開放式實驗在化學制藥創新型人才培養中的開發與應用

張 杰，周淑晶，李進京

(佳木斯大學 藥學院，黑龍江 佳木斯 154007)

化學制藥行業是國民經濟的重要組成部分，其主要任務是研究開發醫藥新產品和不斷改進生產工藝，創新是其精髓。我國第十三個五年規劃綱要中，《醫藥工業發展規劃指南》提出了增強產業創新能力、推動綠色改造升級、提高國際化發展水平、拓展新領域發展新業態等任務。到2020年醫藥工業要實現醫藥工業整體素質大幅提升，創新能力顯著增強的目標。這些都對化學制藥從業者的創新能力提出了全新的要求。

近年來，高等教育教學改革取得的成績有目共睹，為提升國民素質、服務國家現代化建設發揮了重要作用。但與西方發達國家相比，仍有較大差距，特別是學生的社會責任感、創新精神、實踐能力仍有待增強。大學生的實踐能力、綜合運用知識解決問題的能力和創新能力等的培養是高校教學研究永恒的課題[1]。填鴨式教學為主的傳統教學方式已不能滿足新時代的要求，學生在此模式下，無法發揮主觀能動性，嚴重阻礙了學生創新精神的培養[2]。開放式實驗教學模式以學生為中心，可以充分調動學生的學習積極性，提高本科生的創新能力。

制藥工藝學是化學制藥類專業教學過程中的核心內容之一，其中，工藝優化理念和方法是最利于對學生進行創新創業教育的環節。將工藝優化以開放式實驗的形式向學生開放，可激發學習興趣，培養創新精神，提高創業能力。

1 設計思路

工藝優化常從以下幾個方面考慮[3]：(1)配料比與反應物濃度(2)溶劑(3)催化劑(4)溫度和壓力(5)反應時間與反應終點的監控(6)產品的純化與檢驗。在如此多的因素中要分清主次，就需要通過合理的試驗設計及優選方法，為找出影響生產工藝的內在規律以及各因素間相互關系，盡快地找出生產工藝設計所要求的參數和生產工藝條件提供參考[4]。學生只有在透徹理解和充分掌握工藝優化的原理和方法后，才易于開發出更具競爭力的制備工藝路線，從而實現創新創業。查爾酮的制備工藝具有簡易，所需原輔材料少且易得，反應條件溫和，操作簡便，安全性高，產品易分離純化等特點，因此，本文以查爾酮的制備工藝優化為例，將其開發為開放性實驗，培養學生創新創業能力。

2 實驗方案

2.1 反應方程式

2.2 因素選擇

表1 因素水平表

根據文獻調研[5]，查爾酮類化合物最高效的合成方法是以苯甲醛和苯乙酮為原料，在堿性催化劑催化下，通過Claisen-Schmidt縮合反應制得。該工藝的影響因素可概括在表1中。

2.3 實驗設計

學生在查閱相關資料的基礎上，選擇3個因素，并將每個因素分成2個水平，填入下列正交表(表 2)，安排實驗。也可根據文獻檢索結果，設計更多因素的實驗方案。

表2 L4(23)正交表

2.4 操作方法

將反應原料溶于所選溶劑中，0℃下滴加催化劑水溶液，然后在設定溫度下攪拌反應，TLC確認反應終點，Rf (30∶1 Petroleum∶ Ethyl acetate)= 0.33。反應結束后冰水浴冷卻，將出現的大量淡黃色固體過濾，干燥即得目標產物。將所得收率數據填入正交表中，計算K和R值。計算分析各因素對收率的影響大小，篩選出最優反應條件，并安排實驗對該條件進行驗證和進一步優化。

3 教學安排

本實驗包含多種實驗操作及后處理方法，但所需試劑和儀器種類并不多，大多數功能實驗室均能滿足要求。實驗進行前，學生應做好充分的文獻調研，做好實驗設計，并將設計方案提前與指導教師進行溝通、討論，指導教師根據討論結果準備試劑和儀器。為了保證教學效果，應建立提前預約制度，實驗室應全天開放，對實驗時間給予充分保障。每個實驗組不宜超過3人，實驗過程中組員要有明確的分工，詳細記錄實驗現象，認真完成實驗報告和對工藝優化全新的認識和體會，并能做到舉一反三。

4 結語

合理的開放式實驗內容和科學高效的管理模式對培養學生的創新精神大有裨益，將工藝優化引入到開放式實驗教學內容中，與理論教學緊密結合，有利于提高教學質量；開放式實驗自由度較大，學生有廣闊的發揮空間，也有利于學生實踐能力和獨立思考能力的培養。以此為起點，我們將持續對教學方式、方法和內容改革進行探索，以更高效、更合理的教學模式推進化學制藥創新型人才的培養。