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在天然药物化学的教学过程中如何充分激发学生的好奇心,从而培养他们学习该门课程的兴趣是十分重要的。作者发现,在对不同章节的讲授过程中,在不脱离教学大纲范围的情况下,有针对性地选取重点、热点等前沿问题,适当地列举出相应的实例,能加深学生对相关章节内容的理解和掌握,从而激发学生的求知欲。以讲授第一章绪论部分为例,可引入生活当中一些熟悉的例子,让学生对天然药物的作用、提取分离的方法等有直观的认识。以日常使用的化妆品为例,相宜本草润白滋养面膜中含有当归提取物,因为当归水溶液能抑制黑色素形成,具有抗衰老和美容作用,而起这些作用的是其中的维生素、有机酸等有机成分及微量元素;碧欧泉男士炽能醒肤爽肤水中含有人参精华,人参浸出液中的多种皂苷和多糖类成分可达到扩张皮肤毛细血管、增加皮肤营养的功效。再如目前市场上出售的中药减肥胶囊,大多含有山楂、三七、党参等中药提取物,山楂中的黄酮类熊果酸、齐墩果酸等可降低总胆固醇,脂肪酸可促进脂肪氧化;三七中的三七黄酮A、三七氨酸降胆固醇效果显著。通过这些熟悉的实例,学生探究天然药物化学的欲望被激发起来,很自然地感受到学习这些知识的必要性和重要性。
2改革教学内容,突出重点和难点
学生在初学天然药物化学时可能会对该门课程产生繁多、复杂的印象,而实际上该门课程具有极强的规律性。提取分离和结构鉴定是天然药物化学的核心内容,在授课时针对不同章节着重讲授各种类型天然药物的理化性质、提取分离及结构鉴定的方法,但每一章节的重点和难点又不尽相同。如在讲授蒽醌类化合物这一章节时将提取分离作为重点,结构鉴定作为辅助知识来讲解;黄酮类化合物在讲授时其理化性质、提取分离及结构鉴定均是重点内容,其中结构鉴定更是要作为难点内容来讲授,并根据学生学习的情况适当调整课时,学生在掌握并牢记黄酮类化合物氢谱碳谱的特征性数据后结构鉴定就变得非常有规律可循了。
3调整教学方式,培养学生能力
作者发现,天然药物化学如果采用传统讲授式即“满堂灌”﹑“填鸭式”的教学方法,以教师为主体,学生往往处于被动接受地位,这种教学方法持续一段时间后学生会变得缺乏独立思考和积极思维的能力,不仅影响学习的积极性,更加影响教学效果。因此,作者对教学方式不断进行调整,使教学形式变得灵活多样,如在讲授绪论部分的提取和分离方法时采用多媒体模拟动画的形式,模拟凝胶色谱的分子筛原理、连续回流提取等,使学生对不同的提取和分离方法的特点有直观的认识并便于记忆;在讲授糖和苷类化合物章节时引入球棍教学模型,让学生自己动手搭出不同糖类的构型,分析其优势构象,学生通过对模型的操作,对相关内容有了更加深刻的认识;在讲授黄酮类化合物的结构鉴定时给出几个具体的黄酮类化合物结构和谱图数据,让学生进行分组讨论,之后每组选出学生代表阐述本组的观点并进行结构解析,教师进行点评并最终总结,从而加深学生对相关知识的印象;对于某些类型的化合物,其化学位移数据具有很强的规律性,在为学生进行总结归纳的同时也鼓励学生用自己的方式对这些数据进行总结和记忆,并互相交流经验,学生通过自己动脑思考,达到了很好的学习效果。
4合理安排实验,提高教学质量
天然药物化学是一门实践应用性很强的专业课程,本院天然药物化学课程一直采取的是理论课和实验课同时进行的授课方式。但过去由于课程时间安排得不够合理,常常会出现某些章节理论课已经结束1个月余才开始进行相关章节实验或某些章节还未讲授理论课就已经开始相关章节的实验,从而不利于学生对知识的及时理解和吸收。在掌握这一情况后通过多方协调,将理论课和实验课的内容进行了更加合理的安排。即在讲授某章节理论课后给予学生3d左右的时间进一步消化和复习课程内容,之后立即安排相关章节的实验课,学生在进行实验的同时很自然地回忆起前3天学到的相关理论知识,这样更加有利于学生对理论课内容的掌握,从而提高了教学质量。同时,本院不断增加实验教学投入,将过去的4人一组的实验分组方式调整为2人一组,鼓励各组学生在实验时进行合理的分工合作,学生动脑思考和动手实践的机会增加,从而增强了学生动手能力,培养了实践技能,为今后独立设计和操作实验打下了良好基础。
5提供课外资料,开阔学生眼界
天然药物化学的学习需要一个讲授、消化、吸收的过程,因此,仅靠有限的课堂讲授是远远不够的,作者借鉴了其他高校的成功经验,定期向学生提供课外资料(包括生产实践资料、科研实践资料、专业基础资料等),如为基础知识相对比较薄弱的学生提供一些内容较容易理解和掌握的药学期刊,为基础较好求知欲较强的学生提供一些英文期刊等。同时,为鼓励学生阅读课外资料,定期组织学生进行课外资料研讨活动。学生通过互相讨论从不同国内外期刊上学到的天然药物化学相关知识,不但补充了课堂内容而且开阔了学生眼界。
6开设相关课程,紧跟学科发展步伐
天然药物化学实验教学的主要目的是通过中药有效成分的提取、分离和鉴定等基本操作技能的训练,使理论与实践密切结合,培养学生分析问题和解决问题的能力,训练严格的科学的工作态度,并为药剂等后期课程和将来从事药剂专业岗位工作奠定基础。
因天然药物化学实验性质所决定,从提取分离到成分鉴定,周期较长,特别是实验中有些步骤重复性操作占用时间长,但又必须等待这一步骤完成后,才能进行下一步骤的操作,如从中药粉防己中提取防己碱、防己诺林碱、轮环藤酚碱,回流提取装置安装后,用EtOH回流提取2~3次,每次1~2h;又如从中药大黄中提取蒽醌苷元,先用20%H2SO4水解(大黄粉末)3~4h后,再用CHCl3连续回流提取3~4h[1],类似这样重复性操作时间较长而又是必须的实验步骤,学生要在实验室等待,存在着较大的时间浪费。
根据2007年卫生职业教育教学指导委员会编制的《全国中等卫生职业教育药剂专业教学计划和教学大纲》-“天然药物化学基础教学大纲”[2](以下简称《大纲》)中教学时间分配和实验项目与学时安排,按实验指导相应项目内容操作,时间是不够的(见表1,表2),而且有些重要实验项目或技能,《大纲》中没有安排或未包含(见表3)。中专学制短,课程设置较多,每门课程所必须的基本操作技能和实需实验时间不可能全满足。《大纲》明确规定:“要培养学生具有规范、熟练的天然药物化学所必须的基本操作技能”,要达到《大纲》要求,就必须保证重要实验项目或技能的学习落实,这样,《大纲》的实验学时安排与要求就有矛盾了,怎样化解这个矛盾,本文作者在实验教学中,根据天然药物化学实验特点,以充分利用重复性实验操作时间为课题进行了一些探索,取到了一定的效果。
1方法
1.1预习实验内容
实验前,要求学生全面预习实验内容,弄清实验目的、原理和步骤,特别强调为什么这一步骤要这样做,还可用哪些方法能达到相同实验目的,通过预习和思考,使学生将理论与实践有机结合起来,灵活运用所学知识,全面系统了解本次实验内容,以便在实验中合理分配和利用实验时间,避免或减少实验差错和不必要的时间浪费。
1.2利用课外时间
用相同的方法提取2~3次的实验步骤,由学生进行仪器安装并完成第一次实验操作,以后各次的重复性操作步骤或不同实验项目的重复性操作技能,由实验指导老师完成或派同学轮流利用课外时间完成。
1.3两个班级套作
如有两个相同专业的班级,对方法步骤相同而需反复多次操作的实验,可由两个班级分别完成,如提取两次时,第1个班级进行第1次提取实验操作,下一步骤实验产物由实验指导老师提供;第2个班级进行第2次提取实验操作,合并第一个班级第一次提取的实验产物,进行下一步骤的实验。
1.4穿插理论教学
对于单次时间较长的实验操作步骤,如上述大黄蒽醌苷的水解和蒽醌苷元的提取等,由学生安装仪器,操作0.5~1h,余下重复性操作除参照“1.2”方法完成外,还可将各类型成分的提取、分离、检识和实例的理论教学,选择性地在实验室利用这些等待时间较长的间隙进行。
1.5时间套用安排
任课教师和实验指导老师,注意对每一个实验项目各技能步骤作好时间上的套用安排,如利用回收溶剂时的等待时间铺制薄层色谱硬板或配制试剂,利用薄层(纸)色谱展开或柱色谱洗脱的等待时间作化学检识反应等。
1.6开展问题讨论
不易套用安排的实验等待时间,由任课老师或实验指导老师出一些有关实验方面的讨论题目,也可以以学生的实验结果或实验中的错误操作步骤为题,引导学生进行对比分析,查找问题,展开讨论,如用20%H2SO4加热水解芸香苷时,为什么会出现浑浊澄清浑浊或沉淀现象?为什么有的实验组产率高,有的实验组产率低?薄层色谱时,容器空间饱和后,将容器盖子打开来调整薄板位置,没有重新饱和而直接展开,对色谱结果有什么影响?讨论以实验小组为单位进行。
1.7填写实验报告
还可利用这些空闲时间填写实验报告,实验报告要求书写规范,体会与讨论部分针对实验中出现的不同现象、失败结果、成功的经验或存在问题等提出自己的观点或看法。
2结果
《大纲》中安排的实验项目学时与实际需要学时相差近68%,而改革后所用学时不到《大纲》中安排时间的82%,是实际需要时间的47%(见表1)。表1《大纲》实验项目时间安排与实际需用时间(略)
黄酮类化合物(槐花中芸香苷的提取、分离与检识)6126萜类和挥发油(八角茴香油的提取与检识)262天然药物化学成分的研究(预试验)462合计223818
1.《大纲》中综合操作练习内容记载不明确;
2.黄柏中小檗碱的提取按渗漉法需用操作时间计算
《大纲》中已安排或包含的单次重要实验技能,改革后所用学时只需所需时间的61%(见表2)。
《大纲》中未安排或未包含的单次重要实验技能,改革后所用学时只需所需时间的50%(见表3)。
改革后,重要实验技能项目单次用时共22学时(见表2~3)。
3讨论
天然药物化学新《大纲》安排教学总学时为72学时,其中实验22学时,约占总学时的30%;2001年《大纲》安排教学总学时为76学时,其中实验26学时,约占总学时的34%[3];1994年《大纲》安排教学总学时为114学时,其中实验48学时,约占总学时的42%[4]。根据天然药物化学课程性质与特点,实验最好占总学时的40%左右,1994年《大纲》安排的实验学时比例较恰当,新《大纲》实验学时比例偏低,改革后重要实验技能项目单次用时共22学时(见表2,表3),加上不同实验项目所必须的相同操作技能,共需30学时左右,若适当增加实验学时,再如上述诸法进行实验安排,主要实验项目和技能是可以完成的,因有些理论课可在实验室利用实验等待时间讲授,故不影响理论课时。表2《大纲》中有安排或包含的重要实验技能项目单次所需时间(略)
天然药物化学实验重要基本操作技能较多(见表2,表3),中药中化学成分的提取、分离和检识是选择性地应用这些操作技能完成的,《大纲》中有些重要操作技能在所安排的实验项目中没有包含(见表2),因此,老师在实验项目安排和实验方法设计时应注意这些重要操作技能安排。表3《大纲》中未安排或未包含的重要实验技能项目单次所需时间(略)
所需学时合计不包括不同实验项目中相同技能步骤所需时间(未重复计学时)
天然药物化学实验不仅周期长,而且溶剂用量大,如果是重复性的操作步骤,按上述班级套用安排或由实验指导老师提供下一步骤实验产品,还可节约一定量的溶剂。
4小结
通过对天然药物化学实验的改革表明,必须的重复性操作步骤,学生在实验室等待浪费的较长时间,可通过多种途经得到充分利用。
天然药物化学是药学专业的一门重要专业课程,实践性很强,其操作技能还将要为后期多学科实验和专业岗位工作奠基。新《大纲》计划总学时大幅下调,实验学时也权重不够,因此,任课教师应根据学校实际情况,对实验项目进行适当调整和巧安排,再按上述改革方法运作,天然药物化学主要实验项目和重要实验技能是能够完成的。
【参考文献】
[1]王宁.天然药物化学(第1版)[M].北京:人民卫生出版社,2006:149.
[2]卫生职业教育教学指导委员会.药剂专业教学计划和教学大纲(第1版)[M].北京:人民卫生出版社,2007:51.
(安徽新华学院 药学院,安徽 合肥 230088)
摘 要:从实验教师队伍、实验分级、实验学时、录像和多媒体教学、双语教学、绿色和环保实验、实验评价方式七个方面论述《天然药物化学》实验教学改革的措施和必要性,为应用型人才培养在教学上落实提供新的思路.
关键词 :天然药物化学;实验;教学研究
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2015)04-0241-02
国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年) 中明确指出,“以人为本、全面实施素质教育”是教育改革的主要方向和着力点,要强化应用能力培养,全面提升学生的实践和创新能力[1].《天然药物化学》是药学专业与中药学专业的主干课程,其实验主要包括对天然药物中各类化学成分的提取、分离、精制与鉴定等内容[2].
高等教育大众化使我国高校学生人数不断增加,而实验设备投入相对不足,特别是地方新办本科院校,使药学课程实验存在较大的现实难题,主要表现在:实验学时偏少,项目较少;实验分组人数较多,学生实验技能锻炼机会少;实验开放时间短,学生仅靠教学时间难以得到有效训练,效果不理想;实验成绩评价单一,主要以实验报告为主;实验项目单一,综合性、设计性实验较少;实验试剂没有建立或实施回收制度,易造成环境污染等.因此,强化学生的应用能力培养,充分挖掘高校人才培养的个性化,增强学生的主观能动性,让学生充分参与到实验教学中,是教育工作者肩负的重要责任.
另外,传统的《天然药物化学》实验教学主要依靠教师对实验目的、原理、步骤和注意事项的详细讲述,由学生被动完成各项教学任务,学生“照方抓药”,没有体验到对一个事物进行自我探索,最终领悟真理的自我感受,久而久之,厌学情绪油然而生.在匆匆忙忙的2-3学时实验教学中,不知道为什么这么做,做的是什么,实验结束一哄而散,学生之间没有交流和总结,这种做法极大地束缚了学生的创新精神和实践能力[3].本文从以下几个方面论述《天然药物化学》课程实验改革的方向和思路.
1 加强实验师资队伍建设,提高实验室建设水平
通过增加《天然药物化学》课程实验教师,提升教师职称和学历,提高实验教学的软件水平.在实验室建设方面,需要投入大量资金,通过引入多功能反应釜、中试旋转蒸发仪器、微滤-超滤系统、高效液相色谱仪、红外光谱仪、紫外分光光度仪等设备,提升中试实验和创新实验的水平和层次[3],强化应用性设备使用训练强度.
2 增加实验学时,保证实验锻炼效果
根据应用型人才培养的要求,我院已对《天然药物化学》课程实验学时进行了大幅度修订,从原来的18学时增加到30学时,这对促进学生充分掌握实验技能,对进一步开设综合性与设计性实验奠定了基础,也可以为适当增加实验难度提供了学时保障.
3 实行实验分级安排制度
《天然药物化学》课程实验课时间需要化零为整,因为过度分散的时间不利于实验的开展,必然导致如下问题:(1)药物提取、分离的时间可能不够,学生易产生急躁和紧张情绪;(2)每次实验间隔时间可能1-2天,也可能1-2周,如果赶上放假,有可能2-3周,学生的积极性被耗损掉,对整个实验没有系统化和整体化观念.(3)由于产物放置时间过长,产生变性或变质后,学生易产生挫折感,对科学、严谨精神的培养极为不利.因此,需要延长单次实验时间,把一次药物化学实验改为一天或半天[4].
实行初级、中级、高级三级实验模式,可以解决以上问题.初级实验先进行1-2人的验证性实验,中级实验进行3-4人的综合性实验,高级实验实行4-5人的设计性实验.验证性实验按传统模式进行,注重训练动手能力,以教师指导为主.中级和高级实验摒弃传统的固定时间、固定实验室、固定实验项目制度,实现小组完成,个人参与项目,要求学生查阅多种数据库(如Sciencedirect、中国期刊全文数据库、维普数据库等),动手采集药材,进行预实验,确定一种药物的提取、分离路线及鉴定实验方案[5],最终要上交实验产品和详细研究报告,在有条件的情况下上交产品纯度和检测报告,用此报告代替传统的实验报告作为评定成绩的标准.例如将“黄柏中盐酸小檗碱的提取分离与检识”和“槐花米中芸香苷的提取及槲皮素的制备与检识”两个实验由综合性实验上升为自主设计性实验,可明显发现在学生实验过程中所展现的理性思维的闪光点[6].
4 拍摄实验教学录像和多媒体辅助教学
拍摄实验教学录像可作为共享资源,可作为学生实验前的演示材料,也可以强化教师对教学的自我反思[7].利用多媒体技术,如PS连续动作示意图片,flash动画及录像演示等手段,将抽象的实验操作、文字性操作规范转变为可视化记忆,可明显提高学生兴趣和教学效果[8].例如超声、微波、超声波、超临界流体萃取、高速逆流层析、高效液相色谱等是现代常用的提取技术,大孔吸附树脂、离子交换树脂、葡聚糖凝胶色谱、聚酰胺柱色谱是经典的分离材料,红外光谱、磁共振、圆二色谱是天然产物结构鉴定过程中常用的手段[9],由于仪器设备昂贵,种类较多,本科学生一一体验并不现实,这就需要充分发挥录像和多媒体辅助教学的优势,使学生体验较直观的感受.
5 努力开展双语教学
随着我国加入WTO,国际交流与合作会日益频繁,跨国制药巨头纷纷在国内办厂,精通专业英语和专业技能的高素质“复合型”人才非常稀缺.双语教学(Bilingual Education)指运用英汉两种语言进行教学活动的一种教学形式.《天然药物化学》课程双语教学的实施有利于学生了解本专业研究领域的学术前沿,有利于引进国外先进的专业技术,构建适应国际专业学术交流的人才培养模式,使学生的语言知识和专业知识实现同步提高[10].
英文文献调研和双语教材编写是开展双语教学的重要支撑.例如在实验中结合Journal of Natural Products,Tetrahedron,Chemical& Pharmaceutical Bulletin等专业期刊中论文进行讲解,学习专业词汇,把握国际研究方向.本教研室编写的《天然药物化学实验》双语教材已被遴选为安徽省十二五规划教材.
6 灌输绿色、环保实验理念
制药企业“三废”的大量排放导致生态环境的急剧恶化,重视绿色化学思想要在《天然药物化学》实验课程中进行点点滴滴的积累和熏陶.传统的药物化学实验教学中,特别是中试实验,实验原料用量大,有机溶剂无法集中回收、反应产生废气废液等情况,污染环境,提高了实验成本高、能耗,严重违背人与自然和谐发展的教学观念[11].
《天然药物化学》实验课程中实现绿色、环保的理念有助于学生人文思想的培养,从原料到实验方案的“绿色化”涉及到诸多方面,主要可以从下列几个方面开展:(1)引进仿真软件或者拍摄多媒体教学录像,对简单实验进行计算机模拟操作或视频体验教学.(2)微型化学实验就是在微型仪器装置中进行的化学实验,其试剂用量为常规的十分之一到千分之一,用量比相应的常规实验节省90%左右.(3)实行试剂取代制度,严格控制剧毒试剂或药物的使用[12-14].
7 改革实验评价方式
改革传统的“一张实验报告定成绩”方式,学生为了完成任务,以抄袭应付.要给每个学生充分展示自己个人能力的机会和平台,同时又要发挥每个人的优势和特色.因此,《天然药物化学》课程实验的评价要实行多元化标准,比如有的学生动手能力较强,有的学生理论功底较好,有的学生善于表达,有的学生撰写报告的能力较强等等.可根据开放性实验项目,要求小组成员根据个人的能力情况和爱好,做相关的工作,也是个人能力展现的机会.同时,也要将产品设计、合成效果、产品纯度、结构检测等相关文件作为其评定成绩的依据.为了鼓励学生兴趣和扩大该课程的影响力,可将本实验的综合、设计性实验适当拓展,允许学生作为毕业论文的一部分,提前完成毕业论文研究工作.
8 总结
《药物化学》是一门实践性很强的课程,需要由量的积累才能产生质的改变,学生的实践能力培养不是一两堂实验课就可以完成的,需要长期不断的实验训练,这就需要在充分挖掘学生学习兴趣和自主性的基础上,以提升动手能力和创新能力为根本目的,才能真正达到实现应用型人才培养的目的.
参考文献:
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关键词:天然药物化学实验 教学改革 教学效果
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2015)11-0235-01
天然药物化学实验课的任务主要是通过验证方式来配合并强化理论教学内容,培养学生提取、分离及鉴定天然产物的能力。作为一门实践性很强的学科,天然药物化学实验教学在培养药学应用型人才的过程中显得尤为重要,因此,对实验技能培养体系进行改革,对于培养社会需要的高级应用型人才极其重要 [1,2]。因此,在作为地方性本科院校的天然药物化学实验教学过程中,如何在有限的课时数内,高效率的组织天然药物化学实验,达到培养学生独立性、创新性的目的是一个亟待解决的问题。
我校是2000年3月经国家教育部批准的综合性地方性本科高等院校。原有的传统天然药物化学教学体系中,实验教学以理论教学为中心,实验的目的只是用来验证理论结果,这种观念导致教师们着重于理论课教学,往往忽视实验教学。
天然药物化学实验教学通过实验加深学生对理论知识的掌握与巩固,在实践过程中帮助学生掌握研究天然药物化学的基本方法,同时培养学生的实践能力[3]。但是原有天然药物化学实验实验课程在授课内容、方式和考核环节等方面已严重滞后于现代实验教学创新和时展的要求,主要存在以下一些问题:
第一,课堂训练目的不够明确,学生往往认为此课程就是完成老师布置的任务,对学生主动探究能力的培养远远不够。
第二,授课模式比较单一,教学内容单调。在原先的天然药物化学实验教学中, 多是教师以黑板板书的形式讲授实验内容,然后学生按部就班进行实验。而受应试教育的影响,现代大学生的学部分还很被动,在这种授课模式下,学生的学习主观能动性不高,学习效率低下,教学效果不佳。
第三,实验考核模式单一。原先的做法就是通过一整个学期的实验,教师根据学生的出席情况、实验结果和实验报告给出一个成绩。
在此基础上,我们进行了积极的尝试,以专业需要和发展为本,加强对学生实践能力和创新精神的培养。通过对天然药物化学实验教学内容的优化和改革,增加设计性、综合性实验,设立开放性实验,制定科学合理的天然药物化学实验教学考核体系,突出应用型实践能力的培养,使学生开阔视野,强化创新意识,增强获取和运用新知识的能力、分析和解决问题的能力,加深学生对未来职业要求与岗位环境的理解,加强教学内涵建设提高人才培养质量。
一、改革教学方法手段,引入多媒体互动
通过在授课方式上同时采用传统教学手段和多媒体技术的方式,从而充分调动学生的学习积极性和参与性。以黑板板书的形式和多媒体教学结合进行讲授,把抽象的文字信息转化为形象的图像、视频,从而使学生更直观的理解实验原理和实验操作,大大调动起学生的积极性,能够主动学习。
在引入多媒体教学的基础上,加强推广现代教育技术手段的应用,如利用学校的BB教育平台构建天然药物化学实验课平台,将教师多媒体课件上传,供学生课后复习;建立讨论板块,实现师生线上互动。通过这些教学方法手段的改革,学生的学习主动性得到极大的提高。
二、更新教学内容,优化教学体系
天然药物化学实验教学内容应紧跟本学科领域前沿发展变化动态,将新知识和新技术及时吸收融合到天然药物化学实验教学中,使学生了解本专业的发展动向,熟悉和掌握天然药物化学前沿的理论知识和操作技能[8]。我们增加了CO2超临界萃取的演示实验,加深了学生们对书本上的超临界萃取原理的理解,同时提高实验教学仪器及设备的利用率,提高教学质量。
天然药物化学实验教学按“基础性实验―综合性实验―研究型实验”三个层次展开。基础性实验以基本技能和实践操作训练为重点,主要包括:提取、过滤、萃取、重结晶和薄层层析色谱等。综合性实验以突出培养学生实验能力为重点,使所学的理论知识融会贯通,如天然药物中化学成分的提取、分离和结构鉴定等。研究性实验则以研究课题为重点,训练学生的科学研究能力,主要是学生根据已学过的理论知识,设计教师所给的实验题目,实验前2周将任务布置下去,要求每一位同学都要完成一份实验方案,并在实验课上进行讨论,最终确定一个实验方案并具体实施。在天然药物化学实验教学中引入这种教学法,打破传统的灌输式教学模式。
三、引入操作考试,改革实验考核体系
检验实验教学质量和学生掌握实验技能往往是通过实验考核反映的。在以往的实验考核中,主要以学生的实验报告的评分为主。这种方式往往不能客观地反映学生实际的实验能力。
因此,我们天然药物化学实验引入操作考试,并制订了评分标准[4]。提前2周时间将期末考试题目布置下去,要求每一位同学都要完成一份实验方案,在操作考试时根据自己制定的实验方案具体实施。将实验方案与考试报告一起作为期末考核,要求在操作考试中一起完成。这样,避免了传统实验教学一刀切的缺陷,能够较为全面的考察学生综合实验能力。
四、开展“第二课堂”、“科研导师制”等课外科学实践活动
将学校的开放性实验、导师制以及SRT项目相结合,教师根据课题研究计划和研究进度,结合学生具体情况制定教学内容、教学要求,一名教师带教数名学生,师生共同探索。在这个模式下,老师有充足的时间与学生共处,不仅缩短了师生间的距离,师生交流机会多,而且在一个轻松的环境下,师生间交流容易。通过研究实验、撰写论文等方法进一步充实天然药物化学实验教学内涵,促进本科生创新思维和科研能力的发展。
通过天然药物化学实验教学新模式,建立多媒体课件、BB平台教学等先进的教学工具,使抽象的教学内容形象化、多维化和立体化,丰富实践教学过程,提高教学质量。构建课外科学实践体系,培养了学生的创新精神和实践能力。
参考文献
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英文名称:Chinese Journal of Natural Medicines
主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:中国药科大学;中国药学会
出版周期:双月刊
出版地址:江苏省南京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-3651
国内刊号:32-1708/R
邮发代号:28-306
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:2003
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
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中文核心期刊(2008)
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Caj-cd规范获奖期刊
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关键词:高等职业教育; 天然药物化学
【中图分类号】G642【文献标识码】C【文章编号】1672-3783(2012)11-0551-02
天然药物化学(Natural medicine chemistry) 重点讲授天然药物中化学成分的结构类型、理化性质、提取分离和结构鉴定的基本知识,药学专业主要培养具备药学学科基本理论、基本知识和基本技能能够从事药物及其制剂的研究和开发、药物制剂的生产和质量管理、临床药学、药物分析、医药营销等方面工作的高级科学技术人才[1,2]。为了使学生更好地掌握这门课程,达到培养目标所要求的知识水平,要求教师必须更新教育观念,改进教学方法和教学思路,在保证传统理论体系不变的情况下,尽可能地加大教学信息量,提高天然药物化学的教学质量。我们在几年的教学实践中,采用了以下几种教学方法,收到了较好的教学效果。
1注重理论课教学方法的改进
1.1紧扣重点、难点:天然药物化学涉及到有机化学、波谱解析、生药学等方面的课程内容,学生学起来有一定的难度,容易产生抵触情绪。因此,在教学过程中,一定要做到主次分明,抓住教学的重点、难点,紧密围绕教学大纲总论部分。总论主要介绍化学成分提取、分离、鉴别和化合物结构测定的一般原理,而后面的各章节主要讲解各类天然化学成分的结构性质,提取、分离、鉴别和结构测定的内容。首先, 在课程学习的开始,抓住学生的兴趣,循序渐进式教学是关键。在天然药物化学总论部分,应该结合天然药物的发展历史和著名的天然产物开发成的上市新药实例来讲解这门课程的学习目标和内容,让学生了解到:天然药物就在身边,天然药物化学是把天然产物开发成新药的桥梁。对现有教学内容进行合理取舍后,对我国科学家在天然产物方面的研究及贡献、对我国学者近年发表的高水平学术文章都适当地做了一些介绍,授课时还重点介绍一些著名天然药物如青蒿素、喜树碱、紫杉醇等的开发过程。使学生充分认识天然药物化学在药学中的重要地位,激发学生学习的主动性和积极性。
1.2启发式教学,自我学习:古希腊教育家亚里士多德说:“思维自惊奇和疑问开始。”启发式教学法是指学生在老师“启”的引导下自觉积极地要求学习并获取知识的一种教学方法。我们在课堂上常用一问一答的方式,通过有趣的事例、具体的实验、科学的数据使学生首先对所学内容产生浓厚的兴趣。例如,藏红花为什么在花的初期不红而越开越红呢?又如关于鞣质中这个“鞣”字的写法,即皮革的柔软,可以说明皮革中的成分,又如在讲解皂苷新课时,先提问常用中药人参有什么生物活性,接着问人参为什么有这样的生物活性,里面究竟有什么成分呢?这些问题都出自学生身边,他们熟知的现象,更想知道原理。这样抓住了学生好奇的心,促使他们深入思考,激发他们探索问题、主动学习的热情。
1.3注重教与学的交流:天然药物化学的一个难点在于对已学课程的综合应用。这就要求教师在教学的同时必须注重与学生的交流,全面掌握学生的学习情况。如波谱学知识在天然药物结构解析中的应用,涉及到分析化学、有机化学、波谱分析等多门课程的内容,学生较难理解和掌握。我们从有机立体化学基本理论开始引入,充分调动学生的立体空间想象力,使学生对复杂的有机化合物立体结构不再感到难以理解与想象,在讲授三萜化合物、甾体化合物中效果很好。很多教师看来非常简单的概念如色谱,学生可能感到抽象。因此对于增加概念的掌握和理解具有重要的作用通过运用多媒体技术,可将实验流程生动地表现出来,使学生获得丰富的感性材料。例如在学孔吸附树脂和凝胶色谱法时,我们做了吸附柱和分子筛的动画进行演示,将其原理生动形象地展现出来,使学生有一个直观的印象。
2强化实验教学方法的改进
2.1不断调整实验内容,提高实验讲义水平:天然药物化学是一门实验性很强的学科,实验教学任务是以验证方式强化理论教学内容,以综合或设计方式培养学生提取、分离及鉴定天然药物中有效成分能力。还有很多学生仅观察现象而不善于深究其中蕴含的原理,如过滤时不知目标成分在沉淀里还是滤液中,分离萃取时不知成分在上层还是下层等。我们适度增加实验时数,实验项目类型相互交叉渗透。提高学生分析、解决问题能力。比如在验证型实验中安排的是一些重要类型化合物的定性鉴别,要求学生利用不同类型化合物的特有化学性质,通过正确的操作,区别不同类型化合物,目的在于使学生掌握各种类型化合物定性鉴别的方法。重新编写实验讲义,引人创新性实验,减少了验证型实验,增加了应用性强的综合型实验[3]。比如超声波辅助提取法和微波辅助萃取法所需设备简单,使用范围广、效率高、污染小,可适当引入实验教学,既可以减少药材、试剂用量,又可缩短实验时间,有助于增强实验教学效果。
2.2重视实验报告,增强实验科研含量: 在以往的天然药物化学实验教学中多采用单一验证式知识型模式。实验内容、步骤等在教材上都已列出,学生通过预习,实验时只要“照方抓药”就可完成实验。我们要求学生的实验报告以科技论文的格式书写,以锻炼学生的逻辑思维能力和分析、创造、表达、综合等各项能力,有意识的引导和培养学生撰写科技论文的基本素质实践表明这样的教学方式可以变消极被动为积极主动。实验老师在实验中首先准备大量的有关每步实验问答题和思考题,在实验中要求学生回答和解决,老师对每次提问情况做记录并把它纳入学生平时实验成绩。比如在芦丁的水解过程中,芦丁在酸水中并加热的条件下,烧瓶中变化是先混浊的,然后变成了澄清的溶液,溶液沸腾后一段时间,溶液的颜色有黄色变成了鲜黄色,我们要求学生利用所学知识解释所产生的现象和变化,学生在认真思考后得出芦丁和槲皮素的溶解度差异是该现象的本质原因;如果有的学生观察不认真,有的现象就看不到,更不用说解释了。
2.3开设设计性实验,培养学生自主实验能力:近几年来,我们在天然药物化学实验中尝试开设学生设计性实验。具体办法是:由教师集体命题并只给出实验题目,学生必须主动查阅文献,并加以归纳总结,制订切实可行的实验方案供教师审阅,选择可行性实验方法,并要求学生在实验报告中对自己所选的工艺路线及实验结果进行分析讨论。充分调动了学生学习积极性,体现了学生的主体地位,培养了学生创新能力和独立工作能力。为了增强学生的学习兴趣,调动其实验积极性,培养学生的创造性,我们将教师的科研实验引入到教学实验中去,给学生提供一个进行部分研究性实验的机会,从而学到更多实验技能,同时学生的实验结果也为教师的研究工作提供了资料。我们在实验教学中,增加了自主设计实验比例,将科研实验思维引入到教学实验中去,给学生提供一个进行部分研究性实验的机会。例如,我们将“天然药物化学成分系统预试验”的实验内容设计为“某药材的提取、初步分离及成分预试”。实验按照科研实验的常规方法进行,即先将药材粗粉用工业甲醇或工业丙酮提取,回收甲醇或丙酮,提取物以适量水溶解,分别以不同极性的有机溶剂(石油醚、醋酸乙酯、正丁醇等)萃取,再分别对各萃取部分进行薄层检查和定性反应,确定含有哪些种类的化学成分。通过这种训练,学生掌握了一般天然药物化学科研实验的前期处理方法,锻炼了操作技能,实验结果也很有意义。将科研带进课堂,锻炼了学生的操作技能了,提高了发现问题、解决问题的能力,也培养了学生良好的科研素质。
综上所述,培养学生的学习兴趣和启发学生参与教学活动的主动性是提高教学质量的重要途径,针对天然药物化学实验教学实践性强的学科特点,应提高学生对实验课的重视程度,使学生掌握天然药物化学实验的基本操作技术和方法,培养观察、分析、解决问题能力,达到学以致用目的,为将来运用实验手段进行科学研究打下坚实基础。
参考文献
[1] 吴立军.天然药物化学[M]5版.北京:人民卫生出版社,2007:-2
大连医科大学药学院 辽宁大连 116044
[摘要]天然药物化学实验课程是我校药学专业、临床药学专业本科学生所开设的药学专业课程。本教研室具有完善的天然药物科研平台,包括多位具有丰富天然药物研发经验的教师,多种现代科研仪器,健全的数据库资源等。本文针对如何将本校天然药物科研平台的软件资源与硬件仪器设备等融合到本科学生的天然药物化学实验课程进行了改革探索,以期提高学生实验内容的先进性与多样性,进一步提高学生对本学科的认知,培养其自主设计实施能力与创新思维。
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关键词 ]科研平台;天然药物化学实验课;先进性;多样性
天然药物是药物的一个重要组成部分,自古以来,人类在与疾病的斗争过程中,通过以身试药等途径,对天然药物的应用积累了丰富的经验。在我国,中药即为天然药物的重要成员,与中医一起构成了中华民族文化的瑰宝。天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中的化学成分的一门学科。其研究内容包括天然药物的化学成分(主要是生物活性成分或药效成分)的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定、结构修饰等,还将涉及主要类型化学成分的生物合成途径等内容[1]。该学科具有知识更新快、操作实践性强、技术手段多样等特点,因此实验课在教学中就是一个重要的环节。实验教学的目的不仅仅要学生掌握实验的基本知识和方法、验证和强化专业理论知识、训练学生的基本实验技能,提高学生的动手能力和分析问题解决问题的能力,而且还要培养学生的科学思维、科学素养、科学作风乃至科学世界观,为将来进行科学研究和工作打下坚实的基础。
天然药物化学实验课程是我校药学专业、临床药学专业本科学生所开设的药学专业课程。它的任务是以验证方式来强化巩固理论教学内容,培养学生提取、分离、纯化及鉴定天然药物中的有效成分的基本实验技术,从而提高学生的分析问题、解决问题的能力,培养天然药物研发的创新能力,为从事新药研发和初步的科学研究工作奠定基础。
综合目前全国多数高校及我校天然药物化学实验课程的教学内容,我们将药学或中药学专业学生所接受的天然药物化学实验课程简单概括如下:1.实验对象为经典、传统中草药,包括大黄、槐花米、补骨脂、丹参、穿心莲、甘草、柴胡、金银花、汉防己、苦参、黄连等药材。2.实验内容局限于易于实施的实验操作,如药材中化学成分的提取、萃取、PH梯度萃取、重结晶、定性鉴别以及物理化学性质测定。分析当今的天然药物化学实验课程,具有一些不可忽视的弊端,如不能完全应对天然药物化学理论课程内容,不能涉及到最新的科研热点、实验操作手段简单、实验思路单一等。众所周知,随着时代的进步与发展,科研技术水平在不断提高、科研仪器也再快速更新换代,作为未来科研领域生力军的大学生也应接受到与当今科研水准接轨的实验课程教育。鉴于色谱、波谱技术的发展,已有部分教育工作者开展了天然药物化学实验课程的改革探索。[2-6]
本教研室多数教师具有从事天然药物研发的经验,主持负责多项国家自然科学基金项目、省级科研项目等,发表了数十篇sci科研论文。同时,本教研室具有进行系统的天然药物研究的仪器设备,如分析型HPLC、制备型HPLC、大型药材粉碎机、旋转蒸发仪、质谱仪等。因此,结合上述完善、成熟的科研平台,本课题拟利用自身优势,融合科研平台的优势资源,对我校天然药物化学实验课程内容进行改革探索,引入先进的观点、技术、思路及仪器,拓展实验内容涉足的领域,在保留天然药物化学实验课程传统性的基础上提高其先进性与多样性,培养出实践经历丰富、思维活跃、适应新时代需求的高素质专业人才。
1.科研平台软件资源的融合利用
科研平台软件资源的融合利用:针对我校药学专业、临床药学专业的本科学生讲解多个中英文数据库的使用(CNKI、维普、万方、百链、PubMed、SciFinder),以及天然药物相关的科研杂志(中国中药、中草药、天然药物化学、药学学报、Journal of Natural Products、Organic Chemistry、Planta Medica等)。在此基础上,要求每个五人小组于每堂课的前十分钟讲解其小组查阅的相关文献内容,以巩固培养其自主获取知识的能力。同时,介绍天然药物研究的最新热点领域、新技术、新方法以及新成果。讲述国家食品药品监督管理局颁布的关于天然药物的相关政策、法规以及中国药典的使用(重点是涉及天然药物的一部)等。该部分改革内容初步实施结果显示,学生的学习热情与积极性显著提高。
2.科研平台仪器设备的融合利用
更新我校本科学生天然药物化学实验课程的传统操作方法,将平台所具备的分析型高效液相、制备型高效液相、全自动旋转蒸发仪、冷冻干燥机等仪器设备引入到实验操作过程中。
3.基于科研平台的实验内容多方向拓展
针对传统的实验课程内容(化学成分的提取、分离与理化鉴定),结合天然药物化学领域的系统研究思路,拓展实验课程内容。a.化学成分的波谱学解析:将科研平台已有的相关化学成分的波谱数据提供给本科学生,让其进行分析。可以培养学生对波谱图的直观认识,诱发其对未知事物的探索兴趣。b.主要活性成分的结构修饰:众所周知,针对天然药物中的含量较高的活性成分进行的结构修饰,也是天然药物化学实验的重要研究内容。因此,利用现有的实验条件设计简单易于实施的结构修饰内容,以进一步拓展学生对天然药物化学实验内容的认知。例如,将大黄中的蒽醌类成分进行甲基化,槐花米中的芦丁、槲皮素类成分进行乙酰化等。c.传统的实验内容主要是利用药材中的酸碱性成分设计了一系列的梯度PH萃取的分离方式,较为复杂的实验设计是选择了硅胶柱层析纯化化学成分。除此之外,天然药物研发过程中还会经常使用大孔吸附树脂,SephadexLH-20,聚酰胺,ODS等多种色谱材料。因此,改革传统实验方法,引入多种色谱材料甚至先进的新型材料至关重要。
4.团队协作完成既定课题的设计与实施能力的训练
将本班学生按照5人/组进行分组,分别设定不同的实验课题,安排12学时的设计与实施时间,在教师的协助下完成课题的实验设计与实施。设计与实施过程中,可以与老师进行交流,咨询实施过程中出现的相关问题。通过该部分实验,期望培养学生的自主思考能力与团队合作精神。
结论
在我国,天然药物化学相关课题的研究进入了前所未有的。相关研究成果在世界范围内占据着举足轻重的地位。随着国家科研投入的快速增加,科研人员的素质,科研设备仪器以及科研环境等都得到了完善与改进,成熟的科研平台正在逐步形成。如何将宝贵的科研平台资源充分利用到人才培养,是值得教育工作者思考的问题。本文对于利用本校自身的科研平台改革本科学生的天然药物化学实验进行了思考与探索,将先进的仪器设备、实验理念,多样性的实验内容等引入到实验过程中,以提高学生对本学科的认知,培养其创新思维。
参考文献
[1]吴立军主编.天然药物化学,第6版,人民卫生出版社,北京,2011.
[2]蓝文健,王军,成志毅,尹胜,陈烨,王日康.研究型教学模式在天然药物化学实验教学中的应用与实践.继续医学教育,2013,27(11):90.
[3]康文艺,王金梅,关爱民,冯文平,王海燕.自主设计法在天然药物化学实验教学中的应用.药学教育,2011,27(3):55-57.
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