制藥工程專業(yè)計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)課程的探索

溫思彥

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì);制藥工程;教學(xué)改革

引言

生物制藥工藝學(xué)是生物制藥、微生物制藥、海洋藥物學(xué)、生物工程學(xué)與生物技術(shù)等專業(yè)的重要專業(yè)課，是從事各類生物藥物的研究、生產(chǎn)和制劑工藝過程的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。通過學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)掌握各類生物藥物制造的工藝技術(shù)基礎(chǔ)理論、原理、工藝過程和制劑技術(shù)及其質(zhì)量控制;各類生物藥物的來源、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與臨床用途。

1計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：有利于豐富教學(xué)內(nèi)容無論是傳統(tǒng)的文字材料，還是聲音材料、圖像材料，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)都可以進(jìn)行文字、聲音、圖形、符號(hào)的有機(jī)結(jié)合，制作出精美的多媒體課件，這樣制作出來的教學(xué)信息文、圖、聲、像并茂，有效地克服了傳統(tǒng)聲音材料、文字材料存在的單調(diào)乏味的不足，并且信息量大，解決了學(xué)時(shí)少、學(xué)生多、教學(xué)資源不足的問題，使教師在完成教學(xué)大綱所要求內(nèi)容的同時(shí)，還有時(shí)間講授新技術(shù)和新知識(shí)。生物制藥工藝學(xué)是一門實(shí)用性較強(qiáng)的學(xué)科，例如，膜分離技術(shù)中的筒式過濾在生物藥物的除菌過濾時(shí)應(yīng)用較多，因此講述時(shí)將筒式濾器的裝置圖采用幻燈片展示，并詳細(xì)地介紹濾膜的檢查、使用注意點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)制劑的除菌過濾過程有了感性認(rèn)識(shí)。在課件的制作過程中要特別注意如下幾點(diǎn)：從教學(xué)規(guī)律出發(fā)，以提供教學(xué)質(zhì)量為最終目的，注意從學(xué)生的角度去審視所制作的課件界面，使課件能優(yōu)化教學(xué)過程，能做到恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容化繁為簡，化難為易，化抽象為具體，化艱澀為通俗;以教育心理學(xué)為指導(dǎo)，在激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面下功夫。對(duì)圖形所擺的位置、文字、線條、屬性，表格的多少以及出現(xiàn)的先后順序等作出詳細(xì)的研究，使多媒體課件的界面設(shè)計(jì)適合于課堂教學(xué)。

2計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

2.1優(yōu)選課程教材，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革之一是優(yōu)選課程教材，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)是近些年來新興發(fā)展的學(xué)科，目前已有較多相關(guān)書籍出版，側(cè)重內(nèi)容各有不同，選擇適合本校制藥工程學(xué)生的教材是保證教學(xué)質(zhì)量的前提。課程教研組偏重于選擇藥物實(shí)例設(shè)計(jì)較多以及計(jì)算模擬操作較詳細(xì)的教材，例如魏冬青等主編的《計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)》、張亮仁主編的《常用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)軟件教程》和郭宗儒編著的《藥物分子設(shè)計(jì)》。這些教材不僅詳細(xì)介紹了計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的基本原理和思路，更重要的是列舉了藥物設(shè)計(jì)的經(jīng)典案例以及計(jì)算機(jī)模擬軟件的詳細(xì)操作方法，非常符合制藥工程專業(yè)以實(shí)踐為主的教學(xué)特點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容選取實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中最常用的計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)方法，省略繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算過程，注重講解不同設(shè)計(jì)目的適用的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用實(shí)例，例如注重藥效團(tuán)模型、定量結(jié)構(gòu)活性關(guān)系、大分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和分子對(duì)接等，以實(shí)現(xiàn)與制藥工程專業(yè)有機(jī)契合。

2.2緊跟學(xué)科發(fā)展，提高學(xué)習(xí)興趣

計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革之二是緊跟學(xué)科發(fā)展，提高學(xué)習(xí)興趣。計(jì)算機(jī)是近年來發(fā)展最為快速的科技產(chǎn)物之一，藥物設(shè)計(jì)亦從盲目藥物設(shè)計(jì)進(jìn)入合理藥物設(shè)計(jì)的嶄新時(shí)代，致使計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)學(xué)科飛速發(fā)展。在教學(xué)過程中，盡可能多地選擇最新的藥物設(shè)計(jì)案例以及最新的模擬軟件引入課堂，帶領(lǐng)學(xué)生緊跟學(xué)科發(fā)展。教師在課堂上通過軟件將書本上抽象的生物分子以色彩鮮明的三維立體結(jié)構(gòu)展示出來，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立對(duì)三維結(jié)構(gòu)的模型、顏色和大小等進(jìn)行簡單修改，激發(fā)他們對(duì)課程學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用新式教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。

2.3制訂清單，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)完善管理制度和操作程序

計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革之三是制訂清單，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)完善管理制度和操作程序。企業(yè)應(yīng)建立包含藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理過程涉及的所有計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的清單，清單應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，對(duì)所涉及的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)。如何對(duì)系統(tǒng)分級(jí)，國內(nèi)目前沒有非常明確的法規(guī)要求。部分企業(yè)參考GAMP5的方法進(jìn)行了系統(tǒng)分級(jí)，根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定制化程度及故障、缺陷的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件分級(jí)。為了貫徹藥品數(shù)據(jù)歸屬至人的要求，企業(yè)應(yīng)在計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)清單的基礎(chǔ)上，梳理出不同計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)需要的權(quán)限分級(jí)，授予每一級(jí)人員合理的權(quán)限，保證人員不越權(quán)操作，所有操作追溯性強(qiáng)，設(shè)定監(jiān)督機(jī)制確保數(shù)據(jù)不被隨意更改或刪除。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和企業(yè)的管理需求，盡量對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)配備審計(jì)追蹤功能，并完善審計(jì)追蹤的審查與管理，使審計(jì)追蹤功能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的溯源與過程控制的效用。

2.4課程考核方法的改革

計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革之四是課程考核方法的改革。為全面衡量學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)這門課的掌握的程度和學(xué)習(xí)情況，我們對(duì)課程的考核形式、評(píng)價(jià)方式、考核權(quán)重等方面進(jìn)行改革，制定課程總成績?cè)u(píng)分體系，包括過程化考核和期末考試2個(gè)部分。過程化考核成績占總成績的50%，由3次實(shí)踐性項(xiàng)目考核構(gòu)成。第一次是分子建?？己?，在課堂上要求學(xué)生們用軟件構(gòu)建蛋白質(zhì)或藥效團(tuán)的三維結(jié)構(gòu)，對(duì)選中結(jié)構(gòu)進(jìn)行骨架替換、縮放和移動(dòng)等。使用菜單工具測(cè)量鍵長、鍵角和二面角，改變分子的顯示模式和顏色，顯示分子所帶電性和表面性質(zhì)等。第二次是分子對(duì)接操作考核，主要訓(xùn)練學(xué)生通過受體的特征以及受體和藥物分子之間的相互作用方式來進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)。學(xué)生通過計(jì)算服務(wù)器，模擬小分子配體—受體生物大分子的對(duì)接操作，并將對(duì)接后的最佳構(gòu)象和對(duì)接模式用專業(yè)軟件顯示出來。第三次是根據(jù)具體設(shè)計(jì)案例進(jìn)行討論，教師首先就經(jīng)典藥物設(shè)計(jì)案例進(jìn)行講解，然后和學(xué)生就具體案例進(jìn)行討論。學(xué)生對(duì)案例中的關(guān)鍵問題及具體操作提出疑問，由教師集中解答，最后由學(xué)生討論并匯報(bào)結(jié)果。期末考試占總成績的50%，包括筆試和上機(jī)考試，各占總成績的25%。筆試采用開卷形式，允許學(xué)生翻閱參考書，主要針對(duì)分子模擬的生物學(xué)基礎(chǔ)、分子模擬基本算法、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬、藥物設(shè)計(jì)的基本方法和信息系統(tǒng)等理論知識(shí)進(jìn)行考察。上機(jī)考試圍繞教學(xué)重點(diǎn)，將真實(shí)的藥物數(shù)據(jù)和研究問題提供給學(xué)生，要求學(xué)生在120min內(nèi)提交相關(guān)的設(shè)計(jì)結(jié)果和上機(jī)匯報(bào)。過程化考核和期末性考試的結(jié)合，改變了單純知識(shí)化考核的評(píng)價(jià)模式，減少了成績的隨機(jī)性因素，能更好地反映學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐的綜合能力和操作水平。

結(jié)語

總結(jié)來說，之所以要驗(yàn)證制藥設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)，是為了使藥品的生產(chǎn)制造設(shè)備能夠達(dá)到法規(guī)的要求，從而提高所生產(chǎn)藥品的安全品質(zhì)?？偨Y(jié)來說，之所以要驗(yàn)證制藥設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)，是為了使藥品的生產(chǎn)制造設(shè)備能夠達(dá)到法規(guī)的要求，從而提高所生產(chǎn)藥品的安全品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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