探索天然藥物化學實驗教學改革對學生操作技能和認知能力的影響

(山西衛生健康職業學院，山西 太原 030012)

天然藥物化學是運用現代科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門學科[1]。這是藥學專業一門重要的專業基礎課，課程要求學生學習并掌握天然藥物有效成分的結構類型、理化性質、提取分離及結構鑒定等。實驗課對學生掌握理論知識有切實的輔助作用，同時也能提高學生的動手能力。本文就天然藥物化學實驗教學改革對學生操作技能和認知能力的影響展開研究，現報告如下。

1 天然藥物化學實驗教學的現狀

目前大部分醫學院校天然藥物化學實驗教學以驗證性實驗為主，存在一些問題主要有：學生在實驗中往往按照規定操作進行實驗，很少動腦筋思考實驗條件、操作流程是如何制定出來的，實驗目的和實驗原理又是什么；個別學生甚至不親自動手操作，抄襲同組員的實驗結果，亦能寫出實驗報告；實驗教學中，大多數學生課前不預習，需要實驗教師在課堂上反復講解，學生“填鴨式”接受，既縮短了實驗操作時間，又不利于調動學生的主觀能動性；天然藥物化學成分復雜，實驗程序性強，總體要按照有效成分的提取、分離(純化)、鑒定的步驟完成，在有限的課時里教師忙于指導學生操作，極少時間引導學生分析失敗原因，不利于培養學生發現和解決問題的能力；大多數學生過于關注實驗結果的正確與否，較少分析操作步驟之間的內在聯系以及實驗原理的應用，不利于學生創新思維的培養[2]。這些問題已經嚴重制約了天然藥物化學實驗課作用的發揮。

2 天然藥物化學實驗教學改革的主要內容

2.1 增加設計性實驗，實現師生雙向互動

目前，山西衛生健康職業學院天然藥物化學教研室根據理論課的教學重點和實驗課的課時數等情況設定了三個驗證性實驗，分別為大黃中游離蒽醌的提取、分離與鑒定(12學時)；槐米中蘆丁的提取、分離與鑒定(8學時)；防己中生物堿的提取、分離與鑒定(10學時)。以大黃中游離蒽醌的提取、分離與鑒定實驗為例，利用蒽醌苷在酸性條件下能水解成游離蒽醌，游離蒽醌能溶于熱三氯甲烷的性質采用20%硫酸和三氯甲烷混合液進行雙向酸水解—有機溶劑提取法提取；利用游離蒽醌類化合物酸性強弱的明顯差異，可溶于不同強度的堿溶液，采用pH梯度萃取法進行分離；利用其理化性質的差異運用薄層色譜法對其進行鑒定。針對實驗特點和要求對其進行了改革。改革流程見表1。

表1 大黃中游離蒽醌的提取、分離與鑒定實驗改革介紹

改革后，以提取、分離與鑒定大黃中游離蒽醌作為題目，按照實驗分組組成項目小組，讓學生在1周時間內運用所學的理論知識和查閱相關文獻資料，自行設計實驗方案，先進行組內討論。每組選一個代表將組內設計的實驗方案報告給教師和全班學生，教師和學生提出意見，讓學生進行修改。修改后的實驗方案經教師確定是否可行，在確定方案時，教師有意識引導每組采用不同的實驗方案。每組學生須獨立完成自行設計實驗的全過程，實驗完成后根據結果進行總結。每組選代表給全班同學匯報本組的實驗結果和分析報告，讓學生比較不同方法的優缺點，教師再進行總結。經過各小組搜集相關資料及操作實踐，證明除實驗教材中提供的方法之外，提取大黃中游離蒽醌還可以采用乙醇回流提取法、堿提酸沉法；還可通過柱色譜(大孔吸附樹脂)分離各類游離蒽醌；還可利用化學檢識對其進行鑒定。

2.2 引進虛擬仿真實驗現代化教學手段，彌補傳統教學不足

計算機虛擬仿真實驗是一種現代化的教學手段，可以彌補傳統教學的不足。虛擬仿真實驗的運用，改變了傳統的實驗教學模式，它將信息技術融入實驗教學，將抽象的知識轉變為動態的具體形象[3]。目前高校實驗室的實驗操作與企業的工業化大生產還存在一定的差距，僅僅通過實驗教學還不能很好地滿足學生將來的就業需求。為推進職業教育教學過程與生產過程的對接，學院引進了虛擬仿真實驗現代化教學手段，中藥提取模塊以中藥制劑的生產過程為主線，模擬企業生產車間整體的運作流程，設有提取、醇沉、乙醇回收等6個崗位，通過三維立體仿真模型，學生可以從多個角度了解設備構造、運行原理及生產的工藝流程。

在實驗教學中利用4個學時讓學生模擬崗位角色，通過“角色扮演”真實感受、體驗生產企業提取中藥的過程，縮短實驗教學與生產企業中藥提取的差距。

3 改革成效

實驗課結束后對16級普高藥學班和對口藥學班的學生開展問卷調查，內容包括學習天然藥物化學的態度、興趣，對天然藥物化學實驗內容的評價、難易程度，以及對實驗教學改革的評價、對仿真模擬實驗的感受等多個方面。調查結果顯示，96%的學生認為天然藥物化學實驗課對理論知識掌握有幫助，87%的學生愿意選擇設計性實驗，91%的學生認為設計性實驗較驗證性實驗更能提高實踐能力，98%的學生表示對仿真模擬實驗感興趣。

另外，通過對比2016級和2015級學生的實驗成績，平均成績漲幅達13%。

4 討論

從調查數據和學生的座談反饋意見來看，改變傳統實驗模式激發了學生探索實驗的主觀能動性，提高了學生的實驗操作技能；將仿真模擬平臺引入到天然藥物化學實驗課的教學中，增強了實驗教學的趣味性和靈動性，有力推動了天然藥物化學實驗教學的改革和教學質量的提高。

但在具體實施過程中應注意以下問題：進行設計性實驗選題時一定要考慮實驗室的條件，盡可能選擇天然藥物化學實驗室能開展的實驗項目進行設計；一定要重視實驗準備工作，實驗過程中往往存在實驗試劑用量不足的現象，這就要求實驗教師的準備工作一定要做到細致到位；仿真模擬實訓平臺的模塊數量存在一定的局限性，下一步應引進更豐富的資源。

隨著科技的高速發展，新儀器、新技術不斷出現，要使學生能夠盡快掌握新方法和新技術，就必須不斷增加更新相適應的實驗內容和教學方法。只有實驗教學中各個環節跟上時代的進步、學科的前沿，才能更好地發揮實驗教學在人才培養中的優勢作用。 在今后的實驗教學過程中，會結合學院自身的特色，繼續探索發掘有利于提高學生綜合素質的實驗教學改革方法，培養出更多創新型實用型藥學人才。