基于科研平臺(tái)的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革思考

王超等

[摘要]天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是我校藥學(xué)專業(yè)、臨床藥學(xué)專業(yè)本科學(xué)生所開設(shè)的藥學(xué)專業(yè)課程。本教研室具有完善的天然藥物科研平臺(tái)，包括多位具有豐富天然藥物研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師，多種現(xiàn)代科研儀器，健全的數(shù)據(jù)庫資源等。本文針對(duì)如何將本校天然藥物科研平臺(tái)的軟件資源與硬件儀器設(shè)備等融合到本科學(xué)生的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革探索，以期提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的先進(jìn)性與多樣性，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)本學(xué)科的認(rèn)知，培養(yǎng)其自主設(shè)計(jì)實(shí)施能力與創(chuàng)新思維。

[關(guān)鍵詞]科研平臺(tái)；天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課；先進(jìn)性；多樣性

天然藥物是藥物的一個(gè)重要組成部分，自古以來，人類在與疾病的斗爭(zhēng)過程中，通過以身試藥等途徑，對(duì)天然藥物的應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在我國(guó)，中藥即為天然藥物的重要成員，與中醫(yī)一起構(gòu)成了中華民族文化的瑰寶。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的化學(xué)成分的一門學(xué)科。其研究?jī)?nèi)容包括天然藥物的化學(xué)成分（主要是生物活性成分或藥效成分）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離方法以及主要類型化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定、結(jié)構(gòu)修飾等，還將涉及主要類型化學(xué)成分的生物合成途徑等內(nèi)容[1]。該學(xué)科具有知識(shí)更新快、操作實(shí)踐性強(qiáng)、技術(shù)手段多樣等特點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)中就是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不僅僅要學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和方法、驗(yàn)證和強(qiáng)化專業(yè)理論知識(shí)、訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題解決問題的能力，而且還要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)作風(fēng)乃至科學(xué)世界觀，為將來進(jìn)行科學(xué)研究和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是我校藥學(xué)專業(yè)、臨床藥學(xué)專業(yè)本科學(xué)生所開設(shè)的藥學(xué)專業(yè)課程。它的任務(wù)是以驗(yàn)證方式來強(qiáng)化鞏固理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生提取、分離、純化及鑒定天然藥物中的有效成分的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，從而提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)天然藥物研發(fā)的創(chuàng)新能力，為從事新藥研發(fā)和初步的科學(xué)研究工作奠定基礎(chǔ)。

綜合目前全國(guó)多數(shù)高校及我校天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，我們將藥學(xué)或中藥學(xué)專業(yè)學(xué)生所接受的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程簡(jiǎn)單概括如下：1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象為經(jīng)典、傳統(tǒng)中草藥，包括大黃、槐花米、補(bǔ)骨脂、丹參、穿心蓮、甘草、柴胡、金銀花、漢防己、苦參、黃連等藥材。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容局限于易于實(shí)施的實(shí)驗(yàn)操作，如藥材中化學(xué)成分的提取、萃取、PH梯度萃取、重結(jié)晶、定性鑒別以及物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。分析當(dāng)今的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，具有一些不可忽視的弊端，如不能完全應(yīng)對(duì)天然藥物化學(xué)理論課程內(nèi)容，不能涉及到最新的科研熱點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)操作手段簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)思路單一等。眾所周知，隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，科研技術(shù)水平在不斷提高、科研儀器也再快速更新?lián)Q代，作為未來科研領(lǐng)域生力軍的大學(xué)生也應(yīng)接受到與當(dāng)今科研水準(zhǔn)接軌的實(shí)驗(yàn)課程教育。鑒于色譜、波譜技術(shù)的發(fā)展，已有部分教育工作者開展了天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革探索。[2-6]

本教研室多數(shù)教師具有從事天然藥物研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，主持負(fù)責(zé)多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省級(jí)科研項(xiàng)目等，發(fā)表了數(shù)十篇SCI科研論文。同時(shí)，本教研室具有進(jìn)行系統(tǒng)的天然藥物研究的儀器設(shè)備，如分析型HPLC、制備型HPLC、大型藥材粉碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、質(zhì)譜儀等。因此，結(jié)合上述完善、成熟的科研平臺(tái)，本課題擬利用自身優(yōu)勢(shì)，融合科研平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)資源，對(duì)我校天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行改革探索，引入先進(jìn)的觀點(diǎn)、技術(shù)、思路及儀器，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉足的領(lǐng)域，在保留天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)性的基礎(chǔ)上提高其先進(jìn)性與多樣性，培養(yǎng)出實(shí)踐經(jīng)歷豐富、思維活躍、適應(yīng)新時(shí)代需求的高素質(zhì)專業(yè)人才。

1.科研平臺(tái)軟件資源的融合利用

科研平臺(tái)軟件資源的融合利用：針對(duì)我校藥學(xué)專業(yè)、臨床藥學(xué)專業(yè)的本科學(xué)生講解多個(gè)中英文數(shù)據(jù)庫的使用（CNKI、維普、萬方、百鏈、PubMed、SciFinder），以及天然藥物相關(guān)的科研雜志（中國(guó)中藥、中草藥、天然藥物化學(xué)、藥學(xué)學(xué)報(bào)、Journal of Natural Products、Organic Chemistry、Planta Medica等）。在此基礎(chǔ)上，要求每個(gè)五人小組于每堂課的前十分鐘講解其小組查閱的相關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容，以鞏固培養(yǎng)其自主獲取知識(shí)的能力。同時(shí)，介紹天然藥物研究的最新熱點(diǎn)領(lǐng)域、新技術(shù)、新方法以及新成果。講述國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局頒布的關(guān)于天然藥物的相關(guān)政策、法規(guī)以及中國(guó)藥典的使用（重點(diǎn)是涉及天然藥物的一部）等。該部分改革內(nèi)容初步實(shí)施結(jié)果顯示，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與積極性顯著提高。

2.科研平臺(tái)儀器設(shè)備的融合利用

更新我校本科學(xué)生天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的傳統(tǒng)操作方法，將平臺(tái)所具備的分析型高效液相、制備型高效液相、全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、冷凍干燥機(jī)等儀器設(shè)備引入到實(shí)驗(yàn)操作過程中。

3.基于科研平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多方向拓展

針對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容（化學(xué)成分的提取、分離與理化鑒定），結(jié)合天然藥物化學(xué)領(lǐng)域的系統(tǒng)研究思路，拓展實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。

a.化學(xué)成分的波譜學(xué)解析：將科研平臺(tái)已有的相關(guān)化學(xué)成分的波譜數(shù)據(jù)提供給本科學(xué)生，讓其進(jìn)行分析?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生對(duì)波譜圖的直觀認(rèn)識(shí)，誘發(fā)其對(duì)未知事物的探索興趣。b.主要活性成分的結(jié)構(gòu)修飾：眾所周知，針對(duì)天然藥物中的含量較高的活性成分進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修飾，也是天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要研究?jī)?nèi)容。因此，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易于實(shí)施的結(jié)構(gòu)修飾內(nèi)容，以進(jìn)一步拓展學(xué)生對(duì)天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)知。例如，將大黃中的蒽醌類成分進(jìn)行甲基化，槐花米中的蘆丁、槲皮素類成分進(jìn)行乙?；?。c.傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是利用藥材中的酸堿性成分設(shè)計(jì)了一系列的梯度PH萃取的分離方式，較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是選擇了硅膠柱層析純化化學(xué)成分。除此之外，天然藥物研發(fā)過程中還會(huì)經(jīng)常使用大孔吸附樹脂，SephadexLH-20，聚酰胺，ODS等多種色譜材料。因此，改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，引入多種色譜材料甚至先進(jìn)的新型材料至關(guān)重要。

4.團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成既定課題的設(shè)計(jì)與實(shí)施能力的訓(xùn)練

將本班學(xué)生按照5人/組進(jìn)行分組，分別設(shè)定不同的實(shí)驗(yàn)課題，安排12學(xué)時(shí)的設(shè)計(jì)與實(shí)施時(shí)間，在教師的協(xié)助下完成課題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，可以與老師進(jìn)行交流，咨詢實(shí)施過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題。通過該部分實(shí)驗(yàn)，期望培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力與團(tuán)隊(duì)合作精神。

結(jié)論

在我國(guó)，天然藥物化學(xué)相關(guān)課題的研究進(jìn)入了前所未有的高潮。相關(guān)研究成果在世界范圍內(nèi)占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著國(guó)家科研投入的快速增加，科研人員的素質(zhì)，科研設(shè)備儀器以及科研環(huán)境等都得到了完善與改進(jìn)，成熟的科研平臺(tái)正在逐步形成。如何將寶貴的科研平臺(tái)資源充分利用到人才培養(yǎng)，是值得教育工作者思考的問題。本文對(duì)于利用本校自身的科研平臺(tái)改革本科學(xué)生的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了思考與探索，將先進(jìn)的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)理念，多樣性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等引入到實(shí)驗(yàn)過程中，以提高學(xué)生對(duì)本學(xué)科的認(rèn)知，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目

大連醫(yī)科大學(xué)本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目（DYLX15021； DYLX15025）