以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验教学体系的构建研究

黎奕斌，慈 薇，李 琳

(南方医科大学药学院教学中心，广东 广州 510515)

目前，我国正处于从医药生产大国向创新药物研发强国的关键转型时期[1-2]。培养综合型创新药学人才是提高我国医药领域研发能力和医药产业核心竞争力的关键[3]。如今，药学人才的培养目标是：要求学生具备系统的药学专业理论知识、较强的实践技能和创新能力。实验教学在药学高等教育中具有非常重要的意义，是培养药学综合型创新人才的关键环节[4-5]。但是，传统的实验教学体系中把实验教学作为一种实验技能训练，而忽视了它是一种科学研究方法的培养，学生的创新能力无法得到培养[6-7]，不能适应医药事业发展对药学综合型创新人才培养的需求。只有将学生创新能力培养纳入实验教学中才能适应国家创新人才培养的需要[8]。因此，如何迅速转变观念从而培养出能适应我国医药行业需要的创新型药学人才成为高等院校的燃眉之急[9-10]。

针对传统的实验教学体系中存在的诸多问题及社会对综合型药学人才的需求，笔者对药学实验教学体系进行了改革与探索。以提高药学本科生的实践能力和自主创新能力为目标，将药学多门学科课程实验有机结合起来，围绕药品生产链和药物研发链，构建了以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验教学体系。

1 以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验特点

1.1 以“药”为中心

以“药”为中心，围绕药品生产链思路，把原料药生产、药物分析鉴定、药物制剂制备及制剂质量分析等实验有机融合起来，形成了以药品生产链为主线的药学专业多学科综合性实验。以药品生产链为主线的药学专业多学科综合性实验，还原了药品生产的真实过程，有利于学生将各门学科所学的理论知识和相应的实验技术方法相互渗透、融合起来，建立起系统的药学实验技能体系。同时，以“药”为中心，围绕创新药研发链思路，将计算机辅助药物设计、药物分子合成、药物分离纯化、药物分子分析鉴定、药物制剂制备及药效学评价等多学科实验融合，形成了以创新药研发链为主线的药学专业多学科综合性实验。以创新药研发链为主线的药学专业多学科综合性实验，还原了药物研发的实验过程，让学生从药学一级学科的高度，系统掌握药学各学科实验的原理、方法技能及其综合应用。

1.2 “以学生为中心”的教育理念

传统教学模式下，以验证灌输为主的实验教学方法，无法培养学生的创新能力和创造意识。以“药”为中心的药学专业多学科综合学实验教学体系遵循以“以学生为中心”的教育理念。学生在综合实验过程中，独立完成文献资料查阅，实验方案设计、实验方案实施、结果分析、数据整理、实验论文撰写以及成果汇报等过程。教师在此过程中扮演一个引导者的作用，启发学生的实验设计思路，引导学生的规范操作，适当讲解实验过程出现的问题。传统的照实验讲义做实验改变为主动探索实践过程，学生自主发现问题、提出问题和解决问题。本过程使学生的科研思维和创新思维得到全面的训练和提高。

1.3 科研成果转化实验教学

高校的科研成果是十分宝贵的潜在实验教学资源[11]。药物研发以科学研究思路为主线，围绕创新药研发链，内容涵盖创新药物研发项目的主要核心内容。立足药学学科前沿，将科研成果研发过程转化到实验教学中，使实验过程更加贴近真实的科研研究，让学生在学习药学实验技术、方法、技能的同时亲历科研探索的过程。实验课程不再是理论教学的验证与延伸，而成为提高学生实践能力、科研能力以及创新能力的有效方法。

1.4 先进的教学手段与实验技术

信息技术的飞速发展，给实验教学带来了新模式和新手段[12-13]。将计算机网络、信息技术、虚拟仿真等新技术引入实验教学，通过模拟实验，可以仿真药物化学、药物分析、动物药理等全部实验过程。同时，利用虚拟仿真实验模拟“高、新、尖”实验设备，引入药学领域先进的仪器设备操作实验。学生可不受时间和空间等限制，并且可反复操作加深对知识点理解以及加强实操技能训练。随着科学技术的飞速发展，药学领域的仪器设备、测试技术不断更新，掌握先进的实验技术方法成为药学创新性人才的必备技能。以“药”为中心的药学专业多学科综合学实验，涵盖药品生产链和创新药研发链，在实验中广泛使用到大型精密仪器如：气相、高效液相、紫外分光光度计、核磁共振以及高速离心机等。有助于学生全面掌握先进的药学实验技术，建立起系统地药学实验技术体系。

2 以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验教学内容

以“药”为中心梳理、整合药物化学、药物分析、药理学、药剂学实验课程教学方案，合理设置多学科综合性实验教学内容。将实验教学内容分为基本技能综合训练和综合设计技能训练两部分。围绕药品生产链，构建以对乙酰氨基酚片生产为主链的虚拟仿真实验教学模块。围绕创新药研发链，构建了以小分子HIV-1潜伏感染逆转剂研发为主链的实验教学模块。经典药物与虚拟仿真相结合作为基本技能训练内容，科学前沿与教学相结合作为综合设计技能训练内容。

2.1 以对乙酰氨基酚生产为主链的虚拟仿真实验教学模块

利用南方医科大学药学院的药物化学虚拟仿真实验教学平台，把虚拟仿真新技术引入实验教学，以“药”为中心，围绕药品生产链，建立虚拟仿真药学综合性实验项目。以经典药物对乙酰氨基酚片生产为主链，结合实体设备，通过半实物改造模拟，把原料药的合成-制剂的制备-制剂质量分析三个传统教学中独立的实验部分，进行全方位的虚拟仿真，使之形成一个相辅相成的有机融合的实践教学体系。设计了从原料药合成到制剂生产，再到质量监控分析贯穿药品生产全过程的综合性虚拟仿真实验项目。实验中，学生通过线上学习方式，在药物合成模块完成药物化学合成、分离纯化、鉴定等化学操作技能训练，在GMP车间制剂模块完成片剂工艺如原料药混合、制软材、制湿粒、干燥、整粒、压片等片剂工艺技能训练、在质量分析模块完成分析仪器操作，如高效液相、核磁共振以及气相色谱等大型精密仪器的操作技能训练。该综合实验采用线上教学，学生可登录系统自主学习，并完成相应的知识点测试，同时学生可在线提问，教师在网上及时答疑。此外，学生对还没有掌握的环节，可在系统上进行反复训练，直到掌握为止。虚拟仿真实验还原了真实的药品生产环节，让学生进一步了解药品生产的基本过程以及明白所学理论知识、技能在此过程中的作用地位，从而建立起系统的药学实验技能体系。

2.2 以小分子HIV-1潜伏感染逆转剂研发为主链的实验教学模块

南方医科大学药学院拥有多个重点科研平台，充分发挥科研成果惠及教学作用，把科研成果转化为教学实验。以“药”为中心，围绕创新药研发链，构建科研与教学相结合的药学多学科综合性实验项目。基于《RVX-208作为HIV-1潜伏感染逆转剂的应用体(201610567750.6)》的中国发明专利研究成果，搭建“以RVX-208为先导化合物开发新型HIV-1潜伏感染逆转剂”的综合性实验项目。将计算机辅助药物设计、药物分子合成、药物质量分析与鉴定、药物活性评价、制剂制备等多学科的实验内容有机串联起来，涵盖新药研发链的各个环节。教师提出实验目的，学生综合利用药学四大学科知识，对RVX-208进行改造，开发新型HIV-1潜伏感染逆转剂。①计算机辅助药物设计实验：利用前期成果化合物构建3D-QSAR模型，通过分子对接模块以及3D-QSAR模块，学生自主设计出全新结构的化合物；②药物分子合成实验：根据目标化合物结构，学生自行查阅文献设计合成路线，并采用化学方法完成化合物的合成；③药物分离纯化实验：采用柱层析、薄层色谱分离药物，采用熔点仪、HPLC技术测定化合物的纯度；④药物分析鉴定实验：利用核磁共振(碳谱、氢)、质谱、红外、紫外等技术手段确证结构；⑤药效学评价实验：RVX-208衍生物激活HIV-1潜伏活力性实验，细胞毒性实验等；⑥制剂制备实验：挑选活性较好的化合物，根据化合物理化性质让学生自行设计剂型，并进行剂型质量分析；⑦完成实验后，撰写实验论文，并以小组汇报形式展示实验成果。学生通过完成创新药研发综合性实验，理解创新药研发过程，加强了学生对创新药物研发流程的综合性认识和框架性梳理，加深了学生对药学各学科在药物研发过程中所处的地位与相互联系。

3 以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验教学意义

3.1 利于学生建立系统的药学知识框架

以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验教学包括创新药研发链和药品生产链。学生完成药物研发实验，再到药品生产实验。真实还原了药品从研发阶段到生产阶段的全过程。以“药”为中心梳理、整合药物设计、药物化学、药物分析、药理学、药剂学等多学科知识点，同时注重各学科相互衔接和配合，有利于学生建立系统的药学知识框架，有助于学生对各学科知识理解和提高学生综合运用药学知识的能力。

3.2 培养学生的科学研究能力

药学专业多学科综合性实验本着先易后难，先简单后复杂的顺序，循序渐进，开设了对乙酰氨基酚的生产虚拟仿真实验供学生自主学习，完成基本技能综合实验后，再进行较为复杂的以RVX-208为先导化合物开发新型HIV-1潜伏感染逆转剂实验。在综合实验中，学生经历药物研发到生产的模拟过程(文献资料查阅、实验方案设计、药物分子合成、原料药质量分析、药效研究、生产工艺研究等)，通过实验使学生逐渐了解科研工作的基本思路和研究方法。在小组合作与科研氛围中，体验协作精神和科研精神，促进了科研能力的培养。实验教学中运用了多个现代科学仪器操作，增强学生的学习兴趣。完成一个完整的综合实验，学生获得成就感、自信心倍增，同时极大地激发了学生的科学研究兴趣。

3.3 提升实践能力与创新能力

以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验，还原了药品研发和药品生产的真实状况，有利于学生多学科知识的融会贯通，培养学生对实验技术的综合运用能力。药学综合实验广泛涉及基础实验技能，而且不再是“照方抓药”地完成实验。在实验课程中每位学生独自完成全套的实验，实验方案设计、方案实施、结果分析等均由学生自己完成，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验是研究性、探索性实验，激发学生科学探索和自主创新的兴趣。学生的潜能得到充分挖掘，实践能力和创新能力得到全面的提升。

总之，将药学专业多门学科的实验教学资源进行系统整合，构建了以“药”为中心的药学专业多学科综合性实验的教学体系。多学科综合性实验的实践，让学生建立起了系统的药学知识框架，培养了学生的科学研究意识，提升了学生的实践能力与创新能力。在培养创新型药学人才方面起到了事半功倍的效果，也为药学高等教育综合型创新人才的培养模式提供借鉴。