以學(xué)生為主體的中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程及設(shè)計(jì)

陳 勇，李 祥，陳建偉

（南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院中藥化學(xué)教研室，江蘇南京210023）

以學(xué)生為主體的中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程及設(shè)計(jì)

陳 勇，李 祥，陳建偉

（南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院中藥化學(xué)教研室，江蘇南京210023）

中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)中藥化學(xué)課程的重要組成部分，目前主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主。隨著現(xiàn)代教育改革的不斷深入和發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不利于培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目標(biāo)，而探索性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程可培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探究能力、創(chuàng)造能力及批判的思維方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的系統(tǒng)訓(xùn)練。該文結(jié)合實(shí)例討論中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及設(shè)計(jì)。

學(xué)生；教育，醫(yī)學(xué)，本科；中草藥/生產(chǎn)和制備；中藥化學(xué)；教育改革

中藥化學(xué)學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，因此中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)中藥化學(xué)課程的重要組成部分。開展中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)，一方面使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論知識(shí)的理解更加深入，掌握得更加牢固；另一方面，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生獲得從事中藥化學(xué)科研、生產(chǎn)工作的基本能力。目前本校中藥學(xué)及中藥資源與開發(fā)專業(yè)都開設(shè)了中藥化學(xué)課程，而相應(yīng)開展的中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。隨著現(xiàn)代教育改革的不斷深入和發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是驗(yàn)證理論課學(xué)習(xí)到的一些規(guī)律，培訓(xùn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，而是要使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握一種科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究方法。傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標(biāo)[1]。探索性實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種形式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探究能力、創(chuàng)造能力及批判的思維方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的系統(tǒng)訓(xùn)練[2]。在中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，本校選擇以探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與教學(xué)為突破口，將驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用[3]，現(xiàn)將中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及設(shè)計(jì)報(bào)道如下。

1 探索性中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

在教學(xué)實(shí)踐中，探索性實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于教學(xué)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，具有良好教學(xué)功能的探索性實(shí)驗(yàn)應(yīng)具備一定的科學(xué)性、發(fā)展性、可行性、啟發(fā)性、安全性、趣味性和效益性[4]。這就要求教師設(shè)計(jì)中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中所用到的實(shí)驗(yàn)原理，操作程序和方法必須與學(xué)生在中藥化學(xué)課程所學(xué)到的理論知識(shí)相一致；讓學(xué)生能夠根據(jù)現(xiàn)有的中藥化學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)操作能力，或通過(guò)適當(dāng)?shù)奈墨I(xiàn)查閱能夠較順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的探索；使學(xué)生在探索的過(guò)程中能夠積極地、自覺(jué)深入地思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力[5]。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量選擇與日常生活或中藥生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程相結(jié)合的中藥化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行探索。因探索性實(shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品試劑較多，教師和實(shí)驗(yàn)人員的工作量較大，所以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)講究時(shí)間和教學(xué)效益，而且還要盡量在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用經(jīng)濟(jì)安全的試劑，保證探索性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作順利進(jìn)行。

2 中藥化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程及設(shè)計(jì)

2.1 提出課題 為了使學(xué)生在探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中起到中心和主體的作用，提出的探索性實(shí)驗(yàn)課題要與學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)相符，同時(shí)還要具有一定的可行性和趣味性，盡量選擇與日常生活或中藥生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程相結(jié)合的中藥化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行探索?？梢詫⒅兴幓瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中比較成熟的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)如《黃藤中掌葉防已堿的提取、分離、氫化及結(jié)構(gòu)鑒定》轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)課題。在導(dǎo)入課題時(shí)要生動(dòng)，以引起學(xué)生的探索興趣。

如提出以下問(wèn)題：延胡索乙素是臨床上常用的一種鎮(zhèn)痛藥，效果非常好，而延胡索乙素在延胡索中含量?jī)H為萬(wàn)分之幾，含量很低，故從延胡索中獲得延胡索乙素成本較高，有什么好的解決方法等。通過(guò)理論課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已了解熟悉了中藥化學(xué)研究的任務(wù)和意義相關(guān)知識(shí)，可以進(jìn)行相關(guān)討論，提出一些解決方案。如提出的探索性實(shí)驗(yàn)課題是需要學(xué)生提前進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)查閱的，可提前在中藥化學(xué)理論課上提出，給學(xué)生一定的準(zhǔn)備時(shí)間。教師再用理論課的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，最后討論出可行的探索方向，即通過(guò)從其他中藥如黃藤中得到黃藤素，再通過(guò)簡(jiǎn)單的氫化反應(yīng)得到延胡索乙素，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，那么探索的方向轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾螐狞S藤中制備延胡索乙素。方向明確后，下一步進(jìn)入學(xué)生自行探索環(huán)節(jié)。

2.2 學(xué)生自行探索 在學(xué)生自行探索之前，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，分組由學(xué)生自由組合，教師可只限定每組人數(shù)。每組學(xué)生首先根據(jù)提出的探索性課題，最終要解決的具體問(wèn)題及大概的探索方向，查閱相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，提出合理的假設(shè)[2]；根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道及已有的中藥化學(xué)理論知識(shí)，初步預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整理出實(shí)驗(yàn)方案報(bào)告。

對(duì)于提出的探索性課題，即如何從黃藤中制備延胡索乙素，學(xué)生進(jìn)行自行探索后，結(jié)合文獻(xiàn)及所學(xué)的知識(shí)，提出以下幾種實(shí)驗(yàn)方案：（1）黃藤酸性浸出液，石灰水沉去雜質(zhì)，上清液加鹽鹽析，重結(jié)晶加酸形成鹽酸巴馬汀，鋅-硫酸氫化、堿化后得延胡索乙素[6]。（2）乙醇回流提取液大孔樹脂吸附得巴馬汀，NaBH4氫化，過(guò)濾得結(jié)晶，85%乙醇重結(jié)晶得延胡索乙素[7]。（3）黃藤酸性浸出液，堿中和，鹽析得粗巴馬汀，NaBH4氫化，過(guò)濾得結(jié)晶，85%乙醇重結(jié)晶得延胡索乙素[8]。（4）黃藤酸性滲濾液，鹽析后堿化得粗巴馬汀，重結(jié)晶加酸形成鹽酸巴馬汀，NaBH4氫化，堿化，過(guò)濾得結(jié)晶，95%乙醇重結(jié)晶得延胡索乙素。

2.3 討論探索的方案 由學(xué)生自行探索提出的實(shí)驗(yàn)方案充滿未知因素，因此教師主要從安全性、可行性等方面來(lái)仔細(xì)審核學(xué)生提出的探索性實(shí)驗(yàn)方案。在討論過(guò)程中，主要分析和把握不同方案之間的關(guān)鍵差異點(diǎn)，糾正某些實(shí)驗(yàn)方案的錯(cuò)誤，提出某些實(shí)驗(yàn)方案的缺點(diǎn)。有些組的學(xué)生提出的方案可以解決探索性課題，學(xué)生可以使用自己設(shè)計(jì)并經(jīng)修正的實(shí)驗(yàn)方案。而有些組的學(xué)生的探索方案在討論后不能很好地解決問(wèn)題，可以選用教師介紹的其他實(shí)驗(yàn)方案，也可以選擇其認(rèn)為比較合理的實(shí)驗(yàn)方案。最后，從可行的探索性方案中選出2～3種方案，再將實(shí)驗(yàn)學(xué)生重新分組，每種方案至少保證有三組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后，教師根據(jù)學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器、藥品試劑等。

例如，學(xué)生提出的從黃藤中制備延胡索乙素的3種實(shí)驗(yàn)方案，主要差異集中在提取的方法不同、堿化和鹽析的順序不同、粗巴馬汀是否要精制和氫化的方法不同。而教師要根據(jù)安全性、可行性和效益性等原則來(lái)和學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)方案。如鋅-硫酸氫化法、NaBH4氫化法還原時(shí)間長(zhǎng)，效率低；而從安全的角度出發(fā)，在不降低實(shí)驗(yàn)效率的情況下，應(yīng)將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案中有毒試劑如甲醇改為用無(wú)毒的乙醇替代。

2.4 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施 學(xué)生自己動(dòng)手操作，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生檢驗(yàn)自己的探索性實(shí)驗(yàn)方案，完成檢驗(yàn)所學(xué)理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，根據(jù)擬定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行儀器和相關(guān)藥品試劑的準(zhǔn)備、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、及時(shí)做好實(shí)驗(yàn)記錄。由于探索性實(shí)驗(yàn)有一定難度，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，一個(gè)方案由一組操作，如在操作過(guò)程中發(fā)生操作失誤，最后將得不到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)行不同方案的比較，這會(huì)使前期的探索方案得不到有效的驗(yàn)證。所以前期教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行重新分組，每種方案至少保證有三組學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，教師要進(jìn)行檢查、指導(dǎo)、參與。特別注意的是，對(duì)一些比較復(fù)雜的操作，教師在實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施前還應(yīng)讓學(xué)生做相應(yīng)的技能訓(xùn)練。

2.5 總結(jié)與反思 在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過(guò)程中，教師要提醒學(xué)生注意觀察，做好實(shí)驗(yàn)記錄，如中間產(chǎn)物的重量、反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的顏色變化等。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生要分組寫出所實(shí)施的實(shí)驗(yàn)方案的詳細(xì)操作過(guò)程及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象及結(jié)果。在總結(jié)反思過(guò)程中，學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施者應(yīng)成為主體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較，教師在一旁進(jìn)行引導(dǎo)和總結(jié)即可。不同實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施的小組要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，最終提出探索性課題的最佳解決方案。

例如，在總結(jié)如何從黃藤中制備延胡索乙素的方案時(shí)，應(yīng)就學(xué)生自行探索階段提出的實(shí)驗(yàn)方案中的主要差異點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來(lái)分析堿化和鹽析的順序不同、粗巴馬汀是否要精制對(duì)延胡索乙素的得率及純度的影響。

3 注意的問(wèn)題

3.1 探索性實(shí)驗(yàn)課題的選擇 教師必須事先對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)背景進(jìn)行相關(guān)調(diào)研，提出學(xué)生利用中藥化學(xué)課程所學(xué)的知識(shí)能解決的課題進(jìn)行探索。教師必須事先對(duì)學(xué)生采用的實(shí)驗(yàn)方案內(nèi)容、步驟和使用的儀器藥品等做到心中有數(shù)[9]。在方案討論階段，要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)部分學(xué)生，如對(duì)于提出的方案不可行的學(xué)生選擇教師介紹的方案，而該方案教師應(yīng)做過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，以保證探索性實(shí)驗(yàn)正常有序地進(jìn)行。

3.2 教師要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)指導(dǎo) 探索性實(shí)驗(yàn)要以學(xué)生為主體，但是不能放開學(xué)生完全不管。在進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)前，要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能有所了解，事先要對(duì)溶劑提取法、液-液萃取法、重結(jié)晶、柱色譜分離等中藥化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作進(jìn)行訓(xùn)練。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于實(shí)驗(yàn)操作不熟練，往往會(huì)犯一些失誤。教師要在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中認(rèn)真、及時(shí)指導(dǎo)，一方面要求學(xué)生在動(dòng)手做之前要認(rèn)真地思考，了解實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵操作要點(diǎn)；另一方面也要及時(shí)幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，找出問(wèn)題，重新實(shí)驗(yàn)，以取得最終的結(jié)果[10]。當(dāng)然，如果實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到后期由于實(shí)驗(yàn)操作失誤沒(méi)有得出結(jié)果，不應(yīng)再要求學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間重新做實(shí)驗(yàn)，可與實(shí)施相同方案的實(shí)驗(yàn)組共享中間產(chǎn)物或合并成一組繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師要鼓勵(lì)不同組別的學(xué)生經(jīng)常交流，相互分工協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神。

[1]孟慶繁，逯家輝，王貞佐，等.探索性實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23（1）：85-88.

[2]韓云海，吳煥周，丁曉玲.化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（1）：148-150.

[3]周偉.在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何體現(xiàn)學(xué)生自主性[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015（1）：107-108.

[4]王學(xué)松，陸真，孫德泉.中學(xué)化學(xué)教學(xué)中探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)舉例[J].化學(xué)教學(xué)，2000（10）：31-34.

[5]劉芳娥，劉利兵，曲萍，等.為醫(yī)學(xué)本科生開設(shè)探索性實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育，2006（11）：10-11.

[6]許學(xué)健，胡培華.黃藤素的提取、氫化和延胡索乙素的精制[J].中國(guó)藥學(xué)雜志，1979（7）：306-307.

[7]劉廣，耿桂華，齊娜.用黃藤制備延胡索乙素的方法研究[J].世界科學(xué)技術(shù)：中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2014，16（6）：1422-1426.

[8]韋國(guó)鋒，黃祖良，何有成.從黃藤中提取制備延胡索乙素方法的改進(jìn)[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，23（4）：528.

[9]劉李，繆明星，劉曉東，等.基于創(chuàng)新能力提升的藥學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)研究[J].藥學(xué)教育，2014，30（6）：62-65.

[10]鄢友娥，張酈，敖英.探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法推廣和應(yīng)用中的問(wèn)題與對(duì)策[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2009，11（5）：588-591.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.14.055

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:1009-5519（2015）14-2220-03

2015-04-02）

江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）。

陳勇（1987-），男，江蘇濱海人，博士研究生，講師，主要從事中藥化學(xué)教學(xué)工作；E-mail：achenyongmail@163.com。