產學研一體化背景下藥物合成反應課程教學模式探索

陳維琳,李飛,陳冬寅,厲廷有,唐春明,韓峰

南京醫科大學藥學院 (南京 211166)

隨著我國新藥研發從仿制藥向創新藥的戰略性轉軌,高等教育急需培養創新能力強的應用型專業技術人才,以滿足制藥企業對寬口徑的“零適應期”藥學人才的需求。目前臨床上使用的藥物仍以化學合成藥物為主,藥物及其中間體的合成依然是新藥研發的重點和熱點。藥物合成反應課程是藥學及制藥工程專業的必修課,該課程是連接有機化學和藥物化學的橋梁,教學團隊通過深入研究藥物及中間體的合成方法及合成設計原理,系統探討藥物合成反應通式、反應機理、影響因素和應用特點,使學生充分了解藥物合成的基本理論。近年來,南京醫科大學圍繞“懂醫精藥、善研善成”的培養目標,教學團隊不斷踐行藥學院“以生為本”的I-Spark教學理念,激發學生內源性學習動力,通過理論知識有機結合實踐訓練,促使學生更好地勝任藥物研發和生產的工作崗位[1]。

1 藥物合成反應教學現狀及存在的問題

本校藥物合成反應理論課程所采用的教材是聞韌教授主編的《藥物合成反應》(第四版),教材中涵蓋了鹵化、烴化、?；?、縮合、重排、氧化、還原七大類藥物合成中常用的有機反應理論、應用及基本藥物合成設計原理[2]。該課程整體理論性強、覆蓋面廣、內容深而繁雜,涉及數量眾多的反應類型的反應通式、抽象難懂的反應機理、變化多端的影響因素及在藥物合成中的應用特點。傳統教學模式下,學生普遍感覺課程晦澀難懂、枯燥乏味,學習興趣不大。同時,藥物合成反應也是一門應用性極強的課程。筆者將第四版與前三版的教材作對比,發現第四版的教材中雖然每章都新增了一個藥物合成實例,但仍不能完全激發學生的學習興趣,不能充分滿足學生理解、鞏固所學反應在藥物合成中的應用需求,更重要的是這門課程直接對接合成藥物的研發和實際生產,對學生的實踐能力有很高的要求。盡管學院在實驗教學中已經選取了一個藥物的完整合成路線,將綜合性實驗作為實踐內容,但實踐課程少且時間短,要想系統化、條理化訓練學生的藥物合成技能仍顯不足。此外,所選實踐內容多為驗證性實驗,教師一般在實驗開始前講授實驗原理、操作步驟及注意事項等,往往忽略了學生發現問題、分析問題、解決問題及創新能力的培養,教學和科研前沿脫離,導致學生難以適應當前藥物研發和生產的實際需求。鑒于藥物合成反應課程在“教”與“學”過程中存在的問題,為了激發學生的學習興趣與內源性學習動力,提高藥物合成反應課程教學質量,培養寬口徑“零適應期”醫藥研發和生產的應用型人才,增強學生的就業競爭力,教師亟須在實際教學中探索新的教學模式。

2 產學研合作下的藥物合成反應教學改革

近些年來,“產學研”合作發展迅猛,學校引入產學研一體化藥物合成反應教學模式,根據醫藥企業的實際需求設定培養目標和優化教學內容。一方面,學校構建靈活多樣的課堂教學形式,立項科研實訓創新項目,開展校企合作教學,提高實踐教學內容的創新性、靈活性、前沿性,跟蹤醫藥企業和科研最新動態,讓學生熟悉工作崗位和職責,進而降低未來擇業、就業中可能出現的“試錯成本”,做出適合自身的職業規劃[3]。另一方面,藥企及時向學校反饋學生的不足以及自身的需求,學校因需施教,有方向性地培養藥企實際需求人才[4]。學校以此構建產學研合作的藥物合成反應教學模式,形成教學與研發、生產相融合,學校與藥企資源相融合,高等教育與醫藥產業相融合的產學研一體化大格局。

2.1 構建靈活多樣的課堂教學形式

為激發學生的學習興趣,讓學生由被動接受知識轉變為主動學習,教學團隊精選授課內容,構建靈活多樣的課堂教學形式,使理論與實踐有機結合,切實提高學生的藥物合成基本能力。

首先,教學團隊采用了線上線下混合式教學模式?；ヂ摼W的快速發展就像一把雙刃劍,“00后”大學生“手機控”“平板控”現象嚴重影響傳統教學的教學效果。若教師把信息技術應用到教學中,開展線上線下混合式教學,引導學生高效利用碎片化時間學習,融合不同的學習資源與評價方式,則可提高教師教學和學生學習的效率[5-6]。此外,線上學習也可彌補線下教學課時不足的問題。藥物合成反應中涉及各種化合物的結構式和反應機理,線下課堂教學中教師板書結構式,逐步解析反應機理,引導學生緊跟其思路,看清每一步反應是如何進行的,為什么得到這樣的產物,這樣面對面的交流和互動,大大提高了學生的注意力。與此同時,線上視頻教學又可以形象、直觀地展示藥物及中間體的結構、立體構型、反應的變化過程,使抽象的化學反應變得形象、易懂,成功吸引了學生的好奇心。線上、線下教學有機結合,可實現優勢互補,更好地幫助學生對知識的理解和記憶。學校建成藥物合成反應超星學習平臺,內容包括教學視頻、測試題、課后作業及解析和擴展閱讀,教師可設置討論問題,教師和學生可以隨時進行線上互動,教師及時為學生答疑解惑。后期教學團隊也將繼續完善中國大學慕課、微課、雨課堂等線上教學平臺與資源,以方便學生學習和提升。

其次,教學團隊合理運用了翻轉課堂的教學模式。學生充分利用線上學習平臺提前學習新知識,將所學知識在線下與教師和同學進行交流分享,從而深化鞏固知識。在某些特定的章節中,教師先講授其中一種或者幾種反應后,進行翻轉課堂,讓學生作為課堂的主導者講解其他相似的反應類型。例如在鹵化反應中,教師講授完醇的鹵置換后,學生則可以舉一反三地講解酚和醚的鹵置換;在?；磻薪處熤v透氧原子上的?；磻?相似的氮原子的?；磻獎t進行翻轉課堂;在重排反應中教師講授完前兩節從碳原子到碳原子及雜原子的重排反應后,學生通過歸納總結,類比講授從雜原子到碳原子的重排等。以學生為中心的翻轉課堂可激發學生的學習動機,充分發揮學生的主觀能動性,讓學生充分參與課堂教學,從聆聽者轉變為講授者,收獲知識的同時,也收獲了成就感[7]。學生之間相互評比、相互討論,也會形成你追我趕的良性競爭學習氛圍。通過學生的課堂分享,教師能從中獲知學生的興趣點以及學生易忽略或者未掌握的知識點,及時調整教學內容,查漏補缺。

再次,教學團隊還開展了藥物合成案例討論式教學。教師在課堂上引入藥物合成的經典案例,讓學生把各個章節分散的知識串聯到一個藥物的完整合成中,初步了解藥物合成反應在新藥研發及藥物生產中的應用。案例的選擇要能夠引起學生的關注與共鳴[8-9]。筆者在課程開始先介紹一些經典藥物合成案例,比如從柳樹皮中發現水楊酸,到人工合成阿司匹林類解熱鎮痛藥的百年傳奇史以及阿司匹林的老藥新用;從電影《我不是藥神》介紹第一個分子靶向的抗腫瘤藥物伊馬替尼的研發史;從古裝宮斗劇中的一個完美毒藥砒霜如何演繹成一個神奇的血癌治療藥物;以我國科學家屠呦呦等自主研發青蒿素類抗瘧疾藥物的事例,激發學生的學習興趣和熱情,逐步過渡到以學生為中心的專題討論。案例的選擇由學生根據自己的興趣而定,但要涉及重點反應類型。例如抗癲癇藥物普瑞巴林合成案例中涉及的Knovenagel縮合反應、Michael加成反應、氧的?；?、氮的?；约癏ofmann重排等重要反應,教師應緊扣重點知識,幫助學生理解與記憶化學反應。課堂上的案例討論不僅可以提高學生的綜合能力,也能促使教師有更廣、更深的知識積累,更加流暢自如地解答學生提出的問題?？梢?課堂案例討論式教學對提高教師從教和學生學習的能力都起著積極的作用。

2.2 校企合作教學

為促進理論知識運用于實踐,培養從事新藥研發、生產的應用型人才,藥學院采用學校、企業、研究院所三方共建“產學研”合作模式,以實踐為主要目的引入校企合作教學模式。目前學院與江蘇奧賽康藥業、正大天晴、正大清江、先聲藥業、蘇州工業園區等單位開展了教學、科研和實踐合作。學院帶教教師帶領學生實地參觀藥企,一方面讓學生切實了解藥企的實際需求,直觀感受醫藥研發、生產的硬件設備,以彌補學校教育的不足;另一方面讓學生通過實踐檢驗、鞏固所學知識。與此同時,學校為學生開設了創新實訓項目,學生可將理論知識、科研和實踐有機結合,提高自身綜合能力。除此之外,藥企多位研發專家受聘本?！爱a業教授”。學生實習環節由帶教教師與藥企“產業教授”共同制定實習計劃,雙方在實習過程中定期溝通,掌握學生的實習情況。校企合作教學實現優勢互補,是一種“雙贏”的局勢,學校充分利用藥企提供的實踐平臺培養出醫藥企業實際需求的創新型應用人才,而藥企也直接收獲了“零適應期”的“訂單式”員工[4,10]。

2.3 構建多元化的課程評價體系

產學研一體化背景下藥物合成反應教學評價體系的構建要突出創新型、應用型人才的培養,對教學目標、內容、過程、方法效果等要進行全方位的評價。教學團隊初步構建了過程性考核(40%)和終結性考核(60%)相結合的多維度、全方位課程評價體系。過程性考核由教師、藥企、學生(互評)從不同角度對學生的學習效果、創新能力、實踐能力等職業素養進行評價;過程性考核包括學生課堂表現(20%),作業完成度(20%),超星學習通在線學習情況(30%),藥企實習、產業教授綜合評價(30%),教學團隊對每部分都制定了相應的評分標準。終結性考核側重對學生藥物合成反應的基本理論的實際應用進行評價,案例分析和綜合應用題可考查學生分析和解決實際問題的能力。根據教學質量的評價與反饋,教師及時總結教學中存在的問題,持續改進教學,從而有效提高學生的學習效果。