植提特色天然药物化学的教学模式研究

李会珍+李晓君+张志军+陈铁

摘要：国内开设生物工程专业的高校数以百计，针对生物工程产业与人才培养脱节的问题，中北大学生物工程专业凝练了植物提取方向的发展特色。天然药物化学作为核心课程，结合课程的特点和我校专业特色，课程组从优化课堂教学内容、完善实践教学内容、改革教学方法、改进考核方式和增加实践机会等多角度进行改革和创新，在实践中取得了较好的效果。

关键词：植提特色；生物工程；天然药物化学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0110-02

21世纪是生物的世纪，生物技术是当今国际科技发展的主要推动力，生物技术引领的生物产业已经成为21世纪经济发展新的增长点，对解决人类面临的人口、健康、粮食、能源、环境等主要问题具有重大战略意义。进入21世纪以来，我国各类高等学校都相继开办生物工程专业，目前全国共有230多家高等学校开设生物工程专业。如何在众多的竞争者中突显自身的优势是每个高校，尤其是地方高校所面临的问题。中北大学生物工程专业已成立10余年，培养了600多名毕业生，目前招生人数稳定在100人/年左右，教师队伍也相对稳定，70%具有博士学位，半数老师具有高级职称，经过多年的发展和专业方向调整，结合山西省的地方特色，形成了一条适合本省地方特色的植物提取方向的生物工程专业培养模式。天然药物化学式运用现代分离手段方法和波谱学知识研究天然药物化学尤其是植物药物化学的一门学科，是传统的药学专业必修课程，结合我校生物工程的特色，也将天然药物化学作为本专业的必修课程。该课程，要求学生通过学习掌握天然药物化学成分的提取、分离、结构鉴定、生物活性等相关知识，并与相关专业课程结合，重点掌握传统药用植物和地方特色地道药材的提取方法和植提产品的主要指标获取和测试方法等。通过两届学生的培养实践，取得了较好的效果，在此与大家分享。

一、提升专业特色，优化课堂教学内容

天然药物化学教材多样，内容繁多，如果不加以精简和优化，势必给学生学习造成障碍，造成学生兴趣低下，不利于课程学习和后续专业课程的跟进，甚至导致学生对专业反感，不利于学生的就业，所以确立合适和合理的教学内容是课程学习的首要任务。天然药物化学的教材选定和教学大纲的制定经生物分离工程研究室教师的集体研究制定，并经专业负责教师的严格审核。教学内容的安排基本遵循先按化学结构划定大类，以大类为基础，结合植提市场的热销产品或山西省的道地药材确定讲解的重点小类，以此为契机，沿着化学结构类型—理化性质—提取方法—分离方法—结构鉴定方法—功效研究等主线进行讲解。另外，在讲解专业知识时应与市场接轨，让学生掌握专业知识，同时又了解相关产品的市场情况，使学生的学习兴趣提高。如黄酮类化合物的讲解，举例银杏黄酮的市场情况，市售产品对总黄酮苷含量的要求，不同纯度产品的不同用途，适用于制药、保健品还是日化产品？终端产品是什么？有哪些主要厂家在生产？等等。这样不仅使学生对黄酮类成分有所了解，而且对其用途、市场等更直接的信息有所掌握，可极大地提升学生的学习动力，起到事半功倍的作用。

二、结合地方特色，完善实践教学内容

山西省不仅是中国的煤炭主产地，也是中国药用植物物种的资源宝库。药用植物和特色保健植物资源丰富，不仅有闻名中外的道地药材党参、黄芪、甘草、连翘、柴胡等，而且有在煤炭转型基础上大力栽培种植的核桃、山楂、燕麦、胡麻、枸杞等特色保健作用植物。借助这一优势，在实施配套实验教学环节的过程中，我们侧重于结合山西的地方特色资源。以胡麻为例，胡麻中提取的亚麻油已经是成型的产品，北方的学生都较为熟悉，但胡麻饼粕的开发可作为学生实验教学的一个备选题目，引导学生经文献查阅、市场调研等确定合理的题目和教学实验内容。譬如，2010级学生设计采用超声波辅助溶剂法对亚麻木酚素进行提取，并采用响应面法对提取工艺进行优化，并最终验证，不仅可以锻炼学生，而且对相关产品的开发提供了新思路和新方法。另外我们还针对本专业的学生设计和安排了一些学生开放性实验和科技创新类项目，以目前立项的校、院级项目为例，譬如：紫苏精油皂的开发，就涉及紫苏叶子或秸秆中挥发油的提取；树莓果实黄酮类物质的纯化和利用；紫苏蛋白的提取及活性肽的制备；山杏核壳黑色素的提取及抗氧化性研究等。其中涉及提取、分离纯化、活性验证和终端产品开发等多个环节，加深了学生对课本知识的巩固。我们鼓励学生参与教师的科研团队，从大一第二学期末开始进行选拔，双向选择使部分有兴趣的学生参与到不同的课题组。譬如：“怡草苑”工作室，其研究重点包括植物原料筛选（品种培育、高效栽培等）、分离提取加工、生物产品检测、生物功能验证及生物产品在食品、化妆品和医药保健品行业的开发应用。该工作室每年选拔8名左右的本科生充实研究队伍，并建立了相应的考核机制，包括：实验室安全守则、周工作时间、科研论文写作等相关的规定，完善了考核机制，采用动态淘汰机制，使真正对植物分离提取有兴趣的同学能发挥其作用，不仅给研究团队带来了新的想法和研究骨干，而且对同学们也是极大的锻炼，为将来继续深造和走向相关的工作岗位奠定了坚实的基础。

三、提升学生主动性，改革教学方法

在学习过程中，学习者自身的作用永远都是第一位的。提升学生的积极性，是教学改革成功的第一步。根据本校现行的2008版培养方案，天然药物化学课程开设在大三第二学期，此时学生已经适应了大学的学习方式，并具备了专业基础知识，转换传统的教师随堂讲授、学生死记硬背的学习模式已顺理成章。课堂教学模块：结合课程教学大纲的章节内容，将学生分组，采用教师引导结合自主选择的方式将每章内容分配给两组同学，负责收集相应的资料，包括特色植物的现行提取工艺、与传统工艺的优劣比较、市场分析等相关内容。课堂教学中可给予10分钟的时间，其中5分钟时间可由同学们自由发挥，采用PPT展示或口头演讲，将自己收集的内容展示给大家；剩余的5分钟大家可以互动，甚至辩论。教师负责点评，并给两组同学相应的分数，作为平时成绩的重要参考。实验教学模块：将传统的验证性实验转化为设计性实验，具体程序包括：首先，以课堂教学模块的学生分组为基础，以学生自愿组对为主结合教师指导分配，教师制定或学生自己设计经教师审核后每组形成一个题目；其次，学生通过文献查阅等方式，确定实验方案及相关的仪器和药品需求；再次，教师和学生共同论证可行性，并指导修订，确定最终的方案；最后，在教师监督下，学生独立完成实验，提交实验报告，教师进行考核。这种方式不仅考察了学生对基础知识的掌握程度，而且利于激发学生的创新性思维，同时也增进了学生之间的团队合作精神，有助于其今后的工作和学习。

四、与时俱进，改进考核方式

传统的天然药物化学考核方式基本有两种。一是闭卷考试，仅通过试卷的方式考核学生对天然药物化学的重点和难点内容的掌握。这种方式对于学生的动手能力和创新性思维考察几乎为零，学生通过考前突击或者死背硬记很容易拿到较好的分数，但是真正获得了多少知识却无从考究，其效果不言而喻，应该属于较差的考核方式，所以对于部分同学而言没有任何吸引力，只是坐等考前突击，教学效果差。另一种是闭卷考试结合实验课成绩，而且实验课也基本为验证性实验。这种考核方式略好于前一种，但是验证性实验考察的只是学生的动手操作能力，对其思维训练和考核几乎为零，而且由于是分组实验，对学生的实验动手能力的考核也很难做到公平公正。所以这两种方式都难以考察学生对天然药物化学课程的精髓的掌握程度，而且对学生平时学习的积极性提高也无益处。通过三届学生的教学实践，课程组将传统的闭卷考试考核方式进行了改革，天然药物化学的课程总成绩划分为三个部分，其中，理论课采用开卷考试的方式，成绩占40%，重点考察学生对基本概念的理解程度及面对综合性问题时的应变能力；实验课采用设计性实验为主，成绩占40%，重点考核团队的查阅和消化文献的能力、实验方案设计水平、具体操作能力、数据处理能力及团队协作能力等；平时成绩占20%，采用分组考核，重点考核团队的资料收集、课堂展示及团队协作和表达能力以及课堂问答等其他平时表现。这种考核方式能在较大程度上提高学生的学习积极性，学生能够积极地参与到课堂教学中，通过角色的转化，甚至可以产生一些新的想法，对教师的科研也可以提供较多的奇思妙想；能够做到考核公平，使学生的综合能力与分数之间更加接近，更加突出实用性，使学生明白了课程对将来工作和学习的实际重要性，而非传统的教师划重点、学生考前突击这种典型的“大学式考核方式”。

五、转换教学思路，增加实践机会

天然药物化学属于典型的实践性学科，注重理论与实践间的联系，所以除了课堂教学和实验教学之外，课程组还增设了第二课堂，组织学生实地去药厂、植提厂实习，帮助学生把课本上的知识与工厂中的实践应用紧密联系起来，同时借助学生们的开放性思维，工厂自身的改制或改进也获益匪浅。譬如，2011级学生分别在山西华康药业股份有限公司和国药威奇达药业有限公司进行了实习，两个企业分别侧重中药提取和生物药物的生产，两种不同的模式，结合学生的意愿，分别选取不同的实习公司进行实习，学习和了解了两种不同的生产模式，也使学生了解了生产一线，对学生将来的就业选择也可提供较好的契机。同时利用暑假期间，积极联系相关单位，将有意愿去企业锻炼的学生推荐到公司锻炼，通过正向淘汰机制，部分学生有能力实习满两个月，获得相关单位的好评，同时也对他们的知识巩固起到了重要的作用。

总之，在植提特色的生物工程专业建设过程中，优化提高天然药物化学的教学效果，对专业建设和后续课程的跟进有着重要的作用。通过学习交流和办学效果的总结，不断改进教学方法，使天然药物化学的教学效果达到特色专业建设的需求，为我省和我国植物提取行业源源不断地提供技术方面人才支撑。