淺談天然藥物化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的構(gòu)建與實(shí)施

廖彭瑩

（廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530001）

天然藥物化學(xué)是藥學(xué)、藥物制劑及制藥工程等藥學(xué)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門(mén)采用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物化學(xué)成分的學(xué)科，其課程內(nèi)容主要包括天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、理化性質(zhì)、提取分離方法和結(jié)構(gòu)鑒定[1]。該課程的課堂教學(xué)通常分為理論課與實(shí)驗(yàn)課兩個(gè)部分，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)比例一般在40%以上，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)對(duì)該課程的教學(xué)效果有著關(guān)鍵性影響。廣西中醫(yī)藥大學(xué)中藥化學(xué)教研室一直高度重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)工作，近年來(lái)通過(guò)自編實(shí)驗(yàn)教材、教師反復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以及征求學(xué)生反饋意見(jiàn)等方法不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。目前藥學(xué)相關(guān)專業(yè)本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課由 3個(gè)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，分別是“虎杖中羥基蒽醌類成分的提取和分離”、“蘆丁的提取與鑒定”、“巴馬丁的提取”，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及天然藥物化學(xué)成分的主要結(jié)構(gòu)類型，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是按照一般的研究流程即“提取——分離——鑒定”來(lái)安排。實(shí)驗(yàn)課上，教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容細(xì)致講解，然后學(xué)生自取儀器試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師一旁指導(dǎo)和監(jiān)督，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后再將實(shí)驗(yàn)結(jié)果交由教師評(píng)定。這種以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，熟練掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，形成對(duì)天然藥物化學(xué)研究流程的基本認(rèn)識(shí)。

然而，隨著高等教育教學(xué)改革的不斷深入和藥學(xué)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)要求的不斷提高，現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面已顯不足，為此嘗試性引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，旨在對(duì)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案進(jìn)行一次探索性改革。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由教師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施開(kāi)展實(shí)驗(yàn)[2]，是以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中投入更多的精力、發(fā)揮更大的積極性，教師則需要完成更多的課前準(zhǔn)備。從課題選擇、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、結(jié)果分析等多個(gè)環(huán)節(jié)充實(shí)和完善設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，在具體實(shí)施過(guò)程中，基于有限的課時(shí)和經(jīng)費(fèi)，挑選了一批學(xué)習(xí)扎實(shí)、對(duì)天然藥物化學(xué)有興趣的藥學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生在假期開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 課題設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)課題的選擇

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題的選擇需要考慮多方面要素，包括原料獲得的難易、實(shí)驗(yàn)儀器是否滿足、實(shí)驗(yàn)操作的繁簡(jiǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的長(zhǎng)短、參與人數(shù)的多少等，同時(shí)還應(yīng)綜合考慮學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、已有實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展情況和教師的科研背景，還要結(jié)合生產(chǎn)科研的實(shí)際情況和相關(guān)的資源優(yōu)勢(shì)。

學(xué)生在已有的實(shí)驗(yàn)課程中已經(jīng)熟悉了天然藥物化學(xué)的基本操作，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)從更深的層面、更廣的角度來(lái)開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)。在已有課程中學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了蒽醌類、黃酮類及生物堿類化學(xué)成分，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程中選擇多糖類組分作為研究對(duì)象，一方面是基于教師的科研基礎(chǔ)，一方面是給學(xué)生一定的拓展學(xué)習(xí)空間?？紤]到開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間是在周末雙休日假期，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)間為一到兩天，“提取”和“鑒定”這兩個(gè)研究步驟較為適合在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。結(jié)合廣西的天然藥物資源優(yōu)勢(shì)，我們最終確定了3個(gè)研究課題，即“柚寄生多糖組分的提取及鑒定研究”、“狗脊多糖組分的提取及鑒定研究”和“楊桃根多糖組分的提取及鑒定研究”，學(xué)生兩到三個(gè)人一組，各自從中選定一個(gè)研究課題來(lái)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

在已有的實(shí)驗(yàn)課程中，教師都會(huì)指定原料和試劑的用量，給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只需“按方抓藥”，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，即可獲得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題教師都能及時(shí)幫助解決。但是，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中沒(méi)有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟供學(xué)生參考，實(shí)驗(yàn)方案需要學(xué)生自行設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)方案在一定程度上決定了實(shí)驗(yàn)的成敗，而制定方案前的首要工作是文獻(xiàn)調(diào)研，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、整理分析所得信息的能力是開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目的之一。

教師首先講解如何利用網(wǎng)絡(luò)搜索工具查閱天然藥物化學(xué)的專業(yè)文獻(xiàn)，然后每組學(xué)生再就各自選題檢索相關(guān)文獻(xiàn)，教師和學(xué)生共同對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行分類整理并討論分析。由于 3個(gè)課題均圍繞多糖組分的提取展開(kāi)研究，為此從文獻(xiàn)中總結(jié)出 3種常用的多糖提取方法，討論了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及可行性，本著節(jié)省經(jīng)費(fèi)、操作簡(jiǎn)便、安全無(wú)毒的前提，選定了其中一種方法作為提取方法。之后學(xué)生繼續(xù)深入分析文獻(xiàn)，完成該方法的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)路線的整理、實(shí)驗(yàn)試劑及儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的安排等，教師再就各組實(shí)驗(yàn)方案的問(wèn)題與學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考并互相交流。在確定原料和試劑的用量以及部分實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)時(shí)，學(xué)生之間出現(xiàn)了較大分歧，有的學(xué)生主張按照文獻(xiàn)設(shè)計(jì)即可，有的學(xué)生認(rèn)為不能盲目照搬文獻(xiàn)，教師建議采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)優(yōu)選提取工藝。學(xué)生檢索文獻(xiàn)后分析比較了3種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法即“正交設(shè)計(jì)法”、“均勻設(shè)計(jì)法”和“星點(diǎn)設(shè)計(jì)——響應(yīng)面法”，確定采用“正交設(shè)計(jì)法”來(lái)優(yōu)選提取工藝，從而確定原料和試劑的用量，實(shí)驗(yàn)的深度和廣度也因此得以加強(qiáng)。

各組學(xué)生經(jīng)過(guò)數(shù)次與教師的討論與改進(jìn)均完成了實(shí)驗(yàn)方案，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)題目、目的和要求、儀器試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期結(jié)果及參考文獻(xiàn)。這種以學(xué)生為主、教師為輔的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)研究學(xué)習(xí)的熱情，鍛煉了學(xué)生查閱分析文獻(xiàn)的能力，提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

2.1 實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展需要教師、實(shí)驗(yàn)室管理人員和學(xué)生的相互配合。教師聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室，熟悉實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)想實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生特別強(qiáng)調(diào)安全問(wèn)題。學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案列出所需儀器試劑，提前遞交給實(shí)驗(yàn)室管理人員。實(shí)驗(yàn)室管理人員除提供儀器試劑外，還指導(dǎo)學(xué)生正確使用相關(guān)儀器。另外，由于正交實(shí)驗(yàn)需要分幾次完成，各組學(xué)生依據(jù)各自實(shí)驗(yàn)方案制定了實(shí)驗(yàn)安排表，提前與教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員溝通協(xié)調(diào)，確保實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師和學(xué)生綜合考慮問(wèn)題和溝通協(xié)調(diào)的能力都得到了提高。

2.2 實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施

促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，提高他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力是開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一重要目的。在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師不再講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是鼓勵(lì)學(xué)生按照各自的實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題教師并不立刻給出建議，而是鼓勵(lì)學(xué)生互相交流、共同研討解決方案。在實(shí)驗(yàn)方案中學(xué)生已經(jīng)詳細(xì)列清實(shí)驗(yàn)步驟，但在進(jìn)行第一次正交實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于分工不清，個(gè)別小組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展緩慢，學(xué)生汲取教訓(xùn)、共同討論后，將實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)一步細(xì)化，落實(shí)到人，確保了實(shí)驗(yàn)有條不紊地進(jìn)行。學(xué)生在已有的實(shí)驗(yàn)課程中沒(méi)有接觸過(guò)多糖組分，對(duì)每一步驟的產(chǎn)物或現(xiàn)象都充滿期待，當(dāng)各組的產(chǎn)物或現(xiàn)象有一定差別時(shí)，他們就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑并引發(fā)討論，例如在進(jìn)行多糖的鑒定實(shí)驗(yàn)時(shí)，各組學(xué)生相互比較，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的顏色并不一致，經(jīng)過(guò)一番討論，學(xué)生們認(rèn)為可能由三個(gè)原因造成，一是各組獲得的多糖產(chǎn)品顏色不一，二是操作者加試劑的量不同，三是多糖產(chǎn)品包含的部分雜質(zhì)帶來(lái)的影響，通過(guò)這種組間交流的學(xué)習(xí)方式學(xué)生們加深了對(duì)多糖鑒定實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。

各組學(xué)生利用四個(gè)周末假期都基本完成了實(shí)驗(yàn)方案，達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)，取得了預(yù)期成果。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題值得重視，一是學(xué)生不重視記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師也忽略了強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)記錄的重要性，結(jié)果是大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄本上只有幾組簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，二是部分學(xué)生不能很好地表述實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，口頭表達(dá)能力有待加強(qiáng)，三是教師前期準(zhǔn)備不夠充分，對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題預(yù)計(jì)不足，比如由于個(gè)別試劑短缺造成實(shí)驗(yàn)進(jìn)度減慢等。這些問(wèn)題有待在今后的教學(xué)實(shí)踐中逐步解決，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完善需要教師和學(xué)生的共同努力。

2.3 實(shí)驗(yàn)的分析總結(jié)

討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的又一重要環(huán)節(jié)，學(xué)生由此對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行反思，可以鍛煉分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S和實(shí)事求是的工作態(tài)度。要求學(xué)生通過(guò)書(shū)面報(bào)告和口頭表述兩種方式對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析總結(jié)。首先各組學(xué)生均要完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告并將其制作成幻燈片，實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容除必需的部分如實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果外，還應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)討論和實(shí)驗(yàn)心得部分；然后師生一起總結(jié)交流，各組學(xué)生代表先在講臺(tái)上展示本組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不足之處由同組學(xué)生補(bǔ)充，其他各組學(xué)生則提出問(wèn)題并共同討論，現(xiàn)場(chǎng)氣氛十分熱烈，部分學(xué)生的疑問(wèn)得到了解決，學(xué)生的表達(dá)能力也得到了鍛煉；最后教師對(duì)各組的實(shí)驗(yàn)情況再進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)，表?yè)P(yáng)了整體表現(xiàn)較好的實(shí)驗(yàn)小組，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的不良現(xiàn)象也給予了批評(píng)。

3 教學(xué)效果

天然藥物化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為導(dǎo)向，而注重實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生和教師在這次教學(xué)活動(dòng)中都有很大收獲。學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，由簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作者變?yōu)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者，積極主動(dòng)地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，主觀能動(dòng)性得到很大發(fā)揮，各方面能力都得到鍛煉和提高；教師也不再按照已有的教案進(jìn)行備課，而是結(jié)合自身科研背景提出課題，查閱分析大量文獻(xiàn)作好知識(shí)儲(chǔ)備，與學(xué)生討論分析實(shí)驗(yàn)方案；在這種交互式的教學(xué)活動(dòng)中，不僅是教師引導(dǎo)幫助學(xué)生，學(xué)生的一些新思維、新想法也給教師的教學(xué)注入了新的活力，教師對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的創(chuàng)設(shè)、掌控能力以及對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)能力均有明顯提高。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是開(kāi)展素質(zhì)教育和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的重要方法[3]，這種教學(xué)方式在一定程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的不足。大學(xué)生素質(zhì)教育中創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)是兩項(xiàng)重要內(nèi)容，培養(yǎng)創(chuàng)新能力是知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求，而實(shí)踐能力是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。如何在有限的實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)內(nèi)為學(xué)生提供綜合性、創(chuàng)造性、設(shè)計(jì)性較強(qiáng)的教學(xué)情境從而提高學(xué)生的素質(zhì)，這是每個(gè)實(shí)驗(yàn)課教師都應(yīng)當(dāng)思考和解決的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，學(xué)生通過(guò)對(duì)特定實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行討論、思考、操作與分析，獲得了有益的收獲與教益，順應(yīng)了培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的要求。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將繼續(xù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，探索更多的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題，在不同專業(yè)、不同班級(jí)和不同類群的學(xué)生中開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，綜合評(píng)估教學(xué)效果，不斷調(diào)整教學(xué)方案，供日后廣泛開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)之用。

[1] 吳立軍.天然藥物化學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2011.

[2] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估方案(試行) [S].2002.

[3] 余瑾,張藝,楊勁.八年制細(xì)胞生物學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2012,14(1):41-42.