“植物化學”課程教學方法探討

摘"要：“植物化學”是一門針對藥用植物資源有效成分進行提取、分離和結構鑒定的專業課程。“植物化學”理論性較強，地方性本科院校學生因學習經驗基礎相對薄弱等因素，學習難度較大。文章針對教學過程中存在的問題，嘗試從案例教學、問題導入、學生參與教學等以學生為中心，改進教學方法。同時，通過構建開放型實驗教學體系，實施“以賽促學、賽教融合”主動式實踐教學模式，強化AR技術在實驗中的應用等措施加強實踐教學，提高實踐技能，以綜合提高“植物化學”課程教學效果。

關鍵詞：植物化學；教學方法；問題導入；學生為中心

中圖分類號：G642.3""文獻標識碼：A

Discussion"on"Teaching"Methods"of"\"Phytochemistry\"

Wang"Mei

College"of"Life"Sciences，Yulin"University"ShaanxiYulin"719000

Abstract：\"Phytochemistry\""is"an"interdisciplinary"discipline"of"botany"and"organic"chemistry"and"the"basis"ofnbsp;rational"use"of"plant"resources.The"course"of"\"phytochemistry\""is"strong"theory，local"undergraduate"college"students"because"of"learning"experience"foundation"is"relatively"weak，learning"difficulty，on"the"basis"of"the"problems"in"the"teaching，try"from"casenbsp;teaching，problems，students"participate"in"teaching，improve"teaching"methods.At"the"same"time，through"the"construction"of"an"open"experimental"teaching"system，the"implementation"of"the"active"practical"teaching"mode"of"\"promoting"learning"by"competition"and"integrating"competition"with"teaching\"，and"strengthening"the"application"of"AR"technology"in"the"experiment，the"practical"teaching"is"strengthened，and"the"practical"skills"are"improved，so"as"to"comprehensively"improve"the"teaching"effect"of"\"phytochemistry\""course.

Keywords：phytochemistry；teaching"methods；problem"import；studentcentered

“植物化學”是針對藥用植物資源有效成分進行提取、分離和結構鑒定，涉及有機化學、分析化學及植物學等課程內容，是一門綜合性較強的課程。我國在植物資源利用和開發上有著悠久歷史和豐富經驗，在科學技術迅猛發展的今天，“植物化學”是不可缺少的學科分支，借助現代科學技術手段可進一步深入地認識我國植物資源，并為其發掘、合理且持續利用提供科學依據［1］。同時，“植物化學”是一門理論與實踐性非常強的課程，隨著國家對涉農專業的重視，針對涉農專業學生自身特點和專業特點開展好“植物化學”課程教學，成為相關教師面臨的十分迫切問題［2］。

1"“植物化學”理論與實踐教學現狀

“植物化學”是植物資源開發利用方向的一門專業課，以植物次生代謝產物和生物活性為主線，系統地介紹了植物次生代謝產物的提取、分離、結構鑒定和生物活性。書中介紹了11類化合物的結構特點，如糖苷類、生物堿類、苯丙素類、黃酮類等，這些化合物分子量大，結構復雜，其結構的鑒定，難以通過簡單推理得到，不利于課堂理論教學，尤其是還會涉及部分三校生，學習起來會更加吃力。而在實踐教學中，僅僅是從藥用植物中提取獲得總浸膏，用不同極性段溶劑進行萃取，獲得不同極性段浸膏，活性驗證后，對活性較好的極性段浸膏進行柱層析，再進一步進行分離獲得單體化合物就需要1個多月的時間。此外，還要通過質譜、核磁共振等技術對單體化合物進行結構鑒定，這一套流程下來需要的時間更加難以估量，實驗課程周期長，僅僅五六節實驗課難以完成。因此，如何提高學生理論與實踐課堂中參與度與活躍度，提高學生專業自豪感和專業自信心，是教師所面臨的挑戰［3］。

2"改進教學方法，提高教學效果

2.1"實施學生中心的教學

在課堂教學過程中以學生為中心，主要體現為：（1）教師在上課前需要充分了解學生專業背景、專業發展前景、學生對本專業的信心，即需要進行深入的學情分析。（2）教師需要充分掌握學生前學科知識，學生已經有的知識和本課程內容之間的聯系。（3）教師在理論與實踐教學過程中，要充分體現以學生為中心，即學生提前預習并講述與本課程相關案例，課堂討論、回顧、總結以及進行章節測試。在章節結束后，教師進行綜合評價，包括學生評價（設置問題并計算目標達成度）和教師評價（考勤、課堂參與度、作業與章節測試等），實時對教學方法與手段進行改進。就教師而言，必須能熟練駕馭本學科知識并有獨到見解，且能簡化復雜學科，進行深入淺出，揭示本質。對于“植物化學”教師，需要做到以下四個方面：一是需要熟練掌握“植物學”“有機化學”“無機化學”“植物生理學”等相關課程知識；二是須具備敏銳的教學感悟，及時進行教學反思與評價，了解學生聽課后的獲得感；三是需要信任并尊重學生，與學生坦誠相待，注重學生個人發展；四是靈活駕馭課堂，以學生為本，啟發學生從專業角度去思考問題，創造一個自然的、批判性的學習環境［4］。此外，教師間需要開展協同教學，承擔同一課程體系的教師進行長期合作，通過相關的教學活動，共同研究、共同設計、共同實施教學，以達到更好的教學效果。以教師為中心的課堂教學，不能充分挖掘出學生的潛能，但是這種習慣與方式在教學中已經根深蒂固了，要求教師由知識灌輸者轉變為學生主動積極構建者，這需要教師在不斷摸索和嘗試中實踐。

2.2"案例教學

相對于一些高水平大學，地方性本科院校學生普遍存在基礎較差的情況，采用傳統的講授方法無法很好地幫助學生理解、掌握植物化學理論，而案例教學作為轉變學生學習方式、優化課堂教學的重要教學方式之一，對于這類型院校的教學顯得更加重要。植物化學與我們的生活密不可分，生活中有大量的、豐富的藥物發現歷程可用于案例教學。比如，我國著名藥學家屠呦呦發現對瘧疾有活性的青蒿素，使她于2015年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎；從印楝果實中分離得到印楝素，在農業生產中用于防治害蟲；等等。

現以案例“阿司匹林”為例介紹教學內容，教師結合課程要求，讓學生在預習過程中思考以下科學問題。公元前1500年，古埃及人用柳樹葉子來止痛；公元前400多年，希臘醫學之父——希波克拉底，也采用咀嚼柳樹皮的方法為患者退熱止痛。（1）為什么柳樹葉子可以止痛、退熱呢？（2）是什么物質在發揮作用呢？（3）水楊苷是如何從柳樹皮中分離出來的？水楊苷是如何被鑒定的？（4）水楊苷的結構有何特點？水楊苷的止痛、退熱效果如何？（5）為什么制備水楊酸及乙酰水楊酸的科學意義是什么？（6）阿司匹林的主要物質是什么？學生根據以上問題進行分組討論，這在一定程度上能夠提升學習趣味性，降低了學習難度，進一步培養學生自主學習和分析問題的能力［5］。

2.3"學生參與教學

提高課堂學生參與度是提升課堂教學質量的有效保障。對于本門課程內容相對簡單的某一章節，如黃酮化合物是根據中央三碳鏈的氧化程度、B環連接位置（2或3位）以及三碳鏈是否構成環狀等特點進行分類，這部分內容可以讓學生自己講，每組同學負責一個結構類型，教師對其存在的問題進行糾正和總結。每一章節都可以先拋出問題，學生可以進行自由討論。例如，為什么要研究和利用天然產物？什么樣的物質叫作糖類呢？什么是先導化合物？肽和蛋白質的區別是什么？青蒿素為什么要用乙醚低溫提取？切開的蘋果放一會兒為什么會變成紅褐色？這些問題會引起學生的好奇心，進而促使他們去思考和討論，這種學習方式可以讓學生對知識點的學習與掌握更加深刻。

3"加強實踐教學，提高實踐技能

3.1"構建開放型實驗教學體系

開放實驗室的目的：一是最大限度地滿足師生對實驗場地、儀器及設備的需求，開展創新性的實驗，不局限于課本；二是可以實現跨學科組團隊進行實驗，不僅僅局限于本專業的學生；三是可以滿足所有師生，只要你有一顆想做實驗的心，“鎖”不會使你止步［6］。我校于5年前，開始實行開放實驗室，逐步發展完善。到目前為止，已有一套較為完善的開放實驗室教學體系，于每年年初，學生組隊申報開放實驗室項目，不限專業和研究方向，年終需要提交項目報告及研究成果。在這期間，有團隊利用開放實驗室進行植物源原萃精油驅蚊貼的制備，有種子包衣技術的研究，有農用壓縮片制劑的研究，有利用葡萄、紫薯提取花青素的研究，更有甚者利用沙棘果葉粗提物進行制作沙棘飲料及沙棘糖果等。在這期間，學生的積極性特別高，主動查閱資料，主動找教師探討相關方面的實驗技巧等。我院在以后的實驗室開放中，師生既可以組隊合作，學生也可組隊獨立完成；既可在本校獨立完成，也可在校內外合作，包括可以選擇校外導師進行指導。年終時，對不同的團隊進行評優，評選前三名，進行教學演示。

3.2"實施“以賽促學、賽教融合”實踐教學模式

2016年以來，我院每年舉辦一次校級“藥用植物資源加工大賽”，要求學生在3～4個月內，將實驗過程錄制成視頻進行參賽，以賽促學，提高學生的實踐能力。通過舉辦“藥用植物資源加工大賽”，學校發現學生的熱情特別高，主動搜索相關視頻等資料進行相關實驗步驟學習，同時，邀請教師進行實驗指導，尤其對實驗細節部分掌握較好。通過每次視頻錄制，學生可以熟悉實驗操作流程，從樣品處理到提取液旋干獲得總浸膏，熟練操作旋轉蒸發儀及其注意事項。利用相似相溶原理進行萃取，獲得不同極性浸膏，進一步測定不同極性段的抑菌、殺蟲或其他活性。將活性較好的極性段浸膏上的硅膠柱進行層析分離，獲得單體化合物，并將活性化合物進行13CNMR和1HNMR結構鑒定，學習相關譜圖的解析。大多數參賽學生能獲得不同極性段浸膏，少數學生可以進行硅膠柱層析，幾乎沒有學生可以做到對化合物進行核磁共振及化合物結構鑒定。一是由于學校缺少譜圖解析及化合物結構鑒定方向的教師。二是譜圖解析及化合物結構鑒定難度較大，需花費大量的時間去學習。在以后的實驗教學中，可以引進譜圖解析及化合物鑒定方向的教師。另外，可以加大大賽的宣傳力度、評優力度等吸引更多的學生參與進來。基于以賽促學的教學過程，學生提高了學習能力與實踐操作能力，尤其是學生的主動性和積極性顯著提高；與此同時，教師在此過程中也提高了實踐教學能力［7］。

3.3"強化AR技術在實驗中的應用

增強現實（Augmented"Reality，AR）技術是虛擬仿真實驗過程中的關鍵技術支持［8］。目前，AR技術廣泛地應用于各種專業，若能在植物化學實驗中結合AR技術，尤其是對復雜的柱層析、譜圖的解析及鑒定過程。在實驗課之前，學生先通過AR技術進行模擬實驗操作，出現錯誤操作，進行解析及糾正。在實驗操作過程中，學生會對實驗流程及其注意事項已熟悉。同時，學生通過AR技術進行自主探索，對復雜的柱層析及譜圖的解析可以進行一遍一遍地操作或觀看，而不局限于實際實驗環境的影響，提高實踐技能。

“植物化學”是一門實踐性非常強的課程，課程實驗遠遠不能滿足要求［9］。突出實踐教學，增加實踐教學時間顯得尤其重要，可以把學生從課堂教學引入更加直觀的教學場所中去，學生能夠及時發現自己知識匱乏，極大地增強了學生的學習欲望。以后實踐教學中，可以開展為期一個月的實踐技能集中培訓，組織學生到相關藥用植物加工廠、產學研實踐基地進行學習。同時，學生也可以參與到教師科研項目當中，項目實驗最好包含藥用植物提取、分離、結構鑒定等一整套流程。只有通過實踐學習，不斷提高實踐技能，學生才能真正地、更好地把課堂中學習到的理論知識與實踐結合起來，成長為應用型人才。

“植物化學”是一門綜合性較強的課程，教師在傳授課程的基本理論方法的同時要以學生為中心進行問題導入、案例教學等，引導學生主動去思考。在此基礎上，加強實驗動手能力，完善開放實驗教學體系、以賽促學實踐教學、AR技術在實驗中應用等，提高學生的主動性與積極性。學生在掌握課程理論知識的同時，提高其專業自豪感和自信心，培養其創新精神。

參考文獻：

［1］高錦明.植物化學［M］.3版.北京：科學出版社，2017.

［2］段琦梅，聶小妮，楊維霞，等.《植物資源化學》課程實驗教學改革探索［J］.教育教學論壇，2016（12）：249250.

［3］邊靜，李明飛，袁同琦，等.“植物資源化學”課程教學改革初探［J］.中國林業教育，2019，37（03）：6365.

［4］曹海艷，孫躍東，羅堯成，等.“以學生為中心”的高校混合式教學課程學習設計思考［J］.高等工程教育研究，2021（01）：187192.

［5］梁倩，王芳.農林類專業《植物化學》課程教學方法改進與探討［J］.現代園藝，2020，43（11）：192193.

［6］湯佳立，周正平，張奉國.開放實驗教學體系完善與教學輔助隊伍建設的探索與實踐［J］.科技與創新，2021（10）：144146.

［7］王毅，張滬寅.以賽促學實踐教學體系下的穿透式案例設計［J］.計算機教育，2021（06）：3641.

［8］劉昊，鄭志遠，張自力，等.AR技術在物理實驗教學中應用與實踐［J］.物理與工程，2021，31（4）：16.

［9］劉雅婧，郭慶勛，王英，等.植物化學實驗教學改革探索與創新實踐［J］.高教學刊，2019（15）：3541.

基金項目：國家自然科學基金（新型萜類化合物TE2對谷子白發病菌作用機理研究32060628）；榆林學院研究生課程建設項目（yjskc_202407）；榆林學院行業企業共建課程（AL202233）；榆林學院本科課程思政示范課（KCSD2215）

作者簡介：王梅（1991—"），女，漢族，陜西榆林人，博士研究生，副教授，研究方向：藥用植物資源利用。