中药化学实验教学改革探索

华霜,王春兰,孙莉佳,孙成贺,李敏,张国锋,张影

吉林农业科技学院中药学院 (吉林 132101)

中药化学实验是一门通过中药有效成分的提取、分离、鉴定等基本技能训练的独立实验课程。它注重引导学生运用实验技能探索中药材中有效成分的提取、分离及检识,帮助学生深刻理解中药化学基本理论,同时锻炼学生对于基础实验的动手操作能力,结合实验促进思维拓展,形成理论联系实际的科学研究应用理念,为将来从事中医药领域的相关工作打下坚实的基础。因此,中药化学实验教学的方法直接影响中药化学课程的教学质量,也影响着整个中药学专业教育的教学质量[1-2]。中药化学理论课程是大学二年级的必修课,包括理论和独立实验两个部分,其中理论讲授40学时,实践教学40课时。围绕人才培养目标,近十年来本校中药化学课程教学重视学生自主学习能力、综合创新能力、社会服务能力的培养。课程实验内容包括“槐米中芦丁的提取、鉴定及其水解产物的分析”“大黄中蒽醌类成分的提取、分离和鉴定”“黄连中盐酸小檗碱提取、分离和鉴定”等。上述实验项目,让学生能够掌握热水煎煮、有机溶剂回流提取方法,萃取、结晶、减压浓缩、梯度pH萃取、柱层析等分离手段,探究显色反应、衍生物制备、TLC等鉴定方法。笔者就中药化学实验中教学现状、相应的实验教学环节提出相应的整改建议,以期促进学生学习该课程的兴趣,提高学生的动手操作能力。

1 中药化学实验教学现状

传统中药化学实验课程中,学生只需完成教师授课计划中的特定步骤,缺少主动思考问题的环节;每个实验进行的时间较长,甚至超出8学时(一学期40学时);学生对实验原理结合理论部分的相互融合能力较弱;由于操作仪器配制不足,导致很多学生参与度较低;实验操作过程中乙醚类试剂应用较为频繁,易发生危险,因此需用替代药品,导致有效成分提取效果欠佳。

有教师利用混合教学模式、O2O模式和思政强化方法等新方法、新理论对中药化学教学进行改革与探索。如付雪艳等[3]进行了基于“三级训练”的中药化学实验教学改革探讨;葛雯等[4]在中药化学实用技术实验教学中加入慕课的应用;陶曙红等[5]在中药化学教学改革中进行了自主学习理论的应用研究;贾琦等[6]的“以强化实验操作技能为导向的中药化学实验考评改革初探”;张刘强等[7]探讨了基于极性概念提升中药化学教学效果的改革与评价;高丽等[8]在中药化学实验教学中基于OBE理念进行改革与摸索;孟永海等[9]在中药化学实验教学改革与探索中引入O2O模式。这些研究与实践有效促进了学生实验实践能力的提高,也为其他院校教学改革提供了良好的示范作用。

2 中药化学实验教学的环节

针对本校中药化学实验的现状,笔者提出了相应的教改措施,既继承传统又加以创新,以达到学生深刻理解与掌握课程知识的目的。

2.1 中药化学实验教学方法的借鉴与探索

笔者通过调查其他案例的中药化学实验教学发现,以学生为主体的理念依然为主导,教学方法和形式比较传统化,缺乏创新和改革。教学中,相对于传统教学方法,教师利用多媒体教学、虚拟仿真等教学方法能收到更好的教学效果。教学团队注重将中药化学理论与企业生产实践相结合,在教学中引入案例式、问题导向式教学法[10],培养学生的创新思维与探索求知能力。如大黄中游离蒽醌类成分的提取、分离和检识教学,教师借助多媒体和视频,讲述最早记载于《神农本草经》药用大黄的历史背景与大黄的传统用药实例,引导学生主动地思考。教师根据教学目标,讲解大黄的基本性质(颜色、酸性、溶解性等)与蒽醌类化合物的检识方法,使学生在提取分离方案的设计、结构鉴定建立知识体系。比如大黄中蒽醌各类成分的酸性大小顺序、对于用pH梯度萃取法适用的有效成分、如何通过硅胶柱的正确使用方法进行蒽醌类成分的分离等,促使学生积极提出问题和充分思考。教师鼓励学生课后多查阅相关文献,分配3～5个学生为1个小组并进行探讨,参考理论课的相关章节重点和难点,规划有效成分的提取与分离流程,推理结构鉴定的途径,然后说出实验可行性报告,其他组成员对这个可行性报告进行仔细探讨,发表不同观点。教师及时修正设计方案的不足,具体问题具体分析,引导学生确定可行的实验方案。案例式与问题导向式教学方法相结合,强化了学生运用理论知识解决实际问题的能力。

2.2 实验设施不断加强

本校实验教学以往只有1个实验室可以进行中药化学实验,使用仪器比较简单,如水浴锅、烘箱、烧杯、分液漏斗、玻璃层析柱等,而制备型/分析型高效液相色谱仪、旋转蒸发仪、高速逆流色谱仪、比旋光度仪等现代仪器在教学中均未得到应用。由于中药重点学科创新平台的大力支持,增加共享建设,学校增设1个中药化学实验室,实验操作中引入美国安捷伦高效液相色谱仪(分析型/制备型)、旋转蒸发仪、高速逆流色谱仪、超高压纳米均质机等大型设备,设施的配备增加了学生参与的探索性、创新性,为将来学生的毕业实验设计及深入科研提供设备。

2.3 实验考核标准不断规范

中药化学实验大纲每学期有几次修改,传统上考核标准以实验操作和实验报告为主,但随着教学方法的多样化,考核方式也应与时俱进。对中药化学实验成绩的评判,对中药化学实验教学的薄弱环节相关研究表明,不应仅注重形成性评价,还应有平时成绩,包含出勤、实验问答、实验报告、实验考试等方面;笔者将中药化学实验的考核标准定为“平时成绩(50%)+实验考试(50%)”,这样可以避免不同教师的评分差异。

学生在实验结束后提交实验报告并由教师批改,这种方式并不利于学生自主性的发展和解决问题能力的提高。对于优秀的实验讲解视频和规范操作,教师可作为学习资料通过农苑在线网络教学平台(学习通)发送给学生,根据平台记录观看的完成率;教师还可适当地增加测试题,若有难以理解的地方可在平台讨论区评论,课代表及时总结大家提出的问题,与授课教师沟通。主讲教师针对问题,利用翻转授课方式安排大家交换意见。实验结束后学生将实验结果拍成图片或录制成小视频,标上组别号,主讲教师给予点评,并针对实验过程中出现的问题给出解决方案[13-15]。线上线下混合式教学遵循由表及里的学习规律,不仅激发学生学习的积极性,也可改变以往学生重报告、轻过程的情况,多方位考核学生的理论与实验素质、对实验步骤的掌握能力,提升学生的内驱求知能力[11]。

2.4 中药化学实验室的安全管理

教师应严格管控中药化学实验过程中安全问题,一定要减少易燃、易爆和有毒试剂的使用,必须规范使用相关试剂。学校建立实验室安全管理规章制度,在第一次实验开课前,要求学生细读一遍,教师强调重点内容。学生做实验时必须穿规范的实验服、佩戴防护口罩及手套;操作有腐蚀性的试剂时强烈建议使用通风橱;玻璃仪器应注意轻拿轻放;所有仪器设备、试剂、样品等使用结束后,需在指定的位置存放;实验废液需要倒入标有废液的回收桶内。教师引导学生通过登录学校合作的泰盟虚拟仿真实验操作平台反复学习规范化实训实验等标准化操作视频,学生自行练习操作并回答课后问题,最后统计实验结果报告。教师通过典型案例反复强调不规范的操作会得到错误的实验结论,甚至会引发安全事故。从中药化学实验管理制度的建设到规范学生实验操作,引导学生明确实验安全的重要性,保障中药化学实验室安全有序的运行[11-13]。

2.5 中药化学实验传承中医药学文明

中医药文明对民族乃至世界的进步产生了极大影响。传承是中医药发展的基础和根基,要把先辈们保留的宝贵财富传承下去。中医药传承就是要发扬其博大精深的医药知识,要感谢前人经过数千年积累留下的瑰宝,更要运用现代多学科知识开展创新研究,把中医药文化原创优势推向世界。中医药与一般自然科学和社会科学不同,教师在讲授中要特别重视中医药知识、能力和职业素质的有机结合,课堂教学不是简单的知识传授,教师更要以身作则,更重要的是创新能力的提高和中医药思维的培养[3]。在实际中教师要培养学生的科研思维,特别是在研究中药或中药复方时做有针对性的引导,充分结合中医药的辨证论治和整体观念的思路。该课程原则是以学生为中心,创新教学模式,引入“互联网+”促进学生主动学习思考的能力,增强学生的动手操作实践出真知的能力,顺应中药产业对毕业生的需求。