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浅析药物制剂专业物理化学课程教学的思考和探索
浅析药物制剂专业物理化学课程教学的思考和探索 物理化学是药物制剂专业学生的一门重要专业基础课，物理化学基础知识 和基本理论，如相平衡、表面化学、胶体化学、化学动力学等学科的理论和实践 在药物制剂领域有广泛应用。药物制剂专业学生在后续专业课，如药剂学、药理 学、药物化学等的学习中，以及将来从事相关的生产、研发等工作，需要坚实的 物理化学基础。多年以来，药物制剂专业的物理化学教学基本上是从化学的角度讲授物理 化学，没有很好地与药物制剂专业课的学习相联系。学生学习物理化学课程的时 候感到难以学以致用，从而失去学习的动力和信心;学习药剂学等专业课程的时 候，物理化学知识已经基本遗忘。造成一方面教学内容重复交叉，另一方面学生 由于物理化学基础不扎实，专业课也学不好。云南中医学院(以下简称我校)药学 院2008年开始药物制剂专业的招生，经过几年的教学实践，笔者认为现行的物理 化学教学模式，远远不能满足药物制剂专业的要求，需要进行教学改革。教改的 目标是加强物理化学教学内容与药物制剂专业的融合，建立基础课程与专业融合 的教学模式。教学中，根据专业特点，适当降低物理化学课程的理论深度，强调 思维方法，重视物理化学基本理论、基础知识在药物制剂专业中的应用。
1物理化学为药物制剂专业课学习提供方法和理论基础 1.1物理化学在药物制剂专业中有广泛的应用 物理化学是一门从物理现象和化学现象的联系入手，应用物理学的原理和 方法来探求化学变化基本规律的学科。应用物理化学的原理和手段，研究药物剂 型或制剂的各种性质及其内在规律形成了物理药剂学。物理药剂学可以为新剂型、 新制剂的设计和开发提供理论依据。物理化学在药物制剂其他专业课，如药理学、 药物化学、药物动力学等课程中也有重要应用，物理化学的基本理论是药物制剂 专业课学习的方法和理论基础。如许多酯类、酰胺类药物常受H+或OH-催化水解， 其水解速度，主要由pH值决定，应用化学动力学知识预测药物最稳定的pH值是 溶液型制剂的处方设计中首先要解决的问题。其它如预测药物的有效期、给药时 间、药物在体内的代谢等都应用到化学动力学的基本理论。
1.2打好基础，学会举一反三，培养学生的学习能力 教学不可能面面俱到，培养学生的学习能力，提高学生分析问题、解决问题的能力，是培养创新人才的需要。自20世纪50年代初期，Higuchi等用化学动 力学的原理评价药物的稳定性以来，化学动力学方法为药物稳定性研究提供了强 有力的手段。确定药物及其制剂的降解反应级数是药物稳定性评价的基础，反应 级数是个很复杂的问题，可以为整数、分数、正数、负数和零，实际中任何级数 的反应都可能出现，但教学中不可能把每一种反应级数都讲到，这就要求学生学 会举一反三，解决将来可能遇到的不同反应级数的问题。教学中，重点讲授一级 反应的化学动力学处理方法，这不仅因为一级反应常见，还因为一级反应是处理 其他级数反应的基础，掌握了一级反应的处理方法就可以举一反三处理其他级数 的反应。表面活性剂是指那些具有很强的表面活性，能使液体的表面张力显著下 降的物质。
表面活性剂在药物制剂中有着广泛的应用，如作为增溶剂、乳化剂、润湿 剂、起泡剂与消泡剂等。这些作用都离不开表面活性剂的双亲结构特征以及亲油 基团和亲水基团在溶液中的定向排列方式。教学中要紧扣这两点讲解表面活性剂 的应用，教会学生举一反三，处理具体问题，如表面活性剂之所以有增溶作用， 是由于表面活性剂的双亲结构，在溶液中定向排列形成胶束，胶束形成是增溶作 用发生的必要条件。又如乳化作用，是由于表面活性剂的双亲结构，在溶液中定 向排列，形成了乳状液并有W/O和O/W等不同类型。
2物理化学教学与药物制剂专业融合，体现专业特色 2.1物理化学教学内容与药物制剂专业课融合 在给药物制剂专业学生讲授物理化学课程时，如果仅仅从物理化学本身出 发来讲解是远远不够的。药物制剂专业的学生高等数学、物理学、化学等基础知 识有限，又由于学生还不理解物理化学在后面的专业课学习中有何作用，所以， 学生学得被动，教师讲授也困难。
要走出物理化学教学的困境，必须改革物理化学教学，打破沿袭多年的理 工科教学模式，建立物理化学与专业相融合的教学模式，即在物理化学教学中， 使专业内容渗透到物理化学相关章节，引导学生应用物理化学基本理论思考、解 决药物制剂相关领域的问题，学以致用。
相平衡理论可以指导产品的分离和纯化、剂型改良、新药研制。如利用低 共熔相图原理制得的药物具有均匀微细分散结构，可大大改善药物的溶出速度， 提高生物利用度。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大2.7倍;48%尿素与52%磺胺噻唑低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍。
又如我校药物制剂专业课有痱子粉的制备实验，讲完相平衡低共熔相图后，结合 学生的专业课实验，由学生分组讨论后总结该实验蕴含的物理化学原理、实验中 应如何操作才能得到药效、剂型皆优的痱子粉。再如结合相平衡和表面现象的讲 授，指导学生从物理化学原理出发讨论胆结石的成因、研制治疗胆结石新药的思 路，提醒学生可能用到新相难成、表面活性剂的增溶等物理化学知识，但不过多 地干扰学生的思路。学生在前面的课程学习中已经很熟悉的中药生产、研究中常 用的精馏、萃取、结晶等操作均以相平衡基本理论为其理论基础，在相平衡理论 的讲授中，结合这些基本操作，启发学生思考其中蕴含的物理化学原理，做到知 其然，知其所以然。
表面化学理论和胶体化学理论是药物剂型设计、改造的重要理论基础。表 面活性剂在药物制剂中有着广泛的应用，如作为增溶剂、乳化剂、润湿剂等。新 型表面活性剂的发现对透皮吸收技术、外用药膏的研制起了决定作用。比表面积 是固体药品物性参数的重要指标，利用气体在固体表面的多层吸附理论可测定固 体药物的比表面积。悬浊液、乳状液、胶体等剂型的生产、研制都需要表面化学 和胶体化学知识。如用于胃肠造影的硫酸钡合剂，用足量的高分子化合物阿拉伯 胶对硫酸钡溶胶起保护作用。
在新剂型中，缓释制剂是指药物在较长时间以Higuchi动力学过程或一级 速率释放，控释制剂是指药物以零级或接近零级的速率释放，这些新剂型的开发、 研制都需要物理化学理论作指导。与专业课结合进行物理化学基本理论的讲授， 在讲授物理化学理论的时候把这些应用融合进去，学生明白了物理化学对专业的 作用，提高了对物理化学课程的学习积极性、主动性。
2.2优化物理化学实验，开设与药物制剂专业课结合的综合性实验 过去的物理化学实验，多为物理化学基本原理的验证性实验，需要增加物 理化学原理在药物制剂中的应用性和综合性实验。教学改革后，验证性实验占三 分之一，三分之二的实验为综合性、设计性实验，如维生素C注射液在水溶液中 的氧化分解是假一级反应，要求学生根据已学的动力学知识，查阅资料，设计加 速实验，预测维生素C注射液的稳定性，设计中要充分注意实验室的条件，根据 设计方案完成实验，掌握药物稳定性研究方法。又如利用相图研究表面活性剂的 增溶作用并利用电导法测出临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration，CMC)值， 把三组分相图知识和电化学测定结合，开设综合实验，加强了学生分析问题、综 合解决问题的能力。再如固-液界面的吸附(醋酸、活性炭系统)和电导法测定醋酸的电离平衡常数是两个实验，若吸附平衡后不用酸碱滴定指示终点，而用电导滴 定确定终点，把两个实验合并为一个实验，不但培养了学生的能力，在当前学时 减少、内容增加的情况下也很有意义。
3丰富物理化学教学手段和方法 物理化学以物理学和数学为其理论基础，学科交叉性、知识点的宽广性和 原理的费解性是其特点，讲授和学习的难度都较大。仅靠教材的单一课堂讲授是 不够的，需要通过丰富教学手段和方法以达到学以致用、与药物制剂专业相融合 的教学目的。
3.1开设有专业特色的专题讲座 结合课堂讲授，不定期地开设一些有关学科前沿的、结合专业的专题讲座， 开阔学生视野，提高学习兴趣。如结合表面现象和胶体化学的讲授，安排纳米生 物技术讲座;讲完相平衡后，可以开设超临界流体萃取技术在中药研究中的应用;
讲完化学动力学后，可开展制剂稳定性研究讲座。其他如生物电化学传感器、中 药膜分离技术、超细粉体技术、药用高分子材料、缔合胶体等可根据具体情况有 选择地开设。这些专题讲座，可以由任课教师开设，也可以邀请专业课教师开设， 还可以以学生主讲、讨论，教师补充的方式进行。
3.2倡导探究性学习，关注学科前沿，培养学生的创新能力 探究性学习又称为研究性学习，是培养学生的学习能力、创新能力的有力 手段。探究性学习注重培养学生对所学知识和技能的实际应用，在教师的指导下， 学生选择和确定专题进行学习、研究，在学习、研究的过程中学会主动地应用所 学知识解决实际问题。
物理化学的理论在实际中有很多应用，但学生往往意识不到这些应用，或 者即使知道一些，也是一知半解，不去深究。这时，研究性学习可以起到积极的 促进作用，通过专题研究，查资料、查文献，专业知识的应用问题解决了，学生 同时得到了多方面的锻炼，培养了良好的经常查阅文献的习惯，培养了探究的习 惯，培养了关注学科前沿、紧跟科技发展的创新意识。
如冷冻干燥和喷雾干燥是制药工业中常用的操作，这些操作设备都是以物 理化学理论为基础开发出来的，教学中在讲完相关的理论后，要求学生以制药工 业中常用的干燥方法为题，查资料、文献等制作多媒体幻灯片，由学生来讲、学生提问，充分学习、讨论相关的物理化学原理是如何应用于实际生产的，并鼓励 学生找出原有设备、操作的不足，应用所学的知识，提出改进意见。
3.3充分利用现代教学方法，开展教学改革 多媒体幻灯片、教学视频等现代化教学手段，可以扩展教学空间、时间， 把有限的课堂延伸。在课堂上，多媒体幻灯片、视频等资料可以丰富课堂信息， 同时教学过程也变得直观、易理解。课后，教师可以把已制作好的多媒体、视频 等资料，发给学生学习，也可以给出明确的主题让学生自己查找资料，这样做培 养了学生的学习能力，也可以培养学生良好的学习习惯。检查学生的课后学习效 果非常重要，这也是一个督促的过程，检查的方式可以有多种，可以进行小组讨 论、个人汇报等。布置课后学习材料的时候，就要明确让学生知晓需要达到的学 习效果、要讨论的问题、检查的方式和时间等，要求学生一定要在规定的时间内 完成。
现代教学理念、教学方法是近年来教学研究的新成果，可以大胆尝试，为 教学改革服务。如开展反向式教学，反向式教学又称为反转课堂式教学，2000 年开始于美国，现已受到教育界的广泛关注。其基本做法是要求学生在家通过教 学视频学习，在课堂上讨论自己的学习结果、回答问题等。互联网的普及为反向 式教学提供了丰富的资源，教学中可以充分利用这些资源。如可以选择一些物理 化学原理在药物制剂中的应用作为反向式教学的内容，教师可以把视频录好交给 学生使用，也可以给学生提供一些视频链接，还可以要求学生自己搜索视频学习 后在课堂上交流。反向式教学变学生的被动学习为主动学习，在自主学习的过程 中，学生也可以更用心地体会物理化学原理对药物制剂专业的基础和指导作用。
又如开展问题导向教学法(problem-basedlearning，PBL)教学，PBL教学是以问题 为基础、以学生为中心、以教师为导向的小组讨论式教学方法。如表面现象一章 课堂讲授结束后，给学生一个膏剂的配方，并告知学生该配方由于铺展性能不好， 需要改进，要求学生应用所学知识结合查阅文献提出改进方案并进行实验验证。
在讨论阶段，教师主要做好引导、总结。通过这样的教学过程，学生巩固了基础 知识，学习了如何应用物理化学基本理论解决实际问题，学习效率、学习兴趣明 显提高。
在应用现代教学方法时，切忌一刀切，一定要结合实际，选择合适的教学 内容，否则可能适得其反。没有万能的教学方法，任何一种教学方法只有在恰当 应用时才能发挥应有的作用。4教学相长，基础课教师要加强相关专业知识修养 医药院校的物理化学教师，大多毕业于综合院校，药学专业知识欠缺。物 理化学与药物制剂专业融合，体现专业特色的教学改革对物理化学教师提出了更 高的要求，物理化学教师应自觉地通过自学、向专业课教师学习等方式提高自身 水平，开阔视野，扩大知识面。在这个过程中，观念的改变尤为重要，有的基础 课教师认为自身在自己的专业领域学习、钻研了多年，教其他专业的学生早已游 刃有余，何必花功夫去了解、学习其他专业的知识。有这种观念的教师自认为自 己讲得很精彩了，可并不受学生欢迎，原因就在于这些教师不能从学生的专业角 度讲解为什么要学这门课，这门课和自己的专业有什么联系。所以，基础课教师 要放下架子，更新观念，自觉地提高相关专业知识修养，做到给学生一碗水，自 己要有一桶水。
在教学改革中，我们重视集体备课，充分利用集体备课的优势，起到了事 半功倍的效果。如：每周1次集体备课，总结上一周的教学，讨论下一周的教学 内容，重点是教学如何与专业结合。在条件允许的时候，邀请专业课教师参加集 体备课，教师们集思广益，从教学方法、教学内容、课堂组织等方面探讨，相互 学习、相互提高，保证了教学质量，也避免了走弯路。
加强物理化学教学与药物制剂专业的融合，建立基础课程与专业融合的教 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、完 善。
