基于大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的藥學(xué)本科生研究性學(xué)習(xí)探索

劉丹丹，梁蕾蕾

（1.昆明醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院暨云南省天然藥物藥理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500；2.昆明醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，昆明 650500）

黨的十九大報(bào)告提出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐，建立產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系，造就具有國際水平的青年科技人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，是高校教育的重要任務(wù)。大學(xué)低年級(jí)的主要教學(xué)方式是以課堂講授為主的理論教學(xué)，輔以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，內(nèi)容、方法在知識(shí)全面化、系統(tǒng)化和可運(yùn)用化等方面有欠缺，難以催發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。進(jìn)入高年級(jí)后，通過引入科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、技能大賽和科技節(jié)等新型教學(xué)模式，幫助大學(xué)生進(jìn)行研究性的學(xué)習(xí)探討，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和協(xié)同合作等利于提升創(chuàng)新能力的綜合素質(zhì)，對(duì)創(chuàng)新人才隊(duì)伍建設(shè)起到特別關(guān)鍵的作用。

研究性學(xué)習(xí)，是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下選擇專題，展開相關(guān)的探索性學(xué)習(xí)和研究，特點(diǎn)包括開放性、自主性、過程性和合作性等。研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于以學(xué)生為主體，重視學(xué)生的主觀能動(dòng)性，養(yǎng)成鉆研習(xí)慣，多互動(dòng)增加教與學(xué)之間的親和力，使學(xué)生能夠減少厭倦、抵觸心理，更輕松地接受教育，并且數(shù)門學(xué)科相互交叉，讓學(xué)生可以了解多樣化的知識(shí)，能靈活地應(yīng)用知識(shí)。

藥物化學(xué)以化學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)，涉及藥物分析學(xué)、藥物合成學(xué)及藥理學(xué)等，具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，是藥學(xué)專業(yè)本科生的一門必修課程。而實(shí)驗(yàn)作為藥物化學(xué)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既是連接理論與實(shí)踐的橋梁，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、執(zhí)行能力的根本抓手。傳統(tǒng)的藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生往往被動(dòng)應(yīng)付，根據(jù)講義邊看邊做，簡單地重復(fù)操作，致使教學(xué)效果不理想。于是導(dǎo)師在實(shí)驗(yàn)課外，還組織藥學(xué)專業(yè)大三、大四學(xué)生參與青陽參苷類化合物的提取工作，并申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“基于響應(yīng)面設(shè)計(jì)的青陽參苷元超聲提取工藝優(yōu)化研究”，獲得了國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的資助，以求增加對(duì)學(xué)生的有效培養(yǎng)。本文以該項(xiàng)目為例，探究通過開展藥物化學(xué)方向的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練，對(duì)激勵(lì)藥學(xué)專業(yè)本科生提升自主創(chuàng)新實(shí)踐能力具有推動(dòng)作用。

一、立項(xiàng)基礎(chǔ)

（一）明確意義

從導(dǎo)師課題的引入、實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用等方向進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)建，既注重內(nèi)容的新穎性，也兼顧實(shí)驗(yàn)的可實(shí)施性。學(xué)生盡量全面參與藥物化學(xué)科研項(xiàng)目的構(gòu)思、申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)和結(jié)題，在創(chuàng)新思維和實(shí)踐技能方面都獲益，有利于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)造能力。

（二）主動(dòng)參與

加入項(xiàng)目的學(xué)生皆已經(jīng)過了兩年藥學(xué)專業(yè)本科學(xué)習(xí)，對(duì)科學(xué)研究有基本概念，自身具備濃厚興趣與熱情，有意向繼續(xù)接受研究生教育甚至將來從事科研工作，結(jié)成團(tuán)隊(duì)后主動(dòng)、自愿聯(lián)系導(dǎo)師，積極完成項(xiàng)目全過程。

（三）獨(dú)立實(shí)踐

參與項(xiàng)目的學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下，先自主學(xué)習(xí)相關(guān)背景、理論知識(shí)，熟悉涉及的技術(shù)方法、軟件應(yīng)用，然后規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)度安排，獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，最后整理數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和總結(jié)報(bào)告，再參加各級(jí)科技競賽。

二、項(xiàng)目內(nèi)容

青陽參為云南傳統(tǒng)藥用植物，包含的化合物多為C甾體苷元與糖基結(jié)合而成的皂苷，其中C甾體苷元主要有青陽參苷元和告達(dá)庭。本項(xiàng)目采用超聲法提取、高效液相色譜法（HPLC）檢測，以青陽參苷元的提取率為指標(biāo)，通過響應(yīng)面法優(yōu)化工藝，獲得青陽參苷元的最佳超聲提取工藝參數(shù)。

具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及流程如圖1、表1 所示。

圖1 青陽參苷元超聲提取工藝流程圖

表1 響應(yīng)面法優(yōu)化青陽參苷元超聲提取工藝的步驟與內(nèi)容

三、項(xiàng)目實(shí)施

（一）選擇主題

項(xiàng)目啟動(dòng)階段，在導(dǎo)師指引下，學(xué)生通過學(xué)校圖書館數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)、收集資料。青陽參具有抗癲癇、抗病毒和抗腫瘤等臨床應(yīng)用前景，其主要成分之一為青陽參苷元，針對(duì)該成分的作用機(jī)制、結(jié)構(gòu)修飾等研究都非常缺乏，因此將青陽參苷元作為探索對(duì)象對(duì)藥物開發(fā)很有意義。大量獲得苷元是開發(fā)的基礎(chǔ)，也是必須攻克的技術(shù)重點(diǎn)，所以提取工藝改進(jìn)可以成為理想的藥物化學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主題。

目前，青陽參苷元提取方法主要是加熱回流法，有時(shí)間長、溫度高和效率低的問題。學(xué)生通過對(duì)其他天然產(chǎn)物提取文獻(xiàn)的閱讀、總結(jié)，再結(jié)合昆明醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室情況，擬定選擇使用設(shè)備簡單、操作方便、運(yùn)行時(shí)間短和成本低廉的超聲法提取。搭配高效液相色譜法測定目標(biāo)物含量，分析速度快，檢測靈敏度高，能得到非常準(zhǔn)確的提取率數(shù)據(jù)。響應(yīng)面設(shè)計(jì)是天然產(chǎn)物提取分離的科學(xué)優(yōu)化方法之一，較過去常見的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)更為先進(jìn)，查詢資料后證實(shí)，青陽參苷元的提取中尚未見到以響應(yīng)面設(shè)計(jì)輔助優(yōu)化工藝的報(bào)道，所以此工作具備新穎性。以網(wǎng)絡(luò)為媒介，學(xué)生馬上自學(xué)了響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)流程、Design Expert 軟件的操作運(yùn)行及數(shù)據(jù)分析方式，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的開展提供支持。至此，項(xiàng)目的具體內(nèi)容、范圍得以明確，天然產(chǎn)物提取方法、色譜分析技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等均有涉獵，可以讓學(xué)生從中獲得豐富多樣的體驗(yàn)和科學(xué)知識(shí)，體現(xiàn)了研究性學(xué)習(xí)的綜合性特征。

（二）規(guī)劃統(tǒng)籌

完成信息采集、確認(rèn)研究題材后，導(dǎo)師幫助學(xué)生設(shè)計(jì)項(xiàng)目技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案，規(guī)劃預(yù)期進(jìn)度，制訂各階段的具體工作內(nèi)容與目標(biāo)，并將任務(wù)、責(zé)任分解到每位參與者手中。

大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的任務(wù)是艱巨的。提取實(shí)驗(yàn)部分，除了考察單個(gè)因素對(duì)青陽參苷元提取效果的影響，還需按照響應(yīng)面設(shè)計(jì)編制方案，進(jìn)行不同工藝組合的實(shí)驗(yàn)。高效液相色譜檢測時(shí)，要反復(fù)摸索色譜條件，繪制合格的標(biāo)準(zhǔn)曲線，確證方法的精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)性良好，才能完成樣品定量。執(zhí)行后期，大量繁雜的數(shù)據(jù)待整理，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)處理后再全面分析、預(yù)測和優(yōu)化結(jié)果，補(bǔ)充驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。最終要撰寫項(xiàng)目總結(jié)，制作PPT、視頻，填寫競賽資料，參加答辯匯報(bào)，以及形成科研成果。項(xiàng)目的申請(qǐng)人和主體團(tuán)隊(duì)都是本科生，同時(shí)期還兼顧著其他的學(xué)業(yè)課程，每位學(xué)生的力量有限，恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間安排與合理的分工協(xié)作就成為項(xiàng)目順利完成的關(guān)鍵。規(guī)劃進(jìn)度時(shí)，既要考慮資助單位對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的期限要求，又要根據(jù)學(xué)生各自不同的學(xué)習(xí)、生活計(jì)劃綜合部署，做好前后交接、信息傳遞等工作，使項(xiàng)目盡量按照預(yù)想的時(shí)間節(jié)點(diǎn)有序展開，也實(shí)現(xiàn)學(xué)生在本項(xiàng)目與其他課程上的雙贏。分配任務(wù)時(shí)，充分地討論每位參與者的擅長與短板，自愿承擔(dān)的項(xiàng)目角色，以及對(duì)科研的具體興趣點(diǎn)，這樣更容易增加學(xué)生的主觀能動(dòng)性，形成愉悅的團(tuán)隊(duì)氣氛，充分發(fā)揮合作優(yōu)勢，也顯露出不同學(xué)生的特色，體現(xiàn)了研究性學(xué)習(xí)“因材施教”的理念。

（三）組織實(shí)施

項(xiàng)目執(zhí)行起始，導(dǎo)師首先帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了實(shí)驗(yàn)預(yù)做。一方面，學(xué)生可以通過預(yù)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)技能水平，糾正操作中出現(xiàn)的失誤。例如學(xué)生沒有將藥粉與提取試劑混合均勻，提取過程不夠充分，或是加熱超聲后提取液未涼至室溫就調(diào)整酸堿度，令pH 測量不準(zhǔn)確，都導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大波動(dòng)，3 次平行實(shí)驗(yàn)提取率RSD（相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差）超過5%，嚴(yán)重影響了結(jié)果的穩(wěn)定性。這就警醒學(xué)生要注意混勻、降溫等細(xì)節(jié)，確保每一個(gè)操作步驟都做到精準(zhǔn)到位，堅(jiān)決杜絕偷工減料，使平行實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)條件完全一致，達(dá)到良好的重復(fù)性。另一方面，預(yù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芡诰蛞?guī)劃階段未考慮到的各種問題，提出解決方法，以便修訂、完善研究方案。例如先期設(shè)計(jì)了以pH 試紙檢查酸堿度，但預(yù)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)試紙的精密度不夠，所測得的提取液pH 有偏差，造成結(jié)果不可信，于是討論決定改為使用儀器監(jiān)測，購買了新型的便攜式pH 計(jì)，以保證每一份提取液都能準(zhǔn)確中和至pH≈7。此外，針對(duì)不熟悉或沒有接觸過的儀器，預(yù)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供事先學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，減少了正式實(shí)驗(yàn)中由于設(shè)備操作不當(dāng)帶來的時(shí)間損失和結(jié)果錯(cuò)誤。項(xiàng)目包含的高效液相色譜儀，較藥物分析實(shí)驗(yàn)課中使用的型號(hào)更為先進(jìn)、復(fù)雜和昂貴，負(fù)責(zé)檢測的學(xué)生通過請(qǐng)教專業(yè)老師和自學(xué)，花費(fèi)約1 個(gè)月時(shí)間逐步熟練掌握，確定了色譜柱型號(hào)、流動(dòng)相組成、進(jìn)樣量、檢測波長和標(biāo)準(zhǔn)曲線等關(guān)鍵信息，并對(duì)方法進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。

正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)橛性鷮?shí)的理論功底和熟練的實(shí)踐技能，學(xué)生得以快速、準(zhǔn)時(shí)地完成工作。即使依舊會(huì)遇到超出知識(shí)面的問題，學(xué)生也可憑借前期提升的自學(xué)能力和積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，利用線上、線下渠道收集信息，與自身實(shí)驗(yàn)情況比對(duì)，分析原因、尋找方法，或進(jìn)一步和導(dǎo)師探討，最終解決問題，實(shí)現(xiàn)了研究性學(xué)習(xí)鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力的目標(biāo)。

（四）總結(jié)收獲

研究尾聲，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目得到了完整、有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，既達(dá)到優(yōu)化超聲提取青陽參苷元工藝條件的科學(xué)目標(biāo)，也形成了可交付的學(xué)術(shù)成果，獲得一系列獎(jiǎng)項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)依托項(xiàng)目，申請(qǐng)了一項(xiàng)國家發(fā)明專利，已公開；撰寫一篇科技論文，由省級(jí)專業(yè)期刊錄用發(fā)表；參與昆明醫(yī)科大學(xué)大學(xué)生科技節(jié)暨大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，獲二等獎(jiǎng)；推送云南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技節(jié)，獲三等獎(jiǎng)。

回顧整個(gè)過程，總結(jié)各環(huán)節(jié)的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，學(xué)生對(duì)這種研究性學(xué)習(xí)模式都給予了充分肯定，切身感受得到提高。從項(xiàng)目里，學(xué)生擴(kuò)展了藥物化學(xué)、藥物分析、統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)和軟件應(yīng)用等領(lǐng)域的知識(shí)廣度，掌握了超聲提取儀、pH 計(jì)和高效液相色譜儀等多種機(jī)器的使用方法，鞏固了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作技術(shù)，同時(shí)通過參與申報(bào)、結(jié)題、競賽和文章撰寫，開拓了信息提煉、溝通表達(dá)和組織策劃能力。學(xué)生真正體會(huì)到“理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論”的含義，并且自我認(rèn)知水平極大改善，有效調(diào)動(dòng)探索科學(xué)的好奇心、求知欲和積極性，不受課本約束，充分發(fā)揮創(chuàng)造力，培養(yǎng)出濃厚的研究興趣，為將來進(jìn)一步深造奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，學(xué)生也培養(yǎng)出嚴(yán)格的自我要求精神，學(xué)會(huì)保持謙遜、誠信并勇于承擔(dān)責(zé)任，意識(shí)到團(tuán)隊(duì)的重要性。合作難免產(chǎn)生摩擦，需要參與者以大局為重，尊重不同觀點(diǎn)，信任隊(duì)員能力，欣賞彼此長處，寬容他人錯(cuò)誤。在科學(xué)探索中，學(xué)生不僅得到知識(shí)、成果，激起創(chuàng)新欲望和學(xué)習(xí)熱情，也獲得友誼，產(chǎn)生了集體榮譽(yù)感。

四、管理經(jīng)驗(yàn)

導(dǎo)師在立題、目標(biāo)制定和過程控制等方面，都堅(jiān)持“以人為本”的理念進(jìn)行管理，確保創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與研究性學(xué)習(xí)的有效實(shí)施。首先，學(xué)生由于認(rèn)知片面和經(jīng)驗(yàn)缺乏，會(huì)草率或僅憑興趣選題，導(dǎo)師根據(jù)自身課題方向，結(jié)合藥學(xué)本科生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、愛好特點(diǎn)，引導(dǎo)其選擇合適的研究內(nèi)容，既保證項(xiàng)目的可行性、科學(xué)性和創(chuàng)新性，也避免學(xué)生對(duì)題材完全無感，成為機(jī)械的“打工者”。其次，項(xiàng)目如何評(píng)價(jià)影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，合理的研究目標(biāo)和適當(dāng)?shù)墓晒麑?duì)推動(dòng)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力、持久力和創(chuàng)造力有重要作用。目標(biāo)成果要求過低可能喪失激勵(lì)效應(yīng)，但若制定得“好高騖遠(yuǎn)”，又將增加學(xué)生壓力，觸發(fā)焦慮、退縮心理。所以導(dǎo)師與學(xué)生反復(fù)交流，了解個(gè)人希望從此次學(xué)習(xí)中取得哪些收獲，再切合項(xiàng)目水平與本科生的實(shí)際能力，確定并最終圓滿地完成了預(yù)期目標(biāo)。過程控制部分，導(dǎo)師一是對(duì)學(xué)生提出的學(xué)術(shù)咨詢耐心解答，對(duì)設(shè)備、人員問題積極協(xié)調(diào)，指導(dǎo)解決技術(shù)難題；二是定期組織項(xiàng)目進(jìn)展匯報(bào)，發(fā)掘管理、研究中存在的弊端并及時(shí)處理，平時(shí)也隨機(jī)抽查實(shí)驗(yàn)情況，督促學(xué)生保質(zhì)、保期完成任務(wù)；三是指定專門的學(xué)生擔(dān)任財(cái)務(wù)秘書，使用學(xué)校、國家給予的項(xiàng)目配套經(jīng)費(fèi)時(shí)遵守國家法令、維護(hù)財(cái)經(jīng)紀(jì)律，除編制好項(xiàng)目費(fèi)用預(yù)算外，保證?？顚Ｓ?、嚴(yán)格審核及勤儉節(jié)約，做到資金利用的合理化、最優(yōu)化；四是創(chuàng)建微信群，便于學(xué)生與導(dǎo)師、團(tuán)隊(duì)成員之間能快捷溝通，傳遞文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)等信息，為導(dǎo)師及時(shí)、高效輔導(dǎo)學(xué)生，以及共享資源、交流經(jīng)驗(yàn)和展示成果提供機(jī)會(huì)與平臺(tái)；五是鼓勵(lì)學(xué)生自行撰寫文章材料初稿，然后嚴(yán)格審核把關(guān)，監(jiān)督修改完善，最后定稿。

五、結(jié)束語

藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)是醫(yī)學(xué)院校的重要任務(wù)之一。依托國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，結(jié)合研究性學(xué)習(xí)概念，以青陽參苷元超聲提取工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化為內(nèi)容，從立題、規(guī)劃、實(shí)施和總結(jié)等環(huán)節(jié)，對(duì)藥學(xué)本科生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐與科學(xué)研究的訓(xùn)練，啟發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，提升自學(xué)能力，鍛煉思維技巧，增強(qiáng)操作技能，樹立學(xué)生戰(zhàn)勝困難、勇于進(jìn)取的精神。同時(shí)，導(dǎo)師也在管理中不斷思考、積累經(jīng)驗(yàn)，為探索藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式，促進(jìn)藥學(xué)本科生綜合素質(zhì)全面發(fā)展繼續(xù)努力。