科研對醫學院校醫用有機化學實驗教學質量的影響

王海波 秦向陽 辛春艷 冀 楠 何 煒

空軍軍醫大學藥學系化學制藥學教研室，陜西西安 710032

醫用有機化學是高等醫學院校的必修課，是生命科學研究以及臨床醫療實踐中不可或缺的重要基礎課程，對學生后續學習醫學基礎或專業課起著舉足輕重的作用[1-2]。因此，如何在醫學院校的化學教學中進行創新性改革已成為亟待解決的重要問題，其有效途徑之一是將教師的科學研究（以下簡稱“科研”）工作和教學工作有機結合，形成互補的良性循環關系，以提高教學效率，搭建醫學和化學的理論及實驗教學互通的平臺。

1 教學、科研相互促進的研究現狀

我國高等教育法（2018 修正版）規定，高等教育的任務是培養具有社會責任感、創新精神和實踐能力的高級專門人才，發展科學技術文化，促進社會主義現代化建設。2016 年8 月我國教育部科技部明確提出：高校作為人才培養的主陣地，要引導、激勵科研人員積極進行教書育人，注重知識的擴散和轉移，及時將科研成果轉化為教育教學資源，以促進人才培養質量的提高[3-4]。

1.1 國內外教科研融入教學的研究進展

美國哈佛大學文理學院院長亨利·羅索夫斯基曾指出：“科研和教學是相互補充的，大學等級的教學如果沒有科研提供新的思想和啟示，其教學水平是難以提高的。”[5]現代大學教育應充分認識到科研成果對教學質量提高起促進作用，應把教師的科研優勢融于其教學實踐中，以高水平的科研工作來實現人才培養質量的提高[6]。在教學過程中，將科研反哺于教學，能夠促進教師實現“教授一碗水，自身一桶水”的境界；對于學生來說，可以開闊眼界，體驗求知探索的樂趣，更加利于培養學生的科研思維，對其今后獨立解決問題起到良好的鋪墊作用[7]。

目前，國外高校已形成了良好的科研與本科教學相互促進發展的教學模式，學生在大學期間即可獨立開展研究工作。自2000 年開始，我國對于科研促進本科教學相互關系的研究有所增長，尤其是化學學科的教學與科研互補關系的研究，已引起化學教育學者的高度重視。例如，2015 年，石先瑩[8]在本學科研究工作的基礎上，總結了其在有機化學教學中滲透科研成果一些具體實例，為教師在有機化學的教學中開展科研助力教學質量的提高提供了有意義的借鑒。2016 年，清華大學材料學院的吳音等[9]報道，他們依托無機非金屬材料制備技術國家重點實驗室，開展了將實驗室科研成果轉化為本科生實驗課內容的探索，學生實驗內容與時俱進緊跟科技發展的步伐，通過比較分析多屆本科生實踐教學的教學效果，證明這種改革與實踐對培養學生的科研思維、分析和解決問題的能力均有較明顯的促進作用。2018 年，胡勝雄[10]基于有機化學研究領域的新進展，淺析了有機化學教學中引入科研成果的方式，使得有機化學的教學效率有所提升。

1.2 我國高校科技成果轉化為本科教學資源面臨的問題

目前，與豐厚的科研產出比較，我國高校科技成果轉化為本科教學資源的改革研究相對較少，科研反哺教學的能力還處于起步階段，分析原因，主要有以下幾個方面[11-12]：首先，教師缺乏將科研工作融入教學的主觀能動性，缺乏真正的教學科研的深度融合意識，對于科研成果轉化為本科教學資源來提升學生綜合素質的總體認識不足。這與我國高校中存在偏重科研成績的現象直接相關，教師需將相當一部分精力用于科研項目的實驗研究中，傾心于將自己的科研成果或先進的科研進展融入教學設計的教師較少，科研成果向本科教學資源的轉化深度和質量不高[13-14]。其次，與學生創新能力相配套的實驗教學內容的更新較滯后。在本科教學中，對學生創新和質疑精神的培養至關重要。目前的醫學院校教學中，化學實驗內容往往較為陳舊，與醫學和藥學的關聯度不夠緊密，學生在低年級時所期望的通過化學實驗訓練實現的創新精神和實踐能力的培養受到一定的影響。最后，科研成果自身的適用性是其順利的轉化為教學資源的前提。而目前多數教師在申報科研項目時將其與教學內容和培養學生的要求聯合起來的意識較弱，而只有與教學實踐規律相符的科研成果，才能夠豐富教學內容，促進教學水平的有效提高[15]。

針對上述我國高校中科研和教學深入融合的現狀和存在的問題，筆者作為醫學院校化學教學的一線教師總結了在科研和實驗教學相結合的一些心得體會，并提出了在科研促進教學質量提升中的一些方法和策略，以期為我國醫學院校中化學實驗教學提供可供借鑒的經驗。

2 科研提升醫學院校醫用有機化學實驗教學質量的舉措

2.1 依托科研項目改革實驗教學內容

醫用有機化學是一門實踐性很強的學科，其驗證性或綜合性的實驗內容對于學生理論聯系實際的能力、開發創新思維和培養科研素質均具有重要作用[16]。近年來，我們著眼于以科研成果提升實驗教學質量的做法，結合學校“早實踐”和“本科生導師制”，把有機合成、藥物化學等相關學科的科研內容融于醫用有機化學實驗教學中，將教師的科研課題分解為若干單元，從中選取與實驗課內容密切相關的單元設置為不同的自主設計性實驗主題（實驗內容見表1），提供給學生，學生根據自己的興趣和知識背景，自愿選擇確定實驗主題，并借助教師提供的參考資源如參考文獻、實驗書籍等自行制定實驗方案，通過超星學習通平臺、微信等在線方式與教師溝通完善，實驗方案經教師審定后，學生進入實驗室完成相關實驗過程。

表1 與科研課題結合的學生自主設計性實驗項目

這種將教師的一部分科研項目滲透到實驗課教學中的模式，實現了科研成果反哺教學的目的，促使學生在完成實驗任務的過程中對化學學科的特點有了更深入的了解，學生通過查閱中英文參考文獻，能夠很好地擴大其所學知識面，例如，在完成神經鎮靜藥物苯妥英的合成實驗中，學生需要了解該類藥物的臨床應用有哪些、思考該實驗中應用了什么類型的化學反應及機制、產物的分離純化方法等諸如此類在理論課上講授的知識點，使學生能夠主動思考，激起興趣，逐步達到對知識的融會貫通。更為重要的是，學生對如何確定科學研究的思路有了一定的認識，對其分析及解決問題的能力、質疑精神等都有較好的培養。

2.2 發揮虛擬仿真實驗教學的優勢

醫學院校中，醫用有機化學實驗是學生獲取知識和提高技能的重要途徑。然而，由于化學實驗的特殊性，一些操作復雜或涉及高壓、低溫、極端環境的實驗，難以用傳統的實驗方法向學生大范圍開放，導致與醫學、藥學或軍事相關的綜合性化學實驗無法順利開展[17-18]。近年來，國內多所醫學院校相繼開展了基于虛擬仿真技術的實驗平臺的應用。筆者所在的化學制藥學教研室也嘗試了開設面向學生的虛擬仿真實驗（實驗內容見表2），實驗內容均來源于教師的科研課題，形成了虛擬實驗與傳統實驗相結合的教學模式（教學組織流程見圖1），收到了較好的教學效果，以期對國家提倡的科研促進教學質量的提升有一定的推動作用。

表2 依托于科研課題的虛擬仿真實驗項目

圖1 虛擬仿真實驗的教學組織流程

例如：青蒿素作為我國第一個具有自主知識產權的抗瘧疾新藥，在全球特別是發展中國家挽救了數百萬人的生命，屠呦呦因此獲得了2015 年諾貝爾生理學或醫學獎[19]。但青蒿素價格昂貴，全世界需求量較大。其傳統提取方法周期長，效率低，急需改進青蒿素的提高工藝[20-21]。因此，我們將青蒿素的提取工藝制作成了虛擬實驗，讓學生在虛擬實驗中完成實驗試劑和實驗儀器的選取，按照操作流程完成青蒿素的提取，在得到青蒿素純品之后，在虛擬實驗中再學習應用1H NMR、13C NMR 進行結構和純度的鑒定方法。

再如，筆者將承擔的國家自然科學基金項目輻射防護藥物的設計合成及藥效學研究中結構較為簡單的目標分子的合成及結構鑒定制作成了虛擬仿真實驗。在實驗背景中向學生介紹輻射已成為一種廣泛存在于自然界的“隱形污染源”，引起機體嚴重的氧化損傷，使對輻射的致傷機制及抗輻射藥物有所了解，有效拓展了其醫學和軍事背景知識。在實驗操作部分，著重強調了該有機合成反應的類型和機制及有機化合物的結構鑒定方法，與其在理論課中學習的波譜章節密切銜接。

2.3 “多途徑”提升教師的科研與教學結合的意識

目前，有些醫學院校的教師缺乏科研融入教學的意識，因而在教學過程中往往存在知識體系陳舊的傾向，或不能把最新的科技信息傳遞給學生的問題。本文總結了筆者所在教研室在提升教師科研與教學結合的意識上所采取的一些做法。

首先，我們通過強調科研工作來促進教師的自我知識結構更新和知識體系的充實，加深教師對本學科知識的理解和對科技前沿的把握，奠定其將科研融入教學內容和教學方法的“能動性”基礎，通過對科研課題的撰寫、開題、中期匯報，結題答辯等環節進行集體討論，提高教師對科研過程的參與度。我們還開展扎實有效的閱讀最新科研文獻的活動，通過文獻精講，思考和提出如何將科研思路與教學內容相結合，在實踐中提升自己的教學和科研水平，并能夠提升其將科研融入教學活動的意識[22]。

其次，科研工作通常較為艱苦，對教師的開拓創新和頑強拼搏精神有著很好的培養，而教師如何將在科研工作中培養出來的敬業精神、創新意識和進取心潛移默化的傳遞給學生是我們在培養教師時重點關注的問題[23]。定期組織所屬教師去院士學科或大型科研平臺參觀學習，傳承科研精神。鼓勵教師定期瀏覽相關國內外醫學及化學新進展，不斷用新進展、新案例充實教學。同時，組織教師認真研讀學校的人才培養方案，深刻地認識社會和軍隊對醫學人才的培養目標，思考培養人才最佳知識、智力結構的有效途徑，通過科研創新去探索和掌握本科教學規律。而對于青年教師的培養也盡力實現教學能力和科研水平的綜合培養，要求其聽取生物化學、分子生物學、病理學、生理學等醫學專業課程，強化醫學功底，并要求青年教師結合撰寫或參與的科研課題進行備課和試講，通過“導—學—講—練”模擬課堂教學活動，使其盡快掌握課堂教學實踐能力，通過開展教學基本功訓練與競賽、評選等活動，讓他們能以飽滿的精神狀態和對教學、科研工作的極大熱情走上講臺。

3 小結與展望

教師需要樹立和增強科學研究融于教學的意識和自覺性[24-25]。多年來，在教育實踐中面臨的主要問題不是教師能否從事教育科學研究的問題，而是要引導教師從教育教學實際出發，“立足于提高教育教學質量”，把科研同教學工作緊密結合起來，從備課到講授，從教材到學生，從課內到課外，從知識到能力，都體現著“研”的內涵。基于教育教學開展的科研，將更有活力和延續性，融入了科研的教學，將更有啟迪和創新性。