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本文作者:王瑞賈琦劉祥蘭譚紅勝吳迎春吳耀萍李醫明單位:上海中醫藥大學中藥學院
“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力”。新形勢下創新能力培養已經成為大學生素質教育的核心內容。中醫藥專業本科生是未來中醫藥事業發展的主力軍,中藥將是我國創新藥物研究的主要途徑之一,因此加強創新能力培養是新世紀中醫藥事業發展的需要[1]。《中藥化學》是基于中醫藥學基本理論和實踐,運用現代化學、物理學、分離分析科學、生命科學的理論和技術來研究中藥的化學成分的一門學科,是中藥學及相關專業的一門專業課,在中藥學專業整個課程體系中處于重要的地位[2]。《中藥化學》課程的最大特點是實踐性強,實驗課所占比例大(60學時),注重理論聯系實際。
通過中藥化學實驗可以加強學生對中藥化學理論課講授內容的理解和吸收,鞏固課堂所學的理論知識。同時通過對中藥化學成分的提取、分離和鑒定等基本操作技能的訓練,可培養學生分析問題、解決問題的能力和科學、嚴謹的工作態度,為中藥有效成分及基于有效成分的創新藥物研究培養高素質的人才[3]。加強實驗教學是提高中藥化學教學質量的重要環節之一。
我們在長期的教學實踐中始終貫徹“以學生為中心”的教育理念,積極開展中藥化學實驗教學研究,取得了一定成果[4-5]。同時我們根據實踐教學中的實際情況,結合學生實驗室的具體條件,以創新能力培養為導向,進一步深入開展中藥化學實驗教學改革,現就采取的改革措施與實踐過程從三個方面進行介紹。
1突出創新性和實踐性不斷完善教學內容
1.1在傳統中藥化學實驗中引入“生物活性指標跟蹤下進行中藥化學成分提取分離”的理念
我們在保留經典實驗教學內容的基礎上,補充介紹中藥化學成分活性研究的意義、基本思路和常用方法,希望學生除了掌握中藥化學成分的基本知識,還應重視中藥活性成分的篩選與評價,以提高對有效成分研究的針對性和有效性。為了使學生對生物活性指標跟蹤有更直觀的認識,我們在“槐米中蘆丁和槲皮素的提取、分離和鑒定”實驗中增設了薄層色譜-生物自顯影技術篩選槐米中抗氧化活性成分的環節。首先分發2篇相關科技文獻,通過學生自主學習實驗原理和方法,引導學生根據文獻內容以此類推,討論槐米在實驗過程中可能出現的結果并設計實驗方案;之后再與老師給出的實驗方案進行對比與修訂;然后在實驗課堂上進行實踐。學生通過薄層色譜結合生物自顯影顯色,可以觀察到槐米中含有多個具有抗氧化活性的成分,且其中有2個成分含量較大。通過堿提酸沉、酸水解和重結晶等基本操作,可以獲得這2個單體化合物;通過聚酰胺薄層色譜與對照品對照,可以鑒定這2個化合物為蘆丁和槲皮素;再通過薄層色譜-生物自顯影技術驗證了蘆丁和槲皮素具有抗氧化活性,是槐米中的主要活性成分。經過上述過程,將槐米這個中藥化學經典實驗內容集提取、分離、鑒定和活性測試于一體,既達到了實驗教學目的,又有效激發了學生的學習興趣,挖掘學生的創新潛能,為后續實驗課上將要開展的設計性實驗做好鋪墊。而且不需要添加特殊的儀器設備,操作簡便快速,結果明確,實驗耗費低,適合在學生實驗課堂上使用。
1.2重視技能設計性實驗開發學生的創新能力
我們在設計中藥化學實驗教學內容時,注重理論結合實踐,盡量覆蓋課堂上講授的理論重點內容,包括防己中生物堿類成分、虎杖中蒽醌類成分、槐花米中黃酮類成分、穿山龍中皂苷類成分等不同種類化學成分。在每一個實驗中又包含多個基本操作,包括冷浸、煎煮和索氏提取等常用提取方法,堿提酸沉、酸提堿沉、pH梯度萃取、酸水解和重結晶等常用分離方法,以及紙色譜、硅膠和聚酰胺薄層色譜等常用的鑒別方法。將學生每2人編成一個實驗小組,通過四個完整的綜合實驗鍛煉,加深學生對課堂所學理論知識的理解,培養學生的基本實驗思路和技能以及團結合作精神。在學期末的實驗課堂上,結合平時的實驗內容,選擇防己(含生物堿)、虎杖(含蒽醌)、槐米(含黃酮)、秦皮(含香豆素)和知母(含皂苷)五種含有不同類型化學成分的常見中藥材粉末,將任意2~3種混合在一起,制成未知樣品,分別編號。實驗小組的學生分成2批進入實驗室,每次1個人,采取雙盲的形式隨機抽取1包樣品粉末,即帶教老師和學生均不知道樣品中包含幾種藥材粉末。學生根據所學中藥化學知識和前期實驗經驗,使用實驗室提供的常用儀器和試劑,獨立設計實驗方案,并獨自完成實驗操作。通過適當的提取、分離和鑒別方法,根據實驗現象鑒別出混合藥材粉末中所含的主要化學成分類別;再通過核對樣品編號以確認結果的準確性,并對整個實驗過程進行反思。在這種對與錯的反思中,提高學生分析問題和解決問題的能力,開發學生的創新能力。
2編寫雙語實驗教材嘗試雙語授課尋找新的教學增長點
中醫藥在世界各地的聲譽和影響越來越大,在中醫藥國際化進程中突破“語言關”至關重要。因此,培養本科層次的既懂專業知識又熟悉英語的復合型中醫藥國際化人才,強化英語教學是必要途徑之一,也是提高學生創新力的有效手段。
我們根據多年中藥化學實驗教學經驗,在原有校內自編教材《中藥化學實驗講義》的基礎上,依托我校國家級實驗教學示范中心,組織多年在教學一線從事中藥化學教學的骨干教師和實驗技術人員,編寫了《中藥化學實驗(雙語版)》教材。近年來我們堅持使用新版的雙語實驗教材,引導學生預習時盡量先看懂英文部分再看中文部分,推薦學生閱讀相關英文科技文獻,并嘗試部分實驗課程采用雙語授課。我們盡量在每一個實驗中都安排一部分雙語內容,帶教老師可根據實際情況選取一部分實驗內容,要求學生上課前要預習,采取循序漸進的方式授課。從常用的英文專業詞匯入手,逐步增加英語比例;從逐句中、英文對照講授,逐步過渡到整段講授,然后根據學生的接受程度,適當補充中文講解。學生從看懂、聽懂英文授課內容,逐步過渡到撰寫一個完整的英文實驗報告。從而激發和培養學生的自主學習興趣及自主探究的精神,幫助學生養成良好的學習習慣和學習方法,為培養高水準的現代化、國際化、專業化中藥人才奠定基礎。
3課內課外相結合拓展實驗教學內容
實驗教學的目的除了教會學生必要的基本理論和基本技能外,更要培養學生具有充分應用這些理論和技能進行實踐和創新的能力。我們利用我校大學生創新活動計劃和“神農杯”課外科技作品大賽等平臺,將中藥化學實驗室對學生開放,吸引并鼓勵學生科創小組在課余時間走進實驗室,讓學生根據自己的興趣進行選題,進行創新性試驗研究。在選題上我們也與中藥化學實驗內容緊密結合,針對教學實踐過程中存在的一些難點和重點,引導學生發現并提出問題。通過實驗設計與實踐,在解決問題的過程中培養學生的創新思維,有效培養學生的創新能力。
例如在穿山龍中薯蕷皂苷元的提取分離和鑒定實驗中,采取“酸性水解-連續回流提取-重結晶精制-定性鑒別”共四個步驟。針對帶教實驗過程中存在學生做產品得率普遍偏低和定性鑒別現象不明顯等問題,科創小組采用正交試驗設計,對酸水解濃度、提取時間等因素進行考察,優化了薯蕷皂苷的水解工藝與條件,改進了薯蕷皂苷元的提取工藝,并調整了薄層色譜的顯色劑。改進后的實驗可操作性更強,提取效率高,鑒別現象明顯,實驗成功率高。改進后的工藝不但獲得了“神農杯”課外科技作品大賽的優秀獎,而且被編寫到新版的中藥化學實驗教材中,極大地激發了學生的學習熱情,樹立了自信心,也提高了創新能力。
再例如在防己中生物堿的提取分離實驗中,原來采用氯仿作為脂溶性生物堿的萃取溶劑,帶教實驗中發現實驗室內溶劑氣味大,且由于氯仿毒性較大,不利于學生的身體健康,因此我們以環己烷-乙酸乙酯混合溶劑替換原來毒性大的氯仿作為萃取溶劑,在保證實驗結果的情況下,綠色環保,改善了學生實驗環境。
4結語
實踐結果表明,以創新能力培養為導向的中藥化學實驗改革工作不僅充分調動了學生學習的積極性,明顯地提高了實驗課的教學效果,而且提高了學生的創新能力,基本實現了課程功能與創新能力培養目標的一致性。但是,大學生創新能力培養是一項長期而艱巨的任務,在今后的教學工作中仍需我們積極探索和不懈開拓,為中藥化學整體教學水平的提高繼續努力。