天然藥物化學(xué)課程教學(xué)方法初探

◆么煥開 李 巖 段靜雨 王健慧

(徐州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院)

天然藥物化學(xué)是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門學(xué)科，其研究的內(nèi)容包括各類天然藥物中化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、理化性質(zhì)、提取分離及結(jié)構(gòu)的鑒定等。天然藥物化學(xué)作為藥學(xué)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，起著不可或缺的作用。天然藥物化學(xué)以化學(xué)為手段，以天然藥物為研究對(duì)象，以尋找治療疾病的單體化合物為目的。傳統(tǒng)的天然藥物化學(xué)研究，主要集中在活性成分的分離、鑒定和活性篩選，隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代天然藥物研究又加入了結(jié)構(gòu)修飾、生物合成與轉(zhuǎn)化等多個(gè)要素，使現(xiàn)代天然藥物化學(xué)逐漸融入化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域，如近年出版的大型參考書《Comprehensive Natural ProductsⅡ:Chemistry and Biology》已將三分之二的篇幅用于介紹天然產(chǎn)物的化學(xué)生物學(xué)。天然化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，天然藥物化學(xué)成分研究又涉及到多學(xué)科的知識(shí)，因而，學(xué)生普遍感到這門課程比較抽象和枯燥，較難理解和掌握，造成學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)和抵觸情緒。我們?cè)谔烊凰幬锘瘜W(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中，注重理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，從多個(gè)角度進(jìn)行改革與嘗試，取得了較好的教學(xué)效果。

一、理論教學(xué)

1.生動(dòng)演示化學(xué)結(jié)構(gòu)

天然藥物化學(xué)課程講授過程中，學(xué)生首先要面對(duì)的是大量的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。天然產(chǎn)物本身元素較少，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如三萜類化合物，往往具有多個(gè)手心中心，對(duì)于剛剛開始接觸天然藥物化學(xué)的同學(xué)比較難掌握其結(jié)構(gòu)及分類特征。針對(duì)上述問題，我們?cè)诮虒W(xué)中充分利用了現(xiàn)有的教學(xué)手段，如多媒體工具等。除了利用幻燈片給學(xué)生展示化合物的二維結(jié)構(gòu)，在授課過程中，還利用jmol、Spartan等分子圖形演示工具，使學(xué)生從三維角度觀察分子的特點(diǎn)，通過在不同方向觀察旋轉(zhuǎn)的分子，更好地把握每類化合物的立體化學(xué)特征，結(jié)合球棍模型和教師的課堂講解，歸納總結(jié)，可以使學(xué)生對(duì)每一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然藥物化學(xué)成分的特征都有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，還結(jié)合學(xué)生已經(jīng)掌握的有機(jī)化學(xué)知識(shí)，利用多種記憶方法，如對(duì)比、聯(lián)想、會(huì)意等方法，幫助學(xué)生加深印象，深刻記憶這些化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.系統(tǒng)介紹結(jié)構(gòu)鑒定

天然藥物化學(xué)課程中，各類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定是授課的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生普遍感覺比較抽象、難理解，這也是造成學(xué)生對(duì)天然藥物化學(xué)逐漸失去興趣甚至出現(xiàn)抵觸情緒的一個(gè)原因。隨著分析儀器的發(fā)展，各種波譜技術(shù)在天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定中起了舉足輕重的作用。在天然藥物化學(xué)課程中，各類化合物結(jié)構(gòu)分析的比重在增加，特別是一些先進(jìn)方法的引入，如在第6版教材中，黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定中，增加了CD譜確定黃烷醇類化合物的構(gòu)型，在生物堿章節(jié)里，增加了核磁共振譜的應(yīng)用。而在相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生很少能接觸到核磁波譜儀、質(zhì)譜儀等大型精密儀器，這也造成了學(xué)生對(duì)化學(xué)成分結(jié)構(gòu)解析的陌生和畏懼心理。

針對(duì)上述情況，考慮到學(xué)生在分析化學(xué)及高等儀器分析課程中，對(duì)波譜解析特別是對(duì)相關(guān)儀器及原理有了一個(gè)初步的了解，因此，在教學(xué)過程中，我們注意與相關(guān)課程的銜接，結(jié)合自己的科研經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)講授相關(guān)方法在天然藥物化學(xué)中的應(yīng)用。如在講授三萜皂苷類化合物一章時(shí)，作者利用自己分離獲得的三萜皂苷類化合物的NMR數(shù)據(jù)，通過Spinworks軟件，從自由衰減信號(hào)fid開始，經(jīng)傅立葉變換直至各種信號(hào)峰出現(xiàn)，從甲基信號(hào)到糖端基信號(hào)，從氫譜、碳譜直至二維譜，逐步分析，并歸納總結(jié)，使學(xué)生能夠徹底了解一個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)解析過程。通過演示，學(xué)生易于接受，掌握了該類化合物的波譜特征，不再對(duì)化合物數(shù)據(jù)感到無從下手。

3.豐富內(nèi)容增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

天然藥物化學(xué)課程本身比較枯燥和晦澀難懂，學(xué)生在學(xué)習(xí)中興趣不是很高?；谏鲜銮闆r，我們?cè)诰唧w介紹每一類化合物時(shí)，充分利用多媒體教學(xué)工具，在課件中加入大量原植物、藥材的原色圖片，展示化學(xué)成分的一些性狀，相關(guān)的天然藥物，通過色彩鮮明的圖片打破天然藥物化學(xué)講授中的枯燥，吸引學(xué)生的注意力，引起學(xué)生的興趣，加深對(duì)各類成分的印象。同時(shí)，在涉及一些重要的化合物時(shí)，通過重點(diǎn)介紹其發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生對(duì)天然藥物研究的熱愛。如在講授萜類化合物時(shí)，我們介紹了青蒿素和紫杉醇一波三折的發(fā)現(xiàn)過程，鼓勵(lì)學(xué)生克服困難，積極探索。

4.舉辦講座擴(kuò)寬學(xué)生視野

現(xiàn)代天然藥物的研究發(fā)展迅速，從單純的化學(xué)模式逐漸過渡到化學(xué)生物學(xué)綜合領(lǐng)域。除了基本理論課教學(xué)，我們教研室還為學(xué)生開設(shè)了進(jìn)展性講座，包括一些現(xiàn)代分離新技術(shù)、新的篩選方法、新的結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)的介紹，如超臨界流體萃取技術(shù)，逆流色譜分離方法，高效液相－核磁共振聯(lián)用技術(shù)及FRET方法在天然產(chǎn)物活性篩選中的應(yīng)用等，此外，還有生物合成研究的進(jìn)展及天然產(chǎn)物化學(xué)生物學(xué)的研究概況等。通過介紹，開闊了學(xué)生的視野，可以使學(xué)生從更廣的角度理解和看待天然藥物化學(xué)，激發(fā)學(xué)生對(duì)天然藥物研究的興趣，從事相關(guān)工作。

二、實(shí)踐教學(xué)

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

天然藥物化學(xué)本身是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，需要通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對(duì)理論課內(nèi)容的理解。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是學(xué)生通過連續(xù)地幾次實(shí)驗(yàn)，完成一類化合物的提取及分離。該過程主要是要求學(xué)生通過親自動(dòng)手操作，掌握天然藥物化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)。但學(xué)生往往按實(shí)驗(yàn)講義操作，主動(dòng)思考不多，失去主動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)效果不佳。針對(duì)上述情況，我們采取了一定的改進(jìn)措施。一方面，改變考核方式，不再是單純地以實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定實(shí)驗(yàn)成績(jī)，而是將學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)計(jì)入實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。同時(shí)，以課堂提問、學(xué)生講解、教師總結(jié)的方式督促學(xué)生預(yù)習(xí)和思考，實(shí)踐證明，這種方式可以使學(xué)生有效地。另一方面，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中加入開放性實(shí)驗(yàn)，通常是在最后一次實(shí)驗(yàn)課讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定可行的分離方法，如“從茶葉中提取咖啡因”、“從丹參中分離丹參酮”等。這些開放性實(shí)驗(yàn)，可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造力，增加學(xué)生對(duì)天然藥物化學(xué)的興趣。同時(shí)，我們?cè)趯W(xué)生的綜合技能實(shí)驗(yàn)中加入天然藥物化學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠進(jìn)一步了解天然藥物化學(xué)和其他學(xué)科的相關(guān)性。

2.學(xué)生實(shí)踐與教師科研相結(jié)合

同實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相比，天然藥物化學(xué)在科研方面往往更要求系統(tǒng)性。為了使學(xué)生能夠了解天然藥物化學(xué)研究的思路和方法，我們通常將科研實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，同時(shí)選取部分同學(xué)參與到本教研室老師的課題當(dāng)中。將科研與教學(xué)相結(jié)合，即調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，又有益于課題的順利進(jìn)行。例如，讓學(xué)生參與到“南嶺蕘花抗腫瘤活性成分的研究”、“兒茶素氧化聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其對(duì)糖耐量異常(IGT)階段干預(yù)活性研究”等課題的研究中來，通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以熟練掌握各種填料的使用范圍，各種色譜的操作規(guī)范，中、高壓液相色譜儀及酶標(biāo)儀、紫外分光光度計(jì)等儀器的操作方法，能夠在教師指導(dǎo)下進(jìn)行化合物的分離，并取得了一定的成果。同時(shí)，使很多內(nèi)容不再是停留在理論課上，能夠讓學(xué)生親身體會(huì)。此外，教師的科研課題在這種模式下也可以取得一定的進(jìn)展，達(dá)到了雙贏的目的。

總之，天然藥物化學(xué)的教學(xué)過程也是一個(gè)不斷改進(jìn)的動(dòng)態(tài)過程，只有通過不斷改進(jìn)理論和實(shí)踐的教授方式，才能取得更好的教學(xué)效果。

［1］吳立軍.天然藥物化學(xué)［M］.第6版.北京:人民衛(wèi)生出版社，2011，1.

［2］趙素容，霍強(qiáng).天然藥物化學(xué)中化學(xué)結(jié)構(gòu)教學(xué)的探討［J］.中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2010，7(11):101－103.

［3］婁紅祥.藥用天然產(chǎn)物的生物合成［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007，1.

［4］陸維麗，彭磊，程文明.天然藥物化學(xué)教學(xué)模式的改革探索［J］.生物學(xué)雜志，2011，28(5):100 －102.

［5］趙烽，姜勇濤，戴勝軍，等.天然藥物化學(xué)的實(shí)踐教學(xué)改革［J］.中國(guó)中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，2010，8(1):62－63.

［6］王濤，鄭王巧，寧俊波.天然藥物化學(xué)教學(xué)實(shí)踐與體會(huì)［J］.中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2010，7(10):196 －197.