地方高校制药工程专业药物合成实验教学体会与思考*

李元祥，雷素芳

(1 怀化学院化学与材料工程学院， 湖南　怀化　418008;2 怀化学院电气与信息工程学院， 湖南　怀化　418008)



地方高校制药工程专业药物合成实验教学体会与思考*

李元祥1，雷素芳2

(1 怀化学院化学与材料工程学院， 湖南怀化418008;2 怀化学院电气与信息工程学院， 湖南怀化418008)

当前地方高校制药工程专业药物合成实验课程教学中，普遍存在课时设置偏少、操作及检测平台建设力度不足、学生对课程学习的重视度不够等问题。为提高课程的教学质量，本文针对当前药物合成实验的教学现状，主要围绕课程教学内容设计、设置课外辅助性实践教学的必要性及合理制订课程成绩的评价标准等方面提出了药物合成实验课程教学改革的一些思路和想法，与广大从事该课程教学的同行交流与探讨。

制药工程专业；药物合成实验；教学体会；教学建议

制药工程专业的人才培养目标是培养具备制药工程方面的知识，能在医药、农药、精细化工和生物化工等部门从事医药产品的生产、工程设计、科技开发、应用研究和经营管理等方面工作，富有创新精神和实践能力的复合型高级工程技术人才[1]。在专业能力方面，要求学生掌握化学制药、药物制剂技术与工程的基本理论、基本知识，具有对药物新产品、新工艺进行研究、开发和设计的初步能力。为达此培养目标，要求高等学校在课程设置、人才培养模式等方面必须科学准确。在制药工程专业的课程设置中，药物合成反应是培养学生化学制药综合能力的核心必修课程，该课程内容主要包括卤化、烃化、酰化等在化学制药中常用的单元反应原理。本课程的教学目的是使学生系统地掌握药物制备中重要的有机合成反应和合成设计原理。为使学生能将基本的有机反应原理灵活运用于药物合成及新产品开发，有机合成技术的学习及药物合成实践技能的培养很有必要。所以，与药物合成反应相对应的药物合成实验课程便自然成为制药工程专业学生为提升实践动手能力的一门必修课程。为使本课程教学在人才培养目标中取得良好的效果，探讨有效的教学方法很有必要。相关药物合成反应理论课程的教学改革已作报道[2]，以下就药物合成实验的教学现状、提高实践教学效果的思考及实践教学效果的评价等方面浅谈课题组多年来的学习体会。

1　药物合成实验教学的现状

1.1使用参考教材单一及课时设置偏少

在药物合成实验的实践教学中，当前的主要版本分别有郭春主编的《药物合成反应实验》、卓超主编的《制药工程专业实验》、王世范主编的《药物合成实验》、姚其正主编的《药物合成基本技能与实验》及宋航主编的《制药工程专业实验》等。当前的地方高校授课教师多只用一本参考教材，一定程度局限了教学内容的宽度及灵活度。在课时设置方面，因药物合成反应课程多采用闻韧主编的教材，完成理论课程的教学任务原则上要求70个学时左右，因在人才培养所设计的模块中，各模块的课程设置及课时安排偏多的原因，使药物合成反应的教学时数通常被压缩至50个学时左右，由此分配于实践教学的学时数一般在12个学时左右，12学时一般只能安排2次试验。所以，有限的学时数较大程度制约了预期的实践教学效果。

1.2专业的教学师资及教学条件有限

围绕制药工程专业的人才培养目标，根据专业课程药物合成反应及药物合成实验的教学要学，要使培养学生具备运用有机转化的理论原理从事药物的研究开发能力，要求学生熟练掌握各项药物合成技能。为此，要求配置有药物合成背景的专业教师，但在地方高校的专业人才培养中，因难以引进专业教师，特别缺乏具有药厂生产管理经验的双师型教师，专业师资不足很大程度制约了人才培养质量。另外，良好的教学条件亦是达成人才培养目标的重要因素，随着专业建设工作的不断推进，实验条件大有改观，如实验台、通风设备、常规的玻璃仪器等实验室操作平台及IR、UV等测试仪器基本满足教学需求。但从全面培养学生素质与能力而言，仍缺乏一些硬件条件并亟待解决。如当前仅配机械搅拌器，未配置具加热功能的磁力搅拌器，机械搅拌器的药品用量较大，不利于环保。旋转蒸发器数量少，约20人共用一台，很大程度影响实验进程。同时，旋转蒸发器用自来水降温、未配备低温循环装置，不利于溶剂回收及环境保护。没有配置质谱仪、元素分析仪及核磁共振仪等药物合成表征必须的高端仪器，很大程度影响学生对物质分子结构的感性认知，制约学生创新能力的培养。

1.3实验教学课堂的现状

虽然学生是教学过程的主体，但在学生动手能力的培养中，教师采用科学合理的教学方法也很重要。长期以来实验课是被认为是理论课的附属品，教师亦多采用传统的教学方法，根据主讲教师的教学计划，一般由教辅备好实验所需的仪器和原料，经主讲教师通过板书或PPT介绍实验原理、内容、操作及注意事项等内容后，学生开始动手操作。表观上，实验课堂里有教师讲、有学生做，没有违反正常的教学秩序、符合实践教学要求，但在实验课堂中，仍存在以下现象：①学生在思想上对实验课重视不够，没有充分理解实验课程是提高自身动手能力的有效途径。少部分学生存在无课前预习、仅满足出勤、忽视实验结果现象。②学生课前准备不足。教师讲解时，部分学生不认真听讲，动手实验前没有理解实验内容要求及注意环节。在实验中离不开教材、被动应付，出现问题时不去思考问题的原因及解决办法，常出现做完实验仍无所收获现象。③教师课前准备不够充分。如实验内容停留在理论理解层面、未先过一遍，对实验中各个易出错之处不能很好把握，不能给学生以正确指导。④老师难有全程参与及指导学生的具体操作。在学生动手操作的各个环节，因教师人数有限或教师在制备室休息等原因，不能及时发现并纠正所有同学的不足。

1.4学生的实验操作技能较差

掌握药物合成技术是达成专业人才培养目标的重要环节。合成技术包含反应装置的合理组装、反应进程的监测、后处理操作技术等，其中后处理技术是分离纯化拿到目标产物的关键步骤及环节，大致包含过滤(抽滤、热过滤、硅藻土过滤)、常压或减压蒸馏、萃取、重结晶、柱层析、干燥等。以上技术不是千篇一律，应据具体反应情况灵活运用。学生对基本操作掌握与否或能否灵活运用，直接关系到课程的教学效果、专业的人才培养是否符合社会的需求等重大问题。目前学生的基本操作技能非常欠缺，很不扎实，主要表现在：①取样环节，固体及液体样的称量操作不够规范，常有样品洒落在天平盘、滴管接触容器内壁、读数误差较大现象。②组装反应装置环节，不能正确组装反应装置，如不按下到上、左到右的次序依次组装，装完后的机械搅拌装置上下不垂直、装置不稳定、整个装置的重量靠反应瓶支撑，存在明显的安全隐患，不能用于正常的搅拌反应。③反应终点的确定环节，不能独立确定反应终点。如不会调配合理比例的展开剂、展开剂的量过多、用毛细管点样时过浓、没有对照原料等。④后处理环节，不会正确使用旋转蒸发仪、分液漏斗等仪器，基本不能独立完成柱层析分离提作，提纯手法粗糙、产品损失量大。

2　药物合成实验教学改革思考

2.1结合药物合成反应理论课程，精心选择实验教学内容

药物合成理论课程的教学任务是培养学生初步具备药物新分子及其合成路线的设计、合成路线优化等能力，目的是要求学生能运用有机转化原理进行药物中间体合成的工艺改进或药物创新。而实验课程的任务则是培养学生根据转化原理实现反应转化、得到药物中间体或产品的能力。所以，理论与实践之间关系密切，即实践课程教学的开展应紧密围绕理论课程内容，充分体现实践与理论的融合。为此，结合课程的理论原理，广泛参考相关的药物合成实验教材[3-5]，初步设计了实践课程的教学内容(表1)。为使学生进一步领会卤化、烃化、酰化、缩合、氧化、还原等单元转化的机理，分别设计了对应的单元实验项目，为了帮助提升学生的综合实验素质，设计了含3步转化的综合实验项目。

表1　药物合成实验的教学计划Table 1　The teaching plan of pharmaceutical synthesis experimental course

2.2以技能培养为目的，适当设立观摩课程

众所周知，实验实训是动手操作能力培养的主要途径。针对以一对多的师生结构教学现状，要使学生在有限的实践教学时间内，学好并掌握各类合成技术，难度是非常大的。因为合成技术体现在学生对具体试验进度的理解把握而随之表现出的每个实验操作动作，教师在同一时间能观察到的学生操作情况有限，不能及时了解学生整体的操作情况，对学生的错误之处或不足未能及时指导，导致大多数学生忽然了事、未能真正掌握各类基本的药物合成技术。同时，虽然此前学生修完了有机化学实验课程，但许多学生的有机合成能力及分离纯化技术仍有待提升及加强。所以，针对师资有限及学生的实际操作能力不足的现状，涉及各类基础技术，由教师演示整个操作，针对关键点、疑难点，进行细致讲解并强调等工作很有必要。演示教学可让学生在操作前有直接经验或感性认知，避免或减少操作失误，培养学生独立思考，提升合成技能水平。围绕各项操作技术，设计了相关观摩课程内容(表2)。

表2　药物合成实验课程的观摩演示内容Table 2　The demo content of pharmaceutical synthesis experimental course

2.3认真对待常规教学过程，充分发挥教师的辅导作用

教学过程是学生学习理论原理及获得各类操作技能的重要环节。教师应根据教学计划，精心准备实验教学内容，包括各类仪器用具、各类药品材料、讲授教案或演示题材内容等。课前要求学生认真预习并提出问题，围绕学生的问题、实验注意事项及关机环节等，在实验介绍时着重强调、重点讲解，使学生在理解的基础上动手实验，着实提高实验教学效果。学生操作是实验教学过程的主体环节、占据时间长，在此过程中，教师应克服劳累，不停的在实验室走动查看，发现不足及时纠正，现场帮助学生获得相关知识和技能。此外，因药物合成实验经常用到腐蚀性、易挥发有毒的试剂，故在整个教学过程中，应强化安全环保意识教育。在反应中所用的酸碱溶液，要求学生经中和处理后再排放。后处理溶剂不宜倒入下水道污染环境，应集中处理重复利用。在验证反应中，以达到验证效果为原则，原料的用量应尽可能少。以上措施，可培养学生的环保意识及节约意识。

2.4注重课外辅助性实践教学

由于实践教学学时的限制，在有限的学时内要达到预期的教学效果难度较大。开展课外开放性实验教学很有必要并被广大同行认可[6]。课外辅助学习主要含2个方面，一是组织学生自习：内容可含各类单元转化机理，观看各类实验技能的DV操作影像，运用网络查阅有关药物合成的数据库(Wiley、ACS、ScienceDirect、Thieme及中国期刊网等)。通过课外自习环节，加强学生对反应机理、操作规程的理解，培养学生初步具备查阅文献的能力。二是设置开放性实验课堂：设计1～2个开放性综合实验，要求学生查阅相关资料，设计可行的合成路线并全程独立操作，对实验中出现及提出的问题，逐个分析给予及时正确的指导。通过开放实验课堂，帮助有进一步学习兴趣的同学强化实验技能、提升动手能力及综合素质。

2.5进一步完善实验教学条件

良好的教学条件是取得良好的教学效果、为社会培养合格人才的重要保障。在师资方面，学校支持教学系部根据专业建设计划及人才培养要求方案大力引进高层次的专业技术人才，确保有专业的师资培养专业的学生。在平台建设方面，围绕教学计划及人才培养目标，积极购置数量足够的精密分析天平、具加热功能的磁力搅拌器、旋转蒸发器、核磁共振仪等机械电子产品，在合成环节、结构表征环节提供有力的平台保障，确保药物合成教学的顺利开展、提升专业的人才质量。

2.6合理制订实验成绩评价标准

为了客观、全面地评价学生的实验成绩，体现学生的综合素质与能力，建立相对科学、客观、有操作性的考核方法很有必要。考核可分为平时考察和期末考试两部分，建议侧重平时考察，比例可占60%～70%。平时成绩可依据学生每次的实验情况(含预习报告、基本操作、实验结果、实验报告、如何解决实验中出现的问题等)进行的综合考察。期末考试的成绩比例可占30～40%，可通过笔试及基本操作技能相结合的方式进行考核，笔试内容可为课程计划所含实验的反应机理、目标物的合成路线、实验注意事项及后处理方面选用技术的理论依据等。基本操作技能包含仪器的组装、使用方法、产品的转移收集等。另外，关于实验小组人数的安排，每组1～2人，不宜过多。每组1人，有利于学生独立思考、独立操作能力的培养，每组2人，有利于相互讨论解决实验中出现的问题。

3　结　语

针对当前的教学条件有限、学时安排不足、学生药物合成技能较差等现状，提出了通过实验内容的设计、强化教学过程的实施、改善教学条件、合理拟定考核标准等手段，培养学生

的分析能力、动手能力及解决问题的能力。通过课程教学，使学生在本科阶段初步掌握各类基本的药物合成技术，提高学生的专业能力和综合素质，为取得预期的课程教学效果、达成专业人才培养目标及为社会培养合格人才打下基础。

[1]张园园, 王乾, 郭慧, 等. 复合型制药工程专业人才培养模式探索[J]. 广州化工, 2015, 43(16): 223-225.

[2]李元祥, 刘益林, 林红卫. 地方高校制药工程专业《药物合成反应》教学改革与探索[J]. 怀化学院学报, 2015, 34(5): 83-86.

[3]郭春. 药物合成反应实验[M]. 北京: 中国医药科技出版社, 2007:17-23.

[4]姚其正, 王亚楼. 药物合成基本技能与实验[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008:122-123, 180-182.

[5]王世范. 药物合成实验[M]. 北京: 中国医药科技出版社, 2007:92.

[6]康淑荷, 苏琼. 学分制下制药工程专业药物合成实验教学模式改革——以西北民族大学制药工程专业为例[J]. 西北民族大学学报(自然科学版), 2014, 35(2): 78-80.

Teaching Experiences and Reflections in Pharmaceutical Synthesis Experimental Course for Pharmaceutical Engineering Specialty in Local Colleges*

LIYuan-xiang1,LEISu-fang2

(1 College of Chemistry and Materials Engineering, Huaihua University, Hunan Huaihua 418008;2 College of Electrical and Information Engineering, Huaihua University, Hunan Huaihua 418008, China)

Among the course teaching of Pharmaceutical Synthesis Experiment for Pharmaceutical Engineering specialty in local colleges, there is presently the ubiquity of insufficient teaching hours, inadequate construction for operation and testing platform, less attention pays to course learning, and so on. In order to improve the course teaching quality, based on current teaching situation of Pharmaceutical Synthesis Experiment, some ideas and thoughts on teaching reform for the course of pharmaceutical synthesis experimental were suggested, such as teaching content design, necessity of extracurricular auxiliary practical teaching, reasonable establishment of evaluation standard of course score, which was sharing with peer who engaged in the same course teaching.

Pharmaceutical Engineering specialty; Pharmaceutical Synthesis Experiment; teaching current situation; teaching suggestions

湖南省教育厅教学改革研究项目(编号：[2013]97-365)。

李元祥(1968-)，男，博士，教授，主要从事药物合成反应的教学与研究。

G642.0

A

1001-9677(2016)08-0185-04