药剂学设计性试验教学模式的教改研究

张炜煜，矫冬梅，辛 宇，杨 波，胡 悦

（长春中医药大学药学院，长春 130117）

近年来，制药行业对专业人才的培养提出了越来越高的要求，迫切需要既具有基本的理论知识，又具有研发技能、懂得现代制药理念的复合型人才，以便更好地满足企业发展的需要。习近平总书记多次调研考察高校，并召开各种有关教育的会议和报告，说明国家高度重视教育问题[1]。因此，我们积极响应国家号召并迎合专业发展需要，对药物制剂特色专业设计性试验教学方法进行改革。

《药剂学》实验中涉及的各种剂型制剂的原理、设计、研发、生产、质量保证等，既是一个具体产品的各个阶段，也是一项系统工程。我们在2007年增设了设计性试验，指定了阿司匹林、甲硝唑、维生素E三种原料药，指导学生自行设计合理新剂型，但实施13年来发现，由于实验方案是学生通过查阅资料获得的，学时数为8学时，缺少做预实验的时间，尽管我们要求学生以PPT的形式汇报实验设计，并经师生反复论证，但仍然会出现实验结果不尽人意，没有达到预期的教学效果。因此，我们尝试在《药剂学》的实验教学设计性试验中融合质量源于设计（Quality by Design，QbD）理念，通过对药物制剂的试验设计和操作，提高学生的专业实践技能和解决实际问题的能力，对毕业后胜任药学领域的工作要求具有实际意义[2-3]。

设计性试验是药剂学实验的最后的关键环节，是培养学生设计能力和创新能力的重要手段[4-5]。实验教学内容的不断更新，不仅使学生学习了实验的操作技能，更加深药剂学课程中的理论学习，而且能培养良好的科研素质，顺应药学领域的发展，满足制药企业的需求[6]。

1 QbD理念的实施及教学实验设计

1.1 QbD理念的实施

本次以盐酸小檗碱作为模型药物，将其制备成固体分散体，以拟定目标产品质量性为标准，绘制鱼骨分析图详细分析影响包合物关键质量属性（critical quality attribute，CQA）的有关因素，初步筛选关键工艺参数（critical process parameter，CPP），并使用响应面优化设计（Box-behnken design，BBD）优化CPP，最终得出最佳制备工艺参数，期望制备质量优良的盐酸小檗碱固体分散体[7]。

为验证实验方案在时间安排以及人员调动的规范合理化，课题组严格按照实验计划进行了预实验。按照计划时间查阅资料，模拟学生进行实验设计、书写实验报告，在实验过程中详细记录实验名称、时间、地点、实验步骤、现象、数据等必要事项，课题组成员组内进行数据运算，组间将结果合并、分析、讨论，力求减少预实验与正式实验的误差。在正式实验进行时，教研室和实验室负责人需对整个实验予以跟进，记录不完善的问题，并接受学生的意见反馈，根据实验过程中出现的问题对改革计划进行跟进。

随着计算机的普及，计算机技术在科研领域的作用越来越大。学习使用各种计算机科研软件也就成为了当代大学生的必备技能。Box-Behnken法所采用的Design-Expert软件是一种数理统计软件，可以在三个因素中选择出最优条件。在本实验中，通过Design-Expert软件设计实验，评价体外累积溶出度为评价指标与3个关键工艺参数之间的交互关系，确定理论最佳工艺参数，并进行验证试验。预实验中拟定基础处方和制法，以溶出度（Y1） 作为最终的响应变量，利用Design-Expert 8.0.6软件进行数据模型的拟合，对溶出度和三个自变量进行结果拟合并确定最佳工艺，根据试验结果预测最优值。通过预实验结果，确定设计性试验学时安排。见表1。

表1 实验步计划骤完成时间

1.2 实验分组和评价体系的建立

本次实验所用材料为盐酸小檗碱原料药、聚乙二醇6 000和去离子水，原辅料均安全无毒，适合在开展教学改革中应用。运用计算机软件对实验结果进行数据处理，增强学生数理统计能力在药剂学的应用。根据预试验结果学时数定为8学时，为了让学生能较为完整地体会这个药物制剂设计流程，选择紫外分光光度法测定盐酸小檗碱固体分散体片的溶出度。一是可以节省时间，保证学生能够在学时内完成预定的学时任务。二是紫外分光光度法在之前的理论与实验教学中学生已明白理论，熟悉操作步骤，不会出现因准备不充分而导致实验停滞的情况，能更好地完成实验教学任务。

将2017级药物制剂专业分为改革组和传统组，每个大组的学生分为6个小组，分别完成实验部分，以加快实验进度，并培养团队合作能力，之后对学生的整体表现进行综合评分，使用SPSS软件对综合评分结果进行分析，以评估改革的效果。为达到教学目标，将实验教学环节分为课前准备、课堂实验和课后总结三个阶段，以培养学生综合运用知识的能力、激发其学术研究与团体协作精神。1）在课前准备中，要求每组学生查阅相关文献，了解所用仪器设备及所用药品的有关性质从而能够初步设计实验方案，后与教师讨论交流对实验方案进行完善；2）在实验过程中，学生根据最终成型的实验方案，按照分组分别BBD实验以获得最终实验数据；3）课后，各组学生对实验数据进行汇总分析、撰写实验报告、对实验过程中产生的现象及结果进行分析讨论。教师可在这三个阶段设置多个考核环节对学生的学习状况进行综合性评价。见图1。

图1 药剂学实验课全周期评价体系图

本次实验是基于QbD理念制备盐酸小檗碱固体分散体片，并确定其最佳制备工艺。在实验中，涉及到运用紫外分光光度法测定盐酸小檗碱片的体外溶出度，单因素实验和响应面实验。使学生在已有的理论实践基础上学习到QbD理念下药物制剂的设计思路，并在实际操作中发现理论知识中没有明白的问题，并加以解决。提高学生的理论知识水平和动手实践能力，培养其良好的科研素质和创新能力。

2 教学评估

课题组对学生在出勤、实验设计、随堂测试、互动、试验总结等几个方面的整体表现对实验结果进行综合评估，对比改革组与传统组对学生的提升情况，从学生的数据分析与讨论、实验总结情况来了解学生对QbD的掌握情况。结果表明改革组与传统组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2、表3。

表2 学生课堂综合评分

表3 学生综合平均得分比较（n= 21） 分

3 结语

本次实验是基于QbD理念制备盐酸小檗碱固体分散体片，并确定其最佳制备工艺。在实验中，涉及到运用紫外分光光度法测定盐酸小檗碱片的体外溶出度，单因素实验和响应面实验。使学生在已有的理论实践基础上学习到QbD理念下药物制剂的设计思路，并在实际操作中发现理论知识中没有明白的问题，加以解决。提高学生的理论知识水平和动手实践能力，培养其良好的科研素质和创新能力。

在教学改革实施的过程中发现，在课时安排方面，实验能够按照预期试验合理进行，且实验层次丰富，分为资料的查阅、实验的设计、实验的操作、软件的使用、结果的计算与分析，组间成员的讨论。通过此次教学改革，学生对QbD理念有了深入的了解并初次尝试了应用，弥补了传统教学的一些不足，使内容更充实，形式上更新颖。本次实验教学改革旨在锻炼学生实践操作能力，加强学生对理论知识的理解，培养同学间协作能力。将QbD理念完美的结合在教学中，也将成为综合性实验的一个闪光点，自主学习的方式使学生从被动地接受知识逐渐转变为主动地思考，给了学生独自设计的空间，更能调动学生对实验的积极性。不仅是对实验课程的改革创新，更推进了学生学习观点的转变，更早的培养独自思考设计能力，无论是对未来选择继续科研还是工作都打下了良好的基础。