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摘要:天然藥物化學是藥學專業一門重要的必修課程。其實驗課以培養學生的綜合實驗技能及提高學生的創新能力為主。針對天然藥物化學實驗教學中存在的教學方法單一的問題，從以問題為中心教學、應用比較實驗、引入思維實驗和增加互動討論4個方面對其教學方法進行探討與實踐，探索多樣化教學方式在天然藥物化學實驗教學中的應用效果。實施多樣化方法的教學組相對于單一模式教學組學生實驗技能掌握與提高較好;問卷調查結果顯示大部分學生對于多樣化教學方式比較滿意。說明天然藥物化學實驗多樣化教學激發了學生的學習興趣，培養了學生的實驗操作技能、科研素養以及創新精神，提高了天然藥物化學實驗教學效果和質量。
關鍵詞:天然藥物化學;實驗教學;教學方法
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生物活性成分的一門學科，是藥學專業學生必修的一門重要專業課［1］。天然藥物化學是一門實踐性很強的學科，實踐教學在天然藥物化學教學中占據著重要的地位。天然藥物化學實驗在幫助學生掌握天然藥物化學基本理論的同時，能進一步理論聯系實際，培養學生的動手能力、分析及解決問題的能力以及創新思維。福建醫科大學天然藥物化學實驗單獨作為一門課程開課雖已多年，但現有的實驗教學方法比較單一，制約了學生學習的積極性和實踐創新能力，從而影響教學質量，因此，轉變天然藥物化學實驗課程教學方法對提高該課程總體教學水平和教學效果已成為當務之急。
1現有實驗課程教學方法的不足之處
長期以來，天然藥物化學實驗教學方法比較單一，通常都是在學生實驗開始前，教師先講解實驗目的及原理、實驗內容和注意事項，然后學生開始動手做實驗，按實驗講義上的步驟進行操作，記錄實驗過程及結果，最后撰寫實驗報告。整個實驗期間，教師在旁進行指導。實踐教學經驗表明，此種教學方法比較單調呆板，雖然可以鍛煉學生部分動手操作的能力，卻難以激發學生的主動學習興趣，難以培養學生的科研思維和創新意識。由于只需按照實驗講義上的實驗步驟操作就能基本完成實驗，而且理論上大家的實驗結果應該一致，這就導致學生實驗前不預習，實驗中不思考，實驗后甚至抄襲實驗數據等狀況的發生。鑒于這種普遍情況，對目前常規的天然藥物化學實驗教學方法進行反思，探索有助于培養學生創新素質的多樣化實驗教學方法［2］。
2實驗教學方法的轉變
為進一步提高天然藥物化學實驗課程的教學質量，針對目前因教學方法單一導致學生驗證性實驗動手能力強，創新性實驗能力不足等情況，我們從以下4個方面對天然藥物化學實驗課程教學方法進行轉變。
2．1PBL教學
基于問題的學習(Problem-basedLearing，PBL)教學法是以問題為基礎的教學方法，以學生為中心，以問題為導向，強調把問題設置于一些有意義的問題情境中［3－4］。在實驗開始前，針對實驗內容創設科學合理的問題。以“槐米中蘆丁的提取分離、精制與鑒定”這一實驗為例，在實驗開始時創設問題，問題的設置按照實驗內容的邏輯順序設置。1)提取過程中，加入硼砂的目的是什么?2)從槐米中提取蘆丁，為什么可以用堿溶酸沉淀法?3)用的堿液為什么是石灰乳，可不可以用其他堿代替?4)酸化時，pH值能不能調到1，會出現什么問題?設置好題目后，同學們開始實驗，在實驗中進行到上述問題出現的實驗步驟時，引導學生自己分析問題。最后實驗結束提交實驗報告時，教師針對提出的問題進行講評，總結同學們正確的觀點。在實驗中，同時也鼓勵學生能夠自己發現問題及提出問題。這樣，學生帶著問題做實驗，并通過自己的能力分析及解決問題，大大激發了學生學習的主動性和學習興趣。
2．2應用比較實驗
天然藥物化學實驗內容主要包括提取、分離、精制與鑒定等內容，基本為流程式操作，一步一步地來，由于有限的學時，實驗教學中所涉及的提取分離、精制等實驗方案，通常都是單一固定的。學生按照實驗講義驗證即可。這種純驗證性的實驗，養成了學生惰性的思維定式，束縛了同學們的學習興趣和創新思維。應用比較實驗，豐富了實驗教學內容，改變了這種純驗證性教學方式，使實驗教學具有了多樣化、創新性的特點［5－7］。1)不同提取方法的比較實驗。以“槐米中蘆丁的提取分離、精制與鑒定”實驗為例，安排2015級藥學專業01，02組20名學生分為10個實驗小組，2人/組。小組編號為奇數的5個實驗小組采用水提酸沉法提取，另外5個實驗小組采用堿溶酸沉法提取。提取原料均為槐米粗粉(40g)，實驗目的與要求相同，但提取原理不一樣，提取完成以后的步驟完全相同。各實驗小組詳細記錄實驗過程及結果，比較兩種方法提取槐米后蘆丁的產率，分析總結兩種方法的優劣。實驗結果表明:水提酸沉法從槐米中提取的粗蘆丁平均產量約為0.9g，堿溶酸沉法則為1.4g，堿溶酸沉法明顯優于水提酸沉法。通過實踐進一步證實了理論課中所講授的內容，即從槐米中提取蘆丁應用最廣泛的是堿溶酸沉法。接著，同學們自然會想到為什么堿溶酸沉法比水提酸沉法的提取率要高呢?主要是因為蘆丁的分子結構中有酚羥基，具有一定的酸性，在堿水中溶解度增加，從而提高了提取效率。與以往實驗教學相比，通過這種比較實驗，學生會多掌握一種提取方法的具體操作，可以實際驗證不同提取方法的優劣。最重要的是使學生意識到在天然藥物的提取中提取方法的重要性，不同的提取方法得到的提取率是不一樣的，選擇何種提取方法，我們需要通過實驗去比較。2)不同提取原料的比較實驗。以實驗“黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定”為例，多種藥用植物都有小檗堿的存在，如毛茛科植物黃連、小檗科植物三顆針等。在許多實驗教材中，提取小檗堿的實驗多選擇黃連作為提取原料［8］。那么，能不能用其他的藥材來提取小檗堿，結果會怎么樣呢?將2015級藥學專業03、04組17名學生分為8個實驗小組，2～3人/組。小組編號為奇數的4個實驗小組使用黃連進行提取，另外4個實驗小組使用三顆針進行提取。所有實驗小組提取原料均為30g，均使用酸水浸漬法同步進行操作。實驗結果表明，使用黃連提取得到的小檗堿平均產量約為1.6g，而使用三顆針提取得到的小檗堿約為0.8g，黃連中小檗堿的含量明顯高于三顆針。通過此次比較實驗，使學生加深了對理論課總論中所講的不同科屬的植物中可能含有同一種化學成分的理解，最重要的是使學生意識到在天然藥物化學成分的提取分離純化過程中，原料藥材選擇的重要性。3)不同提取工藝參數的比較實驗?；泵紫扔脡A水提取，再用稀鹽酸酸化制備蘆丁粗提物是藥學專業學生實驗“槐米中蘆丁的提取分離、精制與鑒定”的關鍵一步。酸化時pH值調節會直接影響到蘆丁的得率，通過分組平行實驗可以確定最佳參數。我們安排2015級藥學專業07、08組20名學生分為10個實驗小組，2人/組。提取原料均為槐米粗粉(40g)，實驗目的與要求相同，方法均采用堿溶酸沉法，只是酸沉時調節pH值不一樣，其余步驟完全相同。第1、2實驗小組酸化時調節pH值到2，第3、4實驗小組酸化時調節pH值到3，第5、6實驗小組酸化時調節pH值到4，第7、8實驗小組酸化時調節pH值到5，第9、10實驗小組酸化時調節pH值到6。比較各組之間粗蘆丁的得率，最終確定鹽酸酸化的最佳pH值。結果表明，pH值調到2時，得率為18.4%，pH值調到3時，得率為18.3%，pH值調到4時，得率為17.8%，pH值調到5時，得率為5.0%，pH值調到6時，得率為1.8%。實驗結束后，要求所有實驗小組學生在實驗報告中，將5種不同pH值下蘆丁的產率列表進行比較，最終得出酸沉時pH值應調到4以下為宜的結論，與天然藥物化學第五章黃酮類化合物的提取分離理論課教學內容相對應，使學生們印象深刻。通過此次比較實驗，使學生意識到天然藥物提取工藝中參數的重要性，提取分離中每一步實驗條件的確定都需要通過科學的實驗研究獲得，從而使學生更加端正實驗的嚴謹態度，細心完成實驗，同時也鞏固了理論課上講到的提取工藝中單因素多水平試驗的知識。通過實驗教學中這些比較實驗，學生可以接觸到多種不同的提取分離、精制方法，可以了解平行實驗優化工藝參數的方法等，使學生更好地掌握天然藥物化學理論知識和實踐技能，也進一步培養了學生的科研思維能力。在實際教學中，參加大學生創新性實驗或開放性實驗的機會畢竟有限，絕大部分的學生還是在本科實驗教學中鍛煉實踐能力，因此，在本科實驗教學中可以通過比較實驗這種方式引入研究性和設計性的思想，來培養學生的科研思維和創新能力。
2．3引入思維實驗
天然藥物在提取的過程中通常需要花費一定的時間，比如實驗“大黃中蒽醌類化合物的提取分離與鑒定”中，大黃粗粉需要用乙醇加熱回流提取2次，每次30min。這一個小時無其他操作的空閑時間就可以利用起來進行思維實驗。思維實驗是一種在人的頭腦中進行的理性思維活動，它不受現實物質條件的限制，只需借助想象力，就可以使實驗者置身于任何對象的實驗環境中，它克服了客觀上無法擺脫的物質條件限制，可以提高人們的思維能力［9－10］。例如在實驗課堂上布置如下課題:靈芝中三萜類化學成分的研究。要完成這個課題，必須先推測課題研究過程中可能遇到的問題，在此基礎上才能確定有效的分離純化過程。如三萜類化合物屬脂溶性成分，提取時可以采用高濃度的乙醇提取。醇提物中除三萜外可能還含有其他極性或大或小的化學成分，需要用系統溶劑提取法獲得脂溶性部位。得到脂溶性部位后，通過反復硅膠柱層析→葡聚糖凝膠色譜→制備型高效液相色譜等進一步分離純化得到單體化合物。得到純的化合物后再用四大光譜鑒定其結構，最終完成上述課題。教師在實驗課上按常規的實驗方案引導學生一步一步走下來。還可以在理論課堂上提前布置這樣一個課題，讓大家利用課余時間查閱相關文獻資料，再在實驗課上利用這種空閑時間讓同學們自由討論，最后由一名同學總結發言如何開展這樣一個課題，接著由老師進行點評，鼓勵一些好的思路或想法，改正一些不正確的方法。如果讓學生真的實踐這個課題，至少需要幾個月的時間，這對本科生來說是不現實的，但是在實驗課堂上應用這種思維實驗，就可以使學生了解這類課題整體的研究思路，如何解決一些實驗中的關鍵問題。經過筆者的實踐，發現這種方法不僅使本科實驗教學時間得到了充分的利用，減少了學生在實驗室的空閑時間，同時培養了學生的科研思維、分析問題和解決問題的能力。
2．4增加互動討論
在每個實驗結束時，根據學生實驗報告的結果，適當增加討論的環節，可以激發學生的學習興趣，鍛煉學生分析問題及解決問題的能力［11］。例如:在實驗“槐米中蘆丁的提取分離、精制與鑒定”結束后，有個別實驗小組學生提交的實驗報告顯示，最終得到的產品通過薄層層析對照后，發現不是蘆丁而是槲皮素。把這個問題提出來，請全體學生進行討論。學生對比各自實驗過程，很容易就發現原來是在酸化的過程中沒有等到堿水提溶液放冷，在熱的狀態下就直接加稀鹽酸酸化，導致蘆丁酸水解變成槲皮素，因此實驗最終的產品不是蘆丁而是槲皮素。通過這種對實驗過程中出現的各種各樣問題進行討論，不僅使學生鍛煉了分析問題、解決問題的能力，鞏固了理論課所學知識，同時使學生意識到實驗進行中需要有嚴謹的科學態度，有時必須嚴格按照實驗步驟操作，任何一個實驗環節出錯都會導致最終實驗結果的錯誤。
3多樣化方法教學下產生的效果
天然藥物化學實驗課程結束之后，通過對2015級全體藥學專業學生的綜合能力考核，結合筆者與所帶的3個實驗小班共57名學生的交流情況，對教學效果進行評價。綜合能力考核包括實驗操作技能和實驗方案設計兩個部分。多樣化方法教學組(筆者所帶的3個實驗小班)的實驗操作技能考核成績(平均82.0分)稍高于單一模式教學組(其他老師所帶的4個實驗小班)的成績(平均80.5分)，但差異不顯著。實驗方案設計的考核成績，多樣化方法教學組(平均86.5分)明顯高于單一模式教學組(平均81.5分)，差異顯著。筆者與所帶的3個實驗小班共57名學生進行了交流，交流情況如下:1)超過95%的學生認可目前的多樣化實驗教學方式;2)超過90%的學生認為通過此種多樣化的實驗教學，激發了大家學習天然藥物化學的興趣和主動性，提高了實驗操作技能；3)超過85%的學生表示提高了自己分析問題和解決問題的能力;4)超過70%的學生認識到嚴密的思維方式和嚴謹的科學態度在實驗中的重要性;5)另外分別有50%、40%和30%的學生認為增強了團隊協作能力，增強了師生間的互動和拓寬了知識范圍;6)個別想考研的學生提到此種教學提高了他們參與科研的興趣，培養了創新思維。綜上所述，天然藥物化學實驗教學的開展對實踐性很強的天然藥物化學具有非常重要的作用，從多方面對本課程的實驗教學方法與內容進行轉變，有利于培養學生的操作技能、科研素養以及創新精神，有利于學生拓展視野和思路，有利于學生分析問題及解決問題的能力，綜合素質得到提高。
作者:李鵬 張永紅 馬新華 單位:福建醫科大學
