突出药学类专业特色的物理化学教学改革

赵晓娟　刘雄　吴蓉

摘  要：物理化学是药学专业学生一门重要的专业基础课和必修课程，开设的目的是为其专业课的学习奠定坚实的化学基础，解决药物生产及药剂开发过程中的实际问题。然而，目前药学类专业学生物理化学课程的教学沿用了传统的化学模式，所授内容与药学方向联系并不是很紧密，从而使该专业的学生产生了物理化学“难且无用”的错误认识。因此，药学类专业物理化学课程应以专业需求为导向，在教学内容、教学方法和教学形式上进行改革，使学生真正体会到物理化学的重要性，能够主动地将所学知识和本专业的相关内容联系起来，并灵活应用，从而真正发挥物理化学在该专业学习中承前启后的桥梁作用。

关键词：药学；物理化学；教学改革；教学内容；实验教学

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）12-0144-04

Abstract： Physical Chemistry， as a fundamental professional course and a required course for pharmacy majors， is aimed at laying a solid theoretical foundation for their pursuit in professional course， and helping them address some problems related to the design， production and performance of medications in the productive process. However， the current teaching content listed in physical chemistry textbooks still places particular emphasis on chemistry itself and bears no close relation to pharmacy， thus， students of this major have the wrong understanding that physical chemistry is difficult and useless. Therefore， the reform of physical chemistry oriented towards pharmacy majors should focus on teaching content， teaching method and teaching mode and highlight the characteristics of pharmacy， thus enabling students to truly realize the significance of physical chemistry in pharmacy and become ready to explore the unknown. In this way can physical chemistry serve as a really effective bridge.

Keywords： pharmacy；physical chemistry；teaching reform; content of courses; experimental teaching

培養具有创新精神和实践能力的高级专业人才是高等教育的任务[1]。毋庸置疑，课堂教学是实现高等教育目标的重要途径，因此，作为大学教师本身，应该具备创新思维及创新意识，并将其融入到每一个教学环节，从而培养学生的创新能力。

物理化学是运用物理学的基本理论，研究化学的基本规律，是化学之理，所以也称之为理论化学[2]，它是药学类学生必修的专业基础课，通过该门课程的学习，可以为后续课程如药物化学、药物制剂学及药物合成等提供方法和理论支持，同时可以解决药物生产及药剂开发过程中的一些实际问题。然而，不管是化学专业还是药学专业的学生，都认为物理化学是一门“很难学”的课程，究其原因，有以下两点[3]。

1）物理化学学科的自身特点：物理化学课程内容中存在大量的数学推导及物理学原理的应用，这就需要学生具备扎实的高等数学及物理学的基础；物理化学课程本身理论性很强、概念多而且抽象、知识点分布广泛、公式也非常多，学习过程中需要严密的逻辑推理。

2）药学专业学生特点及物理化学的课程设置：由于不同专业方向特点不同，因此相对于化学专业学生而言，药学专业学生化学知识储备比较薄弱，数学基础也比较欠缺；加之药学专业学生物理化学课程学时设置普遍比较少（小于等于60学时），导致药学专业学生学习本门课程就显得更为困难。

综上所述，如果教师还是采用以往的化学专业课程的教学模式，必然难以取得较好的教学效果，因此，为了提高教学质量，使药学专业学生掌握基本的物理化学原理和方法，并能将其灵活应用于今后的学习及工作中，对物理化学课程教学进行改革必将成为任课教师亟待研究探讨的课题。

一  结合药学专业需求，优化教学内容

对于药学专业的学生而言，物理化学课程的学习目的重在应用，因此，我们可以对教学内容进行一些调整，根据药学专业特点，进行大胆取舍，比如，可以简化或舍弃一些公式的繁冗推导过程，而把重点集中在公式的应用方面，重点强调公式的应用范围及其与药学的关系等，这样既减轻了学生的负担，又可以将课时充分地用于重点内容的讲解和复习，能够更加鲜明地突出物理化学的实用性，从而有效地调动学生学习的积极性。

1）调整热力学部分的讲授内容。热力学第一定律和热力学第二定律是最抽象、最难学的部分，对于药学专业学生，在这两章的教学内容上，首先将难以理解的公式推导过程尽量简化，只要求学生了解，不要求掌握。其次，将学生普遍反映难学且与药学药剂专业联系不大的内容删除，例如麦克斯韦关系式。

2）调整相平衡部分的讲授内容。在学习相平衡时，删除复杂的三元相图分析，只给学生介绍三组分系统相图的正三角形表示方法，简单介绍三组分有一对部分互溶的相图（如醋酸-氯仿-水）；重点讲解单组分（如水）及二组分系统的相图，通过讲解使学生理解结晶、蒸馏、精馏和萃取等方法，为天然药物有效成分的分离和纯化提供理论指导基础及药物剂型的配制和改良方法，并明确该章内容具体的应用范围。

3）化学动力学重点放在药理学中有关药物的稳定性及体内代谢半衰期等知识的讲解上。电化学、表面化学和胶体三章的学习过程中，用物理化学理论知识更好地指导药剂如悬浊液、乳状液、溶胶等的制备和改良[4]。总之，都依照以专业为主体的原则对物理化学中的每个章节的重点内容进行了重新分配，以突出药学专业的特色，更适合药学专业同学的学习。

二  结合学生实际，改革教学方法

（一）  将多种新颖的教学方法融入到教学中

采用案例分析法、问题引入法、实施启发式和讨论式教学等教学方法，通过展示具体的药学或生活实践案例，引出其背后隐藏的物理化学原理，通过理论联系实际，启发学生思考，加强学生对于理论知识的掌握。比如，在讲解动力学部分时，分析药物在人体内的吸收、代谢过程，分析其动力学特性对于药物剂型设计的影响；在讲解表面现象部分时，通过汞滴在玻璃板上（或露珠在荷叶上）的形态，引发学生思考，从而引入本章主题。

（二）  列举理论知识与实践结合的实例

通过列举具体实例，激发学生的学习兴趣，使学生更深入地体会物理化学在医药学中的重要性。如，可列举化学合成药物的工艺流程及条件的设计，说明化学热力学及化学动力学在药物生产中的实际应用；利用相平衡知识说明水蒸气蒸馏法提取药物有效成分的原理及条件的选择；多组分体系中，通过讲解渗透压的知识，说明渗透平衡对人体健康的重要性，并列举一些由于渗透压变化所导致的疾病；在胶体和界面化学章节，运用相关知识解释药物在人体内的溶解、吸收问题；化学动力学中，通过速率方程的学习，使学生理解药物在人体内代谢速率的影响因素、临床给药时间间隔的确定、药物储存条件及有效期的确定等。

（三）  鼓励学生进行一定课时的自主學习

自主学习得到了国内外教育界的普遍关注，成为新一轮教学改革的重点[5]。对药学专业的学生而言，自主学习的内容选择和设计应考虑课程本身特点及药学专业特色，结合大纲要求，选取简单易懂、能激发学生兴趣并能使学生感受到课程有用的内容，以学生为主体，经过训练，使学生逐渐养成自主学习的习惯，达到从“学会”转变为“会学”的目标；自主学习不等于自学，需要教师的监督，教师可以通过课堂提问、课后作业、课堂小卷、单元小测、科技小论文、期末考试等形式对自主学习内容进行多元化的评价，同时，学生应该对自己的学习情况进行总结和反思，做到自我评价。自主学习是对新时代“以学生为中心”教学理念的一种很好的诠释，通过自主学习，能够激发学生的潜能及学习积极性，对培养创新型人才意义重大。学生自主学习的主要内容见表1。

（四）  把雨课堂融入物理化学理论教学中

目前，培养具有创新精神的应用型人才已成为高等教育的重要使命[6]，但是传统的课堂教学模式有其局限性，如注重知识的灌输、课堂教学枯燥、和学生的互动不足，不利于调动学生学习的积极性。雨课堂作为一种新形势下发展起来的免费教学软件，具有操作灵活便捷、不受时间空间限制、经济实惠等优点，可以为教学的各个环节提供便利。例如，课前可以发布预习资料，并利用软件检查学生的预习情况；课堂中可以发布练习，及时了解学生对知识点的掌握情况；课后可以布置作业并让学生提交，教师可以随时对学生的作答情况进行批改并反馈，这样可以极大地激发学生的学习兴趣和积极性，并能够使师生之间建立良好的互动，为教师全面掌握学生的学习状态提供数据基础，为今后的教学改革提供依据。

三  以提升动手能力为导向，重视实验教学

（一）  合理设置实验项目

物理化学实验是物理化学课程的重要组成部分，通过实验可以使学生加深对理论知识的理解和掌握，并提高学生的动手能力及解决问题的能力。以往药学专业学生的实验项目大多参照了化学专业的模式，即重基础、重理论、轻应用，实验内容与本专业结合并不是很紧密。因此，如何针对药学专业的特点，设置更加适合该专业的实验项目也是当前不容忽视的问题。鉴于此，依据药学专业的需求，渐进地形成和推进了以基础实验、 综合药学实验和开放性实验三个不同层次实验项目的开展，为学生的发展提供良好的实验平台。

（二）  充分利用雨课堂平台进行实验教学

利用雨课堂进行物理化学实验课程教学，课前可以通过雨课堂推送预习资料及相关拓展知识，课中可以利用雨课堂进行现场提问，课后学生还可以通过雨课堂及时提交实验数据及结果，这样既可以提高实验课程效率，使学生将更多的时间用于实验操作和相关实验步骤的思考中，还可以高效地检查学生的预习情况，有助于督促学生更好地预习，使实验能够更顺利地完成，还可以避免学生课后篡改数据，培养学生实事求是的科学态度，提升学生对实验课程的兴趣及成就感。

（三）  逐步引入物理化学仿真实验软件

可以逐步引进仿真物理化学实验软件，学生可以利用软件进行预习，通过实验操作步骤的演示，使实验过程形象化，还能突出注意事项，节约实验课程讲课时间，将更多的时间留给学生进行操作及思考，有利于提高实验课程的教学效果。

（四）  改革实验课程成绩评价模式

当前药学各专业的物理化学实验成绩的评定沿用了传统模式，多采取实验报告及终结性考试的评分方法，这种考核方法有一定的弊端，即只强调结果而忽略了过程，很容易导致学生实验课积极性不高，出现“等、靠、抄”的现象，无法通过成绩真实地反映学生实验过程中的实验态度、操作能力、协作精神以及思考和解决问题的能力，无法形成公正的统一评价标准[7]。基于此，為了避免传统考核体系的种种弊端，应该通过探索和尝试，形成既能兼顾过程，又能体现结果的多元化评价体系，对学生实验课程的全过程进行公平、公正的评分，不但老师有评价的权力，学生也应该参与其中，进行互评，从各个方面全面评价，充分体现学生的主体地位，从而调动学生学习的积极性。实验课程评价指标及评分标准见表2。

四  课程思政改革

目前的理科教材多以体现知识点为主，在如何实现立德树人方面涉及较少，即使少数教材有相关科学家的介绍，但是很少涉及人物思想及专业发展史的介绍。当前的高校德育教育理念已经发生了显著的变化，要实现全员、全过程、全方位育人（三全育人），我们必须要摒弃只有专门的思政课程才是培养学生思想意识的途径，而专业课程只是单纯地传授知识的传统理念。作为一名高校教师，应该根据自身的课程特点及授课内容，将德育元素融入到每一节课程当中，潜移默化地熏陶、影响学生，达到教书育人的最高境界。

（一）  以相关理论为切入点，培养学生的科学思维方法

在热力学部分，有很多理想化的模型，例如理想气体、理想液态混合物、理想稀溶液、完美晶体、卡诺热机等，这些模型在实际中不一定存在，但是通过这些模型的建立及结论的应用，可以培养学生从简单到复杂，逐渐深入递进的科学思维方法。比如理想气体在实际中虽然不存在，但是我们只要对理想气体状态方程加以修正，便可得到范德华方程，范德华方程可以应用于实际气体，在工业生产中起到了很重要的作用。

（二）  以化学动力学的反应机理为切入点，融入环保意识

大气中的臭氧层能吸收太阳光中的大部分紫外线，从而对地球上的生物体形成保护作用，使它们免遭紫外线的伤害，生命才可以繁衍生息。但是，由于人类的各种频繁活动，如汽车尾气的排放及制冷剂（氟利昂）的使用，影响了臭氧分解、合成反应的动态平衡，臭氧层遭到了破坏。通过对臭氧反应的动力学研究，学生们理解了解决臭氧减少问题的根本途径，便会自然而然地产生环保意识，从自身的点滴做起，成为保护环境的践行者。

（三）  通过讲解科学家的生平事迹，加强学生的奉献精神及家国情怀

在课堂上讲授一些科学发展史及科学家的生平事迹，通过他们人生经历，培养学生的心智，使学生形成坚持不懈、乐于奉献、实事求是的科学态度。我们都知道，卡诺定律对热力学第二定律数学式的建立起到了至关重要的作用，但是卡诺定律被科学界认可，却经历了非常曲折的过程。1824年，年轻的法国工程师卡诺发表了题为《论“火”的动力》的论文，文中提出，热机效率并不能无限制地提高，而是存在一个极限，即使在最理想的情况下，热机也无法将从高温热源吸收的热全部转化为功。但是由于政治、出身等各方面的原因，卡诺的结论并没有受到科学界的重视，他的工作成果很快被人们遗忘了。直到后来克劳修斯又对卡诺热机进行了数学阐述，在此基础上，于1866年建立了熵的概念（热力学第二定律的数学表达式）。通过以上故事，使学生们理解科学家们坚持不懈的奉献精神，科学的发展需要传承和再创造，同时要教育学生，在今后的学习和工作中，要大胆创新，提出不同的观点，并消除科学界的门户之见。

综上所述，通过对教学内容、教学方法、实验考核制度及课程思政的改革，并经过药学、中药制药学、中药学三个专业学生的教学实践，发现学生的学习兴趣有所提高，课后学生互相讨论问题以及和老师探讨问题的学生人次明显增多，学生也都普遍认可这种新的教学模式和评价考核机制，卷面成绩有了明显提升，改革取得了一定的成效。

参考文献：

[1] 周广芬，杨久义.创新教育在物理化学教学改革中的探索与实践[J].化工高等教育，2005（3）：64-65，45.

[2] 李莉，张明波，张旭，等.《物理化学》课程教学创新初探[J].辽宁中医药大学学报，2010，12（1）：218.

[3] 吴华涛，贺国旭，王香，等.药学专业物理化学课程教学与实践改革研究[J].课程教育研究，2016（11）：28.

[4] 周春琼，游文玮，马豫峰，等．加强物理化学与药学融合的教改方法探讨[J]．基础医学教育，2007，9（5）：504-506.

[5] 周桂桐，张志国.中医药课堂教学设计：理论创新与设计实务[M].北京：中国中医药出版社，2016.

[6] 姚聪莉，任保平.创新人才培养的逻辑及其大学教育转型[J].中国高等教育，2012（7）：9-12.

[7] 谢湘云，古丽巴哈尔·卡吾力，陈春丽，等.多元化考核体系在新疆药学专业物理化学实验课程中的实践[J].医学教育研究与实践，2017，25（5）：728-732.

基金项目：2019年甘肃中医药大学一流本科课程建设项目（3046150104）；甘肃中医药大学教改项目“药学类专业物理化学教学改革”（2019XJYLKC-08）；甘肃中医药大学教改项目“混合教学模式在药学类专业物理化学课程中的应用探索”（2019XJYLKC-09）

第一作者简介：赵晓娟（1977-），女，汉族，甘肃天水人，博士，副教授。研究方向为物理化学。

*通信作者：刘雄（1964-），男，汉族，甘肃定西人，教授。研究方向为物理化学。