药学专业《物理化学》教学方法改革的探索与实践

[摘要] 《物理化学》作为药学专业基础课,与药学专业课和药学研究关系密切。通过加强理论知识与实际应用,特别是药学实践的联系和融合,不断推进教学方法改革,以激发学生的学习兴趣,提高教学质量。

[关键词] 物理化学;药学专业;教学方法;教学质量

[中图分类号]R913 G642.0 [文献标识码]C[文章编号]1673-7210(2010)01(c)-137-03

Exploration and practice on the teaching method reform in physical chemistry for the speciality of pharmacy

XUE Yunsheng, YANG Yihua

(School of Pharmaceutical Science, Xuzhou Medical College, Xuzhou 221004,China)

[Abstract] Physical chemistry as a pharmacy-based subject, is closely related to specialized courses of pharmacy and pharmaceutical research. This paper presented the viewpoint that teachers should strengthen the linkage and integration of theoretical knowledge and practical application, especially pharmacy practice, and continuously push forward the reform of teaching methods so as to stimulate students' interest, and improve teaching quality.

[Key words] Physical chemistry; Speciality of pharmacy; Teaching methods; Teaching quality

物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系入手,探求化学变化的基本规律的一门科学[1]。对于高等医药院校药学专业的学生来说,物理化学是一门重要的专业基础课程和必修课程,是继无机化学、有机化学之后的一门理论化学课程。其内容除了涉及无机化学、有机化学、分析化学的知识外,还与物理学、高等数学和生物化学等知识密切相关。同时,又为后继课程如药物化学、药剂学等的学习提供方法和理论指导,它在基础课程和专业课程之间起着桥梁和纽带的作用,并且药学研究的整个过程都与物理化学密切相关。由于该课程是一门专业基础课,学时少内容多的矛盾较为突出,同时物理化学理论性强、公式多、逻辑性强,教师感到难教,学生觉得难学。学生觉得难学、枯燥的原因很大程度上在于在教学的过程中,教学内容缺乏与实际应用特别是药学实际的密切联系,致使学生觉得不能学以致用,导致缺乏学习的兴趣。因此要提高教学质量,激发学生的学习兴趣,就必须改进教学方法,加强物理化学理论知识与实际应用特别是药学实践的联系和融合是至关重要的。

1 理论联系实际,强化药学特色

1.1与药学实践相结合

物理化学理论抽象、概念多、公式多,初学者不易掌握。如果在授课时仅仅是教会学生如何应用概念、公式去解题,学生往往会感到课程既难学又似乎没有实际应用价值。因此在教学中应注重理论联系实际,注重结合药学方面的实际问题进行讲授,把抽象的物理化学原理与药学实践相结合,注意用理论知识去分析和解决实际问题,使学生达到学懂会用,学以致用的目的。

第一,物理化学可为药物新剂型的开发提供理论指导。混悬液、乳状液、胶体等剂型的药物配制都需要应用表面化学和胶体的知识点。例如,固体分散体是提高药物吸收效果和生物利用度的有效方法,利用物化中的低共熔相图原理,使药物与载体以低共熔比例共存时,制成的药物具有均匀的微细分散结构,可大大改善其溶出速度。如灰黄霉素-酒石酸低共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素的大2.7倍;48%尿素与52%磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍[2]。微乳作为新的给药系统之一,近年来被用于多种药物制剂的开发,其突出优点有增溶,促进吸收,提高生物利用度,减少过敏反应等。如抗肿瘤药喜树碱在微乳中的溶解度提高23倍[1]。在介绍胶体分散体系时,通过给学生引入“微乳”的实例,不仅提高了学生的学习兴趣,也加深了学生对物理化学中枯燥概念的理解和掌握。

第二,为药物研究和病变检验提供实验方法。人的体液均为胶体,利用胶体粒子带电的特点,通过电泳方法可分离体液,判断某器官是否病变等。例如在电场作用下,可将唾液中的消化酶分离出来,这对单独研究酶的活性提供了方便。又如当人体的脂质代谢遭到破坏时,血液中红细胞的电泳率就会低于正常值,通过电泳的测定就可判定人体的肝功能是否正常[3]。这些实际应用均与胶体知识相关。

第三,为新药的研发提供理论指导。化学药物中合成路线选择、工艺条件确定,反应速率及机制的分析,这些都需要化学热力学及化学动力学基础,而产品的分离和纯化又需要相平衡的理论知识;相平衡中结晶、蒸馏和精馏、萃取等方法为天然有效成分的分离纯化提供了很好的理论指导基础等。

第四,为专业课程学习和研究提供理论基础。实际上物理化学各章节的内容,都与药学专业主要专业课如药物化学、天然药物化学、药理学和药剂学有千丝万缕的联系。药理学中有关药物的稳定性及体内代谢等直接与化学动力学规律相关;药剂学中溶胶的性质需要电化学知识;在药代动力学研究中,首先要确定模型是一室、二室还是三室,应用的则是化学动力学中一级反应和零级反应的知识等。

1.2 与教师科研相结合

高校中的教学与科研是相辅相成、相互促进、缺一不可的, 坚持教学与科研相结合, 是培养学生创新能力的主要途径,也是理论联系实际的重要环节。将教师成熟的科研成果及时转化为实验教学内容, 编写为教材, 保证实验内容新颖, 既有广度, 又有深度。学生把掌握的理论知识融会贯通地运用到实际中, 把枯燥、抽象的知识变成了生动易懂的实验, 激发了学生的求学欲望, 增加了学生学习的兴趣和动力。笔者在教学中,结合有关抗氧化剂的构效关系研究与设计方面的科研工作,将化学热力学、化学动力学等理论内容与科研实际结合起来,收到了良好的教学效果。课外,通过布置课程小论文,以物理化学原理知识在药学方面的应用为题,让学生主动搜寻资料,阅读参考书,促使他们在论文撰写中更进一步地理解理论知识和相关方法,同时也培养了他们基本的科研素养。

1.3 与学科发展前沿相结合

物理化学作为基础理论化学,往往给人一种远离科技前沿的错觉。实际上,物理化学原理是许多高新技术的基础,且在高新技术领域有着重要的应用。因此,教师要密切关注物理化学领域的最新发展,结合学生专业特点和学校的科研特色,介绍基础知识在相关领域的应用趋势,引导学生思考,要站在学科发展的前沿反观基础、改造基础、重建基础。如在学习拉乌尔定律时,将拉乌尔定律与渗透、反渗透方法结合,讲解其在宇航员制造太空水过程中的应用,使学生了解了科学技术和社会的关系,激发了学生强烈的求知欲望和学习热情[4];又如在学习表面现象这一章时, 结合举例2007年诺贝尔化学奖获得者埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究,催生了汽车尾气净化装置,从而了解表面化学的研究领域对制药、化工产业影响巨大, 物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要,加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。通过这些前沿概念性的介绍, 使学生在开阔眼界的同时启发了创新性思维。通过在教学中不断渗透前沿科学知识,不仅使物理化学教育富有生命力、感染力与时代感,而且培养了学生的科学素质,使他们的学习目标更加明确。教师在介绍前沿科技时表现出的热爱化学、崇尚科学的情感和价值观,也会对学生科学精神的形成产生深远的影响[5]。

1.4 与生活实际相结合

比如我们在实际生活中遇到的气泡,液滴,肥皂泡为什么都是球形的?在江河入海处为什么能够形成三角洲等,通过与这些生活实际相结合,引导学生在物理化学的学习中得到解答。

2 实现理论与实践融合的途径与手段

2.1 加强药学知识学习,提高教师药学知识水平

要实现物化理论知识与药学专业的融合,教师的业务水平至关重要。教师只有具备深厚的药学和生命科学方面的专业知识,才能理解物化课程在药学中的作用,在教学中将物理化学与药学融为一体。目前从事物理化学教学的教师大多毕业于化学专业,缺少必要的药学知识背景,而药学专业的物理化学教学是要能更好地服务于药学专业课的学习和药学科学研究。这就要求教师除了花费大量的时间和精力备课外,还需要对药学知识有所了解和掌握,需要教师不断加强药学知识学习,提高自己的药学知识水平。有的学校要求化学基础课教师必须听完一轮药学专业的相关课程,甚至参与某些专业课程的教学[6],这的确是非常有效的举措。物化教师一旦了解和掌握了药学专业知识,对于自身知识结构的优化,实现物理化学与药学专业的融合都有十分重要的作用。

除了不断提高自身的药学知识水平外,加强与药学专业课教师的联系和合作也是实现理论与实践融合的重要途径。笔者在教学中,经常与药剂学等专业课程教师交流,开展集体备课,了解物化基础知识和理论在药剂学中的应用,从而明确了教学中的重点,加强了理论与实践的融合,突出了物理化学的基础课地位和作用,取得了良好的教学效果。

2.2 设立专题讲座

结合药学特点,开设与药物化学、天然药物化学、药理学、生物电化学、药剂学等药学专业密切相关的系列知识讲座,也是加强物理化学与药学融合的一个重要途径。

2.3 开设综合性、开放性实验

理论知识与药学专业的融合也体现在融合药学特色的物理化学实验的设计上。通过改进实验内容,开设综合性、开放性实验,体现面向药学专业的特色。例如,根据旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验,可增加研究药物有效期的实验;将凝固点降低法测萘的分子量改为测葡萄糖的分子量,同时利用该实验的原理和方法测定中药注射液的渗透压等[7]。在学习化学动力学章节时,教师结合药学专业特色,参考药物稳定性和代谢动力学知识,给出学生明确的提纲,让学生查阅文献,师生共同设计实验方案,开设开放性实验,让学生在开放性实验的设计、完成过程中,将物理化学理论知识更好地运用到药学研究中,同时也可以培养学生基本的科研思维。

2.4 吸纳学生参与科研项目

大学生在校期间参加科学研究,可以提高大学生的创新能力,也是将物化理论与实践紧密结合的一条有效途径。科研实践是在实验过程中学习,是应用科学理论的具体行动,有利于开发和锻炼大学生独立思考能力、随机应变能力和分析解决问题的能力。结合我们的科研课题,吸纳学生参与进来,由老师提出研究项目,学生和老师双向选择,课题确定后由学生自己查找资料、设计实验方案、按方案完成实验、发表科研论文。这种方式可以让学生提前进行科研实践活动,在科研实践中体会基础理论知识与实践的联系与融合,进而提高学生的综合能力和创新能力。

总之,物理化学已经渗透到药学的各个领域,未来的药学工作者应具备扎实的物理化学基础。因此,在物理化学教学中应通过提高教师药学知识水平,设立专题讲座,开设综合性、开放性实验,吸纳学生参与科研等途径和手段,加强物理化学理论知识与实际应用特别是与药学实践的联系和融合,不断推进教学方法的改革,为培养适应21世纪药学科学发展与医药经济现代化建设需要的人才发挥其重要的基础作用。

[参考文献]

[1]侯新朴.物理化学[M].6版.北京:人民卫生出版社,2007.

[2]鲁纯素.物理化学[M].3版.北京:人民卫生出版社,1996.

[3]田青平,丁红, 邢桂琴.物理化学在药学中的作用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版, 2003, 5 (4):360-361.

[4]李琳.由适应性学习向生成性学习转变的思考――药学专业基础课物理化学现代教学的几点做法[J].西北医学教育, 2005,13(5):553-554.

[5]刘慧瑾, 刘侠. 提高物理化学教学质量的实践与体会[J].新课程研究, 2009,(159):44.

[6]田青平,石恩娴,丁红.以评估为契机,全面推动药学专业物理化学教学改革[J].山西医科大学学报(基础医学教育版), 2007, 9 (6):660-662.

[7]胡润淮,袁珂,李玉贤,等. 中药专业物理化学实验教学的改革与探索[J].实验室研究与探索, 2000, (1):28-30.

(收稿日期:2009-10-04)