具有中医药特色的药学综合性实验课程设计

徐 冰，赵浩强，王鹏龙，雷海民

（北京中医药大学 中药学院，北京 100102）

引言

药学专业旨在培养具有良好的创新意识和科研素养，系统掌握药学学科的基本理论和基本技能，能够在医药科研院所、药品生产和流通企业、医疗卫生机构、医药院校、药品检验分析和监管等领域从事药物研发、生产、质量检测、临床应用及监督管理等工作的药学专业人才。药学专业的培养目标要求学生系统掌握药物化学、药物设计学、药理学、药剂学、药物分析学、生药学和天然药物化学等学科的基本理论、基本知识和基本技能。实验教学是连接基本理论知识和实践技能的桥梁，是培养学生创新能力和综合素质的中心环节，也是培养学生严谨求实的科学态度的重要环节；实验教学不仅有利于加深学生对理论知识的理解和掌握，同时有利于培养学生独立思考、发现问题并解决问题的能力。此外，分组式的实验教学也有利于培养学生团队合作意识。然而，传统的药学实验根据各二级学科独立开设，各二级学科实验内容间缺乏关联性和系统性；课程内容基本为验证性实验，学生以模仿为主，缺乏主动性。因此，传统的药学实验虽然可以强化学生对基本理论知识和基本技能的掌握，提高学生的动手能力，但是对学生的创新思维及发现问题、解决问题等综合素质的培养相对不足。

“十四五”规划明确指出，我国要实现从制药大国到制药强国的转变，未来社会需要大量的具有创新思维的药学应用型人才，服务于创新药的研发，这为药学专业教育提出了新的要求和挑战。我校作为一所以中医药学科为特色的全国重点大学，在药学专业建设过程中，依托我校中药学和中医学专业的优势，注重多学科的交叉和融合，形成了培养具有创新思维和中医药思维双思维的交叉人才的办学特色，经过几年建设，我校药学专业成功入选教育部2020年度国家级一流本科专业建设点。药学综合性实验是培养具有创新思维和中医药思维双思维的药学应用型人才的主要措施和重要保障。

基于国家对创新思维药学人才的需求及我校培养双思维交叉人才的办学特色，我校开设了一门以新药研发流程为主线，同时融入中医药特色的综合实验课程。以中药甘草中抗肿瘤先导化合物的发现与优化为载体，将各药学二级学科实验内容与中医药理论有机融合，从中药甘草中抗肿瘤活性成分甘草次酸分离纯化开始，一直到甘草次酸抗肿瘤衍生物的设计合成、活性评价、片剂制备和质量检测，让学生全面体验新药研究与开发过程，调动学生的实验兴趣和学习积极性，加深学生对新药研发知识的掌握，全面提高学生的创新能力和科研素养。同时通过对比分析“基于中药的先导化合物的发现”和传统的“基于随机筛选途径的先导化合物”的过程，让学生深刻理解“基于中药的先导化合物的发现”的优势。中药拥有较长的人用历史，其临床疗效和安全性已经得到确认，从中药中发现先导化合物，可以减少药物筛选的盲目性，提高药物筛选的效率，极大缩短药物研发的成本和周期。因此，通过本课程的学习，有助于增强学生的文化自信和民族自豪感。

一、以新药研发为主线的具有中医药特色的药学综合性实验课程的设计

药学专业的主干课程主要包括“生药学”“药物化学”“药物分析”“天然药物化学”“药物设计学”“药理学”“药剂学”，目前各个课程的实验都是相互独立的，学科间的交叉融合不足，缺乏联系性和系统性。以新药研发为主线，我校开设了药学综合性实验课程，其由生药学和天然药物化学自主设计性实验、药物设计学和药物化学自主设计性实验、药理学活性筛选自主设计性实验、药物分析自主设计性实验和药物制剂自主设计性实验五个模块组成。各个模块既相互独立，又相互联系。结合我校药学专业培养具有双思维药学交叉人才的办学特色，在实验内容中融入中医药特色，在实验对象上选择中药大品种甘草为研究对象，以新药开发的流程为主线，将各个课程相互交叉、相互渗透，实验内容涉及甘草研究进展的归纳总结、甘草次酸的分离纯化、甘草次酸抗肿瘤衍生物的设计合成及抗肿瘤活性评价、甘草次酸抗肿瘤衍生物制剂的制备及其质量分析。具体实验内容如下。

（一）生药学和天然药物化学自主设计性实验模块

中药甘草具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效，被历代医家视为上品。研究表明，甘草酸和甘草次酸等三萜类化合物为其主要活性成分。本实验以中药甘草为实验对象，要求学生通过自主查阅并分析文献，总结甘草的基原、产地、分布及其三萜类活性成分的研究进展，形成相应的研究报告，并设计从中药甘草中提取甘草次酸的路线和方法，完成甘草次酸的分离纯化。此模块主要培养学生查阅文献、灵活应用知识和分离纯化天然产物的能力。

（二）药物设计学和药物化学自主设计性实验

以药物化学的拼合原理和中药复方的配伍法则融合为切入点，指导学生发现具有中药特点的先导化合物。以甘草活性成分甘草次酸为母体，将其与其他抗肿瘤中药活性成分进行拼合，设计合成甘草次酸系列抗肿瘤衍生物，采用紫外光谱和红外光谱等手段完成其结构的确定。此模块主要培养学生设计合成路线和化学合成的能力，同时有助于学生掌握紫外色谱仪和红外色谱仪基本原理和操作，提升其科研技能。

（三）药理学自主设计性实验

采用体外肿瘤细胞模型完成系列衍生物的体外抗肿瘤活性评价，筛选出先导化合物。此模块主要培养学生细胞培养和药物体外活性筛选的能力。

（四）药物制剂自主设计性实验模块

利用筛选出的先导化合物，通过查阅文献确定其片剂处方组成，并完成其片剂的制备和理化参数的测定。此模块主要锻炼学生的制剂和成品制剂的分析检测能力。

（五）药物分析自主设计性实验模块

采用高效液相色谱仪建立甘草次酸抗肿瘤先导化合物成品制剂的液相分析方法，并完成其纯度分析。此模块主要培养学生样品前处理、分析检测及分析仪器实际应用的能力。

通过上述五个模块自主实验的系统锻炼，使学生对创新药的研发流程具有系统全面的认识，进而全面提高学生的综合素质。

二、药学综合性实验教学组织

（一）学生设计实验方案，做好实验准备

药学综合性实验课程由“生药学”“天然药物化学”等七门课程的自主设计性实验组成，内容较多且涉及广泛，传统的“灌输式”讲授并不适用，因此，我们在课程中采用翻转课堂的模式。在开课前两周要求学生进行自主学习，并将自学过程中遇到的问题及学习体会在课堂上与大家进行交流，从而提高学习效率。

具体实验步骤：按照学生人数，分成不同批次，每个批次分成5组，每组3人，安排学生在实验开始前两周分工合作查阅甘草基原、产地、分布、品质评价方法及其三萜类活性成分的研究进展，甘草次酸提取和分离纯化方法，甘草次酸抗肿瘤衍生物设计、合成及片剂的处方组成的相关文献，最终每组形成不少于2种实验方案，以小组为单位进行PPT汇报。授课组教师对实验方案的可行性、要点和注意事项进行点评，学生根据教师的意见进行修改完善，最终形成实施的实验方案。实验师应根据实验方案准备相关的实验仪器和试剂，做好实验准备。

（二）师生全力协作，确保实验顺利实施

在实验实施过程中，坚持以学生为主体、以教师为主导的指导思想，注重实验过程的过程管理。学生按照设计的实验方案，自主协作、规范完成实验并做好实验记录。授课教师通过不间断的巡视，充分关注每组学生的操作规范，对操作不当的学生给予指导，培养学生严谨扎实的科研作风和科研习惯；同时针对突发情况快速响应，灵活应对，帮助学生顺利完成实验。

（三）实验考核

“药学综合性试验”的考核由实验方案设计、原始记录、实验操作能力和实验报告4项组成，每项各占25%。实验完成后，学生按照相关要求撰写实验报告。实验报告中除需记录常规的实验目的、实验方法和实验结果与结论外，还要加强对实验中用到的相关仪器操作方法的整理及实验现象和实验结果的讨论。最后，以小组为单位采用PPT的形式对整个实验流程进行汇报答辩，授课组教师根据实验报告和现场答辩进行评分并点评。

三、综合设计性实验风险控制措施

（一）实验前充分的准备

综合设计性实验不同于以往的验证性实验，其作为自主性实验，对专业授课教师、实验师和学生都提出了更高的要求。专业授课教师在开展实验教学之前应进行预实验，并详细记录实验过程。同时，在授课教师的选择上，应选择理论功底较深且新药研发经验丰富的教师进行综合实验指导工作，确保万无一失。此外，我们还要求学生在实验前学习或者复习本实验相关的理论知识和实验室安全知识，了解实验设备的基本原理和操作方法，培养学生独立思考的能力。

（二）各分支学科教师团队协作

药学综合性实验作为以新药研发为主线，同时融合中医药理论的自主性实验，涉及生药学、天然药物化学、药物化学、药理学、药物分析和药物制剂等学科内容。授课前，我们邀请药物化学、药理学和药物分析3个教研室的教师进行专题讨论，讨论实验的难点和可能出现的突发情况，并制定相应的措施。在授课中，注重彼此之间的沟通交流，互帮互助，确保整个实验能够顺畅进行。

四、综合设计性实验课程特色

（一）多学科交叉融合，提高学生创新能力

本实验以新药研发为主线，引导学生深入了解对新药研发的流程，带领学生认识新药，发现前沿的思路和方法。在实验过程中，综合应用生药学、天然药物化学、药物化学等分支学科的相关理论和技术，实现学科之间的交叉融合，有利于学生掌握新药研发的流程，提高学生的科研素养和创新能力。

（二）理论应用于实践，提升学生综合素质

本实验可帮助学生学习文献检索的方法，提高学生的文献归纳总结能力；实验中高效液相仪、紫外色谱仪等仪器的使用有助于学生了解其构造和使用方法，掌握样品前处理的方法；理论知识应用于实践，提升学生发现问题并解决问题的能力，全面提升学生的综合素质，为以后的科研工作奠定基础。

结语

我校药学专业综合设计性实验以新药研发为主线，同时融入中医药理论，以中药甘草中抗肿瘤先导化合物的发现为载体，将生药学、天然药物化学、和药物化学等七个分支学科的自主设计性实验内容和中医药理论系统整合，实验内容涉及甘草活性成分甘草次酸的分离纯化、甘草次酸抗肿瘤衍生物的设计合成、活性评价、片剂制备和质量检测，涵盖了先导化合物发现与优化、制剂的设计与质量检测等新药研发的各个环节，对药学专业学生进行了系统的微型化新药研发训练，内容全面系统且难度适中。在教学模式上，融合翻转课堂的教学模式，极大调动了学生的实验兴趣和学习积极性，加深了学生对新药研发、创制、生产及科研的理解，为国家培养了具有创新思维和中医药思维双思维的药学应用型人才。此外，后期我们计划围绕药物研发过程，整合相关实验内容，组织教师编写出版《药学综合性实验》课程教材，进一步夯实课程建设。