基于精準(zhǔn)藥學(xué)模式藥物化學(xué)課程教學(xué)革新研究*

黃 鵬，何黎琴，胡海霞

(安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽 合肥 230012)

藥物化學(xué)是一門發(fā)現(xiàn)與發(fā)明新藥、合成化學(xué)藥物、闡明藥物化學(xué)性質(zhì)、研究藥物分子與機(jī)體細(xì)胞(生物大分子) 之間相互作用規(guī)律的綜合性學(xué)科，是藥學(xué)領(lǐng)域中重要的專業(yè)帶頭學(xué)科，亦是制藥工程、藥物制劑、藥學(xué)等專業(yè)的核心課程。

在2016年劉昌孝院士提出了精準(zhǔn)藥學(xué)的概念，強(qiáng)調(diào)了基于精準(zhǔn)醫(yī)療下對(duì)于原創(chuàng)新藥的研究與開(kāi)發(fā)，即精準(zhǔn)藥學(xué)模式[1]。在“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)藥學(xué)的共同基礎(chǔ)是基因組學(xué)。在藥物研發(fā)中可以認(rèn)為與健康人和病人的基因有關(guān)，更與疾病的病因有關(guān)。而精準(zhǔn)藥學(xué)主要包括藥物研發(fā)和臨床用藥兩個(gè)方面。作為藥物研發(fā)源頭的專業(yè)課程藥物化學(xué)，如何順應(yīng)精準(zhǔn)藥學(xué)模式開(kāi)展課程教學(xué)與改革值得進(jìn)一步思考與探索。

本文著重探討在精準(zhǔn)藥學(xué)背景下，如何以新藥創(chuàng)新為導(dǎo)向，多舉并措，全面提升藥物化學(xué)課程教學(xué)效果，以培養(yǎng)適應(yīng)精準(zhǔn)藥學(xué)發(fā)展模式下要求的優(yōu)秀藥學(xué)專業(yè)人才。

1 夯實(shí)生物基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化課程教學(xué)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)藥物化學(xué)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)以化學(xué)模式為主，主要教學(xué)內(nèi)容包括藥物的化學(xué)名稱、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、作用和合成方法。這種教學(xué)模式首先決定了教師是教學(xué)過(guò)程的主體，學(xué)生為輔的特點(diǎn)，其次教學(xué)內(nèi)容上化學(xué)方面知識(shí)為主導(dǎo)，化學(xué)生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)欠缺，導(dǎo)致所涉及的創(chuàng)新思維較少，難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)創(chuàng)新性藥學(xué)人才的培養(yǎng)。如今藥物化學(xué)正由化學(xué)模式轉(zhuǎn)向化學(xué)生物學(xué)模式，即向精準(zhǔn)藥學(xué)方向轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)在于藥物化學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)必須與時(shí)俱進(jìn)，確實(shí)落實(shí)到位[2]。

基于精準(zhǔn)藥學(xué)背景下，藥物化學(xué)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中其教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、以及教學(xué)思路和教學(xué)方法亟需從化學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)生物學(xué)等多角度來(lái)思考和革新。精準(zhǔn)藥學(xué)著重于藥物作用靶標(biāo)研究，在藥物化學(xué)課程中藥物與靶點(diǎn)之間的相互作用及其構(gòu)效關(guān)系方面內(nèi)容與之密切相關(guān)。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于教學(xué)技術(shù)不足，這部分教學(xué)內(nèi)容比較欠缺。因此，在教學(xué)過(guò)程中可以充分利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的 Autodock 、Discovery studio等軟件，將藥物分子與靶點(diǎn)之間相互作用的過(guò)程制作成動(dòng)畫(huà)視頻，使其簡(jiǎn)單化、可視化，以便學(xué)生更加清晰地理解藥物作用機(jī)制及其構(gòu)效關(guān)系。此外，加強(qiáng)藥物化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，利用計(jì)算機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、多媒體等先進(jìn)技術(shù)高度模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和操作對(duì)象，將化學(xué)生物學(xué)知識(shí)結(jié)合藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課線上教學(xué)革新。通過(guò)藥物化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不僅可以降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備、試劑投入，并且可以有效減輕三廢處理，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，有效地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。因此，基于精準(zhǔn)藥學(xué)模式下藥物化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革可以有效解決了傳統(tǒng)藥物化學(xué)教學(xué)方式所面臨的諸多難題。

2 更新教學(xué)內(nèi)容，樹(shù)立新藥創(chuàng)制意識(shí)

在精準(zhǔn)藥學(xué)模式下，藥物化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容中需要加大化學(xué)生物學(xué)的知識(shí)。化學(xué)生物學(xué)是利用化學(xué)的技術(shù)和手段，從分子生物學(xué)角度觀測(cè)生命活動(dòng)并開(kāi)展主動(dòng)干預(yù)。化學(xué)生物學(xué)主要涵蓋了化學(xué)遺傳學(xué)、多樣性導(dǎo)向合成、蛋白進(jìn)化、分子成像、生物催化、合成生物學(xué)等技術(shù)，這些化學(xué)技術(shù)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、疾病診斷和治療、藥物創(chuàng)制等重要生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域日益起著重要的作用。藥物化學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生新藥創(chuàng)制意識(shí)的專業(yè)課程，在課堂教學(xué)內(nèi)容上豐富化學(xué)生物學(xué)方面知識(shí)點(diǎn)，課外課程組主要采取線下精品課程或雨課堂等教學(xué)方式補(bǔ)充這些知識(shí)，并及時(shí)更新化學(xué)生物學(xué)方面知識(shí)；其次，教學(xué)內(nèi)容上引入新藥研發(fā)方面的案例，積極采取案例式教學(xué)，多舉措培育學(xué)生新藥創(chuàng)制意識(shí)。

精準(zhǔn)藥學(xué)模式下實(shí)驗(yàn)教材的編寫亦需要多學(xué)科交叉綜合性實(shí)驗(yàn)引入，特別需要增加關(guān)于細(xì)胞、分子生物學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)操作[3]。因此，基于精準(zhǔn)藥學(xué)模式，將藥物化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)調(diào)整與整合。在編寫過(guò)程中嚴(yán)格內(nèi)容選擇，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需涵蓋驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其次要注重藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦和動(dòng)手相結(jié)合，嚴(yán)格要求和啟發(fā)鼓勵(lì)相結(jié)合，從而有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，樹(shù)立新藥創(chuàng)新意識(shí)。

3 突出精準(zhǔn)人才培養(yǎng)，構(gòu)建多維教學(xué)體系

精準(zhǔn)藥學(xué)背景下，對(duì)于藥學(xué)人才培養(yǎng)著重于專業(yè)專能專心，一些新的理念、模式和質(zhì)量的要求對(duì)傳統(tǒng)藥學(xué)人才的培養(yǎng)模式提出了新的挑戰(zhàn)，因此需要加快構(gòu)建新的多維教學(xué)體系。在精準(zhǔn)藥學(xué)新的背景下,藥物化學(xué)課程多維教學(xué)體系主要包括課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、學(xué)科競(jìng)賽、綜合教學(xué)評(píng)價(jià)。

構(gòu)建科學(xué)的藥物化學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，需要建設(shè)以“以學(xué)生為主體，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為基本特征的實(shí)踐環(huán)境教學(xué)新體系。在建設(shè)中，結(jié)合藥物化學(xué)實(shí)踐教學(xué)特色，由傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步向綜合性及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。結(jié)合教師們的科研項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生加入實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生科研思維和科研動(dòng)手能力。其次，積極開(kāi)展暑期小學(xué)期，利用暑期時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，并撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告，從實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力到科研寫作進(jìn)行全方面培訓(xùn)。通過(guò)這些實(shí)踐環(huán)節(jié)運(yùn)行，證明該體式在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果,同時(shí)也為精準(zhǔn)藥學(xué)背景下實(shí)踐課程改革提供新思路。

多維教學(xué)體系還囊括了以學(xué)科競(jìng)賽為基礎(chǔ)的能力培養(yǎng)體系建設(shè)。學(xué)科競(jìng)賽是一種特殊的考試和競(jìng)賽，是提升大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的實(shí)踐平臺(tái)，其重點(diǎn)考察的學(xué)生綜合能力和素質(zhì)。通過(guò)建立以學(xué)科競(jìng)賽為驅(qū)動(dòng)的學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題能力，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力[4]。隨著高等教育發(fā)展，大學(xué)生創(chuàng)新大賽越來(lái)越受到重視。一方面學(xué)生通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽達(dá)到促進(jìn)學(xué)習(xí)目的，另一方面解決了課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn)不足，彌補(bǔ)生命科學(xué)知識(shí)短板，符合精準(zhǔn)藥學(xué)模式下藥學(xué)人才培養(yǎng)。

4 引入先進(jìn)教學(xué)技術(shù)，變通傳統(tǒng)教學(xué)手段

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式是以教師為主體的教學(xué)，這也是目前大多數(shù)高校藥物化學(xué)課程普遍采用的授課方式，該模式容易導(dǎo)致教師單向灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的局面。在整個(gè)教學(xué)中學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中易處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位，其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性得不到重視，這顯然與現(xiàn)代社會(huì)需求的制藥企業(yè)人才的培養(yǎng)要求不相匹配。在精準(zhǔn)藥學(xué)背景模式下，傳統(tǒng)的藥物化學(xué)課堂教學(xué)手段已經(jīng)無(wú)法滿足教學(xué)和知識(shí)傳播的需求。科學(xué)先進(jìn)合理的教學(xué)手段對(duì)教學(xué)效果的提升事半功倍，教學(xué)手段的多樣性及交叉應(yīng)用，可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足。當(dāng)前，借助互聯(lián)網(wǎng)+和多媒體信息技術(shù)，一些新的教學(xué)手段如翻轉(zhuǎn)課堂、云班課、雨課堂、PBL、TBL等不斷應(yīng)用于藥物化學(xué)教學(xué)過(guò)程[5]。

近年來(lái)，隨著生命科學(xué)高速發(fā)展，精準(zhǔn)藥學(xué)模式下藥物化學(xué)教學(xué)過(guò)程中必然涉及到大量基因、蛋白、核酸結(jié)構(gòu)、以及它們與藥物的相互作用，加上不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)，憑借傳統(tǒng)板書(shū)已難以滿足教學(xué)需要。多媒體技術(shù)對(duì)于與生物醫(yī)學(xué)密切相關(guān)的各種課程教學(xué)的幫助是顯而易見(jiàn)的。因此教師需要借助現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，并且借助專業(yè)軟件或者視頻的輔助，將大大加深學(xué)生對(duì)講解內(nèi)容的理解。其次在教學(xué)過(guò)程中，雖然講授過(guò)程占主體，若能讓學(xué)生們參與到課堂教學(xué)過(guò)程中來(lái)，往往會(huì)有意想不到的效果。在教學(xué)過(guò)程中，課程組利用智慧樹(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立了藥物化學(xué)慕課，并結(jié)合線下精品課程構(gòu)建了藥物化學(xué)雨課堂，通過(guò)線上線下混合式教學(xué)手段，從課堂內(nèi)外進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。另一舉措就是采用PBL教學(xué)方式通過(guò)學(xué)生自擬題目進(jìn)行新藥創(chuàng)新相關(guān)的主題探討，學(xué)生之間見(jiàn)解和興趣各有不同，通過(guò)成立不同小組可以進(jìn)行互補(bǔ)，共同探討和激發(fā)求知欲，既鍛煉學(xué)生查閱資料的能力，又加深了其對(duì)藥物化學(xué)課程的理解和興趣。該教學(xué)手段有利于師生之間交流，以問(wèn)題導(dǎo)向進(jìn)行深入探析，促使學(xué)生掌握藥物化學(xué)相關(guān)知識(shí)。多種先進(jìn)教學(xué)手段的引入，有益于提升在精準(zhǔn)藥學(xué)模式下藥物化學(xué)課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

5 結(jié) 語(yǔ)

高等藥學(xué)教育為了順應(yīng)生命科學(xué)快速發(fā)展變革的要求，需要選擇合理優(yōu)化的教學(xué)方式，滿足社會(huì)對(duì)藥學(xué)人才的基本需要。傳統(tǒng)的藥物化學(xué)教學(xué)模式無(wú)法快速更新教學(xué)內(nèi)容和凸顯學(xué)科前沿發(fā)展信息。因此基于精準(zhǔn)藥學(xué)模式，增添化學(xué)生物學(xué)方面知識(shí)比重，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)科技新手段，加深與其他專業(yè)信息交流的能力，培養(yǎng)具有一定藥物化學(xué)科研思路和實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力的藥學(xué)本科人才。當(dāng)然，在精準(zhǔn)藥學(xué)背景下藥物化學(xué)課程教學(xué)改革中依然有許多問(wèn)題亟待解決。為了提升藥物化學(xué)教學(xué)效果，適應(yīng)精準(zhǔn)藥學(xué)模式，這些問(wèn)題仍值得進(jìn)一步研究與實(shí)踐。