“科研反哺教學(xué)”理念結(jié)合“實(shí)例教學(xué)”方法在我校本科天然藥物化學(xué)課程中的應(yīng)用

趙磊,夏鵬飛,武曉玉,段文達(dá),張啟立

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅 蘭州 730000;2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅省高校中藏藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000;3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅省道地藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究與推廣工程實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000)

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)教育是國(guó)之大計(jì)、黨之大計(jì)。高校在人才培養(yǎng)過(guò)程中,主要依據(jù)兩個(gè)重要的抓手,即教學(xué)與科研。早在2019年10月,教育部在《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見(jiàn)》中明確提出“推動(dòng)科研反哺教學(xué),強(qiáng)化科研育人功能,推動(dòng)高校及時(shí)把最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容”?，F(xiàn)階段,隨著“科研反哺教學(xué)”理念在本科教育中逐步落實(shí),高等院校、授課教師等從不同角度探討了“科研反哺教學(xué)”在實(shí)施中存在的問(wèn)題,并對(duì)實(shí)施路徑及模式進(jìn)行了一系列摸索,取得了一定的進(jìn)展。實(shí)踐證明,“科研反哺教學(xué)”是激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣,提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效手段之一[1]?！皩?shí)例教學(xué)”就是在教師的指導(dǎo)下,根據(jù)教學(xué)目的要求,組織學(xué)生對(duì)實(shí)例的調(diào)查、思考、分析、討論和交流等活動(dòng),教給他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法或道理,進(jìn)而提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,加深學(xué)生對(duì)基本原理和概念的理解的一種特定的教學(xué)方法[2-3]。筆者多年從事天然藥物化學(xué)本科課程教學(xué),天然藥物化學(xué)是我國(guó)高等院校藥學(xué)類專業(yè)的主干課程,在藥學(xué)教育體系中具有重要地位。涉及各類天然藥物的來(lái)源、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、理化性質(zhì)、提取、分離、結(jié)構(gòu)鑒定、構(gòu)效關(guān)系、藥物開(kāi)發(fā)等內(nèi)容。天然藥物活性成分結(jié)構(gòu)類型、理化性質(zhì)多樣,波譜特征復(fù)雜,使得本課程的知識(shí)點(diǎn)煩瑣、內(nèi)容抽象,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)壓力較大、記憶東西過(guò)多,學(xué)習(xí)過(guò)程枯燥。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中,往往采用老師講學(xué)生聽(tīng)的單向“灌輸式”模式,這種模式下,筆者梳理發(fā)現(xiàn)教學(xué)中主要存在學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性差,理論知識(shí)探討深度不足、理論脫離實(shí)際,課程內(nèi)容陳舊,缺少高階認(rèn)知能力的訓(xùn)練。教學(xué)中的這些痛點(diǎn)和難點(diǎn),最終也影響了教學(xué)效果,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。所以,筆者探討了多種教學(xué)方法,其中,將“科研反哺教學(xué)”理念結(jié)合“實(shí)例教學(xué)”方法在我校本科天然藥物化學(xué)課程教學(xué)中實(shí)施,取得了較好的成效,現(xiàn)介紹如下。

1 “科研反哺教學(xué)”結(jié)合“實(shí)例教學(xué)”理念在本科教學(xué)中應(yīng)用的意義

與傳統(tǒng)的直接傳授式教學(xué)方法相比,“科研反哺教學(xué)”教師能將及時(shí)掌握的國(guó)內(nèi)外科研發(fā)展的動(dòng)向,并結(jié)合自身的科研特色及優(yōu)勢(shì),將科研成果有機(jī)融合到教學(xué)中,可以加快理論教學(xué)內(nèi)容的更新,及時(shí)彌補(bǔ)課程知識(shí)的斷層[4]。其次,將新的技術(shù)思想以及新的科技動(dòng)向融入教學(xué)活動(dòng)中,不僅可以使學(xué)生學(xué)習(xí)到新的知識(shí)和思想,與時(shí)俱進(jìn);還可以激發(fā)學(xué)生對(duì)新技術(shù)和新方法的興趣和熱情,促進(jìn)師生間深層次的學(xué)習(xí)與交流。比如,筆者在教學(xué)中將自己申請(qǐng)的專利、發(fā)表的論文和項(xiàng)目的研究報(bào)告作為學(xué)生學(xué)習(xí)的拓展資料,這不僅可以拓展學(xué)生的視野,還可以讓學(xué)生深入理解教材中的知識(shí)點(diǎn),將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,進(jìn)而達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,學(xué)生僅靠在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)的需求。步入社會(huì)后會(huì)面臨各種困難,需要學(xué)生具有用創(chuàng)新性思維來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。而這些能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的,而需要在日常的學(xué)習(xí)和科研中不斷積累而獲取。近年來(lái),通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)專題和“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等活動(dòng),有效提升了學(xué)生分析問(wèn)題和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力,對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)能夠起到了積極作用。

如何將科研成果與課程內(nèi)容有機(jī)融合,筆者在實(shí)踐中,主要應(yīng)用實(shí)例教學(xué)方法,實(shí)例教學(xué)直接、明確,可以起到活躍課堂氣氛、增強(qiáng)學(xué)生理解能力的效果。因此,將科研成果以實(shí)例的方式在課堂上講授,是一種適合本科學(xué)生的方式,也起到了反哺教學(xué)的作用。

2 “科研反哺教學(xué)”結(jié)合“實(shí)例教學(xué)”理念在本科教學(xué)中的實(shí)踐

“科研反哺教學(xué)”是人才培養(yǎng)過(guò)程中科研推動(dòng)教學(xué)的一種方法,也是教學(xué)過(guò)程中科研與教學(xué)的自然融合[5]。筆者通過(guò)實(shí)例形式講述該理念在我校天然藥物化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用。

實(shí)例1,基礎(chǔ)研究反哺理論教學(xué),豐富了教學(xué)內(nèi)容,彌補(bǔ)了教材與科研之間的斷層。

“新型黃芩素衍生物的設(shè)計(jì)、合成及生物活性研究”是課題組一位博士的研究論文。黃芩是常用傳統(tǒng)中藥,具有抗腫瘤、抗炎、抗菌等活性。黃芩苷、黃芩素是黃芩的主要藥效成分,近年來(lái)備受關(guān)注,研究表明黃芩中黃酮類成分生物合成途徑中的查爾酮、甲氧基黃酮等關(guān)鍵前體化合物同樣具有良好的抗腫瘤、抗炎、抗菌等活性[6]。因此,研究生物合成途徑中的前體化合物和終產(chǎn)物的生物活性具有同等重要的意義,也可為黃芩中先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)提供一種新途徑?；谝陨纤悸?本論文基于生物合成途徑中的關(guān)鍵前體化合物和終產(chǎn)物的骨架結(jié)構(gòu),運(yùn)用藥效團(tuán)拼合原理,在其結(jié)構(gòu)中引入具有抑制微管蛋白聚合活性的三甲氧基苯基藥效團(tuán),設(shè)計(jì)、合成查爾酮、甲氧基黃酮及黃芩素類似物(見(jiàn)圖1),并系統(tǒng)研究所合成化合物的生物活性,為基于黃芩素先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)提供新的思路。

這是我們依據(jù)黃酮類化合物的生源合成途徑,結(jié)合拼合原理合成了其關(guān)鍵前體化合物查耳酮,進(jìn)而合成三甲氧基黃酮及黃芩素類衍生物,并通過(guò)其抗炎、抗腫瘤、抗菌實(shí)驗(yàn)篩選出了活性較好的化合物。

這個(gè)實(shí)例在黃酮類化合物中講解,使學(xué)生們感受到科研不是高深莫測(cè)的,而是有據(jù)可循的,這個(gè)科研的創(chuàng)新點(diǎn)運(yùn)用了生物合成途徑,進(jìn)而研究其查耳酮、三甲氧基黃酮、黃芩素類衍生物三大類化合物,這和我們課本上講解的黃酮類化合物的生源途徑是一致的,黃酮類化合物具有抗炎、抗菌、抗腫瘤活性,因此,課題通過(guò)抗炎、抗菌、抗腫瘤活性篩選活性成分,結(jié)果也發(fā)現(xiàn)一個(gè)查耳酮衍生物有良好的抗腫瘤細(xì)胞增殖的作用,分子對(duì)接模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示有一衍生物可通過(guò)阻礙細(xì)胞微管蛋白自組裝過(guò)程,破壞腫瘤細(xì)胞正常的微管網(wǎng)狀形態(tài)分布,抑制腫瘤細(xì)胞增殖,推測(cè)其為一種潛在的微管蛋白抑制劑。該實(shí)例加深了學(xué)生理論學(xué)習(xí),豐富了課程研究?jī)?nèi)容,增加了學(xué)習(xí)興趣,也彌補(bǔ)了教材與科研之間的斷層。

實(shí)例2,技術(shù)開(kāi)發(fā)研究反哺理論教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際。

課題組一種龍膽苦苷的制備方法獲得發(fā)明專利[7],這是我們利用甘肅地產(chǎn)藥材黃管秦艽為原料,采用比較簡(jiǎn)單的溶劑提取法和重結(jié)晶的方法,得到95%以上純度的龍膽苦苷單體化合物,為地產(chǎn)藥材的開(kāi)發(fā)利用提供了有力的技術(shù)支持。這個(gè)實(shí)例我們?cè)诶碚撜n講到環(huán)烯醚萜提取方法時(shí),作為實(shí)例講解,對(duì)照課本中此類化合物的溶解性,說(shuō)明我們?yōu)槭裁床捎萌軇┓ā⑦x擇溶劑的依據(jù)及重結(jié)晶方法的原理,并將得到的高純度的單體化合物的圖片及含量測(cè)定的色譜圖(見(jiàn)圖2～3)展現(xiàn)給學(xué)生,在這個(gè)過(guò)程中,教室的氣氛馬上熱烈起來(lái)了,也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生更深地理解環(huán)烯醚萜類化合物的溶解性。

同樣這個(gè)課題,我們也應(yīng)用于本科學(xué)生的專題中,為研究龍膽苦苷對(duì)軟骨細(xì)胞的作用,首先自己制備龍膽苦苷單體化合物,加強(qiáng)學(xué)生提取分離的技術(shù),大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本,達(dá)到了教學(xué)相長(zhǎng)的作用。

圖1 基于生物合成途徑設(shè)計(jì)的目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)

圖2 龍膽苦苷結(jié)構(gòu)及制備所得龍膽苦苷晶體

圖3 制備所得龍膽苦苷的色譜圖及峰面積

實(shí)例3,應(yīng)用研究反哺教學(xué),有效提升了學(xué)生分析問(wèn)題和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

圖4 大黃通便腸溶膠囊

“大黃通便顆粒”二次開(kāi)發(fā)項(xiàng)目是筆者課題組獲得的甘肅省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目[8-9],目的之一將“大黃通便顆?！敝瞥伞按簏S通便腸溶膠囊”(見(jiàn)圖4),改變劑型、提高藥效、減少用量,防止胃腸道不良反應(yīng)、擴(kuò)大用藥人群,滿足臨床治療需求,進(jìn)而更好地為臨床治療服務(wù);之二對(duì)大黃滲漉法提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)合國(guó)家《藥品注冊(cè)管理辦法》9類中藥新藥的技術(shù)和《中國(guó)藥典》要求的實(shí)際生產(chǎn)條件確定最佳工藝參數(shù);之三采用HPLC制定大黃通便腸溶膠囊質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效控制,按照《中國(guó)藥典》2010年版,中腸溶膠囊項(xiàng)下規(guī)定進(jìn)行制劑通則檢查及穩(wěn)定性相關(guān)的研究,為大黃通便腸溶膠囊進(jìn)一步申報(bào)中藥新藥提供理論依據(jù)。項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要有兩個(gè)方面:①制劑創(chuàng)新,腸溶膠囊劑是采用現(xiàn)代世界先進(jìn)制備工藝制成具有靶向定位釋放作用的新劑型。腸溶膠囊劑也屬于延遲釋放劑型,膠囊殼是經(jīng)特殊處理加入了的藥用高分子材料,能夠在胃液中不溶解直接進(jìn)入人體腸道釋放出藥物活性成分來(lái)發(fā)揮治療作用的。藥物隨腸溶膠囊以最高濃度定位釋放于小腸、結(jié)腸等吸收部位發(fā)揮治療的作用。這一過(guò)程避免由于普通顆粒劑口服吸收后形成的血藥濃度谷峰現(xiàn)象,也可使藥物緩慢釋放進(jìn)而將血藥濃度在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持在一定的水平。腸溶膠囊劑毒副反應(yīng)的預(yù)防和減少方面相對(duì)普通制劑有較突出的優(yōu)越性,如改善吸收速率的同時(shí)提高了藥物的生物利用度,減少含糖量擴(kuò)大用藥人群、依從性好等。與傳統(tǒng)顆粒劑相比,徹底解決大黃通便顆粒吸收過(guò)程中的藥效差、副作用大、服用人群小等缺點(diǎn);②工藝創(chuàng)新[10],本研究選擇接近大規(guī)模生產(chǎn)的滲漉法為提取方法,并結(jié)合中心符合設(shè)計(jì)-效應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)其提取工藝參數(shù)進(jìn)行曲面動(dòng)態(tài)優(yōu)化,使藥物活性成分含量達(dá)到最高,服用量減小,治療效果顯著;同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)代色譜光譜技術(shù)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效控制,使大黃通便腸溶膠囊比傳統(tǒng)顆粒的療效有了顯著提高。經(jīng)過(guò)創(chuàng)新性研究后,使得大黃通便顆粒制劑在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上,發(fā)揮現(xiàn)代新劑型的優(yōu)勢(shì),使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有了突破性的進(jìn)展。

這個(gè)課題的內(nèi)容在蒽醌類化合物內(nèi)容結(jié)束后講解,學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)例明白不是為學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí),而是通過(guò)學(xué)習(xí)理論知識(shí),可以服務(wù)生產(chǎn),服務(wù)社會(huì)的,因此,增加了他們的社會(huì)責(zé)任感,也有效提升了學(xué)生們的創(chuàng)新能力,“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中,通過(guò)這些課題的研究,有效提升了學(xué)生分析問(wèn)題和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者基于多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合自身科研特點(diǎn),提出將“科研反哺教學(xué)”理念結(jié)合“實(shí)例教學(xué)”的教學(xué)模式,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)目標(biāo)等進(jìn)行改革,該教學(xué)模式豐富了教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容,有效打通了教學(xué)中的難點(diǎn)和堵點(diǎn),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,提高了本科學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的水平和實(shí)踐應(yīng)用能力,增強(qiáng)了學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力,是培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)專業(yè)人才的有效途徑之一。