藥學專業(yè)藥物化學實踐教學中設計性試驗的開展與探討*

李艷萍，梁偉光，吳劍峰，王瑞彬 ，聶 鑫△

（1.佛山科學技術學院口腔醫(yī)學院·醫(yī)藥工程學院，廣東 佛山 528000； 2.廣東順德工業(yè)設計研究院·廣東順德創(chuàng)新設計研究院，廣東 佛山 528300）

藥物化學課程主要涉及藥物的研發(fā)過程、合成路線與構效關系等內(nèi)容。實踐教學環(huán)節(jié)是藥物化學課程的重要部分，目的是使學生理解藥物化學的基本理論和基本方法，掌握藥學專業(yè)所學的基本化學操作技能，并培養(yǎng)學生針對典型藥物的綜合分析及解決問題的能力[1-2]。目前，我校正在建設高水平應用型理工科大學，藥學專業(yè)被評為我校應用型示范專業(yè)。藥物化學是藥學專業(yè)的重要課程[3]。為更好地培養(yǎng)出高水平應用型藥學人才，在藥物化學實踐教學環(huán)節(jié)設置了設計性試驗，以提高學生對藥物合成路線設計的基本認識，提升學生的動手能力與創(chuàng)造性，使學生對新藥的研究與開發(fā)具有初步的認識。

1 設計思路與方案

一般來說，藥物化學實踐教學以驗證性內(nèi)容為主，圍繞經(jīng)典藥物的經(jīng)典路線對學生進行基礎操作技能訓練，內(nèi)容包括蒸餾、回流、尾氣吸收、抽濾、pH調節(jié)、重結晶、薄層分析、柱層析、脫色、紅外光譜、紫外光譜、熔點測定等[1]。學生學習的目的是能對藥物化學試驗有較深刻的認識，并能掌握常規(guī)藥物化學試驗所需技術。驗證性實踐教學雖在培養(yǎng)學生試驗技能方面有重要作用，但在培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維方面卻有不足。故在藥物化學實踐教學環(huán)節(jié)中引入創(chuàng)新性訓練非常必要，也越來越被重視[4-5]。

基于學生的情況及實驗室的條件，設計了《阿司匹林合成路線的設計、合成與表征》的實踐教學環(huán)節(jié)，學生每2人1組，分別完成以下項目：1）查閱一定量文獻后，與試驗指導老師討論并確定本組的試驗方案（所提方案需有創(chuàng)新點和特色）；2）自行準備試驗所需儀器和試劑，獨立完成試驗，指導老師對試驗過程評分和適當指導；3）對所得產(chǎn)品進行鑒別，并進行純度和熔點測定，以評價試驗結果；4）提交試驗報告，并對結果進行分析。最后由指導老師綜合試驗過程及試驗報告，對每組學生進行評分，并點評。試驗共設10學時（占全部試驗學時數(shù)的26.32%），其中2學時用于學生討論與確定試驗方案，7學時用于開展試驗，1學時用于點評。整體來說，課時的分配和安排較合理。且由于設計性試驗環(huán)節(jié)的自由度大，學生們在參與過程中非常積極。以上環(huán)節(jié)設計的主要目的是培養(yǎng)學生設計合成路線的創(chuàng)新性思維與能力，應用已有知識和技能獨立完成試驗及應對試驗突發(fā)情況的能力，以及對試驗結果進行合理分析的能力。

2 經(jīng)驗總結

整體來說，課時的分配和安排較合理，為了順利開展創(chuàng)新性試驗環(huán)節(jié)，實施過程中需特別注意以下幾方面。

第一，指導老師對試驗方案要嚴格把關和充分指導。由于阿司匹林是一個經(jīng)典老藥，合成路線已非常成熟，相關文獻報道很多，故可能存在照搬文獻思路的現(xiàn)象。為了引導學生做出具有創(chuàng)新性的設計方案，指導老師需與每組同學一一討論。如關于水楊酸和醋酸酐的反應條件，文獻報道有水浴加熱、超聲輔助及微波反應等手段[6-11]，一般鼓勵學生用后兩種試驗手段。這樣既可讓學生主動嘗試課堂外的新技術，也可培養(yǎng)學生對藥物合成技術的興趣。又如反應的催化劑。阿司匹林的合成一般是在酸性或堿性催化劑作用下進行，在引導學生分析文獻中的催化劑原理和分類時，啟發(fā)他們聯(lián)想類似、可行的新型催化劑，并思考該催化劑是否具有獨特的優(yōu)勢（如環(huán)境友好或價廉易得等）。與指導老師充分討論方案及細節(jié)后，學生們普遍對自己設計的方案有了深刻的認識，這對于他們后面獨立完成試驗及解決試驗過程中遇到的問題都非常有幫助。

第二，在試驗過程中及時給予學生幫助，引導其解決遇到的問題。雖然試驗方案在設計上已基本合理可行，但方案并未進行預試驗，學生們的動手能力也參差不齊，試驗過程中仍會碰到意想不到的情況。如曾有學生做超聲輔助反應時按既定條件操作，結果反應物沒有完全反應完。指導老師發(fā)現(xiàn)后及時指出問題，并協(xié)助調整條件處理。另外，也曾有同學發(fā)現(xiàn)碘催化后用活性炭初次脫色時效果不好，經(jīng)討論，該同學提出增加脫色次數(shù)及溫度不能太高（避免阿司匹林水解）的方案。方案本身雖簡單，但為學生經(jīng)過獨立思考，且考慮到產(chǎn)物的不穩(wěn)定性后提出，其試驗思維也得到了相應鍛煉。在試驗過程中，指導老師還需指出及幫助學生及時改正不規(guī)范的操作。

第三，試驗結束后及時點評和總結，讓學生討論試驗結果，通過對比發(fā)現(xiàn)自己方案的優(yōu)缺點。從以往的情況來看，絕大部分學生都能得到產(chǎn)物，但其質量各不相同。有的產(chǎn)物晶形很好，純度也高，熔點范圍與文獻報道相吻合。也有的產(chǎn)物晶形不好，雜質多，產(chǎn)率低。由于每個同學的合成路線和條件不盡相同，因此在點評和總結環(huán)節(jié)將各組的結果匯總，讓學生總結規(guī)律，并討論結果好與不好的原因。從而使學生對自己獨立設計和親手合成的試驗理解更深刻，同時也鍛煉了他們分析問題及解決問題的能力。

第四，在整個教學過程中注重培養(yǎng)學生的安全意識。藥物化學試驗中常用到劇毒、腐蝕性試劑，危害人體健康。在討論設計方案時應提醒他們某些試劑的毒害性，嚴格監(jiān)督在試驗過程中規(guī)范使用。

3 教學效果

設計性試驗環(huán)節(jié)自由度大，學生興趣高，參與積極，且均能在預定時間內(nèi)完成任務，教學效果顯著，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

第一，學生在藥物化學方面的科研思維得到了鍛煉。通過查閱文獻、分析文獻、動手合成驗證和討論分析問題等環(huán)節(jié)，學生的分析問題、解決問題、溝通等能力均有較大提高。在查閱文獻過程中，學生進一步熟悉了藥物化學的科研領域，對其日后的科研生涯有較大幫助，也有利于其確立畢業(yè)論文主題。

第二，學生的藥物化學理論水平和試驗技能得以提升，提高了對藥物化學試驗的興趣。通過親手設計、獨立完成試驗，大部分學生對藥物化學的基本理論有了更深刻的認識，創(chuàng)新性思維及靈活應用知識的能力得到了提升。討論在教學過程中起著非常重要的作用。從在設計方案時與指導老師交流，到試驗過程中與同組同學交流，以及試驗結束后全班同學大討論，學生表現(xiàn)非常積極，能及時提出疑惑，理論水平和試驗技能在交流中得到鍛煉與提升。同時，在討論過程中，學生的自學能力也得到提升，對這門課的興趣也大大提高。

第三，實踐教學師資隊伍得到鍛煉，教學能力得到提高。為了實現(xiàn)理想的教學目的，試驗指導老師需要具備全面的專業(yè)知識及付出大量的精力，不僅要非常熟悉每組同學的路線，還要隨時解決學生試驗過程中的問題。經(jīng)過指導學生的設計性試驗環(huán)節(jié)，教師的教學能力與應對突發(fā)情況的能力均得以提高，在引導學生發(fā)散性思維、發(fā)揮學生創(chuàng)新力方面也積累了經(jīng)驗。在設計性教學環(huán)節(jié)中，教師慢慢掌握了“學生為主，教師為輔”的工作方式，越來越受學生歡迎，也取得了良好的教學效果。

4 小結

“粵港澳大灣區(qū)”的發(fā)展對人才的要求越來越高，如何培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型的高素質藥學人才是教學過程中需要解決的重要問題?？傊?，在藥物化學試驗中開展設計性教學能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維及靈活運用知識的能力，是培養(yǎng)符合社會需求人才的重要手段[12-14]。目前，設計性試驗在創(chuàng)新性訓練方面還有待加強。隨著我校藥學專業(yè)生源素質的逐步提高，以及我校藥物化學師資隊伍的不斷壯大，計算機輔助藥物設計的相關內(nèi)容也逐漸走進本科生的教學中。未來希望在設計性教學環(huán)節(jié)中增加學時，改良考核方式[1]，并引入計算機輔助手段，指導學生嘗試設計與合成新型化合物，更好地培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和應用知識的能力。