開放式實(shí)驗(yàn)在化學(xué)制藥創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的開發(fā)與應(yīng)用

張 杰，周淑晶，李進(jìn)京

(佳木斯大學(xué) 藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

化學(xué)制藥行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其主要任務(wù)是研究開發(fā)醫(yī)藥新產(chǎn)品和不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，創(chuàng)新是其精髓。我國(guó)第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要中，《醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》提出了增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、推動(dòng)綠色改造升級(jí)、提高國(guó)際化發(fā)展水平、拓展新領(lǐng)域發(fā)展新業(yè)態(tài)等任務(wù)。到2020年醫(yī)藥工業(yè)要實(shí)現(xiàn)醫(yī)藥工業(yè)整體素質(zhì)大幅提升，創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)的目標(biāo)。這些都對(duì)化學(xué)制藥從業(yè)者的創(chuàng)新能力提出了全新的要求。

近年來(lái)，高等教育教學(xué)改革取得的成績(jī)有目共睹，為提升國(guó)民素質(zhì)、服務(wù)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮了重要作用。但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有較大差距，特別是學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力仍有待增強(qiáng)。大學(xué)生的實(shí)踐能力、綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)是高校教學(xué)研究永恒的課題[1]。填鴨式教學(xué)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式已不能滿足新時(shí)代的要求，學(xué)生在此模式下，無(wú)法發(fā)揮主觀能動(dòng)性，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[2]。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以學(xué)生為中心，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高本科生的創(chuàng)新能力。

制藥工藝學(xué)是化學(xué)制藥類專業(yè)教學(xué)過(guò)程中的核心內(nèi)容之一，其中，工藝優(yōu)化理念和方法是最利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的環(huán)節(jié)。將工藝優(yōu)化以開放式實(shí)驗(yàn)的形式向?qū)W生開放，可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高創(chuàng)業(yè)能力。

1 設(shè)計(jì)思路

工藝優(yōu)化常從以下幾個(gè)方面考慮[3]：(1)配料比與反應(yīng)物濃度(2)溶劑(3)催化劑(4)溫度和壓力(5)反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)終點(diǎn)的監(jiān)控(6)產(chǎn)品的純化與檢驗(yàn)。在如此多的因素中要分清主次，就需要通過(guò)合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法，為找出影響生產(chǎn)工藝的內(nèi)在規(guī)律以及各因素間相互關(guān)系，盡快地找出生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所要求的參數(shù)和生產(chǎn)工藝條件提供參考[4]。學(xué)生只有在透徹理解和充分掌握工藝優(yōu)化的原理和方法后，才易于開發(fā)出更具競(jìng)爭(zhēng)力的制備工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。查爾酮的制備工藝具有簡(jiǎn)易，所需原輔材料少且易得，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便，安全性高，產(chǎn)品易分離純化等特點(diǎn)，因此，本文以查爾酮的制備工藝優(yōu)化為例，將其開發(fā)為開放性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 反應(yīng)方程式

2.2 因素選擇

表1 因素水平表

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研[5]，查爾酮類化合物最高效的合成方法是以苯甲醛和苯乙酮為原料，在堿性催化劑催化下，通過(guò)Claisen-Schmidt縮合反應(yīng)制得。該工藝的影響因素可概括在表1中。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

學(xué)生在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，選擇3個(gè)因素，并將每個(gè)因素分成2個(gè)水平，填入下列正交表(表 2)，安排實(shí)驗(yàn)。也可根據(jù)文獻(xiàn)檢索結(jié)果，設(shè)計(jì)更多因素的實(shí)驗(yàn)方案。

表2 L4(23)正交表

2.4 操作方法

將反應(yīng)原料溶于所選溶劑中，0℃下滴加催化劑水溶液，然后在設(shè)定溫度下攪拌反應(yīng)，TLC確認(rèn)反應(yīng)終點(diǎn)，Rf (30∶1 Petroleum∶ Ethyl acetate)= 0.33。反應(yīng)結(jié)束后冰水浴冷卻，將出現(xiàn)的大量淡黃色固體過(guò)濾，干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物。將所得收率數(shù)據(jù)填入正交表中，計(jì)算K和R值。計(jì)算分析各因素對(duì)收率的影響大小，篩選出最優(yōu)反應(yīng)條件，并安排實(shí)驗(yàn)對(duì)該條件進(jìn)行驗(yàn)證和進(jìn)一步優(yōu)化。

3 教學(xué)安排

本實(shí)驗(yàn)包含多種實(shí)驗(yàn)操作及后處理方法，但所需試劑和儀器種類并不多，大多數(shù)功能實(shí)驗(yàn)室均能滿足要求。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，學(xué)生應(yīng)做好充分的文獻(xiàn)調(diào)研，做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)方案提前與指導(dǎo)教師進(jìn)行溝通、討論，指導(dǎo)教師根據(jù)討論結(jié)果準(zhǔn)備試劑和儀器。為了保證教學(xué)效果，應(yīng)建立提前預(yù)約制度，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)全天開放，對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間給予充分保障。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組不宜超過(guò)3人，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中組員要有明確的分工，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和對(duì)工藝優(yōu)化全新的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，并能做到舉一反三。

4 結(jié)語(yǔ)

合理的開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和科學(xué)高效的管理模式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神大有裨益，將工藝優(yōu)化引入到開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，有利于提高教學(xué)質(zhì)量；開放式實(shí)驗(yàn)自由度較大，學(xué)生有廣闊的發(fā)揮空間，也有利于學(xué)生實(shí)踐能力和獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)。以此為起點(diǎn)，我們將持續(xù)對(duì)教學(xué)方式、方法和內(nèi)容改革進(jìn)行探索，以更高效、更合理的教學(xué)模式推進(jìn)化學(xué)制藥創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。