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1、药物化学实验教学改革探讨(共3649字)摘要:药物化学实验是培养生物制药类专业创新人才的一门重要课程,本文从我校实际情况出发,对药物化学实验课教学现状和存在的问题进行分析,从建立“三阶段三层次”药物化学实验教学模式、建设绿色药物化学实验室、编写实验教材、多元化的教学方法、改革评价考核机制等方面探讨了相关教学改革策略,以期提升实验课程的教学效果,促进创新意识和综合能力的培养。关键词:药物化学;实验;教学改革一、药物化学实验教学的现状及存在的主要问题随着生物制药行业的快速发展,生物药品如多肽类、疫苗、血清制品、抗体、核苷类临床使用越来越广泛,不少高校非常看好生物制药专业的应用前景,并陆续开设此专业
2、。生物制药专业作为我校近几年新办专业,实验课程各方面建设还不够成熟,药物化学实验教学存在的问题主要表现在:(1)内容陈旧,不足以体现专业特色。实验项目基本是化学药的合成,如苯妥因钠、烟酸、阿司匹林等,并未涉及生物药物,如多肽类、抗生素类、苦参碱等天然产物;(2)教学形式死板。课前学生写好预习报告,课上教学老师“讲解、示范、强调”。但部分学生并没有进行课前预习,只是按照教材抄写实验步骤,导致实验过程频繁出错;还有部分学生“照方抓药”,按部就班地进行机械式操作,导致学生不能很好的“提出问题,分析问题,解决问题”;(3)实验室建设不成熟。药物化学实验室目前仪器设备采购严重不足,无法展开综合性和设计性
3、实验,导致实验项目过于基础化、重复率高,不利于提高学生的求知欲。另外,实验室没有建立合理的废气废液废固处理系统,易制毒、腐蚀性、刺激性有机溶剂没有统一回收,污染环境。(4)考核方式单一。药物化学实验评价方式主要包括实验报告的撰写和出勤率,学生不会予以重视。部分同学不动手实验,直接使用其他小组成员产品或者实验结果;也有少部分学生有迟到早退甚至旷课现象。二、药物化学实验教学改革1建立“三阶段三层次”药物化学实验教学模式药物化学实验项目按技术要素和能力要求划分成基础性实验项目(4个)、综合实验性项目(1个)和创新性实验项目(1个)三个模块。第一模块基础实验项目包括化学药(2个)和生物药(2个)的合成
4、,侧重于掌握药物合成的基本原理和操作,为实验教学的第一阶段第一层次。第二模块综合实验项目主要是将药物化学、药物分析学、药剂学进行融合,从药物的合成到鉴定及稳定性考察再进行制剂,为实验教学的第二阶段第二层次。第三模块创新性实验为设计型实验,随着新药发现过程已从原有随机、偶然发现逐步向合理科学发现转变,以寻找具有高效、低毒性化学实体(NewChemicalEntitles,NCE)为目的的药物设计已经成为新药开发的重要环节2。学生可以通过前药原理、生物电子等排原理等自主设计药物并进行合成,培养其创新意识和独立思考的能力。例如独立设计一个尿嘧啶衍生物的抗代谢药物并进行合成与检验。此为实验教学的第三阶
5、段第三层次。2.建设绿色药物化学实验室在实验室建设方面,除了需要购入实验仪器设备,如旋转蒸发仪器、真空泵、磁力搅拌器、高效液相色谱仪、核磁共振波谱仪、多肽合成仪等设备以满足综合性及设计性实验的需求,更应该着眼于绿色实验室的建设。药物化学实验会运用到大量腐蚀性或者有毒化学试剂,或者反应产生大量废气。例如贝诺酯的合成,第一步反应是阿司匹林与氯化亚砜反应(滴加吡啶催化)生成大量氯化氢和二氧化硫气体,若不进行吸收危害性极大。因此我们需要从以下几个方面进行绿色化革新3:(1)实验药品与耗材的绿色化管理:药物化学实验药品种类繁多,很多为易燃易爆或者腐蚀性强的有机试剂,因此建立了严格的取用制度。对于危险性极
6、大的试剂使用时只能放于公共区,不得随意拿至实验台,用完重新放到储存柜;挥发性强的液体试剂取用时一定要打开通风橱。每个学期实验结束,要对实验试剂,特别易制毒试剂和耗材进行清点,以免下次采购造成浪费;(2)实验项目的绿色化:在实验项目的选择上,尽可能进行实验方案的优化,保证药品毒性的最低化。亦或是更换一些毒性较小的实验,如多肽类药物的合成,苦参生物碱的提取;(3)实验室“三废”绿色化处理:实验室应该建立合理的废气、废液、固体废弃物处理系统。3编写实验教材根据“三阶段三层次”药物化学实验教学模式,编写具有专业特色、与学科发展前沿接轨的、具有基础性、综合性、创新性的实验教材。另外,我们在实验过程中发现
7、,有些实验教材中实验步骤是可以进一步优化和改进的。例如烟酸的制备中首先制备烟酸钾溶液,参考步骤4为:量取3-甲基吡啶5g、蒸馏水200mL水,搭上冷凝回流装置,于磁力搅拌器中水浴加热至85,在搅拌下,缓慢分批加入高锰酸钾21g(控温8590),1h后停止反应,改成常压蒸馏装置,蒸出水(约130ml)及未反应的3-甲基吡啶,趁热抽滤,用12mL沸水分三次洗涤滤饼(二氧化锰),合并滤液与洗液,得烟酸钾水溶液4。但在改为常压蒸馏装置过程中,很难蒸出未反应的3-甲基吡啶和蒸馏水,因此我们改用减压蒸馏方式,使用旋转蒸发仪,效率明显提升。后续又出现一个问题,抽滤去除滤饼(二氧化锰),滤液仍显紫红色,表示反
8、应液中有多余的高锰酸钾,需要加乙醇温热再抽滤。有的小组滤液颜色过深需反复多次抽滤,此举造成了很大的损耗。为了提高产率,我们少量分批次将反应液进行减压蒸馏,最终的滤液不再显示紫红色。因此,在实践的基础上可对实验内容进行更新与优化。4多元化的教学方法(1)让微课走进实验课堂。之前的教学工作中发现学生实验预习效果很不理想,基本是抄写实验步骤再上交预习报告。在老师着重强调需要注意的步骤并进行操作演练后,仍然频繁出错,而实验耗时长,一旦出错基本宣告实验失败。因此建议药物化学实验微课将实验基本原理、合成路线等理论教学内容以及实验操作制成一系列以510min为单位的微型课程视频,有助于实现提前预习、课后温习
9、,提高实验效率和成功率,也有助于提高学生的学习热情和积极性。此教学方法适用于基础实验模块。(2)贯彻“提出问题-解答问题-延伸思考”的问题式教学方法。在实验过程中也会出现很多非预期的结果和现象,对此鼓励学生提出疑问并发表自己的见解,再通过查阅文献和实验操作进行验证。实验结束,学生对实验结果进行讨论式汇报,对非预期现象进行分析总结,最后对实验方案提出具有建设性的改进意见。即通过提出问题查阅文献实验验证小组讨论分析总结延伸思考,使学生的创新思维与实践能力得到有效的锻炼。(3)合理评价考核机制。根据“三阶段三层次”药物化学实验教学模式,第一阶段先进行1-2人的验证性实验,共4个项目;第二阶段进行3-
10、4人的综合性实验,1个项目;第三阶段实行4-5人的设计性实验,1个项目。考核方式实行多元化的标准,从小组分工记录、操作能力、团队协作能力、设计性实验的创新性、实验报告的撰写等多方面进行评价。这需要指导老师积极走进实验课堂,对学生表现及时做好相应记录。三、结语始终坚持“以创新思维培养为目标”,发展“以师生互动为特色”的教学理念,以问答及讨论的方式开展实验教学工作。利用实践教学所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境,把学生的主动性、积极性充分调动起来,培养我们所需要的创新人才5。参考文献:1刘凤志,朱小东,张海娟,等.我院制药工程专业药物化学课程教学改革与实践J中国药房,2014(12):1146-11482李炜,叶德泳,仇缀百,等.基于创新型人才培养的药物设计学课程建设J药学教育,2011,27(1):24-273艾秀娟,林于键.药学实验中心绿色化建设的探索与实践J实验科学与技术,2014,12(5):200-2024李柱来.药物化学实验指导J20145杨阳.合理利用网络资源,提高英语教学效率J读与写(教育教学刊),2013,10(11):225-225第 6 页 共 6 页