天然藥物化學課程教學設計與實施
——以有效成分提取方法為例

趙惠茹，靖 會，楊 陽，關 麗，陳云梅，楊黎彬

（西安醫學院藥學院，陜西西安 710021）

天然藥物化學是應用現代科學理論和方法研究天然產物中各類化學成分的一門學科，是藥學專業的主干課程，與有機化學、分析化學、波譜解析、生藥學、藥物分析、藥劑學等課程相互關聯，在藥學專業人才培養體系中發揮著承上啟下的作用[1]。課程大綱要求學生掌握萜類、生物堿、糖和苷、黃酮類等生物活性成分的結構特點、理化性質、提取分離、結構鑒定和生物活性。課程內容涉及學科多、信息量大、知識跨度寬、對學生基礎知識掌握程度的要求高。由于學生在短期內構建嚴密的多學科邏輯知識體系較難，加之對基礎知識掌握得不夠扎實、運用得不夠靈活，易喪失對該門課程的興趣，產生畏難心理，學習積極性不高。因此，要讓學生較好地掌握該門課程的內容，對授課教師的專業水平和知識寬度就提出了更高的要求，所以，教師對教學內容的組織與重構、教學方法的改進和創新具有重要意義。

1 有效成分提取方法教學設計思路

1.1 教學目標

天然藥物化學有效成分的提取方法是《天然藥物化學》課程的重要內容，貫穿到各類成分的教學過程中。根據我校藥學專業人才培養定位和《天然藥物化學》課程目標，結合本章節教學內容，從知識、能力和素質三個層次設定本節課程教學目標。

1.1.1 知識目標

①掌握溶劑的種類和性質、常用的溶劑提取方法以及提取溶劑的選擇。

②熟悉水蒸氣蒸餾法和升華法的原理、特點及適用范圍。

③了解天然藥物有效成分的提取方法。

1.1.2 能力目標

①在講解相似相溶原理和溶劑性質的基礎上，讓學生歸納每種提取方法的特點和適用范圍，在邏輯上形成“由因及果”的思維能力。

②引導學生從“知其然”（不同提取方法的應用范圍）到“知其所以然”（方法的原理和特點），最終落腳于“用”（工業化生產中選擇合適的提取方法），培養學生綜合分析運用能力。

1.1.3 素質目標

①培養科學觀，透過現象看本質。

②培養辯證思維邏輯，增強生產安全意識和環保意識，樹立和諧發展觀。③培養愛國主義情懷和科學家精神，堅定理想信念，增強中醫藥文化自信。

1.2 學情分析

《天然藥物化學》課程開設在大三第二學期，學生已完成有機化學、分析化學、生藥學等基礎課程的學習和藥學專業見習。絕大部分學生開始關注考研方向或就業去向，對專業滿意度較高，學習目的明確，能夠積極主動地學習新知識。但也有一小部分學生對自己的發展前途比較迷茫，或者基礎化學課程知識不扎實，難以形成完整的邏輯鏈，學習效率較低。基于此，在教學過程中需要及時回顧基礎課程的知識點，由表及里，由淺入深，選用常見、易懂的生活生產經驗和實驗案例解釋現象背后的機制，引導學生透過現象看本質。可采用小組討論、隨堂測試等形式，以天然藥物化學成分和溶劑的極性為中心，構建章節知識體系[2]。

1.3 教學重點及突出方法

天然藥物有效成分的提取方法包括溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法和升華法，是天然藥物有效成分研究的源頭，雖然所占篇幅不多，并且部分內容在基礎課程中已有簡單介紹，但是這些內容分散在不同課程的不同章節中，不系統，而它們在《天然藥物化學》的教學中是需要學生掌握的內容，大綱規定理論教學共2學時，教學重點如下。

（1）實驗室和工業化生產中常用的溶劑提取法。

（2）每種溶劑提取方法的優缺點和適用范圍。根據教學目標和學情分析，從以下兩個方面突出教學重點。

①一個中心：以天然藥物化學成分和溶劑的極性為中心，擴展到生產實踐的具體問題。

②多個角度：在復習舊知識的基礎上講解新知識，從理論知識到實驗室實踐，再到工業化生產，形成一條完整的知識體系和邏輯鏈條。

1.4 教學難點及突破方法

本節課的難點之一在于超臨界流體萃取法的原理和應用，主要是因為超臨界流體種類多，夾帶劑不同。為了使學生更好地理解其原理，講清楚超臨界狀態和超臨界流體的概念，通過分析溫度、壓力與超臨界流體物態的關系，理解超臨界狀態，進一步選用從簡到繁的實例強化、綜合分析，形成從概念到應用的過渡，最終能夠正確選擇實驗條件提取有效成分。另一個難點是溶劑極性大小與介電常數的關系以及化合物極性的判斷，為了突破難點，在教學中進行知識拓展，明確介電常數用以表征溶劑對溶質分子溶劑化以及隔開離子的能力，介電常數大的溶劑，有較大隔開離子的能力，因而極性較大。

1.5 教學方法與手段

根據有效成分提取方法章節教學內容的特點，以學生的知識需求、能力獲得和價值塑造為原則，以問題的提出、分析和解決為主線進行講授。采取問題式、案例式、啟發式、對比式相結合的教學方法，以問啟學，引導學生主動思考。將PPT 與板書相結合，借助超星學習通教學平臺，采用線上線下相結合的混合式教學模式，通過課堂提問、討論和隨堂測試等環節，關注學生課堂反應，了解學生學習動態，實時反饋整體教學效果。

1.6 教學設計及教學過程

按照天然藥物有效成分提取方法的教學設計思路，繪制教學過程如圖1所示。

圖1 天然藥物有效成分提取方法的教學過程（為重點，為難點）

2 有效成分提取方法教學設計案例與實施

課程團隊教師以天然藥物有效成分提取方法章節的教學內容為例，從教學目標、教師教學活動、學生學習活動和具體教學安排等方面設計了教學環節，如表1所示。

表1 有效成分提取方法的教學實施

2.1 導入課程，激發學習興趣

通過提出兩個與生活經驗密切相關的問題導入課程，引發學生思考，激發學習興趣。

（1）問題1：茶水是怎么得到的？

（2）問題2：同學們了解古法釀醋嗎？同時展示泡茶的視頻和古法釀醋流程的圖片，用一張PPT 從整體上展示本節課知識框架，包括知識目標、能力目標和素質目標，明確本節課的教學重點、難點及時間分配，做到有的放矢。

2.2 拓展相關知識，啟發學生觀察與思考

天然藥物有效成分的提取就是選擇適宜的溶劑和適當的方法，去除天然藥物中的毒性或無效成分，最大限度地提取有效成分的過程。首先從生活和生產實踐角度強化有效成分、無效成分和提取的概念。隨后啟發學生解答問題：泡茶和釀醋的過程所用溶劑是什么？用了什么樣的提取方法？茶水和食醋中的主要化學成分是什么？引導學生要善于觀察，勤于思考，透過現象看本質。為了便于課程小結，在講授PPT 的同時對提取方法及重要的專業名詞進行板書。

2.3 教學實施

結合課程導入提出的問題，進一步提問學生茶葉浸泡時間與茶水顏色的關系，用問題和圖片模擬引入溶劑提取的動力學過程，接著回顧溶劑的種類和性質等相關知識。通過分析歸納溶劑的極性強弱，引導學生思考溶劑極性與介電常數的關系。通過展示實驗室和工業化生產所用的提取分離相關設備，引導學生盡可能選用毒性小、對環境污染小的溶劑，選用設備簡單、能耗小的方法，堅持綠色化學與生態文明的理念。通過分析不同提取溶劑的毒性、易燃易爆性，樹立溶劑回收再利用和實驗室廢液處理的理念，培養學生遵守職業道德和職業規范，增強學生關注生態文明和環境保護的意識。在講到本節課的難點時，對比超臨界流體萃取法與經典溶劑提取法中“溶劑”的不同，進一步圖解“超臨界狀態”與溫度和壓力的關系、超臨界流體的特點，舉例說明如何選擇夾帶劑，總結該法的優缺點。在講完所有的溶劑提取法后，用圖表進行小結對比。

具體到應用過程中，從分析葡萄糖、蕓香苷和青蒿素的結構入手，啟發學生分析官能團與化合物極性的關系，比如以青蒿素為例，提問學生青蒿素從化學結構來看屬于親脂性成分，那么提取溶劑如何選擇？用水煎煮可以提取嗎？接下來播放視頻《中醫藥給世界的禮物》——青蒿素的提取，學生看完后分小組討論：

（1）在提取青蒿素時，將提取溶劑由水變為乙醚進行回流提取的目的是什么?

（2）從青蒿素的發現歷程和屠呦呦獲獎感言中領悟到什么?根據學生的小組討論匯報結果，教師總結科學家精神的內涵，從而培養學生追求真理的科學精神，弘揚科學家堅韌不拔、一絲不茍、精益求精的科學態度，堅定中醫藥文化自信。

在重點學習了溶劑提取法后，簡要介紹水蒸氣蒸餾法和升華法的原理及應用，并在學習通發布討論題目和隨堂測驗試題，結合學生參與討論和答題情況總結評價和拓展提升。建議學生以板書為框架畫出思維導圖，以課后作業或討論的形式提交到超星學習通，互相評價交流學習。最后以青蒿素提取視頻相關的實驗案例收尾，提出問題：屠呦呦在實驗中以乙醚為溶劑從黃花蒿中得到的提取物是純物質嗎？如果是，用哪些方法可以確定結構？如果不是，有哪些方法可以分離純化？鼓勵學生用本節課所學知識判斷，為下節課講解天然藥物有效成分的分離方法埋下伏筆。

3 結束語

為了落實一流課程的高階性、創新性和挑戰度，致力于創新應用型藥學人才的培養目標，在天然藥物化學總論教學有效成分的提取方法課程設計中，采取了重構教學內容、實施混合教學和融入人文知識等方面的措施，以問題為導向，通過課程導入的有效設計、理論知識的系統講解、小視頻的觀看、課堂提問、分組討論及課后學習通測試等教學手段，拓展了課程的廣度和深度，體現了藥學與理學、藥學與人文、實驗室實踐與工業化生產的結合，有效實現了知識-能力-素質融合的課程目標。優化之后的課程設計比之前的教學內容更加充實，學生在學習該課程時自信心增強，分組討論學習的形式也增加了課堂的趣味性，教學效果良好，充分調動了學生的學習積極性，符合藥學專業課程的育人特點，為后續的學習和研究打下良好的基礎。