中藥化學實驗教學改革探索

杜錕 支燕樂 薛貴民 崔傳豪 陳輝

摘 要 中藥化學實驗課程是學生深入學習和理解中藥化學的重要環節，具有較強的實踐性，對于高素質和現代化中醫藥人才的培養具有重要作用。針對中藥化學實驗教學中現存的問題和難點，提出相關解決措施，旨在進一步提高教學效率和質量。

關鍵詞 中藥化學；實驗教學；教學改革；虛擬仿真實驗；安全教育

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）22-0110-03

Exploration on Reform of Practical Training of Chemistry of Traditional Chinese Medicine//DU Kun， ZHI Yanle， XUE Guimin， CUI Chuanhao， CHEN Hui

Abstract Practical courses is important for students to effectively study and understand the theory of chemistry of Traditional Chinese medicine （TCM）， and to practice the knowledge in books， which plays an important role in training of high-quality talents in TCM. Given the current existing problems meeting in the practical courses of chemistry of TCM， this paper discussed the solutions and the strategies， aiming at improving the quality of the practical training of Chemistry of TCM.

Key words chemistry of traditional Chinese medicine; experimental teaching; teaching reform; virtual simulation experiment; safety edu-cation

0 引言

學生能力素質的提升和創新能力的培養是高等院校教育的重要任務之一。實驗教學對于本科生實踐和創新能力的培養具有重要作用，不僅可以幫助學生深化理解課堂理論知識，而且能夠培養學生的科研素質、探索和創新意識，是實現高等院校人才培養的重要環節。因此，深化實驗教學改革和提高實驗教學質量，是現階段高等教育改革的重要內容[1]。

中藥化學是一門結合中醫藥基本理論和臨床用藥經驗，運用現代科學和技術，從化學的角度研究中藥有效物質基礎的學科，在中醫藥院校藥學相關專業為必修課程。河南中醫藥大學的中藥學、中藥資源與開發、中藥制藥專業均開設了中藥化學課程，課時為60～90學時，實驗課程約占總學時的一半。實驗課程對激發學生學習中藥化學的興趣、深化學生對中藥化學理論知識的理解和鍛煉學生動手能力都起著不可替代的作用。

中藥化學課程涉及的理論內容非常豐富，很多源自科研經驗，比如各種分離技術、結構鑒定等。同時，有的章節知識點具有比較分散、聯系性不強等特點。隨著理論課教學的深入，知識內容的增多，部分學生對學習中藥化學的興趣會降低或產生枯燥感，對教學效果和質量產生重要影響。中藥化學的實驗課程是培養學生實踐能力和提高學生學習興趣的重要環節，并且可以幫助學生進一步理解和鞏固知識，加深對基本概念和理論的認識，實現從感性向理性認識的飛躍[2]。在實驗過程中，學生通過親自使用各種實驗器具與相關實驗材料，真正動手將書本上看起來眼花繚亂的化學結構式經過實驗得到肉眼可見、伸手可觸的粉末、結晶，這個過程無疑會增強學生的自信心，進一步提高學生對實驗深入探索的興趣。同時，在中藥化學實驗過程中，教師和學生頻繁互動、交流、溝通，教師可以靈活引入自己的科研經驗，拓展學生的眼界，助力培養本科生的科研思維。

本文就目前中藥化學實驗課程教學中存在的問題和難點，提出相應的解決措施，以提高教學效率和質量。

1 傳統中藥化學實驗教學模式現存問題

河南中醫藥大學中藥化學實驗課內容包括“虎杖中蒽醌類成分的提取、分離、純化和鑒定”“槐米中蘆丁的提取、鑒定及其水解產物的分析”“三顆針中小檗堿的提取、純化與鑒定”以及“中藥未知粉末中化學成分的鑒別”四個實驗[3]。學生主要按照教師已設計和驗證的實驗步驟，完成提取、萃取、色譜分離、鑒定等實驗步驟。教師對實驗原理、操作和注意事項等進行講解，并指導學生以兩人一組開展實驗，課后完成實驗報告。在這類中藥化學實驗教學模式中尚存在以下幾個問題。

1）學生不主動預習實驗課內容，實驗時僅僅是按照實驗教材中詳細的實驗流程，簡單機械性地重復操作或模仿相應的實驗步驟，缺乏對整體實驗原理的預習、理解和思考，缺少對實驗背景的了解以及對前景的展望。

2）實驗以小組為單位進行，部分學生會產生極度依賴小組成員的現象，不主動參與操作實驗的主要過程，更不會在實驗失敗時主動反思實驗步驟，尋找實驗失敗原因。

3）實驗效果不能客觀評價。實驗課最終的成績主要由考勤、產品質量、自評、互評和實驗報告五部分考核內容構成。在實驗課教學過程中，教師不可能精準掌握每個學生實施實驗的細節，以及學生對相關知識與技能的掌握程度，因此很難做到客觀、全面地評價學生的學習效果。實驗報告作為評價實驗效果的主要部分，也存在內容單一、抄襲偏多等問題。

4）實驗課學時緊張，在有限的學時內不能使學生完全掌握中藥化學的實驗技能；部分學生實驗操作時間過長，或實驗操作失誤，不能按時完成所有實驗。

5）學生的安全教育培養在實驗課中比較薄弱。

2 教學改革措施

2.1 錄制實驗課視頻，加強課前預習

實驗課中所有實驗都經過教師反復驗證，在準確操作下是可重復的。但是很多情況下，學生往往對實驗中部分細節把握不準，造成實驗失敗。如在槐米中提取蘆丁實驗中，需要精確調節溶液pH才能高產率沉淀蘆丁粗品，以實現預期實驗效果。教師可以對實驗課的四個實驗親自進行操作并錄制成視頻，在視頻中講解其中的實驗細節和技巧，同時分析其中的實驗原理，交代實驗的注意事項。教師在學生實驗課前通過微信、釘釘或慕課等將錄制好的視頻傳給學生，使學生充分地預習實驗課內容，了解和掌握實驗的學習目的、步驟、操作細節和注意事項。在每次實驗課前組織5分鐘的一道問答題的考試并計入實驗課總成績，以加強學生的課前預習。

2.2 實驗考核內容多元化

從多角度考查學生對實驗課知識的掌握和應用能力，避免學生重知識、輕技能。目前實驗成績由考勤、產品質量、自評、互評和實驗報告五部分考核組成，但實驗報告形式單一，抄襲偏多；實驗過程常常不能被全面觀察；學生對相關知識及技能的掌握程度很難全面體現；自評、互評主觀意識較強，往往以滿分結尾……各種原因導致實驗成績并不能準確表現學生個人真實的實驗水平和能力。

實驗報告是實驗課最重要的考核項目，教師可以對實驗報告的格式要求更加靈活，讓學生自己設計出合理的實驗報告，要求報告體現實驗的研究背景與研究方法、實驗結果、實驗結果的分析以及對實驗結果的展望。學生因此可以充分發揮自己的創造力，設計出完整的實驗報告，通過廣泛閱讀網絡和圖書館中的文獻，了解實驗相關的歷史、背景、涉及的科學家、著名的相關事件等，以及對自己的實驗結果進行剖析，并展望進一步研究和應用前景，以此充分激發創造力和對中藥化學的興趣，在實驗報告中體現出自己的思考和創作。

目前，中藥化學實驗課沒有考試，為了敦促實驗小組每個成員認真積極參與實驗，避免部分學生只看不做、眼高手低，可以增加實驗課的考試環節。考試設在期末進行，內容涉及抽考一個儀器的使用或搭建一個簡單的實驗裝置，如移液槍、旋轉蒸發儀的標準使用步驟，搭建或拆卸回流裝置、煎煮裝置等，確保每個學生在實驗中都能積極參與，增強學生團體活動中的參與感和收獲感，并有助于增加學生之間的友誼。

2.3 引入虛擬仿真平臺

信息技術的發展以及5G技術的成熟，推動了虛擬仿真實驗課程的發展。虛擬仿真實驗是在計算機上模擬現實實驗教學，包含真實實驗的基本原理、操作步驟等內容[4]。目前，虛擬仿真資源已成為部分高校輔助實驗教學的一種手段。虛擬仿真實驗平臺可以使用活潑生動的動漫形象，激發學生的創造能力和實驗興趣；同時可以將耗時的實驗壓縮到幾分鐘或者幾秒鐘，實現線上開展耗時的實驗，大大提高實驗教學的效率。另外，虛擬仿真平臺不會造成諸如樣品、試劑等資源的浪費。

部分中藥化學實驗不僅會產生一定的垃圾和廢液，并且實驗過程較長。以實驗“槐米中蘆丁的提取、鑒定及其水解產物的分析”為例，該實驗要分兩天進行，如果學生在某一步驟操作失誤，可能導致實驗要重新做起。虛擬仿真平臺的建設可輔助線下中藥化學實驗教學，為學生充分預習實驗內容，開展耗時、高危實驗提供線上學習資源。

2020年春季學期由于新冠疫情的影響，大多數學校不得不推遲開學，安排教師在家中運用網上授課的方式保障“停課不停教，停課不停學”，通過利用網絡平臺教學，實現教師在網上教、學生在網上學的網課。但是中藥化學實驗課程的進行成為疫情防控期間的難點，因此，中藥化學實驗課程引入虛擬仿真平臺具有重要作用。同時，虛擬仿真平臺具有極強的穩定性，藥學院制藥工程專業已經連續多年使用線上虛擬實驗完成實驗“青霉素發酵生產工藝”。

“互聯網+實驗”是實驗課改革的必由之路，化學虛擬仿真實驗平臺具有線下實體實驗不可比擬的優點，不僅可以杜絕中藥化學實驗垃圾、廢液的產生，還可以完成高危、耗時的實驗[5]。同時，線下實體實驗也有著化學虛擬仿真實驗平臺不能替代的地方，如在化學實驗中精準的實際操作，可以培養學生嚴謹的科研態度、良好的實驗習慣；在化學實驗中的諸多實驗細節，可以培養學生的觀察和思考能力。過度的虛擬實驗則可能會影響學生的創造能力及思維的發散與拓展，降低學生對實驗進一步探索的欲望，因為虛擬仿真實驗的結果是由已設定的程序決定的，只要按照規范要求操作電腦，一定能得到理想的實驗結果；實體實驗的結果則完全不同，它與實驗過程是息息相關的，某一步驟的錯誤甚至只是試劑劑量的不同，都會引起實驗結果的偏差。教師要確切掌握兩種教學模式的優劣，做到相互靈活配合使用。

2.4 加強實驗課安全教育

中藥化學實驗存在一定的安全隱患，教師需要切實加強實驗中的安全教育，提高學生的安全實驗意識。例如：部分學生取硅膠粉末時不在通風櫥中進行，并且沒有做好相應的防護措施；在實驗過程中未能始終保持手套、護目鏡的佩戴和白大褂的穿戴等。平時應增加安全教育講座、應急演練以及實驗室考試，使學生樹立安全實驗和自我保護的意識，同時確保在遇到實驗安全事件或事故時，師生都可以進行相應的應急處理。

此外，實驗室應設立常備藥箱，備齊處理實驗室突發事故的常用藥品，包括洗眼用藥物、醫用生理鹽水、普通創傷處理藥品等。實驗室安全基礎設施（如消防設施、通風排風設施、廢液收集處理設施、防爆設施等）和安全防護用具（如護目鏡、防護手套、防護面罩、工作服等）是中藥化學實驗中確保學生生命安全和身心健康的基本保障?？梢酝ㄟ^不斷提高實驗防護設備水平和學生安全防護意識，減少中藥化學實驗教學中的安全事故，降低造成人身傷害的可能性。高?？蓮娀瘜嶒灠踩涃M保障，加強實驗安全教育[6]。同時為了提高學生對實驗安全的重視程度，幫助學生完全掌握安全實驗的基本知識，養成良好的實驗習慣，可以采用試卷考查形式，以實驗安全內容為題庫，將考試成績納入學生實驗考核范圍。

2.5 實驗課引入教師的科研最新進展

在實驗課教學中，教師可以適當引入自己科研最新進展，激發學生對科研的興趣。比如在“槐米中蘆丁的提取、鑒定及其水解產物的分析”和“三顆針中小檗堿的提取、純化與鑒定”實驗課授課時，教師可以以自己的科研項目或者文獻中最新報道為例，介紹相關黃酮類或生物堿的最新科研實例。教師在實驗課中具有很多與學生實時的互動和交流，不僅可以及時得到教學反饋，還可以在互動中適當引入自己的求學經歷、科研思路，引起學生對科研的好奇心，激發學生對考研方向的思索。在課外時間，鼓勵學生參加科研相關的競賽，或者引導學生進入科研實驗室、參與教師的科研項目，以期學生走出課堂、走進真正的科研，通過理論聯系實際，拓展學生的科研視野，培養學生的動手能力，激發學生對實驗、對科研的興趣。課下可聯系班委組織帶領全班學生參觀科研實驗室，并向他們介紹核磁共振儀、高效液相色譜儀、氣質聯用儀等高端實驗儀器；平時課余時間邀請學生參與研究生的科研，執行簡單的儀器操作，比如使用旋轉蒸發儀、冷卻器、移液器、抽濾瓶、真空干燥器等常規實驗儀器。同時，可以在實驗室中培養學生使用ChemDraw和SciFinder等中藥化學科研相關軟件或網站，讓本科生和研究生經常互動，使學生對科研內容和科研日常生活都有所了解，有助于本科學生對自己考研和職業選擇的判斷。

3 結束語

中藥化學課程非常重視理論知識的應用，實驗課程是有效深化對理論課內容理解的重要手段。為適應現代社會對大學畢業生的科研能力要求越來越高的現狀，在實驗教學中，教師應將傳統的被動的教學方式轉變為能增強學生主觀能動性的實驗方式，在做好安全防護措施的前提下，適當增加設計性實驗，讓學生積極主動地投入實驗，提升自主學習能力，培養創新能力、動手能力和科學素養。

參考文獻

[1]匡海學.中藥化學[M].北京：中國中醫藥出版社，2017.

[2]陳娟麗.淺談化學實驗在化學教學中的作用[J].山西化工，2004（4）：51-52.

[3]李孟，陳輝，孫彥君，等.高等中醫藥院校中藥化學實驗教學現狀及改革探索[J].教育現代化，2020，7（52）：85-87，91.

[4]李娜.多樣化實驗教學手段在中學化學教學中的應用研究[D].內蒙古：內蒙古民族大學，2020.

[5]哈斯其美格，陳麗華，肖朝虎，等.“線上+線下”混合式教學法在基礎化學實驗教學中的應用[J].化工管理，2021（1）：18-19.

[6]陳行.高校實驗安全教育現狀、問題與對策[J].品牌與標準化，2021（1）：100-103.