天然藥物化學實驗課程的教學改革探索

張 倩

（廣東藥科大學藥學院，廣東 廣州 510006）

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化學成分的一門學科,是藥學專業必修的一門重要專業課[1-2]。天然藥物化學實驗是天然藥物化學課程整個教學體系中的一個重要環節,是一門實踐性很強的學科,通過實驗課的學習不僅可以印證并加深理解課堂講授的理論知識,掌握天然藥物中有效成分的提取、分離、精制與鑒定的基本方法和技能,更重要的是提高學生動手操作能力、獨立思考能力和解決問題的能力,培養學生的創新能力和綜和素質[3-5]。廣東藥科大學天然藥物化學實驗單獨作為一門課程已開課多年,然而天然藥物化學實驗大多為綜合性實驗,缺少設計性的實驗,同時實驗考核評價指標相對片面,學生在實驗過程中往往表現出學習動力不足等現象,從而影響了教學質量。針對天然藥物化學實驗教學中發現的問題,結合實驗教學內容,提高實驗教學水平,更好的實現教學目標,我們對已有的實驗教學做出教學內容和實驗考核兩個方面的教學改革和積極探索,以期對天然藥物化學實驗教學改革提供可供借鑒的經驗,為培養具有創新能力的藥學專業人才提供參考。

1 實驗教學內容改革

根據 《天然藥物化學》課程的特點和發展趨勢,以及學校的教學條件,從提高學生的動手能力、創新能力和培養學生綜合素質角度出發,對現行的天然藥物化學實驗課程的內容做出調整,適量刪除一些重復性的驗證性或綜合性實驗,增加設計性實驗,保證每個實驗都能針對性的訓練學生的實驗技能,以提高天然藥物化學實驗的教學質量[6-7]。與傳統的綜合性實驗不同,設計性實驗可以充分調動學生學習的自主性和參與的積極性,把握 “學生為主,教師為導”的核心,有利于培養學生思考問題、動手實驗和解決問題的能力,激發學生的創新意識。目前,天然藥物化學實驗主要為藥學院相關專業的學生而設,根據專業不同,課時不同(包括54學時和45學時）,按照大綱要求,廣東藥科大學藥學院天然藥物化學教研室根據天然藥物化學理論課的教學重點和實驗課的課時數等情況設定了二個綜合性實驗和一個設計性實驗,幾乎涉及天然藥物化學研究中所有的實驗操作,基本能確保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。廣東藥科大學藥學院藥學專業、制藥工程專業和藥物化學專業的天然藥物化學實驗課為54學時。這54學時天然藥物化學實驗課由 《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定》(18學時）, 《蘆丁的提取、分離與鑒定》(18學時）,《補骨脂中補骨脂素與異補骨脂素的提取、分離與鑒定》(18學時）三部分組成。藥物分析專業和藥物制劑專業的然藥物化學實驗課為45學時,這45學時天然藥物化學實驗課由 《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定》(18學時）,《蘆丁的提取、分離與鑒定》(18學時）,《女貞子的提取與鑒定》(9學時）三部分組成。

改革之前的傳統三大天然藥物化學實驗為 《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定》, 《蘆丁的提取、分離與鑒定》和《天然產物化學成分系統預實驗》。其中化學成分的系統預實驗對天然產物提取物中可能出現的成分進行了化學鑒定,多為試管反應,操作簡單,大部分學生對于實驗操作均能熟練掌握,但對反應現象的判斷失誤率較高,導致出現較多的模棱兩可的實驗現象,繼而影響對實驗結果的分析判斷。整個實驗過程存在的最大問題是藥材提取液的顏色深,現象不容易觀察,還有理論不能聯系實際,理論課中學習了生物堿沉淀反應的反應條件、注意事項,以及假陽性結果的排除方法,但學生在試驗中不會使用,仍然想當然的操作,結果生物堿的檢測的錯誤率最高。同時因實驗材料受制自然界,天然產物化學成分系統預實驗偶有波動,綜合考慮后,我們教研室選擇的改進措施是增加設計性實驗,將化學成分預實驗改為設計性實驗,而且根據課時數不同,開設的設計性實驗也不同,54學時的天然藥物化學實驗課增設的設計性實驗為 《補骨脂中補骨脂素與異補骨脂素的提取、分離與鑒定》,45學時的天然藥物化學實驗課增設的設計性實驗為 《女貞子的提取與鑒定》。

以增加的設計性實驗 《補骨脂中補骨脂素與異補骨脂素的提取、分離與鑒定》為例,實驗流程為:(1）指導老師指導學生查閱和綜合文獻資料；(2）學生總結關鍵文獻,自行設計實驗方案；(3）指導教師提出修改建議；(4）每組學生獨立完成實驗的全過程；(5）學生書寫實驗報告,分析實驗結果并進行討論；(6）指導教師總結各組實驗結果。考核過程始終貫徹 “以學生為主、教師為輔”的原則。具體實施步驟如下:按照實驗分組組成項目小組(每組安排2人）,指導教師提前3周通知學生準備 《補骨脂中補骨脂素與異補骨脂素的提取、分離與鑒定》的實驗方案,由學生運用已掌握的基本知識和實驗技能,自主查閱資料,設計實驗的具體方案、擬定實驗步驟,規劃所需的儀器設備和試劑,然后將設計性實驗方案設計的電子版(Word或PDF）交給指導教師。指導教師對實驗方案和技術路線的科學性和可行性進行審核,并提出建議,例如,在對補骨脂粗粉進行精制時,學生們會選擇加入活性炭進行脫色,但學生們在報告中僅寫 “加入少許活性炭”等,這時要讓他們把加入的活性炭的量明確到具體克數,不能出現 “少許”、“少量”、“不超過”這些模糊的字眼。而在薄層色譜鑒定時所選用展開劑(石油醚和乙酸乙酯以不同比例混合）的極性小于柱層析分離時所選用的洗脫劑的極性,也需要讓學生進行修改,同時讓學生思考為什么洗脫劑的極性要小于展開劑的極性。在對實驗方案進行把關時,指導教師可以鼓勵每組采用不同的實驗方案,使學生盡可能多的掌握與了解不同提取、分離方法,因此當學生的設計方案中出現不同的條件或參數選擇時,并不需要進行干預,例如在對補骨脂粗粉進行精制時,需要用活性炭進行脫色,加入活性炭的量學生會選擇0.1 g、0.2 g、0.5 g和1 g等；在對補骨脂粗粉進行提取時,提取方法學生會選用回流提取、超聲波提取等,提取試劑學生會選用50%乙醇、75%乙醇和純乙醇等；在對補骨脂和異補骨脂進行分離時,學生選用的洗脫劑中石油醚-乙酸乙酯的比例有2∶1、1∶1和1∶2等；在采用柱層析分離補骨脂素和異補骨脂素時,學生有的采用干法裝柱,有的采用濕法裝柱；在薄層色譜鑒定時,學生所選用展開劑系統也并不是固定不變的,如石油醚-乙酸乙酯的比例有2∶3、2∶1等。在實驗方案的設計報告中要求學生附上參考文獻,以幫助他們養成查閱文獻獲取信息的好習慣。指導教師把整改后的電子版報告返回給學生,學生思考并修改后進行打印,接著每組學生須獨立完成實驗,總結實驗數據,書寫實驗報告,討論實驗結果是否達到了預期目的。指導教師鼓勵學生自己分析問題出在哪里,分析實驗中所采用方法的優缺點,還有注意事項及成功失敗的心得體會。最后將不同小組的實驗結果進行介紹、比較,幫助學生了解到更多的天然藥物中有效成分的提取、分離和精制的方法,使學生意識到在天然藥物有效成分的提取中提取方法是非常重要的,不同提取方法對應的提取率不同,需要通過科學的實驗研究進行比較來選擇合適的提取方法,此外,分離和精制中每一步的實驗條件也同樣都需要通過實驗來確定,從而使學生初步掌握科學研究的基本思路和方法,有助于培養學生整體實驗思路、從事科研嚴謹的科學態度和創新思維能力[8-10]。

經過這種實驗改革的實踐,提高了學生查閱和綜合文獻資料、獲取信息的能力,使學生對實驗步驟、儀器操作以及實驗中需要注意的問題有了更清楚的認識,同時使得學生更加清晰地了解實驗過程中提出問題、思考問題和解決問題的一般方式,在實驗過程中做到知其然,且知其所以然,更好地掌握天然藥物化學理論知識和實踐技能。

2 實驗考核方法改革

建立合理的天然藥物化學實驗考核體系,可以正確地測試學生的綜合能力,評價學生的學習效果。為了消除目前實驗中普遍存在的重結果、輕過程的現象,我校天然藥物化學教研室將天然藥物化學實驗課程的考核內容由以前的只考察實驗結果和實驗報告兩個方面,改為考核實驗課堂提問(考察預習情況）、平時實驗操作、實驗報告書寫和安全衛生情況四個方面,期望通過改革能達到規范實驗過程、提高學生實驗能力的目的。我們在實驗前講解實驗內容時,采取關鍵部分均由老師提問,學生回答的方式,這需要學生必須在實驗前預習實驗內容,并掌握實驗目的、實驗所用提取、分離、精制操作的原理,以及實驗所涉及的顯色反應的原理,了解實驗所用儀器設備、試劑,同時還要推測實驗過程中可能出現的問題。對實驗課堂提問、平時實驗操作、實驗報告書寫和安全衛生情況四個方面進行評分時的具體操作如下:對于54課時天然藥物化學實驗課的專業而言,總評成績=平時成績×70%+期末成績×30%；平時成績=黃連成績×35%+蘆丁成績×20%+補骨脂成績×35%+衛生成績×10%。以每個實驗滿分計算,折算到總評成績時,《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定實驗》為24.5分,《蘆丁的提取、分離與鑒定實驗》為44分,《補骨脂中補骨脂素與異補骨脂素的提取、分離與鑒定實驗》為24.5分,衛生為7分,共100分。對于45課時天然藥物化學實驗課的專業而言,總評成績=平時成績×70%+期末成績×30%；平時成績=黃連成績×45%+蘆丁成績×25%+女貞子成績×20%+衛生成績×10%。以每個實驗滿分計算,折算到總評成績時, 《黃連中鹽酸小檗堿的提取、分離與鑒定實驗》為31.5分, 《蘆丁的提取、分離與鑒定實驗》為47.5分, 《女貞子的提取與鑒定實驗》為14分,衛生為7分,共100分。改革后的考核方法更符合天然藥物化學實驗教學特點,更全面,更注重學生的平時課堂表現,從而有利于學生綜合實驗技能的提升[11]。

3 結 語

通過對天然藥物化學實驗教學進行改革,增加設計性實驗,制定更加全面的實驗考核方案,建立了較為完善的實驗教學評價體系,大大提高了天然藥物化學實驗教學的效率、教學效果和質量。其中設計性實驗的增加不僅激發了學生的探究興趣,提高了學生發現問題,分析問題以及綜合應用所學知識解決問題的能力,同時,使學生對本專業必備的專業實驗技能有了更好的理解和把握,有效培養了藥學相關專業學生的創新能力和綜合素質。