地方高校制藥工程專業《藥物合成反應》教學改革與探索

(懷化學院 化學與化學工程系，湖南 懷化 418008)

制藥工程專業的人才培養目標是培養具備化學制藥、生物制藥、中藥制藥及藥物制劑等方面基本理論知識、實驗技能和工程實踐能力，能在制藥、生物化工和食品等行業從事產品研發、生產及應用研究和經營管理的高級工程技術人才[1].為達此培養目標，要求高等學校在課程設置、人才培養模式等方面必須科學準確.在制藥工程專業的課程設置中，《藥物合成反應》是在有機化學的基礎上，體現學生專業能力及發展能力、培養學生化學制藥綜合能力的核心必修課程.本課程的教學目的是要求學生系統地掌握藥物制備中重要的有機單元反應和合成原理，培養學生在化學制藥實踐中具備獨特的創新能力.為提高藥物合成反應課程的教學質量，達到預期的人才培養目標，結合課題組成員多年從事《藥物合成反應》課程的教學經歷以及地方高校制藥工程專業的辦學特點，以鹵化、烴化、酰化、縮合、重排、氧化、還原單元反應為主線，淺談《藥物合成反應》課程教學內容體系的構建及教學思考.

1 《藥物合成反應》教學的當前現狀

1.1 教材版本較多，教師須根據自身實際靈活選用教材

當前《藥物合成反應》教材主要有以下版本:由聞韌主編的《藥物合成反應》、吉卯祉主編的《藥物合成》、張勝建主編的《藥物合成反應》、姚其正主編的《藥物合成反應》、劉守信主編的《藥物合成反應基礎》及李敬芬主編的《藥物合成反應》.在教材內容及內容編排方面，這些教材各具特色并含共性.在使用屬性方面，吉卯祉主編的《藥物合成》及姚其正主編的《藥物合成反應》更偏向于高等醫藥院校的藥學、制藥等專業學生.聞韌、李敬芬主編的《藥物合成反應》及劉守信主編的《藥物合成反應基礎》，被推薦為普通高等院校藥學、制藥工程、應用化學等專業的教材.在內容設置方面，均含鹵化、烴化、酰化、縮合、重排、氧化、還原等在藥物合成中包含的有機單元反應，同時含藥物合成設計的原理和方法、現代藥物合成新方法及精選藥物合成實例等內容.作為《藥物合成反應》課程的教學工作者，為了使學生更好地理解及掌握《藥物合成反應》基礎知識、提高教學效果，應緊緊圍繞專業特點、人才培養目標及《藥物合成反應》課程的教學目的，結合自身實際，合理、靈活選用教材，確定教學內容.在此方面，聞韌主編的《藥物合成反應》(第三版)經歷了20余年的實踐應用，內容不斷充實完善，具有相對廣泛的認可度.依據我校實際，將其作為主要參考教材.

1.2 教材知識點多，內容面廣

《藥物合成反應》的基礎課程是有機化學，藥物中間體及目標物的合成均依托于各類有機反應原理，是增強學生專業能力的必修課程.雖有機反應的種類繁多、物質變化紛繁復雜，但依據有機物官能基的轉化可分解為鹵化、烴化、硝化、磺化、酰化、縮合、重排、氧化、還原、取代、加成、消除等單元反應，每一類單元反應又含有許多分支內容，如烴化反應，可以分解為醇的氧烴化、酚的氧烴化、氨及脂肪胺的氮烴化、芳香胺及雜環胺的氮烴化、飽和碳原子的烴化(含烯丙位、芐位及活潑α-C的烴化反應)、不飽和碳原子的烴化等等.要將如此龐大的知識體系傳授給學生，的確不是一件易事.幸運的是，各類教材的編者均基于一個共價鍵的構建、碳架的形成、官能團的引入與轉化等知識點將教材以各類單元反應為主線分編為許多章節.面對知識點眾多的藥物合成反應教材，要使學生掌握基本要點、全面理解知識體系，以提高教學質量，要求教師在課堂中把握教學內容主線、重點突出，結合具代表性的反應實例，深入分析、透徹講解.

1.3 學時安排限制，制約教學效果

必要的學時安排是實現預期教學目標、提高教學質量的重要保障.基于地方高校制藥工程專業培養應用型人才的功能屬性，在教學計劃、教學安排方面與綜合性大學中的制藥工程專業稍有不同，主要表現在壓縮教學時間.以聞韌主編的《藥物合成反應》為例，編者是按100 學時的篇幅編寫教材內容，許多高校的教學計劃在70 學時左右，而我校當前的教學計劃遠遠達不到此學時要求，僅為34 學時.壓縮教學計劃，必然導致講授點不深、講授面不全.所以，縮減教學時間，客觀上制約了講授知識的廣度及深度，最終影響學習及教學效果.

1.4 教學理論研究現狀

《藥物合成反應》課程知識點多，內容理論性強，在實際教學中理論及實驗教學課時偏少，教學效果不佳，此現狀在同行中形成了普遍共識[2].為了改變當前現狀，許多教學同行進行了相關研究并提出了不同的看法.在教學內容的選取方面，許多研究者雖有提及要圍繞教材適當取舍、優化教學內容[3-5]，但目前沒有明確的教學計劃版本.在教學建議或體會方面，研究者的觀點較多，其中以化合物的結構為基礎，通過理解反應機理使學生掌握同類反應的教學方法較具有代表性[3，5]，但通過某些同類具體實例使學生理解及掌握反應機理的教學方法還有待進一步研究.在引導學生學習、提高學習興趣方面，同行們提出了許多建議，其中，通過常見暢銷藥物的合成設計、人名反應的由來及介紹通過反應研究獲得諾貝爾獎的化學家[5]的教學方法較具有代表性.另外，在教學方法的理論研究方面，張興賢[6]提出的啟發式、問題式、探究式教學法對提高教學效果具有一定的指導作用，但通過具體實例深入研究還有待開展.

表1 《藥物合成反應》課程的教學計劃

2 《藥物合成反應》教學改革與探索

2.1 精心選擇教學內容，優化教學結構

《藥物合成反應》是制藥工程專業的必修課程，其教學目的是使學生系統地掌握化學藥物及其中間體制備中的有機合成反應，能根據基本有機反應原理設計出目標物的合成方案，培養學生在實際藥物合成工作中具有發現問題、分析問題和解決問題的初步能力，為制藥、化工、食品等相關行業培養應用型人才.要使學生通過本課程的學習真正掌握各類藥物合成單元反應原理及目標藥物分子的合理設計方案，以達預期的人才培養目標，課程教學內容的選擇、設計至關重要.在教學內容的選擇中，應從藥物合成所含各類單元反應的特點出發，結合地方高校制藥工程專業教學計劃壓縮授課學時的實際，必須有針對性的從各類教科書中精選教學內容.基于教學時間的限制，藥物合成實踐中相關的諸多單元反應，涉及面十分廣泛，反應實例數不勝數，在課堂教學中不可能一一講解，但其基本知識點又是必須掌握的.所以，在課堂內容確定及教學方法等環節中，對任課教師提出了更高的要求.本課題組以相關《藥物合成反應》教材[7-9]為參考，結合近年來的教學實踐，按34 學時的教學計劃將選擇的教學內容列如表1，供同行參考.

2.2 注重課堂教學方法，提高教學效果

由于教學學時限制，在限定的學時內要達到預期的教學目的難度較大.所以，教師的教學方法對教學效果至關重要，圍繞表1中列出的教學內容，淺談多年來的一點教學體會.首先，認真備課，熟練掌握各類有機分子的潛在活性位點及各類反應原理.由于有機分子通常含多個潛在活性位點，授課教師必須掌握在某個條件下，哪個位點優先反應，或要使某個位點發生反應需要滿足什么條件.其次，教師根據教學內容，點面結合，使學生整體了解及掌握教材知識體系.藥物合成需經一系列的化學反應來實現，系列的化學反應可分解到每個單元反應中，所以，單元反應的學習便成本課程的學習重點.對于單元反應面，可分解為多個點，如有機反應按形成新鍵的不同，可分為碳氫鍵、碳碳鍵、碳鹵鍵、碳氮鍵、碳氧鍵的形成反應等.按官能基的變化可分為鹵化、烴化、酰化、縮合等.按反應機理不同可分為親核加成(取代)、親電加成(取代)、游離基反應等.又如，在碳鹵鍵形成的這個面中，重點講解芐位、烯丙位、活潑α 碳、不飽和碳原子等知識點的碳鹵鍵的形成.再如，針對芳環上的取代反應，主要掌握取代基的屬性(供電子性能及吸電子性能)、取代基的定位效應、傅-克烷基化及傅-克酰基化反應等知識點.第三，抓住反應本質，要點突出.因某一類單元反應涉及的反應原料眾多、反應實例不計其數，在教學時要充分利用反應類型的共通性及規律性，通過一個或幾個具體實例，圍繞反應機理詳細講解、逐一推導得到目標分子.同時，由于較大比例的有機反應屬于離子型反應，在較多類別單元反應的教學中，針對具體反應原料，給學生反復強調陰陽結合、正負相吸原理，結合電子效應知識反復訓練學生弄清原料分子中明顯或潛在的正、負電荷位點，在滿足正、負電荷位點激活的條件下，通過正負電荷位點對接便得反應產物.第四，教師的教態對課堂教學效果也是十分重要的.基于化學制藥與人們的生活、健康息息相關，結合授課者自身的科研經歷、體會，教師對課堂的良好把控，自信、激情、生動活潑的語言表達，對提高學生的學習興趣、取得預期的教學效果、達成教學目標，也是非常重要的.以上觀點是本課題組多年的教學體會，特別是針對反應機理、反應本質的教學方法在同行中亦得到普遍認可[5].

2.3 理論與實踐教學內容相輔相成、教學步調一致，加深學生對單元反應機理的理解

《藥物合成反應》是一門以實驗為基礎的課程，合成理論及原理均來源于實踐研究.所以，要做好本門課程的教學工作、達到預期的教學效果，必須將理論教學與實踐教學很好的結合起來.可以認為，課堂理論教學使學生對藥物合成的反應原理有理性認識，親自動手實驗操作則可使學生對藥物合成的反應原理有感性認識，通過實驗可以強化對反應原理的領會與理解.為了取得良好教學效果，要求教師在理論教學及實驗教學內容的選定環節上做足功課，如圍繞鹵化、烴化、酰化、縮合等各類單元反應，綜合文獻、工具書及實驗教材，精心選擇實驗教學內容[10-11].實驗之前，教師可先復習某一類反應的原理，強調在實驗操作中各環節的注意事項及操作原則.在實現反應轉化操作中，結合反應機理要求學生正確完成裝置組裝(含反應儀器規格的選擇及安裝、溫度控制裝置、安全排氣裝置等)，領會溶劑及催化劑選擇、反應物用量的確定、反應溫度及反應時間的選擇，要求學生正確理解反應所產生的實驗現象，學會反應終點的監測等.反應完成后，要求學生根據反應的實際情況，靈活運用有機合成技術(過濾、萃取、重結晶、柱層析等)進行反應產物的分離提純.最終通過實驗結果進行分析總結，強調理論與實踐的一致性，增強學生的學習興趣，提高教學效果.

2.4 確定課程成績評定標準

為了體現學生對基本單元反應原理、重點反應類型的轉化條件、活性官能基的引入與轉換等內容的理解與掌握，建立合理、科學的考核方法，以全面、客觀、正確地評價學生課程成績，符合對學生專業能力、發展能力的培養要求.課程考核可分為平時考察和期末考試兩個部分，平時考核比例可占30%，可根據出勤、課堂提問、作業等方面進行綜合評價.期末考試的成績比例可占70%，在內容安排上，對基本概念、單元反應機理、官能基的引入及轉化條件等基礎知識的權重可在70%～80%，在綜合合成設計、體現學生應用能力方面，權重可在20%～30%.考試題型可含完成單元反應產物、官能基的保護與脫保護、機理推導、合成設計等.

3 結語

總之，《藥物合成反應》課程教學改革的目的是培養學生成為制藥行業的應用型人才，初步具備化學制藥創新能力，使學生能更好的適應制藥行業對專業人才的需求.圍繞課程的人才培養目標，要求教師具有較強的專業基礎知識及較豐富的有機或藥物合成經歷，同時要求教師在教學內容的制定、組織教學、考核評價等環節認真思考、靈活運用，努力提高教學效果.另外，教師只有不斷地加強學習，提升自己，結合課程客觀實際積極探索，通過具體實例深入淺出地講解各類單元反應的本質及機理，激發學生的學習興趣，著力培養學生的藥物合成的理論創新能力，才能不斷提高《藥物合成反應》課程的教學質量，達成課程及專業的人才培養目標.

[1]張英霞.制藥工程專業人才培養模式的探討[J].廣東化工，2012，39 (1):146-147.

[2]何潔，吳昊，趙偉春，等.藥物合成反應課程教學體會與教改思路[J].教書育人(高教論壇)，2014 (11):88-89.

[3]鞏凱，陳敬華.藥物合成反應課程教學實踐與探索[J].廣州化工，2014，42 (24):162-163.

[4]劉清浩.提高藥物合成反應教學效果淺議[J].廣州化工，2013，41 (12):236-237.

[5]顏范勇，王兵，王東華.藥物合成反應教學研究探討[J].化工高等教育，2010 (2):81-83.

[6]張興賢.藥物合成反應教學過程中的幾點體會[J].教育教學論壇，2012 (40):80-81.

[7]聞韌.藥物合成反應[M].北京:化學工業出版社，2010.

[8]李敬芬.藥物合成反應[M].杭州:浙江大學出版社，2010.

[9]劉守信.藥物合成反應基礎[M].北京:化學工業出版社，2010.

[10]張起輝，徐溢，何麗，等.制藥工程專業實踐教學中的人才培養新思路[J].化工高等教育，2013 (4):46-49.

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