關(guān)于藥物化學(xué)實驗教學(xué)的探索

蔣坤，魏曄

(第三軍醫(yī)大學(xué) 藥學(xué)院藥物化學(xué)教研室，重慶400038)

摘要：基于創(chuàng)新性藥學(xué)人才培養(yǎng)的要求以及第三軍醫(yī)大學(xué)藥物化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的特點，作者對藥物化學(xué)實驗教學(xué)進行了積極探索。本文從建立多樣性的實驗教學(xué)平臺和多樣性的實驗教學(xué)課程兩方面，探討了提高藥物化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞：藥物化學(xué)課程；實驗教學(xué)平臺；實驗教學(xué)課程；教學(xué)改革

收稿日期：2015-02-07

作者簡介：蔣坤(1983-)，女(漢族)，重慶人，講師，博士，從事藥物化學(xué)的教學(xué)和科研工作。

DOI:10.13555/j.cnki.c.m.e.2015.03.030

中圖分類號：G642.0

基金項目[5]張黎明，王敏，戴玉杰，等. 基于實驗室開發(fā)綜合性實驗的實施[J].藥學(xué)教育， 2011，27(1)：52-55.

Study on the Experimental Teaching of Medicinal Chemistry

JIANG Kun, WEI Ye

(Department of Medicinal Chemistry, College of Pharmacy,

Third Military Medical University, Chongqing 400038, China)

Abstract：We have implemented much investigation on the experimental teaching of medicinal chemistry in view of the increasing requirement of creative pharmacists and the course features about the experimental teaching of the medicinal chemistry of the third military medical university. This paper will provide effective methods to improve the experimental teaching focusing on the construction of diverse experimental teaching platform and experimental teaching course.

Key Words：medicinal chemistry; experimental teaching platform; experimental teaching course; teaching reform

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)、研究藥物分子與機體細胞(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)域中重要的帶頭學(xué)科[1]。該門課程的研究內(nèi)容涉及發(fā)現(xiàn)、修飾和優(yōu)化先導(dǎo)化合物，從分子水平上揭示藥物及具有生理活性物質(zhì)的作用機理，研究藥物及生理活性物質(zhì)在體內(nèi)的代謝過程。作為藥學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，藥物化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)學(xué)生必須掌握的課程之一。對該門課程，除了要求學(xué)生掌握較多的理論知識以外，還需要具有很好的實踐能力，因為該課程與化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科相互交叉和滲透，具有很強的實踐性。這種實踐能力，不但要求學(xué)生具有扎實的實驗操作技能，而且還要求他們具有能夠根據(jù)實驗?zāi)康?，合理設(shè)計實驗方案并最終完成實驗的能力。但是，由于一定的客觀原因和主觀原因，學(xué)生以往主要是將時間和精力用在了理論課程的學(xué)習(xí)中，而忽略了對自身實踐能力的培養(yǎng)。這樣一來，就造成了學(xué)生四年的本科學(xué)習(xí)以后，實踐能力較差，沒有達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。此外，隨著我國醫(yī)藥科學(xué)和制藥工業(yè)的迅猛發(fā)展，對藥物化學(xué)專業(yè)人才的素質(zhì)也提出了更高的要求，尤其是具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)還遠遠不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求，這也成為制約我國醫(yī)藥企業(yè)健康快速發(fā)展的一個重要因素。

為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，教育部提出了大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃[2]，探索并建立以問題和課題為核心的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以本科生為主體的創(chuàng)新性實驗改革，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實驗?zāi)芰?。第三軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)教研室在教育中注重理論與實踐相結(jié)合，并在實驗教學(xué)活動中，通過合理安排實驗內(nèi)容，努力培養(yǎng)學(xué)生獨立觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。但是，面對當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，知識體系更新快速的局面，必須認真思考，如何通過實驗教學(xué)模式的改革，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓他們認識到藥物化學(xué)專業(yè)的重要性和有用性，讓他們從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，并最終成為基礎(chǔ)知識扎實、創(chuàng)新意識較強的高素質(zhì)的藥學(xué)人才。筆者近年來參與了第三軍醫(yī)大學(xué)藥物化學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)的課程，也指導(dǎo)過三屆本科生畢業(yè)論文設(shè)計，在這些過程中對藥物化學(xué)實驗教學(xué)有深刻的體會和認識，也對相關(guān)的實驗教學(xué)模式的改革進行了深入的思考，認為可以從硬環(huán)境(實驗教學(xué)平臺)和軟環(huán)境(實驗教學(xué)內(nèi)容)兩個方面來進行嘗試改革，現(xiàn)闡述如下。

1建立多樣性的實驗教學(xué)平臺

藥物化學(xué)實驗要求學(xué)生能夠?qū)σ恍┲攸c藥物的合成、結(jié)構(gòu)表征等方面有一定的了解和認識。要達到這些目的，良好的藥物化學(xué)實驗平臺必不可缺。為此，教學(xué)實施單位要為學(xué)生提供一個良好的實驗平臺來開展相關(guān)的實驗?？梢詮囊韵氯矫鎭磉M行實驗教學(xué)平臺的建設(shè)。

基礎(chǔ)實驗平臺的建設(shè)。這個平臺配置開展藥物化學(xué)實驗所需的基本操作儀器，比如加熱攪拌器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、旋光儀、熔點儀、溶劑蒸餾裝置、薄層色譜分離柱等。這些基本的操作儀器可以讓學(xué)生在盡可能短的時間內(nèi)，掌握基本的操作技能。比如，化合物熔沸點的測定、旋光度、萃取、減壓蒸餾、薄層色譜等。這些基本操作技能的完成，一方面可以加強學(xué)生的基本操作和技能的訓(xùn)練，讓他們體會到實驗課程的有趣性；另一方面可以培養(yǎng)他們嚴謹認真的實驗態(tài)度，讓他們掌握規(guī)范性的實驗操作。

現(xiàn)代藥物合成平臺的建設(shè)。一方面，目前的藥物化學(xué)實驗課程環(huán)節(jié)多數(shù)是圍繞一些經(jīng)典藥物的合成來開展，其中涉及到的合成方面的內(nèi)容大多數(shù)是傳統(tǒng)的有機合成反應(yīng)，盡管這些方法被廣泛采用，但是部分方法存在反應(yīng)步驟冗長、產(chǎn)率較低等缺點，因此并不符合當(dāng)今化學(xué)合成的標(biāo)準。另一方，由于許多方法涉及的化學(xué)反應(yīng)類型單一，不利于豐富學(xué)生的知識體系。隨著現(xiàn)在合成方法和合成技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了越來越多的新的藥物合成方法，尤其是催化合成方法，這些方法在反應(yīng)原料的可獲性、實驗操作的簡便性、反應(yīng)的產(chǎn)率等方面能與傳統(tǒng)的方法媲美。比如，2010年獲得諾貝爾化學(xué)獎的鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)大量的使用在了藥物分子、工業(yè)化生產(chǎn)中，可以將這些前沿的合成技術(shù)引入到藥物化學(xué)實驗中，建設(shè)相應(yīng)的實驗平臺。這樣，可以讓學(xué)生更好的認識到現(xiàn)代合成手段對藥物分子合成的重要性。鑒于這些催化合成方法的重要性和有用性，現(xiàn)代藥物合成平臺可以圍繞催化領(lǐng)域的有機小分子催化、金屬催化、酶催化三個方面來進行建設(shè)。同時，在條件允許的情況下，可以添置一些先進的實驗儀器，比如核磁共振儀、紅外等，這些儀器的配置，除了可以讓學(xué)生掌握藥物分子的合成方法以外，還能夠?qū)W習(xí)藥物分子結(jié)構(gòu)表征的常用方法?？傊?，這個平臺的建立將極大的豐富學(xué)生的知識面，擴大他們的眼界，讓他們了解和掌握一些前沿的知識，掌握藥物合成的一些新的方法和技術(shù)。

計算機輔助藥物設(shè)計平臺的建設(shè)。計算機輔助藥物設(shè)計以計算機化學(xué)為基礎(chǔ)，通過計算機的模擬、計算和預(yù)測藥物與受體生物大分子之間的關(guān)系，設(shè)計和優(yōu)化先導(dǎo)化合物的方法[2]。計算機輔助藥物設(shè)計實際上就是通過模擬和計算受體與配體的這種相互作用，進行先導(dǎo)化合物的優(yōu)化與設(shè)計。藥物化學(xué)實驗課除了要讓學(xué)生掌握一些已知藥物的合成方法以外，也應(yīng)該讓學(xué)生了解藥物分子具有藥性的原因，在這方面計算機化學(xué)模擬和計算藥物分子與相關(guān)靶點的相互作用便能夠給出一些合理的解釋。通過這些模擬和計算，能夠加深學(xué)生對藥物分子的理解。此外，基于模擬和計算的結(jié)果，學(xué)生可以更有針對性地對化合物分子進行結(jié)構(gòu)改造和修飾，一旦實驗結(jié)果與計算結(jié)果吻合，這不僅能增加他們的學(xué)習(xí)興趣，而且能使他們體會到藥物的發(fā)現(xiàn)是一個有理有據(jù)的過程，而不是一個對眾多化合物進行盲目篩選的過程。

2建立多樣性的實驗教學(xué)課程

在建立了多樣性的實驗教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，可以圍繞實驗課的教學(xué)內(nèi)容進行以下三方面的探索，以提高學(xué)生的綜合能力。

基礎(chǔ)性實驗教學(xué)?；A(chǔ)性藥物化學(xué)實驗包括基本的合成操作和部分驗證性實驗。通過基礎(chǔ)性的實驗教學(xué)使學(xué)生了解和掌握藥物合成的基本知識、常用實驗方法、常用儀器的使用以及常見數(shù)據(jù)的處理方法等，使得學(xué)生具有基本的實驗技能和實驗分析能力。盡管所涉及的只是基礎(chǔ)性的實驗，但是這些過程要涉及到許多藥物合成的原理(如拼合原理)和實驗方法的運用。實驗中要記錄實驗現(xiàn)象和檢測反應(yīng)的進程；實驗后要對實驗數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)并完成實驗報告。所以，完成一個基本的實驗涉及到基本原理、實驗方法和數(shù)據(jù)總結(jié)等方面的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。這樣通過實驗現(xiàn)象的記錄和數(shù)據(jù)總結(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，而通過實驗報告的完成可以培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)膽B(tài)度和寫作能力。

為了保證教學(xué)的順利進行，對于教師來說，需要合理設(shè)計實驗內(nèi)容，既不能太難也不能過于簡單。此外，教師應(yīng)在課前進行預(yù)實驗，從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生可能出現(xiàn)問題的地方。在學(xué)生動手實驗前，需要針對具有的實驗內(nèi)容，詳細地講授相關(guān)的原理、實驗步驟、注意事項和數(shù)據(jù)分析，使學(xué)生對實驗的內(nèi)容有一個初步的理解和掌握。在實驗過程中，要及時糾正學(xué)生的不規(guī)范操作。

對于學(xué)生而言，要做好課前的預(yù)習(xí)，寫好預(yù)習(xí)報告，設(shè)計好原始數(shù)據(jù)表格。在實驗中，要認真記錄實驗現(xiàn)象，保存好原始記錄數(shù)據(jù)。在實驗完成后，要認真地進行實驗數(shù)據(jù)的分析，找出實驗失敗或者結(jié)果不理想的原因，并認真撰寫實驗報告。經(jīng)過這些環(huán)節(jié)的嚴格訓(xùn)練，學(xué)生能夠在一定程度上掌握相關(guān)的知識。

綜合性實驗教學(xué)。綜合性實驗在實驗要求的深度、廣度以及難度方面都要高于基礎(chǔ)性實驗。在這些實驗中，涉及到更多的原理、實驗方法和實驗儀器的使用，這些有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、獨立思考和解決問題的能力。通過綜合性實驗，學(xué)生可以更好的理解基礎(chǔ)知識和掌握前沿內(nèi)容，比如藥物的構(gòu)效關(guān)系、電子等排原理等。除了讓學(xué)生具有更多的理論知識和操作技能，還可以讓他們接觸到更多的儀器，了解這些儀器的用途、實驗效果等，消除對儀器的神秘感。通過這些實踐，將極大的開闊學(xué)生的視野、拓寬他們的知識面、增強他們的自主能動性和提高他們的興趣和積極性。

設(shè)計性實驗教學(xué)。設(shè)計性實驗主要是學(xué)生根據(jù)自己的興趣提出或者教師給定實驗題目來開展。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生獨立完成相關(guān)的實驗，包括數(shù)據(jù)庫的搜索、實驗方案和方法的制定、實驗儀器的選擇、實驗報告的撰寫等。設(shè)計性實驗?zāi)軌蚝芎玫呐囵B(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，是對他們在基礎(chǔ)性和綜合性實驗中獲得的各種能力的檢驗。學(xué)生通過自己興趣的選題并最終完成實驗，這對提高他們的學(xué)習(xí)興趣和增強信心非常有利。在具體的教學(xué)實施中，教師可以給出幾個目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)，然后讓學(xué)生去查詢相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，制定出幾種可行的實驗方案，然后根據(jù)實驗條件選擇適合自己的方案進行實驗[4]。

設(shè)計性實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Φ囊环N有效的教學(xué)模式，這種教學(xué)模式具有許多優(yōu)點，比如可選擇內(nèi)容較廣泛、選題有多樣性和靈活性。這些優(yōu)點可以避免實驗內(nèi)容過于陳舊，進而讓學(xué)生接觸到新的實驗內(nèi)容，跟上時代的前進步伐，除此以外，也可以使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，讓他們在自主學(xué)習(xí)中體會到成功帶來的樂趣和失敗帶來的痛楚，這些不僅對他們心理素質(zhì)的鍛煉非常重要，而且也利于培養(yǎng)他們的探索和大膽創(chuàng)新的精神[5]。

參考文獻：

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[3]牛彥，雷小平，徐萍.將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于計算機輔助藥物設(shè)計教學(xué)[J].藥學(xué)教育，2010，26(6)：54-57.

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(編輯：張夢華)

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