农林院校《天然产物化学》教学内容和方法改革探讨

张梁

摘 要：天然产物化学是一门侧重于天然物质化学研究的化学类课程，其目的是给学生传授主要天然产物化学成分的结构类型、理化性质及提取分离和结构鉴定技术。该文以农林院校的食品专业为例，剖析近年来《天然产物化学》教学过程中存在的主要问题，相应地提出了一些解决和应对办法。通过对《天然产物化学》课程教学内容和方法的改革和探索，并取得了一定的成效，建立了适合于农林院校的《天然产物化学》教学模式。

关键词：农林院校；天然产物化学；教学；改革

中图分类号 G427 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）05-114-03

《天然产物化学》是一门研究自然界植物、动物、微生物以及矿物质中天然化学成分的课程[1-2]，其研究内容与人们的生活息息相关，例如传统药用植物化学成分，食品功能成分和微生物代谢产物等。近年来，随着人们对于食品、保健品和药品等产品安全性的日益关注，天然产物化学研究技术和方法在这些领域的作用尤显突出，其在化学应用领域的基础性作用也备受重视。农业院校的许多专业都开设《天然产物化学》课程，例如食品科学、茶学等专业。但是，由于缺乏相适应的教材，这些专业的天然产物化学课程教学一直存在许多问题。课程内容往往包含了大量的化学结构式的简单罗列，而对于化学结构式的讲解过于刻板生硬，缺乏合理有效的教学方式，使得学生学习该课程觉得枯燥乏味，学习效果不佳，关键知识点理解掌握不够[3-4]。

为了提高学生对《天然产物化学》的学习效果，就要针对目前教学内容和方式上存在的问题进行相应的改革与探索，选择合适的教学内容与方法。

1 天然产物化学课程教学中存在的主要问题

通过与学生的课下交流，以及课堂反映，《天然产物化学》课程教学存在的主要问题有如下3个方面。

1.1 教学内容设置不合理 在教学过程中，许多学生反映对化学结构的理解和掌握难度较大，特别是一些结构比较复杂的化合物。另外，还有一些专业的学生有机化学基础知识点掌握不够，缺乏扎实的化学基础知识，所以影响了对于化学结构的学习和理解。这种普遍存在的现象与农林高等院校化学类基础课程的设置有关。许多农林院校选用的教材主要有姚新生主编的《天然药物化学》、高锦明主编的《植物化学》及刘湘主编的《天然产物化学》，对于非化学类专业来说，这些教材内容偏多、偏难，没有突出农林院校专业的特色。而且教师在讲授时，通常按照教学大纲中安排的教学内容及先后顺序，没有针对专业的实际情况选取讲授核心知识。

1.2 教学方式方法有待改进 目前，食品科学专业《天然产物化学》课程的教学方式仍以课堂讲授为主，课堂上理论教学往往难以提起学生的学习兴趣，这就要求教师在理论课讲授上要讲究方式方法，旁引佐证，提高学生对于知识的接受程度。而本课程一般都是采用多媒体教学方式，每一节课的多媒体课件包含了大量的化学结构式、理化性质与波谱学特点，以及大量的文字表达内容，学生无法在短短的几个课时内接受并且理解这些复杂的化学知识。

1.3 缺乏相应的实践教学辅助 《天然产物化学》是一门以有机化学为基础、紧密联系现代研究成果的课程。本课程的核心知识都源于有机化学的基本概念和内容，而其它大量的课程内容都是与近100a来天然产物化学的研究结果直接相关。例如黄酮类化学成分的内容往往是来源于传统中药植物化学研究结果，而皂苷类化学成分包含了名贵药材人参的化学研究结果。由此可见，《天然产物化学》既是一门基础性和应用性并重的化学课程，也是一门与实践密切结合的研究性综述课程。而在教学过程中，教师讲解这些枯燥的化学知识时过于书面化，而缺乏动态的以及实践操作的环节，使得教学的响应率较低。

2 农林院校《天然产物化学》课程教学改革措施

2.1 突出关键的内容，去除冗余的部分 以食品科学专业为例，其基础课程《食品化学》部分内容与《天然产物化学》内容重叠，例如《天然产物化学》课程中的多糖类、蛋白质类以及氨基酸类的内容与前述的重复，所以可将这些内容删除。此外，每个章节中都介绍了大量的化学结构式，但是这些结构式数量的增加并没有提高学生对于关键结构母核的掌握能力。例如生物碱这一章介绍了大量的生物碱结构类型的分类，约有10种不同类型的生物碱，而且每一个类型还列出了2～5种化学结构式，数量很大，然而关键内容不够突出。为了让学生能够掌握关键的核心内容，在教学过程中，我们删除了与食品科学专业关系不密切的5个类型生物碱结构的介绍，而突出介绍与食品密切相关的嘌呤类（咖啡碱）、异喹啉类（罂粟碱）和有机胺类（麻黄碱）。结果显示3个核心生物碱的关键母核结构讲解，并且辅助以相关植物的图片介绍，能够显著提高学生的知识点掌握能力。

食品科学专业《天然产物化学》在教学内容上要突出其专业特色，既要讲授经典的天然产物，如黄酮、生物碱、皂苷等，又要讲授其在具有代表性的食品如大豆、水果以及蔬菜中的化学结构。以往的教学内容由于参考植物化学和天然药物化学的讲授，其重点集中在介绍具有显著药理活性的天然产物的理化性质、结构特点、提取分离及结构鉴定方面，没有体现食品科学专业特色，教学内容针对性不强，没有选取讲授的核心知识。由于某些食品如大豆中含有异黄酮类，柑橘水果中含有多甲氧基黄酮类，葡萄中含有花青素类等，这些都属于黄酮类化学成分的范畴，因此在教学中可重点讲授黄酮类化学结构，更能突出食品专业的特点。

2.2 采用互动式课堂教学，提高学生的学习能力 《天然产物化学》理论课中的天然产物基本结构部分均以教师讲解为主，学生往往难以掌握基本概念。改进教学方法后，利用一半的课时，由教师讲解关键的基础知识，如化学结构、理化性质和波谱学特征等，然后利用另一半的课时，提出一些与植物天然产物化学相关的题目，让学生自主选择，查阅文献，并且自己准备多媒体材料进行课堂讲解。这种互动教学方式有助于培养学生自我总结归纳的能力，并且能够增加学生对于关键结构类型的反复接触次数，提高学生对于枯燥化学结构的掌握能力。如《天然产物化学》每章都涉及到很多化学结构，要重点讲授并分析重要的结构式，并督促学生学习记忆，其他化学结构式则简单介绍或让学生自学，使学生掌握最基本和最重要的天然产物的化学结构，如小檗碱、芦丁、樟脑、绿原酸、大黄素、齐墩果酸等常见、常用的天然产物。

2.3 优化组合，加强实验实践环节的教学 《天然产物化学》课程实验项目较多，但由于受到课时和经费的限制，所有的实验项目不可能全部开设，而且《天然产物化学》实验课程所需要的设备经常与食品专业课《食品化学》的相同。在此情况下，为了节约成本，优化组合，提高效率，通过结合食品专业其它相关课程的实践环节，将实验中的回流、索氏提取、超声、微波、薄层色谱、纸色谱、柱色谱等基本方法和基本操作技术融合于关键性的1～2个综合实验中，减少实验方案的数量，增加实验课程的频率[5]。以教师传授基本的实验操作为基础，大胆鼓励学生主动设计实验方案，组成实验小组，开展实验并且思考解决实验过程中的问题。学生从资料搜集、技术路线的确定、实验室仪器设备的准备以及溶液试剂的配制等过程全部由学生自主完成。

3 《天然产物化学》课程教学模式

根据近年来《天然产物化学》教学过程中的经验和体会，以总课时40个课时为例，总结探索出适合于农业院校的《天然产物化学》的教学内容和方法（见表1）。

4 小结

《天然产物化学》是一门实践性很强的课程，教师不仅要传授基本的知识和技术，还要引导学生学会主动思考和解决自然科学中化学问题的基本思路和方法。通过以上教学改革，学生不仅熟悉某一天然产物的提取分离技术路线，并且掌握了基本的科研思路，提高了动手能力以及分析、解决问题的能力。另外，教师在指导学生做实验的同时还应重点指导学生学习、做研究、做学问的方式方法，注重培养学生的创造能力。

参考文献

[1]高锦明.植物化学[M].北京：科学出版社，2003.

[2]张继杰.天然药物化学（第三版）[M].北京：人民卫生出版社，1997.

[3]史清文，李力更，霍长虹，等.天然药物化学理论课教学的改革[J].药学教育，2008，24（1）：34-36.

[4]周国梁，张传宏，卫强. 对《天然药物化学》课程教学中的探讨[J].科技信息，2007（13）：133-134.

[5]王俊儒.天然产物化学分离与鉴定技术[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2006. （责编：陶学军）