淺析問題學習法在《藥物合成》教學中的應用

傅榕賡 盛文兵 彭彩云

摘要：本文探索了在中醫(yī)藥院校的《藥物合成反應》教學中引入基于問題式學習教學法，結(jié)合高等中醫(yī)藥院校《藥物合成反應》課程特點，以“羥醛縮合反應”為例，圍繞羥醛縮合反應的產(chǎn)物中新化學鍵成鍵方式、成鍵原子在反應物中的電性、以及為滿足成鍵條件需要外界提供反應環(huán)境等內(nèi)容進行了深入的探討，摸索了基于問題式學習在《藥物合成反應》教學中的應用?；趩栴}式學習教學法在《藥物合成反應》課程中的運用，提高了學生的自主學習能力、獨立解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：基于問題式學習教學法；藥物合成反應；教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0129-02

中醫(yī)藥高等院校《藥物合成反應》教學普遍采用了以有機化學為基礎(chǔ)，以教師為中心，以課堂講授為主的傳統(tǒng)教學模式，授課主動權(quán)基本由講授的教師掌控。而在嘗試用新合成方法開展藥物合成相關(guān)的反應研究時，往往是先確定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)后再從理論上去解釋或推測反應是如何進行的，進而優(yōu)化反應條件利于放大反應。在“灌輸式”的教學模式中，學生普遍被動地接受，難以主動的將所學過的有機化學基礎(chǔ)知識衍生到藥物合成反應的化學鍵構(gòu)建中，學生只注重規(guī)律的記憶，往往忽略了理論知識對反應規(guī)律的合理推導或解釋。這種教育培養(yǎng)模式極大地束縛了學生的創(chuàng)造性思維，同時降低了學生分析問題的能力以及學生主動獲取新知識的積極性。

李克強總理在2014年夏季達沃斯論壇上倡導“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”，要“進一步解放思想，解放和發(fā)展社會生產(chǎn)力，解放和增強社會活力，打破機制的障礙，讓每個有創(chuàng)業(yè)愿望的人都擁有自主創(chuàng)業(yè)的空間，讓創(chuàng)新創(chuàng)造的血液在全社會自由流動，讓自主發(fā)展的精神在全體人民中蔚然成風”[1]。教學方法也應隨著時代的推進而有所創(chuàng)新，基于問題式學習教學法是由神經(jīng)病學教授Barrows首創(chuàng)的一種以問題為中心，學生為主體，教師為主導的教學方法，具有培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力、獲取知識能力和解決實際問題能力的作用。[2]

為培養(yǎng)中藥類及工程類學生解決單元反應問題的能力，我校中藥類和工程類專業(yè)選用北京中醫(yī)藥大學吉卯祉教授主編的《藥物合成反應》為本課程的教材。[3]該教材信息量大、內(nèi)容豐富，涵蓋了許多有機反應，但學生普遍反映教材理論性較強，單元反應種類較多，難懂難記。本文嘗試圍繞藥物合成中的單元反應本質(zhì)開展基于問題式學習教學，以藥物合成反應中的羥醛縮合反應為案例，運用基于問題式學習教學模式重點圍繞羥醛縮合反應的產(chǎn)物中新化學鍵成鍵方式、成鍵原子在反應物中的電性，以及為滿足成鍵條件需要外界提供反應環(huán)境等內(nèi)容進行深入探討。探索《藥物合成反應》教學運用基于問題式學習教學法對學生學習興趣、分析問題以及解決問題能力提高的影響，進一步為中醫(yī)藥院?！端幬锖铣煞磻氛n程運用基于問題式學習教學法提供新思路。

一、課前預習

在開課前1周，教師將課程需預習的重要知識節(jié)點轉(zhuǎn)化成相關(guān)問題告知學生，學生通過查閱教材及文獻資料做好充分預習。我們對羥醛縮合反應課前預習設(shè)計了如下幾個問題。

1.羥醛縮合反應的反應物是哪一類型的化合物？通過羥醛縮合反應將產(chǎn)生幾種反應產(chǎn)物？

2.反應產(chǎn)物中新產(chǎn)生的化學鍵在哪？

3.反應過程中新化學鍵如何產(chǎn)生？

4.反應條件或反應環(huán)境的目的是什么？

設(shè)計問題的目的：問題1是為了讓學生復習鞏固羰基化合物的結(jié)構(gòu)特點及反應性質(zhì)，明確通過羥醛縮合可以產(chǎn)生化合物的結(jié)構(gòu)特點，即羥醛縮合反應能制備怎樣的化合物。問題2和問題3是問題1的進一步延伸，也是預習的重點和難點，主要是引導學生發(fā)現(xiàn)反應的關(guān)鍵問題以及分析問題，即通過尋找產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中新產(chǎn)生的化學鍵這一問題，自然地過渡到新化學鍵是在哪些原子之間產(chǎn)生？如何產(chǎn)生？這些問題也是預習的難點，需要學生進一步鞏固和運用學過的有機化學知識。問題4是問題2和問題3的延續(xù)，即解決羥醛縮合反應條件的問題。

通過課前預習問題的提出，讓學生帶著問題去開展相關(guān)知識點的預習，不僅能鞏固學過的有機化學知識，同時也有效激發(fā)了學生的學習主動性和目的性。

二、課堂討論

將課堂教師“灌輸式”地講解改變成以問題為中心的探討式學習，不僅能確立學生的主體地位和教師的主導作用，而且能活躍課堂氣氛，提高學習興趣，有助于學生分析問題和解決問題能力的訓練和提高。課前的預習是讓學生對羥醛縮合反應的內(nèi)容有個大致的認識和了解，但是對于羥醛縮合的重點和難點，學生可能還把握不到位。因此，為了讓學生掌握羥醛縮合反應，我們的課堂圍繞預習中提出的問題展開基于問題為中心的探討式學習。

首先對于羥醛縮合反應概念的講授，我們將概念先轉(zhuǎn)化成問題1，即羥醛縮合反應的反應物是什么類型的化合物之間發(fā)生的縮合反應，結(jié)構(gòu)特征如何？反應生成了幾種新化合物？由于課前學生已經(jīng)做了預習，基本能夠做出正確的回答。在明確了羥醛縮合反應的反應物和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征以后，把學生引導到對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析，提出反應產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)中是否有新的化學鍵產(chǎn)生即提出問題2。此時，可以通過對學生的提問了解學生預習的情況，同時觀察學生發(fā)現(xiàn)問題的能力。學生通過對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的分析，可以發(fā)現(xiàn)首先新產(chǎn)生的化學鍵在反應物醛（或酮）分子的羰基ɑ-碳原子與另一分子的羰基碳原子之間。于是針對新產(chǎn)生的化學鍵提出問題3，即新化學鍵如何產(chǎn)生？問題3是整個羥醛縮合反應的重點和難點，學生在預習中運用已學過的有機化學知識解決這一問題有較大困難，往往不知如何尋找分析問題的切入點。我們將問題3進行剖析：首先讓學生分析連接新生成的化學鍵的兩個原子在各自反應物分子中的電性特征，即羰基ɑ-碳原子和羰基碳原子均帶部分正電性。其次轉(zhuǎn)化問題：兩個都帶正電性的基團能否成鍵？無其他外界條件的情況下是否滿足成鍵的需要？于是引導學生從化學鍵成鍵的角度進行思考，即為了實現(xiàn)新化學鍵的構(gòu)建，要求連接新生成的化學鍵的兩個原子在反應物分子中具有怎樣的電性特征？若反應物本身不能滿足特定原子之間的成鍵需要，反應是否可以通過外界條件，如酸催化或堿催化，使其中一個反應物的活性原子改變電性特征以滿足成鍵的需要？由此，從問題3過渡到問題4，即反應條件是為了滿足反應成鍵的需要提供的外界因素。堿性催化下，將反應物之一的羰基ɑ-碳原子轉(zhuǎn)化成碳負離子，進而親核進攻另一反應物帶部分正電性的羰基碳，產(chǎn)生新化學鍵；酸性催化下，含有ɑ-氫的醛（或酮）反應物將酮式結(jié)構(gòu)互變?yōu)橄┐际浇Y(jié)構(gòu)，將帶部分正電性的羰基碳原子轉(zhuǎn)化為電子云較豐富的烯醇碳原子，產(chǎn)生了關(guān)鍵的發(fā)揮親核作用的結(jié)構(gòu)，進而與質(zhì)子化的羰基碳原子結(jié)合產(chǎn)生新的化學鍵。通過上述一系列環(huán)環(huán)相扣的問題的提出，引導學生運用已學過的有機化學知識將復雜的問題細化成可以通過分析得以解決的問題，使學生對這些問題的理解不單單停留在化學反應方程式的表面，更加深了對化合物的性質(zhì)和反應機理的理解。

三、教學效果

羥醛縮合反應的基于問題式學習課堂教學，已取得以下幾點明顯的效果。

（一）課前問題的設(shè)置

通過課前問題設(shè)置，讓學生對羥醛縮合的反應物、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特征以及反應機理有比較詳細的了解，一改只知大概不知細節(jié)、邊翻教材邊聽課的壞習慣。

（二）學習新反應的興趣以及解釋反應的思維顯著提高

明顯表現(xiàn)就是：從聽不懂跟不上，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^尋找新反應產(chǎn)物中新產(chǎn)生化學鍵的位置及結(jié)構(gòu)特點，運用已學過的有機化學知識，從反應本質(zhì)上逆向分析新反應的反應特征。分析反應問題能力明顯改善，不再強記反應產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特征；能夠利用反應機理推導反應進行，推導出可能的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)舉一反三的思維。

（三）增加課堂互動

通過師生換位教學方式增加了師生互動，活躍了課堂氣氛，學生“抬頭率”明顯上升，教學效率明顯提高，學生綜合素質(zhì)和能力也得到了較大的提高。

四、結(jié)語

藥物合成課堂教學絕不是教材上現(xiàn)成反應結(jié)論和規(guī)律在形式上的匯聚，而應重在揭示隱含在各種反應過程中的精彩、獨特的思維過程，并引導學生的思維深入到知識的發(fā)現(xiàn)或再發(fā)現(xiàn)的過程中去。基于問題式學習教學法，讓學生帶著問題去學習藥物合成反應這門課，這樣不僅可以引導學生在重點、關(guān)鍵地方多分析、多思考，而且還可以幫助學生把握教材的重點，順利通過難點。問題的設(shè)置由淺入深、由現(xiàn)象到本質(zhì)逐漸過渡，學生在問題的引導下主動發(fā)揮學習的能動性，有利于學生對藥物合成課程興趣及相關(guān)學習能力的培養(yǎng)，進而能真正理解和掌握知識，并把教材上的智慧轉(zhuǎn)化為自己的智慧。

參考文獻：

[1]李克強倡導萬眾創(chuàng)新：為中國經(jīng)濟升級版發(fā)力[EB/OL].http：//www.chinanews.com/gn/2014/09-12/6587454.shtm2015-12-04.

[2]Flynn Alison B.，Biggs Robyn. The development and implementation of a problem-based learning format in a fourth-year undergraduate synthetic organic and medicinal chemistry laboratory course [J].Journal of Chemical Education，2012，89（1）：52-57.

[3]吉卯祉.藥物合成反應[M].北京：中國中醫(yī)藥出版社，2009.