“固-激-增-强-育”式《药物化学》教学创新探索与实践*

门吉英，王立敏，赵林秀

(中北大学 化学与化工学院，国家级实验教学示范中心，山西 太原 030054)

“药物化学”课程作为制药工程专业基础课程，在整个培养方案的课程设置中起到承上启下的重要作用，是制药工程专业学生由基础课学习转向专业课程的枢纽课程。“药物化学”是一门发现与发明新药，阐明药物结构特征、理化性质，研究药物分子与机体细胞之间相互作用规律的综合性学科[1]。药物化学围绕五大系统、六类治疗目标学习，涉及药物多、内容繁杂、琐碎。但随着培养方案改革，学时由64缩减到48学时，教师必须在有限的学时内完成教学内容，这势必会加速教学节奏，从而增加学生学习强度和学习难度。药物化学教学中存在的问题主要有：学生的学习自发动力不足；学习缺乏积极性；学习内容只限制于书本，而与工程实践结合不够；“一卷定结果”导致很多学生考前突击，不扎实；即使学会了知识不会应用；学生的“三观”不明确。

2020年开始，我们依托全国高等教师教学创新大赛，坚持以立德树人为根本任务，落实“以本为本、四个回归”的要求，对“药物化学”课程彻底进行教学改革创新。随着成果导向教育(OBE)理念的输入和学习[2]，以激发学生学习的兴趣为切入点，课程思政为灵魂，引入“案例分析”以解决实际问题以推动学生学习的主动性，“卡片式”学习全程贯彻，以提升全体学生的学习效果，结合科研项目以促进学生创新能力，并能挑战自我。主要从课程内容重构与教学环境创设、教学方法创新、教学实践与评价和教学创新四个方面进行改革。

1 课程内容重构与教学环境创设

1.1 教学目标明确

教学大纲是课程教学的指导性文件，是教学活动的基石，而教学目标是教学大纲的指路灯，能够指明教学的方向。根据对药物化学在教学方案中的地位及教学大纲进行分析讨论，确定药物化学知识、能力和育人三维度教学目标。

1.2 课程内容重构

传统“药物化学”课程包括十二章，包括中枢、外周神经系统药物、循环系统药物、消化系统药物、抗肿瘤药物、抗生素、合成抗菌药、非甾体抗炎药、降血糖药、药物的发现与发明及药物代谢等。教师将课程内容重构为60个重点药物，将药物的代谢与新药研究的基本原理与方法融入重点药物的学习中，使学生学习思路清晰、有的放矢、松弛有度。

1.3 教学环境创设

采用线上-线下混合式教学代替单一的线下教学。线上教学内容由授课教师依托学习通创建，包括教学相关的PPT，教学视频，知识拓展，分组讨论、在线作业、随堂测试、学生抢答、组间互评，课程讨论、头脑风暴等区域和环节。针对部分重难点，链接中国大学慕课、哔哩哔哩，大学生自学网等以促进“快点学”转变成“我要学”。线下以精彩导入、学生主体、课堂互动、角色互换等形式激发学生学习的兴趣、主动性，案例分析、科教互融、任务驱动等方式培养学生利用知识的能力。

2 教学方法的创新

我们基于以往的药物化学教学经验和思考，对课程教学方法进行总结、凝练和升华，在整个教学活动中体现“两性一度”，通过精心的课程设计以培养学生解决问题的能力，5个创新点贯穿于“药物化学”教学过程中，具体设计见图1。

2.1 卡片学习固基础

鉴于药物化学课程的特点，药物多，内容繁杂，零散，全课程主要包括60个重点药物的现状，为了便于随时学习、记忆、理解，要求同学们用卡片学习的方法巩固基础知识。每一种药物一张卡片，以药物结构为中心，发射学习其理化性质、发现、合成、代谢、临床应用和构效关系等。卡片大小为便于装入口袋为宜，如图2(左)是以药物结构为中心的7大学习内容，图2(右)是同学制作的学习卡片。

图1 《药物化学》课程教学方法设计

图2 药物化学重点药物以结构为中心的发射式学习(左)和学习卡片(右)

2.2 案例分析激兴趣

美国教育专家劳伦斯认为，“案例是对一个复杂情境的记录，一个好的案例是把部分真实生活引入课堂从而可使教师和全班学生对之进行分析和学习的工具，它使课堂讨论一直围绕只有真实生活中才存在的棘手问题来进行。”而对案例的分析过程就是学生将内化的知识外用的过程。案例教学创设问题情境，引导学生探究，分析讨论，案例拓展，培养学生横向、纵向等创新思维能力。如拟胆碱药学习中的案例：一名男性农作物喷药工，在夏秋季节为了防止害虫吃庄稼，为农场中的作物进行大面积喷药，但是经过一段时间后，该喷药工出现了视力模糊、肌肉震颤无法控制，胃肠道与大小便失禁等症状。提出问题：① 分析该男子出现上述症状的原因是什么？建议应该如何处理？② 有机磷农药为什么是不可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂？③ 而可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂的作用机理如何？这是实际中的问题，同学们通过小组讨论，探究出现症状的原因，并寻找解决问题的方法，刨根问底，既调动了学生的情感、想象、洞察力、又培养了学生的团队协作精神，还激发了学生学习兴趣[3]，因此，案例分析教学下的高效课堂既符合当前我国高等教育改革和素质教育的发展需要，又使药物化学课堂教学更加高效，促进学生全面平衡发展。

2.3 任务驱动增水平

任务驱动教学是以建构主义学习理论为基础，其最本质的特点是“以任务为主线，以教师为主导，以学生为主体”的教学活动[4]，在任务驱动下，对学习资源、解决问题的方法进行探索。“药物化学”学习内容主要包括基础知识和高阶能力的培养，其中高阶能力培养部分以任务下发的形式进行[5]，操作过程如图3。教师下发任务，各小组集体分析，小组内进行资料查阅、讨论、总结；总结结果可以进行组间讨论，若是有问题可以及时反馈给教师，进行师生探讨；然后总结得出药物设计或优化的机理及最佳方案。研究结果不仅仅限于研究报告及PPT等，教师鼓励学生有多种形式展示，最大限度在多维度肯定学生，最后确定各组得出最佳的药物设计与开发方案。在整个任务完成过程中，教师要着重引导学生反思，以思促学，以学促行，以培养学生自发学习的习惯。

2.4 科教融合强工科

科教融合是大学的核心理念，是培养拔尖创新人才的重要保障[6]。科教融合要把科研平台变为人才培养的平台，把科研活动变成培养独创精神和批判性思维的载体。科研的过程是学生不断学习、创造的过程，也是促进学生成长的一种教学方式[7]。要在科研活动中培养学生的学术志趣和学术诚信，实现为学和为人的统一，为学生的未来发展奠定坚实的基础。将科研项目融入教学中，教-研相长，以培养学生的创新能力和对问题的挑战[8]。如国家自然科学基金项目“采用表面分子印迹技术构建手性药物透皮释药系统”课题与手性药物的设计与开发相结合，选择性释放优性对映异构体左旋氨氯地平，如图4所示，左旋氨氯地平是右旋异构体活性的1000倍，且右旋体会释放过量的一氧化氮引起外周性水肿。科研项目中采用左旋氨氯地平印迹膜构建氨氯地平选择性释放左旋氨氯地平，而屏蔽右旋氨氯地平释放进入体内，提高了药物的生物利用度，避免了严重的毒副作用。让学生参与进入科研项目中，教师指导学生查阅文献，并组织分组讨论，将课本中的内容运用于实践中，再将实践中遇到的问题在课本中寻找可能的解决方案。运用科研激发学生的学习兴趣，学生能够主动查阅资料、培养科研思维、提高动手能力、解决研究中的问题。教学运用于科研中，科研反哺教学，使科教相容，协调发展。

图3 小组讨论教学模式

图4 科研项目的构建思路(手性药物的选择性释放)

2.5 课程思政育新人

在价值传播中凝聚知识底蕴，在知识传播中强调价值引领是育人的基本实现形式，也是课程思政应遵循的核心理念[9]。激活药物化学课程中蕴含的特色思政教育元素，促使隐性的德育内容显性化[10，11]，采用系统化、精准性和融入式三个方面进行药物化学课程思政实施体系的构建。培养具有民族情怀、爱国主义、良好职业道德的制药人；培养学生具有敢为天下的创新精神，遇到问题不低头，永不言弃；引导学生关爱生命，珍爱生命。表1为部分课程内容、教学设计。

3 教学实践与评价

在线上线下融合教学中，评价要一直贯穿课前、课中和课后，美国著名教育评价专家斯塔弗尔比姆[12]认为，“评价最重要的意图不是为了证明，而是为了改进”。贯穿始终的评价不仅能及时反应学生学习效果，反馈给学生分析总结，择善而从；还能激发学生学习动机和学习兴趣，不断促进学生深度学习、高效学习和有效学习的教育价值追求。

在2021～2022第一学期和2022～2023第一学期针对19040241-2和20040241-2班级，采用卡片学习、案例分析、任务驱动、科教融合、课程思政等方法进行创新教学，教学环节满意度达到98.65%，学习资源完成度达到97.53%，线上互动参与度97.82%，明显促进教学效果。

第一节授课教师已经将课程评价方式告知学生，到课率不计入成绩，但是学生出勤率达到99%，说明学生对该课程感兴趣，表明教师的创新性教学方法得到同学们的认可。 采用合理地教学评价，教学效果良好。

3.1 线上测试

线上测试主要是发布客观题，考察学生对基础知识掌握的程度，每个知识模块学习完毕，发布一次作业，共发布13次，包括单选题、多选题、配比题、连线题、判断题，总计842个，学生平均成绩为89.62。

表1 部分课程内容与思政元素设计

3.2 分组讨论

小组合作是发挥学生各自最大的潜能、又能通过讨论激发灵感火花的最佳学习形式。药物化学教学过程中，采用问题驱动教学法(PBL)，教师给出某一知识点的相关4～6个问题，问题的设置难易结合，同学们自由分组，进行讨论学习，根据每组的讨论过程、结果及记录由教师进行评分。就像亚里士多德的名言：“思维是从疑问和惊奇开始的，常有疑点，常有问题，才能常有思考，常有创新。” 确实，同学们在小组讨论过程中表现积极，在组长的组织和带领下，思维活跃，各抒见解，学生平均成绩达到90分。

3.3 课后作业

知识的完美掌握是预习-学习-检验-再学习的一个闭环，而课后检验在整个过程中尤为重要，因此根据课程目标及时布置课后作业，检验学生学习效果。课后作业内容包括对知识点的考查及案例分析，既有基础知识的检验，又有能力的考查，检验学生能否将所学知识灵活运用。且教师及时批改作业，反馈给学生，学生通过再学习消化模糊不清的内容。

3.4 大型作业

针对药物开发与设计采用大型作业来考核，同学们通过查阅资料、团队协作，小组讨论来完成。大型作业主要考查学生的综合应用能力，将所学知识外化成一个作品，药物设计大型作业设置一个(采用小组汇报的形式，评价方式有组组互评和教师评价组成)，平均成绩为85分。

3.5 期中期末思维导图

根据艾宾浩斯遗忘曲线，及时的复习总结能够弥补大脑对知识的丢失，思维导图可以将零散的知识系统化的同时增强知识的记忆和串联，运用大脑皮层对图像、数字、逻辑、颜色、空间的感知，激发大脑皮层的想象力和创造力。药物化学课程中要求学生认真完成期中和期末两次思维导图。

3.6 期末考试

注重过程性评价的同时，学期末对所学知识的综合应用同样重要，一改以往的题型和考核方式，更加注重知识应用能力的考核，命题的原则最大限度体现工程概念和工程实例、体现设计理念、工程分析能力和方案设计能力。过程旧试题是对知识记忆的考查，而新题目是通过构建工程场景，让学生分析和解决场景中的问题。例如：考试试题的改进见表2。

表2 糖皮质激素知识考试的新旧题目对比

4 教学成效

4.1 学生反馈良好

2021—2022学年学期末教师请学生匿名表达对教师的教学评价，从同学们的反馈来看，大多数同学对这样的课程设计非常满意，当然也有学生提出课后作业有点多，这正是体现本科教育改革指导思想“要让大学生忙起来，跳一跳才能够得着。”

2020级学生杨尧说：磨难压不垮、奋起正当时。不论是古时候尝百草的神农，还是如今为国捐出青春以及生命的制药人，总有一种力量激励我们前行，总有一种精神让我们泪流满面，我们后人带着前人的经验教训砥砺前行，该尽其所能、竭尽全力去付出。

4.2 毕业生得到肯定

药物化学作为专业基础课，就像一扇门，引领同学们进入制药工程的领域，而课程思政就如一道光，为学生们指明了方向，成为德才兼备的制药人。“药物化学”精心的课程设计和用心的课程思政融入，使同学们学习牢固、做事踏实。每年都有往届毕业生代表单位来校进行校招，说明用人单位对我们得毕业生的认可和极大肯定。

5 教学反思

将“卡片学习固基础、案例分析激兴趣、任务驱动增水平、科教融合强工科、课程思政育新人”35字教学创新方法应用于药物化学中，确实激发了学生学习的兴趣，也提高了学生对知识的应用能力，同时构建了全课程育人的“大思政”格局。

然而，线上-线下混合式教学应该更加灵活，且必须做到不增加学生负担的同时能够顺利完成。且同学们观看视频的时候经常独自观看，遇到问题不能及时解决而给学生造成挫败感，另外，学生学习缺乏情感互动，导致学生学习时走神等问题。这些就要求教师要在线上知识的课前设置苦下功夫，既能提高学生学习的兴趣，又能及时解决学生遇到的问题，而且要提高学生线上学习的体验感，使学生愿学、勤学、善学。

教学是一个持续改进的过程，药物化学教师团队将不断努力，改革创新以培养具有扎实基础、创新视野、敢于探索、勇于挑战的新时代制药人。