基于绿色制药技术和科研成果转化的药物化学实验教学改革

白 玫

（遵义医学院，贵州 遵义 563000）

药物化学是一门发现与发明新药、合成化学药物、阐明药物化学性质、研究药物分子与机体细胞（生物大分子）之间相互作用规律的综合性学科，是药学领域中重要的带头学科，它是一门应用性科学，因此，实验教学在整个教育教学过程中占有特殊地位，对学生的知识、能力、思维和素质的协调发展起着至关重要的作用。药物化学实验教学不仅是培养药学类专业创新人才的重要实践教学环节，同时也是提高研究创新实践能力的重要实践教学环节。就本校药物化学教学来说，主要存在两方面的局限性，一是教材的局限性：在长期教学实践中发现，课堂教学所采用的教材内容往往滞后于生产实际，尤其滞后于科研实际。药物化学实验内容没有随着实验技术手段和科学的进步及时更新，知识体系未能与时俱进。实验教学是本科生日常教学不可缺少的部分，对其创新思维和能力的培养具有重要的作用，而陈旧的教学内容阻碍了人才的培养。二是教学方式的局限性：目前药物化学实验课大多依托理论课开设，实验教学模式主要是教师先进行讲解，并强调实验注意事项，再由学生操作，学生对实验提不起兴趣，只是按部就班进行操作。

因此，突破传统教学局限，使学生获得更为丰富和新颖的知识，并培养其创新思维能力是一个值得深思的问题。本文就如何充分利用绿色制药技术和科研成果转化，提高药物化学实验教学质量，以调动教师教学积极性和学生学习积极性，从而更好地培养学生的创新思维、独立分析和解决问题能力进行探讨。

1 实验教学改革思路

结合本校科研优势，基于绿色制药技术，将本院教师科研成果转化成药物化学实验项目，优化实验课程体系，改革实验教学模式，实现科教融合，协同创新；改良传统实验中所用的毒性和环境不友好试剂，实现实验绿色化；构建网络互动式实验教学及评价新模式，激励学生主动参与实验。

2 实验教学改革实践

2.1 优化实验课程体系，实现科研成果转化

本校药物化学实验课主要以基础性实验为主，诸如阿司匹林的合成、磺胺醋酰钠的合成等，这些实验覆盖了药物化学实验大部分基础操作，但其内容设置也有一定局限性。学校实验仪器设备落后于社会生产实际，一些新技术、新方法没有被引入，造成用人单位对毕业生实际应用能力不满意，且学生也习惯了按部就班开展实验，缺乏创新性。因此，我们增加了探索性实验，减少了验证性实验，引入一些新技术和新方法，将教师科研成果转化成实验项目，例如：（1）增加生物催化反应实验：笔者所在科研项目组长期致力于生物催化反应研究，如“新型羟化酶的高通量筛选及其在苄位不对称羟基化反应中的应用研究”等国家级、省级项目均已结题，可以保证科研项目顺利实现本科生实验的二次转化。酶催化反应效率较高，无（或很少）有副产物生成，此类合成方法特点是绿色、高效，学生可通过实验直观比较生物催化反应实验与传统化学合成反应的区别。（2）增加不对称方法学实验：笔者同时从事不对称合成的研究，致力于一系列具有潜在生物活性的手性螺环氧化吲哚类化合物的合成。虽然有机化学课程体系设置了立体化学相关内容，但是在教授药物化学课程时发现，学生对此部分内容已经模糊，而手性药物在药物化学中又占有极其重要的地位。因此，将科研项目中某些简单可行的不对称方法学实验转化为实验项目，使学生充分理解不对称方法学或者手性药物合成在药物化学中的重要性，掌握立体化学的重要概念，并通过实验了解反应温度、溶剂、催化剂、底物等对手性药物合成产生的影响。（3）增加具有潜在药物活性化合物的改造实验：药物化学的主要任务之一是发现具有进一步研究价值、开发有价值的先导化合物，并对其进行改造和优化，开发出疗效好、毒副作用小的新药；改造现有药物或有效化合物，以期获得更有效、安全的药物。本教研室杨教授致力于具有抗菌活性化合物合成和毒性研究，完成了多项省级、校级科研项目，以杨教授的科研课题“新型喹诺酮衍生物的合成及抗菌活性和毒性研究”为例，我们设计了合成喹诺酮类化合物的实验，通过合成一系列新型喹诺酮类化合物，使学生逐渐接触并掌握药物化学中的一些重要的创新实验手段。

将新的合成方法和技术引入药物化学实验教学中，一方面，可促进课程体系、教学内容、教学模式改革，使学生了解该专业的最新科研动态及本学科研究的基本思路和方法，弥补传统实验教学内容陈旧的不足[1-2]；另一方面，教师科研成果整合了学科领域的前沿成果和研究现状，作为新知识纳入教学内容，可以促进学校结合自身特点开发校本课程，保证设计的实验特色鲜明，形成学校的特色。

2.2 实现实验过程和结果绿色化，提倡绿色制药技术

科学不但要认识世界和改造世界，还要保护世界。化学也如此。在传统化学实验教学中，对环境污染的因素考虑较少，有的化学实验试剂用量较大，有毒气体随意排空，废液不加处理随便弃置。这样不但会污染环境，而且会影响学生身心健康发展。将最新科研成果与实验教学大纲要求相结合，在不影响实验效果的前提下，尽量选用对环境相对友好的溶剂代替污染较大、毒性较大或易挥发的溶剂，或者采用微型化学实验方法解决污染较大问题[3]。例如，药物化学实验中的贝诺酯（扑炎痛）合成实验，可用无机盐、离子交换树脂、高效固体酸 Fe2O3-SO4代替浓H2SO4作催化剂，不仅具有较高的选择性、转化率，还可避免浓H2SO4的腐蚀性，如若没有很好的替代性试剂，可采用微型化学实验法，减少实验仪器，减少试剂量（试剂用量是常规实验的1/3），降低能耗，缩短实验时间。在教学中引导学生有意识地使用绿色溶剂代替原化学溶剂，培养其环保意识。

2.3 借助网络教学平台，构建网络互动式实验教学及评价新模式

目前的实验教学模式普遍存在交互性、参与性不强的问题，因此，借用网络教学平台作为教学互动工具充分发挥学生的学习潜能，可以提高学生实验课参与积极性[4]。以微助教为例，它是一个免费的教学微平台，它可以通过电脑端口直接使用，关注微助教公众号之后，教师就可以创建自己的课堂，将课堂号码发送给学生，学生经过简单注册，即可开启学习之旅。微助教功能强大，有签到、课堂讨论、互动答题、在线题库等功能，且课上可以借助多媒体教室直接将微助教窗口投影在大屏幕上，使学生一目了然。另外，微助教的GPS定位系统可以将学生的位置精准锁定，能有效防止代签到的情况。除此之外，传统实验课堂互动一般是教师提问、学生回答，但在教学实践中发现，很多学生出于害羞心理或者是不确定准确率而不敢开口回答，有的是因为坐在后排教师无法听到他们的回答，因此，借助微助教，羞于开口的学生或者坐在后排的学生可以用手机实时上传答案，教师能马上看到，并在课堂上对学生给出的答案给予评价与指导。

此外，考虑到学生独立思考能力不足，创新能力没有得到很好的训练，通过网络教学平台发布设计性实验题目，让学生以组为单位，明确分工，查阅相关文献资料、准备实验器材、统计药品、记录和处理实验数据等，制订实验方案并上传网络教学平台，学生可在平台上讨论，通过反思自评或同学间互评，最终选出一个最为可行的方案开展实验[5]。教师在网络教学平台上给予的评价所有学生都可以看见，因此可以培养学生的竞争意识，从而提高参与积极性。在实验过程中，实验小组之间可利用微助教进行交流，上传实验图像，同学之间可以相互参考借鉴，也可起到自查作用。

另外，以往学生实验结果的评价主要依据实验报告，存在学生之间相互抄袭实验数据的现象，不够科学、客观。因此改革实验评价方式，学生在课堂上上传的实验过程图像和数据处理结果占总分数的60%，实验报告占40%，调动了课堂气氛，激发了学习兴趣，培养了学生的自信心。

3 结语

本研究基于绿色制药技术，充分利用现有资源，改革传统实验教学模式，将本院教师科研成果转化成实验项目，实现实验绿色化，借助网络教学平台（如微助教），构建网络互动式实验教学及评价新模式，鼓励学生主动参与实验，以提高生物化学实验教学质量，充分调动教师教学积极性和学生学习积极性，更好地培养学生的创新思维、独立分析和解决问题能力。

[1]刘凤志，朱小东，张海娟，等.我院制药工程专业药物化学课程教学改革与实践[J].中国药房，2014，25（12）：1146-1148.

[2]梁颖，霍强，吴成柱，等.药物化学教学与创新型人才培养的探讨[J].基础医学教育，2015，17（12）：1051-1053.

[3]韩春超，曲仕明.绿色制药概念在药学实验教学中的推广[J].卫生职业教育，2009，27（15）：70-71.

[4]习保民，张鹏鹂.药物化学教学中学生学习兴趣的培养[J].基础医学教育，2008，10（6）：669-671.

[5]韩丽琴，董顺福，赵文秀，等.基于网络互动教学平台的化学实验教学的研究[J].中国高等医学教育，2015（7）：50，87.