天然药物化学教学模式分析

【提要】培养具有较强科研能力的药学人才是高等院校药学专业学生培养的根本目标。天然药物化学是药学专业重要的专业课程，教学效果直接影响学生毕业后从事药学相关工作的能力。基于多年的实践，本文从教学内容的优化、教学方法的改革及科研途径的拓宽三个方面，分析了如何将科研能力培养融入天然药物化学教学中，从而提高教学质量，为培养具有科研能力的药学人才提供有力的支撑。

【关键词】天然药物化学；科研能力；教学模式

我国医药产业已进入高速发展时期，但与国际发达国家相比差距还很大，新药研发能力落后、科研与技术创新力量薄弱是目前我国医药工业明显的劣势。因此，培养具有较强科研能力的药学人才是提高我国医药产业发展水平的关键因素，同样也是高等院校药学专业学生培养的根本目标[1]。科研能力，即开展科学研究活动、运用科学的方法探求事物本质和规律所需具备的能力，包括搜集和学习文献资料、获取信息的能力，发现问题、独立思考的能力，运用理论知识解决实际问题的能力，设计、推导、论证、讲解、阐述的能力，以及研究方案实施及动手能力[2]。因此，对学生进行科研能力的培养，需要对学生探索精神、沟通能力、逻辑思维能力及实践能力等综合素质进行全面培养。天然药物化学是药学及相关专业重要专业课程之一。该课程的教学内容为运用现代科学理论与方法研究天然药物中的生物活性成分，教学目标为培养学生掌握天然活性产物的化学结构、理化性质、提取分离、结构鉴定及开发应用等基础理论及相关实验技能，初步奠定学生从事天然药物研究开发的基本科研能力[3]。近年来，随着天然药物在药品市场中所占份额的不断增加及中药现代化步伐的不断加快，天然药物化学在药学教学中的地位愈发重要。长期以来，天然药物化学的理论教学采用“照方抓药”式的知识灌输，实验教学以验证型实验为主，使学生学习处于被动接受的状态[4⁃5]，缺乏对学生创新能力和实践能力的培养，导致学生在今后的实际工作中缺乏独立分析和解决问题的能力，难以胜任研究开发相关岗位。因此，为了提高天然药物化学的教学质量，以更好地与药学专业培养目标相适应，学生科研能力的培养显得尤为重要。笔者结合多年教学实践经验和思考，从教学内容优化、教学方式改革及科研途径拓展三个方面，就如何将科研能力培养融入教学之中做如下分析与总结。

1教学内容的优化

1.1将科研热点引入理论教学。对于科研型人才的培养既要立足于已有教材，又要紧跟科研发展，提升教学内容，做到“照本”而不“宣科”[6]。教师应不断阅读国内外相关学术期刊，掌握学科发展最新前沿和动态。例如，萜类和生物碱类化合物是当今天然药物化学研究的重点和热点，许多新颖的结构类型在近几年层出不穷。因此，在此两章内容的教学过程中，在立足教材知识的基础上，需及时更新讲课内容，引导学生了解更多的前沿内容。在实际课程讲授过程中，多以科研热点事件为起点，培养学生的科研兴趣。例如，2015年诺贝尔奖获得者屠呦呦发现的青蒿素是从黄花蒿中分离得到的倍半萜类天然药物。因此，在萜类天然产物的讲解中，可以以青蒿素为起点，对其分离提取、结构特点、理化性质及发展历程进行介绍，并引导学生对萜类药物的特点进行思考，以提高学生的学习热情和积极性。1.2教师科研课题与教学内容的结合。天然药物化学学科发展较快，但教材中的研究示例难以及时得到更新，导致部分教材内容陈旧。然而，教师的科研课题紧跟最新的科研动态，更能体现出学科的发展趋势。因此，将教师科研课题与教学内容相结合，有助于学生了解最新科研动态，掌握最新的科研理论。笔者所在教学、科研团队长期从事天然药物活性成分的研究，团队成员包括多位从事糖苷、萜类、蒽醌、甾体、生物碱等多种类型天然产物研究的学者。因此，在不同章节研究示例讲解中，通常以教研团队最新的研究成果为示例，从课题来源、提取分离、结构鉴定、活性测定等多个方面，对天然药物研究的整体思路与方法进行系统性讲解。结构鉴定是天然药物化学课程的核心内容之一，需要学生能够熟练运用多种谱图信息，并推断出化合物的结构。然而，教材示例中的结构鉴定过程通常只有文字描述，缺乏相应的谱图，使学生难以理解。如果教师使用自己科研成果进行结构鉴定的讲解，有大量的谱图素材可以利用，包括紫外、红外、质谱、核磁谱图等，能够使学生对天然药物的解析过程形成直观的印象，不仅吸引了学生的兴趣，而且显著提高了教学效果。1.3以探索性实验替代验证性实验。传统的天然药物化学实验多为验证性实验，虽然加深了理论课的印象，却阻止了学生的创新性，以及发现问题和解决问题的能力，将思维禁锢在固定的模板中[7]。笔者所在教研团队通过增加探索性实验，鼓励学生从文献查阅及整理、操作步骤的确定、试剂配制、仪器准备到实验的完成，独立完成整个实验过程，激发学生的科研兴趣，训练学生的初步科研能力和创新能力。例如，结合教师的研究课题，笔者所在教研团队选择“桔梗中多糖组分的提取分离”作为探索性实验的研究内容。学生自行查阅文献，设计多种实验方法，如超声提取法、热水浸提法、微波提取法等，分析每种方法的优缺点及可行性，最终选定一种方法作为提取方法。通过最后的实施和结果比较，使学生对多糖类组分的提取分离有了基本的认识。此外，笔者所在团队还鼓励学生自主探索跨学科的设计实验，使学生受到完整的科学研究方法的初步训练。例如，学生在槐米提取实验中得到的芦丁，可以在药物分析实验中使用紫外⁃分光光度法测定其含量，也可以在药理学实验中作为抗氧化实验研究的药品。多学科交叉渗透、相互融合的实验教学模式大大了增强学生的学习兴趣，以及创新思维和实践能力。

2教学方法的改革

2.1师生双向互动式教学方法的引入。天然药物化学涉及的化学成分种类繁多，提取分离方法各不相同，得到的有效成分结构复杂，结构鉴定需对多种图谱进行综合分析，要求学生对知识的运用具有高度灵活性[8]。传统的单向讲授式教学方法，即“满堂灌”、“填鸭式”教学方法，以教师为主体，学生处于被动接受地位，最终导致学生缺乏创新精神和变通性，不利于学生科研思维的培养及综合素质的提高，更加影响教学效果[9]。笔者所在教研团队在教学过程中，根据教学内容，对教学方法不断进行调整，多采用双向互动式教学方法，如“启发式教学法”、“案例分析法”、“小组讨论法”等[10]，不仅使教学形式变得灵活多样，更有利于学生科研思维及综合素质的提升。例如，在讲解人参皂苷之前，先对人参不同炮制品，例如白参及红参的功效区别进行讲解[11]，而后提出问题“为什么人参不同炮制品的功效有区别呢？两种炮制品的有效成分之间有什么差别呢？”，启发学生思考，并带着问题听取教师对不同人参皂苷类成分的结构特点及生物活性的讲解。又如，在讲授香豆素类化合物的结构鉴定时，利用“小组讨论法”，给出几个具体的香豆素类化合物结构和谱图数据，让学生分组讨论其结构，之后每组选出学生代表进行观点阐述及结构解析，最后由教师进行点评并总结，不仅加深了学生对相关知识的印象，也锻炼了学生的沟通能力和表达能力。2.2“自主教学法”的引入。“自主教学法”是一种在教学中以学生探究为主，教师根据学生的需要加以引导为辅的立体式教学模式。学生通过在学习过程中积极主动参与教学，在探索学习的过程中构建有意义的知识链接，从而掌握知识并形成解决相应问题的能力[12]。笔者在互动式教学方法的基础上，引入“自主教学法”。在确定课程目标后，由学生自行分组，根据不同的章节内容自行选取教学内容，并查阅文献、相互讨论、整理汇总成PPT，并在课堂上讲解，教师则主要承担检查、指导及接受咨询等工作。最终，许多学生对不同类型的天然药物进行了精彩的讲解。如有的学生通过介绍香菇多糖的研究历程，系统讲解了多糖类天然药物的理化性质、生物活性及分离提取特点；有的学生以鬼臼毒素为例，详细介绍了木脂素类成分的结构类型及特点；有的学生以大黄的传统功效为起点，对蒽醌类天然产物进行了系统介绍；有的学生以鸦片战争为起点，讲解了吗啡的药理特性，并延伸到生物碱类天然产物的结构特点、提取分离及药理作用。“自主教学法”的引入，不仅培养了学生的学习能力，提高了教学效果，而且对学生科研意识及科研思维也进行了锻炼。

3科研渠道的拓宽

3.1参与教师的科研课题。在教学实践中，可采取导师负责制、开放式实验室管理的模式，积极引导学生参加到教师的科研课题中，给学生提供参与研究性实验的机会。在早期阶段，学生主要作为助手参与科研项目，在得到较为系统的训练后，可以在教师指导下独立承担科研课题的部分实验。对于综合能力较强的学生，在教师指导下可以确立小型科研课题，向学校申请本科生专项研究经费，如大学生创新项目、创业项目等。近年来，笔者及教研团队成员已带领学生申请多个大学生创新计划，并发表研究论文多篇。通过参与教师的科研课题，学生不仅锻炼了综合操作技能，增强了学习兴趣，也为毕业论文的撰写奠定了坚实的基础。3.2参加科研学术活动。学术活动具有营造创新氛围、开发创造潜能、优化知识结构、培养创新思维、塑造创新人格的作用，能够为科研能力的培养提供适宜的氛围和机会[13]。笔者所在教研团队经常组织学生参加天然药物化学相关领域的学术讲座，使学生接触到该领域最新的发展趋势和科研成果，并为学生与专家的交流提供平台和机遇，加深学生从事天然药物研究的兴趣。此外，不定期组织学术沙龙，在轻松、自由的沙龙氛围中，教师和学生的身份平等，对天然产物相关的某一科研问题，每个人都表达自己的观点和看法，不仅有利于激发学生的创新思维，也有助于在师生之间架起平等交流和友谊的桥梁。例如，笔者所在教研团队曾经以“天然药物在临床中的应用”为题举办学术沙龙，让学生介绍自己了解的临床使用的天然药物，并与课本中的知识点相印证，不仅提高了学生的学习兴趣，也加深了学生对天然产物学科的认识。3.3促进学生与企业的互动。目前，笔者所在学院已与多家药企建立了研究生工作站，除了研究生在工作站完成研究工作外，也让本科生在课外时间参与工作站的科研活动中。此外，笔者及教研团队的主要成员与许多天然药物生产企业建立了良好的合作关系，通过推荐研究能力较强的学生利用寒暑假进入药企实习，让学生熟悉药企的科研需求，增加学生的工作经验，缩短学生与企业的距离，使学生的素质能力更符合药企需求。总之，以科研能力为导向的教学模式，不仅有助于把教师的科研优势发挥到课程教学中，使天然药物化学课程的教学内容更丰富生动，教学方法更灵活多样，而且能够充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习热情。对学生而言，科研能力的培养，一方面有助于提升学生自身的专业水平，为今后的就业、晋升及深造等奠定了坚实的基础；另一方面，也提升了学生的探索精神、沟通能力、逻辑思维能力、实践能力等多方面的综合素质，对培养适应新时代要求的药学人才具有重要的意义。

作者:范博义 陈广通 李建林 杨 敏 李金龙 单位:南通大学药学院