科研滲透式教學(xué)法初探*

李 根 黃蔓如 邱玉玲 于海洋※

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 301617；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，天津 301617；3.天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，天津 300070）

有機(jī)化學(xué)又稱為碳化合物化學(xué)，它在化學(xué)學(xué)科中占有很關(guān)鍵的地位，在許多學(xué)院和大學(xué)中都會(huì)開(kāi)設(shè)這門(mén)課程，尤其在醫(yī)藥類院校中，有機(jī)化學(xué)是一門(mén)必修的基礎(chǔ)課程。有機(jī)化學(xué)與我們的生活息息相通，也與科研互不分離。但大多數(shù)學(xué)生在課堂上的體會(huì)都是課堂內(nèi)容難聽(tīng)懂，教師講課太枯燥，所以如何提高有機(jī)化學(xué)課堂質(zhì)量是教師應(yīng)該著手思考解決的問(wèn)題[1]。在枯燥無(wú)味的有機(jī)化學(xué)課堂中，采取科研滲透式教學(xué)值得提倡。

1 有機(jī)化學(xué)中開(kāi)展科研滲透式教學(xué)的重要性

1.1 有機(jī)化學(xué)中融入科研的目的 有機(jī)化學(xué)是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用型學(xué)科，在高中課程中，學(xué)生們接觸的大多是有機(jī)化學(xué)的理論知識(shí)，而在大學(xué)，學(xué)生們開(kāi)始接觸有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始注重實(shí)踐[2]。往往在實(shí)踐中，學(xué)生才能更好地去體會(huì)到科研，但是在學(xué)習(xí)理論課程的過(guò)程中，大多數(shù)學(xué)生感覺(jué)到的是枯燥，甚至是難以理解，所以導(dǎo)致理論基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)不扎實(shí)，從而在實(shí)踐操作中也不知其所以然。然而，在有機(jī)化學(xué)課程中進(jìn)行科研滲透式教學(xué)，一方面可以讓學(xué)生了解到有機(jī)化學(xué)相關(guān)的研究熱點(diǎn)，而且學(xué)生在這些科研實(shí)例中也更容易進(jìn)一步地去思考，迸發(fā)出更多創(chuàng)新點(diǎn)。另一方面，有機(jī)化學(xué)課堂也會(huì)變得生動(dòng)有趣，學(xué)生們也更愿意去主動(dòng)吸收知識(shí)。因此，加快有機(jī)化學(xué)中“教學(xué)”與“科研”的融合是非常有必要的。

1.2 有機(jī)化學(xué)中融入科研的意義 有機(jī)化學(xué)是醫(yī)藥類院校中必修的一門(mén)基礎(chǔ)性課程，它是學(xué)好醫(yī)藥類專業(yè)課程的橋梁。在中醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展中，中藥相關(guān)成分的提取鑒定、化合物的合成、新藥的開(kāi)發(fā)等方面都離不開(kāi)有機(jī)化學(xué)，也離不開(kāi)科研，它們之間是相互滲透、相互依賴的[3]。另外，中醫(yī)藥的現(xiàn)代化需要依賴有機(jī)化學(xué)相關(guān)技術(shù)，有機(jī)化學(xué)為中醫(yī)藥提供的可檢測(cè)性和科學(xué)性促進(jìn)了我國(guó)中醫(yī)藥的發(fā)展。未來(lái)中醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展還需要更多的科研型人才，我們需要加強(qiáng)科研與中醫(yī)藥的結(jié)合，發(fā)展更多的創(chuàng)新型科研技術(shù)。

2 科研滲透教學(xué)法在有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的探索及應(yīng)用實(shí)例

2.1 諾貝爾獎(jiǎng)的融入 諾貝爾獎(jiǎng)是當(dāng)今世界上最具影響力的獎(jiǎng)項(xiàng)，專門(mén)頒發(fā)給在某個(gè)領(lǐng)域中對(duì)人類做出重大貢獻(xiàn)的人。諾貝爾獎(jiǎng)得主不僅可以得到獎(jiǎng)金，還會(huì)成為在學(xué)術(shù)界中影響全球的著名人物，諾貝爾獎(jiǎng)往往代表著學(xué)術(shù)界的最高個(gè)人榮譽(yù)[4]。將諾貝爾獎(jiǎng)融入有機(jī)化學(xué)課程中，讓科研與我們的課程相互融合，使學(xué)生們了解到理論知識(shí)背后的科研實(shí)踐以及這些科研帶給人類生活的變化都有助于提高有機(jī)化學(xué)課堂質(zhì)量。

例如，中國(guó)首位諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者屠呦呦，從1969 年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)了幾十年的研究終于發(fā)現(xiàn)了治療瘧疾的新藥青蒿素和雙氫青蒿素。在屠呦呦研究黃花蒿時(shí)，不知道其中究竟含有什么抗瘧成分，更不知道這種抗瘧成分有怎樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在多次試驗(yàn)后，屠呦呦把最初的水漬改為醇提，后又把高溫醇提改為低溫乙醚提取，這才得以獲得完整的青蒿素[5]。屠呦呦的研究成果造福了世界上許多受瘧疾困擾的國(guó)家，將這一案例融入課堂，不僅可以引發(fā)學(xué)生們對(duì)此的思考，還能激起學(xué)生們的愛(ài)國(guó)情懷和自豪感。

另一個(gè)例子是1987 年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，分別是C.J.Pedersen、C.J.Cram 和J.M.Rehn。早在20 世紀(jì)60年代，C.J.Pedersen 在合成烯烴聚合催化劑時(shí)發(fā)現(xiàn)了冠醚，之后C.J.Cram 和J.M.Rehn 在C.J.Pedersen 研究成果的基礎(chǔ)上合成了穴醚[6]。這3 位科研工作者在研究冠醚期間，提出了一些新穎的化學(xué)科研思路，比如J.M.Rehn提出的“超分子化學(xué)”和C.J.Cram 提出的“主-客體化學(xué)”[7]。這些概念為后來(lái)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展提供了新方向。

2.2 手性藥物和構(gòu)型異構(gòu) 在有機(jī)化學(xué)中，我們會(huì)在“立體化學(xué)”這一章節(jié)中學(xué)到手性中心，手性藥物是在手性中心的基礎(chǔ)上得來(lái)的。在課堂上引入手性藥物可以幫助學(xué)生更深刻地理解手性中心、旋光性、異構(gòu)體等。反應(yīng)停事件就是一個(gè)非常典型的例子，沙利度胺在1957 年作為處方藥在德國(guó)上市，因?yàn)榇怂幙梢砸种迫焉锓磻?yīng)，所以當(dāng)時(shí)有很多的孕婦選擇服用此藥，但最后導(dǎo)致近1.2 萬(wàn)名嬰兒變成海豹肢畸形體。其機(jī)制是沙利度胺S 構(gòu)型會(huì)促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生酶解反應(yīng)生成鄰苯二甲酰亞胺基戊二酸，該物質(zhì)可滲入胎盤(pán)，阻礙胎兒的谷氨酸類物質(zhì)向葉酸轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致畸形產(chǎn)生，但是沙利度胺的R 構(gòu)型并不會(huì)引起畸形的發(fā)生。僅僅是因?yàn)樾庑缘牟煌?，就?dǎo)致藥物有了天壤之別的作用，可見(jiàn)化合物構(gòu)型的重要性。但在有機(jī)化學(xué)課堂中，大多數(shù)教師對(duì)反應(yīng)停事件的介紹就止步于此，如果可以在課堂中引入沙利度胺的最新科研動(dòng)態(tài)，更有利于學(xué)生對(duì)手性異構(gòu)體的理解。

有研究證明，沙利度胺可通過(guò)Cereblon（CRBN）泛素連接酶誘導(dǎo)蛋白質(zhì)降解并修飾其底物特異性而引起致畸作用[8]。日本愛(ài)媛大學(xué)的Satoshi Yamanaka 等[9]在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了早幼粒細(xì)胞白血病鋅指蛋白（PLZF）是沙利度胺誘導(dǎo)的CRBN 新底物，參與沙利度胺致畸作用。在動(dòng)物模型中表明，沙利度胺和5-羥基沙利度胺賦予小鼠和雞的CRBN 明顯不同的底物特異性，并且這2 種化合物均引起雞胚中的致畸表型。另外，他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)敲低PLZF發(fā)現(xiàn)會(huì)引起雞肢短骨形成。在教學(xué)中，教師可以給學(xué)生引入更多這樣的案例，既豐富了課堂內(nèi)容，又將其他領(lǐng)域的知識(shí)與有機(jī)化學(xué)相融合，拓寬學(xué)生的眼界。

2.3 烷烴C-H 鍵官能團(tuán)化反應(yīng) 在有機(jī)化學(xué)烷烴這一章節(jié)中，主要會(huì)圍繞烷烴自由基取代反應(yīng)展開(kāi)講解，首先烷烴中的C-H 鍵性質(zhì)穩(wěn)定，所以一般要發(fā)生C-H 取代反應(yīng)需要條件，常見(jiàn)的是高溫和光照[10]。以上這些內(nèi)容是教學(xué)中一定會(huì)講到的，但往往缺乏新穎性，如果引入一些科研中探索出的C-H 鍵官能團(tuán)化反應(yīng)，讓學(xué)生了解到更多的烷烴自由基取代反應(yīng)，有助于加深學(xué)生的理解，并且可以更好地將有機(jī)化學(xué)與科研融合。

例如，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的黃程等[11]用多吡啶銥配合物作為光催化劑，過(guò)硫酸鹽為氫原子提取試劑，在可見(jiàn)光的催化下進(jìn)行了烷烴sp 3C-H 鍵芳基化反應(yīng)，該反應(yīng)溫和易實(shí)現(xiàn)，并且適用范圍廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在如今這個(gè)教學(xué)大時(shí)代，將科研融入有機(jī)化學(xué)課堂中是非常有必要的。作為教師的我們應(yīng)該擔(dān)起這份責(zé)任，多發(fā)掘出科研與有機(jī)化學(xué)課堂的關(guān)聯(lián)，并且利用這些關(guān)聯(lián)將科研帶到課堂中去，多激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。讓學(xué)生多了解最新科研動(dòng)態(tài)，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)層面與眼界，有利于培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型科研人才。