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關(guān)鍵詞:植物化學(xué);化學(xué)專業(yè);教學(xué)
中圖分類號:G642.41 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)48-0195-02
植物化學(xué)是應(yīng)用現(xiàn)代化學(xué)理論和方法研究植物中的化學(xué)成分的一門學(xué)科。其研究內(nèi)容包括植物成分(主要是具有生理活性的次生代謝產(chǎn)物)的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定、理化性質(zhì)以及主要結(jié)構(gòu)類型化合物的生物合成途徑和生物轉(zhuǎn)化等。植物化學(xué)是植物學(xué)與有機化學(xué)相結(jié)合而形成的一門交叉學(xué)科,是天然有機化學(xué)或天然產(chǎn)物化學(xué)的重要組成部分,是在分子水平上揭示植物奧秘的學(xué)科,也是植物資源合理利用的基礎(chǔ)。植物成分不僅是天然藥物的重要組成部分,是發(fā)現(xiàn)新藥或藥物活性先導(dǎo)化合物的重要來源,而且還廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、日用化工、食品、染料和化妝品等行業(yè)。我國對植物資源的利用有著悠久的歷史和傳統(tǒng),涉及社會生活的方方面面。化學(xué)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后許多會從事與植物成分有關(guān)的深造學(xué)習(xí)、技術(shù)、管理和服務(wù)工作。學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段進行植物化學(xué)基本知識和實驗操作技能的學(xué)習(xí),對將來的深入學(xué)習(xí)和工作無疑具有重要的意義。鑒于這種情況,結(jié)合云南豐富的植物資源和地域特點,為了讓學(xué)生盡早了解社會的發(fā)展和需求,拓寬知識面,改善知識結(jié)構(gòu),更好地融入社會,投身經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場,圍繞國家“西部大開發(fā)”和云南建設(shè)“綠色經(jīng)濟強省”的戰(zhàn)略目標(biāo),我們于1996年開始為化學(xué)專業(yè)高年級學(xué)生開設(shè)“植物化學(xué)”課?,F(xiàn)根據(jù)十多年來的教學(xué)工作,談?wù)劷虒W(xué)中的幾點體會。
一、課程定位與目標(biāo)
根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》,培養(yǎng)造就適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量多樣化人才成為新形勢下我國高等教育教學(xué)改革的重點。植物化學(xué)課程以“培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強能力的復(fù)合型人才”為人才培養(yǎng)的基本目標(biāo)。由于我校的學(xué)生多數(shù)來自云南,結(jié)合云南的資源特點、社會、經(jīng)濟發(fā)展的實際,課程定位于培養(yǎng)的學(xué)生具有寬廣的化學(xué)基礎(chǔ)知識,不僅可以勝任傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)教學(xué),而且能夠根據(jù)自身情況和當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的需要,進行與植物成分相關(guān)的研究工作和產(chǎn)品開發(fā),或者為進一步的深造提高打下堅實的基礎(chǔ)。植物化學(xué)的課程目標(biāo)是讓學(xué)生認識植物化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域,了解植物化學(xué)研究的內(nèi)容、目的、意義、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢;了解植物化學(xué)成分研究的程序及純化合物的結(jié)構(gòu)鑒定方法;了解各類重要植物化學(xué)成分的生物活性及應(yīng)用;掌握植物化學(xué)成分常用的提取、分離方法,理解提取分離的原理;掌握各類重要植物化學(xué)成分如:糖、苷、萜、甾體、生物堿、芳香族化合物(香豆素、木脂素、黃酮)等的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、性質(zhì)和提取分離的方法。為繼續(xù)學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后從事與植物成分相關(guān)的工作打下理論和實踐基礎(chǔ)。通過植物化學(xué)實驗,鍛煉學(xué)生在植物化學(xué)領(lǐng)域的實驗操作技能,通過實驗加強理解理論知識,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力。進一步要求通過植物化學(xué)課程的學(xué)習(xí),讓學(xué)生感覺學(xué)到的知識就在自己的身邊。通過開放實驗、大學(xué)生課外科技活動、畢業(yè)論文設(shè)計等,鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維、動手能力;培養(yǎng)學(xué)生從提出問題,到分析問題和解決問題的能力;強調(diào)合作學(xué)習(xí),包括師生之間的合作、同學(xué)之間的合作,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度、團結(jié)互助的團隊合作精神;培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代知識體系發(fā)展的綜合能力。
二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
與其他化學(xué)專業(yè)課相比,植物化學(xué)課在化學(xué)專業(yè)中開設(shè)較少,無專門的教材。國外有的院校為學(xué)生開設(shè)“天然產(chǎn)物化學(xué)”,課時不多,無專門的教材;國內(nèi)藥學(xué)專業(yè)、中藥專業(yè)等有“天然藥物化學(xué)”、“中藥化學(xué)”等教材。植物化學(xué)只有農(nóng)林院校主編的兩本教材,側(cè)重于農(nóng)林專業(yè)。為了編寫適合化學(xué)專業(yè)使用的植物化學(xué)教材,我們于1998年編撰印刷“植物化學(xué)”講義,在教學(xué)中使用。2004年,我們組織云南高校植物化學(xué)研究領(lǐng)域的科技人員,又是奮斗在教學(xué)一線的教師一起編寫了《植物化學(xué)成分》一書,由化學(xué)工業(yè)出版社出版。該書內(nèi)容既包括了植物化學(xué)成分的基本知識,又兼顧學(xué)科最新進展。尤其具有中國(包括云南)天然產(chǎn)物的特色,與社會的需求和發(fā)展緊密,便于學(xué)生把握植物化學(xué)的研究趨勢和發(fā)展脈搏?!吨参锘瘜W(xué)》課程由四大知識模塊構(gòu)成。第一部分,植物化學(xué)概論。包括植物化學(xué)的研究內(nèi)容、意義、目的、研究程序、研究形勢和發(fā)展趨勢;植物化學(xué)成分提取、分離、結(jié)構(gòu)鑒定的方法。第二部分,各類常見植物成分的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離、純化精制以及結(jié)構(gòu)鑒定的基本方法。第三部分,自主學(xué)習(xí)。每名同學(xué)就自己家鄉(xiāng)特色的藥用植物1~2種,對其活性成分的提取、分離方法及在醫(yī)藥、保健品、染料、色素和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用通過查資料后,寫成小論文進行討論。第四部分,植物化學(xué)實驗。培養(yǎng)學(xué)生植物化學(xué)領(lǐng)域的實驗操作技能,通過實驗加強理解理論知識,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力。部分同學(xué)通過進一步的開放實驗、大學(xué)生課外科技活動、畢業(yè)論文設(shè)計等,鍛煉創(chuàng)新思維和動手能力。理論課授課共54學(xué)時,植物化學(xué)實驗共36學(xué)時。
三、教學(xué)方法
采用課堂講授、課堂討論、實驗、課外互動及學(xué)生課外查閱資料、閱讀、歸納總結(jié)、報告、課外科技活動等方法進行教學(xué)。
1.課堂講授。課堂講授中注重經(jīng)典內(nèi)容和學(xué)科發(fā)展的有機結(jié)合;注重?zé)狳c植物化學(xué)成分和云南特色藥用植物的有機結(jié)合。采用多媒體授課,既有效地利用了課時,使學(xué)生在單位時間內(nèi)獲得較大的知識量,又能將植物圖片、復(fù)雜的植物成分結(jié)構(gòu)等一些比較抽象的內(nèi)容形象化、具體化,生動地表現(xiàn)出來,加深學(xué)生的理解。將植物化學(xué)課件上網(wǎng)或打印出來提供給學(xué)生,使學(xué)生能夠課前預(yù)習(xí),課堂上能夠跟得上教師的思路。通過課堂講授,使學(xué)生系統(tǒng)地獲得了各類植物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特征、主要理化性質(zhì)、提取、分離方法、生物活性等知識。
2.課堂討論。通過課堂討論培養(yǎng)學(xué)生對植物化學(xué)基本理論和基本知識的歸納總結(jié)及綜合應(yīng)用的能力。啟發(fā)學(xué)生從應(yīng)用的角度綜合地去掌握植物化學(xué)知識。如生物堿的提取,根據(jù)所學(xué)生物堿的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì),讓學(xué)生歸納其提取分離有哪些方法等。學(xué)生發(fā)言踴躍,對各種不同的提取方法提出自己的見解和質(zhì)疑。
3.課外互動。課程教學(xué)中要求每個學(xué)生就自己熟悉的藥用植物1~2種,自己出題,在課外進行資料查閱、歸納總結(jié)、小論文寫作和幻燈片制作。這個過程,增加了學(xué)生與老師的互動和同學(xué)之間的交流討論。彌補了植物化學(xué)內(nèi)容多、課時少、輔導(dǎo)答疑時間有限的缺陷,也有利于學(xué)生釋放自我,激發(fā)潛能,培養(yǎng)綜合能力。學(xué)生將自己的課后閱讀資料做成PPT進行匯報,一方面引導(dǎo)學(xué)生“走出書本”,擴大學(xué)生的知識面,鍛煉了其查閱文獻、分析和解決問題的能力;另一方面,提高了其專業(yè)交流的水平。
4.科研反哺教學(xué)。教學(xué)中,緊密結(jié)合云南特色藥用植物成分或課程組教師的科研工作進行案例探討,讓學(xué)生覺得所學(xué)知識聯(lián)系實際,有用,加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。如在結(jié)構(gòu)鑒定、黃酮、二苯乙烯、環(huán)烯醚萜、二萜、三萜等內(nèi)容的教學(xué)中,結(jié)合課程組教師的工作進行講解,深受同學(xué)歡迎。既讓學(xué)生對自己老師的工作有所了解,又收到了良好的教學(xué)效果。
為了培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,安排了6~10個植物化學(xué)實驗,培養(yǎng)學(xué)生對常見植物化學(xué)成分提取、分離、鑒定的實際操作能力。為進一步加強對學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力、思維能力的培養(yǎng),充分利用課程組教師科研課題較多、科研能力較強、科研方向與云南省地方經(jīng)濟發(fā)展緊密結(jié)合的特點,鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣,參加教師的科研活動,或在教師的實驗室進行畢業(yè)論文實驗,或自主申請省、校課外科技活動資助進行探索學(xué)習(xí),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,實現(xiàn)科研反哺教學(xué)。每年均有二十多名同學(xué)參與植物化學(xué)課程組老師的科研項目研究,在老師的指導(dǎo)下進行課外科技活動。
四、教學(xué)效果
植物化學(xué)課程由于貼近生活,與社會、經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān),深受學(xué)生喜愛。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性大大增強,資料查閱、綜合分析、實驗操作、論文或報告寫作、科學(xué)思維等能力有很大的提高。自主申請學(xué)校的大學(xué)生課外科研基金,或參與老師的科研項目進行研究的熱情高漲。相當(dāng)一部分學(xué)生考取植物化學(xué)方向的碩士研究生進一步深造,作為人生的進一步追求。一些同學(xué)通過自主學(xué)習(xí)或參加課外科技活動,發(fā)表了學(xué)術(shù)論文,一些同學(xué)的課外科技作品獲得了全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽三等獎等獎勵。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:天然產(chǎn)物化學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)方式;教學(xué)效果
中圖分類號:O621.3 文獻標(biāo)識碼:A
天然產(chǎn)物化學(xué)是以各類生物為研究對象,以有機化學(xué)為基礎(chǔ),以化學(xué)與物理方法為手段研究生物二次代謝的提取、分離、結(jié)構(gòu)、功能、生物合成與修飾及其用途的一門學(xué)科[1]。研究內(nèi)容是各類天然產(chǎn)物的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離方法、結(jié)構(gòu)測定以及生物合成途徑。并根據(jù)已闡明的結(jié)構(gòu)成分,按植物親緣關(guān)系在植物界中探尋同類成分,以擴大植物的藥用資源,發(fā)掘新的有效成分;研究有效成分在植物w中隨生長季節(jié)、時間的變化情況等。天然產(chǎn)物有效成分主要來自于植物、動物、礦物、微生物和海洋生物,其中以植物來源為主,種類繁多[2]。以中草藥為例,僅《本草綱目》(明,李時珍)中就記載1892種?!侗静菥V目拾遺》(清,趙學(xué)敏)又補充1021種[3]。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進步,這個數(shù)字還會不斷變化、發(fā)展。天然化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,天然產(chǎn)物化學(xué)成分研究又涉及到很多學(xué)科的知識,因而,學(xué)生普遍感到這門課程比較抽象和枯燥,較難理解和掌握,造成學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)和抵觸情緒。我們在天然產(chǎn)物化學(xué)課程教學(xué)實踐中,注重理論與實踐的有機結(jié)合,從多個角度進行改革與嘗試,取得了較好的教學(xué)效果。
1. 教學(xué)方法
1.1 講授的原則是“應(yīng)用式的講解”
在本課程中需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容很多,知識面也很廣,屬于一門應(yīng)用學(xué)科。講授的原則是“應(yīng)用式的講解、夠用”。因此,在教學(xué)過程中前期的課程及本課程的內(nèi)容需要一個全面的了解,內(nèi)容上的取舍要做到心中有數(shù),重復(fù)的內(nèi)容直接省去,如:色譜分析法在《分析化學(xué)》課程中已經(jīng)學(xué)過,所以在該課的教學(xué)中,講授各類天然產(chǎn)物化學(xué)成分的色譜檢識方法時,可進行應(yīng)用式的講解。這樣,在教學(xué)時間有限的情況下,可以高效的完成教學(xué)目標(biāo)。
1.2 豐富內(nèi)容增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方法
天然產(chǎn)物化學(xué)這門課本身比較枯燥泛味,難懂,學(xué)生在學(xué)習(xí)時很難產(chǎn)生興趣,所以在學(xué)習(xí)這一類專業(yè)時,可以充分運用多媒體工具,愛課件中加入原植物、藥材的圖片,借助多媒體工具將天然產(chǎn)物的性狀展示出來。通過圖片來吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加深對各種天然產(chǎn)物的印象。在學(xué)習(xí)一些重要的產(chǎn)物時,可以介紹它的發(fā)現(xiàn)過程,激起學(xué)生對天然產(chǎn)物研究的熱愛。如在講授萜類化合物時,我們介紹了青蒿素和紫杉醇一波三折的發(fā)現(xiàn)過程,鼓勵學(xué)生要克服困難,積極探索。
1.3. 舉辦講座擴展學(xué)生視野方法
現(xiàn)今,天然產(chǎn)物的研究發(fā)展很迅速,從最初的單純化學(xué)模式逐漸過渡到化學(xué)生物綜合領(lǐng)域。除了最基本的理論知識教學(xué),我們還可以為學(xué)生開設(shè)講座,包括一些現(xiàn)代分離新技術(shù)、新的篩選方法、新的結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)的介紹,如超臨界流體萃取技術(shù),逆流色譜分離方法,高效液相-核磁共振聯(lián)用技術(shù)及FRET方法在天然產(chǎn)物活性篩選中的應(yīng)用等[4],此外,還有生物合成研究的進展及天然產(chǎn)物化學(xué)生物學(xué)的研究概況等。通過講座的介紹,開拓學(xué)生的視野,可以使學(xué)生更好地理解這門學(xué)科,也可以激發(fā)學(xué)生對研究的興趣,并且從事相關(guān)工作。
1.4 結(jié)合實驗教學(xué)方法
天然產(chǎn)物化學(xué)本身就是一門實踐性很強的學(xué)科,需要通過實驗的方法來更深的理解理論知識。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是學(xué)生們連續(xù)的進行實驗,完成一類化合物的提取和分離,但在過程中學(xué)生們主要是按照實驗講義進行操作,主動思考不多,失去主動性。所以針對這些情況,實驗教學(xué)方法需進行改進,首先該表傳統(tǒng)的教學(xué)方式,在實驗講解中結(jié)合老師自己的科研工作、學(xué)生的畢業(yè)論文等,再者學(xué)生的實驗成績不再以單純的實驗報告成績?yōu)橹鳎梢约由蠈W(xué)生的課堂表現(xiàn),如課堂提問、學(xué)生講解、教師總結(jié)來監(jiān)督學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。最后在作業(yè)中讓學(xué)生設(shè)計g體分離實驗,確定可行的分離方法。如“從茶葉中提取咖啡因”、“從丹參中分離丹參酮”等。這樣可以鍛煉學(xué)生的自我思維能力。同時,我們在學(xué)生的綜合訓(xùn)練中加入天然藥物化學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生能夠進一步了解天然產(chǎn)物化學(xué)和其他學(xué)科的相關(guān)性。
1.5學(xué)生實踐與教師科研相結(jié)合方法
同一般實驗教學(xué)相比,天然產(chǎn)物化學(xué)在科研領(lǐng)域的要求比較系統(tǒng)化。為了讓學(xué)生更好地了解天然產(chǎn)物化學(xué)的研究思路和方法,我們通常將實驗室對學(xué)生進行開放,同時選擇一些學(xué)生和老師一起進行科研實驗。將科研與教學(xué)相結(jié)合,不但調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性,而且有益于課題的順利進行。例如,讓學(xué)生參與到本學(xué)院的天然產(chǎn)物有關(guān)研究課題、“老師的國家級、省部級研究課題”等課題的研究中來,通過實踐的學(xué)習(xí),學(xué)生可以熟練地掌握各種填料的適用范圍及各種色譜的操作方法,如高效液相色譜儀及酶標(biāo)儀、紫外分光光度計等儀器的操作方法,將很多內(nèi)容不再是停留在理論課上,而是將理論和實踐結(jié)合起來,這樣的模式可以達到雙贏的效果。
為了適應(yīng)當(dāng)前科技發(fā)展所需人才的要求,培養(yǎng)學(xué)生成為具有扎實理論基礎(chǔ)和實驗技能的人才,筆者結(jié)合自身實踐教學(xué)經(jīng)驗及國內(nèi)外同行意見,對《天然產(chǎn)物化學(xué)》教學(xué)方法進行了分析和總結(jié),以便取得更好的實效。
1 根據(jù)不同專業(yè),詳解重點以突出其專業(yè)特色
專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)計劃是任課教師經(jīng)過詳細研討能最終下來的,如何在有限的學(xué)時里取得良好的教學(xué)效果,通常需要針對授課專業(yè)來確定?!短烊划a(chǎn)物化學(xué)》這門課程涉及化工、食品、藥品、保健品及農(nóng)藥等好多專業(yè),教師首先應(yīng)明確課程在該專業(yè)構(gòu)架中的位置及作用,在教學(xué)內(nèi)容的選擇上進行適當(dāng)?shù)娜∩岷捅匾难a充,在講授過程中有所側(cè)重,根據(jù)具體專業(yè)突出其專業(yè)特色。
為了讓學(xué)生能夠掌握關(guān)鍵的核心內(nèi)容,在教學(xué)過程中,應(yīng)該重點介紹與本專業(yè)關(guān)系密切的部分。針對化工專業(yè),教師授課時應(yīng)緊緊圍繞教學(xué)大綱,交待“提取~分離~鑒定~結(jié)構(gòu)~性質(zhì)”,這一學(xué)習(xí)主線,即化學(xué)結(jié)構(gòu)決定理化性質(zhì),理化性質(zhì)決定提取分離,結(jié)構(gòu)鑒定運用理化性質(zhì),鑒定的結(jié)構(gòu)成分具有藥用活性等進行重點、難點講解。教學(xué)內(nèi)容除了講解天然產(chǎn)物的提取分離與結(jié)構(gòu)鑒定的一般方法之外,就應(yīng)該重點對糖和苷、苯丙素類、醌類化合物、黃酮類化合物、萜類和揮發(fā)油、三萜及其苷類、甾體及其苷類、生物堿類天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定以及生理活性的進行系統(tǒng)討論,并結(jié)合實例講解生物轉(zhuǎn)化和全合成在然產(chǎn)物研究中的應(yīng)用,以突出其專業(yè)特點。
針對食品專業(yè)則既要講授經(jīng)典的天然產(chǎn)物,如黃酮、生物堿、皂苷等,又要講授其在食品、藥品、保健品及農(nóng)藥中具有代表性的化學(xué)結(jié)構(gòu)。以往的教學(xué)內(nèi)容由于參考植物化學(xué)和天然藥物化學(xué)的講授,其重點大都集中在介紹具有顯著藥理活性的天然產(chǎn)物的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點、提取分離及結(jié)構(gòu)鑒定方面,沒有體現(xiàn)具體專業(yè)特色,教學(xué)內(nèi)容針對性不強,沒有選取講授的核心知識[2-3]。如有些內(nèi)容在具體專業(yè)其他科目中已經(jīng)學(xué)過的,可以刪去不用,例如《天然產(chǎn)物化學(xué)》課程中的多糖類、蛋白質(zhì)類以及氨基酸類的內(nèi)容與前述的重復(fù),所以可將這些內(nèi)容刪除。為了彌補分析化學(xué)課程相關(guān)知識的不足,學(xué)校應(yīng)該提前開設(shè)選修課應(yīng)用光譜解析,以方便學(xué)生在講授結(jié)構(gòu)鑒定部分時能夠更好地理解掌握。
2 用“研究性學(xué)習(xí)”教育理念來指導(dǎo)和組織教學(xué)
用“研究性學(xué)習(xí)”教育理念來指導(dǎo)和組織本課程的教學(xué),能突出學(xué)生在教育中的主體地位,為學(xué)生提供自由活動的空間,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,及時了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以具體天然產(chǎn)物化合物的講解來概括總結(jié)該大類化合物的共性與特征,介紹研究方法和研究現(xiàn)狀;學(xué)完一章后,布置小論文題目,要求學(xué)生到圖書館查閱一定數(shù)量的文獻寫出讀書報告并將出色的報告在課堂上相互交流討論,從而也培養(yǎng)學(xué)生閱讀專業(yè)書刊主動獲取知識的方法和習(xí)慣。同時可以及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,因材施教,根據(jù)學(xué)生的具體情況不斷探索科學(xué)有效的教學(xué)方法。
3 用多媒體教學(xué)手段授課,加強課堂信息量
用多媒體教學(xué)手段授課,加強課堂信息量,使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)盡可能多地學(xué)到天然產(chǎn)物化學(xué)的基礎(chǔ)知識與研究方法。多媒體教學(xué)以生動形象的圖、文、聲、動畫等信息來表現(xiàn)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容,具有清晰、美觀、生動、信息量大的特點,非常有利于天然藥物化學(xué)的教學(xué),例如一些中藥材圖、各類化合物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、提取分離流程圖、化學(xué)反應(yīng)過程、各種化合物的譜圖較多,通可以用多媒體進行直觀而清晰的演示,學(xué)生就非常容易理解。
4 利用不同的化學(xué)軟件,形象直觀地呈現(xiàn)天然產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)
《天然產(chǎn)物化學(xué)》是基礎(chǔ)有機化學(xué)的延伸,《天然產(chǎn)物化學(xué)》的發(fā)展促進了化學(xué)理論、化學(xué)實驗方法、化學(xué)成分分離鑒定技術(shù)以及與之相關(guān)的生命、醫(yī)藥、農(nóng)藥、功能材料學(xué)科的進展。《天然產(chǎn)物化學(xué)》是有機化學(xué)的核心課程之一,也是藥物化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、中藥學(xué)、食品科學(xué)、林產(chǎn)化學(xué)工程、材料化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本課程有助于學(xué)生了解自然界中動物、植物、海洋生物、微生物的化學(xué)奧秘,有助于發(fā)現(xiàn)、改造和利用天然產(chǎn)物。對于《天然產(chǎn)物化學(xué)》課程來說,所教授的內(nèi)容涉及復(fù)雜的有機化合物結(jié)構(gòu)、三維立體模型以及圖譜的解析。而目前天然產(chǎn)物化學(xué)教材中對于復(fù)雜天然化合物的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)解析僅僅是一般羅列和簡單描述,所以學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易感到天然產(chǎn)物化學(xué)內(nèi)容復(fù)雜枯燥、理解、記憶困難。如何將這些內(nèi)容清晰、美觀、生動地展現(xiàn)給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生對《天然產(chǎn)物化學(xué)》的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生掌握重點內(nèi)容,提高教學(xué)效果,授課教師的教學(xué)方法和內(nèi)容尤為重要。在高等院校的課程教學(xué)中,多媒體課件(主要powerpoint幻燈片為載體)正在徹底改變傳統(tǒng)的板書加教案的模式。目前各種化學(xué)軟件琳瑯滿目,功能與繪圖效果各異。所以應(yīng)將多媒體課件與化學(xué)軟件有機結(jié)合,制作出精美直觀的多媒體課件,可徹底改變本課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法。
5 與時俱進,突出教學(xué)內(nèi)容前沿性和新穎性
天然產(chǎn)物化學(xué)內(nèi)容豐富且不斷發(fā)展,授課教師在講解本課程時要與科研發(fā)展同步,吸納并充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源,關(guān)注研究動態(tài)。授課過程中可以穿插介紹我國科學(xué)家的研究成果與研究實例。比如給學(xué)生講解我國在天然產(chǎn)物化學(xué)研究中已經(jīng)取得的一些成就,如抗瘧藥物青蒿素、抗老年癡呆癥藥物石杉堿甲的合成等,講解歷年來在天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域做出過杰出貢獻而榮獲諾貝爾化學(xué)獎的化學(xué)家們的故事,比如北大校友屠呦呦獲得2015年諾貝爾獎,成為第一位獲得諾貝爾科學(xué)獎項的本土中國科學(xué)家、第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎的華人科學(xué)家的故事。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生對于天然產(chǎn)物的學(xué)習(xí)興趣,更重要的是使學(xué)生能對該領(lǐng)域的研究動態(tài)有所了解,喚起學(xué)生的求知欲,使學(xué)生從課程授課之初就把學(xué)習(xí)和專業(yè)理想結(jié)合起來,達到更好的學(xué)習(xí)效果。
6 強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力
強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高實踐教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識,是高等教育改革與發(fā)展的重要方向。為進一步加深和鞏固學(xué)生在課堂上的學(xué)到的理論知識,讓學(xué)生能能夠?qū)W以致用,培養(yǎng)學(xué)生在實踐中觀察、分析、解決問題的能力,為今后從事的實際工作打下堅實基礎(chǔ),教師應(yīng)在傳授學(xué)生基本的實驗操作技能同時,還應(yīng)大膽鼓勵學(xué)生主動設(shè)計實驗方案,組成實驗小組,開展實驗并且思考解決實驗過程中的問題,資料的搜集、技術(shù)路線的確定、實驗室儀器設(shè)備的準(zhǔn)備以及溶液試劑的配制等過程全部由學(xué)生自主完成,使實驗課真正發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生實驗、實踐和創(chuàng)新能力以及嚴(yán)謹(jǐn)求實作風(fēng)的作用[4]。
關(guān)鍵詞:天然產(chǎn)物化學(xué)實驗 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方 教學(xué)手段
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(b)-0188-02
天然產(chǎn)物化學(xué)是運用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)方法研究天然產(chǎn)物中化學(xué)成分的一門學(xué)科[1],是化學(xué)類專業(yè)的一門必修課,在整個化學(xué)教育體系中具有十分重要的作用和地位。隨著我國藥學(xué)事業(yè)的飛速發(fā)展以及崇尚“自然”之風(fēng)的回歸,《天然產(chǎn)物化學(xué)》課程顯得更加重要。
天然產(chǎn)物實驗教學(xué)課程是學(xué)生在完成了基礎(chǔ)化學(xué)課程以及有機化學(xué)、有機分析化學(xué)、精細化工工藝學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)習(xí)及實驗基本操作的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門專業(yè)實驗課,是理論與實踐相結(jié)合的紐帶,是培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能和應(yīng)用技術(shù)的有效手段,對提高培養(yǎng)質(zhì)量以及將來學(xué)生的就業(yè)和從業(yè)都起著舉足輕重的作用,但由于天然產(chǎn)物實驗課時較少,教學(xué)當(dāng)中不可能面面俱到,因此如何選擇實驗教學(xué)內(nèi)容及采用有效的實驗教學(xué)手段顯的更加關(guān)鍵。為此,我們對天然產(chǎn)物化學(xué)實驗教學(xué)改革進行了探索,取得了一些有益經(jīng)驗,同時還有許多方面有待于進一步深入探索和實踐。
1 實驗教學(xué)內(nèi)容改革
1.1 時代化
隨著科技的快速發(fā)展(天然產(chǎn)物產(chǎn)品發(fā)展尤為迅速)和學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的變化,實驗內(nèi)容不能進行及時的調(diào)整,一些相關(guān)領(lǐng)域的新知識和新技術(shù)不能及時引進,不利于激發(fā)學(xué)生對實驗課的主動性和積極性,不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維,影響了實驗教學(xué)的質(zhì)量,同時容易挫傷學(xué)生的專業(yè)興趣,為調(diào)動學(xué)生的積極性,選取一些和日常生活聯(lián)系密切的綜合性實驗。如我們在實驗內(nèi)容中開設(shè)了大黃中大黃素的提取實驗,既讓學(xué)生了解大黃素在生活中的具體應(yīng)用,又鍛煉了學(xué)生的實驗技巧,并且通過大黃素的紅外鑒定使學(xué)生掌握大型儀器的使用,使學(xué)生對實驗更加感興趣。
1.2 本土特色化
農(nóng)林院校天然產(chǎn)物實驗課程要以農(nóng)業(yè)為優(yōu)勢和特色開展實驗課程教學(xué),一方面體現(xiàn)農(nóng)學(xué)類課程優(yōu)勢;另一方面為學(xué)生就業(yè)打下特色基礎(chǔ),因此在實驗課程的設(shè)置上可以適當(dāng)結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品開展天然產(chǎn)物相關(guān)實驗。比如,紫甘薯是當(dāng)前流行的甘薯特有品種,其紫甘薯色素是一類用作食用色素的天然花青素類色素[2],對于緩解肝功能障礙、調(diào)節(jié)血壓有顯著作用[3]。由于無毒副作用,可用作安全無毒的食品著色劑,是一類極具前途的功能型食品添加劑和保健食品基料,因此在實驗中開展紫甘薯色素的提取加強了學(xué)生天然產(chǎn)物農(nóng)學(xué)特色化的理念。
2 實驗教學(xué)方法改革
2.1 多媒體
天然產(chǎn)物化學(xué)涉及單體成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)、提取分離流程、光譜鑒定數(shù)據(jù)等,傳統(tǒng)板書既浪費時間、又容易出錯,而經(jīng)多媒體教學(xué)以生動形象的圖、文、聲、動畫等信息來表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程,圖文并茂,文字清晰,生動直觀,便于理解,動態(tài)的提取分離過程更利于學(xué)生掌握,從多方位刺激學(xué)生對知識的理解和接受,顯著提高學(xué)生的興趣性和參與性[4~6]。比如說在實驗中設(shè)計到的一些裝置如:浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流法等操作技術(shù)所需設(shè)備儀器、使用溶劑、適用范圍和優(yōu)缺點采用多媒體的形式演示出來,不僅能給學(xué)生較深的直觀印象,而且動態(tài)的演示對于學(xué)生后續(xù)獨立動手操作也有較好的指導(dǎo)作用了,為后期實驗教學(xué)內(nèi)容地順利完成提供保證。
2.2 比較化
傳統(tǒng)天然產(chǎn)物實驗為流程式操作,具有連續(xù)性特點,難以在一次實驗課內(nèi)完成,加之實驗學(xué)時有限,那么如何在有限的實驗學(xué)時內(nèi)充分利用實驗室資源,做到既能達到課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求,又能更好地調(diào)動學(xué)生的積極性,增加其動手、動腦機會,就顯得十分重要。因此,我們對傳統(tǒng)的單一實驗?zāi)J竭M行了改革,建立了同步比較實驗?zāi)J健T撃J绞侵冈谕粚嶒炇?、同一時間內(nèi)同步進行2種實驗?zāi)康南嗤?,但實驗方法不同的實驗項目。比如在齊墩果酸的提取、分離和鑒定實驗中,一半的學(xué)生采用索氏提取;另一半的學(xué)生采用連續(xù)回流提取,并比較兩種提取方法在提取效率上的不同,索氏提取效果高的結(jié)論不僅是對課堂理論的印證,使學(xué)生在比較中形成了科學(xué)的思維方法,提高了分析問題的能力;而且擴展了實驗范圍,同時也使學(xué)生對兩種操作深有體會,使學(xué)生在理論與實踐的結(jié)合中鞏固了所學(xué)知識。
3 實驗教學(xué)手段更新
3.1 開放型實驗
所謂“開放性實驗”,就是在設(shè)計時開始由老師為學(xué)生集體命題,由學(xué)生從中選題,然后查閱相關(guān)資料,獨立設(shè)計實驗方案,計劃所需的儀器、試劑,老師組織學(xué)生對各種設(shè)計方案進行討論,選擇可行性實驗方法,并且要求學(xué)生在實驗報告中對自己所選的工藝路線和實驗結(jié)果進行討論分析[7]。如連翹中連翹苷的提取、分離和鑒定,在給定學(xué)生命題后由學(xué)生自己查閱資料,自行設(shè)計提取方案,經(jīng)教師把關(guān)后開展實驗。通過方案的設(shè)計,學(xué)生進一步鞏固了理論課堂上的相關(guān)內(nèi)容,切實了解每種試劑的具體作用;通過實驗的完成,既鍛煉了學(xué)生動手能力又鍛煉了小組成員間協(xié)同工作的能力。開放型實驗不僅改變了教師在實驗中從實驗?zāi)康摹⒃?、實驗步驟"一包到底"的被動局面,而且是學(xué)生對所學(xué)知識的一個獨立綜合應(yīng)用,是他們由不獨立走向獨立工作崗位的一個實踐平臺,因此在一定程度上開展此類實驗對于學(xué)生的就業(yè)是有極大幫助的。
3.2 項目化
傳統(tǒng)開設(shè)的天然產(chǎn)物實驗周中,通常是1個人或者2個人一組,學(xué)生的實驗方案雖是自己依據(jù)參考文獻制定,但大都沿用了文獻中的數(shù)據(jù),依葫蘆畫瓢的重復(fù)一遍,只知其然,不知其所以然,因此對于即將進入大四做畢業(yè)論文或者找工作的同學(xué)來說進行如何解決實驗中問題的訓(xùn)練勢在必行。另外學(xué)生的合作意識不強,因此為了改變此現(xiàn)象,鍛煉學(xué)生的解決問題的能力和團隊意識,將每個班級的學(xué)生分成5個小組,每組6人。分組時不考慮學(xué)生的成績以及相互間關(guān)系等因素,只按班級學(xué)生名單上的先后順序依次劃分。以大黃中大黃素的提取為例:其中兩人負責(zé)提取,期間包括提取條件的篩選及提取條件的優(yōu)化;另外兩人負責(zé)大黃素的提純,其中包括純化方法的選擇及條件的篩選;最后兩人負責(zé)大黃素檢測條件的建立。通過分組并摸索實驗條件,一方面學(xué)生能明白文獻或書籍上的實驗數(shù)據(jù)是如何來的,知數(shù)據(jù)的所以然;另外一方面通過實驗的訓(xùn)練也鍛煉了他們分析解決的實際操作能力,對大四的論文工作或者與畢業(yè)后進入單位進行研究工作都是很有幫助的。另外也可以結(jié)合"比較化"實驗,使兩兩大組對同一實驗命題,不同方法獲得的結(jié)果進行橫向比較,并作其優(yōu)缺點及使用范圍分析,這樣在同一實驗內(nèi)既有統(tǒng)一性(命題的統(tǒng)一),又有差異性(方法的不同),讓學(xué)生充分發(fā)揮實驗的主觀能動性。
3.3 微型化
微型化學(xué)實驗是美國的Mayo博士和他的同事們于1982年基于化學(xué)實驗理論思維上的微型化為減少資源消耗和化學(xué)污染而發(fā)展起來的一種化學(xué)實驗的新方法、新技術(shù),為化學(xué)實驗教學(xué)改革開辟一條新的途徑[8]。天然產(chǎn)物實驗中所用試劑通常屬于易揮發(fā)、有毒害氣體,相對于其它實驗而言消耗量大,不僅污染環(huán)境,而且在藥品回收處理上費時費力。比如在連翹中連翹苷的提取實驗中,本來從連翹殼中進行提取分離連翹苷,實驗中不僅乙醇等消耗量大,而且富集起來困難,因此我們把實驗進行了改革,改成連翹葉中進行提取,在保證收率的情況下50%的減少了試劑的用量。因此在當(dāng)今大力提倡綠色化學(xué)教育的情況下,微型化學(xué)實驗不僅完全符合綠色化學(xué)的教育目標(biāo),充分體現(xiàn)了環(huán)境友好的原則;而且可降低實驗成本,節(jié)約實驗經(jīng)費。
實踐證明,通過這種從實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法和實驗手段多方面的教學(xué)改革,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的語言表達能力,查閱文獻、分析問題及解決問題的能力,而且也培養(yǎng)了學(xué)生團隊協(xié)作能力,此改革有效可行。
參考文獻
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[關(guān)鍵詞]天然產(chǎn)物化學(xué);實驗課程;探索性實驗;創(chuàng)新能力
天然產(chǎn)物化學(xué)課程是高等院校藥學(xué)[1]、應(yīng)用化學(xué)[2]等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)主干課程,是有機化學(xué)的一個重要分支,又是一門交叉學(xué)科,涉及有機化學(xué)、無機化學(xué)、波普解析、生物化學(xué)、儀器分析等先修課程,本門課程要求學(xué)生了解天然產(chǎn)物的分類、分布與結(jié)構(gòu)類型,掌握天然產(chǎn)物分離提取、結(jié)構(gòu)鑒定的一般方法,熟悉各類天然產(chǎn)物,特別是重要天然產(chǎn)物的合成、性質(zhì)及應(yīng)用,并對天然產(chǎn)物的合成途徑有一定認識。其授課主要內(nèi)容包括來源于陸生植物和動物的十三大類天然有機化合物(維生素、糖、核酸、氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)等),以及近年來新增的海洋天然產(chǎn)物章節(jié)[3-4]。天然產(chǎn)物化學(xué)是一門理論和實驗并重的課程,許多提取分離天然產(chǎn)物的規(guī)律是從實驗中總結(jié)出來的[5],而實驗中得到的規(guī)律和經(jīng)驗的集合形成了天然產(chǎn)物化學(xué)課程的理論體系。在實驗課程中有意的訓(xùn)練大學(xué)本科階段學(xué)生的創(chuàng)新能力,不僅能夠為部分適合繼續(xù)科學(xué)探索的學(xué)生打下扎實的基礎(chǔ),因為本科階段學(xué)生的思維還沒有固化,有特有的靈活性和創(chuàng)新性,在實驗過程中能夠有更新穎的角度和更獨特的思維,往往還能夠得到許多高年級研究學(xué)生沒有涉及的新發(fā)現(xiàn)。例如美國猶他大學(xué)Olivera教授指導(dǎo)18歲左右的大學(xué)新生開展關(guān)于芋螺毒素毒性的研究,創(chuàng)造性地直接將芋螺毒組分注射到哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng),揭示了芋螺毒素藥理多樣性的面紗,并且進一步研究發(fā)現(xiàn)了多種活性多肽,部分多肽進入臨床試驗,其中齊考諾肽(ziconotide)已經(jīng)上市[3]??梢?,在大學(xué)天然產(chǎn)物實驗課程階段培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要性,不僅能夠幫助學(xué)生在今后的工作中敢于設(shè)想,大膽實踐,使其創(chuàng)新素質(zhì)不斷提高,還能推動天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域發(fā)展,同時得到更多有益于人類發(fā)展的科研成果。本文就如何在天然產(chǎn)物化學(xué)課程理論授課的基礎(chǔ)上,在實驗課程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和激發(fā)學(xué)生的探索精神,設(shè)計了天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體流程,并探討了該流程得以順利實施的保障。以期在天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程的授課中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情,并發(fā)現(xiàn)具有科研精神和科研潛力的優(yōu)秀學(xué)生,鼓勵其積極投身于我國天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域的研究,還能在實驗課程中得到更多有價值的科研成果,以期積極推動產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的高校課程培養(yǎng)體系建設(shè)。
1天然產(chǎn)物化學(xué)課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的流程設(shè)計
1.1基礎(chǔ)練習(xí)
天然產(chǎn)物化學(xué)是一門理論和實踐并重的課程,良好的理論基礎(chǔ)是其實踐操作的前提,而實踐操作又豐富了理論知識體系,但最終落腳點是在實踐應(yīng)用上,一些基礎(chǔ)的實踐操作技能單靠理論是無法習(xí)得的,要熟練掌握還是需通過實驗課程的習(xí)得和課后不斷練習(xí),并且對基本操作技能的熟練使用是實踐創(chuàng)新的基礎(chǔ)。盡管對天然產(chǎn)物進行深入研究的過程中會涉及非常多的實驗操作方法,但其中最基本的操作方法和技能并不多,如天然產(chǎn)物提取,天然產(chǎn)物除雜、純化,天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的分析等,所涉及到的儀器設(shè)備或工具主要有提取裝置、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、分層過濾裝置、硅膠等不同類型柱色譜裝置、薄層色譜、液相色譜裝置、紫外檢測裝置等,都是初級簡單的基礎(chǔ)裝置。因此,在實驗教學(xué)過程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ),是通過設(shè)計一些初級基本的課程,由淺入深,訓(xùn)練學(xué)生初步了解或掌握最基本的操作技能,使用最基礎(chǔ)的裝置和工具,如“黃連中小檗堿的提取與鑒定”、“黃芪多糖的提取分離和鑒定”等。這些基礎(chǔ)實驗作為天然產(chǎn)物化學(xué)研究的入門,必不可少,但是切勿過多,否則會因為重復(fù)類似的操作而使學(xué)生漸漸失去興趣,阻礙了其創(chuàng)新發(fā)揮。
1.2自主選材
經(jīng)過少而精的基礎(chǔ)練習(xí)后,同學(xué)們對于天然產(chǎn)物化學(xué)的實踐有了一定基礎(chǔ),為培養(yǎng)其創(chuàng)新能力,需激發(fā)學(xué)生的興趣,要啟發(fā)學(xué)生通過探索身邊的未知,在實踐中打開另一個世界的大門,并伴隨帶來的一定成就感,再進一步激發(fā)興趣。此時,要求學(xué)生根據(jù)自身生活環(huán)境,選一種或多種材料,可以是植物、動物或微生物,然后根據(jù)興趣方向進行組隊。同學(xué)們自發(fā)組隊完成后,為了保障后續(xù)創(chuàng)新訓(xùn)練的順利開展,指導(dǎo)老師可根據(jù)實驗課程基礎(chǔ)練習(xí)階段的表現(xiàn)情況,對各分組進行調(diào)整,并選定小組組長,同時根據(jù)自身經(jīng)驗從學(xué)生選出的材料中排除一部分收集或探索難度較大、明顯超過學(xué)生水平的材料,并給出建議首選材料。
1.3自主設(shè)計
選材組隊完成以后,便進入實驗方案自主設(shè)計階段,要求學(xué)生結(jié)合之前實驗課程的實驗設(shè)計,自主查閱文獻并設(shè)計實驗方案。為了節(jié)約時間,提高效率,可要求小組不同學(xué)生根據(jù)自身特長進行分工,如資料收集、整理,具體某一實驗流程的安排設(shè)計、調(diào)研確定實驗中所需儀器設(shè)備實驗室是否滿足并擬定解決方法,及最后的設(shè)計報告的撰寫等。本過程是理論探索過程,為保障設(shè)計的合理性和完整性,指導(dǎo)老師需對設(shè)計報告進行審核和修改,并及時為學(xué)生解疑答惑,提出意見,同時鼓勵學(xué)生克服困難,避免部分學(xué)生放棄。還應(yīng)就實驗設(shè)計中涉及的實驗室安全問題進行教育培訓(xùn),提前識別風(fēng)險,預(yù)估風(fēng)險并提出方案規(guī)避風(fēng)險,確保實驗進行中的安全問題,提高安全意識。
1.4實驗方案實施
實驗方案設(shè)計完成后,便進入實踐實施階段,該階段可能是天然產(chǎn)物化學(xué)實驗中最具挑戰(zhàn)的部分,其周期最長,遇到的問題可能最多。此階段,指導(dǎo)老師須定時與學(xué)生分析和討論實驗過程中的問題、現(xiàn)象等,指導(dǎo)學(xué)生如何獲取解決方法,還須在實驗實施過程中強調(diào)實驗安全操作流程,培養(yǎng)學(xué)生安全意識。此外,指導(dǎo)老師要鼓勵學(xué)生仔細觀察、不斷重復(fù),自主發(fā)現(xiàn)問題;也要對實驗過程中的新現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生思考,鼓勵大膽假設(shè);對部分初步判斷特別有價值或有意義的新問題,指導(dǎo)老師甚至可以和學(xué)生一起進行探究。整個過程中要培養(yǎng)學(xué)生做好實驗記錄的習(xí)慣。
1.5實驗結(jié)果整理
實驗完成后,要求學(xué)生對實驗結(jié)果進行整理,并撰寫報告,對部分有科學(xué)價值的內(nèi)容,鼓勵學(xué)生撰寫成論文,投稿發(fā)表。對于實驗結(jié)果的整理分析,可以幫助學(xué)生認識實驗中得到了怎樣的數(shù)據(jù),說明了什么問題。通過對整個實驗的回憶,能讓學(xué)生意識到自身的進步,從而增加其探索的欲望。其中,對具有科學(xué)價值的創(chuàng)新成果,投稿到期刊,對學(xué)生來說也是一種認可,會大大激發(fā)學(xué)生的成就感,在投稿返修過程中還能培養(yǎng)學(xué)生抗挫折能力和科學(xué)韌性。
2課程創(chuàng)新設(shè)計實施的保障
2.1師資力量的保障
本文設(shè)計提出的天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的流程的第一階段基礎(chǔ)訓(xùn)練階段,由于其整個實驗設(shè)計、實驗過程和實驗結(jié)果等早已明確,實驗為驗證性工作,一般實驗教師便可勝任。而在此基礎(chǔ)上開展的后續(xù)流程,具有明顯的探索性,期間所遇到的問題,和所面臨的困得更多,需具有較好科研基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力的老師作為指導(dǎo),這對后續(xù)流程的順利開展和完成具有重要作用。并且,由于每位老師精力有限,指導(dǎo)的小組不宜太多,為每一個小組配備專門指導(dǎo)老師很重要。因此,在天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程開始前,教研室相關(guān)課程負責(zé)教師要為學(xué)生遴選一個導(dǎo)師庫,根據(jù)教師研究方向匹配相應(yīng)實驗小組;也可以由學(xué)生根據(jù)實驗設(shè)計和研究內(nèi)容,在導(dǎo)師庫選擇合適的指導(dǎo)教師。目前,盡管隨著各大高校不斷引進高水平博士,高校的師資水平在不斷提高,但國內(nèi)高校很少有這種直接為某一個實驗創(chuàng)新課程匹配師資的舉措。不過,從目前很多高校開展的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目來看,高校中已經(jīng)有相當(dāng)部分教師有意愿指導(dǎo)學(xué)生作探索研究[6],并且隨著具有博士學(xué)位教師的增加,此類教師隊伍人數(shù)在逐年增加,可見高校中愿意帶領(lǐng)學(xué)生開拓創(chuàng)新的老師并不少,這為本文提出的在天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的流程的順利開展提供了一定保障,為建立相應(yīng)的導(dǎo)師庫提供了可能。
2.2時間和場地的保障
由于天然產(chǎn)物化學(xué)課程中涉及實驗的開展需要耗費大量的時間和精力,并且需要較固定的場所,因此,在時間和場地方面的保障必不可少。每一門課的課時量有限,除了減少驗證性實驗課的課時量外,增加實驗課的總課時量也很重要,同時,還需要學(xué)生拿出部分課余時間。由于不同學(xué)生課余時間的安排不盡相同,小組間不同成員的合理分工就非常有必要,通過合作從而保障創(chuàng)新性實驗的順利進行。此外,隨著開放性實驗室越來越多,公共平臺也越來越多,獲取一個相對固定的地方也相對容易,這為創(chuàng)新性實驗課程的順利開展提供了有力支撐。
2.3經(jīng)費保障
材料的收集、試劑和耗材的購買都需要經(jīng)費,充足的經(jīng)費來源是保障其順利實施的前提之一。教研室在安排相關(guān)實驗前,便需要預(yù)算相應(yīng)的經(jīng)費需求。此外,對于創(chuàng)新性較好的實驗,可以在完成課程教學(xué)的同時,申請高校相應(yīng)支撐項目,如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。此外,部分選題在篩選指導(dǎo)老師時,如果能找到具有類似科研項目的指導(dǎo)教師最好,這樣指導(dǎo)老師可以從自己的科研經(jīng)費中拿出一部分資金,保障創(chuàng)新實驗的順利完成。此外,不同高校還可以從不同的創(chuàng)新實驗課程中篩選出部分具有較好價值的研究進行資助。
2.4過程監(jiān)督
過程監(jiān)督是指在整個創(chuàng)新實驗培養(yǎng)過程中,基礎(chǔ)實驗課程主講教師、小組探索實驗指導(dǎo)教師、教研室負責(zé)老師負有監(jiān)督學(xué)生整個實驗課程按照既定的流程持續(xù)進行的責(zé)任,避免虎頭蛇尾,隨著時間的延長,參與的人越來越少。同時也要避免創(chuàng)新性天然產(chǎn)物化學(xué)實驗課程進行的過程中,出現(xiàn)安全事故,要保障師生及學(xué)校的人身財產(chǎn)安全。此外,對于客觀原因無法順利完成該課程的,也可通過時時監(jiān)督和了解,及時終止。
英文名稱:Chinese Journal of Natural Medicines
主管單位:中華人民共和國教育部
主辦單位:中國藥科大學(xué);中國藥學(xué)會
出版周期:雙月刊
出版地址:江蘇省南京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1672-3651
國內(nèi)刊號:32-1708/R
郵發(fā)代號:28-306
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:2003
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
期刊榮譽:
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
(安徽新華學(xué)院 藥學(xué)院,安徽 合肥 230088)
摘 要:從實驗教師隊伍、實驗分級、實驗學(xué)時、錄像和多媒體教學(xué)、雙語教學(xué)、綠色和環(huán)保實驗、實驗評價方式七個方面論述《天然藥物化學(xué)》實驗教學(xué)改革的措施和必要性,為應(yīng)用型人才培養(yǎng)在教學(xué)上落實提供新的思路.
關(guān)鍵詞 :天然藥物化學(xué);實驗;教學(xué)研究
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-260X(2015)04-0241-02
國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年) 中明確指出,“以人為本、全面實施素質(zhì)教育”是教育改革的主要方向和著力點,要強化應(yīng)用能力培養(yǎng),全面提升學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力[1].《天然藥物化學(xué)》是藥學(xué)專業(yè)與中藥學(xué)專業(yè)的主干課程,其實驗主要包括對天然藥物中各類化學(xué)成分的提取、分離、精制與鑒定等內(nèi)容[2].
高等教育大眾化使我國高校學(xué)生人數(shù)不斷增加,而實驗設(shè)備投入相對不足,特別是地方新辦本科院校,使藥學(xué)課程實驗存在較大的現(xiàn)實難題,主要表現(xiàn)在:實驗學(xué)時偏少,項目較少;實驗分組人數(shù)較多,學(xué)生實驗技能鍛煉機會少;實驗開放時間短,學(xué)生僅靠教學(xué)時間難以得到有效訓(xùn)練,效果不理想;實驗成績評價單一,主要以實驗報告為主;實驗項目單一,綜合性、設(shè)計性實驗較少;實驗試劑沒有建立或?qū)嵤┗厥罩贫?,易造成環(huán)境污染等.因此,強化學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng),充分挖掘高校人才培養(yǎng)的個性化,增強學(xué)生的主觀能動性,讓學(xué)生充分參與到實驗教學(xué)中,是教育工作者肩負的重要責(zé)任.
另外,傳統(tǒng)的《天然藥物化學(xué)》實驗教學(xué)主要依靠教師對實驗?zāi)康摹⒃?、步驟和注意事項的詳細講述,由學(xué)生被動完成各項教學(xué)任務(wù),學(xué)生“照方抓藥”,沒有體驗到對一個事物進行自我探索,最終領(lǐng)悟真理的自我感受,久而久之,厭學(xué)情緒油然而生.在匆匆忙忙的2-3學(xué)時實驗教學(xué)中,不知道為什么這么做,做的是什么,實驗結(jié)束一哄而散,學(xué)生之間沒有交流和總結(jié),這種做法極大地束縛了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[3].本文從以下幾個方面論述《天然藥物化學(xué)》課程實驗改革的方向和思路.
1 加強實驗師資隊伍建設(shè),提高實驗室建設(shè)水平
通過增加《天然藥物化學(xué)》課程實驗教師,提升教師職稱和學(xué)歷,提高實驗教學(xué)的軟件水平.在實驗室建設(shè)方面,需要投入大量資金,通過引入多功能反應(yīng)釜、中試旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀器、微濾-超濾系統(tǒng)、高效液相色譜儀、紅外光譜儀、紫外分光光度儀等設(shè)備,提升中試實驗和創(chuàng)新實驗的水平和層次[3],強化應(yīng)用性設(shè)備使用訓(xùn)練強度.
2 增加實驗學(xué)時,保證實驗鍛煉效果
根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求,我院已對《天然藥物化學(xué)》課程實驗學(xué)時進行了大幅度修訂,從原來的18學(xué)時增加到30學(xué)時,這對促進學(xué)生充分掌握實驗技能,對進一步開設(shè)綜合性與設(shè)計性實驗奠定了基礎(chǔ),也可以為適當(dāng)增加實驗難度提供了學(xué)時保障.
3 實行實驗分級安排制度
《天然藥物化學(xué)》課程實驗課時間需要化零為整,因為過度分散的時間不利于實驗的開展,必然導(dǎo)致如下問題:(1)藥物提取、分離的時間可能不夠,學(xué)生易產(chǎn)生急躁和緊張情緒;(2)每次實驗間隔時間可能1-2天,也可能1-2周,如果趕上放假,有可能2-3周,學(xué)生的積極性被耗損掉,對整個實驗沒有系統(tǒng)化和整體化觀念.(3)由于產(chǎn)物放置時間過長,產(chǎn)生變性或變質(zhì)后,學(xué)生易產(chǎn)生挫折感,對科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)精神的培養(yǎng)極為不利.因此,需要延長單次實驗時間,把一次藥物化學(xué)實驗改為一天或半天[4].
實行初級、中級、高級三級實驗?zāi)J?,可以解決以上問題.初級實驗先進行1-2人的驗證性實驗,中級實驗進行3-4人的綜合性實驗,高級實驗實行4-5人的設(shè)計性實驗.驗證性實驗按傳統(tǒng)模式進行,注重訓(xùn)練動手能力,以教師指導(dǎo)為主.中級和高級實驗摒棄傳統(tǒng)的固定時間、固定實驗室、固定實驗項目制度,實現(xiàn)小組完成,個人參與項目,要求學(xué)生查閱多種數(shù)據(jù)庫(如Sciencedirect、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫等),動手采集藥材,進行預(yù)實驗,確定一種藥物的提取、分離路線及鑒定實驗方案[5],最終要上交實驗產(chǎn)品和詳細研究報告,在有條件的情況下上交產(chǎn)品純度和檢測報告,用此報告代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗報告作為評定成績的標(biāo)準(zhǔn).例如將“黃柏中鹽酸小檗堿的提取分離與檢識”和“槐花米中蕓香苷的提取及槲皮素的制備與檢識”兩個實驗由綜合性實驗上升為自主設(shè)計性實驗,可明顯發(fā)現(xiàn)在學(xué)生實驗過程中所展現(xiàn)的理性思維的閃光點[6].
4 拍攝實驗教學(xué)錄像和多媒體輔助教學(xué)
拍攝實驗教學(xué)錄像可作為共享資源,可作為學(xué)生實驗前的演示材料,也可以強化教師對教學(xué)的自我反思[7].利用多媒體技術(shù),如PS連續(xù)動作示意圖片,flash動畫及錄像演示等手段,將抽象的實驗操作、文字性操作規(guī)范轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬洃?,可明顯提高學(xué)生興趣和教學(xué)效果[8].例如超聲、微波、超聲波、超臨界流體萃取、高速逆流層析、高效液相色譜等是現(xiàn)代常用的提取技術(shù),大孔吸附樹脂、離子交換樹脂、葡聚糖凝膠色譜、聚酰胺柱色譜是經(jīng)典的分離材料,紅外光譜、磁共振、圓二色譜是天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定過程中常用的手段[9],由于儀器設(shè)備昂貴,種類較多,本科學(xué)生一一體驗并不現(xiàn)實,這就需要充分發(fā)揮錄像和多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)勢,使學(xué)生體驗較直觀的感受.
5 努力開展雙語教學(xué)
隨著我國加入WTO,國際交流與合作會日益頻繁,跨國制藥巨頭紛紛在國內(nèi)辦廠,精通專業(yè)英語和專業(yè)技能的高素質(zhì)“復(fù)合型”人才非常稀缺.雙語教學(xué)(Bilingual Education)指運用英漢兩種語言進行教學(xué)活動的一種教學(xué)形式.《天然藥物化學(xué)》課程雙語教學(xué)的實施有利于學(xué)生了解本專業(yè)研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿,有利于引進國外先進的專業(yè)技術(shù),構(gòu)建適應(yīng)國際專業(yè)學(xué)術(shù)交流的人才培養(yǎng)模式,使學(xué)生的語言知識和專業(yè)知識實現(xiàn)同步提高[10].
英文文獻調(diào)研和雙語教材編寫是開展雙語教學(xué)的重要支撐.例如在實驗中結(jié)合Journal of Natural Products,Tetrahedron,Chemical& Pharmaceutical Bulletin等專業(yè)期刊中論文進行講解,學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯,把握國際研究方向.本教研室編寫的《天然藥物化學(xué)實驗》雙語教材已被遴選為安徽省十二五規(guī)劃教材.
6 灌輸綠色、環(huán)保實驗理念
制藥企業(yè)“三廢”的大量排放導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的急劇惡化,重視綠色化學(xué)思想要在《天然藥物化學(xué)》實驗課程中進行點點滴滴的積累和熏陶.傳統(tǒng)的藥物化學(xué)實驗教學(xué)中,特別是中試實驗,實驗原料用量大,有機溶劑無法集中回收、反應(yīng)產(chǎn)生廢氣廢液等情況,污染環(huán)境,提高了實驗成本高、能耗,嚴(yán)重違背人與自然和諧發(fā)展的教學(xué)觀念[11].
《天然藥物化學(xué)》實驗課程中實現(xiàn)綠色、環(huán)保的理念有助于學(xué)生人文思想的培養(yǎng),從原料到實驗方案的“綠色化”涉及到諸多方面,主要可以從下列幾個方面開展:(1)引進仿真軟件或者拍攝多媒體教學(xué)錄像,對簡單實驗進行計算機模擬操作或視頻體驗教學(xué).(2)微型化學(xué)實驗就是在微型儀器裝置中進行的化學(xué)實驗,其試劑用量為常規(guī)的十分之一到千分之一,用量比相應(yīng)的常規(guī)實驗節(jié)省90%左右.(3)實行試劑取代制度,嚴(yán)格控制劇毒試劑或藥物的使用[12-14].
7 改革實驗評價方式
改革傳統(tǒng)的“一張實驗報告定成績”方式,學(xué)生為了完成任務(wù),以抄襲應(yīng)付.要給每個學(xué)生充分展示自己個人能力的機會和平臺,同時又要發(fā)揮每個人的優(yōu)勢和特色.因此,《天然藥物化學(xué)》課程實驗的評價要實行多元化標(biāo)準(zhǔn),比如有的學(xué)生動手能力較強,有的學(xué)生理論功底較好,有的學(xué)生善于表達,有的學(xué)生撰寫報告的能力較強等等.可根據(jù)開放性實驗項目,要求小組成員根據(jù)個人的能力情況和愛好,做相關(guān)的工作,也是個人能力展現(xiàn)的機會.同時,也要將產(chǎn)品設(shè)計、合成效果、產(chǎn)品純度、結(jié)構(gòu)檢測等相關(guān)文件作為其評定成績的依據(jù).為了鼓勵學(xué)生興趣和擴大該課程的影響力,可將本實驗的綜合、設(shè)計性實驗適當(dāng)拓展,允許學(xué)生作為畢業(yè)論文的一部分,提前完成畢業(yè)論文研究工作.
8 總結(jié)
《藥物化學(xué)》是一門實踐性很強的課程,需要由量的積累才能產(chǎn)生質(zhì)的改變,學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)不是一兩堂實驗課就可以完成的,需要長期不斷的實驗訓(xùn)練,這就需要在充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)興趣和自主性的基礎(chǔ)上,以提升動手能力和創(chuàng)新能力為根本目的,才能真正達到實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的.
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