關于醫(yī)用有機化學緒論課教學的思考

秦向陽，劉建強，吳堯平，何 煒，李志全

（1.第四軍醫(yī)大學藥學院，陜西西安710032；2.廣東醫(yī)學院藥學院，廣東東莞523808；

3.第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院，陜西西安710032）

●教學管理

關于醫(yī)用有機化學緒論課教學的思考

秦向陽1，劉建強2，吳堯平3，何 煒1，李志全3*

（1.第四軍醫(yī)大學藥學院，陜西西安710032；2.廣東醫(yī)學院藥學院，廣東東莞523808；

3.第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院，陜西西安710032）

有機化學與醫(yī)學和生命科學的交叉與融合越來越緊密，為醫(yī)學和生命科學的發(fā)展做出了突出的貢獻。緒論課作為有機化學課程教學開宗明義的第一課，其成敗直接影響到學生對本門課程的學習。而組織合理的授課內(nèi)容是激發(fā)學生學習動機與興趣、夯實基礎、啟發(fā)思考，從而實現(xiàn)溫故知新、授人以漁的關鍵。

醫(yī)用有機化學；緒論課；溫故知新；授人以漁

有機化學作為醫(yī)學高等院校開設的一門重要基礎課程需要為醫(yī)學生鋪設一座橋梁，以便它能通向?qū)W科發(fā)展的最前沿［1］。然而筆者在多年的一線教學中發(fā)現(xiàn)：（1）我國高等教育目前出現(xiàn)了重實踐輕基礎的極端發(fā)展趨勢。其直接后果便是導致學生基礎知識薄弱，不但影響后續(xù)專業(yè)課程的學習，而且也難以實現(xiàn)對學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)［2］；（2）醫(yī)學生對有機化學課程的重要性認識不足，從而導致部分學生認為只要學醫(yī)學課程就行，而忽視了對有機化學的學習。因此，作為一名高等教育工作者應該如何來面對現(xiàn)實情況呢？答案就是上好緒論課。緒論是教材的先導和靈魂，一次好的緒論課能極大地激發(fā)學生求知的欲望與興趣，從而有效地促進后續(xù)課程的教學效果。如何才能上好緒論課呢？經(jīng)過多年的反復思考和認真研究，我們發(fā)現(xiàn)“溫故知新，授人以漁”是激發(fā)學生學習動機與興趣、夯實基礎、啟發(fā)思考的重要法寶。

一、有機化學的學科地位及與醫(yī)藥科學的關系

建立積極的學習動機與興趣是學生學好有機化學的前提。在緒論課教學中，任課老師應該首先把握好課程及其最新科學前沿動態(tài)與研究進展，并且精心準備，精益求精地選好內(nèi)容以便正確引導學生明確有機化學在學科中的地位和重要性，從而啟動學生的學習動機和激發(fā)其學習興趣。為此，老師在介紹完有機化合物與有機化學的概念之后，應重點向?qū)W生闡述有機化學在學科中的地位、前沿發(fā)展動態(tài)。

（一）有機化學的作用與地位。

目前，人類創(chuàng)造出的新物質(zhì)數(shù)量已經(jīng)遠遠超越從自然界發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)數(shù)量。正如美國著名有機化學家R.B.Woodward所說：“化學家在老的自然界旁邊又建立起了一個新的自然界。”因此有機化學是物質(zhì)科學的基礎。而且有機化學與其他學科分支相比較其顯著不同的特點是它兼有科學性和藝術性兩大特點。如何體現(xiàn)其藝術性呢？

維生素B12是一種含有181個原子和9個手性中心的復雜天然產(chǎn)物，強酸或強堿溶液中易分解。1973年，伍德沃德和瑞士化學家艾申莫瑟兩個課題組共同完成并發(fā)表了維生素B12的全合成工作。該項工作在有機化學歷史上樹立了一個新的里程碑。

海葵毒素是一種含有409個原子，有64個手性中心和7個可異構雙鍵的劇毒海洋天然產(chǎn)物。1994年，哈佛大學化學系教授Y.Kishi研究小組實現(xiàn)了其全合成，試想如果合成反應沒有精準的選擇性，那么可能得到的異構體數(shù)目將是2的71次方個。因此，這一高超的令人嘆為觀止的合成藝術被譽為有機合成的珠穆朗瑪峰和有機全合成的巔峰之作。事實再一次證明了伍德沃德的名言：有機合成是一門藝術。

因此，有機化學這門常新常青的學科，提供了人所創(chuàng)造的物質(zhì)世界，已經(jīng)成長為一門滿足社會需要的核心學科。

（二）有機化學與醫(yī)藥科學的關系。

1.天然藥物。資源豐富的天然產(chǎn)物，是藥物的一個重要來源。例如我國藥物化學家屠呦呦教授從青蒿中提純了治療瘧疾的藥物青蒿素，這是具有我國自主知識產(chǎn)權的藥物。屠教授也因此獲得了2011年度美國拉斯克臨床醫(yī)學獎；1775年英國植物學家和醫(yī)生威日林從毛花洋地黃中發(fā)現(xiàn)了用于治療心力衰竭的藥物地高辛，雖然歷史已經(jīng)過去200多年，地高辛目前仍然是治療心力衰竭的首選藥物之一；1963年美國化學家瓦尼和沃爾從紅豆杉中分離到的紫杉醇是抗癌藥物中的明星分子。其年銷售額在25億美元左右。

2.有機合成藥物。除了直接從天然產(chǎn)物中獲取藥物以外，通過對人工合成得到的各種有機化合物進行活性篩選也是獲取藥物的一種重要途徑。例如1932年德國化學家多馬克合成得到的第一個磺胺類抗菌藥——百浪多息開啟了化學療法的新紀元。“萬靈藥”藥物阿司匹林是來源于對天然產(chǎn)物水楊酸的結構改造而獲得的比水楊酸本身更為理想的藥物。具有退熱和止痛作用的藥物對乙酰氨基酚是在科學家們尋找非阿司匹林類解熱鎮(zhèn)痛藥物的過程中人工合成的。環(huán)丙沙星是通過合成得到的第三代喹諾酮類抗生素藥物等等，這些代表性的例子說明新藥的發(fā)現(xiàn)與合成都離不開有機化學。

3.有機化學與生命科學。1965年我國科學家完成了世界上第一個蛋白質(zhì)——結晶牛胰島素的全合成，開辟了人工合成蛋白質(zhì)的時代。這標志著人類在探索生命奧秘的征途中邁出了關鍵性的一步。當代有機化學發(fā)展的一個重要趨勢就是與生命科學結合形成當今最前沿的交叉學科——化學生物學。所謂的化學生物學是指采用化學的手段，來探索生物醫(yī)學問題的科學的一門學科。目前化學生物學是生命科學領域最高速發(fā)展的學科，受到了各國政府的高度重視和支持。美國一些著名大學如Harvard和Cornell的化學系也因此改名為化學與化學生物學系。我國從事化學生物學研究的代表性人物包括清華大學劉磊教授，北京大學陳鵬教授等等。

因此，我們有理由相信，隨著化學學科的不斷發(fā)展，在未來的生命科學中，化學必將為我們揭開生命的奧秘，研制治療絕癥的靈丹妙藥而再鑄輝煌。

二、溫故知新，授人以漁

有機化學內(nèi)容多，知識面廣［3］。學生對有機化學的學習常常感到無從下手。為應付考試，往往是采取突擊性的“死記”來解決問題。但“背”并不是學好與掌握有機化學知識的法寶。因此緒論課的另外一個重要作用就是要向?qū)W生介紹有機化學的基礎知識，教會學生學習的方法即授人以漁。

那么，什么是有機化學的基礎知識？教學的重點應該放在什么地方呢？筆者在多年的教學中發(fā)現(xiàn)在教學中應該向?qū)W生闡述清楚的是有機化合物的結構式及其表示方法、有機化合物中的化學鍵、酸和堿的電子理論、共價鍵的反應類型這四部分類容。由于有機化學的特點是結“構決定性質(zhì)”，并且有機化合物成鍵與結構的本質(zhì)是雜化軌道理論，有機化合物發(fā)生離子型反應的本質(zhì)可以歸結為Lewis酸堿反應。因此緒論課教學的重中之重應該放在雜化軌道里理論和Lewis酸堿的講授上。而這兩部分知識是我們在醫(yī)用基礎化學課程中已經(jīng)學習過的，因此是我們在教學過程中采用PBL教學法，使學生“知其然”，還要讓他們“知其所以然”，逐步啟發(fā)思考，實現(xiàn)溫故知新、授人以漁的很好范例。

（一）有機化合物的結構及化學鍵。

范特霍夫在1874年發(fā)表的《空間化學引論》首次提出了碳四面體假說：碳原子始終位于四面體的中心，四個價鍵分別指向四面體的四個頂點。四面體學說的提出成功地解釋了當時人們發(fā)現(xiàn)的酒石酸、葡萄酸等物質(zhì)具有旋光異構的現(xiàn)象。但如何從化學結構的角度來解釋C的四面體結構呢？1932年美國著名的量子化學家鮑林提出了軌道雜化理論，科學地闡明了有機化合物的分子結構。那么什么是雜化軌道呢？通過雜化軌道形成的化學鍵叫共價鍵，那么什么是共價鍵？共價鍵的類型有幾種？它們各自的特點是什么？提出這些問題，讓學生調(diào)動大腦去回憶學過的知識，然后回答，教師做點評。當這些知識鋪墊完成之后，用CHClBrI和乙烯作為例子，讓學生討論和分析其成鍵的情況，老師做點評。隨后，用CHClBrI分子的球棍模型向?qū)W生展示其空間構型，從而引入對映體的概念。為了進一步使醫(yī)學生重視對映異構體的重要性，我們在此引入反應停的例子。反應停是1961年德國Chemie公司推向市場的一種倍受孕婦喜歡的神經(jīng)鎮(zhèn)靜藥，然而好景不長，僅兩年以后就出現(xiàn)了12000多例四肢畸形，酷似海豹的嬰兒，成為醫(yī)學史上的一大悲劇。后來研究發(fā)現(xiàn)，反應停是一對對映異構體的混合物，其中右旋體是很好的鎮(zhèn)靜藥，而左旋體則有強烈的致畸作用。慘痛的教訓使人們認識到研究和分離對映異構體的重要性。

（二）Lewis酸堿理論。

對醫(yī)用有機化學而言，學習的絕大部分反應是離子型反應。因此，我們可以把Lewis酸堿理論作為聯(lián)系結構與有機化合物反應性能的橋梁來學習。

我們首先向?qū)W生提問：什么是Lewis酸？什么是Lewis堿？Lewis酸堿反應的特點是什么？在學生思考和回憶之后回答，老師做點評。隨后，進一步引入新的知識。舉出烯烴的親電加成反應和鹵代烴的親核取代反應例子，讓學生根據(jù)他們自己對Lewis酸堿概念的理解判斷反應中誰是Lewis酸和堿，然后老師做點評。

進一步，很自然的就引出了親電反應、親核反應、親電試劑與親核試劑的概念，在給出定義之后，引導學生回答親電與親核試劑與Lewis酸堿之間的關系。最后我們要向?qū)W生強調(diào)有機化學中離子型反應與無機化合物之間瞬間完成的離子型反應是不一樣的，有機化學中的陰陽離子只有短暫的壽命，是活性中間體的一種。但是我們可以借助Lewis酸堿的概念來描述這個反應。因此，通過引導學生建立Lewis酸堿理論與離子型反應之間的內(nèi)在聯(lián)系可以使他們在以后的學習中能夠抓住有機反應的本質(zhì)，更容易理解和正確書寫反應的機理。

總之，本文從一種全新的視角去思考和研究醫(yī)用有機化學緒論課的教學，讓學生在“知其然”和探索“其所以然”的過程中夯實了基礎，改變了“背”有機化學的學習方法，從而實現(xiàn)授人以漁的目的。經(jīng)過多年的努力，令我們欣慰的是學生學習有機化學的積極性和主動性有了很大程度的提高。

［1］裴偉偉.有機化學課程教學改革的設想［J］.大學化學，1998，13（5）：12.

［2］鄧衛(wèi)平，杜文婷，錢旭紅.淺析有機化學在藥學人才培養(yǎng)中的基礎核心地位［J］.中國大學教學，2009（6）：33.

［3］張丹維.抓住基礎、授人以漁——以有機化學課程的緒論內(nèi)容選取為例［J］.大學化學，2011，26（2）：16.

On lecturing the introduction ofmedical organic chem istry

Qin xiangyang，Wu yaoping，Li zhiquan，et al（1.Department of Chemistry，School of Pharmacy，2.Orthopedics，Xijing Hospital，F(xiàn)ourth Military Medical University，Xi＇an 710032，Shangxi，China；3.Guangdong Medical College，School of Pharmacy，Dongguan 523808，Guangdong，China）

As the interdisciplinary and integral nature of organic chemistry，medicine and life sciences are increasingly evident，the achievementsmade in organic chemistry are significant for the development ofmedicine and the life sciences.The introduction is the first class tomake clear the theme in lecturing organic chemistry.Whether it is successful or not directly affects students in learning this course.The appropriate organization of teaching contents is the key to stimulate students＇motivation and interest，to reinforce their basis and tomake them creative.Thus，new insightswill be achieved through reviewing the old material and the purpose of teaching one how to fish will be realized.

Medical organic chemistry；introduction；to achieve the new insights through reviewing the oldmaterial；to teach one how to fish

G642.0

A

1002-1701（2014）06-0050-03

2013-12

秦向陽，男，博士，講師，研究方向：有機合成。

第四軍醫(yī)大學教學改革研究項目（JG201417）。

*通訊作者

10.3969／j.issn.1002-1701.2014.06.027