劉丹丹，梁蕾蕾

（1.昆明醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院暨云南省天然藥物藥理重點實驗室，昆明 650500；2.昆明醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，昆明 650500）

黨的十九大報告提出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐，建立產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系，造就具有國際水平的青年科技人才和高水平創(chuàng)新團隊，是高校教育的重要任務(wù)。大學(xué)低年級的主要教學(xué)方式是以課堂講授為主的理論教學(xué)，輔以驗證性實驗教學(xué)，內(nèi)容、方法在知識全面化、系統(tǒng)化和可運用化等方面有欠缺，難以催發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。進入高年級后，通過引入科研實驗項目、技能大賽和科技節(jié)等新型教學(xué)模式，幫助大學(xué)生進行研究性的學(xué)習探討，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主學(xué)習和協(xié)同合作等利于提升創(chuàng)新能力的綜合素質(zhì)，對創(chuàng)新人才隊伍建設(shè)起到特別關(guān)鍵的作用。

研究性學(xué)習，是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下選擇專題，展開相關(guān)的探索性學(xué)習和研究，特點包括開放性、自主性、過程性和合作性等。研究性學(xué)習的優(yōu)勢在于以學(xué)生為主體，重視學(xué)生的主觀能動性，養(yǎng)成鉆研習慣，多互動增加教與學(xué)之間的親和力，使學(xué)生能夠減少厭倦、抵觸心理，更輕松地接受教育，并且數(shù)門學(xué)科相互交叉，讓學(xué)生可以了解多樣化的知識，能靈活地應(yīng)用知識。

藥物化學(xué)以化學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)，涉及藥物分析學(xué)、藥物合成學(xué)及藥理學(xué)等，具有很強的綜合性和實踐性，是藥學(xué)專業(yè)本科生的一門必修課程。而實驗作為藥物化學(xué)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既是連接理論與實踐的橋梁，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、執(zhí)行能力的根本抓手。傳統(tǒng)的藥物化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生往往被動應(yīng)付，根據(jù)講義邊看邊做，簡單地重復(fù)操作，致使教學(xué)效果不理想。于是導(dǎo)師在實驗課外，還組織藥學(xué)專業(yè)大三、大四學(xué)生參與青陽參苷類化合物的提取工作，并申報大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目“基于響應(yīng)面設(shè)計的青陽參苷元超聲提取工藝優(yōu)化研究”，獲得了國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目的資助，以求增加對學(xué)生的有效培養(yǎng)。本文以該項目為例，探究通過開展藥物化學(xué)方向的創(chuàng)新性實驗項目，進行研究性學(xué)習訓(xùn)練，對激勵藥學(xué)專業(yè)本科生提升自主創(chuàng)新實踐能力具有推動作用。

一、立項基礎(chǔ)

（一）明確意義

從導(dǎo)師課題的引入、實驗方法的改進和優(yōu)化設(shè)計的運用等方向進行項目構(gòu)建，既注重內(nèi)容的新穎性，也兼顧實驗的可實施性。學(xué)生盡量全面參與藥物化學(xué)科研項目的構(gòu)思、申請、實驗和結(jié)題，在創(chuàng)新思維和實踐技能方面都獲益，有利于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)造能力。

（二）主動參與

加入項目的學(xué)生皆已經(jīng)過了兩年藥學(xué)專業(yè)本科學(xué)習，對科學(xué)研究有基本概念，自身具備濃厚興趣與熱情，有意向繼續(xù)接受研究生教育甚至將來從事科研工作，結(jié)成團隊后主動、自愿聯(lián)系導(dǎo)師，積極完成項目全過程。

（三）獨立實踐

參與項目的學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下，先自主學(xué)習相關(guān)背景、理論知識，熟悉涉及的技術(shù)方法、軟件應(yīng)用，然后規(guī)劃項目進度安排，獨立開展實驗，最后整理數(shù)據(jù)、分析結(jié)果和總結(jié)報告，再參加各級科技競賽。

二、項目內(nèi)容

青陽參為云南傳統(tǒng)藥用植物，包含的化合物多為C甾體苷元與糖基結(jié)合而成的皂苷，其中C甾體苷元主要有青陽參苷元和告達庭。本項目采用超聲法提取、高效液相色譜法（HPLC）檢測，以青陽參苷元的提取率為指標，通過響應(yīng)面法優(yōu)化工藝，獲得青陽參苷元的最佳超聲提取工藝參數(shù)。

具體實驗內(nèi)容及流程如圖1、表1 所示。

圖1 青陽參苷元超聲提取工藝流程圖

表1 響應(yīng)面法優(yōu)化青陽參苷元超聲提取工藝的步驟與內(nèi)容

三、項目實施

（一）選擇主題

項目啟動階段，在導(dǎo)師指引下，學(xué)生通過學(xué)校圖書館數(shù)據(jù)庫查閱文獻、收集資料。青陽參具有抗癲癇、抗病毒和抗腫瘤等臨床應(yīng)用前景，其主要成分之一為青陽參苷元，針對該成分的作用機制、結(jié)構(gòu)修飾等研究都非常缺乏，因此將青陽參苷元作為探索對象對藥物開發(fā)很有意義。大量獲得苷元是開發(fā)的基礎(chǔ)，也是必須攻克的技術(shù)重點，所以提取工藝改進可以成為理想的藥物化學(xué)創(chuàng)新性實驗項目主題。

目前，青陽參苷元提取方法主要是加熱回流法，有時間長、溫度高和效率低的問題。學(xué)生通過對其他天然產(chǎn)物提取文獻的閱讀、總結(jié)，再結(jié)合昆明醫(yī)科大學(xué)實驗室情況，擬定選擇使用設(shè)備簡單、操作方便、運行時間短和成本低廉的超聲法提取。搭配高效液相色譜法測定目標物含量，分析速度快，檢測靈敏度高，能得到非常準確的提取率數(shù)據(jù)。響應(yīng)面設(shè)計是天然產(chǎn)物提取分離的科學(xué)優(yōu)化方法之一，較過去常見的正交試驗設(shè)計更為先進，查詢資料后證實，青陽參苷元的提取中尚未見到以響應(yīng)面設(shè)計輔助優(yōu)化工藝的報道，所以此工作具備新穎性。以網(wǎng)絡(luò)為媒介，學(xué)生馬上自學(xué)了響應(yīng)面法實驗流程、Design Expert 軟件的操作運行及數(shù)據(jù)分析方式，為后續(xù)實驗的開展提供支持。至此，項目的具體內(nèi)容、范圍得以明確，天然產(chǎn)物提取方法、色譜分析技術(shù)和統(tǒng)計學(xué)原理等均有涉獵，可以讓學(xué)生從中獲得豐富多樣的體驗和科學(xué)知識，體現(xiàn)了研究性學(xué)習的綜合性特征。

（二）規(guī)劃統(tǒng)籌

完成信息采集、確認研究題材后，導(dǎo)師幫助學(xué)生設(shè)計項目技術(shù)路線和實驗方案，規(guī)劃預(yù)期進度，制訂各階段的具體工作內(nèi)容與目標，并將任務(wù)、責任分解到每位參與者手中。

大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目的任務(wù)是艱巨的。提取實驗部分，除了考察單個因素對青陽參苷元提取效果的影響，還需按照響應(yīng)面設(shè)計編制方案，進行不同工藝組合的實驗。高效液相色譜檢測時，要反復(fù)摸索色譜條件，繪制合格的標準曲線，確證方法的精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)性良好，才能完成樣品定量。執(zhí)行后期，大量繁雜的數(shù)據(jù)待整理，采用統(tǒng)計學(xué)處理后再全面分析、預(yù)測和優(yōu)化結(jié)果，補充驗證性實驗。最終要撰寫項目總結(jié)，制作PPT、視頻，填寫競賽資料，參加答辯匯報，以及形成科研成果。項目的申請人和主體團隊都是本科生，同時期還兼顧著其他的學(xué)業(yè)課程，每位學(xué)生的力量有限，恰當?shù)臅r間安排與合理的分工協(xié)作就成為項目順利完成的關(guān)鍵。規(guī)劃進度時，既要考慮資助單位對項目實施的期限要求，又要根據(jù)學(xué)生各自不同的學(xué)習、生活計劃綜合部署，做好前后交接、信息傳遞等工作，使項目盡量按照預(yù)想的時間節(jié)點有序展開，也實現(xiàn)學(xué)生在本項目與其他課程上的雙贏。分配任務(wù)時，充分地討論每位參與者的擅長與短板，自愿承擔的項目角色，以及對科研的具體興趣點，這樣更容易增加學(xué)生的主觀能動性，形成愉悅的團隊氣氛，充分發(fā)揮合作優(yōu)勢，也顯露出不同學(xué)生的特色，體現(xiàn)了研究性學(xué)習“因材施教”的理念。

（三）組織實施

項目執(zhí)行起始，導(dǎo)師首先帶領(lǐng)團隊開展了實驗預(yù)做。一方面，學(xué)生可以通過預(yù)實驗改進技能水平，糾正操作中出現(xiàn)的失誤。例如學(xué)生沒有將藥粉與提取試劑混合均勻，提取過程不夠充分，或是加熱超聲后提取液未涼至室溫就調(diào)整酸堿度，令pH 測量不準確，都導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)較大波動，3 次平行實驗提取率RSD（相對標準偏差）超過5%，嚴重影響了結(jié)果的穩(wěn)定性。這就警醒學(xué)生要注意混勻、降溫等細節(jié)，確保每一個操作步驟都做到精準到位，堅決杜絕偷工減料，使平行實驗各項條件完全一致，達到良好的重復(fù)性。另一方面，預(yù)實驗?zāi)芡诰蛞?guī)劃階段未考慮到的各種問題，提出解決方法，以便修訂、完善研究方案。例如先期設(shè)計了以pH 試紙檢查酸堿度，但預(yù)實驗中學(xué)生發(fā)現(xiàn)試紙的精密度不夠，所測得的提取液pH 有偏差，造成結(jié)果不可信，于是討論決定改為使用儀器監(jiān)測，購買了新型的便攜式pH 計，以保證每一份提取液都能準確中和至pH≈7。此外，針對不熟悉或沒有接觸過的儀器，預(yù)實驗為學(xué)生提供事先學(xué)習的機會，減少了正式實驗中由于設(shè)備操作不當帶來的時間損失和結(jié)果錯誤。項目包含的高效液相色譜儀，較藥物分析實驗課中使用的型號更為先進、復(fù)雜和昂貴，負責檢測的學(xué)生通過請教專業(yè)老師和自學(xué)，花費約1 個月時間逐步熟練掌握，確定了色譜柱型號、流動相組成、進樣量、檢測波長和標準曲線等關(guān)鍵信息，并對方法進行了可行性驗證。

正式實驗時，因為有扎實的理論功底和熟練的實踐技能，學(xué)生得以快速、準時地完成工作。即使依舊會遇到超出知識面的問題，學(xué)生也可憑借前期提升的自學(xué)能力和積累的豐富經(jīng)驗，利用線上、線下渠道收集信息，與自身實驗情況比對，分析原因、尋找方法，或進一步和導(dǎo)師探討，最終解決問題，實現(xiàn)了研究性學(xué)習鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力的目標。

（四）總結(jié)收獲

研究尾聲，創(chuàng)新性實驗項目得到了完整、有效的實驗結(jié)果，既達到優(yōu)化超聲提取青陽參苷元工藝條件的科學(xué)目標，也形成了可交付的學(xué)術(shù)成果，獲得一系列獎項。團隊依托項目，申請了一項國家發(fā)明專利，已公開；撰寫一篇科技論文，由省級專業(yè)期刊錄用發(fā)表；參與昆明醫(yī)科大學(xué)大學(xué)生科技節(jié)暨大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，獲二等獎；推送云南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技節(jié)，獲三等獎。

回顧整個過程，總結(jié)各環(huán)節(jié)的經(jīng)驗和體會，學(xué)生對這種研究性學(xué)習模式都給予了充分肯定，切身感受得到提高。從項目里，學(xué)生擴展了藥物化學(xué)、藥物分析、統(tǒng)計設(shè)計和軟件應(yīng)用等領(lǐng)域的知識廣度，掌握了超聲提取儀、pH 計和高效液相色譜儀等多種機器的使用方法，鞏固了化學(xué)實驗的操作技術(shù)，同時通過參與申報、結(jié)題、競賽和文章撰寫，開拓了信息提煉、溝通表達和組織策劃能力。學(xué)生真正體會到“理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論”的含義，并且自我認知水平極大改善，有效調(diào)動探索科學(xué)的好奇心、求知欲和積極性，不受課本約束，充分發(fā)揮創(chuàng)造力，培養(yǎng)出濃厚的研究興趣，為將來進一步深造奠定堅實基礎(chǔ)。此外，學(xué)生也培養(yǎng)出嚴格的自我要求精神，學(xué)會保持謙遜、誠信并勇于承擔責任，意識到團隊的重要性。合作難免產(chǎn)生摩擦，需要參與者以大局為重，尊重不同觀點，信任隊員能力，欣賞彼此長處，寬容他人錯誤。在科學(xué)探索中，學(xué)生不僅得到知識、成果，激起創(chuàng)新欲望和學(xué)習熱情，也獲得友誼，產(chǎn)生了集體榮譽感。

四、管理經(jīng)驗

導(dǎo)師在立題、目標制定和過程控制等方面，都堅持“以人為本”的理念進行管理，確保創(chuàng)新性實驗項目與研究性學(xué)習的有效實施。首先，學(xué)生由于認知片面和經(jīng)驗缺乏，會草率或僅憑興趣選題，導(dǎo)師根據(jù)自身課題方向，結(jié)合藥學(xué)本科生的知識結(jié)構(gòu)、愛好特點，引導(dǎo)其選擇合適的研究內(nèi)容，既保證項目的可行性、科學(xué)性和創(chuàng)新性，也避免學(xué)生對題材完全無感，成為機械的“打工者”。其次，項目如何評價影響著學(xué)生的學(xué)習態(tài)度，合理的研究目標和適當?shù)墓晒麑ν苿訉W(xué)生內(nèi)驅(qū)力、持久力和創(chuàng)造力有重要作用。目標成果要求過低可能喪失激勵效應(yīng)，但若制定得“好高騖遠”，又將增加學(xué)生壓力，觸發(fā)焦慮、退縮心理。所以導(dǎo)師與學(xué)生反復(fù)交流，了解個人希望從此次學(xué)習中取得哪些收獲，再切合項目水平與本科生的實際能力，確定并最終圓滿地完成了預(yù)期目標。過程控制部分，導(dǎo)師一是對學(xué)生提出的學(xué)術(shù)咨詢耐心解答，對設(shè)備、人員問題積極協(xié)調(diào)，指導(dǎo)解決技術(shù)難題；二是定期組織項目進展匯報，發(fā)掘管理、研究中存在的弊端并及時處理，平時也隨機抽查實驗情況，督促學(xué)生保質(zhì)、保期完成任務(wù)；三是指定專門的學(xué)生擔任財務(wù)秘書，使用學(xué)校、國家給予的項目配套經(jīng)費時遵守國家法令、維護財經(jīng)紀律，除編制好項目費用預(yù)算外，保證專款專用、嚴格審核及勤儉節(jié)約，做到資金利用的合理化、最優(yōu)化；四是創(chuàng)建微信群，便于學(xué)生與導(dǎo)師、團隊成員之間能快捷溝通，傳遞文獻、數(shù)據(jù)等信息，為導(dǎo)師及時、高效輔導(dǎo)學(xué)生，以及共享資源、交流經(jīng)驗和展示成果提供機會與平臺；五是鼓勵學(xué)生自行撰寫文章材料初稿，然后嚴格審核把關(guān)，監(jiān)督修改完善，最后定稿。

五、結(jié)束語

藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)是醫(yī)學(xué)院校的重要任務(wù)之一。依托國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，結(jié)合研究性學(xué)習概念，以青陽參苷元超聲提取工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化為內(nèi)容，從立題、規(guī)劃、實施和總結(jié)等環(huán)節(jié)，對藥學(xué)本科生進行創(chuàng)新實踐與科學(xué)研究的訓(xùn)練，啟發(fā)創(chuàng)新意識，提升自學(xué)能力，鍛煉思維技巧，增強操作技能，樹立學(xué)生戰(zhàn)勝困難、勇于進取的精神。同時，導(dǎo)師也在管理中不斷思考、積累經(jīng)驗，為探索藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式，促進藥學(xué)本科生綜合素質(zhì)全面發(fā)展繼續(xù)努力。