“產(chǎn)學研用”協(xié)同育人視野下的藥物化學課程教學實踐

史蕾，何翠婷，鄭舒曼，許逸戈，黃柳珊，曹曼麗，尹偉，霍朝暉，張秀蓮

廣東第二師范學院化學系，廣州 510303

“藥物化學”是一門發(fā)現(xiàn)與發(fā)明新藥、合成化學藥物、闡明藥物化學性質(zhì)、研究藥物分子與機體細胞(生物大分子)之間相互作用規(guī)律的綜合性學科，是藥學領域中重要的帶頭學科。隨著國際化進程日益加快，我國藥物化學相關企業(yè)從出口加工型轉(zhuǎn)為品牌創(chuàng)新型、從做仿制藥到研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新藥，要求企業(yè)與國際市場全面接軌[1,2]。這時，藥物產(chǎn)業(yè)不僅需要大量普通制藥人才，更需要有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力的新型專業(yè)人才來打造具有自主知識產(chǎn)權、高附加值的藥物品牌。解決這一問題的關鍵，在于對人才的培養(yǎng)、供應和使用機制上進行變革。因此，根據(jù)藥物產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整需要，培養(yǎng)對口的藥學人才，是我國藥學發(fā)展實現(xiàn)突破的根本保障[3,4]。

從行業(yè)需求和化學專業(yè)的知識結(jié)構來看，不同層次的院校，培養(yǎng)的藥物化學相關人才規(guī)格應是不同的。但是由于歷史原因，我國目前的藥物化學辦學層次模糊、職能重復。就產(chǎn)學研用的藥物化學人才培養(yǎng)而言，雖然許多職業(yè)學校也在提倡培養(yǎng)相關人才，然而，培養(yǎng)具有強綜合能力和高社會適應能力的藥物化學人才，顯然不只是單純地提高學生實踐動手能力就可以實現(xiàn)的，而是一個相當復雜的系統(tǒng)工程，沒有足夠的時間、師資和設備保障是沒辦法完成的。因此，根據(jù)藥物產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整和大學藥學教育發(fā)展的需要，進一步明確化學專業(yè)學生藥物化學教育的發(fā)展方向，構建“產(chǎn)學研用”的藥物化學人才培養(yǎng)模式顯得非常必要[5–7]。經(jīng)過多年的實踐摸索，我們通過加強課程群建設、引入課程平臺及公眾號、改革課堂教學、加強實驗教學、推進多樣化實踐教學等多種方式，對藥物化學課程建設進行了相關摸索。

為了探查現(xiàn)階段高?；瘜W專業(yè)學生對待藥物化學課程的真實態(tài)度與看法，也為了避免個人主觀意識導致分析有失偏頗，故通過“問卷網(wǎng)”網(wǎng)絡調(diào)研平臺將電子問卷發(fā)放給廣東第二師范學院化學系共137名大學生，請他們幫忙填寫問卷。本次共發(fā)出137份問卷，共回收137份，有效回收率為100%。問卷包括了單項選擇題和多項選擇題，此外還讓學生在做出選擇的同時說明選擇該選項的具體理由，以期獲得現(xiàn)階段化學專業(yè)學生藥物化學教育發(fā)展方向的全面分析結(jié)果。

1 加強與有機化學課程的聯(lián)系

在以往教學中，藥物化學與有機化學課程設置的時間間隔較長，兩門課程之間不注重交叉融合，使得學生在學習藥物化學的時候不能很好地回顧和理解與有機化學相關的知識點，嚴重影響學習效果。為此，理論教學方面，我們以“基礎知識與專業(yè)知識密切結(jié)合”為切入點，體現(xiàn)“以藥物結(jié)構為基礎，以藥物研究實踐為目標”的特色，整合原有課程內(nèi)容。結(jié)合化學專業(yè)的學生對四大化學的學習基礎較強這一特點，我們以“新藥設計的基本原理與方法”為出發(fā)點，突出新藥創(chuàng)制方法的理念，緊緊圍繞這一主題開展相關“藥物篇”的學習。有機化學是藥物化學的學習基礎，其基礎部分的課程側(cè)重化合物的結(jié)構與反應原理，后面章節(jié)的課程結(jié)合藥物化學中的藥物合成部分授課，側(cè)重藥物合成方法。通過結(jié)合有機化學的課程教學，促進藥學基礎課程與專業(yè)課程之間的交叉融合，加深學生對“大藥學”的理解，拓展學生的知識結(jié)構，提升知識的綜合應用能力，有利于復合型藥學人才的培養(yǎng)[8,9]。分析調(diào)查問卷數(shù)據(jù)也可以發(fā)現(xiàn)大部分學生認為有機化學與藥物化學課程相銜接以及教學間隔的縮短可以有效促進其藥物化學知識的學習。

2017年開始，我們以16級應用化學專業(yè)學生為授課對象，實踐了有機化學課程中藥物化學內(nèi)容的引入，比如：縮酮在有機合成中是一類重要的化合物，在一些唑類抗真菌藥物中也有縮酮的結(jié)構，據(jù)此，在講述酮類化合物時，授課重點由有機化合物的官能團到藥物、藥物的合成，最后再介紹構效關系研究，這樣就可以將有機化學與藥物化學的知識點進行有機整合。2019年，我們在藥物化學課程中，更加注重有機化學與藥物化學兩門學科之間的內(nèi)在聯(lián)系，從結(jié)構分析入手，推斷藥物的理化性質(zhì)、合成以及進行合理的結(jié)構改造，同時，還十分注重理論課程與藥物的研究及實踐過程之間的聯(lián)系。授課教師打破教科書傳統(tǒng)的框架與要求，不是讓學生死記硬背，而是注重新藥研發(fā)的理念與方法，從眾多藥物研究與發(fā)現(xiàn)的案例中總結(jié)歸納出經(jīng)驗與規(guī)律。比如，先導化合物的發(fā)現(xiàn)途徑、優(yōu)化方法、新藥設計的方法等內(nèi)容，都體現(xiàn)為以知識點的形式始終穿插于整個課程中，這樣會提高學生在新藥設計與研發(fā)方面的敏感度，增加對藥物發(fā)現(xiàn)的理性認識。

對選項“有機化學與藥物化學相結(jié)合是否更好促進其學習藥物化學”的結(jié)果分析(表1第1題)可以發(fā)現(xiàn)，94.16%的大學生認為兩課程的結(jié)合能更好地幫助其藥物化學課程的深入學習。分析學生選擇的具體理由發(fā)現(xiàn)大部分學生都認為有機化學是藥物化學的基礎，藥物化學的學習又能進一步鞏固有機知識，二者相互結(jié)合滲透，可以加深理論課程與藥物的研究及實踐過程之間的聯(lián)系。從學生選擇該選項的詞頻分析圖(見圖1)也可以發(fā)現(xiàn)，“理解”“結(jié)合”和“聯(lián)系”等關鍵詞出現(xiàn)較多。分析“有機化學實驗和藥物化學實驗結(jié)合是否能幫助其更好地學習藥物化學”這一選項的結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1第2題)，85.40%的學生認為二者相結(jié)合有助于他們更好地學習藥物化學，分析其選擇該項的具體理由發(fā)現(xiàn)大部分學生認為有機化學實驗與藥物化學實驗相聯(lián)系能夠更好地檢驗理論知識，幫助理解抽象復雜的實驗過程，使有機化學知識與藥物化學知識更加有系統(tǒng)性等。從學生選擇該選項的詞頻分析圖也可以發(fā)現(xiàn)“理解”“鞏固”“相通”等關鍵詞出現(xiàn)率較高(見圖2)。這意味著有機化學理論課和實驗課與藥物化學課程的交叉融合可以有效地加深學生對藥物化學課程中有機物結(jié)構、反應原理等的理解并提高有機化學理論知識的實際應用能力，減少藥物化學學習障礙，提高學習效率。

表1 化學專業(yè)大學生對藥物化學課程的態(tài)度調(diào)查結(jié)果

圖1 問題1詞頻分析圖

圖2 問題2詞頻分析圖

分析學生認為“有機化學與藥物化學教學間隔縮短是否有助于學習藥物化學并鞏固有機化學知識”選項的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)(表1第3題)，95.62%的學生認為縮短學科教學間隔能夠幫助其學習藥物化學。教學間隔的縮短可以在學生學習的最佳記憶期內(nèi)使兩學科的知識相互滲透與補充，在學生對兩課程知識了解較清晰的時間段內(nèi)讓學生運用知識，結(jié)合藥物化學課程實踐，也能大大加強課堂教學效果。

在加強學科之間的聯(lián)系滲透外，我們注重藥物化學專業(yè)教學團隊的建設，本課程團隊教師除了長期承擔藥物化學的教學，還承擔有機化學、有機化學實驗等課程的教學工作。按課程內(nèi)容和教師研究方向組合教學團隊，教師之間不定時開展公開課教學，成員間相互點評，促進教師的交流合作，激勵教師教學的積極性，提高教學水平。

2 改革課堂教學，引入課程平臺及公眾號

推進課堂教學改革，構建以學生為主體，形成包括教學思想、教學方法、教學內(nèi)容、考核方式在內(nèi)的新的教學方式。2019年，我們開設了“GDUE有機化學平臺”微信公眾號。除了在公眾號推出有關課程教學的推文，我們還會推出與藥物化學教學科研相關的最新熱點，如在2020年新型冠狀病毒肺炎爆發(fā)時期，我們推出了多篇有關治療新型冠狀病毒肺炎藥物的最新研究報導，讓學生切實認識到理論和應用的密切關系。以現(xiàn)代教育技術為依托的混合教學模式，融合了傳統(tǒng)課堂和線上課堂兩者的優(yōu)勢，打破了學生學習的限制，滿足學優(yōu)生和學弱生對于學習的不同需求，幫助學生獲得最佳的學習效果，也有利于促進師生之間的交流與學習問題的解決[10,11]。因此，我們還引入了“超星平臺”進行課堂教學，豐富教學資源，提高教學質(zhì)量?！俺瞧脚_”可以為學生提供大量的課程資源，包括視頻錄像、課件、電子書、文獻資料等。學生可以就課程內(nèi)容提前預習，通過相關作業(yè)練習摸底學生對內(nèi)容的障礙點，適時調(diào)整課堂教學的重點，在課后亦可鞏固復習。此外，通過“超星平臺”可以非常便利地和學生進行線上討論、答疑。通過線上布置作業(yè)及系統(tǒng)批改，可以全面地了解學生對知識點的掌握程度，適當?shù)厥褂肞BL (Problem Based Learning，基于問題的學習)欄目進行課程內(nèi)容案例分析或前沿知識拓展，既能培養(yǎng)學生的思維能力和問題解決能力，又能內(nèi)化知識，將理論知識運用到實際問題的分析和解決中，學以致用[12,13]。在抓好課程教學的同時，我們根據(jù)課程教學模式的改變重新建構該課程的考核評價方式，采用多種評價方式，包括課堂表現(xiàn)、期中考核、期末論文三部分。課堂表現(xiàn)即線下課堂的參與度、課堂“剝豆豆”搶答情況、平時作業(yè)完成度和線上課堂進行階段性考核，以鼓勵學生課前主動預習和課后鞏固復習，積極參與主題討論。期中考核是利用移動學習APP設計藥物合成路線，如利用Chemdraw繪制化合物的結(jié)構圖以及合成路線。而期末考核則以藥物化學相關論文撰寫為主，通過歸納整理某種藥物的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、開發(fā)、上市以及舊藥新用的過程，進一步提高學生對“大藥學”的宏觀掌握[14]。

分析學生認為“課堂上引入‘剝豆豆’等答題程序能否提高其藥物化學學習效果”選項結(jié)果可知(表1第4題)，91.97%的學生認為該方法能夠提高其學習效果，起到即時檢驗學習效果、鞏固新知識的作用。說明這種以現(xiàn)代教育技術為依托的課堂參與方式能夠一定程度上提高大學生的課堂參與度，并有利于教師及時了解學生對知識的實際掌握情況，促進師生之間的有效交流和學習問題的解決。

分析學生認為“可以幫助其更好地學習藥物化學知識的課外手段”選項結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)(表1第5題)，“科教視頻”的選中率為86.31%，“Chemdraw或Kingdraw等畫圖軟件的應用”的選中率為75.18%，“GDUE有機化學微信公眾號”的選中率為57.66%。表明大部分學生喜歡從科教視頻中學習藥物化學知識，而Chemdraw或Kingdraw等畫圖軟件又可以幫助他們更好地分析藥物的有機結(jié)構，GDUE有機化學微信公眾號的普及率還不算很高，因此選擇率較低。但微信公眾號的傳播效率是極高的，年輕一代對微信的依賴程度也不容小覷，因此GDUE有機化學微信公眾號在原有內(nèi)容基礎上增加最新、最權威的科教視頻，給學生普及國際前沿的藥物化學知識，更好地起到豐富學生知識儲備、開拓學生視野的作用(圖3)。

圖3 “GDUE有機化學平臺”微信公眾號二維碼及近期推文

通過以上對課堂理論教學組織形式的改革，改變了傳統(tǒng)的教師宣講式呆板的教學方法，能夠全面培養(yǎng)學生的自主學習能力、與人溝通合作能力、資料分析和歸納能力，以及充分調(diào)動學生查閱文獻、歸納綜合、創(chuàng)新開發(fā)等多方面的能力。增強分析問題和解決問題的能力等并在此基礎上培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團隊精神，以適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展對化學專業(yè)藥學人才的需要[15–17]。

3 加強實驗教學及其與有機化學實驗的聯(lián)系

在實驗教學過程中我們發(fā)現(xiàn)實驗課程過于從屬于理論教學，以驗證課堂教學理論為主要目的，對實驗課重視程度不夠，有時還存在理論和實踐相互脫節(jié)的問題。且近年來理論教學內(nèi)容愈來愈深入，在教學實驗室里驗證課堂學習內(nèi)容幾乎是不可能的，應該重新認識實驗課在藥學教育中的地位[18–20]。在調(diào)查分析中發(fā)現(xiàn)，大部分學生認為有機化學實驗與藥物化學實驗相結(jié)合可以幫助其藥物化學的學習。因此為強化實驗課程、提高資源共享和使用效率、提高學生的實踐創(chuàng)新能力，我們將有機化學實驗和藥物化學實驗整合成為系統(tǒng)的實驗體系，形成“有機藥物合成實驗模塊”，使內(nèi)容有一定的連貫性及漸進性，實驗教學減少了驗證性實驗，增加了綜合性、研究探索性實驗的比重，加大了實驗、實踐教學的學時數(shù)。

藥物化學實驗與有機化學實驗在教學內(nèi)容、實驗方法等方面具有較大的相似性，如阿司匹林是藥物化學課程的重要內(nèi)容，它的合成及相關實驗與有機化學實驗中的內(nèi)容有所重疊，后者是實驗的基礎，前者是實驗的專業(yè)化[21,22]。因此，我們將教學資源進行整合，充分、合理地利用實驗資源，進行綠色化學實驗，具體改革與措施如下：增強綜合技能實驗中阿司匹林的綠色合成、質(zhì)量分析、片劑的制備、緩釋等，該實驗體現(xiàn)了藥物化學、藥物分析、藥劑學與藥理學的交叉融合，能夠使學生在實驗過程中了解藥物研究、設計與生產(chǎn)的基本流程。這種綜合性設計性實驗能使學生得到實驗技能的全面訓練，有助于提升學生分析問題和解決問題的能力，開闊學生的視野，增強藥品質(zhì)量意識，能對所學知識有系統(tǒng)性的認識，能將各相關學科的知識融會貫通。

實驗相關的信息數(shù)據(jù)的獲取是進行實驗設計和問題處理的關鍵，而通過手機或平板電腦獲取信息數(shù)據(jù)是學生常用的手段。相比于傳統(tǒng)學習方式，移動學習更為符合當代學生的需求，它具有便捷靈活、交互性強等特點，可實現(xiàn)隨時隨地、碎片化學習。移動學習APP在藥物化學實驗教學中的引入，可以使學生快速獲取實驗信息，優(yōu)化藥物合成路線，提高實驗效率，如文獻獲取的Papers APP、經(jīng)典藥物合成路線Chemistry By Design APP等[2,23]。但目前相關的移動學習APP存在不少缺陷，APP的設計有待進一步完善。有鑒于此，我們通過開設的“GDUE有機化學平臺”微信公眾號推送實驗的相關操作以及藥品的MSDS (Material Safety Data Sheet，化學品安全技術說明書) (圖4)，既可讓學生提前了解實驗，也可以幫助他們解決在實驗中遇到的問題，在使用效果和靈活度上不亞于相關的移動學習APP。

圖4 微信公眾平臺實驗欄目設計情況

4 推進多樣化實踐教學

在實踐教學方面，我們讓學生參與藥物研究與發(fā)現(xiàn)過程，實現(xiàn)多元化實踐教學(圖5)。具體措施包括：(1) 引入了Seminar小組討論的模式，學生將實驗模塊細化，如在阿司匹林的設計實驗中，將阿司匹林的合成、分離、鑒定、緩釋制劑的制備、應用領域的拓展等分成不同的知識點，學生分組討論發(fā)現(xiàn)的問題及解決辦法。通過這樣的一個訓練過程，學生在思維模式及自主研究方面均大有提高。(2) 以基礎實驗室及校企合作實驗室為平臺，開展“大學生科技創(chuàng)新實踐活動”，采取導師責任制，根據(jù)學生特點制定培養(yǎng)計劃，利用課余、周末以及寒暑假時間，來參與導師課題。目前，該團隊相關人員已指導多項與藥物化學相關的國家級、省級及校級“大學生創(chuàng)新實驗”項目、“大學生攀登計劃”項目及“挑戰(zhàn)杯”競賽等項目，部分項目獲得“結(jié)題優(yōu)秀”及省級獎項。學生在實驗室參與藥物研究實踐過程中，在科研實驗室能夠真正感受到藥物的研究與發(fā)現(xiàn)過程。(3) 依托醫(yī)藥企業(yè)中試基地進行實踐教學。目前，我院已經(jīng)與多家制藥企業(yè)建立了良好的合作關系，我們擬定期組織學生到醫(yī)藥企業(yè)進行參觀、學習，讓學生切實感受生產(chǎn)的工藝流程，縮短理論與實驗、實驗與實際生產(chǎn)的差距。(4) 開展“藥物研究、實踐與應用”相關講座。邀請國內(nèi)外學者、制藥企業(yè)研發(fā)人員來校進行講座，由企業(yè)人員介紹企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、產(chǎn)品研發(fā)等現(xiàn)狀，增強學生對職業(yè)的認識和定位。

圖5 我系藥物化學人才多元化實踐教學結(jié)構

5 結(jié)語

總之，建立一個符合化學專業(yè)的特色鮮明的藥物化學教學體系，打破傳統(tǒng)的按二級學科統(tǒng)一教學的教學模式，并結(jié)合化學專業(yè)的自身優(yōu)勢采取“產(chǎn)學研用”的教學模式改革，對于克服傳統(tǒng)藥物化學課程教學模式的弊端具有重要意義。此外，采取“產(chǎn)學研用”的藥物化學課程教學改革能夠幫助實現(xiàn)校企結(jié)合、理論和實踐結(jié)合，真正體現(xiàn)“基礎性、綜合性、實踐性、創(chuàng)新性”的特點，充分調(diào)動學生的學習熱情，培養(yǎng)和造就創(chuàng)新性人才。