藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的思考

王 潔， 王 洋

(復(fù)旦大學(xué) 藥學(xué)院 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，上海201203)

0 引 言

藥物化學(xué)是一門與生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交叉滲透的應(yīng)用性學(xué)科，是藥學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科［1］。藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在藥物化學(xué)教學(xué)中占有非常重要的地位，它是建立在無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)課程［2］。它不僅要求學(xué)生能熟練掌握藥物合成中涉及的基本操作技能以及合成出符合藥典要求的藥品，也要求學(xué)生能結(jié)合理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、通過查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)反應(yīng)路線來合成目標(biāo)產(chǎn)物，并能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。這樣不僅有利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，也有利于他們科研能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

以往開設(shè)的藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，加深對理論知識(shí)理解發(fā)揮了重要作用。但由于這些實(shí)驗(yàn)大多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性的較少，另外實(shí)驗(yàn)中用到的技術(shù)和設(shè)備也比較傳統(tǒng)、單一，這對發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)有很大不足。因此，為了讓學(xué)生更好、更全面地學(xué)習(xí)這門課程，我們從本院系特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改革現(xiàn)有教學(xué)模式，對藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了一些教學(xué)改革。

1 增加實(shí)驗(yàn)新技術(shù)的訓(xùn)練和先進(jìn)儀器設(shè)備的使用

隨著現(xiàn)代藥物產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，不論在科研還是生產(chǎn)中，藥物和精細(xì)化學(xué)品的合成對實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備的要求日益苛刻［3］。而我們以往的藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備都是比較傳統(tǒng)、單一的，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ倪M(jìn)一步提高有所限制。因而為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及迎合社會(huì)發(fā)展的需要，我們有必要在藥化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加一些新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法和先進(jìn)儀器設(shè)備。例如在實(shí)驗(yàn)新技術(shù)新方法方面，我們增加了無水無氧操作技術(shù)、微波實(shí)驗(yàn)等。無水無氧操作技術(shù)是最近幾十年新興起來的一門技術(shù)，在有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為一門必須掌握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。主要包括三種類型:高真空線操作技術(shù)、手套箱操作技術(shù)和Schlenk 操作技術(shù)［4-5］。對這三種操作進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，Schlenk 操作起來簡單、安全、有效，且成本較低，適合應(yīng)用于本科藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我們也在實(shí)驗(yàn)中增加了一些先進(jìn)儀器設(shè)備的使用，例如:溫控、攪拌一體的磁力攪拌器、數(shù)字熔點(diǎn)測定儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、中/高壓純化制備系統(tǒng)等。雖然部分儀器如中/高壓純化制備系統(tǒng)只有兩臺(tái)，沒法讓所有的學(xué)生同時(shí)使用，但我們會(huì)在課堂上進(jìn)行示教，并在課后向有興趣的學(xué)生開放使用。另外我們中心也有許多其他先進(jìn)的儀器設(shè)備，如GC-MS、LC-MS、HPLC-DAD-ELSD、UV、IR 等(學(xué)生們在分析實(shí)驗(yàn)中學(xué)過部分儀器的使用)，我們打算在今后的實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生產(chǎn)品化學(xué)結(jié)構(gòu)解析以及如何使用這些儀器的示教內(nèi)容，使同學(xué)們學(xué)會(huì)運(yùn)用MS、NMR、UV、IR 等各種方法分析化合物結(jié)構(gòu)，提高綜合科研能力。

通過增加實(shí)驗(yàn)新技術(shù)的訓(xùn)練和先進(jìn)儀器設(shè)備的使用，改變了學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和儀器設(shè)備的單一性局面，充分發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，有利于他們對實(shí)驗(yàn)原理和方法的掌握以及學(xué)習(xí)興趣的提高，促進(jìn)了學(xué)科之間的融合。此外，也豐富了教學(xué)內(nèi)容和方法，拓寬了教師教學(xué)的新思路，使教學(xué)質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高。

2 引入多媒體教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是以教師先講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及具體操作步驟，然后由學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)，由教師進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)價(jià)。但是教師僅講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，顯得很枯燥，部分同學(xué)在聽完講課之后仍然不知該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn);大量的講解、板書和實(shí)驗(yàn)演示也耗費(fèi)實(shí)驗(yàn)教師較多的時(shí)間和精力，使其在學(xué)生指導(dǎo)這個(gè)環(huán)節(jié)力不從心;另外由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)室條件的限制以及安全的考慮，有一些實(shí)驗(yàn)無法在教學(xué)中安排，但這些實(shí)驗(yàn)知識(shí)有必要讓學(xué)生了解。這些問題都可以通過多媒體教學(xué)得到很好的解決［6］。

多媒體是文字、圖形、圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫和聲音的有機(jī)結(jié)合［7］。雖然目前多媒體教學(xué)已經(jīng)進(jìn)入課堂，但是多數(shù)僅限于使用Powerpoint 進(jìn)行“電子課件”式的授課。我們認(rèn)為除了ppt 電子課件的應(yīng)用，多媒體教學(xué)還應(yīng)包括視頻教學(xué)以及利用多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)加強(qiáng)師生之間的交流。ppt 課件通過文字、圖形、圖像、聲音等多種元素的結(jié)合，比傳統(tǒng)教學(xué)方式更能增強(qiáng)學(xué)生的興趣和積極性。由于教師不用花大量時(shí)間在板書和實(shí)驗(yàn)演示上面，他們就有更多的時(shí)間和精力指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和介紹相關(guān)知識(shí)。視頻教學(xué)是向?qū)W生教授知識(shí)的另一種方式，目前我們教學(xué)用的視頻一部分來源于教師自己拍攝的實(shí)驗(yàn)操作過程，經(jīng)過后期制作，從而整理成完整的實(shí)驗(yàn)視頻資料;其次就是購買一些大學(xué)或公司制作的教學(xué)光盤，從中獲取視頻資料［8］;另外我們也從網(wǎng)絡(luò)下載了一些公開使用的視頻資料。視頻教學(xué)能突破實(shí)驗(yàn)課時(shí)、實(shí)驗(yàn)室條件以及安全的限制，拓寬了學(xué)生們的知識(shí)面。學(xué)生們還可以利用多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與教師進(jìn)行互動(dòng)交流，建立了良好的教學(xué)關(guān)系，也拓展了學(xué)生們的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，使教學(xué)活動(dòng)從課堂延伸到課后。例如學(xué)生們可以從實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站上下載各門課程的課件、預(yù)約實(shí)驗(yàn)室、儀器的使用以及在學(xué)習(xí)中碰到的問題也可以隨時(shí)在師生互動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行提問。

3 增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生大多按照教師既定的實(shí)驗(yàn)方法和步驟進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)形式單一。這種教學(xué)形式雖培養(yǎng)了學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作能力，卻忽視了創(chuàng)新能力和綜合科研能力的培養(yǎng)，壓制了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性。為了改變這種教學(xué)形式，我們嘗試增開了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生根據(jù)老師給定的題目，自行查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出可行的方案及實(shí)驗(yàn)步驟，并在教師指導(dǎo)下確定最終實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施［9］。這樣學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)參與實(shí)驗(yàn)獲取知識(shí)，有利于綜合能力的培養(yǎng)。另一方面，對師資隊(duì)伍的建設(shè)以及教師教學(xué)水平的提高也有很大的幫助。

例如在氯霉素合成中，同學(xué)們通過查文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)氯霉素由于起始原料的不同有多種合成路線:肉桂醇路線、苯乙酮路線、苯乙烯路線、對硝基苯甲醛路線和對硝基苯乙酮路線等［10-12］。我們從原料來源、成本、儀器設(shè)備以及路線長短、文獻(xiàn)反應(yīng)收率等幾個(gè)方面對每條合成路線進(jìn)行了分析討論，建議學(xué)生采用對硝基苯乙酮路線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不但能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，還能使學(xué)生更系統(tǒng)全面地獲得實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能。

4 加強(qiáng)與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)分別是藥學(xué)專業(yè)必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。兩者在教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)方面有較大的相似性，藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法在很大程度上根植于有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)［13］。因此，為了更充分、合理、有效地利用現(xiàn)有教學(xué)資源，我們將這兩門實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行了整合，合并了重復(fù)的內(nèi)容，重新設(shè)置了各部分的比例以及各部分之間的關(guān)系等，例如將藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的藥學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作整合到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作實(shí)驗(yàn)中去。另外，我們也將原有的《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》和《藥用實(shí)驗(yàn)合成化學(xué)》兩本教材的內(nèi)容進(jìn)行了整合，重新編寫了《藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，該教材分為3 個(gè)部分:①為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般知識(shí)和基本操作以及有機(jī)化合物的合成實(shí)驗(yàn)，②為合成藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，③是天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)到專業(yè)的一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

5 隨堂檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄及合理利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品

我們嘗試建立了學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄隨堂檢查與討論制度，即要求學(xué)生隨堂完成實(shí)驗(yàn)記錄，在實(shí)驗(yàn)過程中如實(shí)記錄所有相關(guān)操作細(xì)節(jié)(時(shí)間，溫度，加料方式等)、現(xiàn)象(顏色、溶解、沉淀、產(chǎn)生氣體等)、TLC 薄層色譜圖、后處理操作(重結(jié)晶、溶劑、體積、溫度、活性炭、蒸餾等)、產(chǎn)品收率及性質(zhì)表征(色澤、晶型、外觀等)，學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)將實(shí)驗(yàn)記錄及產(chǎn)品交予教師檢查簽字認(rèn)可，同時(shí)教師隨堂與學(xué)生進(jìn)行討論并給予指導(dǎo)。這個(gè)制度的建立有利于增進(jìn)教師與學(xué)生互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣;能快速找出化學(xué)反應(yīng)的異常或失敗的原因;優(yōu)化課程成績評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)［14-15］。

以往學(xué)生實(shí)驗(yàn)中得到的產(chǎn)品收集后，可能僅僅是儲(chǔ)存起來，并沒有將其再利用。這樣既不環(huán)保也是對資源的一種浪費(fèi)。我們將學(xué)生實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品歸類整理出來，列出清單(包括產(chǎn)品名、結(jié)構(gòu)式以及每樣產(chǎn)品重量)，把該清單掛在實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站上，供有需要的專業(yè)教學(xué)或科研用。這樣既避免了資源的浪費(fèi)，也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，充分尊重他們的實(shí)驗(yàn)成果。學(xué)生在得知自己合成的產(chǎn)品將提供給其他老師或?qū)W生使用時(shí)，會(huì)更積極、認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

6 結(jié) 語

在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中，教師應(yīng)利用多種教學(xué)形式和手段來培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，最大化地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生在學(xué)完這門課程后，具備較好的實(shí)驗(yàn)基本操作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐性課程在當(dāng)代高等藥學(xué)教育中占有重要地位，要求我們不斷深化課程改革，真正使實(shí)驗(yàn)藥物化學(xué)課程發(fā)揮銜接藥物化學(xué)理論與實(shí)踐的橋梁作用。

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