《藥物化學立體化實驗》課程體系的構(gòu)建

石靜波，劉明明，劉學松，李 榮，劉新華,劉 超

1.安徽醫(yī)科大學藥學院,安徽合肥,230032;2.宿州學院化學化工學院,安徽宿州,234000

黨的十八大以來，黨和國家高度重視創(chuàng)新發(fā)展，習近平總書記指出：創(chuàng)新的事業(yè)呼喚創(chuàng)新的人才。當前，國內(nèi)外高等教育界的共識是重點培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力與意識，創(chuàng)新教育是當前教育改革的共同趨向和時代賦予的重要使命[1]。藥物化學是一門多學科交融的綜合性學科，其內(nèi)容一般包括發(fā)現(xiàn)與發(fā)明新藥、合成化學藥物、闡明藥物理化性質(zhì)、研究小分子藥物與生物大分子之間相互作用規(guī)律等，是藥學領(lǐng)域中重要的前沿學科[2-3]，學科范圍涉及化學、生物學、藥物設(shè)計學、藥理學、藥物合成學等多種學科，是一門涵蓋理論性和實踐性學科[4]。

教學科研實踐表明：藥物化學實驗教學是藥物化學教學的重要組成部分，是理論與實踐交融的紐帶，是訓練學生基本實驗技能、培養(yǎng)工作規(guī)范、提升綜合素質(zhì)的有效手段，同時，也是發(fā)揮學生對科學的探索精神、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)的有效途徑。

基于創(chuàng)新教育理念和實踐中關(guān)于源頭創(chuàng)新的思考，構(gòu)建新穎的《藥物化學立體化實驗》課程體系，積極引導學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學素養(yǎng)，為全面建成小康社會和實現(xiàn)中國夢提供強大的人才支撐。

1 《藥物化學立體化實驗》課程體系設(shè)計思路

經(jīng)典的藥物化學課程群包括：藥物化學、計算機輔助藥物設(shè)計、藥物合成反應(yīng)、制藥化學等[5]。由于藥物化學相關(guān)實驗課程一般不作為一門課程開設(shè)，受傳統(tǒng)觀念與實驗條件制約，其課程設(shè)置上也存在驗證性實驗居多、內(nèi)容之間無關(guān)聯(lián)的弊端，而且更為重要的是對體現(xiàn)新方法和新思路的實驗不重視，幾乎沒有設(shè)置這種類型課程；另外，在授課內(nèi)容方面，以化學部分為主，缺乏藥物設(shè)計和體現(xiàn)藥物活性與機制的實驗課程。這種安排無法體現(xiàn)藥物化學課程作為一門多學科交融的綜合性學科在藥物創(chuàng)新體系中的作用，對于培訓學生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學素養(yǎng)不利。

《藥物化學立體化實驗》課程體系是以藥物化學實驗為中心，以藥物創(chuàng)新思維為導向，將藥物設(shè)計、合成和活性評價的經(jīng)典實驗課程與創(chuàng)新型實驗課程進行立體化、階段化重新塑造，使得在教學內(nèi)容、課程設(shè)置和教學階段方面具有立體化、階段化的特征。通過這種模式的重新塑造，結(jié)合相關(guān)學科的教學內(nèi)容與大綱，建立“一中心三階段”立體化階段化的實驗教學模式(見圖 1)。一中心以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學素養(yǎng)為中心開展內(nèi)容設(shè)置。三階段依次為：(1)掌握基本技能與知識的認知階段，藥物化學實驗體現(xiàn)為該階段；(2)能夠初步解決問題的聯(lián)系階段，藥物化學實驗II可以認為是該階段；(3)能夠獨立思考設(shè)計方案的自主化階段，藥物化學實驗Ⅲ可以表現(xiàn)為創(chuàng)新藥物設(shè)計的自主化階段。同時，依據(jù)教學計劃與學生專業(yè)興趣，計劃藥物化學實驗面向全體藥學專業(yè)學生，在第二學年第二學期開設(shè)；藥物化學實驗II面向本專業(yè)的學生開設(shè)，在第三學年第一學期開設(shè)；藥物化學實驗III面向?qū)λ幬锘瘜W學科有興趣的學生開設(shè)，在第四學年第二學期開設(shè)。通過分階段、分對象和分層次課程構(gòu)建，使學生逐步由認知階段向自主化階段提升。

圖1 藥物化學實驗課程立體化體系結(jié)構(gòu)圖

2 《藥物化學立體化實驗》課程體系的構(gòu)建

2.1 藥物化學實驗的設(shè)計

藥物化學實驗即掌握基本技能與知識的認知階段，主要作用是使學生掌握計算機輔助藥物設(shè)計方法(CADD)基本概念與技能、藥物的合成、藥物活性測試等基本操作技術(shù)。在藥物化學學科群的理論指導下，理論聯(lián)系實際，掌握經(jīng)典藥物的作用機制與原理，熟悉合成與測活常用的儀器、設(shè)備、實驗流程安排，掌握藥物設(shè)計的基本方法。同時能主動思考，發(fā)揮主觀能動性，積極解決過程中碰到的問題，初步培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為進入下一個階段打下基礎(chǔ)。藥物化學主要實驗內(nèi)容如表1所示[6-7]。

表1 《藥物化學實驗》實驗內(nèi)容

實驗一、二、三、四為常規(guī)合成藥物實驗，主要是鍛煉學生基本的操作技能和對藥物設(shè)計、合成與測活基本原理的掌握。實驗一重點是學習酸性條件下乙酰化學反應(yīng)，掌握藥物的重結(jié)晶技術(shù)。實驗二重點是掌握利用平衡反應(yīng)原理促進化學反應(yīng)完成及相關(guān)的基本操作原理。實驗三是利用實驗一的產(chǎn)物作為化學反應(yīng)起始物料，一方面充分利用現(xiàn)有的實驗試劑與中間體，另一方面是學生建立起聯(lián)系的概念，同時進一步減少廢棄物，實現(xiàn)環(huán)境保護的理念。實驗四主要是利用藥物在不同pH條件下溶解度的差別，對所得藥物分離提純，促使學生掌握相關(guān)的分離純化技術(shù)。實驗五與實驗六引入當前較為新穎的新方法和新技術(shù)實驗，即用新的傳遞能量的方法：微波和超聲波法合成藥物，這種變革，開拓了學生的認知。實驗七和實驗八是針對藥物化學的另一項重要領(lǐng)域，即活性測試，開展基本的技能培訓，使得學生掌握活性測試中基本的方法。實驗九是針對藥物設(shè)計的初始工作，結(jié)合對Discovery Studio藥物設(shè)計軟件的基本培訓使用，使得學生建立計算機輔助藥物設(shè)計的基本概念，為今后開展合理性、創(chuàng)新性藥物研究工作創(chuàng)造良好的理念與基本技能。

2.2 藥物化學實驗Ⅱ的設(shè)計

藥物化學實驗Ⅱ?qū)儆谀軌虺醪浇鉀Q問題的聯(lián)系階段，通過實驗課程設(shè)置，把各門相關(guān)學科的理論知識、實驗技能和方法加以交叉糅合應(yīng)用，增強學生的感性認知。藥物化學實驗Ⅱ通過培養(yǎng)學生獨立設(shè)計相關(guān)實驗方案，進而培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力，比實驗更有深度，有一定的難度，故向本專業(yè)的學生開設(shè)。藥物化學實驗Ⅱ內(nèi)容見表2[6]。

表2 藥物化學實驗Ⅱ?qū)嶒瀮?nèi)容

綜合實驗項目多采用連續(xù)多步驟合成，將多種知識與技能綜合應(yīng)用，同時將實驗內(nèi)容與創(chuàng)新性藥物研究設(shè)計的需求緊密相結(jié)合，展現(xiàn)了對該領(lǐng)域?qū)W生相關(guān)實驗技能的系統(tǒng)性、科學性和創(chuàng)造性的訓練；體現(xiàn)了該課程的宗旨。

2.3 藥物化學實驗Ⅲ的設(shè)計

藥物化學實驗Ⅲ是能夠獨立思考設(shè)計方案的自主化階段，其重要意義是實驗內(nèi)容主要由研究型創(chuàng)新性實驗構(gòu)成，它改變原來各實驗分離獨立的模式，建立相互關(guān)聯(lián)的學科模式，增強了本專業(yè)多學科交融的學科特性，對培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學素養(yǎng)，對培養(yǎng)良好的科學研究規(guī)范起到了積極的作用。表3為藥物化學實驗Ⅲ主要內(nèi)容[6,8-10]。

表3 藥物化學實驗Ⅲ實驗內(nèi)容

研究型創(chuàng)新性實驗中，實驗一、二、三是學生按照實驗題目的要求，依據(jù)一般的實驗條件與要求，運用自己的理論知識和實驗操作技術(shù)，通過獨立查閱相關(guān)專業(yè)文獻資料，設(shè)計實驗方案，完成包括研究目的、原理、原輔料的選擇、工藝步驟、測活體系、產(chǎn)物表征及構(gòu)效關(guān)系總結(jié)等全部流程的規(guī)劃。實驗四、五、六的實驗內(nèi)容是來自于課題組老師的科學研究課題，研究內(nèi)容并不拘泥于表格中的內(nèi)容，大大增加學生的專業(yè)興趣。這種寬廣的研究課題，一方面可有利于例行實驗教學工作的正常進行，另一方面起到科研促教學工作開展的作用，或者通過與學生的畢業(yè)論文緊密結(jié)合，為學生完成畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。

3 結(jié) 語

長期以來，我國在藥物使用方面集中在滿足基本需求，藥物的研發(fā)主要集中在仿制藥層面，導致實驗課程設(shè)置對培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和科學素養(yǎng)的作用認識不足，在實驗內(nèi)容、課程設(shè)置和管理等方面以仿制藥思路為導向。

隨著國民經(jīng)濟與人們需求的發(fā)展，對藥物有更高的要求，需要對創(chuàng)新性藥物研究引起足夠重視，需要在藥學教育層面以創(chuàng)新藥思路為導向。結(jié)合學科設(shè)置需求，針對當前實驗教學中存在的問題，建立藥物化學立體化課程體系，提高本課程在藥學教育規(guī)劃課程中的地位，能夠通過將多學科的新理論、新方法和新思路引入，提高學生學習興趣，同時建立相互關(guān)聯(lián)的學科模式，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、科學素養(yǎng)和規(guī)范起到良好的積極作用，同時也希望該藥物化學實驗教學平臺的搭建，更加滿足學科發(fā)展和學生發(fā)展的需求，適應(yīng)時代對人才綜合素質(zhì)的需求。