藥物化學(xué)課程教學(xué)實踐研究
時間:2022-12-13 10:09:14
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摘要:藥物化學(xué)是高職藥學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課程,課程理論知識涵蓋范圍廣,專業(yè)性強,學(xué)生學(xué)習(xí)難度大,配合度低。該文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實踐與考核方式這3個方面對課程進(jìn)行教學(xué)實踐探索,采用教學(xué)做一體化、案例教學(xué)、實踐操作等教學(xué)方法,探索新的考核方式,有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和配合程度,進(jìn)一步提升了教學(xué)質(zhì)量,以期為業(yè)界提供參考。
關(guān)鍵詞:藥物化學(xué);高職;教學(xué)實踐;教學(xué)質(zhì)量
“藥物化學(xué)”是利用化學(xué)的概念和方法發(fā)現(xiàn)確證和開發(fā)藥物,從分子水平上研究藥物在體內(nèi)的作用方式和作用機理的一門學(xué)科,是藥學(xué)領(lǐng)域中重要的專業(yè)課程。隨著國際化進(jìn)程日益加快,我國藥物化學(xué)相關(guān)企業(yè)從原料藥加工型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髌放苿?chuàng)新型企業(yè),從跟做仿制藥到率先研發(fā)全新藥物骨架、全新靶點的一類新藥,制藥企業(yè)已經(jīng)全面與國際市場接軌[1]。在此背景下,我國制藥產(chǎn)業(yè)不僅需要大量普通的勞動密集型人才,更需要有自主開拓精神和創(chuàng)業(yè)能力的新型高端制藥人才,形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、高附加值的藥物品牌。變革人才培養(yǎng)方案、供應(yīng)和使用機制,可能是解決這一問題的關(guān)鍵[2-3]。因此,根據(jù)藥物產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整需要,培養(yǎng)對口的藥學(xué)人才,是我國藥學(xué)發(fā)展實現(xiàn)突破的根本保障。在國家倡導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研背景下,不同層次的本科院校根據(jù)自身情況,設(shè)置了不同形式的人才培養(yǎng)方案。由于歷史問題,我國目前的藥物化學(xué)辦學(xué)層次模糊、職能重復(fù),致使在產(chǎn)學(xué)研型藥物化學(xué)人才在培養(yǎng)方面,大多數(shù)職業(yè)院校仍然處于摸索嘗試階段,改革方向不明。因此,根據(jù)我國職業(yè)教育的發(fā)展方向和制藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要,進(jìn)一步明確藥學(xué)專業(yè)學(xué)生藥物化學(xué)教育的發(fā)展方向,構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研”的藥物化學(xué)人才培養(yǎng)模式顯得非常重要。高等職業(yè)教育應(yīng)注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),尤其是重點培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與就業(yè)擇業(yè)能力。因此,“產(chǎn)教融合、校企一體”已成為一條新的高職教育發(fā)展之路,也將成為高職教育的一個鮮明特色。目前,江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院已經(jīng)成功獲批“江蘇省藥物一致性評價工程研究中心”,該平臺的建設(shè)將有助于增強服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、加速融入長三角產(chǎn)業(yè)鏈的能力。尤為重要的是依托該平臺,該校與南京菲力康生物醫(yī)藥有限公司建立了課題合作關(guān)系,雙方共同建設(shè)“校企實驗室”,利于學(xué)生直接與企業(yè)接觸,為學(xué)生提供了良好的生產(chǎn)實踐基地。依托“江蘇省藥物一致性評價工程研究中心”和“校企實驗室”積極與企業(yè)開展合作,有助于推進(jìn)該校藥物化學(xué)專業(yè)教學(xué)模式與人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新改革。
1整合教學(xué)內(nèi)容,注重教學(xué)實踐
江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院在一年級下學(xué)期開展《有機化學(xué)》的系統(tǒng)教學(xué),學(xué)生已經(jīng)具備了初步的有機化學(xué)基礎(chǔ)知識,但是《藥物化學(xué)》是有機化學(xué)知識的進(jìn)一步拓展和應(yīng)用,從學(xué)生具體的學(xué)情出發(fā),該課程教師將實踐項目與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,簡化了藥物化學(xué)中理論性強的知識點,以減少課程教學(xué)中的難點。根據(jù)市場調(diào)研和市場藥物需求狀況,每章著重挑選3~5個重點藥物進(jìn)行詳細(xì)講解,將重點講解的藥物與教學(xué)實踐進(jìn)行整合重組,冷門藥物進(jìn)行簡單介紹。例如:循環(huán)系統(tǒng)藥物章節(jié),教師選取抗血壓類藥物為教學(xué)重點,詳細(xì)介紹卡托普利、替米沙坦、氫氯噻嗪等常見抗高血壓藥物,而纈沙坦、依那普利、呋塞米等藥物進(jìn)行簡單介紹,以減少學(xué)生學(xué)習(xí)壓力。
2革新教學(xué)方法,增設(shè)實踐教學(xué)
考慮到藥物化學(xué)課程實驗課程較少,導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)知識主要停留在書本層面,缺乏詳細(xì)深入認(rèn)識的問題。針對上述問題,該院藥物化學(xué)課程進(jìn)行試探性改革,安排了一半的時間進(jìn)行實踐教學(xué),將書本知識與企業(yè)課題進(jìn)行深入融合,保證學(xué)生對常規(guī)的藥物化學(xué)操作有一定的認(rèn)識,同時培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與就業(yè)擇業(yè)能力。
2.1教學(xué)做一體化
教師教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)、做結(jié)合在一起進(jìn)行一體化教學(xué),不僅可以將理論知識與學(xué)情有機結(jié)合,還可以有效提高學(xué)生的實驗操作技巧,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,因此特別適用于藥物化學(xué)這類實踐性強的課程教學(xué)。在該課程的教學(xué)中,教師合理利用書本知識與企業(yè)生產(chǎn)具體實踐,設(shè)計教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。例如:抗高血壓藥物替米沙坦,是目前市場上銷售份額較大的藥物,南京菲力康生物醫(yī)藥科技有限公司與該院進(jìn)行橫向課題合作,進(jìn)行替米沙坦關(guān)鍵中間體3-甲基-4硝基苯甲酸的工藝研究,相關(guān)教師結(jié)合課本知識設(shè)計了教學(xué)實踐環(huán)節(jié),在課堂上根據(jù)學(xué)生的有機化學(xué)知識,簡單講解替米沙坦的基本合成路線[4-6],拆解出關(guān)鍵中間體3-甲基-4-硝基苯甲酸和合成原料,詳情見圖1。根據(jù)藥物化學(xué)中出現(xiàn)的具體藥物,教師進(jìn)行教學(xué)實踐設(shè)計,向?qū)W生進(jìn)行實驗講解,然后利用4個課時進(jìn)行合成實踐。
2.2案例法教學(xué)
2.2.1替米沙坦合成教學(xué)實踐利用替米沙坦的案例進(jìn)行具體實踐教學(xué),該教學(xué)方法有助于激發(fā)學(xué)生的藥物化學(xué)學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)生的動手能力,活躍課堂氣氛,因此該課程教師通過案例法教學(xué),以企業(yè)具體生產(chǎn)需求為切入點,系統(tǒng)介紹相關(guān)理論知識,給學(xué)生留下了深刻的記憶。在具體教學(xué)實踐中教師做了如下安排:將學(xué)生隨機分為6個小組,每小組由4~6名學(xué)生和1位實驗老師組成,首先老師進(jìn)行實驗演示,并且進(jìn)行實驗細(xì)節(jié)的詳細(xì)講解,然后學(xué)生進(jìn)行實驗操作,詳情見圖2。具體實驗操作:在250mL三口燒瓶中加入3.7g2,4-二甲基硝基苯,0.4g催化劑,120mL水,升溫至95℃,分批加入8.5gKMnO4,攪拌反應(yīng)1h,過濾,濾液調(diào)節(jié)pH值至3,析出沉淀,過濾后得到3-甲基-4-硝基苯甲酸。2.2.2沙坦聯(lián)苯合成教學(xué)實踐沙坦聯(lián)苯是沙坦類藥物的關(guān)鍵中間體,目前,多家企業(yè)具有沙坦聯(lián)苯的生產(chǎn)線路,讓學(xué)生提前了解企業(yè)需求有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,為此老師設(shè)計了沙坦聯(lián)苯合成實驗,具體見圖3。具體操作:在4.2mmol的4-甲基苯硼酸,4mmol的鄰氯苯腈,8mmol碳酸鉀,12mL水和12mL聚乙二醇400,加入2mol%的氯化鈀,反應(yīng)4h,反應(yīng)結(jié)束后加入4mL飽和食鹽水,然后加入乙酸乙酯進(jìn)行萃取,倒入100mL分液漏斗中,搖晃萃取,靜置1min,將上層有機溶劑保留,下層的水繼續(xù)加入到分液漏斗中,再次加入乙酸乙酯萃取,重復(fù)操作3次,將所有的乙酸乙酯收集到三口瓶中,加入無水硫酸鈉干燥。準(zhǔn)備濾紙和抽濾瓶,將抽濾瓶連接到真空水泵上,然后將三口瓶中的有機溶劑倒入放有濾紙的漏斗上,過濾無水硫酸鈉,收集濾液。將濾液旋干,然后用稀鹽酸調(diào)pH=2,加入乙酸乙酯,靜置分層,有機層分別用飽和碳酸氫鈉和飽和食鹽水洗滌2次,用分液漏斗靜置分液,有機相加入無水硫酸鈉干燥,然后進(jìn)行過濾,將濾液再次旋干,得到沙坦聯(lián)苯粗產(chǎn)品。向粗產(chǎn)品中加入無水乙醇,加熱至80℃,冷卻到室溫,會緩慢析出白色固體沙坦聯(lián)苯,過濾白色固體,濾液再次旋干,得到淡黃色產(chǎn)品,再加入石油醚進(jìn)行洗滌,分出底層少量的黃色油狀物,剩余石油醚旋干后得到白色固體沙坦聯(lián)苯,該方法的總收率達(dá)到60%。2.2.3抗病毒藥阿德福韋酯的合成教學(xué)實踐世界權(quán)威藥物阿德福韋酯是的抗乙肝病毒的重要藥物之一,具有廣譜抗病毒作用,例如乙型肝炎病毒(HBV)、人體免疫缺陷病毒(HIV)和皰疹病毒等。在治療乙型肝炎病毒方面,阿德福韋酯相比與其他抗病毒藥物,具有對臨床上所有的乙型肝炎病毒均有效的特點,對阿德福韋抗藥的變異株目前還沒有被發(fā)現(xiàn),因此實現(xiàn)阿德福韋酯的高效合成,具有很大的臨床應(yīng)用價值,目前主要以9-[2-(二乙基磷酰甲氧基)乙基]腺嘌呤為起始原料設(shè)計合成路線[7]。目前,多數(shù)企業(yè)都希望以最低的生產(chǎn)成本,收到高的產(chǎn)率和純度,因此該專業(yè)根據(jù)企業(yè)的需求,開展了學(xué)生的操作合成能力實踐教學(xué)。該校相關(guān)人員向企業(yè)咨詢以后得到了企業(yè)的技術(shù)支持,按照企業(yè)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了實驗設(shè)計(見圖4)。該工藝中涉及的主要原材料和反應(yīng)試劑獲取途徑多,酯化以后的副產(chǎn)物,三甲基氯硅烷可以被回收,充當(dāng)下次反應(yīng)所需的原料進(jìn)行循環(huán)使用,反應(yīng)條件溫和,反應(yīng)操作簡便,利用連續(xù)萃取技術(shù),避免進(jìn)行柱層析,合成制備的產(chǎn)品純度高。學(xué)生如果能夠掌握此工藝,將提高合成技能,節(jié)約社會培訓(xùn)成本,為工作積累了寶貴的合成經(jīng)驗。第一步:酰化及硅烷化反應(yīng)。向100mL雙口反應(yīng)瓶中依此加入二氯甲烷40g、9-[2-(二乙基磷酰甲氧基)乙基]腺嘌呤6g、三甲基氯硅烷14g,溫度控制在5℃~10℃之間,滴加三乙胺2g,然后反應(yīng)30min,再緩慢加入醋酐10g,保持溫度不變,反應(yīng)1h,隨后將反應(yīng)溫度升至50℃,讓溶劑處于回流狀態(tài),反應(yīng)3h,終止反應(yīng),得到酰化產(chǎn)物。第二步:酯化反應(yīng)。取100mL雙口反應(yīng)瓶,加入第一步的酰化產(chǎn)物,然后加入溶劑N-甲基吡咯烷酮10mL溶解酰化產(chǎn)物,然后緩慢加入三乙胺3.5mL,室溫下滴加特戊酸氯甲酯6g,將反應(yīng)溫度控制在50℃~60℃之間,反應(yīng)3h,緩慢降至室溫后,加入乙酸乙酯50mL進(jìn)行稀釋,加水20mL,磁力攪拌10min,靜止10min,用分液漏斗進(jìn)行分液,除去水層,乙酸乙酯層收集,然后加入無水硫酸鈉進(jìn)行干燥,過濾后濃縮即得到酯化產(chǎn)物。第三步:水解反應(yīng)。向雙口反應(yīng)瓶中加入四氫呋喃溶液40mL,溶解酯化產(chǎn)物,然后加入水10mL,將反應(yīng)溫度控制在5℃~10℃,緩慢加入30%的雙氧水15mL,然后加入0.5mol/L的氫氧化鋰溶液15mL,保持反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)30min,控制pH為8,滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)30min。將溫度升高到30℃,繼續(xù)反應(yīng)2h。滴加50%亞硫酸鈉溶液10mL,加入乙酸乙酯40mL萃取,攪拌30min,靜止30min,用分液漏斗除去水層,乙酸乙酯層收集,冷卻降溫,析出產(chǎn)物即為阿德福韋酯。企業(yè)提供的這項工藝反應(yīng)原料、反應(yīng)試劑簡單易得,酯化反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物三甲基氯硅烷可以循環(huán)使用,節(jié)約了生產(chǎn)成本。工藝整體反應(yīng)條件溫和,操作簡便,充分發(fā)揮連續(xù)萃取的技術(shù)優(yōu)勢,避免使用柱層析分離,產(chǎn)品純度高,市場競爭力強。學(xué)生如果能夠熟悉、掌握合成技術(shù),將有利于提高自身擇業(yè)優(yōu)勢。2.2.4中樞興奮藥顏色洛貝林的制備實踐鹽酸洛貝林稱為山梗菜堿鹽酸鹽,別名為祛痰堿、北美山梗菜堿、半邊蓮堿等,為中樞興奮藥,具有藥效作用時間短,使用劑量安全范圍大,副作用驚厥現(xiàn)象少等特點。化學(xué)名為1-甲基-2(β-羥基-β-苯基乙基)-6-苯甲酰甲基哌啶鹽酸鹽。它主要的臨床用途為新生兒窒息,吸入麻醉藥及一氧化碳中毒引起的呼吸抑制以及肺炎、白喉等傳染病引起的呼吸衰竭等癥狀[8]。作用時效短暫,藥效僅僅維持?jǐn)?shù)分鐘,其安全范圍大,副作用少,目前仍應(yīng)用于臨床。苯甲酰乙酸鉀是合成洛貝林的重要中間體,多數(shù)藥企都有此藥物的中間體生產(chǎn)線,根據(jù)市場調(diào)查和企業(yè)咨詢,筆者獲取了相關(guān)中間體的市場需求和合成技術(shù)路線,依此為依據(jù)設(shè)計學(xué)生實驗(見圖5),讓學(xué)生了解企業(yè)的最新動態(tài),了解市場技術(shù)和應(yīng)用前景。第一步:酰化反應(yīng)。具體實驗操作步驟和實驗反應(yīng)現(xiàn)象:在250mL四口瓶中加入50mL氫氧化鈉溶液(14%),冰浴降溫,將反應(yīng)溫度控制在12℃~19℃之間,然后緩慢滴加乙酰乙酸乙酯8mL,此時反應(yīng)瓶中出現(xiàn)白色膏狀物,接著滴加10mL苯甲酰氯,再加入50mL氫氧化鈉溶液,整個反應(yīng)體系為黃色混濁狀,保持溫度不變,攪拌30min,溶液顏色變?yōu)闇\黃色混濁液體,將反應(yīng)溫度升高至28℃,加入7mL氨水和7mL飽和氯化銨溶液,淺黃色反應(yīng)液中迅速產(chǎn)生大量的均勻小油珠,此時將反應(yīng)溫度升至38℃~43℃,繼續(xù)攪拌10min,隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行,反應(yīng)液中油珠的數(shù)量不斷地變多。控制反應(yīng)溫度,將反應(yīng)溫度降低至20℃,反應(yīng)靜置3h,此時油珠會逐漸聚集到反應(yīng)瓶的瓶底,顏色變?yōu)槌赛S色。將反應(yīng)全部倒入分液漏斗中,靜置后,液面呈現(xiàn)出水相和油相,上層水相整體為淺黃色,液面上附著有少量的油珠,油相沉在下層,油相顏色為橙黃色,將油相分離,即得苯甲酰乙酸乙酯。第二步:水解反應(yīng)。具體操作流程與反應(yīng)現(xiàn)象:將第一步反應(yīng)合成得到的苯甲酰乙酸乙酯全部加入到60mL氫氧化鉀溶液中,冰浴降溫,反應(yīng)溫度控制在0℃~5℃之間,攪拌30min,0℃放置冰箱,抽濾,濾餅為橙黃色成團(tuán)粘油,濾液為澄清的黃色液體,即苯甲酰乙酸鉀,收率為80%。苯甲酰乙酸鉀的合成操作簡便、收率高,適合充當(dāng)學(xué)生實驗在學(xué)校里開展,不僅可以豐富學(xué)生的視野范圍,同時還能提高學(xué)生的動手熱情,提升教學(xué)質(zhì)量。
3變換考察方式,增強考核靈活性
目前,藥物化學(xué)的常規(guī)考核方式是筆試,但它僅僅體現(xiàn)的是學(xué)生對書本理論知識的掌握情況,不適合評價學(xué)生整體的學(xué)習(xí)效果,缺乏客觀性和全面性。為此,筆者嘗試將考核方式進(jìn)行變換,采取過程考核方式對學(xué)生進(jìn)行整體考核[9]。
3.1小組課后作業(yè)考核
該部分考核結(jié)果占總成績的30%,教師將學(xué)生分為6個小組,由小組的成員進(jìn)行自覺分工,完成教師布置的課后任務(wù),最終教師將小組分工情況、作業(yè)完成情況和學(xué)習(xí)心得進(jìn)行匯總。教師將所有小組的課后作業(yè)進(jìn)行縱向?qū)Ρ龋餍〗M互相打分,確定每組的作業(yè)成績。3.2教學(xué)做一體化考核該部分占總成績的20%,成績主要由學(xué)生對于案例的理解和課堂表現(xiàn)決定。
3.3操作實踐考核
該部分占總成績的50%,成績主要由學(xué)生在案例具體操作中的動手能力決定。具體評分細(xì)則如下:以案例教學(xué)中3-甲基-4-硝基苯甲酸為例,如果實驗操作過程中,教師最終產(chǎn)物的收率為80%,則以此為標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生進(jìn)行考核;若學(xué)生操作后所得產(chǎn)物收率為70%,則學(xué)生的操作成績?yōu)?7.5(學(xué)生操作收率/80%×100);若學(xué)生操作所得產(chǎn)物收率為40%,則學(xué)生操作成績?yōu)?0分。將考核成績與具體的實驗操作結(jié)果相聯(lián)系。
4教學(xué)反思
藥物化學(xué)是一門將有機化學(xué)與藥物合成相結(jié)合的課程,講究合成藝術(shù)和設(shè)計靈感。筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),將書本理論知識與企業(yè)生產(chǎn)實踐結(jié)合以后,可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[10],學(xué)生更加愿意去思考、構(gòu)思、組織、溝通和準(zhǔn)備實踐,課堂氛圍變得更加活躍,學(xué)生的課程配合程度較以往明顯提高。通過筆者的教學(xué)嘗試,逐步形成了一種讓學(xué)生接受并愿意主動配合的教學(xué)方法。
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作者:亓亮 陳熙 張子怡 肖林霞 單位:江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院
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