《藥物化學(xué)立體化實驗》課程體系的構(gòu)建

石靜波，劉明明，劉學(xué)松，李 榮，劉新華,劉 超

1.安徽醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,安徽合肥,230032;2.宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,安徽宿州,234000

黨的十八大以來，黨和國家高度重視創(chuàng)新發(fā)展，習(xí)近平總書記指出：創(chuàng)新的事業(yè)呼喚創(chuàng)新的人才。當(dāng)前，國內(nèi)外高等教育界的共識是重點培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力與意識，創(chuàng)新教育是當(dāng)前教育改革的共同趨向和時代賦予的重要使命[1]。藥物化學(xué)是一門多學(xué)科交融的綜合性學(xué)科，其內(nèi)容一般包括發(fā)現(xiàn)與發(fā)明新藥、合成化學(xué)藥物、闡明藥物理化性質(zhì)、研究小分子藥物與生物大分子之間相互作用規(guī)律等，是藥學(xué)領(lǐng)域中重要的前沿學(xué)科[2-3]，學(xué)科范圍涉及化學(xué)、生物學(xué)、藥物設(shè)計學(xué)、藥理學(xué)、藥物合成學(xué)等多種學(xué)科，是一門涵蓋理論性和實踐性學(xué)科[4]。

教學(xué)科研實踐表明：藥物化學(xué)實驗教學(xué)是藥物化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是理論與實踐交融的紐帶，是訓(xùn)練學(xué)生基本實驗技能、培養(yǎng)工作規(guī)范、提升綜合素質(zhì)的有效手段，同時，也是發(fā)揮學(xué)生對科學(xué)的探索精神、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。

基于創(chuàng)新教育理念和實踐中關(guān)于源頭創(chuàng)新的思考，構(gòu)建新穎的《藥物化學(xué)立體化實驗》課程體系，積極引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學(xué)素養(yǎng)，為全面建成小康社會和實現(xiàn)中國夢提供強(qiáng)大的人才支撐。

1 《藥物化學(xué)立體化實驗》課程體系設(shè)計思路

經(jīng)典的藥物化學(xué)課程群包括：藥物化學(xué)、計算機(jī)輔助藥物設(shè)計、藥物合成反應(yīng)、制藥化學(xué)等[5]。由于藥物化學(xué)相關(guān)實驗課程一般不作為一門課程開設(shè)，受傳統(tǒng)觀念與實驗條件制約，其課程設(shè)置上也存在驗證性實驗居多、內(nèi)容之間無關(guān)聯(lián)的弊端，而且更為重要的是對體現(xiàn)新方法和新思路的實驗不重視，幾乎沒有設(shè)置這種類型課程；另外，在授課內(nèi)容方面，以化學(xué)部分為主，缺乏藥物設(shè)計和體現(xiàn)藥物活性與機(jī)制的實驗課程。這種安排無法體現(xiàn)藥物化學(xué)課程作為一門多學(xué)科交融的綜合性學(xué)科在藥物創(chuàng)新體系中的作用，對于培訓(xùn)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學(xué)素養(yǎng)不利。

《藥物化學(xué)立體化實驗》課程體系是以藥物化學(xué)實驗為中心，以藥物創(chuàng)新思維為導(dǎo)向，將藥物設(shè)計、合成和活性評價的經(jīng)典實驗課程與創(chuàng)新型實驗課程進(jìn)行立體化、階段化重新塑造，使得在教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置和教學(xué)階段方面具有立體化、階段化的特征。通過這種模式的重新塑造，結(jié)合相關(guān)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容與大綱，建立“一中心三階段”立體化階段化的實驗教學(xué)模式(見圖 1)。一中心以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探索精神與科學(xué)素養(yǎng)為中心開展內(nèi)容設(shè)置。三階段依次為：(1)掌握基本技能與知識的認(rèn)知階段，藥物化學(xué)實驗體現(xiàn)為該階段；(2)能夠初步解決問題的聯(lián)系階段，藥物化學(xué)實驗II可以認(rèn)為是該階段；(3)能夠獨立思考設(shè)計方案的自主化階段，藥物化學(xué)實驗Ⅲ可以表現(xiàn)為創(chuàng)新藥物設(shè)計的自主化階段。同時，依據(jù)教學(xué)計劃與學(xué)生專業(yè)興趣，計劃藥物化學(xué)實驗面向全體藥學(xué)專業(yè)學(xué)生，在第二學(xué)年第二學(xué)期開設(shè)；藥物化學(xué)實驗II面向本專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，在第三學(xué)年第一學(xué)期開設(shè)；藥物化學(xué)實驗III面向?qū)λ幬锘瘜W(xué)學(xué)科有興趣的學(xué)生開設(shè)，在第四學(xué)年第二學(xué)期開設(shè)。通過分階段、分對象和分層次課程構(gòu)建，使學(xué)生逐步由認(rèn)知階段向自主化階段提升。

圖1 藥物化學(xué)實驗課程立體化體系結(jié)構(gòu)圖

2 《藥物化學(xué)立體化實驗》課程體系的構(gòu)建

2.1 藥物化學(xué)實驗的設(shè)計

藥物化學(xué)實驗即掌握基本技能與知識的認(rèn)知階段，主要作用是使學(xué)生掌握計算機(jī)輔助藥物設(shè)計方法(CADD)基本概念與技能、藥物的合成、藥物活性測試等基本操作技術(shù)。在藥物化學(xué)學(xué)科群的理論指導(dǎo)下，理論聯(lián)系實際，掌握經(jīng)典藥物的作用機(jī)制與原理，熟悉合成與測活常用的儀器、設(shè)備、實驗流程安排，掌握藥物設(shè)計的基本方法。同時能主動思考，發(fā)揮主觀能動性，積極解決過程中碰到的問題，初步培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為進(jìn)入下一個階段打下基礎(chǔ)。藥物化學(xué)主要實驗內(nèi)容如表1所示[6-7]。

表1 《藥物化學(xué)實驗》實驗內(nèi)容

實驗一、二、三、四為常規(guī)合成藥物實驗，主要是鍛煉學(xué)生基本的操作技能和對藥物設(shè)計、合成與測活基本原理的掌握。實驗一重點是學(xué)習(xí)酸性條件下乙?；瘜W(xué)反應(yīng)，掌握藥物的重結(jié)晶技術(shù)。實驗二重點是掌握利用平衡反應(yīng)原理促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)完成及相關(guān)的基本操作原理。實驗三是利用實驗一的產(chǎn)物作為化學(xué)反應(yīng)起始物料，一方面充分利用現(xiàn)有的實驗試劑與中間體，另一方面是學(xué)生建立起聯(lián)系的概念，同時進(jìn)一步減少廢棄物，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的理念。實驗四主要是利用藥物在不同pH條件下溶解度的差別，對所得藥物分離提純，促使學(xué)生掌握相關(guān)的分離純化技術(shù)。實驗五與實驗六引入當(dāng)前較為新穎的新方法和新技術(shù)實驗，即用新的傳遞能量的方法：微波和超聲波法合成藥物，這種變革，開拓了學(xué)生的認(rèn)知。實驗七和實驗八是針對藥物化學(xué)的另一項重要領(lǐng)域，即活性測試，開展基本的技能培訓(xùn)，使得學(xué)生掌握活性測試中基本的方法。實驗九是針對藥物設(shè)計的初始工作，結(jié)合對Discovery Studio藥物設(shè)計軟件的基本培訓(xùn)使用，使得學(xué)生建立計算機(jī)輔助藥物設(shè)計的基本概念，為今后開展合理性、創(chuàng)新性藥物研究工作創(chuàng)造良好的理念與基本技能。

2.2 藥物化學(xué)實驗Ⅱ的設(shè)計

藥物化學(xué)實驗Ⅱ?qū)儆谀軌虺醪浇鉀Q問題的聯(lián)系階段，通過實驗課程設(shè)置，把各門相關(guān)學(xué)科的理論知識、實驗技能和方法加以交叉糅合應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)知。藥物化學(xué)實驗Ⅱ通過培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計相關(guān)實驗方案，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力，比實驗更有深度，有一定的難度，故向本專業(yè)的學(xué)生開設(shè)。藥物化學(xué)實驗Ⅱ內(nèi)容見表2[6]。

表2 藥物化學(xué)實驗Ⅱ?qū)嶒瀮?nèi)容

綜合實驗項目多采用連續(xù)多步驟合成，將多種知識與技能綜合應(yīng)用，同時將實驗內(nèi)容與創(chuàng)新性藥物研究設(shè)計的需求緊密相結(jié)合，展現(xiàn)了對該領(lǐng)域?qū)W生相關(guān)實驗技能的系統(tǒng)性、科學(xué)性和創(chuàng)造性的訓(xùn)練；體現(xiàn)了該課程的宗旨。

2.3 藥物化學(xué)實驗Ⅲ的設(shè)計

藥物化學(xué)實驗Ⅲ是能夠獨立思考設(shè)計方案的自主化階段，其重要意義是實驗內(nèi)容主要由研究型創(chuàng)新性實驗構(gòu)成，它改變原來各實驗分離獨立的模式，建立相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科模式，增強(qiáng)了本專業(yè)多學(xué)科交融的學(xué)科特性，對培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學(xué)素養(yǎng)，對培養(yǎng)良好的科學(xué)研究規(guī)范起到了積極的作用。表3為藥物化學(xué)實驗Ⅲ主要內(nèi)容[6,8-10]。

表3 藥物化學(xué)實驗Ⅲ實驗內(nèi)容

研究型創(chuàng)新性實驗中，實驗一、二、三是學(xué)生按照實驗題目的要求，依據(jù)一般的實驗條件與要求，運(yùn)用自己的理論知識和實驗操作技術(shù)，通過獨立查閱相關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)資料，設(shè)計實驗方案，完成包括研究目的、原理、原輔料的選擇、工藝步驟、測活體系、產(chǎn)物表征及構(gòu)效關(guān)系總結(jié)等全部流程的規(guī)劃。實驗四、五、六的實驗內(nèi)容是來自于課題組老師的科學(xué)研究課題，研究內(nèi)容并不拘泥于表格中的內(nèi)容，大大增加學(xué)生的專業(yè)興趣。這種寬廣的研究課題，一方面可有利于例行實驗教學(xué)工作的正常進(jìn)行，另一方面起到科研促教學(xué)工作開展的作用，或者通過與學(xué)生的畢業(yè)論文緊密結(jié)合，為學(xué)生完成畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。

3 結(jié) 語

長期以來，我國在藥物使用方面集中在滿足基本需求，藥物的研發(fā)主要集中在仿制藥層面，導(dǎo)致實驗課程設(shè)置對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)素養(yǎng)的作用認(rèn)識不足，在實驗內(nèi)容、課程設(shè)置和管理等方面以仿制藥思路為導(dǎo)向。

隨著國民經(jīng)濟(jì)與人們需求的發(fā)展，對藥物有更高的要求，需要對創(chuàng)新性藥物研究引起足夠重視，需要在藥學(xué)教育層面以創(chuàng)新藥思路為導(dǎo)向。結(jié)合學(xué)科設(shè)置需求，針對當(dāng)前實驗教學(xué)中存在的問題，建立藥物化學(xué)立體化課程體系，提高本課程在藥學(xué)教育規(guī)劃課程中的地位，能夠通過將多學(xué)科的新理論、新方法和新思路引入，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時建立相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科模式，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、科學(xué)素養(yǎng)和規(guī)范起到良好的積極作用，同時也希望該藥物化學(xué)實驗教學(xué)平臺的搭建，更加滿足學(xué)科發(fā)展和學(xué)生發(fā)展的需求，適應(yīng)時代對人才綜合素質(zhì)的需求。