基于綠色制藥技術和科研成果轉化的藥物化學實驗教學改革

白 玫

（遵義醫學院，貴州 遵義 563000）

藥物化學是一門發現與發明新藥、合成化學藥物、闡明藥物化學性質、研究藥物分子與機體細胞（生物大分子）之間相互作用規律的綜合性學科，是藥學領域中重要的帶頭學科，它是一門應用性科學，因此，實驗教學在整個教育教學過程中占有特殊地位，對學生的知識、能力、思維和素質的協調發展起著至關重要的作用。藥物化學實驗教學不僅是培養藥學類專業創新人才的重要實踐教學環節，同時也是提高研究創新實踐能力的重要實踐教學環節。就本校藥物化學教學來說，主要存在兩方面的局限性，一是教材的局限性：在長期教學實踐中發現，課堂教學所采用的教材內容往往滯后于生產實際，尤其滯后于科研實際。藥物化學實驗內容沒有隨著實驗技術手段和科學的進步及時更新，知識體系未能與時俱進。實驗教學是本科生日常教學不可缺少的部分，對其創新思維和能力的培養具有重要的作用，而陳舊的教學內容阻礙了人才的培養。二是教學方式的局限性：目前藥物化學實驗課大多依托理論課開設，實驗教學模式主要是教師先進行講解，并強調實驗注意事項，再由學生操作，學生對實驗提不起興趣，只是按部就班進行操作。

因此，突破傳統教學局限，使學生獲得更為豐富和新穎的知識，并培養其創新思維能力是一個值得深思的問題。本文就如何充分利用綠色制藥技術和科研成果轉化，提高藥物化學實驗教學質量，以調動教師教學積極性和學生學習積極性，從而更好地培養學生的創新思維、獨立分析和解決問題能力進行探討。

1 實驗教學改革思路

結合本校科研優勢，基于綠色制藥技術，將本院教師科研成果轉化成藥物化學實驗項目，優化實驗課程體系，改革實驗教學模式，實現科教融合，協同創新；改良傳統實驗中所用的毒性和環境不友好試劑，實現實驗綠色化；構建網絡互動式實驗教學及評價新模式，激勵學生主動參與實驗。

2 實驗教學改革實踐

2.1 優化實驗課程體系，實現科研成果轉化

本校藥物化學實驗課主要以基礎性實驗為主，諸如阿司匹林的合成、磺胺醋酰鈉的合成等，這些實驗覆蓋了藥物化學實驗大部分基礎操作，但其內容設置也有一定局限性。學校實驗儀器設備落后于社會生產實際，一些新技術、新方法沒有被引入，造成用人單位對畢業生實際應用能力不滿意，且學生也習慣了按部就班開展實驗，缺乏創新性。因此，我們增加了探索性實驗，減少了驗證性實驗，引入一些新技術和新方法，將教師科研成果轉化成實驗項目，例如：（1）增加生物催化反應實驗：筆者所在科研項目組長期致力于生物催化反應研究，如“新型羥化酶的高通量篩選及其在芐位不對稱羥基化反應中的應用研究”等國家級、省級項目均已結題，可以保證科研項目順利實現本科生實驗的二次轉化。酶催化反應效率較高，無（或很少）有副產物生成，此類合成方法特點是綠色、高效，學生可通過實驗直觀比較生物催化反應實驗與傳統化學合成反應的區別。（2）增加不對稱方法學實驗：筆者同時從事不對稱合成的研究，致力于一系列具有潛在生物活性的手性螺環氧化吲哚類化合物的合成。雖然有機化學課程體系設置了立體化學相關內容，但是在教授藥物化學課程時發現，學生對此部分內容已經模糊，而手性藥物在藥物化學中又占有極其重要的地位。因此，將科研項目中某些簡單可行的不對稱方法學實驗轉化為實驗項目，使學生充分理解不對稱方法學或者手性藥物合成在藥物化學中的重要性，掌握立體化學的重要概念，并通過實驗了解反應溫度、溶劑、催化劑、底物等對手性藥物合成產生的影響。（3）增加具有潛在藥物活性化合物的改造實驗：藥物化學的主要任務之一是發現具有進一步研究價值、開發有價值的先導化合物，并對其進行改造和優化，開發出療效好、毒副作用小的新藥；改造現有藥物或有效化合物，以期獲得更有效、安全的藥物。本教研室楊教授致力于具有抗菌活性化合物合成和毒性研究，完成了多項省級、校級科研項目，以楊教授的科研課題“新型喹諾酮衍生物的合成及抗菌活性和毒性研究”為例，我們設計了合成喹諾酮類化合物的實驗，通過合成一系列新型喹諾酮類化合物，使學生逐漸接觸并掌握藥物化學中的一些重要的創新實驗手段。

將新的合成方法和技術引入藥物化學實驗教學中，一方面，可促進課程體系、教學內容、教學模式改革，使學生了解該專業的最新科研動態及本學科研究的基本思路和方法，彌補傳統實驗教學內容陳舊的不足[1-2]；另一方面，教師科研成果整合了學科領域的前沿成果和研究現狀，作為新知識納入教學內容，可以促進學校結合自身特點開發校本課程，保證設計的實驗特色鮮明，形成學校的特色。

2.2 實現實驗過程和結果綠色化，提倡綠色制藥技術

科學不但要認識世界和改造世界，還要保護世界。化學也如此。在傳統化學實驗教學中，對環境污染的因素考慮較少，有的化學實驗試劑用量較大，有毒氣體隨意排空，廢液不加處理隨便棄置。這樣不但會污染環境，而且會影響學生身心健康發展。將最新科研成果與實驗教學大綱要求相結合，在不影響實驗效果的前提下，盡量選用對環境相對友好的溶劑代替污染較大、毒性較大或易揮發的溶劑，或者采用微型化學實驗方法解決污染較大問題[3]。例如，藥物化學實驗中的貝諾酯（撲炎痛）合成實驗，可用無機鹽、離子交換樹脂、高效固體酸 Fe2O3-SO4代替濃H2SO4作催化劑，不僅具有較高的選擇性、轉化率，還可避免濃H2SO4的腐蝕性，如若沒有很好的替代性試劑，可采用微型化學實驗法，減少實驗儀器，減少試劑量（試劑用量是常規實驗的1/3），降低能耗，縮短實驗時間。在教學中引導學生有意識地使用綠色溶劑代替原化學溶劑，培養其環保意識。

2.3 借助網絡教學平臺，構建網絡互動式實驗教學及評價新模式

目前的實驗教學模式普遍存在交互性、參與性不強的問題，因此，借用網絡教學平臺作為教學互動工具充分發揮學生的學習潛能，可以提高學生實驗課參與積極性[4]。以微助教為例，它是一個免費的教學微平臺，它可以通過電腦端口直接使用，關注微助教公眾號之后，教師就可以創建自己的課堂，將課堂號碼發送給學生，學生經過簡單注冊，即可開啟學習之旅。微助教功能強大，有簽到、課堂討論、互動答題、在線題庫等功能，且課上可以借助多媒體教室直接將微助教窗口投影在大屏幕上，使學生一目了然。另外，微助教的GPS定位系統可以將學生的位置精準鎖定，能有效防止代簽到的情況。除此之外，傳統實驗課堂互動一般是教師提問、學生回答，但在教學實踐中發現，很多學生出于害羞心理或者是不確定準確率而不敢開口回答，有的是因為坐在后排教師無法聽到他們的回答，因此，借助微助教，羞于開口的學生或者坐在后排的學生可以用手機實時上傳答案，教師能馬上看到，并在課堂上對學生給出的答案給予評價與指導。

此外，考慮到學生獨立思考能力不足，創新能力沒有得到很好的訓練，通過網絡教學平臺發布設計性實驗題目，讓學生以組為單位，明確分工，查閱相關文獻資料、準備實驗器材、統計藥品、記錄和處理實驗數據等，制訂實驗方案并上傳網絡教學平臺，學生可在平臺上討論，通過反思自評或同學間互評，最終選出一個最為可行的方案開展實驗[5]。教師在網絡教學平臺上給予的評價所有學生都可以看見，因此可以培養學生的競爭意識，從而提高參與積極性。在實驗過程中，實驗小組之間可利用微助教進行交流，上傳實驗圖像，同學之間可以相互參考借鑒，也可起到自查作用。

另外，以往學生實驗結果的評價主要依據實驗報告，存在學生之間相互抄襲實驗數據的現象，不夠科學、客觀。因此改革實驗評價方式，學生在課堂上上傳的實驗過程圖像和數據處理結果占總分數的60%，實驗報告占40%，調動了課堂氣氛，激發了學習興趣，培養了學生的自信心。

3 結語

本研究基于綠色制藥技術，充分利用現有資源，改革傳統實驗教學模式，將本院教師科研成果轉化成實驗項目，實現實驗綠色化，借助網絡教學平臺（如微助教），構建網絡互動式實驗教學及評價新模式，鼓勵學生主動參與實驗，以提高生物化學實驗教學質量，充分調動教師教學積極性和學生學習積極性，更好地培養學生的創新思維、獨立分析和解決問題能力。

[1]劉鳳志，朱小東，張海娟，等.我院制藥工程專業藥物化學課程教學改革與實踐[J].中國藥房，2014，25（12）：1146-1148.

[2]梁穎，霍強，吳成柱，等.藥物化學教學與創新型人才培養的探討[J].基礎醫學教育，2015，17（12）：1051-1053.

[3]韓春超，曲仕明.綠色制藥概念在藥學實驗教學中的推廣[J].衛生職業教育，2009，27（15）：70-71.

[4]習保民，張鵬鸝.藥物化學教學中學生學習興趣的培養[J].基礎醫學教育，2008，10（6）：669-671.

[5]韓麗琴，董順福，趙文秀，等.基于網絡互動教學平臺的化學實驗教學的研究[J].中國高等醫學教育，2015（7）：50，87.