农林类专业《植物化学》课程教学方法改进与探讨

梁 倩，王 芳

（西南林业大学林学院西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室，云南昆明 650224）

《植物化学》是以植物等生物资源为研究对象，以有机化学、分析化学、物理化学、植物学等学科为基础，主要研究植物中次生代谢产物的提取分离方法[1]、物理化学性质，结构鉴定、生物活性、生物合成、化学修饰与改造等的一门学科，以揭示植物中次生代谢产物的生物合成、分布、功能与用途。植物化学是生物资源开发利用研究的基础，是化学学科和生物学科的桥梁。《植物化学》对于新药研发、新农药创制、植物化学分类学和化学生态学等方面都有着重要的意义[2-3]。植物化学成分种类众多、结构多样、名称复杂、提取分离流程繁杂而且周期漫长。相对于综合大学和理工类大学的农林类相关专业学生，由于有机化学理论基础相对薄弱，学习难度较大[4]。为了使农林类专业学生能更好地学好这门课.结合《植物化学》课程的特点，通过强化改革教学方法，我们在日常的《植物化学》教学实践中应用了一些改进的行之有效的教学方法，与大家探讨。

1 应用案例教学，以学生为中心，提高教学效果

《植物化学》是一门理论性较强的课程，在课程讲解中建议多采用案例教学。案例教学应有明确的教学目标。案例事件应具有较高的知名度，兼顾案例的科学性和趣味性，学生对案例事件通过大众媒体有所了解，但不清楚其细节和科学原理，案例涉及的相关内容数据丰富、科学逻辑性强、详实可查，能够使学生了解案例事件的起因、经过和结果，并且可以在此基础上进行深入的分析和探讨，容易使学生产生真实感和参与感，极大调动学生学习的积极性。在案例教学实施的过程中，要通过针对性设计案例核心问题，将所涉及《植物化学》课程的基础理论知识、分析问题和解决问题的方法引导出来，同时应用合理的教学设计引导学生主动思考，增强课堂互动，从而更好地理解课程知识点，通过案例达到最终的教学目标。抗疟药物青蒿素，抗癌药物紫杉醇、鬼臼毒素、喜树碱、番荔枝素、长春新碱及其同系物[5]都可以作为案例教学的内容。

现以案例“青蒿素与诺贝尔奖”为例介绍教学内容。首先：教师结合课程的教学大纲，以青蒿素为案例，让学生在预习过程中思考以下科学问题：①众多的植物中，屠呦呦为什么最终选择从黄花蒿中分离青蒿素？②为什么屠呦呦说发现黄花蒿的乙醚提取物具有良好的抗疟活性是发现青蒿素的关键？③青蒿素最终是如何从黄花蒿中被分离的？青蒿素的结构是通过什么方法被鉴定的？④青蒿素的结构有何特点？青蒿素的抗疟活性如何？如何制备双氢青蒿素及其科学意义？针对以上4 个问题，让学生在课堂上应用已经掌握的植物化学基本理论进行分组讨论，进一步培养学生分析问题的能力。最后，教师总结学生的发言，应用植物化学理论对上述4 个问题进行逐一回答，让学生进一步掌握知识点。问题①的提出和回答，让学生加深了解植物化学研究中查阅古代典籍著作和文献资料的重要作用和指导意义。问题②的提出和回答，让学生进一步理解了植物材料提取的基本原理和提取过程不同提取溶剂、温度等提取条件对提取物化学组成的影响。问题③的提出和回答，可以使学生更好理解不同分离方法的原理和植物化学成分结构鉴定的方法，让学生进一步理解分离过程的系统性和复杂性。问题④的提出和回答，让学生能更好理解萜类的结构特点及基本的物理化学性质，同时理解植物化学中的先导化合物这一重要概念，并初步了解先导化合物结构修饰的必要性和结构修饰的目的及方法。在精心设计的案例教学模式下，学生要经过先预习问题，上课过程中回答问题、交流讨论，进行思考，同时要带着这些问题，听老师对问题的讲解，进行再思考。使课堂真正地“活”起来，避免了灌输式教学中课堂的乏味现象；案例教学模式由于是以学生为主体的教学方式，很好地调动了学生学习兴趣和热情，学生对于知识的掌握更深刻，学生应用植物化学学科基本理论知识分析问题的能力得到加强。

2 改进实验教学，加强基本操作训练，培养创新能力

我国高等教育已从单纯的学历教育逐渐转向动手能力和综合技能的培养，实验教学在学生能力培养和综合素质提高方面有着独特作用[5-8]。《植物化学》也是一门实践性很强的课程，目前《植物化学》实验教学方法及实验内容与植物化学学科的发展存在较大差距，《植物化学》实验内容多年不更新，实验技能训练不平衡，重提取，轻分离，化学成分定性实验过于简单，忽视生物活性化合物的分离分析，因此学生不能通过《植物化学》实验掌握该课程的核心操作和对理论知识进一步的活学活用。为了提高《植物化学》实验课程教学质量，在有限的时间里使学生掌握各项植物化学实验技能，我们针对农林院校学生的专业特点，对植物化学实验的教学内容与教学方法进行了一些改革，进一步加深了农林专业学生对不同植物化学成分结构和性质的理解，强化了理论课的教学效果，更好地掌握了植物化学各项基本实验技能。

首先，实验使用的讲义根据农林类学生的特点，由任课老师精心编写，力求实验的开展与理论教学的同步性[9]，虽然讲义权威性不及正规出版的实验教材，但是自编讲义具有更大的灵活性，传统的实验教材难于满足实验教学的要求[10]，实验教材必须与时俱进，更能适应实验课尤其是专业实验课学生实践教学的培养要求[11]。

其次是合理安排实验时间，实验课尽量与理论课同步，以便于学生能更好把植物化学理论知识应用于实验操作过程，并指导实验的顺利进行。前3 次实验一般安排每次4 小时，后面的实验则安排每次8 小时。实验课时间的调整有利于实验的连续性，避免时间间断给实验结构造成的不利影响。农林专业学生普遍对于化学实验操作能力不足，因此需要加强《植物化学》基本技能训练，前3 次实验一般只安排学生进行提取、萃取、重结晶、薄层色谱、柱色谱等基本单项实验，注重培养学生实验操作的规范性，逐步养成良好的操作习惯。同时强化学生实验室安全意识，做到三不伤害，并正确处理实验废弃物，具备基本的科研素质。再次，科学合理安排实验内容。根据植物化学实验教学大纲，适当完善实验内容。让学生学会提取分离生物碱、黄酮、萜类和皂苷等不同类型的化合物，其中至少一类化合物的分离采用活性追踪的方法，并使学生进一步掌握所学到的各种类型化合物定性鉴别的原理和方法。

最后，根据学生的兴趣，开设1～2 个开放性的实验，教师准备几种备选的植物材料，由学生自己查阅文献，观看可以利用的虚拟仿真实验[12]，拟定提取分离的操作过程，并与教师一起探讨方法的可行性，加以修改完善，独立完成提取和分离纯化实验的实际操作，最后分离到该植物的主要化合物。这样有效提高了学生独立应用植物化学理论知识分析问题，解决问题的能力。

植物化学是一门快速发展，理论性和实践性都很强的学科，因此对《植物化学》课程教学提出了更高要求，教师不仅要传授本学科基本理论方法，更重要的是引导学生学会主动思考，以提高分析及解决问题的能力。以学生为中心应用案例教学，提高学生的兴趣，改进实验教学和加强基本操作训练等教学实践活动，使农林专业学生能更好掌握《植物化学》课程基本理论方法，实验动手能力才会有较大的改善，更重要的是提高了学生主动思考和解决问题的能力，进一步培养了学生的创新精神。