基于大学生创新性实验项目的药学本科生研究性学习探索

具体实验内容及流程如图1、表1所示。

三、项目实施

（一）选择主题

项目启动阶段，在导师指引下，学生通过学校图书馆数据库查阅文献、收集资料。青阳参具有抗癫痫、抗病毒和抗肿瘤等临床应用前景[7-8]，其主要成分之一为青阳参苷元，针对该成分的作用机制、结构修饰等研究都非常缺乏，因此将青阳参苷元作为探索对象对药物开发很有意义。大量获得苷元是开发的基础，也是必须攻克的技术重点，所以提取工艺改进可以成为理想的药物化学创新性实验项目主题。

目前，青阳参苷元提取方法主要是加热回流法，有时间长、温度高和效率低的问题[9]。学生通过对其他天然产物提取文献的阅读、总结，再结合昆明医科大学实验室情况，拟定选择使用设备简单、操作方便、运行时间短和成本低廉的超声法提取[10]。搭配高效液相色谱法测定目标物含量，分析速度快，检测灵敏度高，能得到非常准确的提取率数据[11]。响应面设计是天然产物提取分离的科学优化方法之一[12]，较过去常见的正交试验设计更为先进，查询资料后证实，青阳参苷元的提取中尚未见到以响应面设计辅助优化工艺的报道，所以此工作具备新颖性。以网络为媒介，学生马上自学了响应面法实验流程、Design Expert软件的操作运行及数据分析方式，为后续实验的开展提供支持。至此，项目的具体内容、范围得以明确，天然产物提取方法、色谱分析技术和统计学原理等均有涉猎，可以让学生从中获得丰富多样的体验和科学知识，体现了研究性学习的综合性特征。

（二）规划统筹

完成信息采集、确认研究题材后，导师帮助学生设计项目技术路线和实验方案，规划预期进度，制订各阶段的具体工作内容与目标，并将任务、责任分解到每位参与者手中。

大学生创新性实验项目的任务是艰巨的。提取实验部分，除了考察单个因素对青阳参苷元提取效果的影响，还需按照响应面设计编制方案，进行不同工艺组合的实验。高效液相色谱检测时，要反复摸索色谱条件，绘制合格的标准曲线，确证方法的精密度、稳定性和重复性良好，才能完成样品定量。执行后期，大量繁杂的数据待整理，采用统计学处理后再全面分析、预测和优化结果，补充验证性实验。最终要撰写项目总结，制作PPT、视频，填写竞赛资料，参加答辩汇报，以及形成科研成果。项目的申请人和主体团队都是本科生，同时期还兼顾着其他的学业课程，每位学生的力量有限，恰当的时间安排与合理的分工协作就成为项目顺利完成的关键。规划进度时，既要考虑资助单位对项目实施的期限要求，又要根据学生各自不同的学习、生活计划综合部署，做好前后交接、信息传递等工作，使项目尽量按照预想的时间节点有序展开，也实现学生在本项目与其他课程上的双赢。分配任务时，充分地讨论每位参与者的擅长与短板，自愿承担的项目角色，以及对科研的具体兴趣点，这样更容易增加学生的主观能动性，形成愉悦的团队气氛，充分发挥合作优势，也显露出不同学生的特色，体现了研究性学习“因材施教”的理念。

（三）组织实施

项目执行起始，导师首先带领团队开展了实验预做。一方面，学生可以通过预实验改进技能水平，纠正操作中出现的失误。例如学生没有将药粉与提取试剂混合均匀，提取过程不够充分，或是加热超声后提取液未凉至室温就调整酸碱度，令pH测量不准确，都导致实验结果出现较大波动，3次平行实验提取率RSD（相对标准偏差）超过5%，严重影响了结果的稳定性。这就警醒学生要注意混匀、降温等细节，确保每一个操作步骤都做到精准到位，坚决杜绝偷工减料，使平行实验各项条件完全一致，达到良好的重复性。另一方面，预实验能挖掘规划阶段未考虑到的各种问题，提出解决方法，以便修订、完善研究方案。例如先期设计了以pH试纸检查酸碱度，但预实验中学生发现试纸的精密度不够，所测得的提取液pH有偏差，造成结果不可信，于是讨论决定改为使用仪器监测，购买了新型的便携式pH计，以保证每一份提取液都能准确中和至pH≈7。此外，针对不熟悉或没有接触过的仪器，预实验为学生提供事先学习的机会，减少了正式实验中由于设备操作不当带来的时间损失和结果错误。项目包含的高效液相色谱仪，较药物分析实验课中使用的型号更为先进、复杂和昂贵，负责检测的学生通过请教专业老师和自学，花费约1个月时间逐步熟练掌握，确定了色谱柱型号、流动相组成、进样量、检测波长和标准曲线等关键信息，并对方法进行了可行性验证。

正式实验时，因为有扎实的理论功底和熟练的实践技能，学生得以快速、准时地完成工作。即使依旧会遇到超出知识面的问题，学生也可凭借前期提升的自学能力和积累的丰富经验，利用线上、线下渠道收集信息，与自身实验情况比对，分析原因、寻找方法，或进一步和导师探讨，最终解决问题，实现了研究性学习锻炼学生发现问题、提出问题和解决问题的能力的目标。

（四）总结收获

研究尾声，创新性实验项目得到了完整、有效的实验结果，既达到优化超声提取青阳参苷元工艺条件的科学目标，也形成了可交付的学术成果，获得一系列奖项。团队依托项目，申请了一项国家发明专利，已公开;撰写一篇科技论文，由省级专业期刊录用发表;参与昆明医科大学大学生科技节暨大学生课外学术科技作品竞赛，获二等奖;推送云南省大学生课外学术科技节，获三等奖。

回顾整个过程，总结各环节的经验和体会，学生对这种研究性学习模式都给予了充分肯定，切身感受得到提高。从项目里，学生扩展了药物化学、药物分析、统计设计和软件应用等领域的知识广度，掌握了超声提取仪、pH计和高效液相色谱仪等多种机器的使用方法，巩固了化学实验的操作技术，同时通过参与申报、结题、竞赛和文章撰写，开拓了信息提炼、沟通表达和组织策划能力。学生真正体会到“理论指导实践，实践检验理论”的含义，并且自我认知水平极大改善，有效调动探索科学的好奇心、求知欲和积极性，不受课本约束，充分发挥创造力，培养出浓厚的研究兴趣，为将来进一步深造奠定坚实基础。此外，学生也培养出严格的自我要求精神，学会保持谦逊、诚信并勇于承担责任，意识到团队的重要性。合作难免产生摩擦，需要参与者以大局为重，尊重不同观点，信任队员能力，欣赏彼此长处，宽容他人错误。在科学探索中，学生不仅得到知识、成果，激起创新欲望和学习热情，也获得友谊，产生了集体荣誉感。