藥學類專業天然藥物化學實驗課程的教學改革探索*

文 瑤

(廣東藥科大學藥學院，廣東 廣州 510006)

天然藥物化學實驗課程的主要任務是通過驗證的方式配合和強化理論教學內容，培養學生提取、分離、精制及鑒定天然產物的能力。天然藥物化學實驗是一門非常實用的學科，對培養具有創新意識和實踐能力的應用型藥學人才特別重要。為培養具有創新意識和實踐能力的應用型藥學人才，現有的天然藥物化學實驗課程在授課內容、模式等方面已遠不能滿足現代高素質藥學人才培養需要。因此，改革實驗技能培養體系，在培養應用型人才的過程中極為重要[1, 2]。在天然藥物化學實驗教學過程中，如何在有限的課時數內，高效率地組織天然藥物化學實驗，達到培養學生獨立性、創新性的目的是一個迫切需要解決的問題。在原有的天然藥物化學教學體系中，教師專注于理論課程的教學，往往忽視實驗課程的教學。天然藥物化學實驗則是通過實驗教學加深學生對理論知識的掌握與鞏固，在實踐過程中幫助本科生掌握研究天然藥物化學的基本方法，并且培養學生的動手能力[3]。

1 天然藥物化學實驗課程現狀

原有天然藥物化學實驗課程在授課內容、方式和考核環節等方面已嚴重滯后于現代實驗教學創新和發展的要求。主要有以下幾個問題：第一，課堂訓練目的不夠明確，學生往往認為此課程就是完成老師布置的任務，對學生主動探究能力的培養遠遠不夠。第二，授課模式比較單一，教學內容單調。傳統的天然藥物化學實驗課程學習模式多是教師以板書的形式講授實驗內容，學生在沒有深入理解實驗原理的情況下就按部就班地做實驗。深受應試教育的影響，現代大學生的“學”部分還很被動，在這種授課模式下，學生學習的主動性不高，學習效率低，教學效果不好。第三，實驗考核模式單一。原先的做法就是通過一整個學期的實驗，教師根據學生的出勤率、實驗結果和報告給出評分。為此我們做了積極的嘗試，以專業需要和發展為本，加強培養學生的實踐能力和創新精神。通過優化與改革天然藥物化學實驗的教學內容，增加綜合性和設計性實驗，制定科學合理的考核體系，注重應用型實踐能力的培養，使學生開闊視野，強化創新意識，提高獲取應用新知識、分析和解決問題的能力，使學生對未來職業要求和崗位環境的理解加深，加強教學內涵建設，提高人才培養質量。

2 改革的基本思路

2. 1 優化課程教學內容

天然藥物化學實驗教學內容應緊跟本學科領域前沿科學進展，將新技術、知識融入天然藥物化學實驗教學中，使學生了解本專業的發展趨勢，熟悉和掌握天然藥物化學前沿的理論知識和操作技能[4]。我們增加了《補骨脂中異補骨脂素和補骨脂素的提取、分離與鑒定》和《女貞子中齊墩果酸的提取與鑒定》兩個設計性實驗，使學生的獨立性和創造力得到增強。我們按“設計性實驗和綜合性實驗”兩個層次展開教學。設計性實驗則以研究課題為重點，訓練學生的科學研究能力，主要以學生所學的理論知識和查閱相關中英文文獻為基礎，設計指導老師所給的實驗題目的方案，再經教師點評后開展實驗。綜合性實驗注重培養學生的實驗能力，使學生透徹理解所學的理論知識，如天然藥物中有效成分的提取、純化和結構鑒定等。

根據學生的專業不同，對應的課程學時不同(包括45學時和54學時)。我們根據實驗課的學時數和天然藥物化學理論課的教學重點設置了一個設計性實驗和兩個綜合性實驗。這三個具有代表性的實驗涉及天然藥物化學研究中的所有實驗操作，基本可以保證學生通過實驗增強動手能力和檢驗理論課所學內容的要求。藥物制劑和藥物分析專業的天然藥物化學實驗課為45學時，由《槐花米中蘆丁的提取、分離與鑒定》(18學時)、《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與結構鑒定》(18學時)和《女貞子中齊墩果酸的提取與鑒定》(9學時)三個具有代表性的實驗組成。藥學、藥物化學和制藥工程專業的天然藥物化學實驗課程為54學時，由《槐花米中蘆丁的提取、分離與結構鑒定》(18學時)、《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與結構鑒定》(18學時)和《補骨脂中異補骨脂素和補骨脂素的提取、分離與結構鑒定》(18學時)三個具有代表性的實驗組成。重點講解實驗中的基本概念、原理、方法和操作。通過以上實驗教學內容，學生可以掌握天然藥物中化學成分的常用提取(溶劑提取法、超聲輔助提取法、回流提取法、堿溶酸沉法和酸溶堿沉法等)、精制(重結晶法和鹽析法等)和分離純化(氧化鋁柱層析、硅膠柱層析等)方法，同時掌握紙層析和薄層層析(硅膠薄層和聚酰胺薄膜等)等色譜鑒定法和常用化學檢識法。

2.2 改進課程教學方法與手段

2.2.1 優化實驗教學方法

原有的封閉式、注入式和程序化教學法不能調動學生學習的積極性和主動性。教學方法改革后，通過構思教學理念、教學方案和教學方法，實施開放式、探究式和啟發式教學計劃。在實驗過程中，以學生自主操作為中心，老師指導為輔，倡導探索性、合作和自主學習，以彰顯學生的主體地位。在設計性實驗中，通過學生根據已學的相關理論知識，查閱中英文文獻，設計實驗方案，準備實驗材料，調配實驗試劑，調試儀器，觀察實驗現象，記錄并整理原始數據，分析實驗結果，可以培養學生創造性思維能力和自主科研能力。在綜合性實驗中，通過學生提前預習實驗目的、原理和內容，并撰寫詳細的預習報告，讓學生帶著問題做實驗，培養學生發現、分析和解決問題的能力。

以增加的設計性實驗《補骨脂中異補骨脂素和補骨脂素的提取、分離與結構鑒定》為例，具體實施步驟如下：實驗前2周將任務布置下去，每2位同學為一組，要求每一組同學根據已學的相關理論知識，查閱中英文文獻，設計實驗方案。要求學生設計的實驗方案具體內容共5大部分內容，包括實驗目的、實驗原理、儀器與試劑(儀器規格、試劑劑量)、實驗步驟(提取、精制、柱層析分離、化學鑒定和薄層色譜鑒定)和參考文獻。隨后指導教師修改學生提交的實驗方案，并提出建議。指導教師返回給學生修改后的實驗方案，學生修改后重新打印交給老師。隨后每組學生準備實驗材料，調配實驗試劑，調試儀器，獨立完成實驗，觀察實驗現象，記錄并整理原始數據，分析實驗結果，完成實驗報告。課后，學生們互相交流，比較各個實驗方案的優缺點。

2.2.2 引進類比法教學

類比法教學是將未知和已知實驗對象的某些相同或相似方面進行比較并通過實驗檢驗。例如，在槐花米蘆丁的提取實驗中采用熱水提取；在黃連鹽酸小檗堿、女貞子齊墩果酸、補骨脂異補骨脂素和補骨脂素的提取實驗中分別采用超聲輔助酸性水提取和超聲輔助/乙醇回流提取。運用3種不同的提取純化方法的原理與藥材中活性物質的結構特征具有一定的聯系，學生把握活性成分的種類及結構特征，可依據相似相溶的原理，針對性地選取提取和分離純化方法。在實驗教學中，引入類比法，根據已知內容推理未知內容，比較不同內容并進行傳授，鍛煉學生剖析問題的本領。

2.2.3 運用高效的實驗教學模式，加強實驗操作技巧

改革傳統的實驗教學模式，運用信息技術促進實驗教學模式的現代化，以增強實踐教學的開放性、靈活性和高效性，使問題化繁為簡，化抽象為形象。在授課方式上同時采用傳統教學手段和多媒體技術，把學生的學習積極性和主動性充分調動起來。過去的實驗內容都是寫在黑板上，老師現場進行實驗操作，這種陳舊的教學模式，有的學生看不清教師操作。我們以板書和多媒體教學的形式進行教學，將抽象的文字信息轉化為生動的圖像、視頻，讓學生更直觀地理解實驗原理和操作，高效調動起學生主動學習的積極性。根據多媒體教學的原理，開拓現代教育技術創新。例如，利用功能完善的學習軟件，將教師多媒體課件上傳，供學生課后復習；建立討論板塊，實現師生線上互動。課堂上還可應用“翻轉教學法”[5]，互換學生與老師的角色，學生是主角，老師只是指導，讓學生自主設計實驗方案并完成實驗。還可通過計算機制作實驗仿真課件[6, 7]，通過真實演示和人機交互進行模擬實驗，幫助學生從被動接受轉變為主動學習。采用多媒體教學，在學生面前直觀地展示中藥材植物圖像和藥用部位照片；利用多媒體技術模擬儀器的原理和實驗過程，顯示各種儀器結構，動態演示提取分離、結構鑒定過程；使用視頻錄像記錄真人演示儀器操作過程和注意事項。運用多媒體規范實驗的基本操作和技巧，可強化學生的感性認知。例如，在實踐操作的教學流程中，通過引導在模擬、仿真、虛擬環境中進行操作，促進模擬、仿真、虛擬實驗與傳統實驗的有機融合；通過提供開放的實驗教學平臺，使學生按照自身的實際需求選取實驗項目、實驗時間和儀器設備等，增加實驗室在時間、空間、方法和項目內容等方面的開放程度。增強學生對于理論知識的掌握能力，促進學生養成嚴格縝密的科學素質和優秀的實驗室工作習慣。通過這些教學方式的改革，學生的學習主動性得到了很大的提高，同時教學目標也得以實現。

2.3 建立合理的考核體系

實驗考核是激發學生學習熱情和培養學生良好的實驗習慣的有效措施，也是檢驗學生對知識和實驗技能的掌握程度的可靠方法。原先的天然藥物化學實驗考核方法較簡單，僅從實驗報告的書寫情況進行評定打分，造成一部分學生懶惰，逃課或不進行實際操作，僅靠抄襲其他學生的實驗報告蒙混過關，這種方法往往不能客觀地反映學生的實際實驗能力。實驗考核改革后，將出勤率、實驗結果、實驗報告、方案設計與衛生情況等綜合到實驗成績中，讓動手能力強、準備充分的學生得到應有的獎勵是公平公正的考核準則。具體實施步驟如下：提前2周時間將期末考試題目和設計性實驗題目布置下去，要求每一位同學都要完成一份實驗方案，在操作考試時根據自己制定的實驗方案具體實施。將實驗方案與考試報告一起作為期末考核，要求在操作考試中一起完成。這樣就避免了原有實驗教學中一刀切的缺陷，可以綜合考查學生的綜合實驗能力。打分過程是教師對每個學生逐一進行打分，設計性實驗操作是分組進行的，考核實驗操作是每個人獨立完成的，所以有些評分項目根據整組表現情況打分，其他的都是根據個人表現打分。通過實驗課考核體系的改革，學生的學習責任感得到了增強，學生的學習主動性得到了提高，學生的操作能力和提出及解決問題的能力得到了強化，使學生知識、創新意識和技能得到發展。

2.4 開展“第二課堂” “科研導師制”等課外科學實踐活動

學校的開放式實驗與導師制相結合。教師根據項目研究計劃和研究進展，結合學生的具體情況，制定教學內容和教學要求。一個老師教幾個學生，師生一起探索[8]。在這種模式下，教師有充足的時間與學生相處，不僅拉近了師生間的距離，師生交流機會多，而且在一個輕松的環境下，師生間交流容易。通過研究實驗、撰寫論文等方法，進一步豐富天然藥物化學實驗的教學內容，使本科生創新思維和科研能力得到發展。通過天然藥物化學實驗教學新模式，建立多媒體課件、BB平臺教學等先進的教學工具，抽象的教學內容被形象化、多維化和立體化，豐富實踐教學過程，使教學質量得到提高。通過構建課外科學實踐體系，培養了學生的創新精神和實踐能力。

3 結語

對于藥學類專業中重要的天然藥物化學實驗課程，我們積極探索本課程的教學改革，提出了優化課程教學內容、改進課程教學方法與手段、建立合理的考核體系及開展“第二課堂” “科研導師制”等課外科學實踐活動的改革思路，希望能為天然藥物化學實驗的教學改革提供參考。