廖文婷，邢久東，張昌棟，蘇夢翔，柳文媛，吳春勇

中國藥科大學(xué)藥學(xué)院 (南京 210009)

2015年7月原國家食品藥品監(jiān)督管理總局開始藥物臨床試驗數(shù)據(jù)自查核查工作，發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)進(jìn)行的臨床試驗數(shù)據(jù)問題觸目驚心，主要體現(xiàn)在生物分析的科學(xué)性與規(guī)范性上，表現(xiàn)在“選擇性使用數(shù)據(jù)”“虛假數(shù)據(jù)”“修改數(shù)據(jù)”“數(shù)據(jù)不可溯源”等。2016年2月國務(wù)院辦公廳宣布仿制藥質(zhì)量和療效一致性評價工作正式啟動。由于時間緊、任務(wù)重，優(yōu)秀的生物樣品分析人才緊缺，另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的飛速發(fā)展，一直困擾世界各國的毒品問題也開始在我國蔓延，隨著政府對毒品問題的認(rèn)識不斷加深，培養(yǎng)專業(yè)的禁毒隊伍已成為禁毒工作的重中之重。

為配合國家醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展及禁毒大戰(zhàn)略的布局，中國藥科大學(xué)于2014年開設(shè)體內(nèi)藥物與毒物分析課程，目前已畢業(yè)四屆學(xué)生。體內(nèi)藥物與毒物分析是一門運(yùn)用藥物分析原理和技術(shù)對生物機(jī)體中藥物及其代謝物、內(nèi)源性物質(zhì)以及侵入生物體內(nèi)的有毒物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析，為臨床藥學(xué)、臨床藥理學(xué)、生物藥劑學(xué)和法醫(yī)學(xué)提供技術(shù)支持的一門綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，為醫(yī)院、醫(yī)藥院校、藥廠、醫(yī)藥監(jiān)督檢驗部門、公安法醫(yī)部門培養(yǎng)從事臨床藥動學(xué)研究、臨床合理用藥、治療藥物監(jiān)測、新藥臨床評價和法醫(yī)物證研究的高級專門人才[1-2]。通過實驗課的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握體內(nèi)藥物與毒物分析的基本操作技能，進(jìn)一步鞏固和加深對相關(guān)理論知識的理解，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)學(xué)生對藥物分析專業(yè)的興趣和信心，同時培養(yǎng)學(xué)生的合規(guī)意識[3-5]。

中國藥科大學(xué)體內(nèi)藥物與毒物分析實驗教學(xué)設(shè)在大四上半學(xué)期，學(xué)生已具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實驗技能，并且已經(jīng)學(xué)習(xí)了分析化學(xué)、色譜分析、光譜分析和藥物分析等知識，具備良好的開設(shè)綜合設(shè)計性實驗的前提與條件。因此，筆者根據(jù)體內(nèi)藥物與毒物分析課程特點，配合國家醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及禁毒大戰(zhàn)略的布局，使實驗教學(xué)更好地與學(xué)生將來的科研、職業(yè)崗位技能對接。這樣可充分鍛煉學(xué)生的實驗技能，筆者還結(jié)合教學(xué)實踐，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和完善考核制度方面，對藥物分析專業(yè)體內(nèi)藥物與毒物分析實驗的教學(xué)進(jìn)行了探索和實踐。

1 采用“基礎(chǔ)性實驗-設(shè)計性實驗-虛擬仿真實驗”混合式教學(xué)模式

針對體內(nèi)藥物與毒物分析的課程特點，教師將方法學(xué)驗證、不同樣品預(yù)處理和分析方法的內(nèi)在聯(lián)系以及學(xué)生能力的提升作為一個整體進(jìn)行考慮與布局，對實驗教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，突出設(shè)計性、綜合性與合規(guī)性，使真實實驗與虛擬仿真實驗相互補(bǔ)充，相得益彰，通過混合式實驗教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與解決實際問題能力，取得了良好的實施效果。

1.1 基礎(chǔ)性實驗

基礎(chǔ)實驗作為學(xué)期初始階段的第一教學(xué)層次，通過基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗夯實學(xué)生專業(yè)知識的儲備。教學(xué)內(nèi)容可以采用經(jīng)典的能夠涵蓋體內(nèi)藥物與毒物分析的基本原理與基本實驗操作技術(shù)的案例。教學(xué)方式可以采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師教授為主，詳細(xì)講解實驗原理、操作步驟和注意事項，要求學(xué)生按照操作標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范來完成實驗。本門課程與其他實驗課程不同，樣品前處理步驟多，操作復(fù)雜，所用儀器多，耗時較長，因此扎實的實驗操作技能、嚴(yán)格而規(guī)范的實驗操作是實驗教學(xué)取得成效的保證。為使實驗教學(xué)更好地與學(xué)生將來的科研、職業(yè)崗位技能對接，充分鍛煉學(xué)生的實驗技能，筆者對實驗內(nèi)容進(jìn)行了精心選擇。由于實驗課學(xué)時有限，為了培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力，筆者在教學(xué)中尤其重視實驗體系的多層次架構(gòu)，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊近期的科研成果設(shè)計實驗，其中前四個實驗是綜合性實驗，以學(xué)生自我訓(xùn)練為主，以鍛煉學(xué)生對生物樣品預(yù)處理的綜合理解能力與現(xiàn)代分析技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，其中兩個實驗分析對象相同，但采用了不同的預(yù)處理方法，樣品處理所需時間、工作量、成本以及方法靈敏度都是不同的，學(xué)生可充分進(jìn)行比較。

1.2 設(shè)計性實驗

綜合設(shè)計性實驗有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力[6- 8]。通過基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練夯實學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)后，教師的作用則由教授轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)。在學(xué)期的后期階段安排1-2次設(shè)計性實驗。綜合設(shè)計性實驗的教學(xué)內(nèi)容可以是樣品前處理條件的優(yōu)化、色譜條件的摸索與優(yōu)化和體內(nèi)藥物分析方法學(xué)的開發(fā)與驗證[8-10]。譬如，筆者把設(shè)計性實驗安排在最后一次實驗，要求學(xué)生以藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)及需要解決的問題為出發(fā)點，利用學(xué)校圖書館的網(wǎng)絡(luò)資源，如中國知網(wǎng)、Pubmed、WebScience等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查閱蘭索拉唑的體內(nèi)藥物分析及體內(nèi)藥動學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計實驗方案。在該過程中學(xué)生需考慮的問題很多，包括生物樣品的種類、生物樣品的量、濃度的大概范圍、溶液的配置、固相萃取柱的處理等，進(jìn)行高效液相色譜操作時還要關(guān)注樣品處理方法的選擇、色譜柱的選擇、流動相的組成、柱溫、檢測器的波長和定量下限和標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍等。設(shè)計方案經(jīng)全組交流討論后，確定一條操作性較強(qiáng)的實驗方案。通過綜合性、設(shè)計性實驗的開展，學(xué)生對生物樣品分析以及毒品分析等就會有更加深刻的體會。教學(xué)效果顯示，綜合性實驗方案可充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)興趣，通過綜合性、設(shè)計性實驗技能訓(xùn)練，學(xué)生對各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系也有了更加系統(tǒng)和深刻的理解和掌握。

1.3 虛擬仿真實驗

本門課程所需的儀器和色譜工作站軟件操作復(fù)雜，學(xué)生很難在短時間內(nèi)掌握，很大程度上影響了實驗進(jìn)度。為了幫助學(xué)生熟悉儀器、軟件的操作使用規(guī)程，克服大型儀器、毒物與毒品分析難以在現(xiàn)實中開展多班級、多人次本科教學(xué)的難題，基于“國家禁毒委員會辦公室-中國藥科大學(xué)禁毒關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合實驗室”的最新科研成果，教學(xué)團(tuán)隊構(gòu)建了“禁毒關(guān)鍵技術(shù)虛擬仿真教學(xué)平臺”(http://cpu2.yysmart.net)，利用數(shù)字化、多媒體、網(wǎng)絡(luò)化等軟硬件技術(shù)，構(gòu)建具有高度真實感、直觀性和精確性虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，讓學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中完成實驗設(shè)計、樣品處理、儀器參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、定性和定量分析等任務(wù)，完成真實環(huán)境下難以實現(xiàn)的認(rèn)知和實踐過程，以彌補(bǔ)現(xiàn)實教學(xué)的不足。譬如，筆者制作了“基于污水中冰毒含量的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)評估毒品濫用情況”課程，在時間和內(nèi)容上與理論教學(xué)課時交叉，學(xué)生通過微課視頻、圖片、補(bǔ)充資料、專家講座等不同的教學(xué)形式，深入學(xué)習(xí)禁毒關(guān)鍵技術(shù)、社區(qū)毒品監(jiān)測、污水樣品的采集、固相萃取預(yù)處理的原理和操作步驟、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的基本原理與操作要點等理論知識。進(jìn)而在虛擬仿真場景中，通過高精度的三維仿真模型，讓學(xué)生對液相色譜儀、質(zhì)譜儀的整體結(jié)構(gòu)以及Chromeleon變色龍色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件等進(jìn)行學(xué)習(xí)，可形成具體而形象的認(rèn)知；再到色譜方法、質(zhì)譜方法的建立與優(yōu)化、樣品進(jìn)樣、色譜圖積分、標(biāo)準(zhǔn)曲線的加權(quán)線性回歸以及未知樣品的測定等實驗場景，學(xué)生可對每個參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)對操作結(jié)果進(jìn)行評價并指出錯誤。最后，通過平臺的考核評價系統(tǒng)，找出學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)生可針對性地進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)。教學(xué)實踐證明虛擬仿真教學(xué)平臺有效地突破了實驗課時固定、空間有限、無法現(xiàn)場采樣、毒品采購困難、儀器數(shù)量不足且使用成本高昂等現(xiàn)實條件的限制，學(xué)生可反復(fù)安全地演練，掌握儀器和色譜工作站的分析原理和操作規(guī)程，保證學(xué)生的沉浸感和較長工作時間的用戶體驗，此項目已經(jīng)獲得2018年度國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目。

目前本教研團(tuán)隊設(shè)計的6個實驗基本覆蓋了體內(nèi)藥物與毒物分析需要掌握的重要知識點，樣品預(yù)處理方法包括了蛋白沉淀法、液液萃取法和固相萃取法，生物樣品種類包括血漿、尿液和污水處理廠的污水，分析技術(shù)包括高效液相色譜法(HPLC)和液質(zhì)聯(lián)用法(LC-MS/MS)，操作形式包括實際操作與虛擬仿真，方法學(xué)考證包括考察專屬性、線性(是否加權(quán))、精密度與準(zhǔn)確度、提取回收率等。

2 基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，構(gòu)建實驗課程混合學(xué)習(xí)新模式

傳統(tǒng)實驗課教學(xué)基本沿用灌輸式教學(xué)，學(xué)生很少課前預(yù)習(xí)，教師需要在背景知識上花費(fèi)大量時間，從而大大縮減了實驗和師生交流時間?；凇爸鲗?dǎo)-主體”教學(xué)理念和“混合式學(xué)習(xí)”思想，教學(xué)團(tuán)隊將實驗教學(xué)中的碎片知識系統(tǒng)化整合，錄制了多個微課視頻，包括基礎(chǔ)知識、主要分析方法的原理和操作注意事項等，并將編輯制作好的教學(xué)資源、實驗課教案、藥品監(jiān)管部門頒布的相關(guān)指導(dǎo)原則與政策法規(guī)等上傳到學(xué)校在線課程平臺以及學(xué)堂在線平臺，便于學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺預(yù)習(xí)。在預(yù)習(xí)過程中，學(xué)生有任何疑問，可隨時通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺進(jìn)行提問，上課時教師直接針對實驗的重點、難點和學(xué)生疑問開始教學(xué)，有效改善了實驗課時不足的問題。通過混合學(xué)習(xí)，學(xué)生能比較熟練地完成實驗項目，但難免會出現(xiàn)異常結(jié)果，因此實驗結(jié)束后教師可組織開展實驗結(jié)果匯報交流活動。譬如，讓學(xué)生分別用外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法計算，理解生物樣品處理中內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)勢和重要性；通過比較各組同學(xué)數(shù)據(jù)的差異，理解操作中的關(guān)鍵步驟；標(biāo)準(zhǔn)曲線比較加權(quán)最小二乘法回歸方法計算和最小二乘法直接計算的結(jié)果。在教師組織下，學(xué)生對實驗結(jié)果的分享、討論和交流，形成了一個完整教與學(xué)活動的閉環(huán)。

3 以國家需求為導(dǎo)向，開展合規(guī)性教育

隨著我國藥物臨床試驗、法醫(yī)毒物/毒品分析的規(guī)范化和國際化進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)生熟悉并掌握與國際相接軌的實驗室管理規(guī)范目前已顯得十分必要。教學(xué)過程中本教研組邀請了江蘇省人民醫(yī)院藥學(xué)部、江蘇省公安廳物證鑒定中心、南京市公安局禁毒支隊毒品實驗室的多位嘉賓，圍繞藥物臨床試驗生物樣本分析實驗室的管理、刑事偵查中毒品和毒物分析的注意事項，給學(xué)生做補(bǔ)充講座；并與江蘇省人民醫(yī)院、原南京軍區(qū)南京總醫(yī)院等單位聯(lián)合，安排基地見習(xí)活動，有效培養(yǎng)了學(xué)生的規(guī)范管理意識以及對臨床生物分析與法醫(yī)毒物分析工作的熱情。

同時，與島津公司合作成立了“中國藥科大學(xué)-島津企業(yè)管理(中國)有限公司大學(xué)生創(chuàng)新實驗訓(xùn)練綜合平臺”，所有的儀器均配置了島津網(wǎng)絡(luò)版數(shù)據(jù)工作站軟件，開啟“審計追蹤”功能，學(xué)生在數(shù)據(jù)采集和處理時的任何操作在軟件上均有記錄，足以滿足現(xiàn)有法規(guī)的要求。此外，給學(xué)生講解CFDA頒布的《藥品研究實驗記錄暫行規(guī)定》，教師需對實驗報告的撰寫嚴(yán)格要求，強(qiáng)調(diào)記錄的真實性和及時性，并且對于關(guān)鍵步驟實驗現(xiàn)象，要求用手機(jī)拍攝，把實驗過程以圖文并茂的形式展示出來，做到“有圖有真相”。

4 以職業(yè)崗位能力為導(dǎo)向的實驗課程考核

傳統(tǒng)的實驗考核較簡單，主要是以學(xué)生提交實驗報告為主，而對平時實驗技能表現(xiàn)缺乏重視，這種考核制度片面追求結(jié)果的正確性和報告的完整性，忽視了實驗設(shè)計能力、實驗過程中動手操作能力及問題解決能力的評價，缺乏一定的公正公平性。因此，為了更全面、更客觀地評價學(xué)生的實際水平，教學(xué)團(tuán)隊將線上預(yù)習(xí)情況、實驗設(shè)計、實驗操作技能水平、實驗報告都作為實驗成績的一部分，期末進(jìn)行綜合考試。這樣，教學(xué)組織及學(xué)習(xí)效果評價都能緊緊圍繞學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)與提高。教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過摸索和探討，目前考核方式由四個方面組成：課前是否積極參與線上預(yù)習(xí)(登錄次數(shù)、測試10%)；課堂是否積極參與討論、任務(wù)設(shè)計(20%)；實驗過程是否積極參與、實驗操作是否符合規(guī)范要求 (30%)；實驗報告是否完整且結(jié)論可靠(40%)?？茖W(xué)合理的考核方法不僅提高了實驗課的教學(xué)效果，還可以調(diào)動學(xué)生對實驗課的積極性，對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高也起到了促進(jìn)作用。

5 小結(jié)

體內(nèi)藥物與毒物分析實驗教學(xué)對于培養(yǎng)掌握生物樣品與毒品分析的基本技能、熟悉分析實驗室操作規(guī)范的高層次人才，以及大力推進(jìn)我國藥物臨床試驗與禁毒工作的國際化進(jìn)程具有至關(guān)重要的意義。實驗教學(xué)實踐表明，通過在線預(yù)習(xí)與線下實踐有效結(jié)合，學(xué)生在實驗時可以做到心有所想、行有所向，極大促進(jìn)了實驗效率與成功率；通過綜合性、設(shè)計性實驗方案和技能訓(xùn)練，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生基本實驗操作技能，同時能使學(xué)生更好地掌握體內(nèi)藥物與毒物分析的相關(guān)理論知識，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。同時，學(xué)生對各門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系也有了更加系統(tǒng)和深刻的理解和掌握；通過虛實結(jié)合的實驗體系，有效突破了實驗課時固定、空間有限、無法現(xiàn)場采樣、采購毒品困難、儀器數(shù)量不足且使用成本高昂等現(xiàn)實條件的限制。本教學(xué)團(tuán)隊將在今后的藥物分析實驗教學(xué)過程中不斷總結(jié)，不斷探索。