基于应用型人才培养的“药物合成反应”教学改革与实践

王英磊，李文欢，黄可心，张群安

（南阳理工学院生物与化学工程学院，河南 南阳 473004）

随着我国高等教育从精英教育向大众教育转变，高校的分类发展成为时代潮流。以应用型人才培养为目标，既是适应国家经济转型发展的现实要求，也是新建地方本科院校生存发展的必然选择。工程教育专业认证是一种以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价，也是目前国际通行的工程教育质量保证制度，其核心理念是成果导向、学生中心和持续改进。为深化新建地方本科院校转型发展，我校按照新工科教育和工程教育专业认证的要求，根据普通高等学校本科专业类教学质量国家标准，改革与创新人才培养模式，切实提高应用型人才培养质量[1]。

“药物合成反应”是我校应用化学专业化学制药方向的重要专业课程，该课程以整体药物或药物中间体为研究对象，通过药物分子骨架构建与官能团转化的阐述，深入探讨重要药物合成反应的反应通式、反应机理、影响因素和应用特点，在有机化学、药物化学和制药工艺学等课程的学习中起到承前启后的关键作用[2]。然而，抽象难懂的反应机理、数量众多的人名反应，让学生普遍感觉课程枯燥乏味。同时，单一的考核评价形式也与应用型人才培养的要求存在较大差距。在新建地方本科院校转型发展的背景下，本文将探讨工程教育专业认证的成果导向、学生中心和持续改进理念在“药物合成反应”课程教学中的实践与应用。

1 优化教学内容，贯彻成果导向

“成果导向”亦指目标导向，其实施的关键是确定学生的学习成果，即把教师的教学目标转化为学生的学习目标[3]。根据我校应用化学专业的培养目标和毕业要求，结合学生实际情况，充分考虑学校、教师、学生及用人单位等教育利益相关者的要求与期望，我们首先确定了“药物合成反应”课程的知识成果目标和能力成果目标。知识目标是指理解各种类型药物合成反应的基本理论，掌握药物分子骨架构建与官能团转化的常用方法，熟悉新试剂、新方法在药物合成中的应用；能力目标是指学生具有合理选择药物合成路线、正确分析反应影响因素的能力，同时延伸到实际药物合成中分析问题和解决问题等专业综合能力。

我校“药物合成反应”课程所采用的教材是复旦大学闻韧主编的《药物合成反应》（第四版），其主要内容涉及卤化、烃化、酰化、缩合、重排、氧化、还原等七大类反应以及药物合成设计原理[4]。任何课程的第一堂课都非常重要。然而，该教材却没有编排绪论，从第一章开篇就直接介绍卤化反应。这种开课方式显得较为突兀，不能让学生对本课程有一个整体的认识，学习目标不够明确，对后续内容的学习容易失去兴趣。为解决这一问题，我们在教学计划中增加两个学时的绪论，主要介绍“药物合成反应”课程的研究对象和研究内容、国内外新药研究与开发的现状、化学制药工业的特点、药物合成反应课程的学习方法和要求[5]。其中，特别介绍了一些经典化学合成药物的发展历史，例如从咀嚼柳树皮止痛发现水杨酸，到人工合成阿司匹林类解热镇痛药；从美国红豆杉植物中发现紫杉醇类抗癌药物，再到我国科学家自主研发青蒿素类抗疟药物。通过对这些药物发现和发展历史的了解，揭示本课程的重要性，激发学生的学习兴趣。同时，教材第八章的合成设计原理，主要介

绍逆合成分析等药物合成设计的基本思维方式，这些内容必须渗透到具体实例中才能让学生更好地理解和应用，因而我们将其穿插到其他章节进行讲述，不安排单独的课时。

此外，药物合成中新方法、新试剂更新换代较快，但受教材出版周期所限，教材内容与学科发展存在一定程度的脱节。因此，教师应及时跟踪学科发展前沿，将最新科研成果引入课堂讲学，提升学生的创新能力。例如，采用高价碘试剂作为氧化剂的Dess-Martin氧化法，由于制备简便、性能温和、选择性高、环境友好等优点，近年来广泛应用于伯醇氧化为醛、仲醇氧化为酮的反应[6]。

2 改革教学方法，落实学生中心

“学生中心”是针对传统课堂“教师中心”而言的，其实施的关键是重新认识师生的角色。在以学生为中心的教学模式中，教师只是教学过程的组织者和引导者，而学生是知识经验的主动学习者、自主建构者、积极发现者和执著探索者[7]。因此，教师应充分发挥学生的自主性、能动性和创造性，激发其迫切的学习愿望、强烈的学习动机、高昂的学习热情和认真的学习态度，引导学生完成各种教学活动，依靠自己的努力达到预期的学习目标。

在药物的实际生产过程中，几乎所有药物的合成都是通过多步反应实现的，同时涉及合成路线的选择、工艺条件的优化等内容。但是，药物合成反应课程是根据不同官能团化合物的反应类型而编排，每一章节都按照“反应通式、反应机理、影响因素和应用特点”的层次讲解，让学生感觉像是有机化学课程知识的重新整合，与药物的实际合成存在一定差距。为使课程理论教学与实际药物生产结合更加紧密，我们将灵活应用以教材为基础、以问题为导向、以案例为载体、以资源为支撑的综合教学法，通过不同教学方法的优化整合，实现优势互补。

在Darzens 反应授课过程中，只按照教材的反应通式、反应机理、影响因素、应用特点来讲解，显得比较单调。教师可引导学生回忆药物化学中所学的常见药物，思考Darzens 反应在哪些具体药物的合成中有所应用？通过儿童感冒发烧的常用药“美林”，引出Darzens 反应的经典应用实例布洛芬。非甾体抗炎药布洛芬的早期工业合成常采用Boots法，以异丁苯为起始原料，在三氯化铝催化下与乙酸酐发生Friedel-Crafts酰化反应，生成对异丁基苯乙酮；再在乙醇钠催化下，与氯乙酸乙酯发生Darzens缩合反应，生成环氧羧酸酯类化合物；接着再经过水解、肟化、重排、水解反应，完成布洛芬的制备。该合成路线虽然工艺成熟，但步骤繁琐，能耗较大，且原子利用率仅为40.03%。教师可引导学生继续思考布洛芬是否还有其他更好的合成路线？在此可设置一个专题讨论，以布洛芬的合成为案例，通过问题引导，鼓励学生查阅相关文献资源，归纳总结各种合成方法。最后，特别强调Höchst-Celanese公司和Boots公司联合开发的BHC 法，此方法仍以异丁苯为原料，在氟化氢催化下与乙酸酐发生Friedel-Crafts酰化反应，生成对异丁基苯乙酮；再在Raney Ni催化下，与氢气发生还原反应，生成对异丁基苯乙醇；再在PdCl2（PPh）3催化下，与一氧化碳发生羰基化反应，即可生成布洛芬。该合成路线无需使用大量溶剂，催化剂可重复使用，避免产生大量废弃物，其原子利用率可达77.44%。若考虑副产物乙酸的回收利用，其原子有效利用率则高达99%。对比各种合成路线，BHC 法具有显著优势，因而获得1997 年度美国“总统绿色化学挑战奖”变更合成路线奖[8]。通过此次专题讨论，将布洛芬合成的主要方法加以总结，有效融合了问题启发式、项目探究式、互动讨论式等多种教学方法，充分调动了学生参与课堂教学的积极性，同时提高了学生的绿色化学和清洁生产意识。

此外，专题论文写作与汇报是一种落实学生中心的重要教学模式。首先，由教师指定某一药物的合成，如紫杉醇、青蒿素、阿托伐他汀钙等经典药物，也可由学生自由选择；接着，学生针对所选药物的发展历程、临床应用、合成方法等，检索相关文献资料，按照标准期刊论文格式，撰写一篇综述论文，再制作成相对应的ppt讲义；最后，每个小组课外进行论文互评和ppt汇报，并推选优秀代表参加全班的课堂专题讨论。这种综合化的教学模式，充分发挥了学生的主观能动性，全面提升了学生的综合素质和能力。

3 完善评价体系，推动持续改进

“持续改进”是贯穿整个工程教育专业认证体系全过程的核心理念，其实施的关键是构建合理的学习成果考核评价体系，为“评价——反馈——改进”提供充分依据[9]。

根据应用型人才的培养目标和“药物合成反应”的课程特点，我们初步建立了以过程性评价和终结性评价相结合的有效考核评价体系，主要包括平时学习成绩（40%）和期末考试成绩（60%）两大模块，其中，平时成绩再细分为日常课堂表现（30%）、课后习题作业（30%）、专题论文作业（40%），每一部分的考核都制定相对应的评价标准细则。在期末考试中，考核内容侧重学生对药物合成反应基本理论的实际应用，尽量减少名词解释类记忆性知识的考查。在试卷中增加综合应用题，针对某一药物的合成，由学生自己选择不同的起始原料，设计不同的合成路线，并对比分析其各自的优点和缺点，进而选择最优的合成方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。

在教学质量评价中，教师通过教学产出定量分析、教学目标达成定量分析和课程支撑观测指标达成定量分析，总结教学中存在的主要问题，提出教学改进建议和具体措施。多元化的考核评价体系，有效推动了学生对预期学习成果的实现，提高了课程教学的达成度，为课程教学的持续改进提供了充分依据[10]。

4 结束语

“药物合成反应”作为化学制药方向的重要专业课程，对实现应用化学专业培养目标和毕业要求具有重要意义。新建地方本科院校在转型发展过程中，以成果导向、学生中心和持续改进的工程教育专业认证理念为指导，通过对教学内容、教学方法、评价体系的改革，激发了学生的学习兴趣，发挥了学生的主体地位，提升了学生的综合能力，为高素质应用型人才培养目标的实现提供了有效途径。