植提特色天然藥物化學的教學模式研究

李會珍+李曉君+張志軍+陳鐵

摘要：國內開設生物工程專業的高校數以百計，針對生物工程產業與人才培養脫節的問題，中北大學生物工程專業凝練了植物提取方向的發展特色。天然藥物化學作為核心課程，結合課程的特點和我校專業特色，課程組從優化課堂教學內容、完善實踐教學內容、改革教學方法、改進考核方式和增加實踐機會等多角度進行改革和創新，在實踐中取得了較好的效果。

關鍵詞：植提特色；生物工程；天然藥物化學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0110-02

21世紀是生物的世紀，生物技術是當今國際科技發展的主要推動力，生物技術引領的生物產業已經成為21世紀經濟發展新的增長點，對解決人類面臨的人口、健康、糧食、能源、環境等主要問題具有重大戰略意義。進入21世紀以來，我國各類高等學校都相繼開辦生物工程專業，目前全國共有230多家高等學校開設生物工程專業。如何在眾多的競爭者中突顯自身的優勢是每個高校，尤其是地方高校所面臨的問題。中北大學生物工程專業已成立10余年，培養了600多名畢業生，目前招生人數穩定在100人/年左右，教師隊伍也相對穩定，70%具有博士學位，半數老師具有高級職稱，經過多年的發展和專業方向調整，結合山西省的地方特色，形成了一條適合本省地方特色的植物提取方向的生物工程專業培養模式。天然藥物化學式運用現代分離手段方法和波譜學知識研究天然藥物化學尤其是植物藥物化學的一門學科，是傳統的藥學專業必修課程，結合我校生物工程的特色，也將天然藥物化學作為本專業的必修課程。該課程，要求學生通過學習掌握天然藥物化學成分的提取、分離、結構鑒定、生物活性等相關知識，并與相關專業課程結合，重點掌握傳統藥用植物和地方特色地道藥材的提取方法和植提產品的主要指標獲取和測試方法等。通過兩屆學生的培養實踐，取得了較好的效果，在此與大家分享。

一、提升專業特色，優化課堂教學內容

天然藥物化學教材多樣，內容繁多，如果不加以精簡和優化，勢必給學生學習造成障礙，造成學生興趣低下，不利于課程學習和后續專業課程的跟進，甚至導致學生對專業反感，不利于學生的就業，所以確立合適和合理的教學內容是課程學習的首要任務。天然藥物化學的教材選定和教學大綱的制定經生物分離工程研究室教師的集體研究制定，并經專業負責教師的嚴格審核。教學內容的安排基本遵循先按化學結構劃定大類，以大類為基礎，結合植提市場的熱銷產品或山西省的道地藥材確定講解的重點小類，以此為契機，沿著化學結構類型—理化性質—提取方法—分離方法—結構鑒定方法—功效研究等主線進行講解。另外，在講解專業知識時應與市場接軌，讓學生掌握專業知識，同時又了解相關產品的市場情況，使學生的學習興趣提高。如黃酮類化合物的講解，舉例銀杏黃酮的市場情況，市售產品對總黃酮苷含量的要求，不同純度產品的不同用途，適用于制藥、保健品還是日化產品？終端產品是什么？有哪些主要廠家在生產？等等。這樣不僅使學生對黃酮類成分有所了解，而且對其用途、市場等更直接的信息有所掌握，可極大地提升學生的學習動力，起到事半功倍的作用。

二、結合地方特色，完善實踐教學內容

山西省不僅是中國的煤炭主產地，也是中國藥用植物物種的資源寶庫。藥用植物和特色保健植物資源豐富，不僅有聞名中外的道地藥材黨參、黃芪、甘草、連翹、柴胡等，而且有在煤炭轉型基礎上大力栽培種植的核桃、山楂、燕麥、胡麻、枸杞等特色保健作用植物。借助這一優勢，在實施配套實驗教學環節的過程中，我們側重于結合山西的地方特色資源。以胡麻為例，胡麻中提取的亞麻油已經是成型的產品，北方的學生都較為熟悉，但胡麻餅粕的開發可作為學生實驗教學的一個備選題目，引導學生經文獻查閱、市場調研等確定合理的題目和教學實驗內容。譬如，2010級學生設計采用超聲波輔助溶劑法對亞麻木酚素進行提取，并采用響應面法對提取工藝進行優化，并最終驗證，不僅可以鍛煉學生，而且對相關產品的開發提供了新思路和新方法。另外我們還針對本專業的學生設計和安排了一些學生開放性實驗和科技創新類項目，以目前立項的校、院級項目為例，譬如：紫蘇精油皂的開發，就涉及紫蘇葉子或秸稈中揮發油的提取；樹莓果實黃酮類物質的純化和利用；紫蘇蛋白的提取及活性肽的制備；山杏核殼黑色素的提取及抗氧化性研究等。其中涉及提取、分離純化、活性驗證和終端產品開發等多個環節，加深了學生對課本知識的鞏固。我們鼓勵學生參與教師的科研團隊，從大一第二學期末開始進行選拔，雙向選擇使部分有興趣的學生參與到不同的課題組。譬如：“怡草苑”工作室，其研究重點包括植物原料篩選（品種培育、高效栽培等）、分離提取加工、生物產品檢測、生物功能驗證及生物產品在食品、化妝品和醫藥保健品行業的開發應用。該工作室每年選拔8名左右的本科生充實研究隊伍，并建立了相應的考核機制，包括：實驗室安全守則、周工作時間、科研論文寫作等相關的規定，完善了考核機制，采用動態淘汰機制，使真正對植物分離提取有興趣的同學能發揮其作用，不僅給研究團隊帶來了新的想法和研究骨干，而且對同學們也是極大的鍛煉，為將來繼續深造和走向相關的工作崗位奠定了堅實的基礎。

三、提升學生主動性，改革教學方法

在學習過程中，學習者自身的作用永遠都是第一位的。提升學生的積極性，是教學改革成功的第一步。根據本校現行的2008版培養方案，天然藥物化學課程開設在大三第二學期，此時學生已經適應了大學的學習方式，并具備了專業基礎知識，轉換傳統的教師隨堂講授、學生死記硬背的學習模式已順理成章。課堂教學模塊：結合課程教學大綱的章節內容，將學生分組，采用教師引導結合自主選擇的方式將每章內容分配給兩組同學，負責收集相應的資料，包括特色植物的現行提取工藝、與傳統工藝的優劣比較、市場分析等相關內容。課堂教學中可給予10分鐘的時間，其中5分鐘時間可由同學們自由發揮，采用PPT展示或口頭演講，將自己收集的內容展示給大家；剩余的5分鐘大家可以互動，甚至辯論。教師負責點評，并給兩組同學相應的分數，作為平時成績的重要參考。實驗教學模塊：將傳統的驗證性實驗轉化為設計性實驗，具體程序包括：首先，以課堂教學模塊的學生分組為基礎，以學生自愿組對為主結合教師指導分配，教師制定或學生自己設計經教師審核后每組形成一個題目；其次，學生通過文獻查閱等方式，確定實驗方案及相關的儀器和藥品需求；再次，教師和學生共同論證可行性，并指導修訂，確定最終的方案；最后，在教師監督下，學生獨立完成實驗，提交實驗報告，教師進行考核。這種方式不僅考察了學生對基礎知識的掌握程度，而且利于激發學生的創新性思維，同時也增進了學生之間的團隊合作精神，有助于其今后的工作和學習。

四、與時俱進，改進考核方式

傳統的天然藥物化學考核方式基本有兩種。一是閉卷考試，僅通過試卷的方式考核學生對天然藥物化學的重點和難點內容的掌握。這種方式對于學生的動手能力和創新性思維考察幾乎為零，學生通過考前突擊或者死背硬記很容易拿到較好的分數，但是真正獲得了多少知識卻無從考究，其效果不言而喻，應該屬于較差的考核方式，所以對于部分同學而言沒有任何吸引力，只是坐等考前突擊，教學效果差。另一種是閉卷考試結合實驗課成績，而且實驗課也基本為驗證性實驗。這種考核方式略好于前一種，但是驗證性實驗考察的只是學生的動手操作能力，對其思維訓練和考核幾乎為零，而且由于是分組實驗，對學生的實驗動手能力的考核也很難做到公平公正。所以這兩種方式都難以考察學生對天然藥物化學課程的精髓的掌握程度，而且對學生平時學習的積極性提高也無益處。通過三屆學生的教學實踐，課程組將傳統的閉卷考試考核方式進行了改革，天然藥物化學的課程總成績劃分為三個部分，其中，理論課采用開卷考試的方式，成績占40%，重點考察學生對基本概念的理解程度及面對綜合性問題時的應變能力；實驗課采用設計性實驗為主，成績占40%，重點考核團隊的查閱和消化文獻的能力、實驗方案設計水平、具體操作能力、數據處理能力及團隊協作能力等；平時成績占20%，采用分組考核，重點考核團隊的資料收集、課堂展示及團隊協作和表達能力以及課堂問答等其他平時表現。這種考核方式能在較大程度上提高學生的學習積極性，學生能夠積極地參與到課堂教學中，通過角色的轉化，甚至可以產生一些新的想法，對教師的科研也可以提供較多的奇思妙想；能夠做到考核公平，使學生的綜合能力與分數之間更加接近，更加突出實用性，使學生明白了課程對將來工作和學習的實際重要性，而非傳統的教師劃重點、學生考前突擊這種典型的“大學式考核方式”。

五、轉換教學思路，增加實踐機會

天然藥物化學屬于典型的實踐性學科，注重理論與實踐間的聯系，所以除了課堂教學和實驗教學之外，課程組還增設了第二課堂，組織學生實地去藥廠、植提廠實習，幫助學生把課本上的知識與工廠中的實踐應用緊密聯系起來，同時借助學生們的開放性思維，工廠自身的改制或改進也獲益匪淺。譬如，2011級學生分別在山西華康藥業股份有限公司和國藥威奇達藥業有限公司進行了實習，兩個企業分別側重中藥提取和生物藥物的生產，兩種不同的模式，結合學生的意愿，分別選取不同的實習公司進行實習，學習和了解了兩種不同的生產模式，也使學生了解了生產一線，對學生將來的就業選擇也可提供較好的契機。同時利用暑假期間，積極聯系相關單位，將有意愿去企業鍛煉的學生推薦到公司鍛煉，通過正向淘汰機制，部分學生有能力實習滿兩個月，獲得相關單位的好評，同時也對他們的知識鞏固起到了重要的作用。

總之，在植提特色的生物工程專業建設過程中，優化提高天然藥物化學的教學效果，對專業建設和后續課程的跟進有著重要的作用。通過學習交流和辦學效果的總結，不斷改進教學方法，使天然藥物化學的教學效果達到特色專業建設的需求，為我省和我國植物提取行業源源不斷地提供技術方面人才支撐。