數據庫在藥物化學實驗教學考評中的應用探索*

李 清，鄧小艷，蔣 能

(1 廣西醫科大學藥學院， 廣西 南寧 532001；2 廣西醫科大學附屬腫瘤醫院廣西，廣西 南寧 530021)

藥物化學是藥學領域重要的帶頭學科，也是藥學專業知識框架不可或缺的基石，藥物化學實驗是藥物化學理論體系的核心內容之一[1]。藥物化學實驗主要以藥物的制備為學習掌握的重點，但是藥物的化學結構多且無規律，合成方法路線繁雜，實驗過程影響因素多，合成試劑毒性大。這使得藥物化學實驗難度大，實施過程受到多種條件限制[2]。很多高校都選擇以使用多年經典的藥物作為制備對象，這使得藥物化學教學方法陳舊，創新性不足，不能提高學生的創新與研究能力[3]。針對藥物化學實驗教學中的問題，本文提出將數據庫應用到藥物化學實驗考評中，以提升學生的知識面和創新能力。

1 當前教學過程的主要問題及原因分析

筆者所在教研室藥物化學實驗教學的內容為苯妥英鋅、撲炎痛、磺胺醋酰鈉等經典藥物的合成。藥物化學實驗教學方法為：分組→查閱資料寫方案→實驗闡述與討論→實驗操作→實驗報告。在長期的藥物化學實驗教學過程中，出現以下問題[4]：(1)資料查閱困難。不少學生承認資料閱讀不夠，數據庫文獻數量有限，外文文獻資料少，沒有好的方法途徑查閱資料，不了解外文文獻查閱方法，希望能在課前培訓如何查閱文獻。(2)資料文獻信息陳舊，無新意。因為合成藥物多為經典藥物，合成路線是數十年前的方法，合成方法更新緩慢，實施路線無創新。(3)實驗方案書寫重復率高。由于歷屆學生將實驗方案上傳到互聯網上，因此，部分學生直接下載使用，使各組方案相似度較高，所提出的問題毫無新意，甚至一些問題的答案存在明顯錯誤也未加以糾正。(4)討論環節的深度和廣度不夠，無法提高學生思考問題，創新研究的能力。(5)最后教師對方案書寫提出建議或對不同方案的異同點進行總結分析，但是由于選題陳舊，難以提出創新的建議。

2 基于數據庫藥物化學實驗教學考評實施的基本流程

本課題提出基于數據庫的藥物化學實驗教學考評體系，實施內容包括：制備目標藥物的選取；數據庫的使用；實驗方案的書寫和PPT的制作；學生講解；討論和實驗授課講解；教師評分；教學效果的評價。

2.1 制備目標藥物的選取

藥物制備目標是藥物化學實驗教學研究的關鍵。傳統的藥物化學實驗的藥物制備方法非常成熟，近十年幾乎無文獻更新。雖然實驗教學準備方便，但是這限制了學生的創新性。因此我們在三個傳統實驗的基礎上，增加一個創新性的基于數據庫的藥物化學實驗考評。傳統實驗可以讓學生熟悉流程和實驗方式，掌握實驗操作。而在傳統實驗的基礎上，我們新增一個藥物實驗考評內容，即為每一小組提供一個最近上市的化學新藥，通過查閱合成方法，設計一個創新實驗方案。

2.2 數據庫的使用

藥渡網是基于大數據的藥物研發信息數據庫，通過輸入藥物名稱，即可獲得藥物的相關信息，包括基本信息、主要國家批準情況、化學信息、專利信息、化合物的合成路線、臨床試驗信息等[5]。這些信息是藥物化學學科研究的主要內容，因此了解最新藥物研發的信息對于藥學專業學生是受益匪淺。對于藥物化學實驗，需要同學了解的信息是藥物合成的路線和相關的文獻，根據這些資料學生可完成實驗方案的書寫。

2.3 實驗方案書寫和PPT制作

由于目標藥物的時效性強，藥渡網的數據庫更新快，因此實驗內容新穎性強。查閱文獻和書寫內容可以提高學生的創新和研究能力。我們要求學生根據藥渡網的文獻結合自己查閱的文獻，以論文的形式書寫實驗方案。根據實驗的方案，制作PPT。此步驟和傳統的藥物合成有明顯差異，傳統教學法的目標藥物文獻陳舊，導致學生不能對最新的藥物合成手段有所了解。新的目標藥物的合成路線是當前研究的熱點領域，每個藥物都有幾種甚至數十種路線，所以可以比較各種路線的優劣，闡明所選路線的緣由。

2.4 學生講解、討論和實驗授課講解

教學過程中，學生提出問題和討論是教學的中心環節，也是和傳統教學的不同之處。實驗時，先用一個小時對實驗方案進行闡述和討論。學生講解和討論過程中，由于數據庫提供很多信息，講解和討論具有廣泛的拓展空間。傳統教學法中，大部分的實驗過程都在實驗課本上標注了。因此學生往往“照本宣科”，不去理解，但是新近的藥物是沒有課本可以參考，學生必須同學獨立思考，來完成實驗，提供學生獨立思考問題和創新的能力。

2.5 教師評分

根據實驗過程學生的參與情況，教師給予學生評分，打分內容包括實驗方案綜述(40分)、PPT制作(20分)、講解答辯(20分)、提問和討論(20分)。

3 基于數據庫藥物化學實驗教學考評實施案例

按照本科教學大綱的要求，以及本科階段可以掌握和理解的合成知識，我們選取國際國內20個新近上市的藥物，然后隨機分配給各實驗小組進行考核。學生需要按照前面三個實驗流程，查閱藥渡數據庫，設計一個實驗方案。方案內容包括，藥物的化學名和研發狀況，以及重點如何選取合適的路線進行藥物合成。例如某一個小組學生選擇了《奧西替尼的合成》。通過在藥渡數據庫輸入關鍵詞“奧西替尼”，就可獲得關于新藥奧西替尼的所有藥物信息、合成工藝方法，專利信息和臨床數據，且附有參考文獻，包括藥物化學期刊Journal of medicinal chemistry以及專利文獻。在藥物化學實驗中，學生重點關注的是合成工藝方法。藥渡數據庫總結了包括原研公司的三條合成工藝，并且直接附有原文鏈接。學生只需要下載原文，根據藥物合成知識進行分析，組內討論，選擇一條最優的路線，將原文路線進行整合和翻譯，可得到一條最優的合成方案。學生可將主要精力集中在合成路線分析和討論。如三條合成路線，哪一條是最優的合成路線，分析原料可獲得性、收率和環保等問題。另外，該合成路線使用Pd/C和氫氣還原硝基，但是在教學中，教師一般會強調，Pd/C和氫氣的危險性，而避免在實驗室使用，但是工業上，Pd/C和氫氣還原卻是一個環保和清潔的合成方法，學生需要分析該方法能否在實驗室使用，這些提高學生對藥物合成的認知和理解，提高他們的創新能力。最后教師根據他們的實驗方案，現場PPT匯報，提問和討論，進行評分。

對比與傳統的數據庫，包括中國知網等，項目實施時搜索中國知網則顯示無該藥物的合成相關信息。對于本科學生，如果讓其查閱大量英文文獻，進行分析找到“奧西替尼”原研公司的工藝路線，整理文獻專利，進行實驗方案設計。這過程是非常困難。學生把大量的時間花在找資料而不是理解資料，不能達到教學目的。藥渡數據庫可以一次性獲得奧西替尼的藥物化學的所有最新的文獻和專利信息，重點就放在理解合成信息，達到培養學生目的。另外大量的藥物可供選擇，學生不要重復，避免學生照抄照搬，提升學生自己動手動腦能力。

4 基于數據庫藥物化學實驗教學考評實施結果及討論

在本科教學中，由于藥物合成所用的試劑毒性大，實驗過程影響因素多，因此，本科教學多采用反應路線較為簡單，合成試劑毒性較低的經典的藥物進行教學，但是正式由于經典的藥物合成簡單，在教學過程學生很難涉獵到藥物合成的前沿的知識，難以提高學生的創新能力。如何提高學生創新能力是當前教育中的尤為內容。本文提出在傳統藥物化學實驗的基礎上，增加創新探索性實驗考核內容，提高學生的學生創新與研究能力。筆者實施階段，藥渡網數據庫可免費獲取2300多個最新上市的藥物的相關信息。基于數據庫的完整的知識體系，對學生進行藥學創新訓練，尤為可行。(1)利用數據庫的公共開放性，為學生免費提供數據庫文獻，解決學生查文獻困難的問題；(2)利用數據庫更新的時效性，為學生提供最新的文獻信息；(3)利用數據庫中藥物合成內容的多樣性，可為每組學生定制不同的合成目標藥物，避免學生實驗方案重復，提高創新性。(4)基于數據庫的研究基礎，提升討論環節的深度和廣度。最終，我們改革部分藥物化學實驗教學考評內容，探討新的教學方法，打破傳統的藥物為題材的限制，提升學生的眼界，拓展知識空間，增強知識的時效性；數據庫為學生提供全面的專利信息，而專利是以知識產權為核心的醫藥產業的核心競爭力，因此學習專利對于提升大學創新思維具有重要的意義。