“药物研发链”培养创新能力的教学改革与实践

洪俊丽 徐志成 许贯虹

[摘 要] 2020年全国“两会”提出加强国家创新体系建设，加快建设创新型国家。创新型国家的根基在于培育创新型人才。药学创新型人才的培养直接关系到我国药学事业的持续健康发展。基于药学院高水平科研成果，以“药物研发链全过程”为主线，重构药学综合实践教学体系，总结实践效果与推广价值。教学改革注重药物研发思路探索过程，使学生在实践中掌握药学学科之间的本质联系、内在规律和思维方法，提升学生综合性创新实践能力。

[关键词] “药物研发链”;教学改革;科研成果;创新能力

[中图分类号] G640   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）03-0081-04   [收稿日期] 2020-06-22

2020年全国“两会”提出了完善科技创新体系，加强国家创新体系建设，强化基础研究和应用基础研究，加快建设创新型国家。创新型国家的根基在于培育创新型人才。随着全球化进程的加快，很多欧美国家加快了培养拔尖创新人才的步伐。近年来，美国倡导学生修读科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）（简称STEM）领域的学科，大力发展STEM课程，开展跨学科、跨领域的教育，全面培养学生的科技素养和理工素养，提升学生的综合创新能力[1]。英国研究型大学秉持学术自由，以特色学科和交叉学科课程为基础，以产学研一体化为路径，以学院制和导师制为主导，进行拔尖创新人才的培养[2]。德国实施“卓越战略”[3]，教学与科研相统一，基础与应用研究并重，成熟的校企合作制度加速了产学研一体化，以实用性为导向服务区域经济，进而提高国家的创新性与竞争力[4]。因此，对拔尖创新人才培养模式的探讨是国内外高等教育界持续关注的热点问题。

药学事业直接关系到人民健康水平和生活质量的特殊事业，药学高层次人才的培养直接关系到我国药学事业的健康持续发展[5]。中国高等药学教育人才培养模式在改革和实践过程中逐步形成了稳定的以“创新药物科学家”“卓越制药工程师”“高水平药师”三类药学人才为主的培养模式，分层次培养了“研究型”和“应用型”两类药学人才[6]。目前，加强我国具有自主知识产权的创新药物研发已经纳入“健康中国2030”规划纲要等国家药品安全战略规划。在国家加速创新创业和科技成果转化政策的支持下，高校的药学科研人才力量将是最具发展潜力的创新药物研发主体[7]。药学学科实践性强，实践教育在药学人才培养中具有重要地位，是培养创新药物研发型人才极其重要的教学过程[8]。在上述背景下，我国迫切需要培养一批敢于创新、善于创新、熟悉创新药物研究的高层次药学人才。然而，国内高校对于医药创新人才的培养现状和整个医药行业的发展速度不成正比，具有国际视野的高素质创新型人才短缺已经成为国內医药企业快速健康发展的重要制约因素[9]。现行的药学实践教学往往是在四大开设的专业课程（药物化学、药剂学、药物分析学和药理学），分学期、分课程学习，学科界限明显，相关实践内容大多为一些验证性实验或孤立的单元操作，学科间交叉甚少[ 10 ]。因此，学生通过实践学到的知识是割裂的，缺乏药学学科的整体意识，且不清楚这些学科的知识在药物的研究、生产、检验、使用等实际工作中是如何相互关联、相互渗透的，同时在实践过程中，学生大多处于被动接受状态，束缚了学生的应用和创新能力的培养。

近年来，南京医科大学药学院围绕新药研发链对学生进行了创新能力的培养，注重学生形成药物研发思路的探索过程，包括重大疾病创新药物靶点的研究与验证、小分子化合物的合成与改造、药物分析与代谢、药物新剂型研究等，形成了完整的研发链，使学生从实践中感受创新药物研发的内涵，领略药学各学科之间本质的联系和内在规律，掌握科学研究的基本规律和科学的思维方法，提升实践技能和创新能力，同时培养学生的专业认同感和自豪感。

一、以“药物研发链全过程”为主线，对学生进行创新能力培养的含义

创新药物研发从先导化合物的发现到创新药物的临床验证和上市，涉及药学、化学、生物学、临床医学等多个领域。因此，本研究对接医药行业创新研究需求，开展创新药物研究型人才培养模式改革，强化实践教学，模拟实战场景，实施开放式教学，在实践技术训练过程中进行思维训练。以创新药物研发过程为主线，围绕新药研发链进行课程设计，包括新药从实验室发现到上市应用的全过程，如疾病机制研究、新药靶点的预测与高通量筛选、新药靶点的研究与验证、小分子化合物的合成与改造、候选药物安全性与有效性考察、药物代谢及质量控制、药物剂型设计与改造等实践内容，重点关注研发思路的探索过程，体会知识的产生全过程，使学生掌握科学研究的基本规律和科学的思维方法，培养科学精神、国际视野、创新和实践能力。此外，依托南京医科大学的临床资源，凸显医科大学药学人才培养特色，培养“懂医精药、医药互通”的综合性药学人才。

二、以“药物研发链全过程”为主线，对学生进行创新能力培养的实施方法

（一）“药物研发链全过程”系统实践课程的题目遴选

选题源于本院高水平科学研究成果。选题注重理论与实践相结合，教学与科研相结合，追踪时事热点。选题原则上遵循创新性、难易适中、综合性和方案开放，同时自编“产学研”促教学的综合实验系列教材。近年来，脑卒中是具有高发生率、高死亡率和高致残率的常见病，严重危害人类的健康与生命。南京医科大学药学院的朱东亚教授研究团队研究发现了治疗脑卒中的药物作用新靶点nNOS-PSD95偶联，并针对该靶点设计合成了一种高效低毒的具有全新作用机制的神经保护化合物ZL006。此外，各种情感障碍类疾病在现代社会中的发病率逐年上升，它们以焦虑为主要临床表型或伴有严重的焦虑症状，成为影响人们生活质量和造成巨大社会负担的重要因素，引起医学界的普遍关注。朱东亚教授研究团队采用动物模型、工具药和基因技术手段证明了nNOS-CAPON偶联在焦虑行为调控中的关键作用，并设计合成了有效阻断该偶联的小分子化合物Zlc-002，在动物模型上实现了nNOS-CAPON的解偶联作用，证明Zlc-002的抗焦虑活性。上述相关研究成果发表于具有国际影响力的Nature子刊上（Nature Medicine，2014，20：1050-1054;Nature Medicine，2010，16：1439-1444），并获得授权PCT国际发明专利3项。基于上述科学研究成果，“药物研发链全过程”以该研究团队近年来自主研制开发的治疗脑卒中的小分子药物ZL006和抗焦虑的小分子化合物Zlc-002为例，开展以“药物研发链全过程”为主线的开放式药学实践教学。实践内容围绕上述两种化学药物的研发、质量分析、活性检测、剂型设计及评价等，融合药学四大专业课程的内容，还原科学实验过程的真实状况，有利于学生多领域知识的融会贯通，培养学生对实验技术的综合运用能力和系统的创新药物研发思维。

（二）“药物研发链全过程”系统实践课程内容

南京医科大学重视创新教育与药物研发链全过程实践能力的培养，一年内投入新药研发开放实验室建设专项经费120余万元。实践平台包含四大功能化区域：药物设计合成区、药物分析与检测区、药物制剂与评价区、动物模型建立与药效评价区，研究内容包含重大疾病创新药物靶点的研究与验证、小分子化合物的合成与改造、药物分析与代谢、药物新剂型研究等，形成完整的研发链学习内容。课程涵盖药学学科的基础化学实验训练平台、E-learning网络课程平台、药学综合实验训练平台、GMP实训中心平台、创新创业平台等，实现了药学学科的全覆盖。

每学期药学开放实验平台依据参与学习的学生人数在E-learning平台上公布分组及开放时间。每组的总学时数为45学时，其中创新药物设计概述3学时，药物合成与纯化15学时，药物制剂设计与评价8学时，药物质量分析与控制8学时，动物模型建立与药效评价8学时，实践总结与反馈3学时。每组不多于10位学生，每位学生独立进行实验。项目实施初期，预计学期开设2～3组进行实践，根据反馈和效果进行设计调整，课程运行顺利时将面向全校乃至社会开放。

（三）“药物研发链全过程”系统实践课程的学习评价考核

课程设计为全过程、形成性评价考核，包括：（1）自主设计。根据实验总体目标，由学生自主设计实验，观察学生分析问题和设计实验的能力，过程具有开放性，不设唯一答案。（2）自行选择。各个项目的试剂及仪器放置于同一平台上，并未指明针对哪一个实验，由学生自己选择。锻炼学生的仪器试剂选用情况和综合判断能力。（3）统一标准。教师在考核之前反复讨论，统一评分标准。例如高效液相操作有多达30项操作评分点，综合科学评价学生实验的整体过程。（4）及时讲评。实验结束，学生集合，教师针对存在的问题进行启发式讲解。

此外，创建“线上+线下”混合式、网络化、智能化的实验技能评价系统。通过环绕录播工作站对学生实验过程进行监控录像并上传至开放平台，学生通过录像回放，按制定好的评分细则开展自评和互评，教师选择部分实验进行评价，系统根据教师评价标准对学生的评价进行权重再计算，最后得出这位学生的真实分数，形成“师评、自评、互评、机评”的评价模式。学生在自评和互评的过程中，通过观看标准视频，对比找差，变“被动式”为“主动吸收式”学习，促进实验技能的提升。

（四）“药物研发链全过程”系统实践课程的管理优化与提升

依托南京医科大学医学模拟教育中心（MSC），建立开放实践课程的综合管理系统，并以此为基础建设集教师应用、学生应用和管理终端为一体的适用于药学开放实验室的综合管理系统。教师可自定义动态添加教师信息、开放实验项目、实验相关视频、实验评分细则等;审核学生设计方案，提出修改意见并提出实验要求;通过观看学生实验视频提出针对性地指导意见，批改报告并网上发布以便学生查询。学生可以通过任何移动终端随时随地登录系统，查看开放实验室的开放状态和开放课程内容，预约实验时间，在网络上自主预习，通过预习测试进入实验室完成实验，并提交实验报告和仪器使用反馈表，完成自主学习的全过程。此外，实验技术人员负责更新维护系统的各项信息，根据预约信息合理安排实验耗材和仪器设备，通过监控录像对实验进行有效的监控管理，处理突发状况。

三、以“药物研发链全过程”为主线，对学生进行创新能力培养的实践效果

自创新实践课程开设以来，学生反馈强烈，认为明显提高了综合运用知识的能力和实验技能，对其创新能力、实践能力的培养具有明显地指引和推动作用，增强了团队的协作精神。在一系列教学改革举措的影响下，本科生培养质量显著提升，参与各级各类创新创业项目积极性空前高涨。2018—2019年，学生获江苏省大学生创新项目8项、创业项目7项、院级创新项目8项，并在全国医药院校药学/中药学专业大学生实验技能竞赛、全国大学生药苑论坛、省级实验竞赛中荣获特等奖。此外，以“药物研发链全过程”为主线的创新实践课程，融入多学科专业教师，形成综合性、创新性实验教学团队。因此，在培养创新药物研发人才的同时，获得了丰硕的实践教学改革成果。2018—2019年，教师成功申请立项了包括江苏省教育科学“十三五”规划课题、校级教育研究课题重点项目在内的教育研究课题8项。创新性实验教学团队主编或副主编全国高等院校药学类创新型系列“十三五”规划教材8部，教师获得各类奖项29 项。教师获得全国实验教学改革大赛特等奖、全国高校药学专业微课教学大赛二等奖、校教学名师、扬子江奖教金等。以第一作者或通信作者发表了教学研究论文多篇。

综上所述，“健康中国 2030”规划纲要确立了医药创新的国家战略。高校的药学学科科研人才力量将是最具发展潜力的创新药物研发的主体，因此以“药物研发链全过程”为主线的创新型药学人才培养具有重要意义。本研究依托南京医科大学的临床资源，凸显医科大学药学人才培养特色，以综合性医学前沿问题研究为纽带，将本团队高水平的科学研究成果转化为教学实践内容，有重点、有特色地打造针对脑卒中、焦虑症等重大疾病的高水平新药研究队伍梯队，探索创新型药学人才的学科交叉培养新路径。实践内容围绕具有自主知识产权的创新药物，包含疾病机制研究、新药靶点的预测与筛选验证、先导化合物的合成与改造、药物代谢及质量控制、药物剂型设计与改造等，融合药学专业课程的内容，还原科学实验过程的真实状况，实现学生多领域知识的融会贯通，培养学生系统的药物研发思维及对实验技术的综合运用能力。学生从综合实践中感受到科研创新的内涵，掌握了科学研究的基本规律和科学的思维方法，体会知识的产生过程，提升实践技能和创新能力。本研究为储备具有科学精神、国际视野、创新和实践能力的药学高端拔尖人才探索了新的培养模式。

参考文献

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