天然藥物化學課程教學設計與實施
——以有效成分提取方法為例

趙惠茹，靖 會，楊 陽，關(guān) 麗，陳云梅，楊黎彬

（西安醫(yī)學院藥學院，陜西西安 710021）

天然藥物化學是應用現(xiàn)代科學理論和方法研究天然產(chǎn)物中各類化學成分的一門學科，是藥學專業(yè)的主干課程，與有機化學、分析化學、波譜解析、生藥學、藥物分析、藥劑學等課程相互關(guān)聯(lián)，在藥學專業(yè)人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮著承上啟下的作用[1]。課程大綱要求學生掌握萜類、生物堿、糖和苷、黃酮類等生物活性成分的結(jié)構(gòu)特點、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定和生物活性。課程內(nèi)容涉及學科多、信息量大、知識跨度寬、對學生基礎(chǔ)知識掌握程度的要求高。由于學生在短期內(nèi)構(gòu)建嚴密的多學科邏輯知識體系較難，加之對基礎(chǔ)知識掌握得不夠扎實、運用得不夠靈活，易喪失對該門課程的興趣，產(chǎn)生畏難心理，學習積極性不高。因此，要讓學生較好地掌握該門課程的內(nèi)容，對授課教師的專業(yè)水平和知識寬度就提出了更高的要求，所以，教師對教學內(nèi)容的組織與重構(gòu)、教學方法的改進和創(chuàng)新具有重要意義。

1 有效成分提取方法教學設計思路

1.1 教學目標

天然藥物化學有效成分的提取方法是《天然藥物化學》課程的重要內(nèi)容，貫穿到各類成分的教學過程中。根據(jù)我校藥學專業(yè)人才培養(yǎng)定位和《天然藥物化學》課程目標，結(jié)合本章節(jié)教學內(nèi)容，從知識、能力和素質(zhì)三個層次設定本節(jié)課程教學目標。

1.1.1 知識目標

①掌握溶劑的種類和性質(zhì)、常用的溶劑提取方法以及提取溶劑的選擇。

②熟悉水蒸氣蒸餾法和升華法的原理、特點及適用范圍。

③了解天然藥物有效成分的提取方法。

1.1.2 能力目標

①在講解相似相溶原理和溶劑性質(zhì)的基礎(chǔ)上，讓學生歸納每種提取方法的特點和適用范圍，在邏輯上形成“由因及果”的思維能力。

②引導學生從“知其然”（不同提取方法的應用范圍）到“知其所以然”（方法的原理和特點），最終落腳于“用”（工業(yè)化生產(chǎn)中選擇合適的提取方法），培養(yǎng)學生綜合分析運用能力。

1.1.3 素質(zhì)目標

①培養(yǎng)科學觀，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。

②培養(yǎng)辯證思維邏輯，增強生產(chǎn)安全意識和環(huán)保意識，樹立和諧發(fā)展觀。③培養(yǎng)愛國主義情懷和科學家精神，堅定理想信念，增強中醫(yī)藥文化自信。

1.2 學情分析

《天然藥物化學》課程開設在大三第二學期，學生已完成有機化學、分析化學、生藥學等基礎(chǔ)課程的學習和藥學專業(yè)見習。絕大部分學生開始關(guān)注考研方向或就業(yè)去向，對專業(yè)滿意度較高，學習目的明確，能夠積極主動地學習新知識。但也有一小部分學生對自己的發(fā)展前途比較迷茫，或者基礎(chǔ)化學課程知識不扎實，難以形成完整的邏輯鏈，學習效率較低。基于此，在教學過程中需要及時回顧基礎(chǔ)課程的知識點，由表及里，由淺入深，選用常見、易懂的生活生產(chǎn)經(jīng)驗和實驗案例解釋現(xiàn)象背后的機制，引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)?？刹捎眯〗M討論、隨堂測試等形式，以天然藥物化學成分和溶劑的極性為中心，構(gòu)建章節(jié)知識體系[2]。

1.3 教學重點及突出方法

天然藥物有效成分的提取方法包括溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法和升華法，是天然藥物有效成分研究的源頭，雖然所占篇幅不多，并且部分內(nèi)容在基礎(chǔ)課程中已有簡單介紹，但是這些內(nèi)容分散在不同課程的不同章節(jié)中，不系統(tǒng)，而它們在《天然藥物化學》的教學中是需要學生掌握的內(nèi)容，大綱規(guī)定理論教學共2學時，教學重點如下。

（1）實驗室和工業(yè)化生產(chǎn)中常用的溶劑提取法。

（2）每種溶劑提取方法的優(yōu)缺點和適用范圍。根據(jù)教學目標和學情分析，從以下兩個方面突出教學重點。

①一個中心：以天然藥物化學成分和溶劑的極性為中心，擴展到生產(chǎn)實踐的具體問題。

②多個角度：在復習舊知識的基礎(chǔ)上講解新知識，從理論知識到實驗室實踐，再到工業(yè)化生產(chǎn)，形成一條完整的知識體系和邏輯鏈條。

1.4 教學難點及突破方法

本節(jié)課的難點之一在于超臨界流體萃取法的原理和應用，主要是因為超臨界流體種類多，夾帶劑不同。為了使學生更好地理解其原理，講清楚超臨界狀態(tài)和超臨界流體的概念，通過分析溫度、壓力與超臨界流體物態(tài)的關(guān)系，理解超臨界狀態(tài)，進一步選用從簡到繁的實例強化、綜合分析，形成從概念到應用的過渡，最終能夠正確選擇實驗條件提取有效成分。另一個難點是溶劑極性大小與介電常數(shù)的關(guān)系以及化合物極性的判斷，為了突破難點，在教學中進行知識拓展，明確介電常數(shù)用以表征溶劑對溶質(zhì)分子溶劑化以及隔開離子的能力，介電常數(shù)大的溶劑，有較大隔開離子的能力，因而極性較大。

1.5 教學方法與手段

根據(jù)有效成分提取方法章節(jié)教學內(nèi)容的特點，以學生的知識需求、能力獲得和價值塑造為原則，以問題的提出、分析和解決為主線進行講授。采取問題式、案例式、啟發(fā)式、對比式相結(jié)合的教學方法，以問啟學，引導學生主動思考。將PPT 與板書相結(jié)合，借助超星學習通教學平臺，采用線上線下相結(jié)合的混合式教學模式，通過課堂提問、討論和隨堂測試等環(huán)節(jié)，關(guān)注學生課堂反應，了解學生學習動態(tài)，實時反饋整體教學效果。

1.6 教學設計及教學過程

按照天然藥物有效成分提取方法的教學設計思路，繪制教學過程如圖1所示。

圖1 天然藥物有效成分提取方法的教學過程（為重點，為難點）

2 有效成分提取方法教學設計案例與實施

課程團隊教師以天然藥物有效成分提取方法章節(jié)的教學內(nèi)容為例，從教學目標、教師教學活動、學生學習活動和具體教學安排等方面設計了教學環(huán)節(jié)，如表1所示。

表1 有效成分提取方法的教學實施

2.1 導入課程，激發(fā)學習興趣

通過提出兩個與生活經(jīng)驗密切相關(guān)的問題導入課程，引發(fā)學生思考，激發(fā)學習興趣。

（1）問題1：茶水是怎么得到的？

（2）問題2：同學們了解古法釀醋嗎？同時展示泡茶的視頻和古法釀醋流程的圖片，用一張PPT 從整體上展示本節(jié)課知識框架，包括知識目標、能力目標和素質(zhì)目標，明確本節(jié)課的教學重點、難點及時間分配，做到有的放矢。

2.2 拓展相關(guān)知識，啟發(fā)學生觀察與思考

天然藥物有效成分的提取就是選擇適宜的溶劑和適當?shù)姆椒ǎコ烊凰幬镏械亩拘曰驘o效成分，最大限度地提取有效成分的過程。首先從生活和生產(chǎn)實踐角度強化有效成分、無效成分和提取的概念。隨后啟發(fā)學生解答問題：泡茶和釀醋的過程所用溶劑是什么？用了什么樣的提取方法？茶水和食醋中的主要化學成分是什么？引導學生要善于觀察，勤于思考，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。為了便于課程小結(jié)，在講授PPT 的同時對提取方法及重要的專業(yè)名詞進行板書。

2.3 教學實施

結(jié)合課程導入提出的問題，進一步提問學生茶葉浸泡時間與茶水顏色的關(guān)系，用問題和圖片模擬引入溶劑提取的動力學過程，接著回顧溶劑的種類和性質(zhì)等相關(guān)知識。通過分析歸納溶劑的極性強弱，引導學生思考溶劑極性與介電常數(shù)的關(guān)系。通過展示實驗室和工業(yè)化生產(chǎn)所用的提取分離相關(guān)設備，引導學生盡可能選用毒性小、對環(huán)境污染小的溶劑，選用設備簡單、能耗小的方法，堅持綠色化學與生態(tài)文明的理念。通過分析不同提取溶劑的毒性、易燃易爆性，樹立溶劑回收再利用和實驗室廢液處理的理念，培養(yǎng)學生遵守職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，增強學生關(guān)注生態(tài)文明和環(huán)境保護的意識。在講到本節(jié)課的難點時，對比超臨界流體萃取法與經(jīng)典溶劑提取法中“溶劑”的不同，進一步圖解“超臨界狀態(tài)”與溫度和壓力的關(guān)系、超臨界流體的特點，舉例說明如何選擇夾帶劑，總結(jié)該法的優(yōu)缺點。在講完所有的溶劑提取法后，用圖表進行小結(jié)對比。

具體到應用過程中，從分析葡萄糖、蕓香苷和青蒿素的結(jié)構(gòu)入手，啟發(fā)學生分析官能團與化合物極性的關(guān)系，比如以青蒿素為例，提問學生青蒿素從化學結(jié)構(gòu)來看屬于親脂性成分，那么提取溶劑如何選擇？用水煎煮可以提取嗎？接下來播放視頻《中醫(yī)藥給世界的禮物》——青蒿素的提取，學生看完后分小組討論：

（1）在提取青蒿素時，將提取溶劑由水變?yōu)橐颐堰M行回流提取的目的是什么?

（2）從青蒿素的發(fā)現(xiàn)歷程和屠呦呦獲獎感言中領(lǐng)悟到什么?根據(jù)學生的小組討論匯報結(jié)果，教師總結(jié)科學家精神的內(nèi)涵，從而培養(yǎng)學生追求真理的科學精神，弘揚科學家堅韌不拔、一絲不茍、精益求精的科學態(tài)度，堅定中醫(yī)藥文化自信。

在重點學習了溶劑提取法后，簡要介紹水蒸氣蒸餾法和升華法的原理及應用，并在學習通發(fā)布討論題目和隨堂測驗試題，結(jié)合學生參與討論和答題情況總結(jié)評價和拓展提升。建議學生以板書為框架畫出思維導圖，以課后作業(yè)或討論的形式提交到超星學習通，互相評價交流學習。最后以青蒿素提取視頻相關(guān)的實驗案例收尾，提出問題：屠呦呦在實驗中以乙醚為溶劑從黃花蒿中得到的提取物是純物質(zhì)嗎？如果是，用哪些方法可以確定結(jié)構(gòu)？如果不是，有哪些方法可以分離純化？鼓勵學生用本節(jié)課所學知識判斷，為下節(jié)課講解天然藥物有效成分的分離方法埋下伏筆。

3 結(jié)束語

為了落實一流課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，致力于創(chuàng)新應用型藥學人才的培養(yǎng)目標，在天然藥物化學總論教學有效成分的提取方法課程設計中，采取了重構(gòu)教學內(nèi)容、實施混合教學和融入人文知識等方面的措施，以問題為導向，通過課程導入的有效設計、理論知識的系統(tǒng)講解、小視頻的觀看、課堂提問、分組討論及課后學習通測試等教學手段，拓展了課程的廣度和深度，體現(xiàn)了藥學與理學、藥學與人文、實驗室實踐與工業(yè)化生產(chǎn)的結(jié)合，有效實現(xiàn)了知識-能力-素質(zhì)融合的課程目標。優(yōu)化之后的課程設計比之前的教學內(nèi)容更加充實，學生在學習該課程時自信心增強，分組討論學習的形式也增加了課堂的趣味性，教學效果良好，充分調(diào)動了學生的學習積極性，符合藥學專業(yè)課程的育人特點，為后續(xù)的學習和研究打下良好的基礎(chǔ)。