药物制剂专业物理化学教学改革的几点建议

2019-03-11 版权声明 举报文章

药物制剂专业物理化学教学改革的几点建议

摘要:针对药物制剂专业的物理化学改革,应该提倡教学内容的“少而精”;教学内容要注重理论对专业的指导作用;采用数据处理软件,优化物理化学实验;考核方式上适当增加平时成绩和实验成绩的比例,强调课堂的知识积累。改革后的物理化学课程使原本单调的理论知识变得更具有吸引力,可以更好为药物制剂的专业服务。

关键词:物理化学 药物制剂 教学内容 教学方法

物理化学是学生在具备了高等数学、普通物理、无机化学、分析化学等基础理论课后,一门必修的理论基础课,是药学院药物制专业的一门主干基础理论课程。现代物理化学是研究物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科,物理化学作为化学学科的一个重要分支,它所研究的内容主要包括三大块:(1)化学的反应方向和限度问题,(2)化学反应的速率和机理问题,(3)物质的结构和性能之间的关系问题。特别是有关相平衡、化学动力学、胶体化学以及表面化学的知识,为后续专业课程如药剂学、药理学、药物化学和药物动力学等专业课程的学习提供理论指导和方法。因此物理化学在药物制剂专业的基础课和专业课之间起到了桥梁和纽带的作用。

一、药物制剂专业学生在学习物理化学课程存在的主要问题

吉林医药学院(我校)自2004年药物制剂专业招生以来,经过了十多年的物理化学教学工作,我们的实践经验表明在药物制剂专业的课堂上,针对物理化学的教学模式主要存在以下四方面的弊端。首先,教学内容上强调面面俱到,没有注重精华素材的重点讲解,忽视了物理化学与药物制剂专业知识的联系与衔接。其次,学生基础参差不齐,基础相对较差的学生失去了学习物理化学的兴趣,从而导致对后续专业课的学习不够深入。再次,实验数据处理过于复杂繁琐,理论教学与实验内容存在脱节现象。最后,在考核方式上侧重对理论知识的考核,弱化学生的平时表现和实验操作成绩。这些缺点,制约了学生综合素质的提高,脱离了高校对药物制剂专业人才的培养要求,限制了本学科的发展,因此,对于物理化学的教学改革势在必行。

二、物理化学教学改革的初步探索

1.提倡知识的“少而精”、注重与专业课的联系

正确的教育思想是课堂教学的灵魂,在教学活动中尽量减少与专业课程联系不大的知识的讲解,而应该侧重构建物理化学与药剂学相关的理论框架。物理化学所包括的公式较多而且公式推导繁琐,可以有针对性地对相关内容进行删减;无机化学中讲过的知识点也可以略讲,以学生自主学习为主。例如,针对多组分系统热力学的这一章节,在无机化学中已经对稀溶液的四个依数性(蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压)做了比较详细的讲解,只要安排几道习题巩固相关的知识,就能够使同学们比较容易地掌握这部分内容;而应该把剩余的时间分配给新的知识-化学势,因为它是后续课程的基础,对药物的配伍、新材料和纳米药物机理的研究起着重要的指导作用。采用少而精的教学方法,可以使教师更加灵活地合理分配学时,对于与药物制剂专业结合密切的重点内容如果讲授得越深入,那么学生对知识的理解就越透彻,他们在解决实际问题的时候才能够举一反三、触类旁通。再比如,化学动力学这一章节一共包含二十多项教学内容,讲授者应选择与药物制剂专业有紧密联系的知识点进行详细地讲解。其中涉及反应级数的知识点很多,但只有对简单级数反应掌握的比较熟练,同学们在解决其他复杂反应的时候才会更有信心。而且一级反应是必须重点讲解的知识点,许多热分解反应、分子重排反应、药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程,常常被看作一级反应或者准一级反应来处理。表面现象是自然界中随处可见的现象,特别是从药物的合成、提取、分析、制剂的准备、制剂的性质、药物在体内的作用和代谢均与表面现象有关。而表面活性剂及其重要作用是药剂专业应该重点掌握的内容,它们对药物制剂的生产工艺及药剂的质量都具有重要的指导作用。

2.重视理论联系实际,激发学生学习兴趣

美国心理学家和教育家布卢姆说过:“学习的最大动力,是对学习材料的兴趣。”物理化学的原理枯燥难懂,单单讲授物理化学中书本的知识,而缺少与实际生活的联系,或者授课者忽视了物理化学与专业知识的联系,学生们学习的兴趣就不大。然而针对晦涩难懂的理论要点既要讲清楚又要讲透彻,因此为了激发学生的学习兴趣,务必要注重理论联系实际,通过物理化学知识的学习来解决本专业或者生活中常见的问题。比如,应用热力学第一定律和第二定律是学好热力学的基础,讲授者可以通过解释人体能量的新陈代谢作用帮助学生理解内能与热量和功之间的关系;热力学第二定律引入熵的概念,对于孤立体系可以利用熵增加原理来判断自发过程,实际上如果一个健康的生物体应该保持deS0的条件,才能够维持生命的延续。表面上看这与熵增加原理存在相互矛盾的地方,但实际上生物体属于一个热力学开放体系,处于非平衡态,以摄取食物并加以分解为代价而成长,使生物体从无序进入有序的耗散状态,这与热力学学第二定律理论并不冲突。对于分歧较大的问题和较难的知识点,可以通过小组讨论的方式,结合教师的最终讲解,确定正确的理论观点,使同学们加深对知识点的理解。为了激发学生的学习兴趣,我们教研室也尝试着通过学生主动参与科研课题的研究工作,帮助学生建立科研小组,让他们在了解科学前沿的基础上,通过主动学习与科研课题相关的知识来增加对物理化学的兴趣。例如我们科研小组通过测定不同复合材料对废水中的染料或者重金属离子的吸附能力,对材料的最大吸附量、吸附等温线和热力学曲线等相关数据进行研究、分析和处理。要想对实验结果做出比较合理地解释,这就要求科研小组成员有主动学习的能力,能够较好地掌握吸附等温线以及热力学函数的相关知识。通过理论与实践的联系,不仅培养了学生对学习物理化学的兴趣,同时也提高了学生的动手能力、逻辑思维能力和解决实际问题的能力。

3.引入计算机软件处理技术,优化物理化学实验

物理化学实验通常会产生大量的实验数据,最常见的方法就是通过计算器处理非常复杂的实验数据,然后将处理过的数据用坐标纸作图,通过描点法确定线性或非线性关系。这种简单的处理数据的方法受人为因素影响很大、重现性很差、浪费时间、获得的实验结果与理论值存在很大的偏差。采用传统的数据处理方法使同学们产生很大的挫败感,容易使学生失去对物理化学的学习热情,因此在物理化学实验课中引入计算机数据处理软件显得尤为重要。相对Excel、Powerpoint和Matlab等数据处理软件,Origin具有功能强大、快速、灵活、使用方便等特点,在学术科研领域有着广泛的应用。例如,物理化学实验中的B-Z振荡反应中求算振荡反应的表观活化能实验:首先测定在一定的温度条件下反应所用的振荡时间t振,再根据阿伦尼乌斯方程ln(1/t)=-(E/RT)+lnA(式中E为表观活化能,R=8.314J/Kmol,T为热力学温度,A为经验常数),分别以1/T为横坐标和ln(1/t振)为纵坐标,最后将获得的具体数值输入到Origin软件里,选中数据在Plot菜单中选scatter选项得到散点图,点击Analysis菜单选择FitLinear,就会得到经过计算机拟合后的直线。软件会给出拟合直线的斜率、截距及相关系数,然后从已知直线的斜率求算出反应的表观活化能E振=52.92kJ/mol,相关系数为R=0.9993。在物理化学实验教学中也要注意与药剂专业知识的联系,例如将蔗糖水解速率常数测定的实验改为同样符合一级降解动力学的硫酸链霉素水解速率常数的测定,利用相似的教学方法也可以完成对硫酸链霉素水解反应速率常数的测定,以ln(αt-α∞])对时间t作图,可得一条拟合的直线,通过计算机直接得出的斜率求算药物的半衰期。以上实例说明:将计算机数据处理软件引入物理化学实验课堂,简化了数据处理过程,得出的实验结果更具有科学性,这不仅能够提高学生学习的主动性和积极性,同时也能够激发他们的学习兴趣,为今后从事论文的书写和科研实践打下良好的基础。

4.改革考核方式,注重能力培养

良好的课程考核方式能积极、有效地引导学生形成良好的学习习惯,激发学生的学习兴趣。传统的知识记忆性考试在一定程度上制约了学生的创新思维,使学生对知识的学习缺乏主动性;加之物理化学的公式较多,计算题的难度较大,学生往往会具有畏难情绪和挫败感。因此,单纯以终结性考试为主要形式的考核方式,并不能够全面反映学生对物理化学课程的学习质量,只有对考核方式进行革新,才能让教育评价真正发挥导向功能。考核成绩由平时成绩、实验成绩和理论成绩三部分组成,针对药物制剂专业物理化学课程的考核方式,应紧密围绕该专业特点,针对与专业知识有重要联系的章节进行平时成绩的考核,要求学生独立完成,把成绩计入总分,其比例可占总成绩10%-20%。物理化学实验成绩主要由出勤率、实验操作技能、实验报告的书写和实验台面的整洁程度来全面评定,每次实验结束后都要进行综合评价,直接给出本次实验分数。实验分数的透明化使他们不仅对每次成绩具有知情权,也使他们认识到自身的不足,督促他们在后续的实验中继续改进和提高,物理化学实验成绩占总成绩的20%~40%。期末采取闭卷考试形式,命题时应尽量减少套用公式的题目,避免与专业知识的脱节,适当增加一些与药物制剂相关的知识点,这样可以有助于提高学生综合解决问题的能力,避免学生搞临时突击学习而不注重知识积累现象的发生。

三、结语

物理化学教学改革必须从根本上改变“重理论、轻实践”和“重结果、轻过程”的单一而陈旧的教学模式。药物制剂专业的物理化学课程建设只有从培养目标出发,以提高学生的专业技能为根本,结合药物制剂的专业特点进行教学改革,才能够培养出适应行业需要的高素质复合型专业人才。为此需要加强物理化学教学与药物制剂专业相关知识点的联系,提倡“少而精”的教授方法;在实践中强调科学技能与先进技术的结合,激发学生的学习兴趣;考核方式上采用能全面反映学生综合素质的评价体系。建立物理化学课程与药物制剂专业融合的教学模式是一个长期的教学实践过程,需要广大教师在日常教学中坚持、改进和不断完善。

参考文献:

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