藥物化學實驗教學改革探討

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摘要：《藥物化學》實驗是培養(yǎng)生物制藥類專業(yè)創(chuàng)新人才的一門重要課程，本文從我校實際情況出發(fā)，對《藥物化學》實驗課教學現(xiàn)狀和存在的問題進行分析，從建立“三階段三層次”藥物化學實驗教學模式、建設綠色藥物化學實驗室、編寫實驗教材、多元化的教學方法、改革評價考核機制等方面探討了相關教學改革策略，以期提升實驗課程的教學效果，促進創(chuàng)新意識和綜合能力的培養(yǎng)。

關鍵詞：藥物化學；實驗；教學改革

一、藥物化學實驗教學的現(xiàn)狀及存在的主要問題

隨著生物制藥行業(yè)的快速發(fā)展，生物藥品如多肽類、疫苗、血清制品、抗體、核苷類臨床使用越來越廣泛，不少高校非常看好生物制藥專業(yè)的應用前景，并陸續(xù)開設此專業(yè)。生物制藥專業(yè)作為我校近幾年新辦專業(yè)，實驗課程各方面建設還不夠成熟，藥物化學實驗教學存在的問題主要表現(xiàn)在：（1）內(nèi)容陳舊，不足以體現(xiàn)專業(yè)特色。實驗項目基本是化學藥的合成，如苯妥因鈉、煙酸、阿司匹林等，并未涉及生物藥物，如多肽類、抗生素類、苦參堿等天然產(chǎn)物；（2）教學形式死板。課前學生寫好預習報告，課上教學老師“講解、示范、強調(diào)”。但部分學生并沒有進行課前預習，只是按照教材抄寫實驗步驟，導致實驗過程頻繁出錯；還有部分學生“照方抓藥”，按部就班地進行機械式操作,導致學生不能很好的“提出問題,分析問題,解決問題”；（3）實驗室建設不成熟。藥物化學實驗室目前儀器設備采購嚴重不足，無法展開綜合性和設計性實驗，導致實驗項目過于基礎化、重復率高，不利于提高學生的求知欲。另外，實驗室沒有建立合理的廢氣廢液廢固處理系統(tǒng),易制毒、腐蝕性、刺激性有機溶劑沒有統(tǒng)一回收，污染環(huán)境。（4）考核方式單一。藥物化學實驗評價方式主要包括實驗報告的撰寫和出勤率，學生不會予以重視。部分同學不動手實驗，直接使用其他小組成員產(chǎn)品或者實驗結(jié)果；也有少部分學生有遲到早退甚至曠課現(xiàn)象。

二、藥物化學實驗教學改革

1．建立“三階段三層次”藥物化學實驗教學模式

藥物化學實驗項目按技術要素和能力要求劃分成基礎性實驗項目（4個）、綜合實驗性項目（1個）和創(chuàng)新性實驗項目（1個）三個模塊。第一模塊基礎實驗項目包括化學藥（2個）和生物藥(2個)的合成，側(cè)重于掌握藥物合成的基本原理和操作，為實驗教學的第一階段第一層次。第二模塊綜合實驗項目主要是將藥物化學、藥物分析學、藥劑學進行融合，從藥物的合成到鑒定及穩(wěn)定性考察再進行制劑，為實驗教學的第二階段第二層次。第三模塊創(chuàng)新性實驗為設計型實驗，隨著新藥發(fā)現(xiàn)過程已從原有隨機、偶然發(fā)現(xiàn)逐步向合理科學發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變,以尋找具有高效、低毒性化學實體(NewChemicalEntitles,NCE)為目的的藥物設計已經(jīng)成為新藥開發(fā)的重要環(huán)節(jié)[2]。學生可以通過前藥原理、生物電子等排原理等自主設計藥物并進行合成，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和獨立思考的能力。例如獨立設計一個尿嘧啶衍生物的抗代謝藥物并進行合成與檢驗。此為實驗教學的第三階段第三層次。

2.建設綠色藥物化學實驗室

在實驗室建設方面,除了需要購入實驗儀器設備，如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀器、真空泵、磁力攪拌器、高效液相色譜儀、核磁共振波譜儀、多肽合成儀等設備以滿足綜合性及設計性實驗的需求，更應該著眼于綠色實驗室的建設。藥物化學實驗會運用到大量腐蝕性或者有毒化學試劑，或者反應產(chǎn)生大量廢氣。例如貝諾酯的合成，第一步反應是阿司匹林與氯化亞砜反應(滴加吡啶催化)生成大量氯化氫和二氧化硫氣體，若不進行吸收危害性極大。因此我們需要從以下幾個方面進行綠色化革新[3]：（1）實驗藥品與耗材的綠色化管理:藥物化學實驗藥品種類繁多，很多為易燃易爆或者腐蝕性強的有機試劑，因此建立了嚴格的取用制度。對于危險性極大的試劑使用時只能放于公共區(qū)，不得隨意拿至實驗臺，用完重新放到儲存柜；揮發(fā)性強的液體試劑取用時一定要打開通風櫥。每個學期實驗結(jié)束，要對實驗試劑，特別易制毒試劑和耗材進行清點，以免下次采購造成浪費；（2）實驗項目的綠色化:在實驗項目的選擇上，盡可能進行實驗方案的優(yōu)化，保證藥品毒性的最低化。亦或是更換一些毒性較小的實驗，如多肽類藥物的合成，苦參生物堿的提??；（3）實驗室“三廢”綠色化處理:實驗室應該建立合理的廢氣、廢液、固體廢棄物處理系統(tǒng)。

3．編寫實驗教材

根據(jù)“三階段三層次”藥物化學實驗教學模式，編寫具有專業(yè)特色、與學科發(fā)展前沿接軌的、具有基礎性、綜合性、創(chuàng)新性的實驗教材。另外，我們在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，有些實驗教材中實驗步驟是可以進一步優(yōu)化和改進的。例如煙酸的制備中首先制備煙酸鉀溶液，參考步驟[4]為：量取3-甲基吡啶5g、蒸餾水200mL水，搭上冷凝回流裝置，于磁力攪拌器中水浴加熱至85℃，在攪拌下，緩慢分批加入高錳酸鉀21g（控溫85~90℃），1h后停止反應，改成常壓蒸餾裝置，蒸出水（約130ml）及未反應的3-甲基吡啶，趁熱抽濾，用12mL沸水分三次洗滌濾餅(二氧化錳)，合并濾液與洗液，得煙酸鉀水溶液[4]。但在改為常壓蒸餾裝置過程中，很難蒸出未反應的3-甲基吡啶和蒸餾水，因此我們改用減壓蒸餾方式，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，效率明顯提升。后續(xù)又出現(xiàn)一個問題，抽濾去除濾餅(二氧化錳)，濾液仍顯紫紅色，表示反應液中有多余的高錳酸鉀，需要加乙醇溫熱再抽濾。有的小組濾液顏色過深需反復多次抽濾，此舉造成了很大的損耗。為了提高產(chǎn)率，我們少量分批次將反應液進行減壓蒸餾，最終的濾液不再顯示紫紅色。因此，在實踐的基礎上可對實驗內(nèi)容進行更新與優(yōu)化。

4．多元化的教學方法

（1）讓微課走進實驗課堂。之前的教學工作中發(fā)現(xiàn)學生實驗預習效果很不理想，基本是抄寫實驗步驟再上交預習報告。在老師著重強調(diào)需要注意的步驟并進行操作演練后，仍然頻繁出錯，而實驗耗時長，一旦出錯基本宣告實驗失敗。因此建議藥物化學實驗微課將實驗基本原理、合成路線等理論教學內(nèi)容以及實驗操作制成一系列以5～10min為單位的微型課程視頻，有助于實現(xiàn)提前預習、課后溫習，提高實驗效率和成功率，也有助于提高學生的學習熱情和積極性。此教學方法適用于基礎實驗模塊。（2）貫徹“提出問題-解答問題-延伸思考”的問題式教學方法。在實驗過程中也會出現(xiàn)很多非預期的結(jié)果和現(xiàn)象，對此鼓勵學生提出疑問并發(fā)表自己的見解，再通過查閱文獻和實驗操作進行驗證。實驗結(jié)束，學生對實驗結(jié)果進行討論式匯報，對非預期現(xiàn)象進行分析總結(jié)，最后對實驗方案提出具有建設性的改進意見。即通過提出問題→查閱文獻→實驗驗證→小組討論→分析總結(jié)→延伸思考，使學生的創(chuàng)新思維與實踐能力得到有效的鍛煉。（3）合理評價考核機制。根據(jù)“三階段三層次”藥物化學實驗教學模式，第一階段先進行1-2人的驗證性實驗，共4個項目；第二階段進行3-4人的綜合性實驗,1個項目；第三階段實行4-5人的設計性實驗，1個項目。考核方式實行多元化的標準，從小組分工記錄、操作能力、團隊協(xié)作能力、設計性實驗的創(chuàng)新性、實驗報告的撰寫等多方面進行評價。這需要指導老師積極走進實驗課堂，對學生表現(xiàn)及時做好相應記錄。

三、結(jié)語

始終堅持“以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為目標”，發(fā)展“以師生互動為特色”的教學理念，以問答及討論的方式開展實驗教學工作。利用實踐教學所提供的自主探索、多重交互、合作學習、資源共享等學習環(huán)境，把學生的主動性、積極性充分調(diào)動起來，培養(yǎng)我們所需要的創(chuàng)新人才[5]。

參考文獻：

[1]劉鳳志,朱小東,張海娟,等.我院制藥工程專業(yè)藥物化學課程教學改革與實踐[J]中國藥房,2014(12):1146-1148

[2]李煒,葉德泳,仇綴百,等.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的藥物設計學課程建設[J]藥學教育,2011,27(1):24-27

[3]艾秀娟,林于鍵.藥學實驗中心綠色化建設的探索與實踐[J]實驗科學與技術,2014,12(5):200-202

[4]李柱來.藥物化學實驗指導[J]2014

[5]楊陽.合理利用網(wǎng)絡資源,提高英語教學效率[J]讀與寫(教育教學刊),2013,10(11):225-225

作者：吳夢晴 單位：巢湖學院化學與材料工程學院