天然藥物化學實驗課程改革探討

邵建華++李斯慧++趙春超

摘要 從天然藥物中尋找活性成分是研制新藥的有效途徑，近年來，我國在天然藥物化學研究領域取得了可喜的進展。為適應我國中藥現代化、國際化的發展趨勢，提高對本科生天然藥物化學課程的教學質量顯得尤為重要。針對這一問題，根據天然藥物化學的教學內容和教學重點設計不同的實驗教學形式，以期在有限的學時內達到鞏固基礎、系統理論、了解前沿的效果，同時探討了新的實驗考核制度。結果表明：學生能夠更加系統牢固地掌握天然藥物化學基礎知識和操作技能，同時具備了初步地分析和解決天然藥物化學問題的能力。

關鍵詞 天然藥物化學；實驗課程；改革

中圖分類號 G420 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0278-01

Abstract Finding bioactivity compounds from Chinese herbs is becoming a new method to produce new medicine.Nowadays，there were many exciting developments in Natural Product Chemistry.To adapt the modernization and rapid developing of Chinese medicine，it is urgent to improve the teaching quality of Natural Product Chemistry.To solve the problem，we designed different instructional modes based on different teaching courses and teaching key points，in order to achieve limited period of time to consolidate the foundation，system theory，to understand the forefront of the effect，we also studied the check-up system. The results showed that students learned more system atically and firmly，and their power of problem analyzing and solving ability also increased.

Key words Natural Product Chemistry；experiment course；reform

1 天然藥物化學實驗課程教學改革的必要性

天然藥物化學是運用現代化科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門學科。從天然藥物中獲取新的有藥用價值的活性成分，已經在全球范圍內形成了有組織、有計劃的創新行為。來自天然藥物活性成分的新藥已經在臨床上大范圍使用，全球藥品市場中天然來源的藥物制劑已經占臨床藥物的30%，青蒿素、紫杉醇等已經成為臨床不可或缺的一線藥物[1]。為適應這一發展需要許多藥學類專業在本科生階段開設了天然藥物化學課程，以培養越來越多的研究工作者投入天然產物研究。由于學科的特殊性，天然藥物化學課程的實驗教學部分非常重要，很多理論教學內容必須通過實驗加以驗證和鞏固，同時實驗教學也是培養學生熟練的操作技能、嚴謹的科學邏輯以及創新意識、創新能力的重要途徑[2]。近年來，天然藥物化學領域蓬勃發展，涌現出眾多的新技術、新方法，如何使學生在有限的學時內既掌握基礎又接觸前沿，是天然藥物化學教學亟待解決的問題。針對這些問題，根據天然藥物化學的教學內容和教學重點設計不同的實驗形式，采取不同的授課方式并調整了相應的考核方式，以期在有限的學時內，使學生扎實掌握天然藥物化學的理論和實踐操作。

2 天然藥物化學實驗課程教學改革的實施

2.1 專項技能訓練

天然藥物化學研究的經典方法為天然藥物的提取分離、有效成分的結構鑒定、活性化合物的化學修飾方法。這部分內容邏輯性強，富有連貫性，內容也較為生動，學生理論知識掌握得比較扎實。在實際操作中，由于天然藥物化學研究周期長，一味藥材的深入研究需要1年甚至幾年的時間，其中任何一個步驟操作失誤都有可能導致整個實驗的失敗，所以必須嚴格訓練學生的基本實驗操作技能。選取經典實驗設計，側重于某幾種操作技能的訓練：如“黃連中的小檗堿的提取、分離、鑒定”實驗[3]，重點進行以下幾個方面的訓練：提取液的pH值調控、鹽析過程操作及控制要點、薄層層析法的操作和結果判定，紫外燈的使用。在一個經典實驗中將天然產物分離的分離、分析和制備過程中涉及的常規基本技能加以強化訓練。專項技能訓練對于減少或避免學生在后期科研過程中犯不必要的錯誤以及造成不必要的損失具有重要的決定性意義。

2.2 科研思維訓練

在專項技能訓練完成后，開展一項自選設計實驗，要求學生自主查閱文獻，設計實驗流程，確定關鍵因素。由教師選定一個天然產物提取的中間產物，由學生自主設計、精細完成其中某種物質的提取制備。例如“大黃中蒽醌類成分的提取、分離、鑒定”實驗，主要包括回流提取、pH值梯度萃取、柱層析分離和重結晶等內容。針對大課題，將學生分組，每組設定不同的實驗方案，開展均勻設計及方差設計，考察不同實驗因素如溫度、pH值、溶劑配比的不同水平對于實驗結果產生的影響。匯總全班的實驗結果，以討論形式確定最佳實驗方案。通過這樣的學習，每組同學都會體會到不同實驗條件對實驗結果產生的不同影響，通過進行交流討論，相當于進行了一次實驗的均勻設計，從而培養學生的綜合設計能力，形成正確的科學思維。

2.3 半程參與實驗

針對耗時長的藥材提取實驗，以半程參與形式展開。由學生進行主要操作，中間過程由教輔人員完成，實驗結束后，學生分組討論實驗結果。例如氧化苦參堿的提取采用滲漉法：其中苦參根的粉碎、滲漉桶的裝填等工作由學生完成；緩慢的滲漉過程由教輔人員幫助完成；氧化苦參堿的重結晶過程耗時較長，由教輔人員看管。學生根據實驗結果，討論實驗關鍵條件的設置，總結實驗操作中的關鍵步驟及影響實驗結果的因素。

2.4 虛擬仿真實驗教學

隨著生物學、物理學、高分子合成分離材料和計算機技術的發展和在藥物化學研究應用，天然藥物化學的涉及領域越來越廣泛，對多種學科研究方法的應用程度也不斷加深，例如超臨界萃取技術、Xpress多維純化系統等，是非常有應用前景的提取、純化技術。但是由于經費及實驗條件等原因的限制，不可能給學生逐一開展相關的實驗。這時利用虛擬仿真實驗教學的形式展示和講解，有利于開拓學生視野。

2.5 加強科學史的講授

在進行關鍵技術學習的同時，應該多向學生介紹天然藥物化學學科研究成果的研究史，有助于學生頭腦中形成完整的科研思路，建立學生對于天然藥物化學研究的整體感。“一個頭腦成熟對科學事物有過深思熟慮的科學家，不僅有時間積聚技術上的細節，而且掌握了足以見到森林的全局觀。”[4]例如：在天然活性成分的研究部分以抗瘧成分青蒿素的發現為實例，講清楚如何通過調查研究，從民間、文獻中尋找、發現有價值的研究線索，以青蒿中抗瘧成分青蒿素提取、分離的研究過程，講清楚如何確定有效部位、有效部位的一般性質、有效成分的分離和設計、從青蒿中提取分離青蒿素的工藝流程，使學生熟悉從天然藥物中尋找、開發新藥的過程，培養他們的科研意識。加強學科重大研究成果的科學史介紹，有利于增強學生們對這門學科的全局認識，激發他們對這門學科的研究熱情，而不是讓他們覺得天然藥物化學僅僅是枯燥無味的分離過程的排列和一堆堆復雜化學結構式的堆砌。

2.6 改革考核制度，重視綜合能力的考察

改變以往只根據實驗報告打分的考核情況，這種考核方式注重理論，輕視實驗，很多學生的報告很完美，而實際動手操作能力較差[5]。天然藥物化學注重理論與實驗相結合。在實驗考核上，要結合實驗報告、實驗理論和實驗操作技能。采用平時成績（20%）、平時實驗報告（20%）、實驗設計（30%）及最終實驗報告（30%）的模式。實驗設計是根據平時實驗內容出題，讓每位學生自己查閱文獻資料，自行設計實驗方案，獨立操作完成實驗，然后拿到一定量的產品，對產品進行鑒定并寫出最終實驗報告。這種考核制度使學生在探究過程中體驗成功的喜悅，可增強其學習的動力。

3 參考文獻

[1] 葉陽，李希強，唐春萍. 2006年我國天然藥物化學研究進展[J]. Chin-ese Journal of Nature Production，2008，6（2）：71-79.

[2] 王舉濤，劉金旗，汪路明，等.《天然藥物化學》課程教學改革的探討[J].安徽醫藥，2009，13（4）：463-464.

[3] 郭麗冰，謝郁峰.天然藥物化學實驗教學體會與改革設想[J].藥學教育，1997，13（3）：35-36.

[4] W. I. B.貝弗里奇.科學研究的藝術[M].陳捷，譯.北京：科學技術出版社，1979：5-6.

[5] 陳劍，劉頻健.天然藥物化學實驗教學改革初探[J].九江學院學報（自然科學版），2006，21（1）：125-126.