劉紅梅 陳新 李曉輝 賈乙
[摘要] 生物藥劑學與藥物動力學實驗教學是用數(shù)學方法闡述藥物在體內(nèi)動態(tài)變化規(guī)律的綜合性課程。利用基礎科研和新藥研發(fā)等方面的優(yōu)質(zhì)資源,從教師隊伍培養(yǎng)、科研資源、管理機制等方面入手,促進生物藥劑學與藥物動力學實驗課程等藥學教育的供給側(cè)改革,培養(yǎng)學生的科研思維能力和科研動手能力,利于形成創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,以解決我國創(chuàng)新性藥學人才有效供給不足的問題,提升藥學創(chuàng)新性人才供給質(zhì)量。
[關鍵詞] 生物藥劑學與藥物動力學;實驗教學;供給側(cè);教學改革
[中圖分類號] R9-4? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210(2020)07(c)-0177-05
Exploration of supply-side reform in experimental teaching of biopharmaceutics and pharmacokinetics by high-quality research resources
LIU Hongmei? ?CHEN Xin? ?LI Xiaohui? ?JIA Yi
Plarmacy Teaching and Research Section, Department of Pharmacy and Laboratory Medicine, Army Medical University, Chongqing 400038, China
[Abstract] Experimental teaching of biopharmaceutics and pharmacokinetics is a comprehensive course that uses mathematical methods to explain the laws of dynamic changes of drugs in vivo. Make use of high-quality resources in basic scientific research and new drug research and development, starting with the training of faculty, scientific research resources, management mechanism, etc., promote the supply-side reform of pharmacy education such as biopharmaceutics and pharmacokinetics experimental courses, and cultivate students′ scientific thinking ability and scientific research and hands-on ability are conducive to the formation of innovative consciousness and innovative ability, to solve the problem of insufficient effective supply of innovative pharmaceutical talents in China, and to improve the quality of the supply of innovative pharmaceutical talents.
[Key words] Biopharmaceutics and pharmacokinetics; Experimental teaching; Supply-side; Teaching reform
生物藥劑學與藥物動力學是藥學學科的重要組成部分,是藥學專業(yè)類學生的核心主干課程,也是執(zhí)業(yè)藥師的必考科目。該課程既是來源于藥學與數(shù)學的交叉性基礎學科,涉及高等數(shù)學、分析化學、化學動力學等大量基礎知識,也是涉及大量實驗技術、用途廣泛的綜合應用性學科[1]。該學科主要闡述藥物及其劑型在體內(nèi)吸收、分布、代謝與排泄4個過程的劑型因素和生物因素,應用數(shù)學方法和動力學原理對藥物在體內(nèi)的血藥濃度經(jīng)時變化進行定量描述,在新藥研發(fā)和臨床藥學實踐中具有重要地位[2-3]。該學科不但理論性強,而且實踐性要求也很高,同時具有基礎研究和應用研究的特點。目前傳統(tǒng)的教學方法及被動學習方式容易讓課堂變得枯燥無味,不能引起學生的興趣,滿足不了臨床和科研對學生的能力要求。新的實驗教學方法必須做到“以學生為中心”,從根本上實現(xiàn)從“教”向“學”為中心改變,因而從教師隊伍培養(yǎng)、科研資源、管理機制等方面入手,開展生物藥劑學與藥物動力學實驗教學的供給側(cè)改革,既可以培養(yǎng)學生自主學習能力,又可以科研鍛煉學生的科研思維,利于形成創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
1 教育供給側(cè)改革
19世紀初,法國學者薩伊提出了關于“供給側(cè)”理論的“薩伊定律”。該理論原主要用于經(jīng)濟學領域,認為“供給創(chuàng)造自身的需求”。供給側(cè)改革的目的是提高全要素生產(chǎn)率,實現(xiàn)經(jīng)濟效益的整體提高[4-5]。隨著經(jīng)濟發(fā)展的逐步深化,其供給側(cè)構成要素也從最初的“勞動力、土地、資本”三要素,發(fā)展為“勞動力、以土地為代表的自然資源、資本、科技創(chuàng)新、制度和管理”五要素[6],高等教育供給側(cè)的概念也由此衍生而來。在傳統(tǒng)的教學中,供給側(cè)的要素主要包括教師、教材、課堂等內(nèi)容[7],但缺乏創(chuàng)新型教育隊伍培養(yǎng)、優(yōu)質(zhì)科研資源和應用開發(fā)資源、優(yōu)化管理機制等要素,不利于提升學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。開展生物藥劑學實驗與藥物動力學等藥學教學中上述創(chuàng)新要素的供給側(cè)改革,可優(yōu)化教育結(jié)構,提升教育質(zhì)量,培養(yǎng)學生主動學習的意識和能力,培養(yǎng)適應時代發(fā)展需要的藥學專業(yè)人才。
2 生物藥劑學與藥物動力學實驗供給側(cè)改革的必要性
習近平總書記指出,要“辦好中國特色社會主義大學”,開展以中國特色、世界一流為核心的“雙一流”大學建設[8]。黨的十九大報告提出“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”,《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也要求通過加快高等教育的教學改革,推動高等教育進入內(nèi)涵式發(fā)展的新階段[9]。創(chuàng)辦世界一流大學,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新理念、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的創(chuàng)新型人才,是建設創(chuàng)新型國家的突破口[10-11]。目前,在生物藥劑學與藥物動力學實驗的教學過程中,存在著藥物動力學內(nèi)容與藥理學課程內(nèi)容重疊、制藥行業(yè)藥代動力學研發(fā)人才有效供給不足、藥代動力學領域科研型藥學創(chuàng)新型人才供給質(zhì)量不高等問題,導致了教學過程與實際需求嚴重脫節(jié),阻礙了創(chuàng)新型藥學人才的培養(yǎng)[12]。
2.1 解決課程內(nèi)容重疊和課堂效率不高的問題
傳統(tǒng)生物藥劑學與藥物動力學存在著與其他課程內(nèi)容重疊、授課模式不能有效體現(xiàn)課程內(nèi)涵的問題。藥物動力學的教學內(nèi)容,既存在于藥理學的課程教學之中,也是生物藥劑學與藥物動力學的主要內(nèi)容。在藥學教學的課程改革中,需要重新定位藥物動力學內(nèi)容在兩門學科之中的差異性,使其在藥理學中體現(xiàn)為概念性解釋,而在生物藥劑學與藥物動力學的教學中突出數(shù)學公式的含義、適用條件和實際應用。傳統(tǒng)的教學模式主要通過閱讀、視聽等被動學習方式掌握知識,但這與生物藥劑學與藥物動力學涉及大量實驗技術、實際用途的課程內(nèi)涵嚴重不符;只有采用課堂討論、反復實踐、經(jīng)驗交流等主動學習方式,才能提高生物藥劑學與藥物動力學課程(以下簡稱“本課程”)的學習效率,真正掌握本課程的核心知識。
2.2 解決制藥行業(yè)藥代動力學研發(fā)人才有效供給不足的問題
目前,我國制藥行業(yè)藥學人才的供給結(jié)構錯位明顯。我國制藥行業(yè)長期在傳統(tǒng)產(chǎn)品和中低端產(chǎn)品領域相互競爭,原創(chuàng)能力低下,缺乏標志性的自主創(chuàng)新成果,大部分企業(yè)依靠仿制藥生存的現(xiàn)狀與我國建設制藥強國的目標嚴重不符[13]。近年來,隨著國家對藥品質(zhì)量要求的不斷提高,國家設立了國家重大新藥創(chuàng)制項目,鼓勵藥物研發(fā)創(chuàng)新;制訂了關于“仿制藥一致性評價”等一系列政策,不斷推動原創(chuàng)新藥的研發(fā),提升仿制藥的門檻,既給制藥行業(yè)的發(fā)展提供了歷史性機遇,又提出了巨大的挑戰(zhàn),促使了創(chuàng)新型人才需求上升[14]。在新藥研發(fā)中,有大量的候選藥物因藥代動力學參數(shù)和代謝過程不佳而被淘汰。因此,如何早期發(fā)現(xiàn)候選藥物的代謝特點,如何優(yōu)化檢測方法,如何提高檢測模型的預測性,是我國新藥藥代動力學研究中面臨的重要問題。面對這一問題,必須有效解決藥學創(chuàng)新型人才有效供給不足的問題,不斷提升制藥行業(yè)的原研能力,促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展,獲得國際競爭力[15]。
2.3 提升藥代動力學領域科研型藥學創(chuàng)新型人才供給質(zhì)量
我國藥學本科教育主要為專識教育,缺乏跨學科的廣度,缺乏創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的提升,嚴重桎梏了我國創(chuàng)新型藥學人才的培養(yǎng)。比較中美兩國創(chuàng)新型人才的成長規(guī)律可知,美國創(chuàng)新型人才的創(chuàng)新能力在20歲左右開始超過中國[16]。分析原因發(fā)現(xiàn),美國大學教育兼顧了學生基礎知識的“寬”與“厚”,注重增強學生的主體意識,培養(yǎng)學生自主探究的習慣和能力。例如,美國獲得諾貝爾獎最多的哈佛大學和哥倫比亞大學都非常注重通識教育,強調(diào)“實戰(zhàn)化”科學實踐,以其一流大學杰出的科研資源作為其人才培養(yǎng)的堅強后盾[16-17]。目前,我國藥代動力學研究中,中藥復方藥物動力學、藥物代謝酶-轉(zhuǎn)運體動力、腸道菌群藥物代謝、基于藥物代謝/轉(zhuǎn)運的藥物毒性機制和臨床合理用藥研究等前沿方向,都需要具有堅實知識基礎、復合知識背景、原創(chuàng)創(chuàng)新思維的專業(yè)型科研人才[18]。因此,如何將現(xiàn)有的優(yōu)勢研發(fā)資源應用于藥學創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教育供給側(cè)改革,具有重要的現(xiàn)實意義。
3 生物藥劑學與藥物動力學實驗教學供給側(cè)改革
生物藥劑學與藥物動力學實驗教學的供給側(cè)改革要立足于該課程自身的特點和教學對象的特點,充分利用優(yōu)勢的研發(fā)資源,針對該課程供給側(cè)的關鍵要素進行變革。生物藥劑學與藥物動力學課程在陸軍軍醫(yī)大學(以下簡稱“我?!保┌才旁诘?個學期;此時,學生已學習了高等數(shù)學、化學、藥物分析學、物理化學、藥理學、藥劑學等基礎課程,具有自主學習該課程的良好知識背景。開展生物藥劑學與藥物動力學實驗教學的供給側(cè)改革既利于鞏固已學各課程的基礎知識,又促進各學科知識的交叉融合、綜合應用。我校藥學本科生自大一就參與了教師們的科研項目,具備一定的科研創(chuàng)新素質(zhì),適宜于在優(yōu)質(zhì)科研資源引導下開展創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)。我校多年以來,在科研人才、科研課題、科研平臺、新藥研發(fā)等方面積累了大量優(yōu)質(zhì)的科研資源。從供給側(cè)要素的角度,將這些研發(fā)資源整合進實驗課教學,推進生物藥劑學與藥物動力學實驗課教學供給側(cè)的改革,具有重要作用。
3.1 教師隊伍培養(yǎng)供給側(cè)改革
教師是實驗課教學供給側(cè)的關鍵要素之一,教師的素質(zhì)和能力對于教學環(huán)節(jié)的指導,以及對于學生創(chuàng)新起點和研究水平的提升都具有關鍵性的作用[19-20]。為了提高教學質(zhì)量,我們對教學團隊進行了改革。目前,陸軍軍醫(yī)大學藥學與檢驗醫(yī)學系藥劑學教研室團隊(以下簡稱“本教學團隊”)100%教師具有碩士及以上學位,50%教師具有博士學位,40%教師擁有高級職稱,具有良好的科研實力,能有效指導學生創(chuàng)新性實驗的開展。在生物藥劑學與藥物動力學理論課和實驗課的教學中,要求教師提高英語教學比例,提升學生專業(yè)英語水平,為培養(yǎng)外文文獻閱讀能力打下基礎。此外,本課程還特別注意從藥廠聘請在新藥研發(fā)藥代動力學領域具有多年實際經(jīng)驗的質(zhì)控和研發(fā)部門資深人士,從實際生產(chǎn)的需求、問題、解決方式等方面,給學生授課,增加對實際生產(chǎn)工作的了解,增強學生的感性認識,提升學習興趣。
3.2 將優(yōu)質(zhì)研發(fā)資源引入實驗課教學
3.2.1 現(xiàn)有優(yōu)勢研發(fā)資源? 本教學團隊擁有國家級和重慶市級科研平臺,承擔了國家重大新藥創(chuàng)制計劃等新藥研發(fā)課題,在研多個化學藥物和生物制品新藥,具有優(yōu)質(zhì)的基礎研究和應用研發(fā)資源。本教學團隊將上述部分優(yōu)質(zhì)科研資源,特別是新藥研發(fā)過程中的范例、問題、解決方式等內(nèi)容引入了實驗課教學實踐。例如,我們在新藥研發(fā)過程中合成了新化合物,需要完成其藥代動力學的研究,讓部分學有余力的學生參與其藥代動力學參數(shù)的測定,極大地提升了學生的學習熱情。除了依靠學校本土力量,本課程還多方聯(lián)系,與重慶知名藥廠展開合作,增加學生到藥廠見習的機會,讓學生在現(xiàn)場親眼見到、親耳聽到、親手摸到生產(chǎn)一線的場景,將所學知識放到實際生產(chǎn)中,從生產(chǎn)現(xiàn)場提出問題,讓知識體系在理論和實踐中反復磨礪,提升了學習能力。
3.2.2 依托優(yōu)勢研發(fā)資源,將科研思維能力培養(yǎng)融入實驗課教學? 依托上述優(yōu)勢研發(fā)資源,充分發(fā)揮本教學團隊科研能力突出的特點,從“如何發(fā)現(xiàn)問題、如何查閱文獻、如何設計實驗、如何解讀結(jié)果”4個方面,將科研思維培養(yǎng)融入生物藥劑學與藥物動力學實驗課教學。例如,我們在立足于本科實驗教材《生物藥劑學實驗與指導》的基礎上,對“氨茶堿體內(nèi)藥動學參數(shù)和生物利用度測定”實驗增加了自主設計實驗相關內(nèi)容。首先,提出問題:“教材中的實驗藥品為何選用氨茶堿,其藥代動力學參數(shù)可能有何特點?”“實驗動物為何選用家兔,能否用其他實驗動物替代?”讓同學們從多維度思考實驗步驟,討論實驗設計的合理性,提出可能的替代方案,甚至找到更優(yōu)的改進措施。其次,引導學生針對提出的問題,確定合理的關鍵詞,檢索CNKI等多個數(shù)據(jù)庫,閱讀有關論文。為了減輕學生負擔和提高效率,由教師進行把關,優(yōu)選和推薦不超過10篇論文進行閱讀。再次,以實驗課教材為基礎,根據(jù)文獻內(nèi)容,依托的科研平臺,調(diào)整實驗方案。有的同學選擇了大鼠替代家兔開展實驗;有的同學選擇了科研平臺使用的高效液相色譜檢測方法替代教材中的紫外分光光度檢測方法;還有的同學正參與課題組納米材料傳輸藥物的研究,在完成教材基礎實驗的基礎上,平行加了一組新型藥物傳輸系統(tǒng)體內(nèi)藥代動力學參數(shù)初步探索研究。學生的自行選題將教研室正從事的研發(fā)項目和目前學習的基礎課程緊密結(jié)合起來,具有現(xiàn)實的實驗需求,真正調(diào)動了學習積極性。最后,教師還引導學生系統(tǒng)整理實驗結(jié)果,并合理解讀。例如,改用大鼠作為模型動物開展實驗的同學發(fā)現(xiàn),用一室模型處理參數(shù)時,存在較大偏差,再通過復習理論課教材,采用殘差平方和法與擬合度法分析發(fā)現(xiàn),氨茶堿在大鼠體內(nèi)的藥代動力學參數(shù)符合二室模型特征。
3.2.3 依托優(yōu)勢研發(fā)資源,將研發(fā)動手能力培養(yǎng)融入實驗課教學? 傳統(tǒng)實驗課教學內(nèi)容固定,事先由教師將相關實驗設備調(diào)試好,實驗試劑配制好,實驗條件摸索穩(wěn)定,學生按照實驗步驟按部就班,簡單重復實驗即可,對其實驗動手能力要求不高。我們在進行生物藥劑學與藥物動力學實驗課教學供給側(cè)改革的時候,引入了很多科研要素,對實驗方案采取了部分開放的自主設計方式,對學生的實驗操作能力提出了很高的要求。首先,學生已大四了,經(jīng)過前期的培訓,已具備了較好的實驗操作技能。例如,動物灌胃、大小鼠的尾靜脈注射給藥,動物麻醉及采血,不少同學已能熟練操作。其次,教師提前安排教學實驗任務,給學生留出時間,去查閱實驗方法和學習實驗技能,對于學生不太熟悉的實驗方法,提供條件讓其開展初步的預實驗。再次,在正式實驗教學過程中,教師全程把關,先示教實驗操作,再指導學生自己動手完成。例如:對于實驗可能涉及到的、但學生又不熟悉的高效液相色譜儀、激光粒度儀、差示掃描量熱儀器、紅外光譜儀等儀器,教師既教會學生實驗操作,又強調(diào)注意事項,防止誤操作。此方式既提高學生的實驗操作能力,又保證了實驗過程的推進,確保能得到基本可靠的實驗結(jié)果用于分析。
3.3 開展管理機制的供給側(cè)改革
3.3.1 動態(tài)評價,過程調(diào)整? 傳統(tǒng)的教學評價模式采用課終考試作為評價依據(jù),但其弊端明顯,缺乏過程評價。在研發(fā)資源引入實驗課教學的過程中,存在大量的師生互動過程,利于實時評價,開展過程管理,及時調(diào)整教學方案,不斷提高教學質(zhì)量[21]。例如,在自主設計實驗過程中,發(fā)現(xiàn)不同學生自主查閱文獻,閱讀文獻,制訂實驗方案的能力差別很大;在實驗出現(xiàn)問題時,不同學生思考解決方式的思路和動手解決問題的能力差別很大。實驗結(jié)束后,由學生自己講解數(shù)據(jù)處理,算出各個藥代動力學參數(shù)。一方面,教師可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)學生的短板,并進行補足;另一方面,也可以作為實驗課評分的依據(jù)。當然,教師在評價學生實驗成績時,既要注重學生基礎知識的掌握和基本實驗技能的應用,又有意引導學生加強創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力等科研素質(zhì)的培養(yǎng),將其綜合能力作為評分依據(jù)。
3.3.2 優(yōu)化本科生導師制度? 本科生導師制度是一種人才培養(yǎng)模式,實質(zhì)是個性化教育,具有實踐性的特性,是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的重要途徑[22]。讓學生從大一開始就接受教師的面對面指導,既可以解決基礎課程學習期間遇到的問題,又可以及早接觸和參與教師的科研課題,必要時還可以及時疏導學生個人的心理壓力。明確學生和教師點對點關系的本科生導師制度,讓教師更有責任感,為其實現(xiàn)教師自我角色愿望創(chuàng)造條件,從而產(chǎn)生積極發(fā)展意識,主動構建學生培養(yǎng)模式,形成教師自覺的可持續(xù)成長機制[23]。優(yōu)化后的本科生導師制度,轉(zhuǎn)變教育和管理理念,樹立以學生為中心,讓學生及早接觸科研課題,手把手傳授實驗基本操作,引導學生逐漸進入課題研究,參與重慶市藥效學評價工程技術研究中心部分項目,對學生遇到的問題進行深度剖析,對生物藥劑學與藥物動力學實驗奠定了堅實的基礎。這樣既鍛煉了創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,又讓學生理解基礎知識對創(chuàng)新的支撐作用,提高對基礎課程學習的興趣。將優(yōu)質(zhì)的科研資源及早融入教學,引導本科生參與科學研究,對創(chuàng)新性人才培養(yǎng)具有重大積極的作用。
將優(yōu)質(zhì)的研發(fā)資源引入生物藥劑學與藥物動力學實驗課教學實踐后,學生學習的積極性顯著增加,自主性明顯增強。有更多的學生懂得了課前預習的意義,也更加注重課前準備;學生在課中思維更加活躍,發(fā)言更加積極,師生互動更加有效,往往更能抓住問題的核心,盡快解決問題;課堂總結(jié)的時候,歸納能力明顯增強。近年來,通過生物藥劑學與藥物動力學實驗課教學等課程的供給側(cè)改革,我校藥學院藥學本科生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到了明顯提升,分別于2017年和2019年參加了第五屆和第六屆全國醫(yī)藥院校藥學/中藥學專業(yè)大學生實驗技能競賽獲得特等獎、一等獎、二等獎和三等獎各一項的成績,在2018年“第十一屆全國大學生藥苑論壇”中獲得創(chuàng)新成果一等獎和優(yōu)秀論文獎,近兩年本科生發(fā)表SCI論文達到5篇,人均影響因子達到3分以上。總之,利用優(yōu)勢研發(fā)資源促進生物藥劑學與藥物動力學實驗課程的供給側(cè)改革,可以為各藥學學科供給側(cè)改革所借鑒,提升藥學本科生的科研思維能力和科研動手能力,以解決我國創(chuàng)新型藥學人才有效供給不足的問題,提升藥學創(chuàng)新型人才供給質(zhì)量。
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(收稿日期:2020-02-19)