科研渗透式教学法初探*

2023-01-11黄蔓如邱玉玲于海洋

中国中医药现代远程教育 2022年7期

李根黄蔓如邱玉玲于海洋※

（1.天津中医药大学中药学院，天津 301617；2.天津中医药大学中医药研究院，天津 301617；3.天津医科大学药学院，天津 300070）

有机化学又称为碳化合物化学，它在化学学科中占有很关键的地位，在许多学院和大学中都会开设这门课程，尤其在医药类院校中，有机化学是一门必修的基础课程。有机化学与我们的生活息息相通，也与科研互不分离。但大多数学生在课堂上的体会都是课堂内容难听懂，教师讲课太枯燥，所以如何提高有机化学课堂质量是教师应该着手思考解决的问题[1]。在枯燥无味的有机化学课堂中，采取科研渗透式教学值得提倡。

1 有机化学中开展科研渗透式教学的重要性

1.1 有机化学中融入科研的目的有机化学是一门理论与实践相结合的应用型学科，在高中课程中，学生们接触的大多是有机化学的理论知识，而在大学，学生们开始接触有机化学实验，开始注重实践[2]。往往在实践中，学生才能更好地去体会到科研，但是在学习理论课程的过程中，大多数学生感觉到的是枯燥，甚至是难以理解，所以导致理论基础知识学习不扎实，从而在实践操作中也不知其所以然。然而，在有机化学课程中进行科研渗透式教学，一方面可以让学生了解到有机化学相关的研究热点，而且学生在这些科研实例中也更容易进一步地去思考，迸发出更多创新点。另一方面，有机化学课堂也会变得生动有趣，学生们也更愿意去主动吸收知识。因此，加快有机化学中“教学”与“科研”的融合是非常有必要的。

1.2 有机化学中融入科研的意义有机化学是医药类院校中必修的一门基础性课程，它是学好医药类专业课程的桥梁。在中医药行业的发展中，中药相关成分的提取鉴定、化合物的合成、新药的开发等方面都离不开有机化学，也离不开科研，它们之间是相互渗透、相互依赖的[3]。另外，中医药的现代化需要依赖有机化学相关技术，有机化学为中医药提供的可检测性和科学性促进了我国中医药的发展。未来中医药行业的发展还需要更多的科研型人才，我们需要加强科研与中医药的结合，发展更多的创新型科研技术。

2 科研渗透教学法在有机化学教学实践中的探索及应用实例

2.1 诺贝尔奖的融入诺贝尔奖是当今世界上最具影响力的奖项，专门颁发给在某个领域中对人类做出重大贡献的人。诺贝尔奖得主不仅可以得到奖金，还会成为在学术界中影响全球的著名人物，诺贝尔奖往往代表着学术界的最高个人荣誉[4]。将诺贝尔奖融入有机化学课程中，让科研与我们的课程相互融合，使学生们了解到理论知识背后的科研实践以及这些科研带给人类生活的变化都有助于提高有机化学课堂质量。

例如，中国首位诺贝尔医学奖获得者屠呦呦，从1969 年开始，经过了几十年的研究终于发现了治疗疟疾的新药青蒿素和双氢青蒿素。在屠呦呦研究黄花蒿时，不知道其中究竟含有什么抗疟成分，更不知道这种抗疟成分有怎样的化学结构，在多次试验后，屠呦呦把最初的水渍改为醇提，后又把高温醇提改为低温乙醚提取，这才得以获得完整的青蒿素[5]。屠呦呦的研究成果造福了世界上许多受疟疾困扰的国家，将这一案例融入课堂，不仅可以引发学生们对此的思考，还能激起学生们的爱国情怀和自豪感。

另一个例子是1987 年的诺贝尔化学奖获得者，分别是C.J.Pedersen、C.J.Cram 和J.M.Rehn。早在20 世纪60年代，C.J.Pedersen 在合成烯烃聚合催化剂时发现了冠醚，之后C.J.Cram 和J.M.Rehn 在C.J.Pedersen 研究成果的基础上合成了穴醚[6]。这3 位科研工作者在研究冠醚期间，提出了一些新颖的化学科研思路，比如J.M.Rehn提出的“超分子化学”和C.J.Cram 提出的“主-客体化学”[7]。这些概念为后来有机化学的发展提供了新方向。

2.2 手性药物和构型异构在有机化学中，我们会在“立体化学”这一章节中学到手性中心，手性药物是在手性中心的基础上得来的。在课堂上引入手性药物可以帮助学生更深刻地理解手性中心、旋光性、异构体等。反应停事件就是一个非常典型的例子，沙利度胺在1957 年作为处方药在德国上市，因为此药可以抑制妊娠反应，所以当时有很多的孕妇选择服用此药，但最后导致近1.2 万名婴儿变成海豹肢畸形体。其机制是沙利度胺S 构型会促进机体产生酶解反应生成邻苯二甲酰亚胺基戊二酸，该物质可渗入胎盘，阻碍胎儿的谷氨酸类物质向叶酸转变，导致畸形产生，但是沙利度胺的R 构型并不会引起畸形的发生。仅仅是因为旋光性的不同，就导致药物有了天壤之别的作用，可见化合物构型的重要性。但在有机化学课堂中，大多数教师对反应停事件的介绍就止步于此，如果可以在课堂中引入沙利度胺的最新科研动态，更有利于学生对手性异构体的理解。

有研究证明，沙利度胺可通过Cereblon（CRBN）泛素连接酶诱导蛋白质降解并修饰其底物特异性而引起致畸作用[8]。日本爱媛大学的Satoshi Yamanaka 等[9]在此基础上发现了早幼粒细胞白血病锌指蛋白（PLZF）是沙利度胺诱导的CRBN 新底物，参与沙利度胺致畸作用。在动物模型中表明，沙利度胺和5-羟基沙利度胺赋予小鼠和鸡的CRBN 明显不同的底物特异性，并且这2 种化合物均引起鸡胚中的致畸表型。另外，他们发现通过敲低PLZF发现会引起鸡肢短骨形成。在教学中，教师可以给学生引入更多这样的案例，既丰富了课堂内容，又将其他领域的知识与有机化学相融合，拓宽学生的眼界。

2.3 烷烃C-H 键官能团化反应在有机化学烷烃这一章节中，主要会围绕烷烃自由基取代反应展开讲解，首先烷烃中的C-H 键性质稳定，所以一般要发生C-H 取代反应需要条件，常见的是高温和光照[10]。以上这些内容是教学中一定会讲到的，但往往缺乏新颖性，如果引入一些科研中探索出的C-H 键官能团化反应，让学生了解到更多的烷烃自由基取代反应，有助于加深学生的理解，并且可以更好地将有机化学与科研融合。

例如，中国科学院大学的黄程等[11]用多吡啶铱配合物作为光催化剂，过硫酸盐为氢原子提取试剂，在可见光的催化下进行了烷烃sp 3C-H 键芳基化反应，该反应温和易实现，并且适用范围广泛。