新医科背景下有机化学案例教学探索

蔡 东，张志华，赵桂芝*

（1.锦州医科大学公共基础学院，辽宁 锦州 121001；2.辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001）

医学专业的公共基础课程一般在大学一年级开设，此阶段是培养学生学习习惯、思维方式和专业情感的最佳时期，公共基础课程教学质量直接影响整个本科期间的教学质量。有机化学作为医学类专业的一门重要的公共基础课程，可为学生后续专业课程夯实知识基础。同时，高效利用这一关键时期，以有机化学知识为载体，积极探索专业关联度高、体现新医科特色的教学案例，科学合理地拓展课程的广度和深度，可有效提升学生科学与人文素养，促进高阶思维能力的形成，推进“医学＋X”多学科背景的复合型创新拔尖人才培养[1]。

1 案例教学的应用价值分析

1.1 深化职业素养教育

讲授有机化学“烷烃的卤代反应”章节[2]，很多化学反应条件是光照，比如烷烃的自由基卤代反应在黑暗中通常不易发生，但光线照射下反应很剧烈。此类反应属于光化学反应，反应物吸收光能，分子从基态转化为化学性质活泼的激发态，发生自由基化学反应。在精讲烷烃在光照条件下的卤代反应知识点后，可结合临床药物引起的光毒性和多种药品需要避光保存这一内容，设置讨论型案例，留出时间让学生查阅资料、提炼观点，采用翻转课堂方式展开讨论。让学生从案例中切身体会临床上严格按药品说明书存放和使用药品的必要性，以激发学生学习有机化学课程的兴趣，用所学有机化学知识指导未来临床规范用药，并引导学生就医用药物的使用、存储、配伍禁忌等相关化学知识对一个医护工作者的重要性进行讨论，以培养学生高度的责任心和一丝不苟的敬业精神。

案例:药物引起的光毒性反应是药物不良反应中不可忽视的现象，大多数氟喹诺酮类药物患者服用后能产生光毒性反应，表现为红斑、水肿、脱屑、脱皮和色素沉积甚至出现水疙，个别情况下还可引起DNA链的断裂，具有致癌性。在能引起光毒性反应的氟喹诺酮类药物中，司帕沙星的光毒性反应最强。

一般认为在紫外线（320～420 nm）照射下，氟喹诺酮类药物分子从紫外线吸收能量，在水溶液中释放出氟自由基，再和O2发生氧化反应生成活性氧（ROS），ROS激活了皮肤成纤维细胞中的蛋白激酶C和酪氨酸激酶，二者又激活环氧合酶，引起前列腺素等物质的合成，从而引起皮肤细胞的损伤和炎症[3]。

日光特别是紫外线对药品的分解和破坏作用最强，临床上一些药物光照后有效成分容易分解，从而使药效降低，有的分解产物还会引起不良反应。例如，对氨基水杨酸钠注射液[4]光照下会发生脱羧反应形成间氨基酚，继续氧化生产二苯醌类化合物，使溶液变成红棕色，毒副作用增加导致不可再行注射。

1.2 培养学生理性思维能力

讲授有机化学第五章“环烃”中芳香烃内容涉及苯等化合物，可以结合目前人们“谈苯色变”的社会现实设置讨论型案例，让大学生从苯环的化学性质和取代苯类化合物的水溶性等方面考虑，学会理智思考和全面分析问题，学会用辩证方法处理实际问题。

案例:苯及其同系物是一种常见的有机溶剂与工业原料。长期接触苯类衍生物可造成DNA损伤及细胞凋亡等，引起再生障碍性贫血、白血病等疾病。研究表明，结构简单的苯及其同系物如甲苯等，在人体内会慢慢转化为氢醌、酚和邻苯二酚等代谢物，而这些代谢物都具有不同程度的遗传毒性。另外，氯苯、苯酚的毒性明显增强，并且氯取代的毒性要大于羟基，其中4-氯苯酚毒性最大。但是苯环片段却可以用来设计药物，如抗炎药物布洛芬、解热镇痛药物阿司匹林等。此外，为了延长食品的保存期限和增强食品的口感，我国目前主要采用苯甲酸钠（或苯甲酸）作为食品防腐剂[5]。

1.3 推进基础课程思政

讲授有机化学第九章“醛、酮、醌”中还原反应知识点时，可结合黄鸣龙的生平事迹，将Kishner-Wolff-黄鸣龙还原法设置为描述性案例。可介绍化学家黄鸣龙如何在常规操作失败后努力寻找原因，后对此类反应做出重大改进，鼓励学生在科学探索过程中不轻言放弃、勇于尝试。

案例:我国科学家黄鸣龙先生有关醛酮还原反应的研究成果，在化学、制药领域产生了深远而广泛的影响[6-7]。中华人民共和国成立不久，黄鸣龙先生决然回国，不畏艰苦的条件，在甾体药物生产研发上硕果累累。黄鸣龙作为“中国甾体口服避孕药之父”，所研制的炔诺酮药物目前还在市场上广泛使用[6]。可以将黄鸣龙先生当年的实验室与如今我校有机化学实验室做对比，使学生有代入感，激发科技报国的热情，增强民族自信心。

1.4 推动中医药教育

讲授有机化学第十章“羧酸及其衍生物”内容时，可以将减肥茶致中草药肾病（Chinese Herb Nephropathy）事件设置为讨论型案例。在国家“一带一路”倡议下，中医“走出去”已经上升为国家战略。教师可通过此案例对医学专业学生渗透中医药教育，让学生了解目前阻碍我国中医药国际化的主要因素，以严谨的科学态度和方法来研究传统中医药，以辩证思维看待中草药在新发展阶段的新机遇和新挑战。同时，组织“中草药好还是西药好”的讨论，强化学生的批判性思维能力培养。

案例:2017年10月18日，Science子刊 Science Translational Medicine以封面故事形式报道了中草药的黑暗面（毒副作用）[8]，其主角便是马兜铃酸（Aristolochic Acids）。马兜铃酸类物质是天然产物中发现的一类具有菲骨架结构的羧酸，来自新加坡和台湾地区的研究人员发现，马兜铃酸类物质可以与DNA结合产生肾脏毒性、致癌等毒副作用。一些中药减肥茶中含马兜铃酸成分，德国等国都报道过中草药肾病病例，这种疾病就是由于患者服用了富含马兜铃酸的马兜铃科植物引起的。马兜铃酸类物质在各药材中含量差别很大，科研工作者要明确药材中毒性成分，对主要毒性成分进行临床评价，然后探索安全合理的用药剂量和限量标准。

中药的良好发展和赢得国际认可是基于客观科学的态度，只有采用“取精华、去糟粕”的传承和发展方式，才能提高全世界对中医药的认可程度。目前，一些中医研究者用不相干的科学理论来解释中医和运用中医药，实则违背了科学精神和科学研究规律，使公众对中医产生更多误解。

1.5 推动医工理文多学科交叉融通

讲授有机化学第十二章“含氮有机化合物”中胺的结构知识点时，提到美沙酮维持治疗法（Methadone Maintenance Treatment，MMT）。教师要淡化课程意识，以美沙酮和海洛因的部分结构具有空间相似性，引出药物化学的药效团概念；以3D动画形式演绎其与人体内酶的作用方式，利用已学过的有机化学知识，推断美沙酮在体内的代谢方式和代谢产物，使学生直观获取药理学知识。此案例注重学科的交叉融合，以基础课程教学助力“医学+X”复合型高层次医学人才的培养。另外，还可以对毒品知识进行拓展，引导学生认识毒品的种类、特征及对人体造成的危害，将禁毒知识纳入教学内容，对学生进行禁毒教育。

案例:美国国立卫生研究院报告认为，结合相关支持性服务的美沙酮维持治疗法是现阶段治疗阿片类成瘾最有效的方法。目前，MMT也是我国降低毒品危害和改善吸毒者社会功能的重要措施之一[9-10]。与海洛因比较，美沙酮具有作用时间较长和药物依赖性低等特点，可以从二者的结构特点来分析为什么美沙酮具有治疗海洛因依赖脱毒和替代维持治疗的药效作用。海洛因的药效团结构特征为平坦的芳环结构和含有哌啶或类似哌啶的结构，而美沙酮结构中叔胺片段上氮原子带有的未共用电子对和带部分正电荷的羰基碳原子具有相互吸引作用，导致美沙酮此结构片段也会呈现类似海洛因的哌啶结构，结构决定了二者具有相似的药理性质。

2 新医科背景下有机化学案例教学的思考

目前，我国医学教育偏重于生物医学模式，人文教育严重缺失。教育部等部门发布《加强医教协同实施卓越医生教育培养计划2.0的意见》，强调加强学生交流沟通能力培养，提升团队合作能力。

教师自身的精神面貌、价值取向、治学态度和人文素养等会对学生产生深远影响，尤其是授课时的言行举止，对学生的职业素养影响巨大。只有文化底蕴深厚的教师才能在与学生互动的每个环节，无声地浸润学生的心田。当前的医患危机多始于对话，所以教师在案例教学环节灵活运用询问性、抚慰性等语言进行引导、感染学生，合理运用指令性语言，杜绝使用伤害性语言，让学生体会在信息不对等的前提下，人与人之间正确的交流沟通方式。在学生案例讨论过程中，教师要有意营造开放的交流氛围，小组代表发言时注意其仪表举止，培养学生谦逊礼貌的好习惯。

案例内容和问题设置要以学生为认知主体，不可超越学生的认知能力和知识领域，还要注意学生的层次性，使不同层次的学生都有思考的兴趣、进步的空间。不可以在教学过程中没有教学计划和目的地随心添加案例，挤占学生紧张的课堂学习时间，达不到应有的教学效果。

地方高等医学院校的大一新生自主探究能力一般，多数学生来自乡镇，性格内向，不愿意发言。多年的案例教学经验表明，课程前半段适用描述性教学法，实施过程中教师做好构思，掌控好课堂，提出与案例相关的问题，用心引导学生学会解决问题的方法。课程中后期，可以应用以学生为主体、以问题为导向的翻转课堂教学法，鼓励学生运用所学知识分析和解决问题，培养终身学习等能力。

3 结语

新医科背景下，在有机化学课程中实施案例教学，以专业培养方案为导向，有目的地设置不同的教学案例，拓展有机化学课程的广度、深度，培养学生严谨、理性的科学态度和终身学习能力，树立正确的人生观，提升综合素质。多年来，本教研室在临床医学专业（卓越班）有机化学课程中实施案例教学，学生连续两年考试及格率>95%，高于临床医学专业其他传统授课班级10余个百分点。学生多反映知识记忆更深刻，提高了人文素养。学生课堂参与度较高，课后兴趣小组自创了《有机化学知识之歌》，自制了思政小视频等，主动内化所学知识。此外，我校临床医学专业有机化学课程于2020年被评为辽宁省线上线下混合式一流本科课程。