唐淵　劉紅梅　賈皎嬌　張建祥　李曉輝　賈乙

[摘要] 生物藥劑學與藥物動力學為藥學類專業(yè)學生的核心課程之一，主要應(yīng)用數(shù)學方法和動力學原理研究藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運過程。發(fā)生認識論是由心理學家讓·皮亞杰提出的，其理論認為認知發(fā)展的本質(zhì)是一個不斷適應(yīng)和平衡化的過程。本文擬應(yīng)用“發(fā)生認識論”的原理和方法對生物藥劑學與藥物動力學的教學內(nèi)容進行建構(gòu)，利于教學過程中學生開展圖式準備，促進同化和順應(yīng)過程，易于認知達到新的平衡，實現(xiàn)更好的教學效果。

[關(guān)鍵詞] 生物藥劑學與藥物動力學；發(fā)生認識論；教學內(nèi)容；建構(gòu)

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）12（a）-0134-04

Constructure of course contents of biopharmaceutics and pharmacokinetics according to the principles of genetic epistemology

TANG Yuan LIU Hongmei JIA Jiaojiao ZHANG Jianxiang LI Xiaohui JIA Yi

Department of Pharmaceutics， College of Pharmacy， the Third Military Medical University， Chongqing 400038， China

[Abstract] Biopharmaceutics and pharmacokinetics is one of the core curricula of pharmacy students， which study drug transport in vivo by mathematical methods and dynamics principle. The principle of genetic epistemology is established by psychologist Jean Piaget， and the nature of cognitive development is considered as a process of continuous adaptation and balance in the theory. The principle of genetic epistemology is used to construct course contents of biopharmaceutics and pharmacokinetics in this paper. The schema is carried out to promote the assimilation and adaptation to lead to reaching a new cognitive equilibrium in the teaching process； moreover， this process is helpful to achieve better teaching effects.

[Key words] Biopharmaceutics and pharmacokinetics； Genetic epistemology； Teaching contents； Constructure

生物藥劑學與藥物動力學原為兩個獨立的邊緣學科，由于兩者學科內(nèi)容聯(lián)系緊密，原衛(wèi)生部將其教材合二為一，形成了“生物藥劑學與藥物動力學”，為藥劑學的分支學科[1]。目前我國大部分高等醫(yī)藥院校藥學專業(yè)和藥劑學專業(yè)本科均開設(shè)此門課程。生物藥劑學主要研究藥物及其劑型在體內(nèi)的吸收、分布、代謝與排泄過程，而藥物動力學應(yīng)用動力學原理和數(shù)學方法，對藥物進入體內(nèi)后量時變化或血藥濃度經(jīng)時變化進行定量描述。該課程為藥學類專業(yè)學生的核心專業(yè)課程之一，通過對藥物體內(nèi)過程的質(zhì)與量進行研究，對于新藥設(shè)計、新劑型新制劑開發(fā)、藥物的質(zhì)量評價、藥品管理等工作都具有重要作用[2-3]。

生物藥劑學與藥物動力學涉及高等數(shù)學、分子生物學、藥劑學、藥物分析、藥理學、生物化學等多學科知識，在本科教學過程中同學往往反映“難學懂、難記憶、難應(yīng)用”。為了提升教學質(zhì)量，國內(nèi)多所學校已對該學科進行了多元教學法、多學科交叉法、以授課為基礎(chǔ)的學習（lecture-based learning，LBL）、基于問題的學習（problem-based learning，PBL）、PBL-LBL結(jié)合模式等多種教學方法的研究與實踐，取得了顯著的教學效果[4-6]。發(fā)生認識論是由著名的瑞士心理學家讓·皮亞杰（Jean Piaget，1896～1980）提出和建立的。其理論強調(diào)，教學過程中應(yīng)以學生為中心，教師是學生意義建構(gòu)的幫助者和促進者。堅持“以學生為中心”的教學，就是認為學生是認知行為的主體，新的知識必須與學生的經(jīng)驗和思維產(chǎn)生聯(lián)系，并內(nèi)化到學生原有的知識體系中；教師是教學行為的主導，在知識建構(gòu)活動中發(fā)揮設(shè)計者、組織者、參與者、指導者和評估者的作用，其傳授的知識要與學生的認知結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。目前，尚未見對生物藥劑學與藥物動力學理論課教學內(nèi)容進行分析和建構(gòu)。本文擬應(yīng)用“發(fā)生認識論”的原理和方法對生物藥劑學與藥物動力學教學內(nèi)容進行建構(gòu)，為上述教學方法的應(yīng)用提供支撐。

1 皮亞杰發(fā)生認識論基本思想

發(fā)生認識論最初來源于對兒童數(shù)學學習等的研究。皮亞杰認為，認識起源于主體和客體之間相互作用的過程，知識不是現(xiàn)實的簡單復制，獲得的唯一途徑是動作，動作是獲得知識的源泉和基礎(chǔ)；思維發(fā)展根源于主、客體相互作用的活動，經(jīng)主體內(nèi)化了的動作進一步協(xié)調(diào)而形成認知結(jié)構(gòu)。皮亞杰據(jù)此提出了人的認知發(fā)展過程中四個最核心的概念：圖式、同化、順應(yīng)、平衡。圖式是指動作結(jié)構(gòu)，是個體認識事物的基礎(chǔ)；同化是客體對主體的適應(yīng)，是個體將客體納入主體已有的圖式之中的機能；順應(yīng)是主體過去已經(jīng)形成的反應(yīng)對客體的適應(yīng)，是個體改變主體已有的圖式以適應(yīng)客體的機能。同化和順應(yīng)是皮亞杰認知發(fā)展理論的核心，既相互對立又相互依存。人對知識的學習是逐步從簡單發(fā)展為復雜，不斷促進認識的發(fā)展，其主要動力就是認識過程中的平衡。平衡是指個體通過自我調(diào)節(jié)機制，使認知發(fā)展從一個相對平衡的狀態(tài)向另一種更高級狀態(tài)過渡的過程。個體在認識過程中，總是先以已有圖式去同化客體，若獲得成功即得到認識結(jié)構(gòu)的暫時平衡；若不成功，則做出順應(yīng)，改變現(xiàn)有圖式，再去同化客體，直至達到認識結(jié)構(gòu)的平衡[7-10]。

2 發(fā)生認識論適用于生物藥劑學與藥物動力學教學

生物藥劑學與藥物動力學的學習依賴分子生物學、藥劑學、藥物分析等基礎(chǔ)學科，同時又與高等數(shù)學密切相關(guān)。該學科的本質(zhì)是用數(shù)學方法和動力學原理研究藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運過程，為合理用藥和合理制藥提供研究方法和科學依據(jù)。發(fā)生認識論具有在生物藥劑學與藥物動力學中應(yīng)用的天然基礎(chǔ)。

2.1 建立數(shù)學思維方式

生物藥劑學與藥物動力學主要應(yīng)用動力學原理和數(shù)學的處理方法，研究通過口服、靜脈注射、靜脈滴注、肌內(nèi)注射等多種途徑給藥后藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝與排泄過程的量變規(guī)律，以數(shù)學表達式闡明不同部位藥物濃度與時間變化的關(guān)系，是一門用數(shù)學分析手段來處理藥物在體內(nèi)動態(tài)過程的科學?；A(chǔ)藥學的學習需要大量的機械記憶，對抽象和邏輯思維能力鍛煉較少，造成了藥學專業(yè)學生思維往往拘泥于具體的對象，注重對其特征、形態(tài)、功能的觀察和描述，不善于開展抽象思維活動。而數(shù)學的學習需要學生依靠已有的數(shù)學現(xiàn)實空間，將當前的知識納入已有經(jīng)驗，進行歸屬或驗證，通過新舊知識融合成為一個整體的、新的數(shù)學空間。而且學生對數(shù)學知識的建構(gòu)，往往不能一次完成，需要經(jīng)過多次反復和深化。發(fā)生認識論是在研究兒童數(shù)學學習過程中建立起來的，具有與本學科學習的共通性[11]。本學科的學習就需要學生從生物現(xiàn)象和臨床特征出發(fā)，進行抽象思維和邏輯推理活動，經(jīng)過多次知識融合，透過現(xiàn)象抓住本質(zhì)，完成認識過程中的平衡化。

2.2 依賴于已有圖式

發(fā)生認識論認為，認識來源于活動，并在活動的基礎(chǔ)上建立起認識的圖式[12]。人們總是用自己已經(jīng)具有的圖式去認識事物，具有累積性、交織性、由簡單到復雜的特性。成功的教學必須是以學生現(xiàn)有的圖式為基礎(chǔ)，充分適應(yīng)了學生同化、順應(yīng)和平衡過程的教學。學生在學習生物藥劑學與藥物動力學之前，已學習過高等數(shù)學、藥劑學、分子生物學、藥物分析學、藥理學等基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程。在現(xiàn)有的學習過程中，需要教師充分了解上述學科的特點和學生的掌握情況，有針對性地促進學生已有的圖式和當前教學活動的聯(lián)系，使學生將新知識盡可能納入已有經(jīng)驗，進行歸屬或驗證，直至達成對知識的深層理解。經(jīng)過多次的反復和深化，完成原有圖式和本課程知識內(nèi)容重新建構(gòu)的順應(yīng)過程。

2.3 體現(xiàn)階段性和連續(xù)性特征

發(fā)生認識論認為，認識的發(fā)展具有階段性和連續(xù)性。人是在對具體知識的學習中，逐步從簡單結(jié)構(gòu)發(fā)展為復雜結(jié)構(gòu)，并發(fā)展自己的認識的。人的認識發(fā)展具有階段性，每個階段具有不同的特征；同時，其發(fā)展階段具有連續(xù)性，各個階段按順序發(fā)展，沒有某個階段會突然出現(xiàn)，也不會發(fā)生跳躍和顛倒。認識發(fā)展就是一個從平衡到不平衡、再到新的平衡不斷往復提升的過程[13]。生物藥劑學與藥物動力學的階段性和連續(xù)性特征，既體現(xiàn)在與其他學科的承前啟后上，又體現(xiàn)在“先生物意義后數(shù)學模型”“先單室后多室”“先線性后非線性”等學科內(nèi)在邏輯方面。

2.4 體現(xiàn)認知的個體差異

發(fā)生認識論認為，人認識的本質(zhì)是認識主體在一定的社會環(huán)境下，通過自身的經(jīng)驗能動地建構(gòu)對客體的認識。由于不同個體現(xiàn)有圖式的不一致，導致其同化、順應(yīng)和平衡的過程也不一樣。在學習過程中，學生都是以已有的背景知識為基礎(chǔ)來建構(gòu)新的知識體系，每個人的學習背景都是有差異的，從而導致了不同主體最終學習的效果不同。在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生課前對高等數(shù)學和藥學專業(yè)課的掌握程度參差不齊，顯著影響了生物藥劑學與藥物動力學的教學效果。例如，對動力學指標生物學意義的數(shù)學抽象能力不足，嚴重影響了數(shù)學公式在藥物動力學實踐中的準確應(yīng)用。只有充分認識和考慮學生認知的個體差異，體現(xiàn)不同個體認知活動中同化、順應(yīng)和平衡活動的不同，才能提升學生的學習質(zhì)量。

3 發(fā)生認識論對生物藥劑學與藥物動力學教學內(nèi)容的建構(gòu)

皮亞杰的發(fā)生認識論認為，頭腦中的圖式可以形成一個有規(guī)則的一般圖式，其代表著主體某一時期的智力程度和認知水平；他還用同步性實驗證實，人如果達到某種智慧水平，就能夠完成同樣水平的問題[14]。而且人的認識圖式不是一成不變，是由低級向高級、由簡單向復雜發(fā)展的，這就是圖式的建構(gòu)過程。生物藥劑學與藥物動力學的教學過程就是根據(jù)該學科的內(nèi)在聯(lián)系，讓學生將生物藥劑學的基本概念和基本理論同化到現(xiàn)有圖式之中，改變原有的高等數(shù)學圖式以適應(yīng)藥物動力學的理論、公式和應(yīng)用，使學生的認知發(fā)展達到更高的平衡狀態(tài)。由于每個學生的基礎(chǔ)知識和思維模式都不相同，每個人的現(xiàn)有圖式也不一樣，因此教師在生物藥劑學與藥物動力學教學過程中對思維過程的展開不能替代學生自己的活動，而應(yīng)該讓學生在課前和課中不斷地開展合理的圖式準備，以利于新的圖式平衡的達成。圖式的發(fā)展演進情況最終體現(xiàn)在教學效果的好壞上。教材是教學的主要內(nèi)容，對學生的學習起著重要的參考和引導作用，其編寫要求為知識框架邏輯清楚、內(nèi)容詳實全面、公式及推導準確完整，但直接使用不一定適合于學生的思維展開。因此在實際授課過程中，教師應(yīng)該運用發(fā)生認識論的原理對生物藥劑學與藥物動力學的教學內(nèi)容進行重新建構(gòu)。

3.1 開展圖式準備

首先，開展基礎(chǔ)學科圖式準備。生物藥劑學與藥物動力學是一門綜合性課程，需要多學科知識的基礎(chǔ)。教師在其教學過程中應(yīng)該非常重視導入性的復習基礎(chǔ)知識，比如：學習藥物的跨膜轉(zhuǎn)運和吸收，需要了解生物膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、胃腸道的結(jié)構(gòu)與功能、皮膚和黏膜的結(jié)構(gòu)與功能等生理學基礎(chǔ)；學習藥物的分布，需要了解循環(huán)系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)、血腦屏障、胎盤屏障等解剖學和生理學基礎(chǔ)；學習藥物的代謝，需要了解氧化、還原、水解、結(jié)合等代謝反應(yīng)的生物化學基礎(chǔ)；學習藥物的排泄，需要了解腎臟排泄、膽汁排泄、其他途徑排泄的生理學基礎(chǔ)和疾病對其影響的病理學基礎(chǔ)；學習藥物動力學的各個模型，需要掌握動力學原理和高等數(shù)學的處理方法。

其次，完善學科內(nèi)部圖式準備。在學習生物藥劑學與藥物動力學之前，讓學生了解本學科的主要研究內(nèi)容和基本概念，勾勒出本學科的基本框架，對后期各章節(jié)的學習具有重要的指導意義。學習生物藥劑學時，要讓學生對物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、劑型、配伍等藥物因素，以及年齡、性別、生理、疾病、遺傳等生物因素有明確認識；學習藥物動力學時，要讓學生知道動力學的研究有線性與非線性之分，而線性方法又包括單室模型和多室模型，同時還需要知道劑量、濃度、表觀分布容積、速率常數(shù)、生物半衰期和清除率等關(guān)鍵參數(shù)。

通過上述圖式基礎(chǔ)的準備，調(diào)整了學生現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu)，使之處于準備接受、處理新知識的狀態(tài)，使本學科的新知識在學生的認知結(jié)構(gòu)中易于找到可對應(yīng)內(nèi)容，以便與學生現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu)發(fā)生實質(zhì)性的融合。而且教師在圖式基礎(chǔ)的準備過程中，應(yīng)該發(fā)揮“主導”作用，讓學生認識到哪些知識準備是必須的，以便發(fā)揮自身的“主體”作用，針對性地補齊自己的短板。如果圖式基礎(chǔ)的準備到位，那么接下來的教學過程就容易事半功倍。

3.2 促進同化和順應(yīng)，達到新的平衡

生物藥劑學與藥物動力學由相對獨立又相互聯(lián)系的兩個部分組成；其中，生物藥劑學的學習更多是需要同化過程，藥物動力學的學習更多的是需要順應(yīng)過程。①生物藥劑學部分主要從藥物的體內(nèi)過程出發(fā)，研究藥物的理化性質(zhì)、劑型因素以及機體的生物因素對藥物療效的影響。其中，藥物的吸收、轉(zhuǎn)運、分布、代謝、排泄等過程及影響因素，已在解剖學、生理學、病理學、生物化學、藥劑學、藥理學課程中進行了學習，而且其內(nèi)容具體直觀、易于理解。由于個體在認識過程中，總是先以已有圖式去同化客體，如果獲得成功，就得到認識結(jié)構(gòu)的暫時平衡；因此在此部分的學習中，學生主要將本學科的知識內(nèi)容納入已有的圖式中，實現(xiàn)同化過程。②通過藥物動力學的學習，可以計算藥物的生物半衰期、清除率、穩(wěn)態(tài)血藥濃度等，開展生物利用度和生物等效性的研究，并據(jù)此制訂臨床給藥方案，開展治療藥物濃度監(jiān)測。藥物動力學教學內(nèi)容中的動力學原理和數(shù)學方法，對藥學生而言往往不是強項，在理解和應(yīng)用上都存在一定難度，不能直接將其納入已有的圖式，需要調(diào)整改造自身已有的圖式。比如：吸收和排泄的基本理論已為學生所熟悉，但如何將關(guān)鍵參數(shù)速率常數(shù)k的數(shù)學含義與其生物學意義聯(lián)系起來，就不能直接納入現(xiàn)有圖式。在實際教學中，可以畫出線性模型中的單室模型示意圖，先讓學生獲得藥物體內(nèi)過程的直觀印象，再分析、講解單室模型中不同給藥途徑的藥物濃度與時間的關(guān)系式，讓學生掌握速率常數(shù)k等相關(guān)藥物動力學參數(shù)的計算方法。再開展雙室模型、多室模型、非線性模型的學習：對于其中與單室模型相同的部分，通過同化過程吸收掌握；對于其中與單室模型相異的部分，通過順應(yīng)過程，調(diào)整自身的知識結(jié)構(gòu)。最終，在掌握基本概念速率常數(shù)k的基礎(chǔ)上，可以理解和應(yīng)用ka、ku、k12、k21、k10、k0、kr、kb等復雜的相關(guān)概念，最終達到順應(yīng)平衡。

在實際教學過程中，教師往往根據(jù)教學內(nèi)容選用合適的教學方法[15-21]：LBL是以授課為基礎(chǔ)的教學，信息量大，常用于基本概念的講授，但學生處于被動地位，無法充分調(diào)動其積極性。PBL是啟發(fā)式教學，以教師為引導，以學生為中心，以問題為鏈條，讓學生在理解的基礎(chǔ)上識記掌握知識，常用于與實際應(yīng)用或?qū)W科前沿聯(lián)系緊密的教學內(nèi)容；既有調(diào)動學生積極性的顯著優(yōu)勢，又有耗時較多、對學生要求高、不適用于基本概念的教學等問題。為了達到更好的教學效果，既需要根據(jù)教學內(nèi)容選用合適的教學方法，又需要針對不同的教學方法采用發(fā)生認識論的原理對其教學內(nèi)容進行建構(gòu)。對于LBL，教師在教學中必須努力尋找并發(fā)現(xiàn)學生的“最近發(fā)展區(qū)”，根據(jù)學生的現(xiàn)有圖式來決定和調(diào)整教學中的學習內(nèi)容、方向和程度要求；對于PBL，其教學法的核心是問題，而如何根據(jù)學生現(xiàn)有圖式，精心設(shè)計問題，以實現(xiàn)同化和順應(yīng)的平衡過程就成為該教學法的關(guān)鍵所在。通過應(yīng)用發(fā)生認識論的原理和方法，開展對生物藥劑學與藥物動力學教學內(nèi)容的建構(gòu)，使教師不斷幫助學生對自己已有的認識作出必要的發(fā)展或變革，實現(xiàn)其認知的組織和再組織，最終讓學生將“書本的知識”轉(zhuǎn)變成“自己的知識”、對生物藥劑學與藥物動力學的學習內(nèi)容能夠深刻理解并正確應(yīng)用，最終提高教學質(zhì)量。

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（收稿日期：2016-08-13 本文編輯：李亞聰）