在《天然藥物化學》理論教學中提高學生學習能力的探索

周康(貴州大學，藥學院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

教學一直被看作引導學生掌握人類長期積累起來的科學文化知識的活動，教師的主要任務是使學生掌握知識，向?qū)W生灌輸知識，學生的任務就是最大限度地吸收知識，學生的學習便主要成為對知識的識記過程。這種以教師為中心，學生被看作“知識容器”的灌輸式教學(indoctrinating teaching)并非一無是處，其優(yōu)點是便于教師組織課堂教學，能夠讓學生簡捷地掌握間接知識[1-2]。

但天然藥物化學具有與多學科聯(lián)系密切、涉及知識面廣、復雜的化學結構、多樣性的理化性質(zhì)、不斷更新變化的提取分離方法、抽象的波普學知識等特點[3-4]。灌輸式教學已經(jīng)不能滿足這類課程的教學，教師不可能在有限的課時內(nèi)把教材所有的知識點都灌輸給學生，因此特別需要其他的教學方式輔助完成，同時以提高學生的自主學習為目的來提高教學效果。自主學習不僅使學生在正規(guī)的學校教育中受益匪淺，而且為其終身學習奠定必要的基礎[5]。

但從我院天然藥物化學教學狀況分析，實施完全自主學習的可能性很小。因為受客觀條件的限制，此外大部分學生還不具備獨立承擔一切學習責任的能力。所以，比較適宜的是在教師的指導下在課堂內(nèi)外逐步培養(yǎng)學生的自主學習能力。

筆者在天然藥物化學理論課程講授過程中，采用多媒體教學為主，板書為輔，引入以問題為基礎的教學法(Problem-Based Learning, PBL)、以案例為基礎的教學法(Case Based Learning,CBL)或交互式教學法(interactive learing)，同時嘗試使用促進自主學習的若干教學策略，以提高學生的自主學習意識，學生的學習主動性、獨立性。

1 天然藥物化學學科特點

天然藥物化學(medicinal chemistry of natural products)即運用現(xiàn)代科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門學科。天然藥物化學是藥學專業(yè)必修的一門專業(yè)課程，是整個藥學學科中的一個重要組成部分，需要多學科的系統(tǒng)指知識，如波譜解析、有機化學、分析化學、生藥學、分子生物學、酶學等[5-6]。

隨著社會的發(fā)展、科技的進步和多學科的交叉滲透，天然藥物化學所研究的內(nèi)容也在不斷地完善和擴充，其研究內(nèi)容主要包括以下3方面的內(nèi)容：(1)各類化學成分的結構特征、理化性質(zhì)、提取分離、結構鑒定以及生物活性；(2)化學成分的生物合成，及有效成分在生物體內(nèi)或采收、儲存過程中的動態(tài)變化規(guī)律及相互轉化規(guī)律；(3)活性成分的構效關系和結構修飾和改造。由于這門課程與多門學科聯(lián)系密切，涉及知識面廣，使其成為難學的一門專業(yè)基礎課[6]。

2 嘗試多種教學方法，培養(yǎng)學生自主學習能力，提高課堂教學效果

我院目前選用的課本為人民衛(wèi)生出版社統(tǒng)編教材，裴月湖、婁紅祥主編的《天然藥物化學》為主要教學參考書，其理論課分為兩大部分，即總論及第一章、以及其他章節(jié)為各論?？傉摻榻B天然藥物化學的研究內(nèi)容、發(fā)展簡史、發(fā)展趨勢；天然化合物的生物合成；天然藥物有效成分的提取分離方法和結構研究法，為學習各論打下基礎。各論圍繞各類化學成分的結構特征，生物合成、物理化學性質(zhì)、提取分離、結構鑒定以及生物活性展開[6]。

2.1 以問題為基礎-交互式混合教學法應用于生物合成的講解

授課內(nèi)容：總論中第二節(jié)，天然化合物的生物合成。為了讓學生在上課時能更好的理解生物合成相關的知識點，第一節(jié)授課中講述抗腫瘤藥物研究領域，最引人注目的是來源于植物的紫杉醇，引入討論的問題：紫杉醇是常見惡性腫瘤的一線用藥，需求量極大，既然植物來源的紫杉醇含量有限，那么科學家是采取哪些辦法制備紫杉醇以滿足市場的需求？教學安排：要求每組成員課后查閱國內(nèi)外相關文獻，尋找2～3種制備紫杉醇的優(yōu)勢方法，并討論其制備方式的優(yōu)缺點。小組代表以幻燈片的形式在課堂分享各小組的觀點，主要內(nèi)容包括：所選制備方法的過程(提取分離方法或合成主要步驟或發(fā)酵菌種，發(fā)酵條件等信息)；該制備方法相對于其他方法的優(yōu)勢；該制備方法的局限性，準備時間為一周。90分鐘課堂教學，10組學生，每組3～4人，課堂抽取5組，每組陳述6～8分鐘，其他課堂時間由筆者總結和授課。

在小組講述之后，筆者再引出生物合成是一種環(huán)境友好的方式制備紫杉醇，然后在講述生物合成的概念、一次代謝及二次代謝和主要生物合成途徑。筆者將天然產(chǎn)物的生物合成和兒童玩具Lego做類比，其精髓就在于，用相同的Lego可以拼搭出不同組合。同樣，天然產(chǎn)物的生物合成，是以一次代謝產(chǎn)物的代謝物為起始單體，通過不同的代謝途徑，拼接成不同的天然產(chǎn)物。之后將每類天然產(chǎn)物的生物合成的起始單元，以及關鍵酶都分別做簡單的介紹。通過這種比較形象的類比幫助學生理解。

之后筆者再回到討論的問題，深入講解生物合成紫杉醇的基本途徑、關鍵酶、面臨的挑戰(zhàn)、研究進展。再給學生展示天然產(chǎn)物的生物合成能夠利用微生物為細胞工廠，為減少資源破壞，保護生態(tài)環(huán)境等作出巨大的貢獻，是很有發(fā)展前景的方向。并推薦學生閱讀Paul M Dewick主編的Medicinal natural productsabiosynthetic approach (Second Edition)，以加深對各類天然產(chǎn)物的生物合成的了解，同時進一步學習天然藥物化學相關的專業(yè)英語。

通過這次的以問題為基礎、交互式混合教學法，5個小組代表均比較出色，幻燈片制作比較美觀，邏輯清晰，語言流暢，很好的完成了此次教學。此堂課的學習效果明顯好于以往教師控制下的課堂授課，參與性強，互動率高，課堂氣氛輕松愉快。課后通過查閱文獻、交流和討論等一系列過程幫助學生更深層的理解。

此外，這種混合式教學模式能讓學生比較自主地負責整個學習過程，讓學生承擔起更多的學習責任，也能增強學生的參與和團結合作意識。筆者在整個過程中起到組織者、引導者與幫助者的作用，引發(fā)學生對問題進行全面地、深入地思考。

2.2 以案例為基礎-交互式混合教學方法應用于核磁共振的講解

核磁共振是天然藥物化學授課的重點，每章基本都會有一節(jié)的內(nèi)容講述各類天然產(chǎn)物的結構鑒定，其中主要方法是核磁共振。因此開這門課的前一學年，建議學生選修波譜解析課程[7]。筆者在授課中采取以案例為基礎-交互式教學法[4,8-9]。

在總論的結構研究法中重點講述了核磁共振的基礎知識：核磁共振的歷史、理論、自旋耦合、自旋裂分、磁各向異性等。之后筆者以黃酮類、苯丙素類化合物的譜圖為案例 (1H-NMR、13C-NMR、MS、UV等) ，從最基本的1H-核磁共振開始，根據(jù)其三要素：化學位移、偶合常數(shù)、峰面積，進行氫信號歸屬，然后再講述13C-核磁共振、2D-核磁共振、質(zhì)譜、紫外等。在筆者講述之后，以異戊烯基酚類化合物1H-核磁共振譜為案例，學生有10分鐘進行思考，請學生完成以下問題的解析：(1)計算裂分峰的偶合常數(shù)；(2)請對該化合物中的8個氫信號進行歸屬；(3)解釋信號歸屬的理由。之后請3位學生在黑板上板書他們的結果，同時請講臺下的學生判斷他們的對錯。筆者再對這類化合物的信號歸屬進行總結。并推薦學生閱讀核磁共振的英文資料Essential practical NMR for organic chemistry，進一步加深對核磁共振的了解。

在各論的第五章黃酮類化合物的授課前，因為黃酮的提取分離方法，波普解析，對學生來說比較難學，筆者留給每個學生課前自學的作業(yè)。從近10年的國內(nèi)外天然藥物化學期刊上找1～2篇關于黃酮類化合物的文獻為案例，歸納文獻報道中黃酮化合物所屬植物、結構類型、提取分離方法、質(zhì)譜數(shù)據(jù)、1H,13CNMR信號歸屬。以書面形式的小報告交給老師，計入平時成績的10%。

筆者在第五章授課結束后，抽取10位學生在黑板上板書所找文獻來源的雜志、黃酮類化合物的結構式、提取分離方法、信號歸屬(1H,13C-NMR)等信息。同時分析核磁共振信號歸屬理由，提取分離方法優(yōu)缺點，每人大約5分鐘。每位學生的講解之后，再請其他學生判斷此學生的講解以及文獻報道的數(shù)據(jù)是否有誤。如果有誤，應怎么更正。此外，筆者也安排課后答疑分析。

通過以案例為基礎的教學法、交互式教學方法，實現(xiàn)“教師為主導、學生為主體”的教學改革思路；激發(fā)了學生興趣，獲得更全面的教育效果；使學生走上講臺，從被動地接受轉變?yōu)橹鲃拥貙ふ也⒔鉀Q問題，帶動其綜合能力提高。在培養(yǎng)了學生自主學習的同時，也培養(yǎng)了學生敢于質(zhì)疑的精神和批判性思維[10]。

3 結語

在天然藥物化學的理論教學中，筆者突破傳統(tǒng)的教育思想和模式，將以問題為基礎的教學法、案例為基礎的教學法、交互式教學運用于天然藥物化學的教學改革中，構建以學習者為中心，建立民主、平等的師生關系，創(chuàng)設適合于學生主動參與、主動學習的新型教學環(huán)境。總體上，較好地完成了互動式教學，并且突破了教師提問學生回答的簡單互動模式，讓筆者更加體會培養(yǎng)學生自主學習能力的創(chuàng)新教育還有許多工作可做，相信在進一步總結經(jīng)驗的基礎上會取得更好的教學效果。