以科研能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的天然藥物化學(xué)教學(xué)模式探索*

范博義，陳廣通，李建林，楊 敏，李金龍（南通大學(xué)藥學(xué)院，江蘇南通 226001）

【提 要】 培養(yǎng)具有較強(qiáng)科研能力的藥學(xué)人才是高等院校藥學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的根本目標(biāo)。天然藥物化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)課程，教學(xué)效果直接影響學(xué)生畢業(yè)后從事藥學(xué)相關(guān)工作的能力?；诙嗄甑膶嵺`，本文從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的改革及科研途徑的拓寬三個方面，分析了如何將科研能力培養(yǎng)融入天然藥物化學(xué)教學(xué)中，從而提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有科研能力的藥學(xué)人才提供有力的支撐。

我國醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入高速發(fā)展時期，但與國際發(fā)達(dá)國家相比差距還很大，新藥研發(fā)能力落后、科研與技術(shù)創(chuàng)新力量薄弱是目前我國醫(yī)藥工業(yè)明顯的劣勢。因此，培養(yǎng)具有較強(qiáng)科研能力的藥學(xué)人才是提高我國醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的關(guān)鍵因素，同樣也是高等院校藥學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的根本目標(biāo)[1]。

科研能力，即開展科學(xué)研究活動、運(yùn)用科學(xué)的方法探求事物本質(zhì)和規(guī)律所需具備的能力，包括搜集和學(xué)習(xí)文獻(xiàn)資料、獲取信息的能力，發(fā)現(xiàn)問題、獨立思考的能力，運(yùn)用理論知識解決實際問題的能力，設(shè)計、推導(dǎo)、論證、講解、闡述的能力，以及研究方案實施及動手能力[2]。因此，對學(xué)生進(jìn)行科研能力的培養(yǎng)，需要對學(xué)生探索精神、溝通能力、邏輯思維能力及實踐能力等綜合素質(zhì)進(jìn)行全面培養(yǎng)。

天然藥物化學(xué)是藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)重要專業(yè)課程之一。該課程的教學(xué)內(nèi)容為運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中的生物活性成分，教學(xué)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生掌握天然活性產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定及開發(fā)應(yīng)用等基礎(chǔ)理論及相關(guān)實驗技能，初步奠定學(xué)生從事天然藥物研究開發(fā)的基本科研能力[3]。近年來，隨著天然藥物在藥品市場中所占份額的不斷增加及中藥現(xiàn)代化步伐的不斷加快，天然藥物化學(xué)在藥學(xué)教學(xué)中的地位愈發(fā)重要。長期以來，天然藥物化學(xué)的理論教學(xué)采用“照方抓藥”式的知識灌輸，實驗教學(xué)以驗證型實驗為主，使學(xué)生學(xué)習(xí)處于被動接受的狀態(tài)[4-5]，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生在今后的實際工作中缺乏獨立分析和解決問題的能力，難以勝任研究開發(fā)相關(guān)崗位。

因此，為了提高天然藥物化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，以更好地與藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)，學(xué)生科研能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。筆者結(jié)合多年教學(xué)實踐經(jīng)驗和思考，從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方式改革及科研途徑拓展三個方面，就如何將科研能力培養(yǎng)融入教學(xué)之中做如下分析與總結(jié)。

1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

1.1 將科研熱點引入理論教學(xué) 對于科研型人才的培養(yǎng)既要立足于已有教材，又要緊跟科研發(fā)展，提升教學(xué)內(nèi)容，做到“照本”而不“宣科”[6]。教師應(yīng)不斷閱讀國內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)期刊，掌握學(xué)科發(fā)展最新前沿和動態(tài)。例如，萜類和生物堿類化合物是當(dāng)今天然藥物化學(xué)研究的重點和熱點，許多新穎的結(jié)構(gòu)類型在近幾年層出不窮。因此，在此兩章內(nèi)容的教學(xué)過程中，在立足教材知識的基礎(chǔ)上，需及時更新講課內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解更多的前沿內(nèi)容。

在實際課程講授過程中，多以科研熱點事件為起點，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。例如，2015年諾貝爾獎獲得者屠呦呦發(fā)現(xiàn)的青蒿素是從黃花蒿中分離得到的倍半萜類天然藥物。因此，在萜類天然產(chǎn)物的講解中，可以以青蒿素為起點，對其分離提取、結(jié)構(gòu)特點、理化性質(zhì)及發(fā)展歷程進(jìn)行介紹，并引導(dǎo)學(xué)生對萜類藥物的特點進(jìn)行思考，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

1.2 教師科研課題與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合 天然藥物化學(xué)學(xué)科發(fā)展較快，但教材中的研究示例難以及時得到更新，導(dǎo)致部分教材內(nèi)容陳舊。然而，教師的科研課題緊跟最新的科研動態(tài)，更能體現(xiàn)出學(xué)科的發(fā)展趨勢。因此，將教師科研課題與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，有助于學(xué)生了解最新科研動態(tài)，掌握最新的科研理論。

筆者所在教學(xué)、科研團(tuán)隊長期從事天然藥物活性成分的研究，團(tuán)隊成員包括多位從事糖苷、萜類、蒽醌、甾體、生物堿等多種類型天然產(chǎn)物研究的學(xué)者。因此，在不同章節(jié)研究示例講解中，通常以教研團(tuán)隊最新的研究成果為示例，從課題來源、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定、活性測定等多個方面，對天然藥物研究的整體思路與方法進(jìn)行系統(tǒng)性講解。結(jié)構(gòu)鑒定是天然藥物化學(xué)課程的核心內(nèi)容之一，需要學(xué)生能夠熟練運(yùn)用多種譜圖信息，并推斷出化合物的結(jié)構(gòu)。然而，教材示例中的結(jié)構(gòu)鑒定過程通常只有文字描述，缺乏相應(yīng)的譜圖，使學(xué)生難以理解。如果教師使用自己科研成果進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定的講解，有大量的譜圖素材可以利用，包括紫外、紅外、質(zhì)譜、核磁譜圖等，能夠使學(xué)生對天然藥物的解析過程形成直觀的印象，不僅吸引了學(xué)生的興趣，而且顯著提高了教學(xué)效果。

1.3 以探索性實驗替代驗證性實驗 傳統(tǒng)的天然藥物化學(xué)實驗多為驗證性實驗，雖然加深了理論課的印象，卻阻止了學(xué)生的創(chuàng)新性，以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，將思維禁錮在固定的模板中[7]。筆者所在教研團(tuán)隊通過增加探索性實驗，鼓勵學(xué)生從文獻(xiàn)查閱及整理、操作步驟的確定、試劑配制、儀器準(zhǔn)備到實驗的完成，獨立完成整個實驗過程，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，訓(xùn)練學(xué)生的初步科研能力和創(chuàng)新能力。例如，結(jié)合教師的研究課題，筆者所在教研團(tuán)隊選擇“桔梗中多糖組分的提取分離”作為探索性實驗的研究內(nèi)容。學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)，設(shè)計多種實驗方法，如超聲提取法、熱水浸提法、微波提取法等，分析每種方法的優(yōu)缺點及可行性，最終選定一種方法作為提取方法。通過最后的實施和結(jié)果比較，使學(xué)生對多糖類組分的提取分離有了基本的認(rèn)識。

此外，筆者所在團(tuán)隊還鼓勵學(xué)生自主探索跨學(xué)科的設(shè)計實驗，使學(xué)生受到完整的科學(xué)研究方法的初步訓(xùn)練。例如，學(xué)生在槐米提取實驗中得到的蘆丁，可以在藥物分析實驗中使用紫外-分光光度法測定其含量，也可以在藥理學(xué)實驗中作為抗氧化實驗研究的藥品。多學(xué)科交叉滲透、相互融合的實驗教學(xué)模式大大了增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以及創(chuàng)新思維和實踐能力。

2 教學(xué)方法的改革

2.1 師生雙向互動式教學(xué)方法的引入 天然藥物化學(xué)涉及的化學(xué)成分種類繁多，提取分離方法各不相同，得到的有效成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)鑒定需對多種圖譜進(jìn)行綜合分析，要求學(xué)生對知識的運(yùn)用具有高度靈活性[8]。傳統(tǒng)的單向講授式教學(xué)方法，即“滿堂灌”、“填鴨式”教學(xué)方法，以教師為主體，學(xué)生處于被動接受地位，最終導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新精神和變通性，不利于學(xué)生科研思維的培養(yǎng)及綜合素質(zhì)的提高，更加影響教學(xué)效果[9]。

筆者所在教研團(tuán)隊在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，對教學(xué)方法不斷進(jìn)行調(diào)整，多采用雙向互動式教學(xué)方法，如“啟發(fā)式教學(xué)法”、“案例分析法”、“小組討論法”等[10]，不僅使教學(xué)形式變得靈活多樣，更有利于學(xué)生科研思維及綜合素質(zhì)的提升。例如，在講解人參皂苷之前，先對人參不同炮制品，例如白參及紅參的功效區(qū)別進(jìn)行講解[11]，而后提出問題“為什么人參不同炮制品的功效有區(qū)別呢？兩種炮制品的有效成分之間有什么差別呢？”，啟發(fā)學(xué)生思考，并帶著問題聽取教師對不同人參皂苷類成分的結(jié)構(gòu)特點及生物活性的講解。又如，在講授香豆素類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定時，利用“小組討論法”，給出幾個具體的香豆素類化合物結(jié)構(gòu)和譜圖數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分組討論其結(jié)構(gòu)，之后每組選出學(xué)生代表進(jìn)行觀點闡述及結(jié)構(gòu)解析，最后由教師進(jìn)行點評并總結(jié)，不僅加深了學(xué)生對相關(guān)知識的印象，也鍛煉了學(xué)生的溝通能力和表達(dá)能力。

2.2 “自主教學(xué)法”的引入 “自主教學(xué)法”是一種在教學(xué)中以學(xué)生探究為主，教師根據(jù)學(xué)生的需要加以引導(dǎo)為輔的立體式教學(xué)模式。學(xué)生通過在學(xué)習(xí)過程中積極主動參與教學(xué)，在探索學(xué)習(xí)的過程中構(gòu)建有意義的知識鏈接，從而掌握知識并形成解決相應(yīng)問題的能力[12]。筆者在互動式教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，引入“自主教學(xué)法”。在確定課程目標(biāo)后，由學(xué)生自行分組，根據(jù)不同的章節(jié)內(nèi)容自行選取教學(xué)內(nèi)容，并查閱文獻(xiàn)、相互討論、整理匯總成PPT，并在課堂上講解，教師則主要承擔(dān)檢查、指導(dǎo)及接受咨詢等工作。最終，許多學(xué)生對不同類型的天然藥物進(jìn)行了精彩的講解。如有的學(xué)生通過介紹香菇多糖的研究歷程，系統(tǒng)講解了多糖類天然藥物的理化性質(zhì)、生物活性及分離提取特點；有的學(xué)生以鬼臼毒素為例，詳細(xì)介紹了木脂素類成分的結(jié)構(gòu)類型及特點；有的學(xué)生以大黃的傳統(tǒng)功效為起點，對蒽醌類天然產(chǎn)物進(jìn)行了系統(tǒng)介紹；有的學(xué)生以鴉片戰(zhàn)爭為起點，講解了嗎啡的藥理特性，并延伸到生物堿類天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特點、提取分離及藥理作用。“自主教學(xué)法”的引入，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高了教學(xué)效果，而且對學(xué)生科研意識及科研思維也進(jìn)行了鍛煉。

3 科研渠道的拓寬

3.1 參與教師的科研課題 在教學(xué)實踐中，可采取導(dǎo)師負(fù)責(zé)制、開放式實驗室管理的模式，積極引導(dǎo)學(xué)生參加到教師的科研課題中，給學(xué)生提供參與研究性實驗的機(jī)會。在早期階段，學(xué)生主要作為助手參與科研項目，在得到較為系統(tǒng)的訓(xùn)練后，可以在教師指導(dǎo)下獨立承擔(dān)科研課題的部分實驗。對于綜合能力較強(qiáng)的學(xué)生，在教師指導(dǎo)下可以確立小型科研課題，向?qū)W校申請本科生專項研究經(jīng)費(fèi)，如大學(xué)生創(chuàng)新項目、創(chuàng)業(yè)項目等。近年來，筆者及教研團(tuán)隊成員已帶領(lǐng)學(xué)生申請多個大學(xué)生創(chuàng)新計劃，并發(fā)表研究論文多篇。通過參與教師的科研課題，學(xué)生不僅鍛煉了綜合操作技能，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，也為畢業(yè)論文的撰寫奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.2 參加科研學(xué)術(shù)活動 學(xué)術(shù)活動具有營造創(chuàng)新氛圍、開發(fā)創(chuàng)造潛能、優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、塑造創(chuàng)新人格的作用，能夠為科研能力的培養(yǎng)提供適宜的氛圍和機(jī)會[13]。筆者所在教研團(tuán)隊經(jīng)常組織學(xué)生參加天然藥物化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生接觸到該領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢和科研成果，并為學(xué)生與專家的交流提供平臺和機(jī)遇，加深學(xué)生從事天然藥物研究的興趣。此外，不定期組織學(xué)術(shù)沙龍，在輕松、自由的沙龍氛圍中，教師和學(xué)生的身份平等，對天然產(chǎn)物相關(guān)的某一科研問題，每個人都表達(dá)自己的觀點和看法，不僅有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，也有助于在師生之間架起平等交流和友誼的橋梁。例如，筆者所在教研團(tuán)隊曾經(jīng)以“天然藥物在臨床中的應(yīng)用”為題舉辦學(xué)術(shù)沙龍，讓學(xué)生介紹自己了解的臨床使用的天然藥物，并與課本中的知識點相印證，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也加深了學(xué)生對天然產(chǎn)物學(xué)科的認(rèn)識。

3.3 促進(jìn)學(xué)生與企業(yè)的互動 目前，筆者所在學(xué)院已與多家藥企建立了研究生工作站，除了研究生在工作站完成研究工作外，也讓本科生在課外時間參與工作站的科研活動中。此外，筆者及教研團(tuán)隊的主要成員與許多天然藥物生產(chǎn)企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，通過推薦研究能力較強(qiáng)的學(xué)生利用寒暑假進(jìn)入藥企實習(xí)，讓學(xué)生熟悉藥企的科研需求，增加學(xué)生的工作經(jīng)驗，縮短學(xué)生與企業(yè)的距離，使學(xué)生的素質(zhì)能力更符合藥企需求。

總之，以科研能力為導(dǎo)向的教學(xué)模式，不僅有助于把教師的科研優(yōu)勢發(fā)揮到課程教學(xué)中，使天然藥物化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容更豐富生動，教學(xué)方法更靈活多樣，而且能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。對學(xué)生而言，科研能力的培養(yǎng)，一方面有助于提升學(xué)生自身的專業(yè)水平，為今后的就業(yè)、晉升及深造等奠定了堅實的基礎(chǔ)；另一方面，也提升了學(xué)生的探索精神、溝通能力、邏輯思維能力、實踐能力等多方面的綜合素質(zhì)，對培養(yǎng)適應(yīng)新時代要求的藥學(xué)人才具有重要的意義。