药物化学实验教学改革探讨

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摘要：《药物化学》实验是培养生物制药类专业创新人才的一门重要课程，本文从我校实际情况出发，对《药物化学》实验课教学现状和存在的问题进行分析，从建立“三阶段三层次”药物化学实验教学模式、建设绿色药物化学实验室、编写实验教材、多元化的教学方法、改革评价考核机制等方面探讨了相关教学改革策略，以期提升实验课程的教学效果，促进创新意识和综合能力的培养。

关键词：药物化学；实验；教学改革

一、药物化学实验教学的现状及存在的主要问题

随着生物制药行业的快速发展，生物药品如多肽类、疫苗、血清制品、抗体、核苷类临床使用越来越广泛，不少高校非常看好生物制药专业的应用前景，并陆续开设此专业。生物制药专业作为我校近几年新办专业，实验课程各方面建设还不够成熟，药物化学实验教学存在的问题主要表现在：（1）内容陈旧，不足以体现专业特色。实验项目基本是化学药的合成，如苯妥因钠、烟酸、阿司匹林等，并未涉及生物药物，如多肽类、抗生素类、苦参碱等天然产物；（2）教学形式死板。课前学生写好预习报告，课上教学老师“讲解、示范、强调”。但部分学生并没有进行课前预习，只是按照教材抄写实验步骤，导致实验过程频繁出错；还有部分学生“照方抓药”，按部就班地进行机械式操作,导致学生不能很好的“提出问题,分析问题,解决问题”；（3）实验室建设不成熟。药物化学实验室目前仪器设备采购严重不足，无法展开综合性和设计性实验，导致实验项目过于基础化、重复率高，不利于提高学生的求知欲。另外，实验室没有建立合理的废气废液废固处理系统,易制毒、腐蚀性、刺激性有机溶剂没有统一回收，污染环境。（4）考核方式单一。药物化学实验评价方式主要包括实验报告的撰写和出勤率，学生不会予以重视。部分同学不动手实验，直接使用其他小组成员产品或者实验结果；也有少部分学生有迟到早退甚至旷课现象。

二、药物化学实验教学改革

1．建立“三阶段三层次”药物化学实验教学模式

药物化学实验项目按技术要素和能力要求划分成基础性实验项目（4个）、综合实验性项目（1个）和创新性实验项目（1个）三个模块。第一模块基础实验项目包括化学药（2个）和生物药(2个)的合成，侧重于掌握药物合成的基本原理和操作，为实验教学的第一阶段第一层次。第二模块综合实验项目主要是将药物化学、药物分析学、药剂学进行融合，从药物的合成到鉴定及稳定性考察再进行制剂，为实验教学的第二阶段第二层次。第三模块创新性实验为设计型实验，随着新药发现过程已从原有随机、偶然发现逐步向合理科学发现转变,以寻找具有高效、低毒性化学实体(NewChemicalEntitles,NCE)为目的的药物设计已经成为新药开发的重要环节[2]。学生可以通过前药原理、生物电子等排原理等自主设计药物并进行合成，培养其创新意识和独立思考的能力。例如独立设计一个尿嘧啶衍生物的抗代谢药物并进行合成与检验。此为实验教学的第三阶段第三层次。

2.建设绿色药物化学实验室

在实验室建设方面,除了需要购入实验仪器设备，如旋转蒸发仪器、真空泵、磁力搅拌器、高效液相色谱仪、核磁共振波谱仪、多肽合成仪等设备以满足综合性及设计性实验的需求，更应该着眼于绿色实验室的建设。药物化学实验会运用到大量腐蚀性或者有毒化学试剂，或者反应产生大量废气。例如贝诺酯的合成，第一步反应是阿司匹林与氯化亚砜反应(滴加吡啶催化)生成大量氯化氢和二氧化硫气体，若不进行吸收危害性极大。因此我们需要从以下几个方面进行绿色化革新[3]：（1）实验药品与耗材的绿色化管理:药物化学实验药品种类繁多，很多为易燃易爆或者腐蚀性强的有机试剂，因此建立了严格的取用制度。对于危险性极大的试剂使用时只能放于公共区，不得随意拿至实验台，用完重新放到储存柜；挥发性强的液体试剂取用时一定要打开通风橱。每个学期实验结束，要对实验试剂，特别易制毒试剂和耗材进行清点，以免下次采购造成浪费；（2）实验项目的绿色化:在实验项目的选择上，尽可能进行实验方案的优化，保证药品毒性的最低化。亦或是更换一些毒性较小的实验，如多肽类药物的合成，苦参生物碱的提取；（3）实验室“三废”绿色化处理:实验室应该建立合理的废气、废液、固体废弃物处理系统。

3．编写实验教材

根据“三阶段三层次”药物化学实验教学模式，编写具有专业特色、与学科发展前沿接轨的、具有基础性、综合性、创新性的实验教材。另外，我们在实验过程中发现，有些实验教材中实验步骤是可以进一步优化和改进的。例如烟酸的制备中首先制备烟酸钾溶液，参考步骤[4]为：量取3-甲基吡啶5g、蒸馏水200mL水，搭上冷凝回流装置，于磁力搅拌器中水浴加热至85℃，在搅拌下，缓慢分批加入高锰酸钾21g（控温85~90℃），1h后停止反应，改成常压蒸馏装置，蒸出水（约130ml）及未反应的3-甲基吡啶，趁热抽滤，用12mL沸水分三次洗涤滤饼(二氧化锰)，合并滤液与洗液，得烟酸钾水溶液[4]。但在改为常压蒸馏装置过程中，很难蒸出未反应的3-甲基吡啶和蒸馏水，因此我们改用减压蒸馏方式，使用旋转蒸发仪，效率明显提升。后续又出现一个问题，抽滤去除滤饼(二氧化锰)，滤液仍显紫红色，表示反应液中有多余的高锰酸钾，需要加乙醇温热再抽滤。有的小组滤液颜色过深需反复多次抽滤，此举造成了很大的损耗。为了提高产率，我们少量分批次将反应液进行减压蒸馏，最终的滤液不再显示紫红色。因此，在实践的基础上可对实验内容进行更新与优化。

4．多元化的教学方法

（1）让微课走进实验课堂。之前的教学工作中发现学生实验预习效果很不理想，基本是抄写实验步骤再上交预习报告。在老师着重强调需要注意的步骤并进行操作演练后，仍然频繁出错，而实验耗时长，一旦出错基本宣告实验失败。因此建议药物化学实验微课将实验基本原理、合成路线等理论教学内容以及实验操作制成一系列以5～10min为单位的微型课程视频，有助于实现提前预习、课后温习，提高实验效率和成功率，也有助于提高学生的学习热情和积极性。此教学方法适用于基础实验模块。（2）贯彻“提出问题-解答问题-延伸思考”的问题式教学方法。在实验过程中也会出现很多非预期的结果和现象，对此鼓励学生提出疑问并发表自己的见解，再通过查阅文献和实验操作进行验证。实验结束，学生对实验结果进行讨论式汇报，对非预期现象进行分析总结，最后对实验方案提出具有建设性的改进意见。即通过提出问题→查阅文献→实验验证→小组讨论→分析总结→延伸思考，使学生的创新思维与实践能力得到有效的锻炼。（3）合理评价考核机制。根据“三阶段三层次”药物化学实验教学模式，第一阶段先进行1-2人的验证性实验，共4个项目；第二阶段进行3-4人的综合性实验,1个项目；第三阶段实行4-5人的设计性实验，1个项目。考核方式实行多元化的标准，从小组分工记录、操作能力、团队协作能力、设计性实验的创新性、实验报告的撰写等多方面进行评价。这需要指导老师积极走进实验课堂，对学生表现及时做好相应记录。

三、结语

始终坚持“以创新思维培养为目标”，发展“以师生互动为特色”的教学理念，以问答及讨论的方式开展实验教学工作。利用实践教学所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来，培养我们所需要的创新人才[5]。

参考文献：

[1]刘凤志,朱小东,张海娟,等.我院制药工程专业药物化学课程教学改革与实践[J]中国药房,2014(12):1146-1148

[2]李炜,叶德泳,仇缀百,等.基于创新型人才培养的药物设计学课程建设[J]药学教育,2011,27(1):24-27

[3]艾秀娟,林于键.药学实验中心绿色化建设的探索与实践[J]实验科学与技术,2014,12(5):200-202

[4]李柱来.药物化学实验指导[J]2014

[5]杨阳.合理利用网络资源,提高英语教学效率[J]读与写(教育教学刊),2013,10(11):225-225

作者：吴梦晴 单位：巢湖学院化学与材料工程学院