以學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

年四輝，包淑云，王存琴，張艷華，何寶佳

2018 年6 月21 日，新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議在四川成都召開，大會(huì)提出，要加快建設(shè)高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力，提出堅(jiān)持“以本為本”、推進(jìn)“四個(gè)回歸”的辦學(xué)理念.學(xué)生自身實(shí)踐能力的提升是應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)［1］，而實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生應(yīng)用能力、全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重要抓手.天然藥物化學(xué)作為藥學(xué)類專業(yè)的一門專業(yè)課程，采用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中有效成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定及生物合成途徑等內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個(gè)教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，通過從天然藥物中提取、分離和純化有效成分等一系列實(shí)踐操作，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和科研思維能力，以達(dá)到學(xué)以致用的目的.然而，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生往往被給定具體實(shí)驗(yàn)方法，創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立分析問題、解決問題的能力［2］，造成學(xué)生參與度和積極性不高，甚至出現(xiàn)應(yīng)付實(shí)驗(yàn)操作等情況.

在天然藥物化學(xué)教學(xué)中，除了運(yùn)用多種教學(xué)方法提高理論教學(xué)質(zhì)量之外還應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的改革［3-4］，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)等實(shí)踐教學(xué)的實(shí)效性和有效性.在我校2017 版藥學(xué)類專業(yè)培養(yǎng)方案中，學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是“高素質(zhì)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才”，應(yīng)用學(xué)習(xí)能力是人才質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn).因此，我院教師積極對(duì)天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探索和實(shí)踐，以期積極落實(shí)我校應(yīng)用創(chuàng)新型藥學(xué)類人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用學(xué)習(xí)能力，提升教學(xué)效果.

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

我校2016 級(jí)藥學(xué)、藥物制劑、制藥工程三個(gè)專業(yè)共14 個(gè)教學(xué)班級(jí)的本科生.

1.2 分組情況

考慮到教學(xué)大班的班風(fēng)差異，從理論教學(xué)三個(gè)大班中隨機(jī)選擇藥學(xué)1 班、藥學(xué)4 班、藥學(xué)6 班、藥學(xué)9 班、藥物制劑1 班為試驗(yàn)班（藥學(xué)1～5 班為第一教學(xué)大班，藥學(xué)6～10 班為第二教學(xué)大班，藥物制劑1～2 班、制藥工程1～2 班為第三教學(xué)大班），其余班級(jí)為對(duì)照教學(xué)班.

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 教學(xué)內(nèi)容和實(shí)施過程

所有試驗(yàn)班在實(shí)驗(yàn)開設(shè)前通過“雨課堂”實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)問題的推送，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，課堂上采用Problem-based learning（PBL）法進(jìn)行教學(xué)，對(duì)照班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式.

本學(xué)期的天然藥物實(shí)驗(yàn)共開設(shè)四個(gè)實(shí)驗(yàn)，分8 次進(jìn)行，其中，實(shí)驗(yàn)一“薄層色譜”、實(shí)驗(yàn)二“大黃中蒽醌類成分提取和分離”和實(shí)驗(yàn)三“槐米中提取蘆丁”的實(shí)驗(yàn)單元保持原來的教學(xué)內(nèi)容.經(jīng)過以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)思維訓(xùn)練后，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，實(shí)驗(yàn)四“漢防己中漢防己甲素和漢防己乙素的提取和分離”采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生仔細(xì)查閱文獻(xiàn)，并根據(jù)漢防己甲素和乙素的理化性質(zhì)，充分利用已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)設(shè)計(jì)漢防己總生物堿的提取方法和分離方法，通過小組討論和與教師討論改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)方案后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)分兩次完成，第一次進(jìn)行總生物堿提取，第二次進(jìn)行漢防己甲素、漢防己乙素分離.

在設(shè)計(jì)漢防己總生物堿提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生通過充分查閱文獻(xiàn)，能夠考慮到目標(biāo)成分的堿性而加入酸類成分進(jìn)行提取，考慮到目標(biāo)成分極性較弱［5］而選擇有機(jī)溶劑進(jìn)行提取和萃取.每組學(xué)生采取的提取方法不盡相同，但主要有三條提取路線：①酸提堿沉-有機(jī)溶劑萃取法：酸性醇（甲醇、乙醇）回流提取→堿化→有機(jī)溶劑（氯仿、乙醚）萃??；②酸提堿沉-有機(jī)溶劑回流提取法：酸提堿沉→有機(jī)溶劑（氯仿、乙醚）連續(xù)回流提??；③醇提酸溶堿提乙醇提取法：乙醇提取→酸溶堿提→有機(jī)溶劑提取.

在設(shè)計(jì)漢防己甲素、漢防己乙素分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生能夠考慮到漢防己甲素和漢防己乙素在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的差別而導(dǎo)致的極性差別，設(shè)計(jì)的分離方法主要如下：①甲苯法：利用漢防己甲素和漢防己乙素在甲苯中溶解度不同進(jìn)行分離；②氧化鋁柱層析法：根據(jù)漢防己甲素和漢防己乙素的堿性及吸附性差別，采用氧化鋁作為吸附材料進(jìn)行分離；③樹脂層析法：根據(jù)兩個(gè)主要化合物的堿性不同采用離子樹脂進(jìn)行分離，根據(jù)極性不同采用非極性大孔吸附樹脂D101 進(jìn)行分離；④硅膠層析法：根據(jù)漢防己甲素和漢防己乙素的弱堿性和吸附性差異采用硅膠作為吸附材料進(jìn)行分離.

3 教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)結(jié)束后，筆者針對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)改革方法對(duì)試驗(yàn)班的142 名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)課程結(jié)束考的試卷卷面成績(jī)和應(yīng)用題得分情況進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)實(shí)踐教學(xué)效果.結(jié)果表明，該教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提升明顯，在學(xué)習(xí)主動(dòng)性（85.21%）、文獻(xiàn)查閱能力（97.18%）、課程學(xué)習(xí)興趣（89.44%）、分析和解決問題能力（88.03%）、自學(xué)能力（70.42%）、理論知識(shí)鞏固情況（87.32%）、語言表達(dá)和溝通交流能力（60.56%）、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力（77.46%）等方面對(duì)學(xué)生均具有顯著的幫助（表1）.

對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)班142 名學(xué)生的卷面平均得分為67.10±3.35，對(duì)照班261 名學(xué)生平均得分為60.74±5.02，P＜0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；能夠反映學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)能力的設(shè)計(jì)題（滿分15 分）的得分情況為：試驗(yàn)班學(xué)生平均得分12.32±0.59，對(duì)照班學(xué)生平均得分為10.73±1.46，P＜0.05，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）.

調(diào)查統(tǒng)計(jì)及考試分析結(jié)果表明，通過PBL教學(xué)及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的把握和綜合應(yīng)用知識(shí)能力、解決問題能力均明顯得到提高.

4 改革成效

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生各方面學(xué)習(xí)能力及實(shí)踐能力的重要手段［6］，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合應(yīng)用能力的重要手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革，往往效果比較明顯［7-8］.PBL 作為國(guó)際上流行的一種教學(xué)方法［9］，通過“以學(xué)生為主體、以問題為中心”的教學(xué)方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，在提出問題和解決問題的過程中完成教學(xué)內(nèi)容，在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都有應(yīng)用［10-11］.

表1 天然藥物化學(xué)改革對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力影響調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

表2 天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革試驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì)表

本項(xiàng)目通過雨課堂等信息化教學(xué)手段進(jìn)行課前、課后的指導(dǎo)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并在課中采用PBL 教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，這種互動(dòng)式教學(xué)模式能夠顯著提高學(xué)生的參與度.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要查閱相關(guān)文獻(xiàn)，PBL 教學(xué)需要學(xué)生討論和解決問題，這些都需要學(xué)生主動(dòng)參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng).在具體制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，涉及的工藝多，為了保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，需要小組4 個(gè)成員之間明確分工密切合作，討論并確定實(shí)驗(yàn)方案，所有學(xué)生都需要參與到實(shí)驗(yàn)中來，避免進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的情況“.漢防己中漢防己甲素和漢防己乙素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，學(xué)生已基本掌握了生物堿的理化性質(zhì)、常用提取分離方法等在理論教學(xué)單元需要掌握的內(nèi)容，并能夠在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中根據(jù)文獻(xiàn)靈活運(yùn)用這些內(nèi)容，說明本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不僅實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)所學(xué)理論內(nèi)容的梳理和鞏固，也明顯提高了學(xué)生參與度和解決問題的能力.

5 存在的問題及改進(jìn)措施

5.1 教學(xué)模式單一，學(xué)生參與度低，動(dòng)手能力差

天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式具有“填鴨式”“滿堂灌”的特點(diǎn)，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，這樣的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，降低了學(xué)生參與度，而提升學(xué)生參與度是教學(xué)改革的核心，也是提高教學(xué)效果的有效手段［12］.

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)存在的教學(xué)模式單一、學(xué)生參與度低的問題，筆者所在課題組通過雨課堂平臺(tái)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和要求進(jìn)行線上指導(dǎo)，并采用PBL 教學(xué)法進(jìn)行課堂授課.在教學(xué)內(nèi)容中，學(xué)生經(jīng)過以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練后開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，把原先生物堿的提取分離實(shí)驗(yàn)改成綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以考察、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合應(yīng)用知識(shí)能力.學(xué)生完成該實(shí)驗(yàn)必須經(jīng)歷查閱文獻(xiàn)、討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等過程，不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)文獻(xiàn)能力，也顯著提高了學(xué)生的參與度，提升其應(yīng)用能力.

5.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不足

PBL 教學(xué)和采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)都需要學(xué)生主動(dòng)參與，同時(shí)允許學(xué)生進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，需要教師全程指導(dǎo)，教師和學(xué)生都要投入大量時(shí)間.天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)共36 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)四“漢防己中漢防己甲素和漢防己乙素的提取和分離”給定12 學(xué)時(shí)，但在本次實(shí)際教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)四達(dá)到20～25 學(xué)時(shí)，總實(shí)驗(yàn)超過了50 學(xué)時(shí).

為保障學(xué)校高素質(zhì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不足的問題，藥學(xué)院在前期實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，根據(jù)積累的改革經(jīng)驗(yàn)，將在2020 年對(duì)本科培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂，增加實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，調(diào)整理論課與實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)比例.

5.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容少

因?qū)W時(shí)和場(chǎng)地所限，天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸婚_設(shè)了薄層色譜、蒽醌類、黃酮類和生物堿類四個(gè)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課程，其他章節(jié)內(nèi)容則無法開設(shè).

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容少的問題，我們充分利用愛課程、好大學(xué)等平臺(tái)上的MOOC 資源和精品課程，合理增加學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生忙起來，夯實(shí)教學(xué)效果.同時(shí)建設(shè)學(xué)校的天然藥物化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目［13-14］，大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新，以進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力.

6 結(jié)論

天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅能夠驗(yàn)證和鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握天然藥物化學(xué)的基本操作技術(shù)和方法，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)觀察、分析、解決問題等各方面的學(xué)習(xí)能力，為將來運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).本項(xiàng)目分別應(yīng)用雨課堂、PBL 教學(xué)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等多種手段對(duì)天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，提高了學(xué)生的參與度，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑精神.本次教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革是我校重視培養(yǎng)本科生學(xué)習(xí)及應(yīng)用能力的體現(xiàn)和進(jìn)一步落實(shí)，明顯提高了教學(xué)效果和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，具有一定的推廣價(jià)值.