“海洋天然產物化學”研究型課程的教學探索

［摘 要］ “海洋天然產物化學”研究型課程基于多學科交叉思想，系統介紹了海洋天然產物的基本概況、基本研究方法、結構類型、不同海洋生物類群及其天然產物、海洋藥物研發案例、生物技術在海洋天然產物中的應用等內容，注重規律、趨勢分析和方法的實用性，有機融入課程思政，注意趣味性，采用啟發、互動、研討、分享和案例式教學，搭建科研交流平臺，并結合考核訓練學生文獻閱讀與學術評價能力。考核結果及調查問卷顯示課程取得了較好教學成效，為該課程的進一步改進指明了方向，并有一定的參考價值。

［關鍵詞］ 海洋天然產物化學；多學科交叉；研究型教學；知識體系；能力培養

［基金項目］ 2014年度廣東省揚帆計劃項目“引進緊缺拔尖人才”（201433009）；2020年度廣東海洋大學南海學者計劃項目“南海杰出學者”（JCXZ201905）；2022年度廣東海洋大學研究生教育創新計劃項目“研究生示范課程海洋天然產物化學”（202232）

［作者簡介］ 張 翼（1978—），男，湖北蘄春人，博士，廣東海洋大學食品科技學院教授，主要從事海洋天然產物研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）11-0101-04 ［收稿日期］ 2023-04-20

海洋已被公認為是重要的“藍色藥庫”［1］。因此，海洋天然產物化學成為國內外高度重視的學科，如何有效地開展“海洋天然產物化學”課程的教學、提高學生的研究能力，對于本領域研究生的培養和學科發展非常關鍵。

廣東海洋大學是廣東省“沖補強”計劃的重點建設大學，由于學校瀕臨南海的海洋生物資源優勢以及海洋功能食品和藥物的開發需求，學生迫切需要較系統地掌握海洋天然產物化學的知識體系、研究方法和新的研究趨勢，因此筆者開設了32學時的“海洋天然產物化學”研究型課程，本文主要介紹了該課程的知識體系、教學方式和考核方式以及研究型教學思想在其中的體現［2］。

一、教學探索

（一）知識體系

隨著時代的發展，傳統海洋天然產物化學已經演變成了天然有機化學與海洋生物學、分子藥理學、分子生物學、化學生物學、化學生態學、化學及生物信息學等學科交叉融通的復雜多學科體系。考慮到此趨勢和學生科研工作需要，本課程設置了以下教學內容：（1）緒論。主要介紹海洋天然產物化學的基本概念、學科歷史、一般方法論、重點生物資源和領域、研究難點、我國研究概況及未來發展方向。（2）基本研究方法模塊。主要包括天然產物的提取分離方法和化合物結構波譜解析兩部分，讓學生掌握實用的基礎研究技能，通過舉例和習題貼近實操。（3）海洋天然產物結構類型。以生源合成途徑為主線，從化學的視角，介紹了主要的海洋天然產物結構類型、相互間內在聯系，結構、生物分布和活性特點，讓學生形成較系統的認識。（4）海洋天然產物各論。從生物學和生態學的視角，介紹不同門類海洋生物的生物學、生態學特性，再在其基礎上介紹該類海洋生物天然產物研究的發展趨勢、主要結構類型、突出特點和代表性化合物的結構與生物活性或生態學功能。（5）海洋天然藥物的研究與開發。以比較著名的草苔蟲內酯、ET-743等海洋藥物為例，從生物資源、發現歷史、結構特點、研究新進展和新方法的應用、多學科的合作貢獻和新的研究趨勢等多方面系統介紹了海洋天然藥物的研究實踐，讓學生能夠從縱向、橫向拓展學術思維，學會發展地看問題和多學科多角度知識運用的意識。（6）生物技術在海洋天然產物研究中的應用。生物技術越來越多的應用是現代及未來海洋天然產物研究的突出特點，在此章節中筆者通過案例介紹了基因組挖掘、組合生物合成、宏基因組、現代藥理篩選技術在海洋天然產物研究中的應用。（7）學生學習分享模塊。安排5課時讓學生課下主動查閱學習感興趣的國際重要期刊文獻，在課堂上向老師、同學分享自己對文獻的研究收獲和見解，并與期末考核相結合。最后的一課時為開放互動環節，學生和教師可以就任何本領域的話題發表觀點，提出感興趣的問題，互相研討交流。

（二）教學方式

作為一門針對研究生的課程，對學生研究思維能力的培養尤為重要［3-4］。為此，在課程的教學過程中，突出采用了啟發、互動、研討和分享式教學，并將課堂和課程QQ群搭建成科研交流平臺，充分調動學生作為學習主體的積極性，讓這門課程成為思辨的研究型課程，并直接助力學生的科研工作，讓學生在完成挑戰性任務、了解自然界的奧秘等探究中感受到科學的魅力和快樂，從而培養起濃厚的學習興趣。例如，波譜解析是天然產物研究的基本功，在相關章節學習時，在課堂上除了介紹基本理論、方法和解析示例外，還提供了足量的習題讓學生當堂參與。教師在布置一道習題后，給學生留一定時間分析，并請不同學生在黑板上畫出各自推演的結構，但并不馬上評判對錯，而是讓學生自己解釋其推理，并請其他同學發表對不同答案的看法，必要時給予提點。學生有疑問時也可向老師或同學提問。通過這種思辨，讓學生理解為什么只有一個唯一正確的答案，在這個過程中學生綜合運用知識思考分析問題的能力得到了鍛煉。又如在學習海洋植物的天然產物時，介紹了海洋環境造就的海洋天然產物突出特點——鹵族元素取代，以及研究的較多的海藻、紅樹林植物和海草等類海洋植物鹵素代謝的特點，給學生布置開放性的思考題，讓學生查閱文獻，了解相對研究較少的一些海濱耐鹽植物及海水稻中次生代謝產物的研究情況及其可能的應用價值。

在最后一課時的開放交流討論中，學生可以提出自己在課程學習以及在實驗工作中的任何疑問，包括一些想法的可行性，教師和學生一起來分析探討這些問題。有些時候也許教師并不熟悉學生具體的研究領域，但有些學生涉入更深，比如困擾某些學生的實驗細節、技巧的訣竅，通過這種交流可能達到豁然開朗的效果。同時，不同領域的交流也能對師生產生很好的啟發，因此這也是一個很好的學術交流、思想碰撞產生火花的平臺。通過這個環節，更升華了研究型課程的內涵。另外，在本課程中也高度重視思政元素的融入，通過介紹我國在海洋藥物領域的悠久歷史、我國科學家在本領域做出的卓越貢獻和學科的國際地位，激勵學生為國成才、攻堅克難。

（三）考核方式

“海洋天然產物化學”是一門內容豐富且具有較大難度的課程，而學生的起點差異很大，因此本課程采用了平時成績結合期末文獻講評形式的考核方案。總成績包括作業（15%）、課堂參與（15%）、期末文獻講評（50%）、學術評價能力（10%）和考勤（10%）五部分。

作業的布置也偏重研究能力，包括一些具有適中難度的綜合性結構解析習題和對海洋天然產物領域中的一些“明星分子”的文獻調研、總結。通過作業，進一步訓練學生的化合物結構波譜解析基本功以及學生通過自主學習了解學科領域研究進展及一個問題的不同方面的能力。而課堂參與主要考查平時課堂上的互動交流，以及后文所述期末文獻講評環節的參與度，要求學生在學習過程中必須投入、融入課堂，積極思考，提出問題。

期末文獻講評環節，要求學生自行從本領域主流的國際期刊或綜合性期刊上自選一篇與本課程相關的研究論文，進行深度的閱讀分析，在期末考核時通過PPT的形式向師生介紹該論文的主要內容及個人的收獲、評價，并就老師和同學的疑問進行答辯，這種質疑往往具有挑戰性、來自不同的視角，這就要求學生對文章要進行較深入的理解、思考和拓展閱讀。同時，為了訓練學生的學術評價能力，要求學生和教師一樣，對講述者從講述清晰度、PPT制作質量、個人觀點收獲、回答問題質量等四個方面進行謹慎、獨立的評分，學生的評分均值與教師的評分按相同權重計算得到講述者的最終得分。

在期末文獻講評中，學生的提問參與度如前文所述構成課堂參與分的一部分，而學生對除本人外的各講評者的評分與該講評者最終得分的差值的平方和的大小，則作為其評價客觀度（或稱為“學術評價能力”）的衡量依據，即

，該平方和越小，表明其評價越趨向客觀或接近總體評價，反之則越偏離客觀或總體評價；再根據該平方和的區間對學生的該項能力進行評級和定量打分。

通過上述綜合考核方式，期望能夠起到督促學生平時鉆研學習，培養主動思考交流、獨立自學與專業外語、表述和批判思考、客觀審慎評價等科學研究必需的素質和能力。

二、教學成效

第一輪教學選課學生人數為10人，考核成績表明，課程總體教學效果較好。學生總成績介于84.4～93.3分，平均89.3分。在各項構成指標中，文獻講評成績相對均衡，而作業、課堂參與度與學術評價能力的個體間差異相對較大；但總體上看，各項成績的均值達到了85分以上。這反映出學生的各方面能力得到了較全面的訓練。

由于期末文獻講評環節既考查了講評者的分析研究、表述和思辨能力，也訓練了學生的學術評價能力。對該環節的成績詳細分析表明，總成績介于86.9～92.1分，平均89.4分，從講述清晰度、PPT制作質量、個人觀點收獲和回答問題質量等四方面（權重均為0.25）來看，有部分學生的口頭表述能力有待提高，個別學生對文獻有較深地理解，但面對問題的應變能力較欠缺。

如上所述，文獻講評環節是對聽眾學術評價能力的一個很好訓練，可以反映一個人對被評對象的評價的審慎客觀程度。將一個評價者對所有同學評價的偏差平方求和得到其對被評對象群體的評價偏差度量。以此類推，可得到所有評價者包括教師對被評對象群體的評價偏差度量（見圖1），由結果可知學生7和學生9的學生評價偏差與教師接近。該訓練的主要目的在于養成學生按一定量規，盡量客觀審慎評價對象的學術評價能力。考慮到研究生作為未來科研的生力軍，因此他們應該得到同行學術評議能力的培養，而且評價別人也是一個自省的過程。雖然基于評價者的評分與總體評分的偏差平方和來定量衡量一個評價者的評價客觀性（學術評價能力），可以反映其評價與總體偏好的接近度，但可能還不夠理想，有待改進探索［5］。

為了考查課程的教學效果，在最后一節課時向學生發放了匿名調查問卷，其內容包括學生、碩士論文基本研究課題方向，對課程知識體系合理性、課程學習收獲度、課程對學位論文支撐度、課程對長期學術規劃啟發幫助、對教師授課滿意度和對考核方式認可度的定性評價，具體的學習收獲，對課題研究支撐方面、課程欠缺方面的建議，以及對課程思政的反饋。

結果顯示，本輪選課學生其碩士論文60%選題為天然藥物化學或食品化學，30%為藥理作用機制，10%為其他方向。課程知識體系合理性方面，80%的學生表示很滿意，20%的學生表示滿意；學習收獲度方面，70%的學生表示收獲很多，30%的學生表示收獲較多；課程對課題研究支持度方面，80%的學生表示很有幫助，10%的學生表示較有幫助，10%的學生表示關系一般；課程對學術生涯啟發幫助方面，90%的學生表示很有幫助，10%的學生表示較有幫助；對授課效果，100%的學生表示很滿意；對考核方式的認可度，90%的學生表示很合適，10%的學生表示比較合適。上述統計表明本門課程得到了學生的高度認可。

具體反饋表明，該門課程學生的主要收獲體現在多個方面，其中，50%的學生提到了研究方法，60%的學生提到了前沿知識或未來趨勢。在對本人課題研究的幫助方面，主要是了解海洋天然產物知識體系，加深對課題的理解，掌握波譜解析技能、分離分析手段，具備實驗設計思想及啟發開拓思路。關于課程欠缺和建議主要體現在增加課時（如增加更多方法學與實驗設計思路、藥物發現案例）（20%），增加討論或文獻分享（30%）。100%的學生對課程中的思政元素融入表示肯定。

總體而言，課程的考核結果及調查問卷表明本課程首輪教學的探索總體上受到了學生的一致好評，學生各方面的研究能力得到了較好的培養，為他們下一步從事課題研究奠定了較好的基礎，當然也存在一些繼續改進的空間。

結語

通過“海洋天然產物化學”課程教學中知識體系構建、多樣化研究型教學方式的運用和考核方式方面的革新嘗試，該課程已經初步具備了研究型課程的特點，有效建構了學生在該領域的知識框架，授予其基本的研究方法，訓練、啟發了學生科學研究的思維，培養了學生的濃厚學習興趣，為學生搭建了學術研討交流的平臺，我們也發現了仍然存在的不足和可努力的空間。這些為該課程今后的持續改進指明了方向。

參考文獻

［1］于廣利，譚仁祥.海洋天然產物與藥物研究開發［M］.北京：科學出版社，2016：1-348.

［2］張翼，千忠吉，雷曉凌.研究生課程《生物活性物質研究》雙語教學的探索［J］.廣東化工，2018（12）：252-253.

［3］肖海豐，葉華香.學術型研究生創新能力培養策略研究［J］.教育教學論壇，2022（10）：13-16.

［4］楊春梅.PBL：研究生課程學習與科研訓練整合的有效機制［J］.學位與研究生教育，2014（7）：28-33.

［5］秦遠建.研究生課程教學的LPC教學方法初探［J］.

中國高教研究，2005（8）：31-33.

The Teaching Exploration of Researching Course of Marine Natural Product Chemistry

ZHANG Yia，b

（a.College of Food Science and Technology， b. Institute for Marine Drugs and Nutrition， Guangdong

Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524088， China）

Abstract： The “Marine Natural Product Chemistry” course for graduate students is based on interdisciplinarity. It systematically introduces the overview of marine natural products （MNPs）， basic methodologies， structural types of MNPs， the characteristics of different marine taxonomical groups and their MNPs， case studies of marine drugs development， and applications of biotechnology in MNPs. The educator attached importance to the analysis on regularity and tendency， the practicability of methodologies， the organically integration of ideological and political educational elements， and entertainment. The educational methods of enlightenment， interaction， discussion， sharing， and case studies were adopted in the teaching and learning. A platform has been set up for academic exchanges. Besides， the ability of foreign literature reading and analysis and the capability of academic evaluation were cultivated during assessment link. The assessment results and the questionnaires indicate that the course has reached good educational effects. The above educational exploration and effects will guide the further improvements of this course and can be taken as reference for similar courses.

Key words： marine natural product chemistry; interdisciplinarity; investigative teaching; system of knowledge; training of capability