制藥工程專業(yè)實驗課程教學(xué)的改革與實踐

楊藝虹，張 珩，王存文，張秀蘭

(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

制藥工程專業(yè)對人才培養(yǎng)目標的定位是：培養(yǎng)具有制藥專業(yè)理論和工程知識與創(chuàng)新能力的高級應(yīng)用型制藥人才，以適合醫(yī)藥工業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展對人才的需求。因此，新型制藥工程人才的基本特征是具備厚實的理論基礎(chǔ)、寬博的專業(yè)知識、較強的工程能力和良好的科學(xué)素質(zhì)。實驗教學(xué)作為工科院校教學(xué)工作的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析解決問題能力、正確的思維方法及嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方面起著不可替代的作用。因此，必須建立適合當(dāng)代科技發(fā)展、適應(yīng)學(xué)科特點，以能力培養(yǎng)為主線的實驗教學(xué)新體系，通過實驗教學(xué)使學(xué)生的學(xué)科知識和實踐技能得到提升，科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神得到提高?？梢?，搞好制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型制藥工程人才的重要保證[1-2]。因此，我們以實驗教學(xué)改革為主線，以構(gòu)建多層次實驗教學(xué)項目為內(nèi)容，對制藥工程專業(yè)實驗進行了深入改革及實踐。

1 制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題

長期以來，工科高校制藥工程專業(yè)實驗課教學(xué)存在種種弊端，很難擔(dān)當(dāng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的任務(wù)，其主要表現(xiàn)為：①在實驗?zāi)康纳?，實驗教學(xué)僅僅是對理論知識的驗證，實驗技能的訓(xùn)練存在重理論、輕實踐的傾向，忽視實驗教學(xué)對學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)；②在實驗安排上，實驗課程依附理論課程設(shè)置，造成各門實驗課互相獨立、互相分割，內(nèi)容多有重復(fù)。未獨立設(shè)置的實驗課程考核成績只在相應(yīng)的理論課程中占很小權(quán)重，明顯處于從屬地位，故不能引起學(xué)生充分重視，更不能充分體現(xiàn)實驗課程對人才培養(yǎng)的獨特作用；③在實驗內(nèi)容上，缺乏創(chuàng)新，驗證和演示性實驗占據(jù)相當(dāng)大比重，學(xué)生按照指導(dǎo)書或?qū)嶒灢僮鞑襟E亦步亦趨進行實驗，不能激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣和主動性，更不能充分調(diào)動學(xué)生在實驗中的創(chuàng)造性思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生科研能力。為此，我們對制藥工程專業(yè)實驗課程進行了全面改革，改革目標是培養(yǎng)工程能力強、科學(xué)素質(zhì)高的創(chuàng)新應(yīng)用型制藥人才[3]。

2 制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)目標的改革

制藥工程專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)面向醫(yī)藥工業(yè)主戰(zhàn)場，具有醫(yī)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)、科研及過程開發(fā)設(shè)計能力。為適應(yīng)上述要求，我們必須對制藥工程專業(yè)實驗課程進行全面改革。一是確立實驗課程的教學(xué)目標：通過實驗課程培養(yǎng)學(xué)生的綜合和創(chuàng)新能力。二是圍繞目標，整合制藥工程專業(yè)實驗課程設(shè)置。三是根據(jù)實驗課程設(shè)置，改革優(yōu)化實驗課程內(nèi)容，通過開設(shè)綜合型、創(chuàng)新型專業(yè)實驗，訓(xùn)練學(xué)生理性與創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生科研素質(zhì)所必需具備的分析和解決問題能力。

制藥工程專業(yè)實驗課程設(shè)置改革是建立在對學(xué)校制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)原有問題把握基礎(chǔ)上的，原“藥物合成反應(yīng)實驗”、“藥物化學(xué)實驗”、“天然藥物化學(xué)實驗”、“藥物波譜分析實驗”等分別依附理論教學(xué)開設(shè)，實驗內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象，如“藥物合成反應(yīng)實驗”中的單元反應(yīng)、實驗技能訓(xùn)練與“有機化學(xué)實驗”重復(fù)，教學(xué)形式單一、教學(xué)時數(shù)浪費，對提高學(xué)生創(chuàng)新型實驗技能訓(xùn)練不利。

針對實驗課程按課分設(shè)的弊端，我們進行實驗課程設(shè)置的整合改革，將“藥物合成反應(yīng)”、“藥物化學(xué)”實驗課程獨立設(shè)置為一門“制藥工程專業(yè)實驗”課程，實現(xiàn)整合增效?！爸扑幑こ虒I(yè)實驗”不再開設(shè)基本單元反應(yīng)實驗內(nèi)容，而是著重化學(xué)藥物的合成、分離、純化及質(zhì)量分析等實驗技能綜合訓(xùn)練。為此，我們制定了一整套與理論教學(xué)獨立平行的實驗教學(xué)文件，包括實驗課程教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等，對學(xué)生進行系統(tǒng)的專業(yè)實驗綜合能力培養(yǎng)和訓(xùn)練，培養(yǎng)他們運用理論知識的能力、分析與解決問題的能力以及創(chuàng)造性思維能力，為學(xué)生順利進入畢業(yè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)打下科研開發(fā)與工程設(shè)計的基礎(chǔ)[4]。

3 制藥工程專業(yè)實驗課程教學(xué)內(nèi)容的改革

按照訓(xùn)技能、強素質(zhì)的科學(xué)理念，我們對制藥工程專業(yè)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容進行了改革。改革思路是循序漸進將單一的實驗操作技能訓(xùn)練提升為綜合、設(shè)計、研究型實驗及科研能力的訓(xùn)練。改革方法是整合調(diào)整、刪舊補新。按照頂層設(shè)計的思想，我們精心設(shè)計和構(gòu)建了多層次專業(yè)實驗項目，將專業(yè)實驗項目分為基礎(chǔ)型實驗-綜合型實驗-研究創(chuàng)新型實驗三個層次來培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實驗技能，三個層次見圖1。

圖1 制藥工程專業(yè)實驗課程的內(nèi)容

為保證綜合型實驗的內(nèi)容更新，我們在專業(yè)實驗課程學(xué)時中還安排了部分機動學(xué)時，以備調(diào)整。

3.1 專業(yè)基礎(chǔ)型實驗教學(xué)內(nèi)容

專業(yè)基礎(chǔ)型實驗主要是利用合成簡單藥物及其中間體，學(xué)習(xí)有機藥物合成的基本原理、特殊反應(yīng)類型及實驗操作技能。它是“四大化學(xué)”基本操作技能的鞏固與延伸，它強調(diào)的是化學(xué)基礎(chǔ)性技能的培養(yǎng)。

如在甲基硫氧嘧啶制備實驗中，學(xué)生學(xué)習(xí)采用藥物合成常用的環(huán)合反應(yīng)制備嘧啶環(huán)的方法；在4-羥基二苯酮制備實驗中，學(xué)習(xí)fries重排反應(yīng)在藥物合成中應(yīng)用及無水操作實驗技能；在氮酮制備中，學(xué)習(xí)利用中間體與產(chǎn)品理化性質(zhì)進行后處理和減壓蒸餾分離純化產(chǎn)品的方法。

3.2 綜合型實驗教學(xué)內(nèi)容

綜合型實驗主要使學(xué)生學(xué)習(xí)較復(fù)雜藥物合成、反應(yīng)終點監(jiān)控、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)鑒定和質(zhì)量分析方法，強化的是基礎(chǔ)，培養(yǎng)的是能力，實驗教學(xué)要點是放開、收攏。即：基本實驗技能“放手”培養(yǎng)，關(guān)鍵步驟“把關(guān)”審查。讓學(xué)生通過實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，使知識與技能形成由點到線、再由線到面的積累升華作準備。它強調(diào)的是藥物合成能力的初步培養(yǎng)。

如在非甾體抗炎藥噁丙嗪合成中，以安息香、琥珀酸酐等原料，經(jīng)酰化、縮合、環(huán)合、精制合成噁丙嗪，進行五大技術(shù)訓(xùn)練：學(xué)習(xí)噁唑雜環(huán)合成方法，掌握酰化和環(huán)合反應(yīng)實驗操作技術(shù)，了解“一勺燴”合成工藝過程，掌握溶劑法精制產(chǎn)品技術(shù)，用紫外分光光度測定法測定噁丙嗪含量。再如開設(shè)局麻藥鹽酸普魯卡因合成，是要經(jīng)酯化、還原、成鹽、精制合成鹽酸普魯卡因：學(xué)習(xí)利用甲苯共沸帶水打破酯化反應(yīng)平衡的實驗裝置及操作技能，掌握鐵粉、鹽酸還原硝基的實驗操作技能，利用物質(zhì)理化性質(zhì)分離產(chǎn)物與副產(chǎn)物的方法，學(xué)習(xí)含氮堿性基團藥物與鹽酸成鹽及精制的方法，利用中國藥典對鹽酸普魯卡因進行鑒別實驗。這些實驗均達到綜合型實驗的標準。

3.3 研究創(chuàng)新型實驗教學(xué)內(nèi)容

研究創(chuàng)新型實驗是制藥工程專業(yè)多層次實驗項目中的關(guān)鍵，這一實驗是專業(yè)實驗教學(xué)與科研課題的結(jié)合，是對傳統(tǒng)教學(xué)觀念的一種突破,其教學(xué)模式將以“教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，它要著力解決的是“因材施教”培養(yǎng)高層次創(chuàng)新應(yīng)用型高級人才的問題。因此，我們建立了從實驗課程體系、實驗教學(xué)大綱到實驗內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等創(chuàng)新實驗教學(xué)體系，強化學(xué)生的個性化教育和素質(zhì)教育，形成教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合、課內(nèi)課外相結(jié)合、校內(nèi)校外相結(jié)合的“三結(jié)合”教學(xué)新方法。

如在制藥工程特色班教學(xué)培養(yǎng)計劃中，我們安排了素質(zhì)教育及創(chuàng)新教育的教學(xué)課程，研究創(chuàng)新型專業(yè)實驗就是其主要課程之一。開設(shè)的研究創(chuàng)新型實驗是指導(dǎo)教師科研工作的一部分，是國家級、省級或企業(yè)的合作項目，學(xué)生參與其中，通過查閱各類文獻資料，提出自己的設(shè)計思路及實驗方案，進入教師研究室或開放實驗室進行實驗，在實驗過程中努力使自己在綜合型實驗項目中獲得的專業(yè)技能與分析和解決問題能力能融會貫通，實現(xiàn)由點到面的技能整體拓展與知識全面升華，科研能力得到切實提高[5-6]。

4 制藥工程專業(yè)實驗課程教學(xué)的實踐

為使專業(yè)實驗課程達到既定目標，我們加強對實驗課程的監(jiān)督和管理，讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過動腦、動手完成實驗課程，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)學(xué)風(fēng)。對于專業(yè)基礎(chǔ)型實驗和綜合型實驗，我們采取以下管理及實踐教學(xué)方式。

4.1 課前完成實驗預(yù)習(xí)

實驗的課前預(yù)習(xí)是提高實驗質(zhì)量的重要前提。把握學(xué)生實驗預(yù)習(xí)質(zhì)量應(yīng)注意五個要素：①仔細閱讀大綱，明確實驗?zāi)康?；②認真查閱文獻，弄懂實驗原理；③了解儀器裝置，熟悉操作過程；④查明理化性質(zhì)，掌握處理方法；⑤全面思考理解，完成預(yù)習(xí)報告。經(jīng)過實驗指導(dǎo)教師批閱通過方可進行實驗。實驗預(yù)習(xí)督促學(xué)生做到對所要進行的實驗心中有數(shù)，實驗時就能心手合一，避免實驗出現(xiàn)錯誤，達到事半功倍的預(yù)期教學(xué)效果。

4.2 規(guī)范實驗報告

規(guī)范實驗報告是提高實驗質(zhì)量的可靠保障。為培養(yǎng)學(xué)生嚴謹而實事求是科學(xué)態(tài)度，我們強調(diào)實驗報告做到“三性”，即：一是報告內(nèi)容書寫的科學(xué)規(guī)范性；二是實驗數(shù)據(jù)記錄的原始完整性；三是實驗結(jié)果分析的理論正確性。報告規(guī)范的具體內(nèi)容有：①實驗日期，②實驗標題，③實驗?zāi)康?，④反?yīng)式及反應(yīng)原理，⑤原料規(guī)格及配比，⑥實驗記錄(包括操作、現(xiàn)象)，⑦實驗結(jié)果(包括得量、收率、熔點、沸點、折光率、含量等)，⑧結(jié)果分析，⑨思考題解答。通過在實驗報告中要求有詳細實事求是的實驗記錄，異常實驗現(xiàn)象的理論分析，使學(xué)生真正知曉專業(yè)實驗課程教學(xué)既要求學(xué)生取得良好的實驗結(jié)果，更重要是逐步培養(yǎng)學(xué)生思考和分析問題能力，逐步形成尊重科學(xué)和尊重事實的科學(xué)素質(zhì)。

4.3 進行啟發(fā)式教學(xué)

堅持啟發(fā)式教學(xué)是提高實驗質(zhì)量的有效手段。學(xué)生從前修有機化學(xué)較簡單的單元反應(yīng)實驗過渡到復(fù)雜的專業(yè)綜合型實驗，在實驗過程中難免會出現(xiàn)一些問題，少數(shù)學(xué)生不善于思考和分析問題，遇到問題就會束手無策。遇到這種情況，教師要采用啟發(fā)式教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生積極思考，給學(xué)生進行全面分析，并指出解決問題的思路和方法，放手讓學(xué)生處理一些異常現(xiàn)象和故障，更好地發(fā)揮學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中的主體性、獨立性和創(chuàng)造性。

教師在指導(dǎo)實驗過程中采用啟發(fā)式提出問題分為兩類：一是引導(dǎo)性問題。以聚焦式提出，通過問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，透過實驗技能訓(xùn)練使學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。二是指導(dǎo)性問題。以發(fā)散式提出，通過問題指導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒瀮?nèi)容的思想方法以及應(yīng)用所學(xué)的知識解決實際問題的思路，使學(xué)生動手能力和科研能力在潛移默化之中不斷得到提高。

4.4 嚴格實驗課程考核

嚴格實驗考核是提高實驗質(zhì)量的綜合評價。專業(yè)實驗課程的考核，主要是考查學(xué)生的思維、能力、學(xué)習(xí)態(tài)度及工作作風(fēng)?？己顺煽冇梢韵聨撞糠謽?gòu)成(見表1)：

表1 專業(yè)實驗課考核內(nèi)容、評分標準及分值

實驗課程成績考核是對學(xué)生能力進行的綜合評價，也是對學(xué)生學(xué)習(xí)的一種激勵機制。除常規(guī)考核內(nèi)容外，實驗思考題是積極鼓勵學(xué)生對實驗課程內(nèi)容進行深入地思考和理論的分析，考查的是學(xué)生的動腦能力。而實驗改進則是鼓勵學(xué)生突破思維定勢，通過提出不同的實驗思路及見解來考查和培養(yǎng)學(xué)生在實驗中的創(chuàng)新思維，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4.5 實施研究創(chuàng)新型實驗

“因材施教”能在專業(yè)實驗教學(xué)中最大限度的發(fā)揮學(xué)生主觀創(chuàng)造性，是不斷探討培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維人才的方法。對專業(yè)基礎(chǔ)較好、學(xué)有余力的制藥工程專業(yè)特色班學(xué)生進行了整體的研究創(chuàng)新實驗?zāi)芰Φ挠?xùn)練與實踐。

研究創(chuàng)新型專業(yè)實驗的實施通過把握兩個關(guān)鍵點來保證實驗質(zhì)量。一是實驗必須和指導(dǎo)教師的科研工作結(jié)合起來，讓學(xué)生貼近實戰(zhàn)，真題真做。每個教師指導(dǎo)3～4名學(xué)生，學(xué)習(xí)時間為一年，主要在第三學(xué)年中利用課余時間及假期進行。二是實行目標管理，建立可行的考核驗收機制。規(guī)定學(xué)生完成研究創(chuàng)新型實驗后公開發(fā)表一篇研究論文，然后由教師組成評審組進行考核。經(jīng)考核合格后記學(xué)分，并進行優(yōu)秀論文評選，獲獎?wù)撐慕o予適當(dāng)獎勵，以資鼓勵。如學(xué)生參與的研究創(chuàng)新型實驗項目有“氯吡格雷中間體α-溴-2-氯苯乙酸甲酯的合成”、“瑞巴匹特羧乙酯的合成”、“4-氯-2-(N-甲基-N-苯基胺磺酰基)苯甲酸甲酯的合成”、“鹽酸奧洛他定的合成工藝研究”等，均已順利完成，且都在國內(nèi)公開雜志上發(fā)表了有關(guān)論文。2009年11月學(xué)校組隊參加了在南京中國藥科大學(xué)組織的全國大學(xué)生藥苑論壇及創(chuàng)新實驗項目成果展示會，制藥工程專業(yè)學(xué)生在藥苑論壇上作了題為“CYP4501A1抑制劑苯并噁唑及苯并噻唑的分子模擬研究”和題為“2-氨基-4-甲氧基嘧啶的合成改進”的兩項創(chuàng)新實驗成果報告，受到入會專家、教授的一致好評。

通過專業(yè)實驗課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后，學(xué)生均能掌握有機合成藥物的基本合成方法、中間體與產(chǎn)物的分離純化等技能，熟悉藥物的結(jié)構(gòu)分析及質(zhì)量測定常用方法和技術(shù)。當(dāng)學(xué)生進入畢業(yè)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)時，專業(yè)實驗課程所培養(yǎng)的動手能力和發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題能力的教學(xué)效果就可充分體現(xiàn)出來，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下均能較獨立地順利完成畢業(yè)論文。2004—2009年我校制藥工程專業(yè)學(xué)生獲湖北省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文58項，其中一等獎19項，教學(xué)成效明顯。

5 結(jié) 語

制藥工程專業(yè)實驗課程教學(xué)的改革與實踐，使學(xué)生的科研能力得到了切實加強，創(chuàng)新意識得到充分發(fā)揮，思維潛能得到極大調(diào)動。我們只要不斷推進制藥工程專業(yè)實驗改革，不斷改革和優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，就能不斷培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實、知識面寬、實踐能力強、符合新知識經(jīng)濟時代要求的高素質(zhì)制藥工程專業(yè)人才。

參考文獻:

[1]鄭春龍.大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)研究與探索[J].中國大學(xué)教學(xué),2007(12):73-75.

[2]鄭文.綜合人才培養(yǎng)實驗的思考[J].中國大學(xué)教學(xué),2008(5):29-30.

[3]宗國升.當(dāng)前高校實驗教學(xué)存在的問題和改革途徑[J].實驗室研究與探索,2008,27(11):163-165.

[4]馮淑華,林強,李可意.制藥工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的探索[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2007,21(4):85-87.

[5]蔡炳新.創(chuàng)新實驗教學(xué) 培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].中國大學(xué)教學(xué),2009(10):75-77.

[6]顏范勇,劉冬青,王兵，等.制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容建設(shè)與學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)[J].藥學(xué)教育,2008,24(2):48-49.