)教師，大多畢業(yè)于綜合院校，藥學(xué)專業(yè)知識(shí)欠缺。物理化學(xué)與藥物制劑專業(yè)融合，體現(xiàn)專業(yè)特色的教學(xué)改革對(duì)物理化學(xué)教師提出了更高的要求，物理化學(xué)教師應(yīng)自覺地通過自學(xué)、向?qū)I(yè)課教師學(xué)習(xí)等方式提高自身水平，開闊視野，擴(kuò)大知識(shí)面。在這個(gè)過程中，觀念的改變尤為重要，有的基礎(chǔ)課教師認(rèn)為自身在自己的專業(yè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)、鉆研了多年，教其他專業(yè)的學(xué)生早已游刃有余，何必花功夫去了解、學(xué)習(xí)其他專業(yè)的知識(shí)。有這種觀念的教師自認(rèn)為自己講得很精彩了，可并不受學(xué)生歡迎，原因就在于這些教師不能從學(xué)生的專業(yè)角度講解為什么要學(xué)這門課，這門課和自己的專業(yè)有什么聯(lián)系。所以，基礎(chǔ)課教師要放下“架子”，更新觀念，自覺地提高相關(guān)專業(yè)知識(shí)修養(yǎng)，做到給學(xué)生一碗水，自己要有一桶水。
在教學(xué)改革中，我們重視集體備課，充分利用集體備課的優(yōu)勢(shì)，起到了事半功倍的效果。如：每周1次集體備課，總結(jié)上一周的教學(xué)，討論下一周的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)是教學(xué)如何與專業(yè)結(jié)合。在條件允許的時(shí)候，邀請(qǐng)專業(yè)課教師參加集體備課，教師們集思廣益，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、課堂組織等方面探討，相互學(xué)習(xí)、相互提高，保證了教學(xué)質(zhì)量，也避免了走彎路。
加強(qiáng)物理化學(xué)教學(xué)與藥物制劑專業(yè)的融合，建立基礎(chǔ)課程與專業(yè)融合的教學(xué)模式是一個(gè)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐過程，需要廣大教師在日常教學(xué)中堅(jiān)持、改進(jìn)、完善。
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