天然药物化学实验课程的教学改革探索

张 倩

（广东药科大学药学院，广东 广州 510006）

天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科,是药学专业必修的一门重要专业课[1-2]。天然药物化学实验是天然药物化学课程整个教学体系中的一个重要环节,是一门实践性很强的学科,通过实验课的学习不仅可以印证并加深理解课堂讲授的理论知识,掌握天然药物中有效成分的提取、分离、精制与鉴定的基本方法和技能,更重要的是提高学生动手操作能力、独立思考能力和解决问题的能力,培养学生的创新能力和综和素质[3-5]。广东药科大学天然药物化学实验单独作为一门课程已开课多年,然而天然药物化学实验大多为综合性实验,缺少设计性的实验,同时实验考核评价指标相对片面,学生在实验过程中往往表现出学习动力不足等现象,从而影响了教学质量。针对天然药物化学实验教学中发现的问题,结合实验教学内容,提高实验教学水平,更好的实现教学目标,我们对已有的实验教学做出教学内容和实验考核两个方面的教学改革和积极探索,以期对天然药物化学实验教学改革提供可供借鉴的经验,为培养具有创新能力的药学专业人才提供参考。

1 实验教学内容改革

根据 《天然药物化学》课程的特点和发展趋势,以及学校的教学条件,从提高学生的动手能力、创新能力和培养学生综合素质角度出发,对现行的天然药物化学实验课程的内容做出调整,适量删除一些重复性的验证性或综合性实验,增加设计性实验,保证每个实验都能针对性的训练学生的实验技能,以提高天然药物化学实验的教学质量[6-7]。与传统的综合性实验不同,设计性实验可以充分调动学生学习的自主性和参与的积极性,把握 “学生为主,教师为导”的核心,有利于培养学生思考问题、动手实验和解决问题的能力,激发学生的创新意识。目前,天然药物化学实验主要为药学院相关专业的学生而设,根据专业不同,课时不同(包括54学时和45学时）,按照大纲要求,广东药科大学药学院天然药物化学教研室根据天然药物化学理论课的教学重点和实验课的课时数等情况设定了二个综合性实验和一个设计性实验,几乎涉及天然药物化学研究中所有的实验操作,基本能确保学生通过实验增强动手能力和检验理论课所学内容的要求。广东药科大学药学院药学专业、制药工程专业和药物化学专业的天然药物化学实验课为54学时。这54学时天然药物化学实验课由 《黄连中盐酸小檗碱的提取、分离与鉴定》(18学时）, 《芦丁的提取、分离与鉴定》(18学时）,《补骨脂中补骨脂素与异补骨脂素的提取、分离与鉴定》(18学时）三部分组成。药物分析专业和药物制剂专业的然药物化学实验课为45学时,这45学时天然药物化学实验课由 《黄连中盐酸小檗碱的提取、分离与鉴定》(18学时）,《芦丁的提取、分离与鉴定》(18学时）,《女贞子的提取与鉴定》(9学时）三部分组成。

改革之前的传统三大天然药物化学实验为 《黄连中盐酸小檗碱的提取、分离与鉴定》, 《芦丁的提取、分离与鉴定》和《天然产物化学成分系统预实验》。其中化学成分的系统预实验对天然产物提取物中可能出现的成分进行了化学鉴定,多为试管反应,操作简单,大部分学生对于实验操作均能熟练掌握,但对反应现象的判断失误率较高,导致出现较多的模棱两可的实验现象,继而影响对实验结果的分析判断。整个实验过程存在的最大问题是药材提取液的颜色深,现象不容易观察,还有理论不能联系实际,理论课中学习了生物碱沉淀反应的反应条件、注意事项,以及假阳性结果的排除方法,但学生在试验中不会使用,仍然想当然的操作,结果生物碱的检测的错误率最高。同时因实验材料受制自然界,天然产物化学成分系统预实验偶有波动,综合考虑后,我们教研室选择的改进措施是增加设计性实验,将化学成分预实验改为设计性实验,而且根据课时数不同,开设的设计性实验也不同,54学时的天然药物化学实验课增设的设计性实验为 《补骨脂中补骨脂素与异补骨脂素的提取、分离与鉴定》,45学时的天然药物化学实验课增设的设计性实验为 《女贞子的提取与鉴定》。

以增加的设计性实验 《补骨脂中补骨脂素与异补骨脂素的提取、分离与鉴定》为例,实验流程为:(1）指导老师指导学生查阅和综合文献资料；(2）学生总结关键文献,自行设计实验方案；(3）指导教师提出修改建议；(4）每组学生独立完成实验的全过程；(5）学生书写实验报告,分析实验结果并进行讨论；(6）指导教师总结各组实验结果。考核过程始终贯彻 “以学生为主、教师为辅”的原则。具体实施步骤如下:按照实验分组组成项目小组(每组安排2人）,指导教师提前3周通知学生准备 《补骨脂中补骨脂素与异补骨脂素的提取、分离与鉴定》的实验方案,由学生运用已掌握的基本知识和实验技能,自主查阅资料,设计实验的具体方案、拟定实验步骤,规划所需的仪器设备和试剂,然后将设计性实验方案设计的电子版(Word或PDF）交给指导教师。指导教师对实验方案和技术路线的科学性和可行性进行审核,并提出建议,例如,在对补骨脂粗粉进行精制时,学生们会选择加入活性炭进行脱色,但学生们在报告中仅写 “加入少许活性炭”等,这时要让他们把加入的活性炭的量明确到具体克数,不能出现 “少许”、“少量”、“不超过”这些模糊的字眼。而在薄层色谱鉴定时所选用展开剂(石油醚和乙酸乙酯以不同比例混合）的极性小于柱层析分离时所选用的洗脱剂的极性,也需要让学生进行修改,同时让学生思考为什么洗脱剂的极性要小于展开剂的极性。在对实验方案进行把关时,指导教师可以鼓励每组采用不同的实验方案,使学生尽可能多的掌握与了解不同提取、分离方法,因此当学生的设计方案中出现不同的条件或参数选择时,并不需要进行干预,例如在对补骨脂粗粉进行精制时,需要用活性炭进行脱色,加入活性炭的量学生会选择0.1 g、0.2 g、0.5 g和1 g等；在对补骨脂粗粉进行提取时,提取方法学生会选用回流提取、超声波提取等,提取试剂学生会选用50%乙醇、75%乙醇和纯乙醇等；在对补骨脂和异补骨脂进行分离时,学生选用的洗脱剂中石油醚-乙酸乙酯的比例有2∶1、1∶1和1∶2等；在采用柱层析分离补骨脂素和异补骨脂素时,学生有的采用干法装柱,有的采用湿法装柱；在薄层色谱鉴定时,学生所选用展开剂系统也并不是固定不变的,如石油醚-乙酸乙酯的比例有2∶3、2∶1等。在实验方案的设计报告中要求学生附上参考文献,以帮助他们养成查阅文献获取信息的好习惯。指导教师把整改后的电子版报告返回给学生,学生思考并修改后进行打印,接着每组学生须独立完成实验,总结实验数据,书写实验报告,讨论实验结果是否达到了预期目的。指导教师鼓励学生自己分析问题出在哪里,分析实验中所采用方法的优缺点,还有注意事项及成功失败的心得体会。最后将不同小组的实验结果进行介绍、比较,帮助学生了解到更多的天然药物中有效成分的提取、分离和精制的方法,使学生意识到在天然药物有效成分的提取中提取方法是非常重要的,不同提取方法对应的提取率不同,需要通过科学的实验研究进行比较来选择合适的提取方法,此外,分离和精制中每一步的实验条件也同样都需要通过实验来确定,从而使学生初步掌握科学研究的基本思路和方法,有助于培养学生整体实验思路、从事科研严谨的科学态度和创新思维能力[8-10]。

经过这种实验改革的实践,提高了学生查阅和综合文献资料、获取信息的能力,使学生对实验步骤、仪器操作以及实验中需要注意的问题有了更清楚的认识,同时使得学生更加清晰地了解实验过程中提出问题、思考问题和解决问题的一般方式,在实验过程中做到知其然,且知其所以然,更好地掌握天然药物化学理论知识和实践技能。

2 实验考核方法改革

建立合理的天然药物化学实验考核体系,可以正确地测试学生的综合能力,评价学生的学习效果。为了消除目前实验中普遍存在的重结果、轻过程的现象,我校天然药物化学教研室将天然药物化学实验课程的考核内容由以前的只考察实验结果和实验报告两个方面,改为考核实验课堂提问(考察预习情况）、平时实验操作、实验报告书写和安全卫生情况四个方面,期望通过改革能达到规范实验过程、提高学生实验能力的目的。我们在实验前讲解实验内容时,采取关键部分均由老师提问,学生回答的方式,这需要学生必须在实验前预习实验内容,并掌握实验目的、实验所用提取、分离、精制操作的原理,以及实验所涉及的显色反应的原理,了解实验所用仪器设备、试剂,同时还要推测实验过程中可能出现的问题。对实验课堂提问、平时实验操作、实验报告书写和安全卫生情况四个方面进行评分时的具体操作如下:对于54课时天然药物化学实验课的专业而言,总评成绩=平时成绩×70%+期末成绩×30%；平时成绩=黄连成绩×35%+芦丁成绩×20%+补骨脂成绩×35%+卫生成绩×10%。以每个实验满分计算,折算到总评成绩时,《黄连中盐酸小檗碱的提取、分离与鉴定实验》为24.5分,《芦丁的提取、分离与鉴定实验》为44分,《补骨脂中补骨脂素与异补骨脂素的提取、分离与鉴定实验》为24.5分,卫生为7分,共100分。对于45课时天然药物化学实验课的专业而言,总评成绩=平时成绩×70%+期末成绩×30%；平时成绩=黄连成绩×45%+芦丁成绩×25%+女贞子成绩×20%+卫生成绩×10%。以每个实验满分计算,折算到总评成绩时, 《黄连中盐酸小檗碱的提取、分离与鉴定实验》为31.5分, 《芦丁的提取、分离与鉴定实验》为47.5分, 《女贞子的提取与鉴定实验》为14分,卫生为7分,共100分。改革后的考核方法更符合天然药物化学实验教学特点,更全面,更注重学生的平时课堂表现,从而有利于学生综合实验技能的提升[11]。

3 结 语

通过对天然药物化学实验教学进行改革,增加设计性实验,制定更加全面的实验考核方案,建立了较为完善的实验教学评价体系,大大提高了天然药物化学实验教学的效率、教学效果和质量。其中设计性实验的增加不仅激发了学生的探究兴趣,提高了学生发现问题,分析问题以及综合应用所学知识解决问题的能力,同时,使学生对本专业必备的专业实验技能有了更好的理解和把握,有效培养了药学相关专业学生的创新能力和综合素质。