中药新药研究与开发,是中药现代化发展的重要组成部分,可以进一步提高中医药的临床服务能力,符合国家战略需求。当前,需要培养一大批系统掌握中医药理论及中药实验技能,具有创新药物研发思维能力的中药学专业人才。
然而,中药新药研发周期长,在常规的实验教学中,仅能讲授新药研究的政策法规,或以散在的片段知识或单元操作进行实验。学生无法通过某一个实验项目熟悉新药研发的全流程,难以将中药新药研究有关知识整体串联,不利于研发思路的系统培养。
为了解决上述教学瓶颈,本中心依托已经开设十余年的《中药新药药学研究技术与方法》特色综合性实验课程和系列虚拟实验教学资源,开发了基于虚拟仿真实验技术平台的中药新药临床前研究虚拟综合性实验。本项目以上市的中药品种为例,还原真实中药新药临床前研发过程,围绕中药葛根、千里光设计4个综合实验,涉及中药新药研究中的多个关键环节,包括药材真伪鉴别、质量控制、制备工艺和急性毒性评价等内容。
通过本项虚拟综合性实验,学生将掌握中药鉴别、含量测定、片剂制备及急性毒性评价等实验技术,熟悉中药新药研发的关键环节和科研思路,为学生今后从事中医药科学研究和生产实践打下良好的基础。
中药新药临床前研究虚拟综合性实验,大大缩短了实验周期,节省了实验耗材,减少了实验动物的使用量,符合绿色实验设计的3R(Reduce、Reuse、Recycle)和实验动物使用的3R(Refine、Reduce、Replacement)原则。
中药新药研究虚拟综合性实验国家级一流课程
- 所属专业类:中药学类
- 对应专业:中药学
- 课程类型:专业核心课
- 实验类型:综合设计型
本项目依托已开设十余年的特色综合性实验和系列虚拟仿真教学资源,以上市的中药品种为例,还原真实中药新药临床前研发过程,围绕中药葛根、千里光设计4个综合实验。通过本项目,学生将掌握中药鉴别、含量测定、片剂制备及急性毒性评价等实验技术,熟悉中药新药研发的关键环节和科研思路。 本项目突破了中药新药研究周期长,常规实验难以系统完成的瓶颈,减少了耗材和实验动物使用量,符合绿色实验设计和实验动物使用的3R原则。
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- 实验人次 11818
实验人次,是指用户参与并完成实验的总人次,同一个用户可以做多次实验,在实验完成后,实验人次会依次累加。"
- 实验人数 3032
“实验人数”是指参与实验的用户总人数。注意:
1.同一个用户多次实验,实验人数只统计为1人,不累加;
2.“实验人数”只统计已回传成绩的用户人数总和;
3.“已回传成绩”指学生完成实验后,实验接口成功返回学生实验数据;
4.验证“已回传成绩”的方式:参与实验人员可以在个人中心-我的项目-我的成绩中查看是否可以进行“实验评价”,实验负责老师可以在申报管理-成绩查看中查看是否有学生成绩;
5.共享应用中的所有统计数据均在每日0点~1点更新。
- 实验平均用时 716'
- 实验完成率 100%
“实验完成率”是指完成实验的次数占参与实验总次数的百分比。
- 实验通过率 按人次 73.9%按人数 91.7%
实验通过率”是指实验完成,实验成绩60分及以上的人次和人数占实验总人次和总人数的百分比。
- 优秀 52.63%
成绩≥85
- 达标 21.26%
60≤成绩<85
- 不达标 26.1%
成绩<60
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本项目涉及中药新药研究中的多个关键技术环节(见图1、图2),以上市的中药品种为例,还原真实中药新药临床前研究过程。围绕中药葛根、千里光设计了4个综合实验,包括:中药鉴别、含量测定、片剂制备、急性毒性评价。帮助学生在有限的实验课程中全面了解新药临床前研究的具体实验内容,熟悉中药研发的主要过程。
选取的研究对象葛根、千里光具有很强的代表性。其中葛根为典型的多基原中药,《中药大辞典》、《中国药典》(1977至2000版)均记载葛根为豆科植物野葛或甘葛藤的干燥根。2005版《中国药典》才将葛根、粉葛作为两味药材分列。千里光为菊科植物千里光的干燥地上部分。功能为清热解毒,明目,利湿。一般认为千里光具有一定的肝毒性,临床使用时需注意用药安全。
临床上葛根、千里光均被制备成中成药片剂上市,其中愈风宁心片为单味葛根制剂,用于解痉止痛,增强脑及冠脉血流量。临床用于高血压头晕、头痛等疾病治疗。千里光片为单味千里光制备的糖衣片,用于细菌性痢疾、肠炎、急性阑尾炎、上呼吸道感染及一般炎症性疾病。
实验一、中药鉴别
中药材来源复杂,因历代本草记载、使用习惯不同、地区用语不同以及外形相似等原因,使得中药存在同名异物、同物异名、一药多基原、品种混乱及伪品等现象。
本实验从性状和显微的角度鉴别葛根、千里光及其非正品。在掌握实验技术的同时,引导学生了解基原鉴定是保证中药安全、有效及质量可控的基础。
同时学生可以依托中药饮片识别等虚拟教学平台为载体,结合VR技术,实现对中药真伪鉴别的在线学习,也弥补了名贵及毒性中药实训少的不足,培养专业兴趣。
实验二、中药含量测定
中药质量标准研究包括鉴别、检查、含量测定和指纹图谱等项目。鉴别主要解决的是药品真实性问题,检查、含量测定等检测项目则与中药及天然药物的安全性和有效性密切相关。液相色谱是中药含量测定的首选方法。
学生通过本实验进一步学习液相色谱的规范性操作,进行色谱条件优选,测定葛根中葛根素、千里光中金丝桃苷的含量。
实验三、中药片剂制备
剂型是适应治疗或预防的需要而制备的药物应用形式。中成药常用剂型有颗粒剂、片剂等。一般将中药饮片经提取等前处理工序,获得提取物后,加入适当辅料,制成适宜的剂型。
本实验将学习压片机的使用,并将葛根素、千里光提取物制备成相应的片剂。
实验四、中药急性毒性评价
药学、药理毒理学是新药临床前研究的重要组成部分。药理学主要研究药物治疗疾病时引起机体机能变化的机制;而毒理学是研究药物对生物体的毒性反应、严重程度、发生频率和毒性作用机制。
急性毒性实验常用来研究动物在短期内出现的毒性反应。半数致死量LD50是指能够引起试验动物一半死亡的药物剂量。
本实验将学习中药急性毒性实验的方案设计方法,并进行葛根、千里光提取物的急性毒性实验研究。
图1. 中药新药研究主要内容
图2. 中药新药研究虚拟综合性实验内容
课程安排:
表1. 实验教学内容课时分配表
- 1. 葛根的鉴别: 《中药大辞典》、《中国药典》(1977至2000版)均记载葛根为豆科植物野葛Pueraria lobata (Willd.) Ohwi或甘葛藤Pueraria thomsonii Benth.的干燥根。其中甘葛藤的干燥根习称粉葛。但葛根、粉葛在性状及显微鉴别、化学成分的种类及含量上均有明显不同,功效主治上也有一定差异。《中国药典》(2005版、2010版、2015版)把葛根、粉葛作为两味药材分列。葛根为豆科植物野葛Pueraria lobata (Willd.) Ohwi的干燥根,习称野葛;粉葛为豆科植物甘葛藤Pueraria thomsonii Benth.的干燥根。 ① 葛根及粉葛的性状鉴别 葛根:呈不规则的厚片、粗丝或边长5~12 mm的方块。切面浅黄色至棕黄色。质韧,纤维性强。气微,味微甜。 粉葛:呈不规则的厚片或立方块状。外表面黄白色或浅棕色。切面黄白色,横切面有时可见由纤维形成的浅棕色同心性环纹,纵切面可见由纤维形成的数条纵纹。体重,质硬,富粉性。气微,味微甜。 ② 葛根及粉葛的显微鉴别 葛根:粉末淡棕色。淀粉粒单粒球形、半圆形或多角形,直径3~37 μm,脐点点状、裂缝状或星状;复粒由2~10分粒组成。纤维多成束,壁厚,木化,周围细胞大多含草酸钙方晶,形成晶纤维,含晶细胞壁木化增厚。石细胞少见,类圆形或多角形,直径38~70 μm。具缘纹孔导管较大,具缘纹孔六角形或椭圆形,排列极为紧密。 粉葛:本品粉末黄白色。淀粉粒甚多,单粒球形、半圆形或多角形,直径3~37 μm,脐点点状、裂缝状或星状;复粒由2~10分粒组成。纤维多成束,壁厚,木化,周围细胞大多含草酸钙方晶,形成晶纤维,含晶细胞壁木化增厚。石细胞少见,类圆形或多角形,直径38~70 μm。具缘纹孔导管的具缘纹孔呈六角形或椭圆形,排列极为紧密。
- 2. 千里光的鉴别: ① 千里光及其非正品的性状鉴别 本品茎呈细圆柱形,稍弯曲,上部有分枝;表面灰绿色、黄棕色或紫褐色,具纵棱,密被灰白色柔毛。叶互生,多皱缩破碎,完整叶片展平后呈卵状披针形或长三角形,有时具1~6侧裂片,边缘有不规则锯齿,基部戟形或截形,两面有细柔毛。头状花序;总苞钟形;花黄色至棕色,冠毛白色。气微,味苦。 ② 千里光及其非正品的显微鉴别 叶表面观:上表皮细胞垂周壁微波状或波状弯曲;下表皮细胞形状不规则,垂周壁深波状弯曲。气孔不定式或不等式,副卫细胞3~6个。非腺毛2~12细胞,顶端细胞渐尖或钝圆多弯曲,细胞内常含淡黄色油状物,壁稍增厚,具疣状突起。
- 3. 葛根中葛根素的含量测定: 色谱条件与系统适用性试验:以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以甲醇-水(25:75)为流动相;检测波长为250 nm。理论板数按葛根素峰计算应不低于4000。对照品溶液的制备:取葛根素对照品适量,精密称定,加30%乙醇制成每1 mL含80 μg的溶液,即得。供试品溶液的制备:取本品粉末(过三号筛)约0.1 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入30%乙醇50 mL,称定重量,加热回流30分钟,放冷,再称定重量,用30%乙醇补足减失的重量,摇匀,滤过,取续滤液,即得。测定法:分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10 μL,注入液相色谱仪,测定,即得。本品按干燥品计算,含葛根素(C21H20O9)不得少于2.4%。
- 4. 千里光中金丝桃苷的含量测定: 色谱条件与系统适用性试验:以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以乙腈-0.2%醋酸溶液(18:82)为流动相;检测波长为360 nm。理论板数按金丝桃苷峰计算应不低于8000。对照品溶液的制备:取金丝桃苷对照品适量,精密称定,加75%甲醇制成每1 mL含40 μg的溶液,即得。供试品溶液的制备:取本品粉末(过二号筛)约1 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入75%甲醇25 mL,称定重量,加热回流1小时,放冷,再称定重量,用75%甲醇补足减失的重量,摇匀,滤过,取续滤液,即得。测定法:分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各20 μL,注入液相色谱仪,测定,即得。本品按干燥品计算,含金丝桃苷(C21H20O12)不得少于0.030%。
- 5. 葛根素片剂制备: (5)葛根素片剂制备 ① 葛根素原料 葛根素是葛根的主要成分,2015版《中国药典》规定葛根中葛根素含量不得少于2.4%。一般采用水体醇沉工艺制备葛根素粗提物,在经过大孔树脂纯化结合硅胶柱层析或其他适宜纯化方法制备纯度高于95%的葛根素。目前中国食品药品监督管理局已批准了葛根素原料药及其注射液的上市,也有多篇文献报道了葛根素片剂的制备工艺。本项目将以葛根素为中药单体药物典型案例,介绍葛根素片的制备。 ② 片剂制备工艺 称取葛根素,加入适量的微粉硅胶、喷雾干燥乳糖和微晶纤维素,混匀直接压制成片,即得。葛根素片剂处方:葛根素(主药)1g;乳糖(稀释剂)4g;微晶纤维素(粘合崩解剂)4g;微粉硅胶(助流剂)0.1g;总计9.1g。 ③ 片剂检查 按2015版《中国药典》四部通则0101片剂项下,对葛根素片剂进行检查,包括外观检查、片重差异、硬度、崩解时限等。
- 6. 千里光提取物片剂制备: ① 千里光提取物制备 取千里光饮片60 g,置烧杯中,第一次加15倍量水,浸泡20分钟,煮沸1小时,纱布滤过,第二次加10倍量水,再煮沸0.5小时,纱布滤过,合并两次的滤液,水煎液浓缩至1g生药/mL。 ② 片剂制备工艺 称取千里光提取物,加入适量的微晶纤维素、羧甲基淀粉钠、可溶性淀粉混匀,以10%淀粉浆为粘合剂,湿法制粒,50℃干燥,分别过10目和80目筛网整粒,再加以适量的滑石粉,即得。压制成片,即得。千里光提取物片剂处方:千里光提取物(主药)100g;微晶纤维素(填充剂)60g;羧甲基淀粉钠(填充剂、崩解剂)10g;可溶性淀粉(填充剂、粘合剂)72g;10%淀粉(润湿剂、粘合剂)约40 mL;滑石粉(润滑剂)3g;总计约250g。 ③ 片剂检查 按2015版《中国药典》四部通则0101片剂项下,对千里光提取物片剂进行检查,包括外观检查、片重差异、硬度、崩解时限等。
- 7. 千里光LD50测定: 千里光含有不饱和吡咯里西啶类生物碱 (pyrrolizidinealkaloids, PAs),由于PAs对动物及人类具有明显的肝脏毒性,是牧草中毒的主要植物之一。早在20世纪20年代,国外已有PAs引起家畜及人类中毒甚至死亡事件的报道。近年来, 随着服用千里光属植物引起中毒的病例不断增加,WHO及欧美国家的相关组织对含PAs草药的应用制定了不同程度的相关限制,一般都禁止含有PAs的植物出售。实验表明小鼠灌服千里光水煎剂的LD50为302.6 ±28 g/kg,腹腔注射的LD50为23 ±2.7 g/kg。 将千里光提取物按一定剂量给药,使其产生不同的死亡率,求出半数致死量。
- 8. 葛根LD50测定: 葛根是一种低毒性、高安全性的野生植物,临床上葛根的用量高达(45~60) g/d,也未见任何毒副作用。在常规剂量内水煎服没有不适反应,长期服用或大剂量30 g以下也没有明显不良反应。葛根水煎剂无致突、致畸作用。 实验选择具有一定毒性的千里光及无毒的葛根对比测定LD50,将葛根和千里光提取物按一定剂量给药,使其产生不同的死亡率,对有毒与无毒药物LD50测定进行对比,求出不同药物的半数致死量。
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序号 | 步骤名称 (100字以内) | 步骤目标要求 (100字以内) | 步骤合理用时 (分钟) | 目标达成度赋分模型 (200字以内) | 步骤满分 | 成绩类型 |
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①步骤1:开始实验前,学生首先进入“中药新药研究虚拟综合性实验”平台(http://virlab.shutcm.edu.cn/virlab/shzyy/shenbao.html),了解界面中的整体格局和功能模块。见图8。
图8. 虚拟实验项目平台主页
实验一、中药鉴别(2学时)
②步骤2: 点击“实验一、中药鉴别”模块,进入虚拟实验平台;点击“进入操作”,进入虚拟实验,见图9。(拓展饮片识别等学习,用户名:admin,密码:mengoo2014 )
图9. “实验一、中药鉴别”虚拟平台首页及其学习界面
③步骤3: 选择一味中药进行真伪鉴别
例1. 葛根饮片及其非正品的真伪鉴别
参考《中国植物志》、《上海市中药饮片炮制规范》,依据2015版《中国药典》一部葛根及其非正品进行药用植物、中药材、中药饮片,性状真伪鉴别;依据2015版《中国药典》一部对葛根及非正品进行显微鉴别。见图10。
图10. 葛根饮片的真伪鉴别图
例2. 千里光饮片及其非正品的真伪鉴别
参考《中国植物志》、《上海市中药饮片炮制规范》,依据2015版《中国药典》一部千里光及其非正品进行药用植物、中药材、中药饮片,性状真伪鉴别;依据2015版《中国药典》一部对千里光及非正品进行显微鉴别。见图11。
图11. 千里光饮片的真伪鉴别图
④步骤4:点击“相关试题”,进行学习考核。
例3. 葛根、千里光饮片的真伪鉴别相关试题
根据千里光、葛根的真伪鉴别实验内容,进行考核。见图12。
图12. 中药材及其非正品真伪鉴别相关试题截图
实验二、中药含量测定(2学时)
⑤步骤5:返回项目主页,点击“实验三、中药含量测定”模块。见图13。
图13. “实验二”虚拟实验首页
⑥步骤6:点击“进入虚拟实验操作”模块,进入含量测定虚拟实验。见图14。
图14. “实验二、中药含量测定”虚拟平台首页及其学习界面
以葛根、千里光为实例,分别应用高效液相色谱法测定葛根中的葛根素、千里光中的金丝桃苷的含量。
步骤6-1:对照品溶液的制备(例16.葛根)
取葛根素对照品适量,精密称定,加30%乙醇制成每1 ml含80 μg的溶液,即得。见图15。
图15. (葛根素)对照品溶液配制流程图
步骤6-2:供试品溶液的制备(例17.千里光)
供试品溶液的制备:取千里光粉末(过二号筛)约1 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入75%甲醇25 ml,称定重量,加热回流1小时,放冷,再称定重量,用75%甲醇补足减失的重量,摇匀,滤过,取续滤液,即得。见图16。
图16. (千里光)供试品溶液配制流程图
步骤6-3:流动相的配制(例18.葛根)
以甲醇-水(25:75)为流动相,分别采用有机相和水相微孔滤膜进行流动相过滤。见图17。
图17. 流动相配制流程图
步骤6-4:建立方法与样品分析(例19.葛根)
以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以甲醇-水(25:75)为流动相;检测波长为250nm。理论板数按葛根素峰计算应不低于4000。
测定法:分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10μl,注入液相色谱仪,测定,即得。液相测定分析方法建立与样品分析流程见图18。
图18. 液相测定的分析方法建立与样品分析流程图
步骤6-5:数据处理(例20.千里光)
以千里光为例,液相测定结果的数据处理分析见图19。
图19. (千里光)液相测定结果的数据处理分析
⑦步骤7:评分系统
“高效液相色谱虚拟教学软件”中的自学评分系统根据液相色谱技术的操作要点,按模块设置了100个评分要点(见图20)。以选择题的形式和学习者互动,使得学习者能在整个学习过程中对知识点的把握程度有一个比较清晰的自我了解,能够更好地督促学习者掌握液相色谱技术。
图20. 高效液相色谱虚拟教学软件中的自学评分系统
实验三、中药片剂制备(2学时)
⑧步骤8:在项目主页中,点击“实验三、中药片剂制备”模块,进入实验首页;点击“进入虚拟实验操作”,进入虚拟实验。见图21。
图21. “实验三 中药片剂制备”虚拟平台首页及其学习界面
⑨步骤9:葛根及千里光片剂的制备
步骤9-1:点击“压片用颗粒的制备”
分别称取葛根素、千里光提取物,加入适量的微晶纤维素、羧甲基淀粉钠和糊精,混匀,以5%聚维酮(K30)乙醇溶液为粘合剂,湿法制粒,50℃干燥,过24目筛网整粒,再加以适量的硬脂酸镁,即得。见图22。
图22. 葛根及千里光颗粒制备流程图
步骤9-2:模具的安装
点击“压片机的安装”。压片机一般有多冲和单冲之分,多冲一般适用于工业化大生产,而单冲一般适用于小批量生产或实验室试制。本虚拟实验学习系统是提供DP-50型单冲压片机的压片过程,主要包括选择合适的模具、安装冲模、通电和压片等过程。见图23。
图23. 模具安装流程图
步骤9-3: 压片机的调试
点击“压片机的调试”。正式压片之前必须对其填充量、压片压力以及出片机构进行调整,直至符合压片要求之后,才能压片。见图24。
图24. 压片机调试流程图
步骤9-4:片剂的压制
点击“片剂的压制”。最后打开料桶盖,加入压片用颗粒粉末(葛根素或千里光提取物),调节转速,即可进行压片。注意在整个压片过程中需随时抽样检测片剂质量,一旦发现片剂质量不符合要求,立即停止压片,对压片机重新进行调试。见图25。
图25. 片剂压制流程图
步骤9-5:压片机的清洁与拆卸
点击“压片机的清洁与拆卸”
压片结束后,关闭电源,对压片机各部位进行清洁,然后按照“加料机构-上冲-中模和下冲”的顺序,将压片机各零部件拆卸下来,并对其进行清洁,最后将加料筒安放回压片机上,模具浸没油中保存。见图26。
图26. 压片机清洁与拆装流程图
⑩步骤10:压片技术虚拟学习系统自主评分
《单冲压片技术虚拟学习系统》可根据单冲压片技术的操作要点,按模块进行技术要点分解,并以选择题的形式出现在评分系统中与学习者进行互动,虚拟实验结束后,系统将自动对操作者的答题情况进行评分,反映操作者的学习进度和掌握情况。见图27。
图27. 单冲压片技术虚拟学习评分系统截图
实验四、中药急性毒性评价(2学时)
⑪步骤11:在项目主页中,点击“实验四、中药急性毒性评价”模块,进入实验首页;点击“进入虚拟实验操作”,进入虚拟实验。见图28。
图28. “实验四、中药急性毒性评价”虚拟平台首页及其学习界面
⑫步骤12:葛根及千里光急性的制备
步骤12-1:动物品系选择及购买药材和动物
提供3种老鼠类型的选择,点击可以切换,选择后点击“下一步”按钮进入下一步操作。购物车界面,进行老鼠和药材的购买。见图29。
图29. 动物选购及药材购买界面
步骤12-2:预试
输入不同剂量进行死亡数统计,确定0及100%死亡率剂量范围(即Dn和Dm)。见图30。
图30. Dn及Dm测定的操作界面
步骤12-3: 正式实验
根据预实验得到的Dn和Dm,自行设计输入剂量比、分组数。系统根据个人设计方案得出各组剂量及不同时间点的死亡数。见图31。
图31. 各组剂量及不同时间点的死亡数测定界面
⑬步骤13: 结果计算及评定
根据LD50计算公式套用, 直接得出LD50结果。根据实验动物数量、药物浓度、实验经费等参数,评判为优、良、差。见图32。
图32. LD50实验结果及评定界面
1. 使用目的
中药新药研究周期长,在常规的实验教学中,仅能讲授新药研究的政策法规,或以散在的片段知识或单元操作进行实验。学生无法通过一个实验项目熟悉新药研发的流程,难以将中药研究有关知识进行串联和培养研发思路。
为了解决上述教学瓶颈,中心依托于已经开设十年的《中药新药药学研究技术与方法》课程和系列虚拟实验教学资源,开发了基于虚拟仿真实验技术平台的中药新药临床前研究虚拟综合性实验。将虚实结合教学法贯穿于虚拟实验训练、自主实验方案设计等教学过程中,学生可以熟练掌握鉴别、含量测定、压片、急性毒性实验等实验技术,熟悉了中药新药研发的关键环节和科研思路,为学生今后从事中医药科学研究和生产实践打下良好的基础。
中药新药临床前研究虚拟综合性实验,大大缩短了实验周期,节省了实验耗材,减少了实验动物使用量,符合绿色实验设计3R(Reduce、Reuse、Recycle)和实验动物使用的3R(Refine、Reduce、Replacement)原则。
2. 实施过程
中药新药临床前研究虚拟综合性实验,综合运用中药鉴定、分析、药剂、药理等学科知识,采用虚实结合教学法,使学习不再受时间与空间的限制。结合实例,选取具有很强代表性的葛根及千里光为研究对象,依托中药新药研究的主线,设计了4个新药药学临床前研究的虚拟实验。
将葛根、千里光药材进行性状和显微鉴别后,利用高效液相色谱法对其有效成分进行含量测定,再依据已上市剂型,采用湿法制粒制备两种提取物片剂,最后学习急性毒性测定方法,自主设计LD50实验方案,分别评价葛根、千里光提取物的急性毒性,通过将以上4个实验的知识点进行紧密串联,培训学生新药研究所需的实验技术,使学生了解中药新药临床前研究的科研流程。
中药鉴别实验中学生还可以中药饮片识别等虚拟教学平台为载体,结合VR技术,实现中药真伪鉴别在线的学习,也弥补了名贵及毒性中药实训少的不足,培养专业兴趣。
本项目教学设计上采用虚实结合的教学法,实验项目的设定上遵循“完整性、实用性和客观性”原则,按照中药学行业科研人员基本技能要求,设置实验原理、仪器介绍、规范化操作培训、实时考核系统等模块,详细制定技术操作要点并作为虚拟考试的考点。构建以“技术要点”为基础的“软件讲解-自主学习-虚拟练习-实时考核”的教学模式,学生在完成虚拟实验的学习后,可选择选择一个中药处方进行新药临床前研究方案设计,并进行小组讨论。
3. 实施效果
(1)熟练掌握专业实验技术
学生利用虚拟实验进行预习,了解整体实验过程的规范性,以探索性的方式吸引同学兴趣,通过真实实验训练学生对技术难点及关键点的掌握。再结合4个虚拟实验,使得学生能够掌握鉴别、含量测定、片剂制备、急性毒性等实验技术,学生进一步再通过反复练习,反复再现实验情境,不断提高实验的掌握程度。
(2)提高学生独立解决实际问题能力
通过一系列实验项目的模块化学习,帮助学生熟悉中药新药研发的关键环节和科研思路,可以形成学生独立学习、获取新知识技能的能力,培养学生利用专业实验技能解决工作和研究中实际问题的综合能力,为今后从事中医药的科学研究和生产实践打下良好的基础。
1. 实验报告与在线考核
通过在线训练后的实时在线考核,不仅能起到训练与考试交互的即时性,还可以让学生及时掌握所需内容。学生在完成每一个实验模块训练后,要基于每个训练项目的实验目的、实验方法、实验结果与分析等内容,形成电子实验报告,通过平台提交,再由负责老师进行在线批阅与反馈。
2. 自主实验设计
结合虚拟实验项目训练,在拓展学生的科研思维基础上,鼓励学生通过文献调研、结合TBL形式,以小组为单位,选择一个新的中药品种,自主设计新药临床前研究方案,启发学生科研创造力和想象力,激发学生对中药专业的学习兴趣。