《药物化学立体化实验》课程体系的构建

石静波，刘明明，刘学松，李 荣，刘新华,刘 超

1.安徽医科大学药学院,安徽合肥,230032;2.宿州学院化学化工学院,安徽宿州,234000

党的十八大以来，党和国家高度重视创新发展，习近平总书记指出：创新的事业呼唤创新的人才。当前，国内外高等教育界的共识是重点培养大学生的创新能力与意识，创新教育是当前教育改革的共同趋向和时代赋予的重要使命[1]。药物化学是一门多学科交融的综合性学科，其内容一般包括发现与发明新药、合成化学药物、阐明药物理化性质、研究小分子药物与生物大分子之间相互作用规律等，是药学领域中重要的前沿学科[2-3]，学科范围涉及化学、生物学、药物设计学、药理学、药物合成学等多种学科，是一门涵盖理论性和实践性学科[4]。

教学科研实践表明：药物化学实验教学是药物化学教学的重要组成部分，是理论与实践交融的纽带，是训练学生基本实验技能、培养工作规范、提升综合素质的有效手段，同时，也是发挥学生对科学的探索精神、培养创新能力和科学素养的有效途径。

基于创新教育理念和实践中关于源头创新的思考，构建新颖的《药物化学立体化实验》课程体系，积极引导学生的创新思维，培养学生的创新能力、探索精神与科学素养，为全面建成小康社会和实现中国梦提供强大的人才支撑。

1 《药物化学立体化实验》课程体系设计思路

经典的药物化学课程群包括：药物化学、计算机辅助药物设计、药物合成反应、制药化学等[5]。由于药物化学相关实验课程一般不作为一门课程开设，受传统观念与实验条件制约，其课程设置上也存在验证性实验居多、内容之间无关联的弊端，而且更为重要的是对体现新方法和新思路的实验不重视，几乎没有设置这种类型课程；另外，在授课内容方面，以化学部分为主，缺乏药物设计和体现药物活性与机制的实验课程。这种安排无法体现药物化学课程作为一门多学科交融的综合性学科在药物创新体系中的作用，对于培训学生的创新能力、探索精神与科学素养不利。

《药物化学立体化实验》课程体系是以药物化学实验为中心，以药物创新思维为导向，将药物设计、合成和活性评价的经典实验课程与创新型实验课程进行立体化、阶段化重新塑造，使得在教学内容、课程设置和教学阶段方面具有立体化、阶段化的特征。通过这种模式的重新塑造，结合相关学科的教学内容与大纲，建立“一中心三阶段”立体化阶段化的实验教学模式(见图 1)。一中心以培养学生的创新能力、探索精神与科学素养为中心开展内容设置。三阶段依次为：(1)掌握基本技能与知识的认知阶段，药物化学实验体现为该阶段；(2)能够初步解决问题的联系阶段，药物化学实验II可以认为是该阶段；(3)能够独立思考设计方案的自主化阶段，药物化学实验Ⅲ可以表现为创新药物设计的自主化阶段。同时，依据教学计划与学生专业兴趣，计划药物化学实验面向全体药学专业学生，在第二学年第二学期开设；药物化学实验II面向本专业的学生开设，在第三学年第一学期开设；药物化学实验III面向对药物化学学科有兴趣的学生开设，在第四学年第二学期开设。通过分阶段、分对象和分层次课程构建，使学生逐步由认知阶段向自主化阶段提升。

图1 药物化学实验课程立体化体系结构图

2 《药物化学立体化实验》课程体系的构建

2.1 药物化学实验的设计

药物化学实验即掌握基本技能与知识的认知阶段，主要作用是使学生掌握计算机辅助药物设计方法(CADD)基本概念与技能、药物的合成、药物活性测试等基本操作技术。在药物化学学科群的理论指导下，理论联系实际，掌握经典药物的作用机制与原理，熟悉合成与测活常用的仪器、设备、实验流程安排，掌握药物设计的基本方法。同时能主动思考，发挥主观能动性，积极解决过程中碰到的问题，初步培养分析问题、解决问题的能力，为进入下一个阶段打下基础。药物化学主要实验内容如表1所示[6-7]。

表1 《药物化学实验》实验内容

实验一、二、三、四为常规合成药物实验，主要是锻炼学生基本的操作技能和对药物设计、合成与测活基本原理的掌握。实验一重点是学习酸性条件下乙酰化学反应，掌握药物的重结晶技术。实验二重点是掌握利用平衡反应原理促进化学反应完成及相关的基本操作原理。实验三是利用实验一的产物作为化学反应起始物料，一方面充分利用现有的实验试剂与中间体，另一方面是学生建立起联系的概念，同时进一步减少废弃物，实现环境保护的理念。实验四主要是利用药物在不同pH条件下溶解度的差别，对所得药物分离提纯，促使学生掌握相关的分离纯化技术。实验五与实验六引入当前较为新颖的新方法和新技术实验，即用新的传递能量的方法：微波和超声波法合成药物，这种变革，开拓了学生的认知。实验七和实验八是针对药物化学的另一项重要领域，即活性测试，开展基本的技能培训，使得学生掌握活性测试中基本的方法。实验九是针对药物设计的初始工作，结合对Discovery Studio药物设计软件的基本培训使用，使得学生建立计算机辅助药物设计的基本概念，为今后开展合理性、创新性药物研究工作创造良好的理念与基本技能。

2.2 药物化学实验Ⅱ的设计

药物化学实验Ⅱ属于能够初步解决问题的联系阶段，通过实验课程设置，把各门相关学科的理论知识、实验技能和方法加以交叉糅合应用，增强学生的感性认知。药物化学实验Ⅱ通过培养学生独立设计相关实验方案，进而培养学生独立分析问题、解决问题的能力，比实验更有深度，有一定的难度，故向本专业的学生开设。药物化学实验Ⅱ内容见表2[6]。

表2 药物化学实验Ⅱ实验内容

综合实验项目多采用连续多步骤合成，将多种知识与技能综合应用，同时将实验内容与创新性药物研究设计的需求紧密相结合，展现了对该领域学生相关实验技能的系统性、科学性和创造性的训练；体现了该课程的宗旨。

2.3 药物化学实验Ⅲ的设计

药物化学实验Ⅲ是能够独立思考设计方案的自主化阶段，其重要意义是实验内容主要由研究型创新性实验构成，它改变原来各实验分离独立的模式，建立相互关联的学科模式，增强了本专业多学科交融的学科特性，对培养创新意识和科学素养，对培养良好的科学研究规范起到了积极的作用。表3为药物化学实验Ⅲ主要内容[6,8-10]。

表3 药物化学实验Ⅲ实验内容

研究型创新性实验中，实验一、二、三是学生按照实验题目的要求，依据一般的实验条件与要求，运用自己的理论知识和实验操作技术，通过独立查阅相关专业文献资料，设计实验方案，完成包括研究目的、原理、原辅料的选择、工艺步骤、测活体系、产物表征及构效关系总结等全部流程的规划。实验四、五、六的实验内容是来自于课题组老师的科学研究课题，研究内容并不拘泥于表格中的内容，大大增加学生的专业兴趣。这种宽广的研究课题，一方面可有利于例行实验教学工作的正常进行，另一方面起到科研促教学工作开展的作用，或者通过与学生的毕业论文紧密结合，为学生完成毕业论文打下基础。

3 结 语

长期以来，我国在药物使用方面集中在满足基本需求，药物的研发主要集中在仿制药层面，导致实验课程设置对培养学生创新思维和科学素养的作用认识不足，在实验内容、课程设置和管理等方面以仿制药思路为导向。

随着国民经济与人们需求的发展，对药物有更高的要求，需要对创新性药物研究引起足够重视，需要在药学教育层面以创新药思路为导向。结合学科设置需求，针对当前实验教学中存在的问题，建立药物化学立体化课程体系，提高本课程在药学教育规划课程中的地位，能够通过将多学科的新理论、新方法和新思路引入，提高学生学习兴趣，同时建立相互关联的学科模式，对培养学生的创新意识、科学素养和规范起到良好的积极作用，同时也希望该药物化学实验教学平台的搭建，更加满足学科发展和学生发展的需求，适应时代对人才综合素质的需求。