开放式实验在化学制药创新型人才培养中的开发与应用

张 杰，周淑晶，李进京

(佳木斯大学 药学院，黑龙江 佳木斯 154007)

化学制药行业是国民经济的重要组成部分，其主要任务是研究开发医药新产品和不断改进生产工艺，创新是其精髓。我国第十三个五年规划纲要中，《医药工业发展规划指南》提出了增强产业创新能力、推动绿色改造升级、提高国际化发展水平、拓展新领域发展新业态等任务。到2020年医药工业要实现医药工业整体素质大幅提升，创新能力显著增强的目标。这些都对化学制药从业者的创新能力提出了全新的要求。

近年来，高等教育教学改革取得的成绩有目共睹，为提升国民素质、服务国家现代化建设发挥了重要作用。但与西方发达国家相比，仍有较大差距，特别是学生的社会责任感、创新精神、实践能力仍有待增强。大学生的实践能力、综合运用知识解决问题的能力和创新能力等的培养是高校教学研究永恒的课题[1]。填鸭式教学为主的传统教学方式已不能满足新时代的要求，学生在此模式下，无法发挥主观能动性，严重阻碍了学生创新精神的培养[2]。开放式实验教学模式以学生为中心，可以充分调动学生的学习积极性，提高本科生的创新能力。

制药工艺学是化学制药类专业教学过程中的核心内容之一，其中，工艺优化理念和方法是最利于对学生进行创新创业教育的环节。将工艺优化以开放式实验的形式向学生开放，可激发学习兴趣，培养创新精神，提高创业能力。

1 设计思路

工艺优化常从以下几个方面考虑[3]：(1)配料比与反应物浓度(2)溶剂(3)催化剂(4)温度和压力(5)反应时间与反应终点的监控(6)产品的纯化与检验。在如此多的因素中要分清主次，就需要通过合理的试验设计及优选方法，为找出影响生产工艺的内在规律以及各因素间相互关系，尽快地找出生产工艺设计所要求的参数和生产工艺条件提供参考[4]。学生只有在透彻理解和充分掌握工艺优化的原理和方法后，才易于开发出更具竞争力的制备工艺路线，从而实现创新创业。查尔酮的制备工艺具有简易，所需原辅材料少且易得，反应条件温和，操作简便，安全性高，产品易分离纯化等特点，因此，本文以查尔酮的制备工艺优化为例，将其开发为开放性实验，培养学生创新创业能力。

2 实验方案

2.1 反应方程式

2.2 因素选择

表1 因素水平表

根据文献调研[5]，查尔酮类化合物最高效的合成方法是以苯甲醛和苯乙酮为原料，在碱性催化剂催化下，通过Claisen-Schmidt缩合反应制得。该工艺的影响因素可概括在表1中。

2.3 实验设计

学生在查阅相关资料的基础上，选择3个因素，并将每个因素分成2个水平，填入下列正交表(表 2)，安排实验。也可根据文献检索结果，设计更多因素的实验方案。

表2 L4(23)正交表

2.4 操作方法

将反应原料溶于所选溶剂中，0℃下滴加催化剂水溶液，然后在设定温度下搅拌反应，TLC确认反应终点，Rf (30∶1 Petroleum∶ Ethyl acetate)= 0.33。反应结束后冰水浴冷却，将出现的大量淡黄色固体过滤，干燥即得目标产物。将所得收率数据填入正交表中，计算K和R值。计算分析各因素对收率的影响大小，筛选出最优反应条件，并安排实验对该条件进行验证和进一步优化。

3 教学安排

本实验包含多种实验操作及后处理方法，但所需试剂和仪器种类并不多，大多数功能实验室均能满足要求。实验进行前，学生应做好充分的文献调研，做好实验设计，并将设计方案提前与指导教师进行沟通、讨论，指导教师根据讨论结果准备试剂和仪器。为了保证教学效果，应建立提前预约制度，实验室应全天开放，对实验时间给予充分保障。每个实验组不宜超过3人，实验过程中组员要有明确的分工，详细记录实验现象，认真完成实验报告和对工艺优化全新的认识和体会，并能做到举一反三。

4 结语

合理的开放式实验内容和科学高效的管理模式对培养学生的创新精神大有裨益，将工艺优化引入到开放式实验教学内容中，与理论教学紧密结合，有利于提高教学质量；开放式实验自由度较大，学生有广阔的发挥空间，也有利于学生实践能力和独立思考能力的培养。以此为起点，我们将持续对教学方式、方法和内容改革进行探索，以更高效、更合理的教学模式推进化学制药创新型人才的培养。