構建有機化學多元化實踐體系，培養創新型中醫藥人才

王 濤，何建峰，陳傳兵，龍泳伶，李熙燦

（廣州中醫藥大學中藥學院，廣東 廣州 510006）

當前，一個國家的競爭力取決于其創新能力的強弱，作為世界上最具競爭力的經濟體——美國之所以擁有強大的創新力，主要原因有兩點：一是擁有需要創新且具有活力的國內市場，二是教育系統通過提供獎學金和良好的科學環境支持創新人才培養[1]。可見，創新教育是提升組織、個人創新能力，提高國家經濟實力的有效途徑[2]。我國政府已經把創新上升到重大發展的戰略高度，十八大以來，教育部在推進教育現代化創新實踐中采取了多種措施，先后出臺了《教育部財政部關于實施高等學校創新能力提升計劃的意見》《高等職業教育創新發展行動計劃（2015—2018年）》《高等學校人工智能創新行動計劃》等，為高校教育改革帶來了前所未有的機遇和挑戰。

中醫藥院校是國家高等教育系統中的重要一員，作為中醫藥人才培養的主要陣地，肩負著繼承與發展中醫藥的重大歷史使命。為適應當前改革創新的新要求，各中醫藥院校結合自身條件、學科特點等，在人才培養模式方面開展了多種有益的探索。目前常見的人才培養模式有基地培養模式、復合人才培養模式及創業教育培養模式等[3]。為踐行“以學生為中心”的人才培養模式，山東中醫藥大學構建了“三堅守、四融合”個性化中醫藥人才培養方案，取得了顯著效果，如課程建設水平長足發展，教學方法與手段不斷豐富，教學管理模式不斷創新[4]。實踐教學在中醫藥院校學生科研創新能力培養中發揮出舉足輕重的作用，已經越來越受到各個中醫藥院校的重視[5]，科教結合成為創新型中醫藥人才培養的主要模式之一[6]。遼寧中醫藥大學通過搭建中醫藥創新型人才培養平臺，采取多種措施提升學生實踐、創造能力：（1）以實驗室為教學基地，增設實踐選修課；（2）依托教育部重點實驗室科研項目，鼓勵學生參與其中，以研促教；（3）開放實驗室，鼓勵學生開展科研活動。在這幾種舉措相互結合、相互補充的背景下，百余名學生參與了大學生創新創業訓練項目，撰寫多篇論文，且多個項目獲得全國大學生創新創業訓練大賽一等獎。針對當前中醫藥院校培養方式落后、經費和資源投入不足、缺乏相應的師資配備及機制等問題，實施科研導師制是科教結合人才培養的有效手段，不僅拓展了學生的思維，實施之后取得的成效也十分顯著[7]。可見，為適應創新型人才培養需要，構建各課程立體化實踐教學體系迫在眉睫。

1 我校有機化學實踐教學現狀

有機化學是中醫藥院校一門不可或缺的專業基礎課程，實踐教學至關重要，可使學生掌握基本實驗技能，培養嚴謹的科學態度和理論聯系實際的工作作風。但目前多數中醫藥院校有機化學實踐教學仍以傳統教學模式為主導，具有單調、被動等缺點[8]。教學過程中，教師作為主體講授實驗目的、原理、內容及操作要點，學生照搬實驗步驟進行驗證，由于被動操作，學生對實驗現象難以理解，對實驗原理缺乏思考，導致實驗效果不好，解決問題能力低下，難于滿足創新型人才培養要求。而不少教學實踐已經證明，實踐教學方法改革是實現創新的必由之路[9]，因此，我們在有機化學實踐教學中開展了教學模式改革探索。

1.1 加大課程體系改革力度，增加實踐課時，提高學生動手能力

2010年之前，我校有機化學課程體系整體設計不合理，實驗總學時偏少，各專業有機實驗一般只有24～48學時。極其有限的學時影響了實驗項目的開設，各專業實驗項目僅包含基礎操作技能實驗、有機合成驗證性實驗及提取驗證性實驗三大類。2010年，針對實踐教學課時偏少的現象，我們重新修訂了中藥（藥學）人才培養教學計劃，將理論課時與實踐課時比例由2∶1調整至1∶1，實驗內容也進行了整合與更新，加強了基礎操作技能訓練，并在原有類別基礎上增加了設計性實驗內容。我校中藥（藥學）專業2010年前后有機實驗項目見表1。表1顯示，我校有機實驗項目在近年呈現出數量上的增長，涵蓋類型也更加全面，而且實驗項目設計“由淺入深、循序漸進”，加深了學生對理論知識的理解，動手能力也有很大提升。以乙酸冰片酯的合成設計為例，實驗前期要求學生進行文獻查閱，根據獲取的信息分組討論，形成具體的實驗方案，實驗室帶教教師批閱實驗方案后提出整改意見，經修正后學生再按照實驗方案完成實驗。通過這一設計性實驗，學生初步了解了科學研究的基本流程、酯化和酰化研究的最新進展，提高了基本操作技能及解決實際問題能力。減少理論課時，把教學重點集中在基本知識傳授和技能訓練上，突出“技術教育”改革方案的實施，取得了一定成效。近年來用人單位對我校藥學相關專業學生反饋評價良好，一致認為大部分畢業生操作能力、動手能力和解決實際問題能力較以往有了很大提升，能較好地滿足崗位需要。

表1 2010年前后我校有機實驗項目對比

同時，依托我校有機化學實驗教學條件和教師隊伍科研能力，以教學大綱為指導，結合專業特色，開設有機化學綜合設計性實驗（共35課時）。該綜合設計性實驗在藥學（中藥）相關專業學生已具備有機化學實驗基本技能（大四第二學期）的前提下開設，是對有機化學實驗教學內容及應用的深化。具體實施中，學生根據綜合設計性實驗的合成目標要求查閱文獻，確定實驗方案，設計實驗路線，選擇實驗方法和步驟，選用儀器設備，提交設計性實驗方案，并經任課教師審核同意后獨立完成實驗操作、目標產物結構表征及實驗小論文。立足于我校藥學（中藥）專業創新型人才培養目標，根據各專業特色我們設置了兩個實驗項目供學生選擇：局麻藥苯佐卡因的設計合成，從肉桂皮中提取肉桂醛的設計研究。兩個實驗項目分別具有合成路線多種、提取方法多樣的特點，學生通過對比分析各種路線及提取方法的優劣，選擇合成及提取效率高的實驗方案，從而提高文獻綜合分析能力；兩個實驗項目開展過程中鼓勵學生進行工藝探討，開拓思維，提高實驗技能和綜合運用知識能力。另外，目標產物的分離純化及結構表征進一步完善了學生開展藥物和中藥研發的整體思路，為其今后從事藥學或中藥研發工作奠定堅實基礎。

1.2 利用學校教務處教學平臺開放科研實驗室，方便藥學（中藥）相關專業學生創新創業項目的實施

我校有機化學課程共有4名專任教師，2名實驗室教輔人員，科研方向主要有3個：（1）先導化合物的發現和生物活性評價；（2）特異分子識別的高分子材料研究及生物醫學應用；（3）中藥及其制劑藥效物質質量標準評價體系。結合這幾個研究方向，一方面鼓勵學有余力的學生在學校教務處教學平臺申報，參與到相關教師的科研項目中；另一方面以學生個人興趣為主導，培養創新意識為目標，組織優秀學生參與省、校級創新創業項目申報及研究工作。在科研實驗室開放過程中，課程教師還鼓勵正在進行本科畢業論文寫作的學生參與其中，利用課余時間自行前往相關科研實驗室開展研究工作，在負責教師及研究生的共同指導、協助下，完成項目研究。一系列措施的實施不僅有效提高了科研實驗室的利用率和設備使用率，還取得了豐碩的成果。近5年，我校學生在國內外期刊發表相關研究論文十多篇，多人參加“挑戰杯”大學生科技作品競賽、全國大學生“藥苑論壇”并獲多項獎勵。

2 多元化實踐體系的構建

針對我校有機化學實踐教學現狀和中醫藥專業人才培養模式具體情況，我們在原有教學模式的基礎上，擬對當前信息技術、環境支持下的教學方式加以整合，在優化、更新實驗內容的同時建立多媒體實驗素材庫，開發交互式虛擬實驗平臺和立體化教學評價體系，構建體現我校中醫藥人才培養特色的有機化學多元化實踐體系（見圖1）。通過構建有機化學多元化實踐體系，可以逐漸實現以下幾個目標。

圖1 有機化學多元化實踐體系

2.1 改變已有設計性實驗的僵化模式，充分利用專業特色進一步擴充、更新設計性實驗內容，全面開放實驗室，使人才培養符合社會需求

綜合設計性實驗開設初期，在激發學生學習主動性和創造性、提高學生應用理論知識自主解決問題及培養科學研究素養等方面發揮了顯著作用。但由于受實驗場地、實驗條件以及實驗內容更新不及時等的影響，綜合設計性實驗經多年實踐逐漸形成僵化模式，參與實驗的學生直接采用高年級學生歸納出的完整的實驗方案，使得綜合設計性實驗失去了開設的意義。因此，優化、更新綜合設計性實驗及研究創新性實驗內容是重點。另外，目前我校實驗室只在上課時段開放，大多數時間處于閑置狀態，基礎儀器設備利用率普遍不高，加之高端大型儀器設備數量不足，僅能滿足教師及研究生開展科研使用，無法大規模應用于教學，導致參與綜合設計性實驗及研究創新性實驗的學生人數十分有限。構建多元化實踐體系，采用教師負責、研究生主管模式，逐步實現有機化學本科教學實驗室的全面開放，也是改革的另一重要內容。只有采取“雙管齊下”的改革手段，才能為多元化實踐體系的構建提供保障。

2.2 充分利用信息技術的優勢開發交互式虛擬實驗平臺，作為原有教學模式的有效補充，全方位提高人才培養質量

利用現代先進信息技術開發交互式虛擬實驗平臺，實現教學內容深度和廣度的拓展，是當前實踐教學的發展趨勢。紫羅蘭酮的制備是適應藥學（中藥）專門人才培養要求的經典有機合成實驗，涉及回流、常壓蒸餾、減壓蒸餾、萃取等多個基本操作，屬于綜合性實驗范疇。在傳統教學中，該實驗使用甲苯做溶劑易導致環境污染，減壓蒸餾不當可能導致安全事故等，影響了實驗的順利開展。另外，受教學時數的限制，多數高校無法完整實施該實驗操作，只選取部分實驗內容，致使教學效果和教學質量不盡如人意。為解決上述問題，依據真實實驗場景，我校有機化學課程組聯合北京微瑞集智科技有限公司使用Maya和3DMax軟件進行整體實驗室建模，基于3D虛擬技術開發了交互式、可視化紫羅蘭酮制備虛擬實驗教學平臺（見圖2）。

圖2 紫羅蘭酮制備虛擬實驗教學平臺

該虛擬實驗教學平臺的搭建，可為學生精準展示羥醛縮合原理及其應用，建立有機化合物制備、純化及鑒定整體思路，并改變傳統教學模式，最終使線上、線下兩種教學模式有機結合，突破了時間、空間的限制，極大地提高了學生的學習效率。

2.3 建立立體化評價體系，為全面、準確評價學生創新能力提供依據

結果考核和過程考核是評價實踐教學效果的兩個重要環節，而傳統實踐教學只側重結果忽視了過程監督，常以學生實驗報告質量作為實驗實施情況的重要指標，不僅不能真實評價學生對實驗的掌握程度，而且不利于學生嚴謹科學態度和綜合能力的培養，具有一定的片面性。在有機化學多元化實踐體系中，將終結性教學評價（實驗報告、線上及線下實驗考核等）與探究性形成性評價（實驗方案設計及陳述、實驗操作及記錄、實驗結果與討論等）相結合，構建立體化評價體系。立體化評價體系是深化有機化學實驗教學模式改革和提高專業人才培養質量的關鍵，更強調學生參與度與執行情況，能更為客觀地反映學生的綜合能力。

3 結語

有機化學多元化實踐體系是基于多年實踐教學經驗，借鑒兄弟院校開展多元創新教學模式的成果[10]，專門針對中醫藥人才培養進行的實踐教學方面的有益探索。在具體教學中，從學科特點和實際出發，通過整合3部分內容（原有模式、現有模式、評價體系）搭建多元化實踐教學平臺，通過充分發揮學生的主體作用，切實提高實踐能力和解決實際問題能力，從而達到培養拔尖創新型人才的目標。