高等中醫(yī)藥院校中藥化學課程本科生科研思維培養(yǎng)探索

薛貴民 趙珍珠 薛金鳳 陳輝 馮衛(wèi)生

摘? 要 高校本科生科研思維的培養(yǎng)是本科教育目標的重要組成，其培養(yǎng)教育是提升本科生綜合能力特別是科研能力與創(chuàng)新能力的有效途徑。以中藥學專業(yè)中藥化學課程為例，就如何引導學生樹立科研思維，圍繞聚焦課程科學進展、科研軟件使用、依托科研平臺、教學模式創(chuàng)新、科研反哺教學、考核方式引導等多方面進行探討。

關鍵詞 本科生;中藥化學;科研思維;實驗室

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）24-0046-03

Exploration on Cultivation of Scientific Research Thinking of Undergraduates in Course of Chemistry of Traditional Chinese Medicine in TCM University//XUE Guimin， ZHAO Zhenzhu， XUE Jinfeng， CHEN Hui， Feng Weisheng

Abstract The cultivation of undergraduates’ scientific research thin-king is an important part of the goal of undergraduate education， which is also an effective way to improve undergraduates’ compre-hensive capability， especially their scientific research and innovation capability. Taking the course of Chemistry of Traditional Chinese Medicine as an example， this paper discussed how to guide students to establish scientific research thinking via focusing on the forefront of science， the use of scientific research software， relying on the con-

struction of research platform， the innovation of lecturing strategy， scientific research feedback teaching， and the guidance of assess-ment methods.

Key words undergraduates; chemistry of traditional Chinese medi-cine; scientific research thinking; laboratory

0? 引言

科研思維是高等院校本科生綜合素質(zhì)特別是創(chuàng)新能力以及科研素質(zhì)的重要組成。研究表明，相當一部分本科生對自己的科研素養(yǎng)現(xiàn)狀表示不滿，99.7%的本科生希望通過高校的培養(yǎng)改善并提高自己的科研素質(zhì)[1]。中藥化學課程是一門基于傳統(tǒng)中醫(yī)藥基本理論，并結合臨床用藥經(jīng)驗規(guī)律，采用現(xiàn)代科學與技術研究中藥發(fā)揮藥效作用物質(zhì)基礎的學科，是一門非常重要的中藥學類專業(yè)課程[2]。中藥化學研究既基于傳統(tǒng)理論，又與前沿科學密切相關，能夠很好地解決中藥產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化中的問題，如促進中藥藥性理論的深入研究，闡明中藥復方配伍的原理，闡明中藥炮制的原理，建立和完善中藥質(zhì)量評價標準，促進新藥研發(fā)等[3]。因此，在中藥化學課程中引導學生具備科研思維與素養(yǎng)，有利于中醫(yī)藥人才培養(yǎng)，推動中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展。本文對中藥化學課程中如何培養(yǎng)本科生的科研思維進行探討。

1? 引導學生聚焦中藥化學科學前沿，培養(yǎng)科研思維

1.1? 分享中藥化學前沿科研論文，掌握學科相關科研背景

中藥化學的科學研究與現(xiàn)代科學技術的發(fā)展密切相關，而科學技術的發(fā)展日新月異，因此，中藥化學的研究也應與時俱進，這就需要學生了解中藥化學相關科研動態(tài)。但據(jù)調(diào)查顯示，在授課過程中幾乎很少有學生主動下載并閱讀本專業(yè)課方面的學術論文。教師可以引導學生關注最新科研動態(tài)，有利于學生培養(yǎng)科研思維，提高科研素養(yǎng)。例如：在講授化學成分結構與分類部分時，可引導學生關注熱點化學成分，在Natural product reports雜志上發(fā)表的熱點化合物可作為案例講解;在講述某一類化學成分提取分離案例時，可引用發(fā)表在科研論文中的最新分離方法。

另外，引導本科生關注中藥化學相關的研究網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫及科研雜志，鼓勵學生查閱相關研究領域TOP期刊的研究性論文以開闊視野。例如：通過中國植物志（http：//frps.iplant.cn/）了解中藥拉丁名、植物形態(tài)特征、產(chǎn)地等的基本信息;通過國內(nèi)中文數(shù)據(jù)庫如中國知網(wǎng)、萬方、維普等，能夠很好地幫助學生了解相關中藥的化學成分、傳統(tǒng)功效、現(xiàn)代藥理活性等研究背景;分享一些外文文獻數(shù)據(jù)庫，如PubMed、Web of Science等，根據(jù)中國植物志提供的中藥拉丁名進行搜索以獲得中藥最新研究信息。此外，ACS數(shù)據(jù)庫中包含的Journal of natural products，Organic letter，Journal of organic chemistry等雜志，Elsevier數(shù)據(jù)庫中的

Phytochemistry，Journal of ethnopharmacology，Planta medica，

Fitoterapia，Phytomedicine等雜志，RSC數(shù)據(jù)庫中的Natural product reports，Organic biomolecular chemistry等雜志，可作為科研興趣板塊在中藥化學授課中分享給學生。

1.2? 鼓勵中藥化學本科生參與相關科研講座，培養(yǎng)科研興趣

近年來，很多學校會邀請學者進行學術報告或講座，而且國內(nèi)越來越多的學校會從國外邀請知名學者作學術報告。鼓勵學生關注校內(nèi)外組織的各種學術報告，雖然這些報告的主要對象往往是教師和研究生，但對于想要開闊視野了解該領域的本科生非常有益，讓他們看到與自己專業(yè)相關的科研報告題目時盡量安排時間參加。與研究生不同，本科生聽講座可以更關注學術報告中所解決的問題與最終的結論，而不一定是方法細節(jié)。具體而言，聽報告時可以思考幾個問題：該報告試圖解決什么問題？該報告如何解決這個問題？該報告的工作對解決這個問題獲得了什么樣的結果？這個報告中談到的問題是否有趣且有價值？

此外，開展中藥化學相關科研，由碩士和博士生結合自己的研究課題講授科研進展和前沿，鼓勵中藥化學本科生參與進來。本科生還可以參與該方向的畢業(yè)論文答辯活動，了解中藥化學的研究內(nèi)容和相關熱點方向，不僅有利于對未來科研深造方向的選擇，而且長時間參與這樣的活動有利于科研思維的養(yǎng)成。

1.3? 通過互聯(lián)網(wǎng)平臺分享科研活動動態(tài)，引導學生關注科研活動

本科生科研思維的培養(yǎng)需要其具有廣闊的科學視野，除了課堂上教師的教授學習以外，還應多接觸領域內(nèi)的專家與學者，了解他們的科研思路與方法。在疫情背景下，一些中藥及天然藥物化學的相關學術會議不需要注冊費且在網(wǎng)絡上進行，這就給大眾參與提供了可能。引導學生關注科研活動，了解科研動態(tài)，有利于激發(fā)他們的科研靈感?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，交流更加便捷，可以通過QQ群、微信群、微博等及時分享相關學術視頻會議。另外，推薦學生關注X-MOL、科學網(wǎng)等信息網(wǎng)站，幫助他們了解中藥化學科研動態(tài)。同時，教師把關注到的相關科研動態(tài)及時推送給學生群，以開闊學生視野，讓他們了解專業(yè)熱點，接觸最前沿的研究思路。

2? 分享中藥化學課程中常用科研軟件，幫助理解教學內(nèi)容，培養(yǎng)科研興趣

中藥化學是一門理論性較強的專業(yè)課，在授課中分享常用科研軟件，有利于本科生對抽象且復雜內(nèi)容的生動化理解，并且促進他們對中藥化學課程的深入探索?；瘜W結構解析是中藥化學幾乎所有章節(jié)涉及的內(nèi)容，該部分授課內(nèi)容苦澀而不易理解，尤其是利用核磁共振圖譜解析化學結構是重點，也是難點，學生對化學位移的標注和校正、峰面積的積分以及二維圖譜的處理和理解等難以掌握。Mest-

ReNova是中藥化學科研中最常用且容易掌握和理解的核磁數(shù)據(jù)處理軟件[4]。在中藥化學成分結構鑒定技術與方法章節(jié)，在授課現(xiàn)場操作MestReNova軟件，主要針對一維圖譜如1H及13C NMR譜圖進行化學位移校正、峰面積積分及化學位標注等，對二維圖譜如HSQC、HMBC和ROESY圖譜進行縱橫坐標的添加與調(diào)整處理，讓學生理解相關抽象概念的含義并掌握其應用。通過操作，讓學生直觀地感受這些復雜的核磁圖譜可以根據(jù)自己的需要調(diào)整圖譜的標尺、位置、顏色、字體大小等信息，并且得到自己想要的美觀圖譜。

中藥化學教科書中有很多化學結構，它們是怎么畫出來的？什么是它們的平面構型？什么是立體構型？對于復雜結構的相對構型、絕對構型、構型轉化（如葡萄糖的Fischer投影式向Haworth式轉化），很多學生不能通過空間想象進行理解。采用Chemoffice軟件，不僅可以編輯復雜的結構式，而且可以模擬化合物的3D結構，幫助學生對化學結構進行理解[5]。另外，ChemDraw可以精確預測化學成分的分子式、分子量、質(zhì)譜裂解以及氫譜、碳譜等數(shù)據(jù)信息，還可以用于精美制圖操作，包括DNA螺旋、蛋白結構、實驗儀器簡圖等。關于軟件的操作方法可以制作成視頻，通過共享群或線上教學平臺分享給學生進行自主學習，以激發(fā)本科生對科研的興趣與熱情。

3? 以科研反哺教學，引導學生樹立科研思維

科研反哺教學是高等教育提高教學質(zhì)量的有效途徑，好的教育勢必要以好的科學研究為依托，促進科研與教學的融合共進，培養(yǎng)國家需要的創(chuàng)新科技人才。中藥化學的研究與前瞻科學關系密切，教師在科研中不斷追逐最新研究方法，探索解決傳統(tǒng)中藥問題的思路，并把這些想法以多種教學方式融入教學中去，不僅可以不斷更新與完善教學方案，而且有利于在課堂上活躍課堂氛圍，拓展學生認知，培養(yǎng)學生的科研思維。筆者主要從事艾葉、野菊、甘松、半枝蓮等傳統(tǒng)中藥中的萜類化學成分研究，近五年發(fā)表SCI論文八篇。筆者在講授萜類與揮發(fā)油章節(jié)時引入發(fā)表的科研論文，將論文中的活性導向、結構導向以及質(zhì)譜導向這些課本中未講解，但在科研中用到的分離手段分享給學生，以及論文中部分新結構類型在課本中并未涉及，以啟示學生中藥化學課本知識只是未來開展科學研究的基石，中藥化學研究仍需要不斷探索。在科研反哺教學中，將科學研究融入教學之中，勢必有利于學生科研思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4? 以科研平臺為依托，引導中藥化學本科生開展多元化的科研教學實踐活動

4.1? 將科研平臺中心作為中藥化學第二課堂進行實踐教學

中藥化學課程中的一些理論知識如色譜的分離原理、儀器的使用原理等不易理解。對此，河南中醫(yī)藥大學中藥化學教師在授課期間每年帶領學生分小組走進學科的實驗平臺，參觀科研實驗室，在實驗室內(nèi)講解色譜柱的裝填方法、分離原理，適合分離化合物的類型等，分析型液相以及制備型液相分離和分析化學成分的操作，以及接觸一些大型儀器如核磁共振儀、高分辨質(zhì)譜等。通過對科研平臺的考察，學生不僅很好地掌握了理論知識，而且激發(fā)了本科生科研的熱情。

4.2? 理論結合興趣，引導本科生進入中藥化學科研平臺實驗室開展科研活動

河南中醫(yī)藥大學中藥化學課程在大三年級開展，學生前期已經(jīng)學習有機化學、分析化學、生物化學、中醫(yī)基礎理論、中藥學方劑學、藥用植物學等課程，加上對中藥化學理論及實驗課程的接觸，對本課程已經(jīng)有所掌握。因此，教師在授課過程中可以引導學生依托科研平臺，結合自己的興趣開展科研活動。例如，2018年湖南中醫(yī)藥大學、安徽蕪湖醫(yī)藥衛(wèi)生學校與河南中醫(yī)藥大學聯(lián)合舉行“萬人艾灸”活動，艾草作為傳統(tǒng)中藥，有學生欲了解其化學成分，經(jīng)查閱文獻，申報了“艾葉中特殊裂環(huán)愈創(chuàng)木烷倍半萜二聚體化學成分研究”大學生創(chuàng)新項目課題。另外，學生在生活中觀察一些不常見且感興趣的中藥，通過與教師交流，申報了“蓍草中特殊酰胺類化學成分研究”等大學生創(chuàng)新項目。

4.3? 將科研平臺對學生開放作為一項常態(tài)來建設

高?？蒲衅脚_是開展科學研究集中之地，也理應成為服務教學的資源平臺，但是有些高?？蒲衅脚_只對研究生科研開放，而對本科生教學不開放，致使部分科研平臺儀器的使用效率低下。對于一些高精度大型儀器設備，如中藥化學課程中常涉及的高效液相色譜、高分辨質(zhì)譜、核磁共振波譜儀等設備，本科生很難有機會接觸，更少有機會預約使用，對設備的工作原理僅限于課本知識的描述與教師的講解，從而導致對知識點感知的模糊與動手操作能力的不足，不能實現(xiàn)科研平臺用于教學的價值。因此，對于科研平臺的建設，除用于科研外，還應充分考慮服務教學，以科研平臺為依托，對本科生自主科研項目、課后科研興趣、科學社團講座等課外科學創(chuàng)新研究活動進行開放，并提供經(jīng)費、培訓、場地、設備等方面的支持，這樣有利于在本科生中營造良好的科學研究氛圍，培養(yǎng)科研思維。

5? 創(chuàng)新教學模式，激發(fā)科研興趣，樹立科研思維

學生科研興趣的產(chǎn)生與教師的引導關系密切，傳統(tǒng)滿堂灌式的授課模式很難充分激發(fā)學生科研興趣和熱情。中藥化學是中藥學類專業(yè)的基礎課，教學目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的中醫(yī)藥人才，教學模式的創(chuàng)新有利于學生科研思維的塑造與培養(yǎng)。

中藥化學有很多藥物研發(fā)的成功案例，如抗瘧藥物青蒿素、治療慢性肝炎藥物聯(lián)苯雙酯、冠心病藥物注射用丹參多酚酸鹽等藥物研發(fā)，以及生活中與中藥化學知識密切相關的實例。采用案例教學法，理論緊密聯(lián)系實際，通過對案例的剖析，啟迪學生建立自己科學思維的方式，提高分析問題、解決問題的能力。

PBL（Problem-based learning）教學模式是一種以問題為基礎的教學方法，該方法是通過精心設計一系列的科學問題，以問題為主線貫穿理論與實踐，是一種縱向綜合的教學法。在PBL教學中，通過不斷地思考與推理去解決一個個問題，從而不斷增進知識，因此，該教學模式有利于培養(yǎng)學生科學的思維能力。

TBL（Team-based learning）教學模式是指學生組建團隊相互協(xié)作的學習模式。教師通過設計與中藥化學知識內(nèi)容相關的題目，引導學生分小組查閱書籍、文獻等資料共同完成團隊題目，既注重學生對基礎知識的掌握，更有利于培養(yǎng)學生科研中所需要的團隊精神及知識探索能力。

6? 在中藥化學課程形成性和終結性成績考核中增加創(chuàng)新設計題權重

考核內(nèi)容的設置不僅可以評價學生對知識掌握的情況，而且可以督促學生學習，因此，合理的考核方式有助于引導學生學習的方向，并且促使學生綜合能力的提升。但是，高等教育階段的考核不能局限于簡單形式的理論知識的掌握，而是基于理論知識的創(chuàng)新和應用，因此要把學生科研思維的培養(yǎng)融入平時的教學過程之中。平時作業(yè)要多布置開放課題，如在講解黃酮類、萜類、生物堿類等章節(jié)時，可以讓學生自己查詢最新發(fā)表的該類型化學成分的學術論文，列舉其結構特點、分離方法和鑒定手段，鍛煉文獻檢索、科研探索能力。另外，還可以讓學生撰寫中藥化學課程論文，教師針對中藥化學研究領域前沿的新實驗方法或設計思路設置研究課題，把學生分成若干小組，每個小組通過查閱相關文獻共同完成，以培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)。把這些作為評價學生形成性成績的重要組成部分。同樣，在終結性考試中增加開放型設計題的權重，如根據(jù)化合物結構特點設計分離方法，根據(jù)化合物結構推測光譜數(shù)據(jù)等。

7? 結語

隨著社會的發(fā)展，對于高校人才培養(yǎng)的要求越來越高，掌握課本中的理論知識只是未來本科生發(fā)展的基石，具備創(chuàng)新思維、科研能力是本科生必備的技能。因此，在本科階段采用多種方式引導學生樹立科研思維，具備創(chuàng)新能力，是授課教師的重要責任。中藥化學是中藥學類一門專業(yè)基礎課，是解決中藥問題的關鍵學科，在授課過程中積極引導學生掌握科學知識，樹立科研思維，不僅有利于培養(yǎng)本科生的科研能力以及良好的思維方式，而且對于培養(yǎng)更多中醫(yī)藥行業(yè)優(yōu)秀科研創(chuàng)新型人才，推動中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展，具有重要意義?！?/p>

參考文獻

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