“药物色谱分析”课程教学中大学生创新思维的培养

吴 欢，吴 虹，周 安，张云静，王 雷，王 丹，张 勇

（安徽中医药大学药学院，安徽合肥230038）

色谱分析是一种物理或物理化学的分离分析方法，该法是利用某一特定的色谱系统对多组分样品进行分离分析，具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高、选择性好及样品用量少的特点，已广泛用于药品研发、质量控制、生产流通和临床使用等领域[1]。高等中医药院校开设的“药物色谱分析”课程内容主要涉及色谱的基本理论（如踏板理论、速率理论、色谱峰展宽的柱外因素、分离度及影响因素等）、基本方法（如薄层色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、高效液相色谱法及色谱- 质谱联用技术等）和它们在中药、化学药物、生物药物和体内药物分析中的应用[2]。掌握色谱分离分析技术已成为衡量药学类本科生专业素质的指标之一。

笔者针对“药物色谱分析”课程的特点与要求，构建教师引导和学生探索式学习为一体的教学模式，采用灵活的教学方法，不断向学生渗透创新意识与理念，指导学生能够针对不同类型成分、不同类型样本自行设计最优色谱分离分析方法，积极培养学生的创新思维。

1 颠覆灌输式教学，激发学生学习兴趣

在很长的一段时间内，我国高等教育都是采取以教师为主体、课本为中心的灌输式教学模式[3]，学生一直处于被动接受状态，很少或无法积极主动思考、探索和实践，因此缺少批判、质疑精神，缺乏开拓思维的能力[4]。在大学生涯中，作为潜能存在的创造性、独立性得不到尊重和发展。“学起于思，思源于疑”，疑是打开知识大门的钥匙，是智慧宝库的敲门砖。学生的质疑设问是学生积极主动的表现。有了疑，就有了求知欲。因此，在教学过程中引导和鼓励学生质疑，让他们的思维活跃起来，积极主动地思考、探索，才能引领他们通往知识的殿堂。

“药物色谱分析”这门课程除具有信息量大、知识面宽的特点外，还有很强的应用性。那么我们就可以依据“应用”做文章，构建以问题为基础的教学方式（Problem Based Learning, PBL），使学生投入到问题中，通过自主积极探索和相互协作来解决问题，从而更好地学习隐藏在问题背后的相关专业知识，逐步形成自主学习和解决问题的技能[5]。例如，在讲授气相色谱法测定人血浆中硝酸异山梨酯浓度时，先给出该化合物的化学结构，然后告诉学生硝酸异山梨酯气雾剂给药后血药浓度很低，最高血药浓度在10 ng·mL-1以下，那么在复杂生物基质中如何分离分析该痕量药物呢？检测器如何选择？色谱柱如何选择？内标如何选择？设置进样口温度、色谱柱温及检测器温度时需要考虑哪些因素？让学生依据已学的气相色谱相关知识和硝酸异山梨酯化学结构特征对上述问题进行分析和讨论。

现代色谱分析中有多重技术手段已成为药物质量控制的重要工具[6]，《中国药典》中多数药物的含量测定、杂质检查都采用色谱分析方法，此外还有化学法和光谱法，不妨就此请学生讨论色谱分析法与化学法、光谱法在适用范围、灵敏度方面的差别，以及它们在药物分析过程中各自的优、缺点。这样让学生成为课堂上的主角，活跃课堂气氛，增加学生学习兴趣。

2 培养学生的逻辑性思维

新知识的提出是建立在创新性思维基础之上的。创新思维具有很强的求异性，能够突破固有的思维藩篱，灵活捕获重要讯息并开放式探寻问题的解决之道。逻辑思维是指思维主体基于感性认知对客观对象的相关信息进行有意识地抽象、推理、加工制作的思维过程。虽然逻辑思维有别于创新思维，但两者又关系密切。逻辑思维能助推知识创新找到研究方向，为知识创新保驾护航。任何一个科学问题的探索，既需要创新思维的启发和催化，又需要逻辑思维的科学论证与严密推导。

例如在讲解复方丁香吸入剂的气相色谱分析时，要求分离该复方中四种主要成分（丁香酚、薄荷醇、龙脑和异龙脑），看到这四种成分的化学结构后，学生能够判断出它们都是含有一个羟基和十个碳原子的中等极性烷烃，能根据化学结构特征选择火焰离子化检测器，根据“相似相溶”原理及待测物分子量的大小选择含有强极性固定液的色谱柱。这些仍不足以较好地分离分析这四种成分，主要是因为薄荷醇、龙脑和异龙脑的化学性质接近，均为含有一个羟基和一个饱和六元环的单萜类化合物，色谱保留能力接近；而丁香酚则不同，其分子结构中含有的酚羟基和甲氧基与极性固定液的保留能力更强。采用较低柱温分离时，丁香酚容量因子太大，保留时间过长，峰形严重展宽，灵敏度降低，甚至无法检测；而采用较高柱温时，薄荷醇、龙脑和异龙脑因保留能力接近而无法分离。这种情况如何处理呢？动态改变色谱柱温是否能达到主要成分的完全分离？是否还有其他方法能完成分离？学生分组讨论后回答上述问题。在这一师生互动过程中提高学生逻辑性思维能力。学生以后遇到类似问题应能系统地、综合地搜集信息，注意各影响因素之间的内在联系，以更好的解决复杂组分分离分析的问题。

3 培养学生的发散性思维

发散性思维又称求异思维，是指在为解决某一问题进行多视野、多侧面和多层次的思考，思维呈多维发散状。发散性思维能力较强的学生，善于多角度思考问题，对于标准化解决方案常能提出质疑，这虽然可能会将课堂讨论引向一个非预设的方向，但有利于学生的自由思考，对学生创新思维的形成起着重要作用。在“药物色谱分析”教学过程中，教师应善于引导学生多角度看待问题，为问题的解决探寻多种方案，激发学生发散性思维。例如在讲授离子对色谱时，向学生提问如何采用色谱技术分析食品中的三聚氰胺，这时学生往往会形成思维定式，认为三聚氰胺属于强极性化合物，应采用离子对色谱法，即在流动相中加入离子对试剂庚烷磺酸钠，以常规反相C18 柱进行分离分析；这时应鼓励学生积极思考，除了离子对色谱法之外，还有其他方法吗？引导学生发散思维，跳出思维定式，是否可以不改变流动相系统，改变固定相系统，采用亲水相互作用色谱法来分离分析呢？又或者跳出液相色谱技术，采用气相色谱及其联用技术呢？这些开放性问题的提出对培养学生的发散性思维大有裨益。

4 培养学生独立性思维

具备一定知识储备且具有思维独立性的个体能够依据自身标准来对客观事物作出评价与判断。依赖他人的赞扬或认同往往与创新思维背道而驰。因此，在“药物色谱分析”课程中培养学生创新思维，就应该多鼓励、多引导学生独立思考问题。现在校园均设有电子阅览室，大部分大学生也都有自己的电脑，查阅资料对他们来说已不是难事。除了与老师、同学交流外，学生还可以通过互联网获得相关信息，与所学专业知识作对比，也能找到解决问题的方法。色谱技术经过百余年的发展，其理论不断深入，技术日臻完善，同时，随着化学、物理以及现代科技的发展，色谱仪器及组件不断进步，分离分析能力逐步提升，研究对象也不断增加，但“药物色谱分析”（人卫版）课本却未更新新知识、新内容，笔者要求学生对最新的色谱方法（如超高液相色谱、二维色谱、微流控芯片等）的原理及应用进行自主学习。根据自主学习内容，笔者选择一种药物，让学生尝试自行设计该药物及其杂质的最优色谱分离分析方法，有意识地培养学生独立性思维，然后，学生间相互分享自主学习内容并进行讨论，不仅拓宽了他们的眼界，也提高了他们解决实际问题的能力。

5 培养学生实践创新

因验证性实验通常是学生按照讲义机械地操作，在实践学习过程中处于被动角色，不利于培养学生创新能力[7]。为克服验证性实验的不足，我们应充分利用大学生创新创业平台，充分调动教研室老师申报大学生创新性实验，积极引导学生参与到创新性研究项目中去[8]。指导学生自行调研研究背景、查阅文献和设计实验方案；与老师讨论后，进行实验条件摸索，作图并处理数据，写出实验报告或论文。这样学生运用自身所学、所思和解决实际问题的能力，参与了一个完整的创新性实验，拓展了视野，激发了学生的主动性和对创新研究的热情。在培养学生创新思维与能力的同时，还使实验室色谱分析相关仪器资源得到充分利用。

总之，在“药物色谱分析”教学过程中，有意识地培养学生的创新思维，将为他们今后从事色谱分析工作可能遇到的问题提供可参考的解决思路。在今后教学工作过程中，如何更好地加强对学生创新思维、创新能力的培养，将一直是值得探讨研究的问题。