科研对医学院校医用有机化学实验教学质量的影响

王海波 秦向阳 辛春艳 冀 楠 何 炜

空军军医大学药学系化学制药学教研室，陕西西安 710032

医用有机化学是高等医学院校的必修课，是生命科学研究以及临床医疗实践中不可或缺的重要基础课程，对学生后续学习医学基础或专业课起着举足轻重的作用[1-2]。因此，如何在医学院校的化学教学中进行创新性改革已成为亟待解决的重要问题，其有效途径之一是将教师的科学研究（以下简称“科研”）工作和教学工作有机结合，形成互补的良性循环关系，以提高教学效率，搭建医学和化学的理论及实验教学互通的平台。

1 教学、科研相互促进的研究现状

我国高等教育法（2018 修正版）规定，高等教育的任务是培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。2016 年8 月我国教育部科技部明确提出：高校作为人才培养的主阵地，要引导、激励科研人员积极进行教书育人，注重知识的扩散和转移，及时将科研成果转化为教育教学资源，以促进人才培养质量的提高[3-4]。

1.1 国内外教科研融入教学的研究进展

美国哈佛大学文理学院院长亨利·罗索夫斯基曾指出：“科研和教学是相互补充的，大学等级的教学如果没有科研提供新的思想和启示，其教学水平是难以提高的。”[5]现代大学教育应充分认识到科研成果对教学质量提高起促进作用，应把教师的科研优势融于其教学实践中，以高水平的科研工作来实现人才培养质量的提高[6]。在教学过程中，将科研反哺于教学，能够促进教师实现“教授一碗水，自身一桶水”的境界；对于学生来说，可以开阔眼界，体验求知探索的乐趣，更加利于培养学生的科研思维，对其今后独立解决问题起到良好的铺垫作用[7]。

目前，国外高校已形成了良好的科研与本科教学相互促进发展的教学模式，学生在大学期间即可独立开展研究工作。自2000 年开始，我国对于科研促进本科教学相互关系的研究有所增长，尤其是化学学科的教学与科研互补关系的研究，已引起化学教育学者的高度重视。例如，2015 年，石先莹[8]在本学科研究工作的基础上，总结了其在有机化学教学中渗透科研成果一些具体实例，为教师在有机化学的教学中开展科研助力教学质量的提高提供了有意义的借鉴。2016 年，清华大学材料学院的吴音等[9]报道，他们依托无机非金属材料制备技术国家重点实验室，开展了将实验室科研成果转化为本科生实验课内容的探索，学生实验内容与时俱进紧跟科技发展的步伐，通过比较分析多届本科生实践教学的教学效果，证明这种改革与实践对培养学生的科研思维、分析和解决问题的能力均有较明显的促进作用。2018 年，胡胜雄[10]基于有机化学研究领域的新进展，浅析了有机化学教学中引入科研成果的方式，使得有机化学的教学效率有所提升。

1.2 我国高校科技成果转化为本科教学资源面临的问题

目前，与丰厚的科研产出比较，我国高校科技成果转化为本科教学资源的改革研究相对较少，科研反哺教学的能力还处于起步阶段，分析原因，主要有以下几个方面[11-12]：首先，教师缺乏将科研工作融入教学的主观能动性，缺乏真正的教学科研的深度融合意识，对于科研成果转化为本科教学资源来提升学生综合素质的总体认识不足。这与我国高校中存在偏重科研成绩的现象直接相关，教师需将相当一部分精力用于科研项目的实验研究中，倾心于将自己的科研成果或先进的科研进展融入教学设计的教师较少，科研成果向本科教学资源的转化深度和质量不高[13-14]。其次，与学生创新能力相配套的实验教学内容的更新较滞后。在本科教学中，对学生创新和质疑精神的培养至关重要。目前的医学院校教学中，化学实验内容往往较为陈旧，与医学和药学的关联度不够紧密，学生在低年级时所期望的通过化学实验训练实现的创新精神和实践能力的培养受到一定的影响。最后，科研成果自身的适用性是其顺利的转化为教学资源的前提。而目前多数教师在申报科研项目时将其与教学内容和培养学生的要求联合起来的意识较弱，而只有与教学实践规律相符的科研成果，才能够丰富教学内容，促进教学水平的有效提高[15]。

针对上述我国高校中科研和教学深入融合的现状和存在的问题，笔者作为医学院校化学教学的一线教师总结了在科研和实验教学相结合的一些心得体会，并提出了在科研促进教学质量提升中的一些方法和策略，以期为我国医学院校中化学实验教学提供可供借鉴的经验。

2 科研提升医学院校医用有机化学实验教学质量的举措

2.1 依托科研项目改革实验教学内容

医用有机化学是一门实践性很强的学科，其验证性或综合性的实验内容对于学生理论联系实际的能力、开发创新思维和培养科研素质均具有重要作用[16]。近年来，我们着眼于以科研成果提升实验教学质量的做法，结合学校“早实践”和“本科生导师制”，把有机合成、药物化学等相关学科的科研内容融于医用有机化学实验教学中，将教师的科研课题分解为若干单元，从中选取与实验课内容密切相关的单元设置为不同的自主设计性实验主题（实验内容见表1），提供给学生，学生根据自己的兴趣和知识背景，自愿选择确定实验主题，并借助教师提供的参考资源如参考文献、实验书籍等自行制定实验方案，通过超星学习通平台、微信等在线方式与教师沟通完善，实验方案经教师审定后，学生进入实验室完成相关实验过程。

表1 与科研课题结合的学生自主设计性实验项目

这种将教师的一部分科研项目渗透到实验课教学中的模式，实现了科研成果反哺教学的目的，促使学生在完成实验任务的过程中对化学学科的特点有了更深入的了解，学生通过查阅中英文参考文献，能够很好地扩大其所学知识面，例如，在完成神经镇静药物苯妥英的合成实验中，学生需要了解该类药物的临床应用有哪些、思考该实验中应用了什么类型的化学反应及机制、产物的分离纯化方法等诸如此类在理论课上讲授的知识点，使学生能够主动思考，激起兴趣，逐步达到对知识的融会贯通。更为重要的是，学生对如何确定科学研究的思路有了一定的认识，对其分析及解决问题的能力、质疑精神等都有较好的培养。

2.2 发挥虚拟仿真实验教学的优势

医学院校中，医用有机化学实验是学生获取知识和提高技能的重要途径。然而，由于化学实验的特殊性，一些操作复杂或涉及高压、低温、极端环境的实验，难以用传统的实验方法向学生大范围开放，导致与医学、药学或军事相关的综合性化学实验无法顺利开展[17-18]。近年来，国内多所医学院校相继开展了基于虚拟仿真技术的实验平台的应用。笔者所在的化学制药学教研室也尝试了开设面向学生的虚拟仿真实验（实验内容见表2），实验内容均来源于教师的科研课题，形成了虚拟实验与传统实验相结合的教学模式（教学组织流程见图1），收到了较好的教学效果，以期对国家提倡的科研促进教学质量的提升有一定的推动作用。

表2 依托于科研课题的虚拟仿真实验项目

图1 虚拟仿真实验的教学组织流程

例如：青蒿素作为我国第一个具有自主知识产权的抗疟疾新药，在全球特别是发展中国家挽救了数百万人的生命，屠呦呦因此获得了2015 年诺贝尔生理学或医学奖[19]。但青蒿素价格昂贵，全世界需求量较大。其传统提取方法周期长，效率低，急需改进青蒿素的提高工艺[20-21]。因此，我们将青蒿素的提取工艺制作成了虚拟实验，让学生在虚拟实验中完成实验试剂和实验仪器的选取，按照操作流程完成青蒿素的提取，在得到青蒿素纯品之后，在虚拟实验中再学习应用1H NMR、13C NMR 进行结构和纯度的鉴定方法。

再如，笔者将承担的国家自然科学基金项目辐射防护药物的设计合成及药效学研究中结构较为简单的目标分子的合成及结构鉴定制作成了虚拟仿真实验。在实验背景中向学生介绍辐射已成为一种广泛存在于自然界的“隐形污染源”，引起机体严重的氧化损伤，使对辐射的致伤机制及抗辐射药物有所了解，有效拓展了其医学和军事背景知识。在实验操作部分，着重强调了该有机合成反应的类型和机制及有机化合物的结构鉴定方法，与其在理论课中学习的波谱章节密切衔接。

2.3 “多途径”提升教师的科研与教学结合的意识

目前，有些医学院校的教师缺乏科研融入教学的意识，因而在教学过程中往往存在知识体系陈旧的倾向，或不能把最新的科技信息传递给学生的问题。本文总结了笔者所在教研室在提升教师科研与教学结合的意识上所采取的一些做法。

首先，我们通过强调科研工作来促进教师的自我知识结构更新和知识体系的充实，加深教师对本学科知识的理解和对科技前沿的把握，奠定其将科研融入教学内容和教学方法的“能动性”基础，通过对科研课题的撰写、开题、中期汇报，结题答辩等环节进行集体讨论，提高教师对科研过程的参与度。我们还开展扎实有效的阅读最新科研文献的活动，通过文献精讲，思考和提出如何将科研思路与教学内容相结合，在实践中提升自己的教学和科研水平，并能够提升其将科研融入教学活动的意识[22]。

其次，科研工作通常较为艰苦，对教师的开拓创新和顽强拼搏精神有着很好的培养，而教师如何将在科研工作中培养出来的敬业精神、创新意识和进取心潜移默化的传递给学生是我们在培养教师时重点关注的问题[23]。定期组织所属教师去院士学科或大型科研平台参观学习，传承科研精神。鼓励教师定期浏览相关国内外医学及化学新进展，不断用新进展、新案例充实教学。同时，组织教师认真研读学校的人才培养方案，深刻地认识社会和军队对医学人才的培养目标，思考培养人才最佳知识、智力结构的有效途径，通过科研创新去探索和掌握本科教学规律。而对于青年教师的培养也尽力实现教学能力和科研水平的综合培养，要求其听取生物化学、分子生物学、病理学、生理学等医学专业课程，强化医学功底，并要求青年教师结合撰写或参与的科研课题进行备课和试讲，通过“导—学—讲—练”模拟课堂教学活动，使其尽快掌握课堂教学实践能力，通过开展教学基本功训练与竞赛、评选等活动，让他们能以饱满的精神状态和对教学、科研工作的极大热情走上讲台。

3 小结与展望

教师需要树立和增强科学研究融于教学的意识和自觉性[24-25]。多年来，在教育实践中面临的主要问题不是教师能否从事教育科学研究的问题，而是要引导教师从教育教学实际出发，“立足于提高教育教学质量”，把科研同教学工作紧密结合起来，从备课到讲授，从教材到学生，从课内到课外，从知识到能力，都体现着“研”的内涵。基于教育教学开展的科研，将更有活力和延续性，融入了科研的教学，将更有启迪和创新性。