“藥物研發(fā)鏈”培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)改革與實(shí)踐

洪俊麗 徐志成 許貫虹

[摘 要] 2020年全國“兩會”提出加強(qiáng)國家創(chuàng)新體系建設(shè)，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家。創(chuàng)新型國家的根基在于培育創(chuàng)新型人才。藥學(xué)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)直接關(guān)系到我國藥學(xué)事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。基于藥學(xué)院高水平科研成果，以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線，重構(gòu)藥學(xué)綜合實(shí)踐教學(xué)體系，總結(jié)實(shí)踐效果與推廣價值。教學(xué)改革注重藥物研發(fā)思路探索過程，使學(xué)生在實(shí)踐中掌握藥學(xué)學(xué)科之間的本質(zhì)聯(lián)系、內(nèi)在規(guī)律和思維方法，提升學(xué)生綜合性創(chuàng)新實(shí)踐能力。

[關(guān)鍵詞] “藥物研發(fā)鏈”;教學(xué)改革;科研成果;創(chuàng)新能力

[中圖分類號] G640? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）03-0081-04? ?[收稿日期] 2020-06-22

2020年全國“兩會”提出了完善科技創(chuàng)新體系，加強(qiáng)國家創(chuàng)新體系建設(shè)，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家。創(chuàng)新型國家的根基在于培育創(chuàng)新型人才。隨著全球化進(jìn)程的加快，很多歐美國家加快了培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的步伐。近年來，美國倡導(dǎo)學(xué)生修讀科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）（簡稱STEM）領(lǐng)域的學(xué)科，大力發(fā)展STEM課程，開展跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的教育，全面培養(yǎng)學(xué)生的科技素養(yǎng)和理工素養(yǎng)，提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力[1]。英國研究型大學(xué)秉持學(xué)術(shù)自由，以特色學(xué)科和交叉學(xué)科課程為基礎(chǔ)，以產(chǎn)學(xué)研一體化為路徑，以學(xué)院制和導(dǎo)師制為主導(dǎo)，進(jìn)行拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[2]。德國實(shí)施“卓越戰(zhàn)略”[3]，教學(xué)與科研相統(tǒng)一，基礎(chǔ)與應(yīng)用研究并重，成熟的校企合作制度加速了產(chǎn)學(xué)研一體化，以實(shí)用性為導(dǎo)向服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)，進(jìn)而提高國家的創(chuàng)新性與競爭力[4]。因此，對拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探討是國內(nèi)外高等教育界持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

藥學(xué)事業(yè)直接關(guān)系到人民健康水平和生活質(zhì)量的特殊事業(yè)，藥學(xué)高層次人才的培養(yǎng)直接關(guān)系到我國藥學(xué)事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展[5]。中國高等藥學(xué)教育人才培養(yǎng)模式在改革和實(shí)踐過程中逐步形成了穩(wěn)定的以“創(chuàng)新藥物科學(xué)家”“卓越制藥工程師”“高水平藥師”三類藥學(xué)人才為主的培養(yǎng)模式，分層次培養(yǎng)了“研究型”和“應(yīng)用型”兩類藥學(xué)人才[6]。目前，加強(qiáng)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新藥物研發(fā)已經(jīng)納入“健康中國2030”規(guī)劃綱要等國家藥品安全戰(zhàn)略規(guī)劃。在國家加速創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和科技成果轉(zhuǎn)化政策的支持下，高校的藥學(xué)科研人才力量將是最具發(fā)展?jié)摿Φ膭?chuàng)新藥物研發(fā)主體[7]。藥學(xué)學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)踐教育在藥學(xué)人才培養(yǎng)中具有重要地位，是培養(yǎng)創(chuàng)新藥物研發(fā)型人才極其重要的教學(xué)過程[8]。在上述背景下，我國迫切需要培養(yǎng)一批敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新、熟悉創(chuàng)新藥物研究的高層次藥學(xué)人才。然而，國內(nèi)高校對于醫(yī)藥創(chuàng)新人才的培養(yǎng)現(xiàn)狀和整個醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展速度不成正比，具有國際視野的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才短缺已經(jīng)成為國內(nèi)醫(yī)藥企業(yè)快速健康發(fā)展的重要制約因素[9]?，F(xiàn)行的藥學(xué)實(shí)踐教學(xué)往往是在四大開設(shè)的專業(yè)課程（藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥物分析學(xué)和藥理學(xué)），分學(xué)期、分課程學(xué)習(xí)，學(xué)科界限明顯，相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容大多為一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或孤立的單元操作，學(xué)科間交叉甚少[ 10 ]。因此，學(xué)生通過實(shí)踐學(xué)到的知識是割裂的，缺乏藥學(xué)學(xué)科的整體意識，且不清楚這些學(xué)科的知識在藥物的研究、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、使用等實(shí)際工作中是如何相互關(guān)聯(lián)、相互滲透的，同時在實(shí)踐過程中，學(xué)生大多處于被動接受狀態(tài)，束縛了學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

近年來，南京醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院圍繞新藥研發(fā)鏈對學(xué)生進(jìn)行了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生形成藥物研發(fā)思路的探索過程，包括重大疾病創(chuàng)新藥物靶點(diǎn)的研究與驗(yàn)證、小分子化合物的合成與改造、藥物分析與代謝、藥物新劑型研究等，形成了完整的研發(fā)鏈，使學(xué)生從實(shí)踐中感受創(chuàng)新藥物研發(fā)的內(nèi)涵，領(lǐng)略藥學(xué)各學(xué)科之間本質(zhì)的聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律，掌握科學(xué)研究的基本規(guī)律和科學(xué)的思維方法，提升實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和自豪感。

一、以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的含義

創(chuàng)新藥物研發(fā)從先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)到創(chuàng)新藥物的臨床驗(yàn)證和上市，涉及藥學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。因此，本研究對接醫(yī)藥行業(yè)創(chuàng)新研究需求，開展創(chuàng)新藥物研究型人才培養(yǎng)模式改革，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，模擬實(shí)戰(zhàn)場景，實(shí)施開放式教學(xué)，在實(shí)踐技術(shù)訓(xùn)練過程中進(jìn)行思維訓(xùn)練。以創(chuàng)新藥物研發(fā)過程為主線，圍繞新藥研發(fā)鏈進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，包括新藥從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到上市應(yīng)用的全過程，如疾病機(jī)制研究、新藥靶點(diǎn)的預(yù)測與高通量篩選、新藥靶點(diǎn)的研究與驗(yàn)證、小分子化合物的合成與改造、候選藥物安全性與有效性考察、藥物代謝及質(zhì)量控制、藥物劑型設(shè)計(jì)與改造等實(shí)踐內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注研發(fā)思路的探索過程，體會知識的產(chǎn)生全過程，使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本規(guī)律和科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)科學(xué)精神、國際視野、創(chuàng)新和實(shí)踐能力。此外，依托南京醫(yī)科大學(xué)的臨床資源，凸顯醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)人才培養(yǎng)特色，培養(yǎng)“懂醫(yī)精藥、醫(yī)藥互通”的綜合性藥學(xué)人才。

二、以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)施方法

（一）“藥物研發(fā)鏈全過程”系統(tǒng)實(shí)踐課程的題目遴選

選題源于本院高水平科學(xué)研究成果。選題注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)與科研相結(jié)合，追蹤時事熱點(diǎn)。選題原則上遵循創(chuàng)新性、難易適中、綜合性和方案開放，同時自編“產(chǎn)學(xué)研”促教學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)系列教材。近年來，腦卒中是具有高發(fā)生率、高死亡率和高致殘率的常見病，嚴(yán)重危害人類的健康與生命。南京醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院的朱東亞教授研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了治療腦卒中的藥物作用新靶點(diǎn)nNOS-PSD95偶聯(lián)，并針對該靶點(diǎn)設(shè)計(jì)合成了一種高效低毒的具有全新作用機(jī)制的神經(jīng)保護(hù)化合物ZL006。此外，各種情感障礙類疾病在現(xiàn)代社會中的發(fā)病率逐年上升，它們以焦慮為主要臨床表型或伴有嚴(yán)重的焦慮癥狀，成為影響人們生活質(zhì)量和造成巨大社會負(fù)擔(dān)的重要因素，引起醫(yī)學(xué)界的普遍關(guān)注。朱東亞教授研究團(tuán)隊(duì)采用動物模型、工具藥和基因技術(shù)手段證明了nNOS-CAPON偶聯(lián)在焦慮行為調(diào)控中的關(guān)鍵作用，并設(shè)計(jì)合成了有效阻斷該偶聯(lián)的小分子化合物Zlc-002，在動物模型上實(shí)現(xiàn)了nNOS-CAPON的解偶聯(lián)作用，證明Zlc-002的抗焦慮活性。上述相關(guān)研究成果發(fā)表于具有國際影響力的Nature子刊上（Nature Medicine，2014，20：1050-1054;Nature Medicine，2010，16：1439-1444），并獲得授權(quán)PCT國際發(fā)明專利3項(xiàng)。基于上述科學(xué)研究成果，“藥物研發(fā)鏈全過程”以該研究團(tuán)隊(duì)近年來自主研制開發(fā)的治療腦卒中的小分子藥物ZL006和抗焦慮的小分子化合物Zlc-002為例，開展以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線的開放式藥學(xué)實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐內(nèi)容圍繞上述兩種化學(xué)藥物的研發(fā)、質(zhì)量分析、活性檢測、劑型設(shè)計(jì)及評價等，融合藥學(xué)四大專業(yè)課程的內(nèi)容，還原科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的真實(shí)狀況，有利于學(xué)生多領(lǐng)域知識的融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力和系統(tǒng)的創(chuàng)新藥物研發(fā)思維。

（二）“藥物研發(fā)鏈全過程”系統(tǒng)實(shí)踐課程內(nèi)容

南京醫(yī)科大學(xué)重視創(chuàng)新教育與藥物研發(fā)鏈全過程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，一年內(nèi)投入新藥研發(fā)開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)120余萬元。實(shí)踐平臺包含四大功能化區(qū)域：藥物設(shè)計(jì)合成區(qū)、藥物分析與檢測區(qū)、藥物制劑與評價區(qū)、動物模型建立與藥效評價區(qū)，研究內(nèi)容包含重大疾病創(chuàng)新藥物靶點(diǎn)的研究與驗(yàn)證、小分子化合物的合成與改造、藥物分析與代謝、藥物新劑型研究等，形成完整的研發(fā)鏈學(xué)習(xí)內(nèi)容。課程涵蓋藥學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練平臺、E-learning網(wǎng)絡(luò)課程平臺、藥學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練平臺、GMP實(shí)訓(xùn)中心平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺等，實(shí)現(xiàn)了藥學(xué)學(xué)科的全覆蓋。

每學(xué)期藥學(xué)開放實(shí)驗(yàn)平臺依據(jù)參與學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)在E-learning平臺上公布分組及開放時間。每組的總學(xué)時數(shù)為45學(xué)時，其中創(chuàng)新藥物設(shè)計(jì)概述3學(xué)時，藥物合成與純化15學(xué)時，藥物制劑設(shè)計(jì)與評價8學(xué)時，藥物質(zhì)量分析與控制8學(xué)時，動物模型建立與藥效評價8學(xué)時，實(shí)踐總結(jié)與反饋3學(xué)時。每組不多于10位學(xué)生，每位學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目實(shí)施初期，預(yù)計(jì)學(xué)期開設(shè)2～3組進(jìn)行實(shí)踐，根據(jù)反饋和效果進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，課程運(yùn)行順利時將面向全校乃至社會開放。

（三）“藥物研發(fā)鏈全過程”系統(tǒng)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)評價考核

課程設(shè)計(jì)為全過程、形成性評價考核，包括：（1）自主設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)總體目標(biāo)，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察學(xué)生分析問題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，過程具有開放性，不設(shè)唯一答案。（2）自行選擇。各個項(xiàng)目的試劑及儀器放置于同一平臺上，并未指明針對哪一個實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自己選擇。鍛煉學(xué)生的儀器試劑選用情況和綜合判斷能力。（3）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。教師在考核之前反復(fù)討論，統(tǒng)一評分標(biāo)準(zhǔn)。例如高效液相操作有多達(dá)30項(xiàng)操作評分點(diǎn)，綜合科學(xué)評價學(xué)生實(shí)驗(yàn)的整體過程。（4）及時講評。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，學(xué)生集合，教師針對存在的問題進(jìn)行啟發(fā)式講解。

此外，創(chuàng)建“線上+線下”混合式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的實(shí)驗(yàn)技能評價系統(tǒng)。通過環(huán)繞錄播工作站對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)控錄像并上傳至開放平臺，學(xué)生通過錄像回放，按制定好的評分細(xì)則開展自評和互評，教師選擇部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價，系統(tǒng)根據(jù)教師評價標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的評價進(jìn)行權(quán)重再計(jì)算，最后得出這位學(xué)生的真實(shí)分?jǐn)?shù)，形成“師評、自評、互評、機(jī)評”的評價模式。學(xué)生在自評和互評的過程中，通過觀看標(biāo)準(zhǔn)視頻，對比找差，變“被動式”為“主動吸收式”學(xué)習(xí)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能的提升。

（四）“藥物研發(fā)鏈全過程”系統(tǒng)實(shí)踐課程的管理優(yōu)化與提升

依托南京醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)模擬教育中心（MSC），建立開放實(shí)踐課程的綜合管理系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)建設(shè)集教師應(yīng)用、學(xué)生應(yīng)用和管理終端為一體的適用于藥學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室的綜合管理系統(tǒng)。教師可自定義動態(tài)添加教師信息、開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)相關(guān)視頻、實(shí)驗(yàn)評分細(xì)則等;審核學(xué)生設(shè)計(jì)方案，提出修改意見并提出實(shí)驗(yàn)要求;通過觀看學(xué)生實(shí)驗(yàn)視頻提出針對性地指導(dǎo)意見，批改報告并網(wǎng)上發(fā)布以便學(xué)生查詢。學(xué)生可以通過任何移動終端隨時隨地登錄系統(tǒng)，查看開放實(shí)驗(yàn)室的開放狀態(tài)和開放課程內(nèi)容，預(yù)約實(shí)驗(yàn)時間，在網(wǎng)絡(luò)上自主預(yù)習(xí)，通過預(yù)習(xí)測試進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，并提交實(shí)驗(yàn)報告和儀器使用反饋表，完成自主學(xué)習(xí)的全過程。此外，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)更新維護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)信息，根據(jù)預(yù)約信息合理安排實(shí)驗(yàn)耗材和儀器設(shè)備，通過監(jiān)控錄像對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的監(jiān)控管理，處理突發(fā)狀況。

三、以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐效果

自創(chuàng)新實(shí)踐課程開設(shè)以來，學(xué)生反饋強(qiáng)烈，認(rèn)為明顯提高了綜合運(yùn)用知識的能力和實(shí)驗(yàn)技能，對其創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有明顯地指引和推動作用，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神。在一系列教學(xué)改革舉措的影響下，本科生培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升，參與各級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目積極性空前高漲。2018—2019年，學(xué)生獲江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng)、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目7項(xiàng)、院級創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng)，并在全國醫(yī)藥院校藥學(xué)/中藥學(xué)專業(yè)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能競賽、全國大學(xué)生藥苑論壇、省級實(shí)驗(yàn)競賽中榮獲特等獎。此外，以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線的創(chuàng)新實(shí)踐課程，融入多學(xué)科專業(yè)教師，形成綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。因此，在培養(yǎng)創(chuàng)新藥物研發(fā)人才的同時，獲得了豐碩的實(shí)踐教學(xué)改革成果。2018—2019年，教師成功申請立項(xiàng)了包括江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題、校級教育研究課題重點(diǎn)項(xiàng)目在內(nèi)的教育研究課題8項(xiàng)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)主編或副主編全國高等院校藥學(xué)類創(chuàng)新型系列“十三五”規(guī)劃教材8部，教師獲得各類獎項(xiàng)29 項(xiàng)。教師獲得全國實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革大賽特等獎、全國高校藥學(xué)專業(yè)微課教學(xué)大賽二等獎、校教學(xué)名師、揚(yáng)子江獎教金等。以第一作者或通信作者發(fā)表了教學(xué)研究論文多篇。

綜上所述，“健康中國 2030”規(guī)劃綱要確立了醫(yī)藥創(chuàng)新的國家戰(zhàn)略。高校的藥學(xué)學(xué)科科研人才力量將是最具發(fā)展?jié)摿Φ膭?chuàng)新藥物研發(fā)的主體，因此以“藥物研發(fā)鏈全過程”為主線的創(chuàng)新型藥學(xué)人才培養(yǎng)具有重要意義。本研究依托南京醫(yī)科大學(xué)的臨床資源，凸顯醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)人才培養(yǎng)特色，以綜合性醫(yī)學(xué)前沿問題研究為紐帶，將本團(tuán)隊(duì)高水平的科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容，有重點(diǎn)、有特色地打造針對腦卒中、焦慮癥等重大疾病的高水平新藥研究隊(duì)伍梯隊(duì)，探索創(chuàng)新型藥學(xué)人才的學(xué)科交叉培養(yǎng)新路徑。實(shí)踐內(nèi)容圍繞具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新藥物，包含疾病機(jī)制研究、新藥靶點(diǎn)的預(yù)測與篩選驗(yàn)證、先導(dǎo)化合物的合成與改造、藥物代謝及質(zhì)量控制、藥物劑型設(shè)計(jì)與改造等，融合藥學(xué)專業(yè)課程的內(nèi)容，還原科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的真實(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)學(xué)生多領(lǐng)域知識的融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的藥物研發(fā)思維及對實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力。學(xué)生從綜合實(shí)踐中感受到科研創(chuàng)新的內(nèi)涵，掌握了科學(xué)研究的基本規(guī)律和科學(xué)的思維方法，體會知識的產(chǎn)生過程，提升實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。本研究為儲備具有科學(xué)精神、國際視野、創(chuàng)新和實(shí)踐能力的藥學(xué)高端拔尖人才探索了新的培養(yǎng)模式。

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