電分析化學在《藥物分析》實驗教學中的探索與實踐

電分析化學在?藥物分析?實驗教學中的探究與理論〔〕:

摘要：藥物分析是藥學專業(yè)的核心主干課程，其相關理論知識和實驗技術貫穿藥物研發(fā)和臨床使用的全過程。分析化學技術的進步為藥品質(zhì)量平安監(jiān)控提供了可靠的保障，其中，電分析化學是一種綠色環(huán)保、本錢低、能耗小的實驗技術。然而，國內(nèi)藥學專業(yè)中的藥物分析實驗課程卻一直沒有開設相關實驗。借助大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練工程，我們嘗試在藥學專業(yè)中開展藥物電分析化學實驗，通過構(gòu)建實驗平臺、設計實驗環(huán)節(jié)、形成評估體系，激發(fā)了學生學習興趣，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新才能。

關鍵詞：電分析化學；藥物分析；實驗教學；課程改革

本文引用格式：李新春等.電分析化學在?藥物分析?實驗教學中的探究與理論[J].教育現(xiàn)代化，2022，6〔31〕：49-51.

TheExplorationandPracticeofElectroanalyticalChemistryExperimentsinPharmaceuticalAnalysisCourse

LIXin-chun,HUANGJian-chun,LIFu-sen,LIANGYong-hong

(SchoolofPharmacy,GuangxiMedicalUniversity,Nanning,Guangxi,China)

Abstract:Pharmaceuticalanalysisisacorecurriculumforpharmaceuticalspecialty.Thetheoreticalknowledgeandexperimentaltechniquesarethoroughlyinvolvedindrugsdiscoveryandclinicalpractice.Advancedanalyticalmethodsarebeneficialtopharmaceuticalssafetysurveillance,inwhichelectroanalyticalchemistryisthoughttobeakindofenvironmentally-friendly,economicalandcost-effectiveexperimentaltechniques.However,electroanalyticalchemistryexperimentsarestillabsentatpharmaceuticalanalysiscourseinmedicalcolleges.Duringthefulfillmentofcollegestudents'innovativeprojects,weattemptedtointroducedrugelectroanalyticalchemistryexperimentstowardpharmacyundergraduatesinthepastthreeyears.Weconstructedexperimentalplatform,designedexperimentaloutlines,andultimatelyestablishedtheassessmentsystem.Suchatrialcaneffectivelyinspirelearninginterestandhelpcultivatecreativeabilityofundergraduates.

Keywords:electroanalyticalchemistry;pharmaceuticalanalysis;experimentalteaching;coursereform

藥物分析是我國高等院校藥學專業(yè)的核心主干課程，旨在培養(yǎng)學生強烈的藥品質(zhì)量觀念和標準的藥物分析操作技能。藥物分析以分析化學等課程為根底，利用各種分析方法、技術和儀器對藥品的真?zhèn)?、雜質(zhì)和藥物主成分進展定性和定量分析。藥物從化學合成〔或提取別離〕、制劑消費再到臨床應用均離不開藥品檢驗【1】。學生只有通過對常見藥物分析方法、原理以及藥物檢驗工程的深化理解并承受標準的實驗操作訓練，才能建立嚴格的藥物質(zhì)量平安意識，適應新形勢下社會對藥物分析人才的需求。目前，國內(nèi)醫(yī)藥院校藥學專業(yè)藥物分析實驗教學內(nèi)容設置大體相似，均采用常規(guī)的化學分析法、光譜法和色譜法對藥品進展質(zhì)量分析和治療藥物監(jiān)測，且對光譜法和色譜法最為倚重【2】。這些分析技術大多需要配置相應的大型分析儀器，教學本錢高，不利于經(jīng)濟欠興隆地區(qū)高校的專業(yè)建立和可持續(xù)開展。

電分析化學是一類微型儀器分析技術，對于藥品檢驗具有獨到的優(yōu)勢【3】；相比于現(xiàn)代大型光譜和色譜儀器，電化學儀器簡便乖巧、本錢低，設備易于批量配置和更新，因此非常適宜常規(guī)的本科教學【4】。國內(nèi)高等院?；瘜W、應用化學、化學工程等專業(yè)均開設有電分析化學課程，但至今未被納入到藥學專業(yè)的課程體系。

因此，在藥學本科專業(yè)中開設電分析化學實驗課程將是一項全新的教學體系嘗試，將電分析化學技術融入藥物分析實驗，可為其轉(zhuǎn)化為常規(guī)的藥品檢驗提供一定的理論根底，從而豐富藥物分析課程建立內(nèi)涵。

我們利用指導藥學專業(yè)本科生開展"大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練方案工程";〔以下簡稱"大創(chuàng)";〕這一契機，將電分析化學實驗引入開放實驗和本科畢業(yè)論文設計等環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建實驗平臺、編寫實驗講義、設計實驗方案、指導實驗操作以及科研提升訓練等步驟循序漸進地加以落實，獲得了一定的教學效果。

一整合實驗資源，構(gòu)建實驗平臺

實驗平臺是開展實驗教學的根底，我們從實驗平臺的構(gòu)建入手。開展此類實驗所需根本硬件包括電化學分析儀〔工作站〕、電極系統(tǒng)〔工作電極、對電極、參比電極〕、電極拋光材料、電解池、個人電腦等。三電極體系連接電化學工作站，并通過電化學軟件進展控制。除此，我們整合了分析化學、無機化學、物理化學方面的教師和實驗人員，共同組成教學團隊。

二編寫實驗講義，突出課程特色

前已述及，目前電分析化學并未納入藥學及其相關專業(yè)分析化學課程體系，為了彌補知識上的缺陷，我們選用美國亞利桑那州立大學JosephWang教授【5】主編的英文原版專著?AnalyticalElectrochemistry,ThirdEdition?和北京大學邵元華教授【6】譯著?電化學方法原理和應用，第二版?〔原著為國際著名電化學家AllenJ.Bard和LarryR.Faulkner〕作為教材，旨在幫助學生快速熟悉電化學相關理論知識、方法原理、儀器構(gòu)成以及分析應用。由于實驗的目的是利用電化學技術進展藥品質(zhì)量分析，因此，對電化學理論知識的介紹不可能面面俱到。為此，我們精選幾個章節(jié)內(nèi)容，編寫成實驗講義，內(nèi)容包括電分析化學簡介、電化學工作站的根本原理、電極體系及常用電極的特點、電化學反響過程動力學、循環(huán)伏安法、微分脈沖伏安法、化學修飾電極、體內(nèi)藥物分析和治療藥物監(jiān)測等。

三精細編排實驗內(nèi)容，培養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新才能

由于藥學專業(yè)學生并未承受電分析化學理論課程學習和實驗訓練，因此在實驗工程的設計上必須精心編排。特別地，電化學理論知識比擬深奧，因此，實驗內(nèi)容上應著重突出電分析化學技術在藥物分析中應用；力求將電分析化學技術和藥物分析理論有機交融，不追求大而全，而應該做到由淺入深，循序漸進。為此，我們設計了幾個針對藥物質(zhì)量分析的實驗工程，根本上涵蓋了常規(guī)的伏安分析方法，并適當引入納米電化學和生物電化學等前沿內(nèi)容，見表1。

四施行全程引導，強化思維訓練，提升實驗技能

〔一〕集體備課

電分析化學實驗是對藥學專業(yè)藥物分析實驗全新的嘗試，工程施行前，對實驗室教輔人員進展適當?shù)呐嘤柡椭笇?，并共同制定教學目的、實驗內(nèi)容、施行方案、技術細節(jié)以及實驗討論等內(nèi)容，形成統(tǒng)一的教學綱要和實驗講義。由于是針對大學生創(chuàng)新訓練方案，培養(yǎng)學生創(chuàng)新才能是根本。因此，在教學形式上，我們采取科研實驗的思路開展教學理論，引導學生進展自主性、開放性和研究性地學習。如表1所示，我們選擇幾個有代表性的臨床常用藥物作為實驗工程，所涉及的電化學測量技術也最為常用，但在分析策略上可以做出創(chuàng)新性的東西。實驗開始前，工程組成員進展集體備課，針對不同藥物的分析特點，共同討論并制定出詳細的方案，包括實驗講稿、教案和PPT課件，PBL教學【7】中問題的設置、引導和展開，實驗教學手法的探究，試劑、藥品和常規(guī)儀器的準備等。

〔二〕課前互動

學生以2~3人組成實驗小組，接到實驗任務后，整個實驗小組共同準備，借助圖書館和網(wǎng)絡資源，制定實驗方案，理解實驗原理、確定實驗步驟、標明本卷須知等，并形成書面材料〔實驗預習報告〕，在實驗開始一周前交給帶教教師，帶教教師對實驗預習報告進展審閱和評價，指出其中的問題，然后反響給相應的實驗小組，讓實驗小組對即將開展的實驗工程的方案和步驟作進一步的優(yōu)化。最后，集中時間，教學組對學生進展統(tǒng)一的開題論證報告，通過學生匯報、教師提問等互動環(huán)節(jié)，考察學生對即將開展的實驗理解和掌握程度，對學生存在的問題進展講解。

〔三〕實驗開展

在實驗施行階段，各小組自行操作并處理實驗數(shù)據(jù)，教師主要引導學生對實驗中遇到的問題進展分析，盡量保持學生實驗的獨立性，強化他們的自己解決問題的才能。特別地，在異煙肼、葡萄糖、地高辛的電化學檢測實驗中，教師在巡回觀察學生操作時隨行設置提問：〔1〕氧化過電位高的原因是什么？高的過電位給定量分析帶來什么挑戰(zhàn)？〔2〕為何糖類物質(zhì)在銅和鎳外表具有較高的電化學活性？金屬納米粒子的形貌對其電催化性能有何影響？〔3〕構(gòu)建電化學免疫傳感分析的根本策略是什么？與核酸適配體相比，抗體的優(yōu)缺點有哪些？以上這些問題可以引導學生深化考慮相關實驗的意義，培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維。實驗完畢后，要求學生撰寫實驗報告和實驗總結(jié)。

五建立評測機制，考察實訓效果

為了有效地評價教學效果，建立開展性評價機制非常必要[8]。我們采用了終結(jié)性與過程性評價相結(jié)合的原那么，評價內(nèi)容包括實驗方案、實驗操作、實驗報告以及實驗總結(jié)，涵蓋了實驗的全部環(huán)節(jié)，從中發(fā)現(xiàn)學生對該次實驗的掌握情況以及存在的問題，給出詳細的評閱意見，并形成最終的評測報告，該評測報告也為構(gòu)建更加完善的藥物電分析化學實驗課程提供根本的素材。

六結(jié)語

以實驗課程為依托，訓練大學生的創(chuàng)新思維和才能，是培養(yǎng)高素質(zhì)藥學人才的重要途徑。"藥物電分析化學實驗";給藥學本科生搭建了一個培養(yǎng)創(chuàng)新思維和進步專業(yè)技能的平臺。?教育部關于做好"本科教學工程";國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練方案施行工作的通知?明確要求將大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練方案納入人才培養(yǎng)體系中，這也將是今后一段時期高校人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的重要舉措[9]。為全面落實國家"大創(chuàng)";施行意見，我們以?藥物分析?課程為載體，將?電分析化學?的方法和技術引入"大創(chuàng)";課題。為突出創(chuàng)新這一要義，就必需要求學生在完成根本的電分析化學實驗之后，適度挖掘?qū)W科前沿性研究課題，做到學術性、創(chuàng)新性和實用性的統(tǒng)一。"大創(chuàng)";工程的初衷在于強化本科生研究性學習、自主性學習以及理論性學習才能，因此必須得到教師的積極引導，教師將局部科研成果介紹給本科生，激發(fā)學生的科研興趣。

經(jīng)過三年的嘗試，從實驗平臺的構(gòu)建、實驗工程的設計，到實驗的施行，電分析化學與藥物分析兩門課程實驗教學到達了較好的交融。從根底入門到科研提升，較好地訓練了學生的科研素質(zhì)，進步了學生分析問題和解決問題的才能，形成了特色鮮明的"大創(chuàng)";實驗訓練體系。從課程教學角度而言，利用綠色環(huán)保、資源節(jié)約的實驗技術解決藥品質(zhì)量控制的教學實際問題，對促進少數(shù)民族地區(qū)高等藥學本科教育的可持續(xù)開展具有重要意義。

參考文獻

【1】杭太俊.藥物分析[M].北京：人民衛(wèi)生出版社,2022.

【2】Vogt,F.G.,Kord,A.S.Developmentofquality-by-designanalyticalmethods[J].JournalofPharmaceuticalSciences,2022,100(3):797-812.

【3】Kimmel,D.W.,LeBlanc,G.,Meschievitz,M.E.,etal.Electrochemicalsensorsandbiosensors[J].AnalyticalChemistry,2022,84(2):685-707.

【4】賴瑢,戴宗,羅學軍,等.電分析化學實驗教學改革探究與理論以伏安法實驗為例[J].大學化學,2022,31(1):7-10.

【5】Wang,J.AnalyticalElectrochemistry[M].JohnWileySons,Inc.,2022.

【6】邵元華