以学生为主体的中药化学探索性实验过程及设计

2015-02-23陈建伟

现代医药卫生 2015年14期

关键词：乙素延胡索探索性

陈勇，李祥，陈建伟

（南京中医药大学药学院中药化学教研室，江苏南京210023）

以学生为主体的中药化学探索性实验过程及设计

陈勇，李祥，陈建伟

（南京中医药大学药学院中药化学教研室，江苏南京210023）

中药化学实验是整个中药化学课程的重要组成部分，目前主要以验证性实验教学为主。随着现代教育改革的不断深入和发展，人们逐渐认识到传统的验证性实验教学已不利于培养创新性人才的目标，而探索性实验的实施过程可培养学生的独立探究能力、创造能力及批判的思维方法，使学生受到科学方法的系统训练。该文结合实例讨论中药化学探索性实验的过程及设计。

学生；教育，医学，本科；中草药/生产和制备；中药化学；教育改革

中药化学学科具有很强的实践性和应用性，因此中药化学实验是整个中药化学课程的重要组成部分。开展中药化学实验，一方面使学生通过实验对理论知识的理解更加深入，掌握得更加牢固；另一方面，训练学生的基本操作技能，培养学生分析和解决问题的能力，使学生获得从事中药化学科研、生产工作的基本能力。目前本校中药学及中药资源与开发专业都开设了中药化学课程，而相应开展的中药化学实验主要以验证性实验为主。随着现代教育改革的不断深入和发展，人们越来越认识到实验教学不仅是验证理论课学习到的一些规律，培训学生的实验技能，而是要使学生通过实验掌握一种科学的学习和研究方法。传统的验证性实验教学已不利于实现培养创新性人才的培养目标[1]。探索性实验作为化学实验的一种形式，旨在培养学生的独立探究能力、创造能力及批判的思维方法，使学生受到科学方法的系统训练[2]。在中药化学实验教学改革中，本校选择以探索性实验的设计与教学为突破口，将验证性为主的实验转变为探索性实验，发挥学生的主体作用[3]，现将中药化学探索性实验的过程及设计报道如下。

1 探索性中药化学实验设计原则

在教学实践中，探索性实验运用于教学的评价结果表明，具有良好教学功能的探索性实验应具备一定的科学性、发展性、可行性、启发性、安全性、趣味性和效益性[4]。这就要求教师设计中药化学探索性实验时，在设计过程中所用到的实验原理，操作程序和方法必须与学生在中药化学课程所学到的理论知识相一致；让学生能够根据现有的中药化学理论及实验操作能力，或通过适当的文献查阅能够较顺利地进行实验方案的探索；使学生在探索的过程中能够积极地、自觉深入地思考，从而培养学生的思维创新能力[5]。同时在设计过程中，尽量选择与日常生活或中药生产实际过程相结合的中药化学问题进行探索。因探索性实验所需的仪器和药品试剂较多，教师和实验人员的工作量较大，所以在设计实验时应讲究时间和教学效益，而且还要尽量在实验过程中使用经济安全的试剂，保证探索性实验的教学工作顺利进行。

2 中药化学探索性实验教学过程及设计

2.1 提出课题为了使学生在探索性实验过程中起到中心和主体的作用，提出的探索性实验课题要与学生的知识结构相符，同时还要具有一定的可行性和趣味性，尽量选择与日常生活或中药生产实际过程相结合的中药化学问题进行探索。可以将中药化学实验中比较成熟的验证性实验如《黄藤中掌叶防已碱的提取、分离、氢化及结构鉴定》转变为探索性实验课题。在导入课题时要生动，以引起学生的探索兴趣。

如提出以下问题：延胡索乙素是临床上常用的一种镇痛药，效果非常好，而延胡索乙素在延胡索中含量仅为万分之几，含量很低，故从延胡索中获得延胡索乙素成本较高，有什么好的解决方法等。通过理论课的学习，学生已了解熟悉了中药化学研究的任务和意义相关知识，可以进行相关讨论，提出一些解决方案。如提出的探索性实验课题是需要学生提前进行相关文献查阅的，可提前在中药化学理论课上提出，给学生一定的准备时间。教师再用理论课的相关知识进行引导，最后讨论出可行的探索方向，即通过从其他中药如黄藤中得到黄藤素，再通过简单的氢化反应得到延胡索乙素，来解决这个问题，那么探索的方向转变为如何从黄藤中制备延胡索乙素。方向明确后，下一步进入学生自行探索环节。

2.2 学生自行探索在学生自行探索之前，要对学生进行分组，分组由学生自由组合，教师可只限定每组人数。每组学生首先根据提出的探索性课题，最终要解决的具体问题及大概的探索方向，查阅相关的国内外文献，提出合理的假设[2]；根据文献报道及已有的中药化学理论知识，初步预测实验结果，整理出实验方案报告。

对于提出的探索性课题，即如何从黄藤中制备延胡索乙素，学生进行自行探索后，结合文献及所学的知识，提出以下几种实验方案：（1）黄藤酸性浸出液，石灰水沉去杂质，上清液加盐盐析，重结晶加酸形成盐酸巴马汀，锌-硫酸氢化、碱化后得延胡索乙素[6]。（2）乙醇回流提取液大孔树脂吸附得巴马汀，NaBH4氢化，过滤得结晶，85%乙醇重结晶得延胡索乙素[7]。（3）黄藤酸性浸出液，碱中和，盐析得粗巴马汀，NaBH4氢化，过滤得结晶，85%乙醇重结晶得延胡索乙素[8]。（4）黄藤酸性渗滤液，盐析后碱化得粗巴马汀，重结晶加酸形成盐酸巴马汀，NaBH4氢化，碱化，过滤得结晶，95%乙醇重结晶得延胡索乙素。

2.3 讨论探索的方案由学生自行探索提出的实验方案充满未知因素，因此教师主要从安全性、可行性等方面来仔细审核学生提出的探索性实验方案。在讨论过程中，主要分析和把握不同方案之间的关键差异点，纠正某些实验方案的错误，提出某些实验方案的缺点。有些组的学生提出的方案可以解决探索性课题，学生可以使用自己设计并经修正的实验方案。而有些组的学生的探索方案在讨论后不能很好地解决问题，可以选用教师介绍的其他实验方案，也可以选择其认为比较合理的实验方案。最后，从可行的探索性方案中选出2～3种方案，再将实验学生重新分组，每种方案至少保证有三组同学进行实验。最后，教师根据学生选择的实验方案，准备实验仪器、药品试剂等。

例如，学生提出的从黄藤中制备延胡索乙素的3种实验方案，主要差异集中在提取的方法不同、碱化和盐析的顺序不同、粗巴马汀是否要精制和氢化的方法不同。而教师要根据安全性、可行性和效益性等原则来和学生讨论实验方案。如锌-硫酸氢化法、NaBH4氢化法还原时间长，效率低；而从安全的角度出发，在不降低实验效率的情况下，应将学生的实验方案中有毒试剂如甲醇改为用无毒的乙醇替代。

2.4 实验方案的实施学生自己动手操作，是实验教学的主要环节，也是学生检验自己的探索性实验方案，完成检验所学理论知识的重要环节。学生进入实验室后，根据拟定的实验设计方案，进行仪器和相关药品试剂的准备、进行实验、观察实验现象、及时做好实验记录。由于探索性实验有一定难度，对于学生来说，一个方案由一组操作，如在操作过程中发生操作失误，最后将得不到实验数据，无法进行不同方案的比较，这会使前期的探索方案得不到有效的验证。所以前期教师要对学生进行重新分组，每种方案至少保证有三组学生进行实验。与此同时，教师要进行检查、指导、参与。特别注意的是，对一些比较复杂的操作，教师在实验方案的实施前还应让学生做相应的技能训练。

2.5 总结与反思在实验实施的过程中，教师要提醒学生注意观察，做好实验记录，如中间产物的重量、反应过程中产生的颜色变化等。实验完成后，学生要分组写出所实施的实验方案的详细操作过程及实验过程中的现象及结果。在总结反思过程中，学生作为实验的具体实施者应成为主体，通过实验过程中所得到的数据，进行分析比较，教师在一旁进行引导和总结即可。不同实验方案实施的小组要进行实验数据的比较，最终提出探索性课题的最佳解决方案。

例如，在总结如何从黄藤中制备延胡索乙素的方案时，应就学生自行探索阶段提出的实验方案中的主要差异点进行总结分析。根据实验结果，来分析碱化和盐析的顺序不同、粗巴马汀是否要精制对延胡索乙素的得率及纯度的影响。

3 注意的问题

3.1 探索性实验课题的选择教师必须事先对学生的知识结构背景进行相关调研，提出学生利用中药化学课程所学的知识能解决的课题进行探索。教师必须事先对学生采用的实验方案内容、步骤和使用的仪器药品等做到心中有数[9]。在方案讨论阶段，要适当地引导部分学生，如对于提出的方案不可行的学生选择教师介绍的方案，而该方案教师应做过预实验，以保证探索性实验正常有序地进行。

3.2 教师要在实验过程中及时指导探索性实验要以学生为主体，但是不能放开学生完全不管。在进行探索性实验前，要对学生的实验操作技能有所了解，事先要对溶剂提取法、液-液萃取法、重结晶、柱色谱分离等中药化学实验基本操作进行训练。学生在实验过程中由于实验操作不熟练，往往会犯一些失误。教师要在整个实验的过程中认真、及时指导，一方面要求学生在动手做之前要认真地思考，了解实验的关键操作要点；另一方面也要及时帮助学生分析实验失败的原因，找出问题，重新实验，以取得最终的结果[10]。当然，如果实验进行到后期由于实验操作失误没有得出结果，不应再要求学生花费大量的时间重新做实验，可与实施相同方案的实验组共享中间产物或合并成一组继续进行实验。教师要鼓励不同组别的学生经常交流，相互分工协作，培养学生团队合作的精神。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.14.055

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