鄭秉得,葉靜,肖美添

華僑大學化工學院 (廈門 361021)

作為制藥工程專業(yè)的核心課程,藥物化學以有機化學為基礎,綜合分析化學、生物化學、藥理學、藥物代謝動力學、藥劑學、計算機輔助藥物設計等多學科發(fā)展的綜合性學科,具有很強的實踐性[1-2]。藥物化學實驗作為藥物化學理論課的延伸,對加深理論知識的理解,培養(yǎng)學生的動手實踐能力和獨立思考的能力是不可或缺的教學環(huán)節(jié)。同時,實驗教學在培養(yǎng)具有高素質(zhì)和德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀“新工科”人才發(fā)揮著重要作用。藥物化學實驗課的開設及相關教學模式的改革,對學生的培養(yǎng)起到至關重要的作用。筆者從本校藥物化學實驗的實際教學情況出發(fā),從教學模式、教學內(nèi)容、教學方式和考核辦法等方面探索實驗教學改革的新方法和新手段,以提升教學效果。

1 藥物化學實驗教學中所面臨的問題

1.1 “填鴨式”教育為主

以往藥物化學實驗教學,多以“填鴨式”教育為主,通常是教師在講臺上唱“獨角戲”,臺下學生被動聽講[3]。在教師講解完整個實驗操作過程及注意事項后,學生根據(jù)教材的操作說明對實驗進行驗證。久而久之,學生僅把藥物化學實驗課當成一項任務,即“為了實驗而實驗”。這令大部分學生對藥物化學實驗課失去了學習興趣和熱情,教師的教學目標無法達成,更無法引導學生對實驗進一步深入探究和獨立思考。如以“槐米中蘆丁的提取”實驗為例,教材要求槐米事先需要在乳缽(粉碎機)中研碎,但在實際操作過程粉碎后的槐米容易堵住紗布,對后續(xù)的過濾造成困難。如果學生沒有獨立思考只是根據(jù)教材按部就班,實驗效果可想而知。

1.2 實驗內(nèi)容過于單一和片面

藥物化學實驗是一門多學科融合的學科,但在實驗設計上,仍然局限于讓學生成功合成某種藥物,缺乏對藥物化學本質(zhì)(藥物結構與活性間)的探討,久而久之學生會對實驗課產(chǎn)生惰性。以“對乙酰氨基酚的制備及質(zhì)量控制”實驗為例,以往實驗的設置僅要求學生通過合成了解選擇性乙酰化的方法,掌握藥物合成和結構鑒定等方法與技能,實驗設置過于單一。雖然合成的是藥品,但僅局限于有機化學合成技能的培養(yǎng),沒有提升到對藥物化學課程的理解上,對于對乙酰氨基酚的結構設計、生物活性評價、活性與結構間的關系等實驗內(nèi)容均未涉及。這樣實驗的設置不夠合理,比較片面,不能適應藥物化學的教學,學生無法理解所合成的藥物如何起到治療作用,更無法了解結構與活性的密切關系。

1.3 與理論課程產(chǎn)生脫節(jié)

藥物化學實驗作為藥物化學理論課程的延伸,需要學生事先對藥物化學理論課程所涉及的內(nèi)容有所了解,包括藥物的發(fā)現(xiàn)、理化性質(zhì)、合成路線、構效關系等方面。但囿于課時限制等因素,會放在同一學期開設藥物化學理論課和實驗課,如藥物化學理論課剛學到“鎮(zhèn)靜催眠藥”時,實驗課卻已經(jīng)安排了“解熱鎮(zhèn)痛藥”章節(jié)中關于乙酰水楊酸的合成。理論課和實驗課教學的不同步,讓很多學生在缺乏對藥物化學理論課程的初步了解,就盲目進入實驗課程,一定程度上理論課與實驗課程產(chǎn)生了脫節(jié)。

1.4 教學過程缺乏引導

藥物化學實驗課教學仍以傳統(tǒng)講授為主,以講代做,缺乏對學生的引導,導致學生過分依賴教師,學生學習的積極主動性難以激發(fā)。教學過程中直接告訴學生結果和現(xiàn)象,未能通過實驗引導學生作更深層次的探究。在實驗過程中常有學生量取過量的鹽酸、酸酐等易揮發(fā)的試劑,且未在通風櫥中操作,存在安全隱患。而且學生間抄襲實驗報告和篡改實驗結果的現(xiàn)象也十分常見。如果在教學過程只在于講授單次實驗,忽略對學生的“傳道”,缺少對實驗室安全事項、實事求是、環(huán)保意識、生態(tài)文明、工程倫理等思政元素的引導和延伸[4-5],不利于對學生良好實驗習慣的培養(yǎng)和缺乏有效的人文影響。

1.5 考核體系過于簡單

實驗教學比理論教學過程更為復雜,但通常在實驗教學中,教師基本上是通過實驗報告的撰寫質(zhì)量來評價學生實驗操作,這容易受到教師主觀性的影響,不能真實地評價學生的學習情況[6]。此外,還存在通過實驗報告中學生對思考題的回答情況,來判斷學生對該實驗原理、實驗操作等掌握情況,這種評價方式也不夠客觀。因為,實驗報告并不能確保每個學生都是獨立撰寫的,可能存在抄襲或者查閱資料的情況。實驗評價需要增加其他手段判斷學生對實驗原理、實驗設計的掌握情況,更真實反映學生對藥物化學實驗的學習效果。

2 解決藥物化學實驗教學問題可采取的措施

基于上述問題,筆者以2019級制藥工程專業(yè)作為試點班級,嘗試從教學模式、教學內(nèi)容、教學方式和考核辦法等方面對藥物化學實驗教學進行一系列改革,目前已取得了一定的教學成效。

2.1 “以學生為中心”的教學模式

“以學生為中心”的教學模式,要求以學生學習和發(fā)展學生為中心,強調(diào)尊重和方便學生,教師僅作為“一個方便學習的人”,突出學生的主體學習地位。每次實驗課前,教師會將本次實驗的實驗內(nèi)容、操作說明、教學大綱、教學課件、儀器演示視頻(如大學慕課MOOC、嗶哩嗶哩等視頻資源)和文獻書目等相關資料上傳到教學平臺(如雨課堂、Uclass智慧教學等),充分利用網(wǎng)絡智慧教學平臺,促進學生的自主學習,有利于提升課堂的實效性。部分儀器的使用通過視頻演示,減少了教師在課堂講授的時間,將更多的時間用于學生的實際操作上,更為直觀的視頻演示可有效擴展學生的眼界和思維。文獻資料的提供可讓有需要深入學習的學生有參考路徑。

實驗內(nèi)容在安排上除了設置驗證性實驗以外,對于學有余力的學生,設置一些開放性的實驗。通常安排在后兩個驗證性實驗,此時學生在之前的驗證性實驗中已初步具有藥物化學實驗思維,也掌握了常用儀器的使用和操作技能。如在實驗二“磺胺醋酰鈉的合成”中,學生初步掌握了熔點的測試和熔點儀的使用方法。因此,后續(xù)實驗可以讓學生自主驗證所合成的化合物的性質(zhì),進一步熟悉熔點的測試和熔點儀的使用。對于已經(jīng)進入畢業(yè)論文階段的學生,可鼓勵他們利用所在實驗室的儀器和設備對產(chǎn)物的性質(zhì)或生物活性進一步的驗證和表征。通過這種方式,可使學生完全被動地由“老師要求做什么”變?yōu)椤拔蚁胱鍪裁础钡膶W習方式,學生在藥物化學實驗的學習過程中充分發(fā)揮主觀能動性,學習興趣提高,學習思維和活動空間得以提升。對于有科研傾向的學生,鼓勵他們進一步參加科研訓練計劃項目,培養(yǎng)學生的科研思維。

2.2 “教學內(nèi)容”融入思政元素

藥物化學實驗作為一門科學類和實驗類課程,十分注重培養(yǎng)學生的實事求是、誠信等精神[7-8]。因此,在教學過程中就要著重強調(diào)和要求學生對實驗操作要一絲不茍、對實驗現(xiàn)象的記錄要實事求是。如在“磺胺醋酰鈉的合成”實驗中,pH的控制對反應的成功具有至關重要的作用,這就要求學生掌握好乙酸酐和氫氧化鈉滴加的量和時間,細致入微地用pH試紙監(jiān)測pH值的變化,以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒炞黠L。

實驗教學不同于理論教學,更注重學生團隊精神的培養(yǎng)[9]。藥物化學實驗通常以分組的形式進行,組員之間相互協(xié)調(diào)配合是順利完成實驗的前提。因此,在平常教學過程中,教師應多強調(diào)實驗秩序,以培養(yǎng)學生友善、團隊合作的精神。如取用公用藥品、試劑和儀器時,要求學生相互禮讓、按序領取,公用物品用完應及時歸還,建立學生之間相互督促和教師監(jiān)督的機制,并納入實驗操作過程考核。

環(huán)保教育是始終貫穿于制藥工程專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中。藥物化學實驗不可避免會用到一些強酸、強堿等試劑,同時實驗過程中可能產(chǎn)生的廢液、廢氣和廢渣[10],因此如何合理地處理這些化學物質(zhì),對培養(yǎng)學生的綠色環(huán)保意識極為重要。根據(jù)學校實際情況,教師應注意以下幾個方面：①在實驗過程中,學生應秉承綠色化學的觀念和環(huán)保的意識,按需取用藥品,避免由于藥品過度取用造成的浪費和污染。如在“乙酰水楊酸的合成”的實驗過程需要用到濃硫酸,教師要在課前強調(diào)濃硫酸的安全注意事項。整個反應過程每組僅需3滴濃硫酸,這時可讓多個實驗小組共用一根滴管,避免濃硫酸的浪費和污染問題。②注重學生的課前預習。學生應事先梳理每個實驗所使用的試劑和可能產(chǎn)生的對環(huán)境有害的化學物質(zhì),注重實驗的善后工作。如“乙酰水楊酸的合成”和“煙酸的制備”這兩個實驗均需用到濃酸,即使適量的取用,不可避免會有濃酸剩余,因此告知學生如何通過酸堿中和合理地處理剩余的濃酸。通過課前和課中不斷地強調(diào)使得環(huán)保意識起到“潛移默化”的作用。③將綠色化學理念和環(huán)保意識融入藥物化學實驗課的課程目標,教師在課程設計的時候要選用最優(yōu)的工藝路線,堅持綠色、安全、低毒的原則。此外,還可通過調(diào)整實驗順序,合理設計和銜接關聯(lián)實驗,如實驗一“乙酰水楊酸的合成”所合成的產(chǎn)物“乙酰水楊酸”,可用于后續(xù)藥劑學實驗“片劑的制備及影響片劑質(zhì)量因素的考察”的實驗原料。通過調(diào)整實驗的順序,節(jié)約了藥品,學生耳濡目染中接受綠色化學的理念。

2.3 改革教學方式,提高學習主動性

改變教學方式,在于使學生的知識相互銜接,并提高學生的自主學習能力。針對理論學習與實驗操作錯位的課程設置,筆者將藥物化學實驗課挪到下一學期,等藥物化學和藥劑學理論課學習完成之后,開設“藥物化學與藥劑學綜合實驗”的課程,學生的學習是建立在對理論知識的理解之上,不至于產(chǎn)生理論與實踐的脫節(jié)。對每一個實驗項目,要求學生課前要撰寫好預習報告(預習在過程考核中占比為20%),進入實驗室得到任課教師的簽字確認后,再開展對應的實驗項目,避免學生實驗中的盲目性。留有思考題和創(chuàng)新性實驗設計的內(nèi)容,通過課前預習,使學生帶著自己的思考和疑問來做實驗,在實驗過程中通過自身的實踐與理論的結合,達到舉一反三和釋疑解惑的目的。同時,授課過程也需要教師回顧一下本節(jié)實驗與對應理論課程的相關知識點,并且對所需要合成藥物的活性結構、合成背景等知識做簡單的介紹和延伸。

值得一提的是,學校因僑而生,是擁有境外學生最多的大學之一,目前2021級的境外本科生占比38.3%。由于境外生在高中階段的學習基礎不一,針對他們的授課方式相比境內(nèi)生需要多一些耐心和關心。比如平時應注意尊重他們的習慣和信仰,實驗過程中多留意和關注這些學生的實驗進度,學生提出的疑問及時給予解答,讓學生融入且愛上藥物化學實驗課。

2.4 建立合理的考核體系

考核是教學過程中必不可少的重要環(huán)節(jié),是對教師全面檢驗學生學習效果和提高自身教學質(zhì)量的重要手段?；趯W校實踐情況以及新教學模式的要求,筆者對課程評價進行改革,強化學生自主學習的過程。把學生實驗前預習、課堂討論的表現(xiàn)、對思考題的分析及解決問題能力、創(chuàng)新性設計實驗的開展情況和實驗報告科學性及規(guī)范性等作為考核重點,占比為總成績的50%。實驗操作的考核占比為20%,主要考核學生的出勤、實際操作、綠色化學和環(huán)保意識等。期末綜合考試,占總成績的30%,用以檢驗學生對知識點的掌握程度。期末考試除了考察每個單元操作的原理以外,著重考查學生對所學知識的綜合利用,通過設計實驗方案等方式對學生進行考查,如設置“請結合所學知識幫助設計煙酸合成的工藝路線并提供相應實驗方案”等考題。同時設置相關題目加深對環(huán)保意識、實驗室安全等元素的考察。這種考核方式的改革,使整個考核體系更為綜合、全面和科學。

3 結語

基于學?！盀閮S服務”的辦學宗旨以及目前課程設置的實際情況和學生的培養(yǎng)特色,立足藥物化學實驗的實際教學情況,從優(yōu)化教學內(nèi)容和改變教學方式等方面出發(fā),逐一解決存在問題,探索符合本校藥物化學實驗教學的新方法和新手段,倡導學生從被動學習到主動學習、從疲于探究到樂于探究,以“良工”為“導向”,以“化育”為“己任”。目前本校制藥工程專業(yè)已通過中國工程教育專業(yè)認證,成功入選國家級一流本科專業(yè)。通過對藥物化學實驗教學模式的探索,藥物化學實驗課程的教學水平會在實踐中逐步提高,為后期“新工科”的建設奠定良好的基礎。