葉 勇

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院, 廣東 廣州 510640)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程類專業(yè)課程體系的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)的主要環(huán)節(jié),是提高學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、分析能力的重要途徑,是實(shí)施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生綜合素質(zhì)、增強(qiáng)其科研意識(shí)和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。但是,目前許多專業(yè)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué),為了驗(yàn)證理論而設(shè)計(jì),或是配合理論教學(xué)而設(shè)置，只有少量綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),沒有充分考慮創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,因此有必要探索提高創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),主要目的是啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維,自主設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的主動(dòng)性和積極性[2]。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法沒有既定的內(nèi)容和模式、重復(fù)已知的結(jié)果,而是結(jié)果未知,實(shí)驗(yàn)過程存在許多不確定性,即是探索性實(shí)驗(yàn)[3]。通過探索性實(shí)驗(yàn),學(xué)生學(xué)會(huì)怎樣發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,以及找到客觀存在的規(guī)律,從而真正地提高創(chuàng)新能力[4-5]。

制藥工程專業(yè)在全國(guó)有280所高校均有開設(shè),目前開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)包括藥物分離、藥物合成、藥物分析和藥物制劑及其綜合實(shí)驗(yàn),基本涵蓋了藥學(xué)基本實(shí)驗(yàn),達(dá)到了對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的目的,但是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源不足[6-7]。雖然有些學(xué)校推行了開放式教學(xué),讓學(xué)生自主實(shí)驗(yàn),對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有一定促進(jìn)作用[8-10],然而受本科生理論水平和實(shí)驗(yàn)水平的限制,難以取得創(chuàng)新突破。因此開設(shè)探索性實(shí)驗(yàn)課程,擴(kuò)大創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)資源,針對(duì)全體學(xué)生實(shí)施創(chuàng)新教學(xué),全面提高所有學(xué)生的創(chuàng)新能力,無疑作用更顯著、意義更大。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 創(chuàng)新思路

基金課題側(cè)重于基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,突出創(chuàng)新性。其研究?jī)?nèi)容處于相關(guān)領(lǐng)域的前沿水平,所以采用其中內(nèi)容開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程,可以直接讓學(xué)生參與到學(xué)科前沿研究中,對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力將有顯著提升作用。但是對(duì)學(xué)生的知識(shí)水平和結(jié)構(gòu)要求較高,因?yàn)橐话惚究粕闹R(shí)和技術(shù)水平尚不能完全獨(dú)立從事該項(xiàng)目研究。為了更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化,需要循序漸進(jìn)。首先讓學(xué)生理解和掌握必要的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)方法,其次在指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)下逐步走向獨(dú)立,最終實(shí)現(xiàn)理論水平提升。通過這種階段化培養(yǎng),學(xué)生才能真正達(dá)到創(chuàng)新水平的提高。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)將廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目的部分研究?jī)?nèi)容,即“光響應(yīng)型茶皂苷元納米藥物的研制及其抗菌性能”,轉(zhuǎn)化為探索性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,著重于與制藥密切相關(guān)的新藥劑及其性能研究。利用該內(nèi)容開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程,可以直接讓學(xué)生參與到新制劑前沿研究中,能夠自我補(bǔ)充學(xué)科前沿知識(shí),并靈活運(yùn)用,創(chuàng)造新的制劑,這對(duì)于他們制藥創(chuàng)新能力的提升具有十分重要的作用。

刺激響應(yīng)型的藥物制劑是兼靶向、緩釋等作用于一身的新型制劑,也是目前研究的前沿[11],主要有pH響應(yīng)型、氧化還原響應(yīng)型、熱響性型等,而光響應(yīng)藥物制劑還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程光控,其優(yōu)點(diǎn)更多[12]。本項(xiàng)目研究基于天然產(chǎn)物茶皂苷元研制光響應(yīng)納米藥物,具備納米特征、光響應(yīng)性等諸多創(chuàng)新內(nèi)容,因而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力更強(qiáng)。另外本制劑是針對(duì)耐藥菌株的抗藥性能進(jìn)行研究。細(xì)菌耐藥已成為十分嚴(yán)重的社會(huì)問題[13]。本項(xiàng)目通過光和藥物的雙重抗菌,達(dá)到替代抗生素作用,減少抗生素使用和抵抗。這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感十分必要。

2 實(shí)驗(yàn)方案和教學(xué)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)的原理是利用磷脂、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)等高分子材料為囊材,以茶皂苷元為囊心藥物,制備成納米顆粒；將光敏劑脫鎂葉綠酸摻雜在囊材中,利用其對(duì)650 nm波長(zhǎng)光的敏感性,通過光照造成囊壁的破裂和藥物的滲出,達(dá)到光響應(yīng)釋藥的目的[12]。研究?jī)?nèi)容分為4個(gè)實(shí)驗(yàn)部分：(1)光敏劑分離和性質(zhì)；(2)茶皂苷元的分離和含量分析；(3)光響應(yīng)納米藥物制備；(4)光響應(yīng)性和抗菌性能研究。具體實(shí)驗(yàn)儀器、材料和時(shí)間安排見表1,實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力為目的,全程要求學(xué)生獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和操作步驟的設(shè)計(jì),以及結(jié)果分析和進(jìn)一步調(diào)整研究等；指導(dǎo)教師則主要把握方向,進(jìn)行可行性分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)。

表1 探索性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與材料

2.2 教學(xué)方法

采用集中教學(xué)與分散輔導(dǎo)相結(jié)合的方法,集中教學(xué)用于關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的操作,分散輔導(dǎo)則用于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、結(jié)果分析等。對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),通過探索性實(shí)驗(yàn),總結(jié)一套學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)體系。

(1) 集中講解。指導(dǎo)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)點(diǎn)的集中講解,提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮脱芯康闹饕獌?nèi)容方向,并對(duì)光敏劑、納米囊的概念和機(jī)理進(jìn)行闡述,便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有深入了解。

(2) 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。將制藥工程班級(jí)學(xué)生分為小組,每組3人,學(xué)生查找資料,并寫出初步實(shí)驗(yàn)方案。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下由學(xué)生完成具體實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟。在實(shí)驗(yàn)員的幫助下準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材。

(3) 分階段開展實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程分為4個(gè)階段(部分),學(xué)生逐個(gè)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)遇到的問題及時(shí)反饋給指導(dǎo)教師,并提出相應(yīng)解決方案。

(4) 分散輔導(dǎo)。學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,對(duì)研究中的問題提出解決方案,并進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師分散不定時(shí)指導(dǎo)。

(5) 成績(jī)?cè)u(píng)定。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)和操作中的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研究結(jié)果等成果,采用加權(quán)評(píng)分,評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新能力,并建立一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法。

3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)均以實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告規(guī)范化的方式評(píng)定成績(jī),但是對(duì)于探索性實(shí)驗(yàn),由于沒有一個(gè)統(tǒng)一的方法對(duì)確定的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行衡量,所以考察指標(biāo)有所不同。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是本實(shí)驗(yàn)的目的,因此評(píng)價(jià)創(chuàng)新能力的提高是教學(xué)效果評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。對(duì)學(xué)生的考核主要從4個(gè)方面進(jìn)行：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、創(chuàng)新知識(shí)的應(yīng)用程度、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成程度、已取得的成果,其評(píng)價(jià)內(nèi)容見表2。

表2 探索性實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)細(xì)則

在上述4項(xiàng)指標(biāo)中,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性和創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用是鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力最重要的方面,因而在考核成績(jī)中所占分值最高,均為35%。實(shí)驗(yàn)完成程度代表學(xué)生的認(rèn)真程度,所以其分值也較高,占20%。已取得的成果因受學(xué)生知識(shí)水平的影響,對(duì)其要求不能太高,故將其分值分別定在10%。

另外通過問卷調(diào)查的形式,由學(xué)生對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,通過這種實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生成績(jī)平均成績(jī)?cè)?5分以上,對(duì)教學(xué)的滿意度達(dá)95%以上,學(xué)生創(chuàng)新能力和積極性均有大幅度提高。

4 結(jié)語

探索性實(shí)驗(yàn)以基金項(xiàng)目為基礎(chǔ),提出適合本科生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,將創(chuàng)新性放在首位,因而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力更強(qiáng)。通過本實(shí)驗(yàn)的開展,形成了一套以基金項(xiàng)目為依托的新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并隨著承擔(dān)項(xiàng)目的變化,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也在不斷更新,因此可保證探索性實(shí)驗(yàn)課程的連續(xù)性。本項(xiàng)目的開展為本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新資源和新方法。