天然藥物化學課程改革的實踐與探討

劉冬，劉艷霞，明乾良，劉俊康，唐雨，黃秀凝，李鵬

天然藥物化學是研究天然藥物中化學成分的一門學科，是藥物化學的一個分支［1］。與藥物化學所研究的藥物合成、結構修飾及在分子水平上探究藥物作用方式不同，天然藥物化學主要研究對象是“天然藥物”，涉及各類天然藥物化學成分的結構特征、理化性質、提取分離、結構鑒定及生物活性等。在我國，天然藥物化學在民族藥、中藥現代化等領域中發揮著不可取代的作用，是揭秘中醫藥有效成分的橋梁［2］。從天然產物中成功發現新藥的例子不勝枚舉，其在新藥研究和開發中具有不可替代的地位，天然藥物化學學科的重要性與日俱增［1，3］。

天然藥物化學理論知識涉及面廣，產物結構復雜，提取分離原理抽象，波譜解析枯燥難懂［4-6］。同時，天然藥物化學課程中的重難點所對應的微課、動畫等電子教學資源匱乏，對學員的學習能力提出了較高的要求［7］。此外，軍隊院校所教授的知識需向打仗聚焦、向服務部隊聚焦，應該充分利用生藥學與中藥學學科特色，把天然藥物化學研究內容與野外救生植物庫等進行結合，加強天然藥物化學教學與陸軍衛勤保障之間的聯系。

1 天然藥物化學傳統教學存在的問題

1.1 教學內容與前沿應用脫節目前，我校采用的教材是裴月湖主編的《天然藥物化學》（人民衛生出版社，第7版），共十二章，涉及多個類別化合物的理化性質、提取分離、結構測定及生物活性等，雖然教材是最新版，但里面的老舊知識占比仍然較高［8］。這門課是針對大三藥學專業學員開設，他們已經學習過有機化學、分析化學、藥物化學等課程，因此，很多知識點如分配系數、分配比等，重復贅述，增加了學員的學習與考核負擔。

現代分離及結構鑒定技術飛速發展，要求學員要與時俱進，但實際的教學內容與科研工作脫節。比如，天然藥物有效成分的分離與精制，用了大篇幅介紹各種不常用的液滴逆流色譜、渦流色譜、離子交換樹脂及分子蒸餾等，而目前常使用的方法為硅膠柱、凝膠柱等，重點不突出。再比如作為天然藥化重要的組成部分——結構研究，黃酮類化合物的結構判定仍將已基本不使用的加各種診斷試劑的紫外檢測作為重要內容進行介紹。

天然藥物是藥物的重要組成部分。一些軍隊院校的學員畢業后會分配到高原等艱苦地區工作，基層單位也經常進行軍事演練和野外拉練，因此，深入理解一些天然藥物的理化性質和藥理作用具有重要作用，但目前的教學往往忽略這個層面的意義，弱化了天然藥物化學教學與陸軍衛勤保障之間的聯系。

1.2 教學形式單一天然藥物化學理論性強，傳統授課方法以教員運用幻燈片講授為主，偶爾運用問答式教學來活躍課堂氣氛，但很多時候學員被動式學習，尤其有些知識點需要以有機化學、分析化學、藥物化學為基礎，學員學習興趣不強。

與合成化合物或組合化學庫相比，天然產物在結構骨架和立體化學兩個方面更富有多樣性。也正是如此，對于天然產物結構的理解需要較強的立體化學知識，而這只靠幾張投影式的圖片或者教員的講解是很難實現的。

青年學員是軍隊院校的主體，他們在思想上是否過硬，直接關系軍隊發展和未來。思想政治建設關系軍隊院校建設全局和方向，是軍隊院校廣大官兵健康成長的根本保障。因此，相比于地方學員，思想政治教育顯得更為重要，是立德樹人的關鍵課程。很多教員在教學過程中只顧講解理論知識，忽略了思政育人的重要性。

1.3 考核方式因循守舊基于我國現行的考試制度，以考試成績為主的終結性評價占據了教學過程的主導地位。本校天然藥物化學課程總成績由平時成績和筆試成績兩部分組成。平時成績包括課堂作業、實驗報告、研討課成績，占總成績的30%。而筆試則采用閉卷形式，涉及名詞解釋、選擇題、簡答題及綜合分析題，占總成績的70%。考核評價方式過于單一，與科研應用脫軌，且不能全面反映學員的學習情況，實驗教學的考核也僅限于實驗報告，并不能客觀地評價學員的實驗技能掌握情況。這種考核方式會使學員側重于考核的知識點，而不是掌握或培養科研所需的相關技能或創新思維。

2 天然藥物化學課程改革的策略

2.1 教學內容與時俱進天然藥物化學的理論課程設計為56 課時，實驗課程設計為54 課時，相比于教學內容，時間非常緊湊。針對于已經學習過的知識點，采取學員自習或課堂測試、課后練習等方式進行鞏固，避免課堂上的贅述。而對于老舊的知識，如不同種類化合物的提取實例，通過搜索最新的文章，或將一些科研實例及課題研究成果補充到教學中，既豐富了教學內容，也提高了教學質量。以苯丙素類的提取為例，課本僅概括描述了每類化合物相應的提取方法，通過組織學員查詢文獻，對比厚樸酚不同提取方法（超臨界流體萃取、超生提取、索式提取等）的操作步驟、提取效率、產物質量等，從而充分掌握相關知識。

天然藥物的提取分離及結構鑒定是重點內容，在總論中，雖然把所有方法都進行了詳細講解，但幾乎是割裂的，而各論每個章節化合物提取、鑒定使用的方法均有側重，且均是驗證性質的。對于日后從事天然藥物開發的學員來講，他們仍舊不知如何開展工作。因此，在總論教學中通過天然藥物提取——黃連內生真菌代謝產物提取的實例，將所用到的提取分離方法——如硅膠柱色譜、凝膠柱色譜、MCI柱及結晶等進行了整合，然后將所得純化合物的結構鑒定過程中使用的譜圖方法——質譜、紅外光譜、紫外光譜、核磁共振及單晶衍射串聯起來，避免了譜學方法枯燥理論的講解。

此外，每個章節對不同種類化合物的講解，應與軍隊實際應用（野外救生植物庫）結合，選取一些野外或具有地域特色（如新疆、西藏）中草藥，為學員普及天然藥物在野外作業中的重要作用，加強天然藥化與陸軍后勤保障之前的聯系。

2.2 教學形式豐富多樣天然藥物化學中的化合物多具有復雜的立體構型，Fischer 或Haworth 投影式無法形象地展示出活性基團的空間位阻、構效關系等。三維分子模型是當今可視化教學的一種有效手段，它已被廣泛用于不同的學科教學當中［9-11］。運用計算機軟件來模擬天然藥物分子的立體結構可以幫助學員很好地理解其空間構型、構象及有效官能團，同時學員通過編輯操作相關軟件對有效官能團進行結構修飾，從而深刻理解前藥、改構等新藥研究手段［12-13］。目前，應用比較廣泛且適合學員使用的三維分子模擬軟件為Chem Bio Office，其包含ChemDraw、Chem3D 等7項插件，可以滿足不同需求。以紅景天苷為例，利用ChemDraw 畫出其球棍模型，通過與Fischer 投影式比較，三維模型能夠形象地展示出不同原子的實際位置、結合方式及化學鍵的鍵角。在此基礎上，通過EV 等錄屏軟件將動態旋轉的分子三維結構加載到幻燈中，豐富教學資源。對于一些化學反應，如糖苷鍵、肽鍵的形成過程，通過制作或EV錄制小視頻為學員進行展示。

“微課”是記錄教師在教學過程中圍繞某個知識點或教學環節而開展的精彩教與學活動全過程［14］。根據教學實際需要和學員接受知識的情況，利用教研室前期錄制的微課助力難點講解，如單糖的立體化學，通過播放微課、教員總結重點的方式進行教學。“慕課”是大規模開放在線課程，是“互聯網+教育”的產物，課程的范圍覆蓋面廣泛［15-16］。中國大學MOOC 提供了多個學校的天然藥物化學課程，根據講課進度及質量將資源分享給學員。由于學員可以重復學習微課、慕課等視頻，學習效果明顯提高。為輔助教學的實施，科室同時編寫了一系列教輔材料，如《天然藥物化學形成性考核學員自主整合構建》《青蒿素說》《新冠肺炎國家處方賞析》《中醫經方傳承要略》《天藥經典》《天藥類方》等。其中，《天然經典》完全由學員自主編寫，調動了學員的創造性與積極性。

此外，教學過程中大量運用翻轉課堂，通過學員課前預習，課上對知識內容進行思維導圖總結，如天然產物有效成分的提取，利用色彩鮮明的字體、形象生動或具聯想性的圖例、形狀各異的圖框等將不同提取方法進行歸納概括，而后經過學員互評、教員點評等方式，鍛煉了學員的學習總結能力，明顯改善課堂氛圍。

在整個天然藥化教學過程中，多角度多層面的設計了或鮮明突出的、或潛移默化的立德樹人為戰育人的環節（30 余點），教員抓準合適的切入點進行思政教育引導。如在總論的課程內容之前，鴉片戰爭引出鴉片中所含有效成分時不失時機地進行中國夢、愛國主義教育，引導學員樹立正確的人生觀、價值觀；從黃酮類化合物橙皮苷引出橘子：橘頌：屈原，強調愛國主義等。結合課程表的運行，整門課開展了“時序思政”：從鴉片戰爭開始，到抗日戰爭勝利、又到抗美援朝戰爭紀念等，有的課程安排正好與“入朝作戰日”“第一次戰役勝利日”等結合起來，濃厚思政氛圍，讓同學們懂得幸福來之不易，珍惜時光奮斗。

2.3 考核評價全面客觀形成性評價作為構建評價時期的產物，是一種過程考核，其更加關注教育過程、教學指導者和教育主體的互動及學生的個體性，可以以學生學習活動時所表現的信息為依據，及時調整教學［17-19］。陸青等人對比了采用形成性和終結性評價相結合的學生與采用一次性終結性考核的學生之間的學些情況，發現形成性評價可促進學生的深度學習，形成性評價教學有助于應試教育向素質教育轉變［20］。

結合天然藥物化學科學特點，考核評價體系采用形成性評價與終結性評價相結合。形成性評價通過平時互動（考勤、課堂提問）、階段性測驗、實驗報告、課堂展示、小組合作完成作業（如思維導圖的制作）、個人獨立完成作業等方式，將考核評價貫穿于課程教學全過程，并將評價結果反作用于教學改進當中。終結性評價包括理論考試與綜合實驗技能考核。在理論考核中，將科研實例或熱點引入，增加具體化合物的波譜解析，體現出學員的實驗設計能力與解譜能力，提高學員水平區分度。在實驗課程中增加考核內容，包括實驗操作技能與問題解決能力的考核，避免出現在實驗課程學習中渾水摸魚的情況，全面客觀地考查學員對該門課程的掌握運用能力。

3 天然藥物化學課程改革的效果

通過更新教學內容、豐富教學形式、完善考核機制等策略，在期末理論考試中，19 名學員及格率100%、優秀率21.1%（去年及格率94.7%、優秀率15.8%），實驗課中分析、解決問題能力得到鍛煉。課程結束后學員的滿意率100%（調查問卷、座談會），教員們的教學評價排名在全系領先（匿名投票）。同時學員們也對課程的進一步改革提出了建議，如：自主設計實驗的選題范圍可以增加、學員參與微課制作等，對課程的繼續改革起到提示作用。

4 結語

天然藥物化學是一門專業性、理論性較強的藥學專業學科，傳統的教學方法已經無法滿足藥學專業培養目標的需要，通過教學改革的初步思考與探討，筆者提出了適合本校學員特點的具體教學內容與方法，包括教學內容的與時俱進、與科研接軌，教學手段中微課、慕課與三維分子模型軟件的應用，考核方式中形成性評價的引用等三個方面，改革之后的教學不僅有利于學員對天然藥物化學的系統化學習，同樣有利于教員自身教學水平的提高。

金課的建設原則為“兩性一度”，即高階性、創新性及挑戰度，此次教學改革瞄準立德樹人，不失時機地進行思政教育，注重知識能力素質的有機融合，在傳授知識同時，注意傳授實事求是的學風以及善于分析認識對象的內部聯系和外部聯系的本質規律的養成，使學生“魚”“漁”兼得，在解決復雜問題的思想方法上得到依據，為今后的天然藥物化學金課建設提供了新的思路。