天然藥物化學(xué)課程改革的實踐與探討

劉冬，劉艷霞，明乾良，劉俊康，唐雨，黃秀凝，李鵬

天然藥物化學(xué)是研究天然藥物中化學(xué)成分的一門學(xué)科，是藥物化學(xué)的一個分支［1］。與藥物化學(xué)所研究的藥物合成、結(jié)構(gòu)修飾及在分子水平上探究藥物作用方式不同，天然藥物化學(xué)主要研究對象是“天然藥物”，涉及各類天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定及生物活性等。在我國，天然藥物化學(xué)在民族藥、中藥現(xiàn)代化等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可取代的作用，是揭秘中醫(yī)藥有效成分的橋梁［2］。從天然產(chǎn)物中成功發(fā)現(xiàn)新藥的例子不勝枚舉，其在新藥研究和開發(fā)中具有不可替代的地位，天然藥物化學(xué)學(xué)科的重要性與日俱增［1，3］。

天然藥物化學(xué)理論知識涉及面廣，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提取分離原理抽象，波譜解析枯燥難懂［4-6］。同時，天然藥物化學(xué)課程中的重難點所對應(yīng)的微課、動畫等電子教學(xué)資源匱乏，對學(xué)員的學(xué)習(xí)能力提出了較高的要求［7］。此外，軍隊院校所教授的知識需向打仗聚焦、向服務(wù)部隊聚焦，應(yīng)該充分利用生藥學(xué)與中藥學(xué)學(xué)科特色，把天然藥物化學(xué)研究內(nèi)容與野外救生植物庫等進行結(jié)合，加強天然藥物化學(xué)教學(xué)與陸軍衛(wèi)勤保障之間的聯(lián)系。

1 天然藥物化學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容與前沿應(yīng)用脫節(jié)目前，我校采用的教材是裴月湖主編的《天然藥物化學(xué)》（人民衛(wèi)生出版社，第7版），共十二章，涉及多個類別化合物的理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)測定及生物活性等，雖然教材是最新版，但里面的老舊知識占比仍然較高［8］。這門課是針對大三藥學(xué)專業(yè)學(xué)員開設(shè)，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過有機化學(xué)、分析化學(xué)、藥物化學(xué)等課程，因此，很多知識點如分配系數(shù)、分配比等，重復(fù)贅述，增加了學(xué)員的學(xué)習(xí)與考核負擔。

現(xiàn)代分離及結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)飛速發(fā)展，要求學(xué)員要與時俱進，但實際的教學(xué)內(nèi)容與科研工作脫節(jié)。比如，天然藥物有效成分的分離與精制，用了大篇幅介紹各種不常用的液滴逆流色譜、渦流色譜、離子交換樹脂及分子蒸餾等，而目前常使用的方法為硅膠柱、凝膠柱等，重點不突出。再比如作為天然藥化重要的組成部分——結(jié)構(gòu)研究，黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)判定仍將已基本不使用的加各種診斷試劑的紫外檢測作為重要內(nèi)容進行介紹。

天然藥物是藥物的重要組成部分。一些軍隊院校的學(xué)員畢業(yè)后會分配到高原等艱苦地區(qū)工作，基層單位也經(jīng)常進行軍事演練和野外拉練，因此，深入理解一些天然藥物的理化性質(zhì)和藥理作用具有重要作用，但目前的教學(xué)往往忽略這個層面的意義，弱化了天然藥物化學(xué)教學(xué)與陸軍衛(wèi)勤保障之間的聯(lián)系。

1.2 教學(xué)形式單一天然藥物化學(xué)理論性強，傳統(tǒng)授課方法以教員運用幻燈片講授為主，偶爾運用問答式教學(xué)來活躍課堂氣氛，但很多時候?qū)W員被動式學(xué)習(xí)，尤其有些知識點需要以有機化學(xué)、分析化學(xué)、藥物化學(xué)為基礎(chǔ)，學(xué)員學(xué)習(xí)興趣不強。

與合成化合物或組合化學(xué)庫相比，天然產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)骨架和立體化學(xué)兩個方面更富有多樣性。也正是如此，對于天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的理解需要較強的立體化學(xué)知識，而這只靠幾張投影式的圖片或者教員的講解是很難實現(xiàn)的。

青年學(xué)員是軍隊院校的主體，他們在思想上是否過硬，直接關(guān)系軍隊發(fā)展和未來。思想政治建設(shè)關(guān)系軍隊院校建設(shè)全局和方向，是軍隊院校廣大官兵健康成長的根本保障。因此，相比于地方學(xué)員，思想政治教育顯得更為重要，是立德樹人的關(guān)鍵課程。很多教員在教學(xué)過程中只顧講解理論知識，忽略了思政育人的重要性。

1.3 考核方式因循守舊基于我國現(xiàn)行的考試制度，以考試成績?yōu)橹鞯慕K結(jié)性評價占據(jù)了教學(xué)過程的主導(dǎo)地位。本校天然藥物化學(xué)課程總成績由平時成績和筆試成績兩部分組成。平時成績包括課堂作業(yè)、實驗報告、研討課成績，占總成績的30%。而筆試則采用閉卷形式，涉及名詞解釋、選擇題、簡答題及綜合分析題，占總成績的70%。考核評價方式過于單一，與科研應(yīng)用脫軌，且不能全面反映學(xué)員的學(xué)習(xí)情況，實驗教學(xué)的考核也僅限于實驗報告，并不能客觀地評價學(xué)員的實驗技能掌握情況。這種考核方式會使學(xué)員側(cè)重于考核的知識點，而不是掌握或培養(yǎng)科研所需的相關(guān)技能或創(chuàng)新思維。

2 天然藥物化學(xué)課程改革的策略

2.1 教學(xué)內(nèi)容與時俱進天然藥物化學(xué)的理論課程設(shè)計為56 課時，實驗課程設(shè)計為54 課時，相比于教學(xué)內(nèi)容，時間非常緊湊。針對于已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識點，采取學(xué)員自習(xí)或課堂測試、課后練習(xí)等方式進行鞏固，避免課堂上的贅述。而對于老舊的知識，如不同種類化合物的提取實例，通過搜索最新的文章，或?qū)⒁恍┛蒲袑嵗罢n題研究成果補充到教學(xué)中，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，也提高了教學(xué)質(zhì)量。以苯丙素類的提取為例，課本僅概括描述了每類化合物相應(yīng)的提取方法，通過組織學(xué)員查詢文獻，對比厚樸酚不同提取方法（超臨界流體萃取、超生提取、索式提取等）的操作步驟、提取效率、產(chǎn)物質(zhì)量等，從而充分掌握相關(guān)知識。

天然藥物的提取分離及結(jié)構(gòu)鑒定是重點內(nèi)容，在總論中，雖然把所有方法都進行了詳細講解，但幾乎是割裂的，而各論每個章節(jié)化合物提取、鑒定使用的方法均有側(cè)重，且均是驗證性質(zhì)的。對于日后從事天然藥物開發(fā)的學(xué)員來講，他們?nèi)耘f不知如何開展工作。因此，在總論教學(xué)中通過天然藥物提取——黃連內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物提取的實例，將所用到的提取分離方法——如硅膠柱色譜、凝膠柱色譜、MCI柱及結(jié)晶等進行了整合，然后將所得純化合物的結(jié)構(gòu)鑒定過程中使用的譜圖方法——質(zhì)譜、紅外光譜、紫外光譜、核磁共振及單晶衍射串聯(lián)起來，避免了譜學(xué)方法枯燥理論的講解。

此外，每個章節(jié)對不同種類化合物的講解，應(yīng)與軍隊實際應(yīng)用（野外救生植物庫）結(jié)合，選取一些野外或具有地域特色（如新疆、西藏）中草藥，為學(xué)員普及天然藥物在野外作業(yè)中的重要作用，加強天然藥化與陸軍后勤保障之前的聯(lián)系。

2.2 教學(xué)形式豐富多樣天然藥物化學(xué)中的化合物多具有復(fù)雜的立體構(gòu)型，F(xiàn)ischer 或Haworth 投影式無法形象地展示出活性基團的空間位阻、構(gòu)效關(guān)系等。三維分子模型是當今可視化教學(xué)的一種有效手段，它已被廣泛用于不同的學(xué)科教學(xué)當中［9-11］。運用計算機軟件來模擬天然藥物分子的立體結(jié)構(gòu)可以幫助學(xué)員很好地理解其空間構(gòu)型、構(gòu)象及有效官能團，同時學(xué)員通過編輯操作相關(guān)軟件對有效官能團進行結(jié)構(gòu)修飾，從而深刻理解前藥、改構(gòu)等新藥研究手段［12-13］。目前，應(yīng)用比較廣泛且適合學(xué)員使用的三維分子模擬軟件為Chem Bio Office，其包含ChemDraw、Chem3D 等7項插件，可以滿足不同需求。以紅景天苷為例，利用ChemDraw 畫出其球棍模型，通過與Fischer 投影式比較，三維模型能夠形象地展示出不同原子的實際位置、結(jié)合方式及化學(xué)鍵的鍵角。在此基礎(chǔ)上，通過EV 等錄屏軟件將動態(tài)旋轉(zhuǎn)的分子三維結(jié)構(gòu)加載到幻燈中，豐富教學(xué)資源。對于一些化學(xué)反應(yīng)，如糖苷鍵、肽鍵的形成過程，通過制作或EV錄制小視頻為學(xué)員進行展示。

“微課”是記錄教師在教學(xué)過程中圍繞某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的精彩教與學(xué)活動全過程［14］。根據(jù)教學(xué)實際需要和學(xué)員接受知識的情況，利用教研室前期錄制的微課助力難點講解，如單糖的立體化學(xué)，通過播放微課、教員總結(jié)重點的方式進行教學(xué)?！澳秸n”是大規(guī)模開放在線課程，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物，課程的范圍覆蓋面廣泛［15-16］。中國大學(xué)MOOC 提供了多個學(xué)校的天然藥物化學(xué)課程，根據(jù)講課進度及質(zhì)量將資源分享給學(xué)員。由于學(xué)員可以重復(fù)學(xué)習(xí)微課、慕課等視頻，學(xué)習(xí)效果明顯提高。為輔助教學(xué)的實施，科室同時編寫了一系列教輔材料，如《天然藥物化學(xué)形成性考核學(xué)員自主整合構(gòu)建》《青蒿素說》《新冠肺炎國家處方賞析》《中醫(yī)經(jīng)方傳承要略》《天藥經(jīng)典》《天藥類方》等。其中，《天然經(jīng)典》完全由學(xué)員自主編寫，調(diào)動了學(xué)員的創(chuàng)造性與積極性。

此外，教學(xué)過程中大量運用翻轉(zhuǎn)課堂，通過學(xué)員課前預(yù)習(xí)，課上對知識內(nèi)容進行思維導(dǎo)圖總結(jié)，如天然產(chǎn)物有效成分的提取，利用色彩鮮明的字體、形象生動或具聯(lián)想性的圖例、形狀各異的圖框等將不同提取方法進行歸納概括，而后經(jīng)過學(xué)員互評、教員點評等方式，鍛煉了學(xué)員的學(xué)習(xí)總結(jié)能力，明顯改善課堂氛圍。

在整個天然藥化教學(xué)過程中，多角度多層面的設(shè)計了或鮮明突出的、或潛移默化的立德樹人為戰(zhàn)育人的環(huán)節(jié)（30 余點），教員抓準合適的切入點進行思政教育引導(dǎo)。如在總論的課程內(nèi)容之前，鴉片戰(zhàn)爭引出鴉片中所含有效成分時不失時機地進行中國夢、愛國主義教育，引導(dǎo)學(xué)員樹立正確的人生觀、價值觀；從黃酮類化合物橙皮苷引出橘子：橘頌：屈原，強調(diào)愛國主義等。結(jié)合課程表的運行，整門課開展了“時序思政”：從鴉片戰(zhàn)爭開始，到抗日戰(zhàn)爭勝利、又到抗美援朝戰(zhàn)爭紀念等，有的課程安排正好與“入朝作戰(zhàn)日”“第一次戰(zhàn)役勝利日”等結(jié)合起來，濃厚思政氛圍，讓同學(xué)們懂得幸福來之不易，珍惜時光奮斗。

2.3 考核評價全面客觀形成性評價作為構(gòu)建評價時期的產(chǎn)物，是一種過程考核，其更加關(guān)注教育過程、教學(xué)指導(dǎo)者和教育主體的互動及學(xué)生的個體性，可以以學(xué)生學(xué)習(xí)活動時所表現(xiàn)的信息為依據(jù)，及時調(diào)整教學(xué)［17-19］。陸青等人對比了采用形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合的學(xué)生與采用一次性終結(jié)性考核的學(xué)生之間的學(xué)些情況，發(fā)現(xiàn)形成性評價可促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，形成性評價教學(xué)有助于應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變［20］。

結(jié)合天然藥物化學(xué)科學(xué)特點，考核評價體系采用形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合。形成性評價通過平時互動（考勤、課堂提問）、階段性測驗、實驗報告、課堂展示、小組合作完成作業(yè)（如思維導(dǎo)圖的制作）、個人獨立完成作業(yè)等方式，將考核評價貫穿于課程教學(xué)全過程，并將評價結(jié)果反作用于教學(xué)改進當中。終結(jié)性評價包括理論考試與綜合實驗技能考核。在理論考核中，將科研實例或熱點引入，增加具體化合物的波譜解析，體現(xiàn)出學(xué)員的實驗設(shè)計能力與解譜能力，提高學(xué)員水平區(qū)分度。在實驗課程中增加考核內(nèi)容，包括實驗操作技能與問題解決能力的考核，避免出現(xiàn)在實驗課程學(xué)習(xí)中渾水摸魚的情況，全面客觀地考查學(xué)員對該門課程的掌握運用能力。

3 天然藥物化學(xué)課程改革的效果

通過更新教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)形式、完善考核機制等策略，在期末理論考試中，19 名學(xué)員及格率100%、優(yōu)秀率21.1%（去年及格率94.7%、優(yōu)秀率15.8%），實驗課中分析、解決問題能力得到鍛煉。課程結(jié)束后學(xué)員的滿意率100%（調(diào)查問卷、座談會），教員們的教學(xué)評價排名在全系領(lǐng)先（匿名投票）。同時學(xué)員們也對課程的進一步改革提出了建議，如：自主設(shè)計實驗的選題范圍可以增加、學(xué)員參與微課制作等，對課程的繼續(xù)改革起到提示作用。

4 結(jié)語

天然藥物化學(xué)是一門專業(yè)性、理論性較強的藥學(xué)專業(yè)學(xué)科，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標的需要，通過教學(xué)改革的初步思考與探討，筆者提出了適合本校學(xué)員特點的具體教學(xué)內(nèi)容與方法，包括教學(xué)內(nèi)容的與時俱進、與科研接軌，教學(xué)手段中微課、慕課與三維分子模型軟件的應(yīng)用，考核方式中形成性評價的引用等三個方面，改革之后的教學(xué)不僅有利于學(xué)員對天然藥物化學(xué)的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，同樣有利于教員自身教學(xué)水平的提高。

金課的建設(shè)原則為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性及挑戰(zhàn)度，此次教學(xué)改革瞄準立德樹人，不失時機地進行思政教育，注重知識能力素質(zhì)的有機融合，在傳授知識同時，注意傳授實事求是的學(xué)風(fēng)以及善于分析認識對象的內(nèi)部聯(lián)系和外部聯(lián)系的本質(zhì)規(guī)律的養(yǎng)成，使學(xué)生“魚”“漁”兼得，在解決復(fù)雜問題的思想方法上得到依據(jù)，為今后的天然藥物化學(xué)金課建設(shè)提供了新的思路。