高效液相色譜法測(cè)定雙組分體系設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐

江玥曈，田 甜，楊 文，周婷婷，聞 俊△

(1海軍軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)系藥物分析學(xué)教研室， 上海 200433；2上海市藥物(中藥)代謝產(chǎn)物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； △通訊作者)

生物藥物分析是一門應(yīng)用生物化學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物工程等學(xué)科的理論及技術(shù)，檢測(cè)和研究各種生物藥物質(zhì)量的綜合性應(yīng)用學(xué)科，旨在培養(yǎng)學(xué)生全面的生物藥物質(zhì)量意識(shí)和分析工作技能[1]。作為生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)課程，生物藥物分析是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的方法學(xué)科。生物藥物分析實(shí)驗(yàn)是其課程教學(xué)中不可缺少的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)課可訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，為今后從事生物藥物質(zhì)量研究與控制工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

生物醫(yī)藥的創(chuàng)新發(fā)展對(duì)本科人才的要求越來越高，傳統(tǒng)的驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)的需要。多年實(shí)踐教學(xué)的探索與改革，已經(jīng)促使生物藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)在驗(yàn)證性的基礎(chǔ)上，開展綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，形成多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[2,3]。其中，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的要求更高，不僅要求學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，而且還要學(xué)會(huì)分析及解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題，獲得研究體驗(yàn)[4]。通過這種主動(dòng)學(xué)習(xí)為主的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生提高了信息搜集、獨(dú)立分析以及深入探究的能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)專業(yè)的生物藥物分析思維，為今后生物制藥等其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)和工作中的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在以往高效液相色譜法單組分定量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物藥物含量測(cè)定分析方法建立與驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)選擇雙組分體系的復(fù)方制劑開展高效液相色譜法雙組分體系含量測(cè)定設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特點(diǎn)，通過查閱文獻(xiàn)和自主思考，設(shè)計(jì)雙組分藥物含量測(cè)定分析方法驗(yàn)證方案，在教師指導(dǎo)下，進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)研究，最終總結(jié)匯報(bào)后形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研究論文。

1 實(shí)驗(yàn)選題與教學(xué)準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇上，教學(xué)組認(rèn)為真實(shí)的臨床使用藥物更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此雙組分體系選擇了臨床用治療痤瘡、脂溢性皮炎的液體制劑，即復(fù)方氯霉素醇溶液[5]。復(fù)方氯霉素醇溶液含2%氯霉素和2%水楊酸，是一種組成簡單、臨床常用的液體試劑。氯霉素和水楊酸均具有較好的紫外吸收，都可以用反相液相色譜法進(jìn)行分析。學(xué)生可以方便地查閱到相關(guān)文獻(xiàn)資料，能夠了解藥物的背景知識(shí)和基本分析方法，從而設(shè)計(jì)出合理的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)方案。另外，液體試劑作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其處理方法相對(duì)簡單，使得學(xué)生可以更多關(guān)注雙組分的色譜分析要求及方法驗(yàn)證的內(nèi)在邏輯。

雙組分體系與單組分體系相比，難度在于氯霉素和水楊酸既要做到基線分離，又要滿足測(cè)定靈敏度的要求，還需要盡可能地縮短分析周期。除此以外，如何規(guī)范使用高效液相色譜儀也是學(xué)生需要考慮的內(nèi)容。這些對(duì)于教師的教學(xué)準(zhǔn)備也提出了更高的要求。教師不僅需要從色譜分析方法建立和評(píng)價(jià)的角度進(jìn)行方案修改，還需要對(duì)學(xué)生的基本操作步驟進(jìn)行規(guī)范，確定學(xué)生每一個(gè)環(huán)節(jié)，無論是方法策略、還是實(shí)驗(yàn)技能，都做到嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)范的設(shè)計(jì)，才能達(dá)到高階性的教學(xué)目標(biāo)。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方案確定

本次高效液相色譜法測(cè)定雙組分體系設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、藥物及現(xiàn)有分析方法介紹、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、儀器和試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)討論6個(gè)部分進(jìn)行方案撰寫[6]。教師提前2個(gè)月給學(xué)生布置本次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，學(xué)生則利用課外時(shí)間進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱、調(diào)研和討論。形成方案之后，學(xué)生與教師進(jìn)行多次的溝通，一起探討實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性，并且階段性地向教師提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。教師則對(duì)每一次學(xué)生提交的方案進(jìn)行充分批改，并提出改進(jìn)意見；學(xué)生再根據(jù)指出的問題進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)或書本進(jìn)行完善。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的首要難度就是方案從無到有。因此，教學(xué)的關(guān)鍵是教會(huì)學(xué)生根據(jù)含量測(cè)定方法建立和評(píng)價(jià)的需求去查閱相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)，既要考慮藥物的性質(zhì)，又要理解高效液相色譜法的應(yīng)用原理，實(shí)現(xiàn)二者的融合，而不是簡單的模仿文獻(xiàn)或教材中的內(nèi)容。為此，引導(dǎo)式的教學(xué)顯得尤為重要。教師的批改意見應(yīng)是探討方式，取代直接給出正確操作的做法。在修改方案的過程中，教師不應(yīng)單純指出學(xué)生方案的不正確或者不完善，而是指出問題所在，進(jìn)一步用引導(dǎo)性的話語，指明可以參考的內(nèi)容和思考的方向。

例如學(xué)生根據(jù)參考文獻(xiàn)中的液相色譜條件擬定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，教師會(huì)詢問“選擇液相色譜條件時(shí)應(yīng)主要考慮哪些方面的影響”，提醒同學(xué)們可結(jié)合反相色譜洗脫規(guī)律考慮不同色譜條件對(duì)色譜峰峰位、峰形的影響，列出方法建立過程中的應(yīng)對(duì)措施。學(xué)生在撰寫準(zhǔn)確度驗(yàn)證步驟時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)加樣回收實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的對(duì)照品濃度梯度不合理。教師則會(huì)要求學(xué)生參考《中國藥典》四部的分析方法驗(yàn)證指導(dǎo)原則，在仔細(xì)閱讀理解、并結(jié)合參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)供試品的濃度進(jìn)行對(duì)照品加入量的選擇。在教師的提示下，學(xué)生會(huì)根據(jù)具體的要求，設(shè)計(jì)對(duì)照品與供試品1∶1的加入，或者是0.8∶1，1∶1，1.2∶1的三個(gè)濃度加入。這些互動(dòng)的過程不是簡單的公布答案，而是教會(huì)學(xué)生如何將液相色譜定量分析的基本理論和解決實(shí)際問題聯(lián)系起來，如何將分析方法驗(yàn)證的指導(dǎo)原則和含量測(cè)定方法評(píng)價(jià)聯(lián)系起來，讓學(xué)生在鞏固理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，去進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到運(yùn)用藥物分析的理論知識(shí)科學(xué)地解決藥物質(zhì)量控制中實(shí)際問題的能力培養(yǎng)。在引導(dǎo)、幫助學(xué)生分析歸納的過程中，使他們認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際之間的距離，從而激發(fā)了自主研究的學(xué)習(xí)興趣，也提升了獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

盡管設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想很關(guān)鍵，但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想要通過具體的實(shí)驗(yàn)步驟去實(shí)現(xiàn)，而每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中都滲透著實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想。因此，教師在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)不應(yīng)只注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想上的優(yōu)劣，而是應(yīng)同時(shí)關(guān)注其實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)是否合理、可靠、具有操作性。

3 方案實(shí)施與結(jié)果評(píng)價(jià)

學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的多次修改與完善，基本形成了生物藥物含量測(cè)定方法建立與評(píng)價(jià)的研究思路，突破了原有理論學(xué)習(xí)中固化的思維方式，以實(shí)踐為最終任務(wù)，認(rèn)識(shí)到生物藥物分析課程的實(shí)踐性特點(diǎn)，訓(xùn)練了生物藥物分析的專業(yè)思維能力。

在最終的實(shí)驗(yàn)方案確定后，學(xué)生以小組為單位在實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)對(duì)雙組分體系復(fù)方氯霉素醇溶液進(jìn)行高效液相色譜法的含量測(cè)定。實(shí)驗(yàn)過程近似于研究過程，會(huì)出現(xiàn)學(xué)生方案中未能完善的內(nèi)容。我們要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行程度作出有序的調(diào)整。例如高效液相色譜儀的準(zhǔn)備，對(duì)照品和供試品稱量選用的天平精度，加樣回收率對(duì)線性范圍的要求等，均需要學(xué)生能夠及時(shí)處置以獲得正確的數(shù)據(jù)。如果因處置不及時(shí)出現(xiàn)的問題，學(xué)生則需要進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)救。盡管實(shí)驗(yàn)過程的反復(fù)會(huì)造成學(xué)生的疲憊，但是此刻教師應(yīng)幫助學(xué)生找出問題的原因，并且積極鼓勵(lì)學(xué)生、引導(dǎo)學(xué)生給出正確的方案調(diào)整，陪同學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中的問題，讓學(xué)生體會(huì)團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)結(jié)束后單獨(dú)設(shè)置一節(jié)結(jié)題匯報(bào)課程。每組學(xué)生以電子幻燈報(bào)告的形式將實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施過程、數(shù)據(jù)結(jié)果等進(jìn)行匯報(bào)，并對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析和反思。這種集體匯報(bào)的形式，促進(jìn)了學(xué)生之間的交流與討論，通過聆聽、比較本組與其他組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，找到自身的不足和優(yōu)勢(shì)，總結(jié)出生物藥物含量測(cè)定方法建立和評(píng)價(jià)的一般流程與實(shí)驗(yàn)思路。因此，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)該體現(xiàn)綜合性，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案初稿、修改稿、最終實(shí)驗(yàn)方案以及實(shí)驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)處理和結(jié)題匯報(bào)；既考慮不同學(xué)生理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的差異，又充分考慮到在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性的表現(xiàn)，以及在此過程中學(xué)生學(xué)習(xí)能力、探索能力、表達(dá)能力等綜合能力的提高程度，從而更加全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握、理解和運(yùn)用情況。

4 學(xué)生反饋與今后改進(jìn)

學(xué)生對(duì)此種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予了肯定，表達(dá)了從設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中理解知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)、形成思維的重要性，也對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身給出了自己的感受。首先，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)期不足，無法對(duì)獲得資料進(jìn)行有效處理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)方案修改多次，需要注意的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)越來越多，自己知識(shí)的缺口也越來越大，比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難度大。其次，學(xué)生對(duì)引導(dǎo)性方案修改不適應(yīng)，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)成功的信心降低。學(xué)生希望指導(dǎo)教師給出“標(biāo)準(zhǔn)答案”而非“提示問題”，認(rèn)為直接獲得答案更有利于實(shí)驗(yàn)順利開展，卻忽略了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維的鍛煉。第三，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)掌握不夠牢固，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)非常明顯的錯(cuò)誤卻不能發(fā)現(xiàn)。理論的清晰掌握是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)順利開展的保證，然而由于理論教學(xué)后未及時(shí)復(fù)習(xí)，造成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案不夠規(guī)范，整理思路上出現(xiàn)明顯偏差。但是在與指導(dǎo)教師多次磨合之后，學(xué)生適應(yīng)了自主學(xué)習(xí)和引導(dǎo)式方案修改，使問題得到了逐一解決，又會(huì)感到輕松。而這種輕松的背后是理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的過程。

因此在今后的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要注意學(xué)生知識(shí)上的偏差，實(shí)現(xiàn)有效的引導(dǎo)式教學(xué)，具體包括：①教師將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分解清晰，提出高效液相色譜法分析復(fù)方氯霉素醇溶液的關(guān)鍵點(diǎn)有色譜分析方法建立、色譜系統(tǒng)適用性評(píng)價(jià)，方法驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)有專屬性和耐用性、線性和范圍、精密度和準(zhǔn)確度；②教師指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)尋找有效信息，提出該設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要關(guān)鍵詞包括高效液相色譜法、氯霉素、水楊酸、方法學(xué)驗(yàn)證等，按照上述要求查閱單組分的色譜條件，在分析其基礎(chǔ)上擬定方案；③教師以面對(duì)面討論代替部分書面修改，給予學(xué)生直接的學(xué)習(xí)幫助，降低學(xué)生焦慮感；④教師理論教學(xué)后布置相關(guān)文獻(xiàn)分析作業(yè)，先通過“紙上談兵”強(qiáng)化學(xué)生對(duì)方法建立和評(píng)價(jià)的知識(shí)理解，再進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，獲得有效的能力提升。

總之，在高效液相色譜法測(cè)定雙組分體系設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的課程實(shí)施中，我們以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生信息搜集、獨(dú)立分析以及深入探究的能力，在體驗(yàn)研究式學(xué)習(xí)的過程中，逐漸形成了嚴(yán)謹(jǐn)專業(yè)的生物藥物分析思維。