植提特色天然藥物化學(xué)的教學(xué)模式研究

李會珍+李曉君+張志軍+陳鐵

摘要：國內(nèi)開設(shè)生物工程專業(yè)的高校數(shù)以百計，針對生物工程產(chǎn)業(yè)與人才培養(yǎng)脫節(jié)的問題，中北大學(xué)生物工程專業(yè)凝練了植物提取方向的發(fā)展特色。天然藥物化學(xué)作為核心課程，結(jié)合課程的特點和我校專業(yè)特色，課程組從優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容、完善實踐教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、改進考核方式和增加實踐機會等多角度進行改革和創(chuàng)新，在實踐中取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：植提特色；生物工程；天然藥物化學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0110-02

21世紀(jì)是生物的世紀(jì)，生物技術(shù)是當(dāng)今國際科技發(fā)展的主要推動力，生物技術(shù)引領(lǐng)的生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為21世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展新的增長點，對解決人類面臨的人口、健康、糧食、能源、環(huán)境等主要問題具有重大戰(zhàn)略意義。進入21世紀(jì)以來，我國各類高等學(xué)校都相繼開辦生物工程專業(yè)，目前全國共有230多家高等學(xué)校開設(shè)生物工程專業(yè)。如何在眾多的競爭者中突顯自身的優(yōu)勢是每個高校，尤其是地方高校所面臨的問題。中北大學(xué)生物工程專業(yè)已成立10余年，培養(yǎng)了600多名畢業(yè)生，目前招生人數(shù)穩(wěn)定在100人/年左右，教師隊伍也相對穩(wěn)定，70%具有博士學(xué)位，半數(shù)老師具有高級職稱，經(jīng)過多年的發(fā)展和專業(yè)方向調(diào)整，結(jié)合山西省的地方特色，形成了一條適合本省地方特色的植物提取方向的生物工程專業(yè)培養(yǎng)模式。天然藥物化學(xué)式運用現(xiàn)代分離手段方法和波譜學(xué)知識研究天然藥物化學(xué)尤其是植物藥物化學(xué)的一門學(xué)科，是傳統(tǒng)的藥學(xué)專業(yè)必修課程，結(jié)合我校生物工程的特色，也將天然藥物化學(xué)作為本專業(yè)的必修課程。該課程，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握天然藥物化學(xué)成分的提取、分離、結(jié)構(gòu)鑒定、生物活性等相關(guān)知識，并與相關(guān)專業(yè)課程結(jié)合，重點掌握傳統(tǒng)藥用植物和地方特色地道藥材的提取方法和植提產(chǎn)品的主要指標(biāo)獲取和測試方法等。通過兩屆學(xué)生的培養(yǎng)實踐，取得了較好的效果，在此與大家分享。

一、提升專業(yè)特色，優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容

天然藥物化學(xué)教材多樣，內(nèi)容繁多，如果不加以精簡和優(yōu)化，勢必給學(xué)生學(xué)習(xí)造成障礙，造成學(xué)生興趣低下，不利于課程學(xué)習(xí)和后續(xù)專業(yè)課程的跟進，甚至導(dǎo)致學(xué)生對專業(yè)反感，不利于學(xué)生的就業(yè)，所以確立合適和合理的教學(xué)內(nèi)容是課程學(xué)習(xí)的首要任務(wù)。天然藥物化學(xué)的教材選定和教學(xué)大綱的制定經(jīng)生物分離工程研究室教師的集體研究制定，并經(jīng)專業(yè)負責(zé)教師的嚴格審核。教學(xué)內(nèi)容的安排基本遵循先按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃定大類，以大類為基礎(chǔ)，結(jié)合植提市場的熱銷產(chǎn)品或山西省的道地藥材確定講解的重點小類，以此為契機，沿著化學(xué)結(jié)構(gòu)類型—理化性質(zhì)—提取方法—分離方法—結(jié)構(gòu)鑒定方法—功效研究等主線進行講解。另外，在講解專業(yè)知識時應(yīng)與市場接軌，讓學(xué)生掌握專業(yè)知識，同時又了解相關(guān)產(chǎn)品的市場情況，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高。如黃酮類化合物的講解，舉例銀杏黃酮的市場情況，市售產(chǎn)品對總黃酮苷含量的要求，不同純度產(chǎn)品的不同用途，適用于制藥、保健品還是日化產(chǎn)品？終端產(chǎn)品是什么？有哪些主要廠家在生產(chǎn)？等等。這樣不僅使學(xué)生對黃酮類成分有所了解，而且對其用途、市場等更直接的信息有所掌握，可極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，起到事半功倍的作用。

二、結(jié)合地方特色，完善實踐教學(xué)內(nèi)容

山西省不僅是中國的煤炭主產(chǎn)地，也是中國藥用植物物種的資源寶庫。藥用植物和特色保健植物資源豐富，不僅有聞名中外的道地藥材黨參、黃芪、甘草、連翹、柴胡等，而且有在煤炭轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)上大力栽培種植的核桃、山楂、燕麥、胡麻、枸杞等特色保健作用植物。借助這一優(yōu)勢，在實施配套實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的過程中，我們側(cè)重于結(jié)合山西的地方特色資源。以胡麻為例，胡麻中提取的亞麻油已經(jīng)是成型的產(chǎn)品，北方的學(xué)生都較為熟悉，但胡麻餅粕的開發(fā)可作為學(xué)生實驗教學(xué)的一個備選題目，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)文獻查閱、市場調(diào)研等確定合理的題目和教學(xué)實驗內(nèi)容。譬如，2010級學(xué)生設(shè)計采用超聲波輔助溶劑法對亞麻木酚素進行提取，并采用響應(yīng)面法對提取工藝進行優(yōu)化，并最終驗證，不僅可以鍛煉學(xué)生，而且對相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供了新思路和新方法。另外我們還針對本專業(yè)的學(xué)生設(shè)計和安排了一些學(xué)生開放性實驗和科技創(chuàng)新類項目，以目前立項的校、院級項目為例，譬如：紫蘇精油皂的開發(fā)，就涉及紫蘇葉子或秸稈中揮發(fā)油的提??；樹莓果實黃酮類物質(zhì)的純化和利用；紫蘇蛋白的提取及活性肽的制備；山杏核殼黑色素的提取及抗氧化性研究等。其中涉及提取、分離純化、活性驗證和終端產(chǎn)品開發(fā)等多個環(huán)節(jié)，加深了學(xué)生對課本知識的鞏固。我們鼓勵學(xué)生參與教師的科研團隊，從大一第二學(xué)期末開始進行選拔，雙向選擇使部分有興趣的學(xué)生參與到不同的課題組。譬如：“怡草苑”工作室，其研究重點包括植物原料篩選（品種培育、高效栽培等）、分離提取加工、生物產(chǎn)品檢測、生物功能驗證及生物產(chǎn)品在食品、化妝品和醫(yī)藥保健品行業(yè)的開發(fā)應(yīng)用。該工作室每年選拔8名左右的本科生充實研究隊伍，并建立了相應(yīng)的考核機制，包括：實驗室安全守則、周工作時間、科研論文寫作等相關(guān)的規(guī)定，完善了考核機制，采用動態(tài)淘汰機制，使真正對植物分離提取有興趣的同學(xué)能發(fā)揮其作用，不僅給研究團隊帶來了新的想法和研究骨干，而且對同學(xué)們也是極大的鍛煉，為將來繼續(xù)深造和走向相關(guān)的工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)。

三、提升學(xué)生主動性，改革教學(xué)方法

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者自身的作用永遠都是第一位的。提升學(xué)生的積極性，是教學(xué)改革成功的第一步。根據(jù)本?，F(xiàn)行的2008版培養(yǎng)方案，天然藥物化學(xué)課程開設(shè)在大三第二學(xué)期，此時學(xué)生已經(jīng)適應(yīng)了大學(xué)的學(xué)習(xí)方式，并具備了專業(yè)基礎(chǔ)知識，轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的教師隨堂講授、學(xué)生死記硬背的學(xué)習(xí)模式已順理成章。課堂教學(xué)模塊：結(jié)合課程教學(xué)大綱的章節(jié)內(nèi)容，將學(xué)生分組，采用教師引導(dǎo)結(jié)合自主選擇的方式將每章內(nèi)容分配給兩組同學(xué)，負責(zé)收集相應(yīng)的資料，包括特色植物的現(xiàn)行提取工藝、與傳統(tǒng)工藝的優(yōu)劣比較、市場分析等相關(guān)內(nèi)容。課堂教學(xué)中可給予10分鐘的時間，其中5分鐘時間可由同學(xué)們自由發(fā)揮，采用PPT展示或口頭演講，將自己收集的內(nèi)容展示給大家；剩余的5分鐘大家可以互動，甚至辯論。教師負責(zé)點評，并給兩組同學(xué)相應(yīng)的分數(shù)，作為平時成績的重要參考。實驗教學(xué)模塊：將傳統(tǒng)的驗證性實驗轉(zhuǎn)化為設(shè)計性實驗，具體程序包括：首先，以課堂教學(xué)模塊的學(xué)生分組為基礎(chǔ)，以學(xué)生自愿組對為主結(jié)合教師指導(dǎo)分配，教師制定或?qū)W生自己設(shè)計經(jīng)教師審核后每組形成一個題目；其次，學(xué)生通過文獻查閱等方式，確定實驗方案及相關(guān)的儀器和藥品需求；再次，教師和學(xué)生共同論證可行性，并指導(dǎo)修訂，確定最終的方案；最后，在教師監(jiān)督下，學(xué)生獨立完成實驗，提交實驗報告，教師進行考核。這種方式不僅考察了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，而且利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，同時也增進了學(xué)生之間的團隊合作精神，有助于其今后的工作和學(xué)習(xí)。

四、與時俱進，改進考核方式

傳統(tǒng)的天然藥物化學(xué)考核方式基本有兩種。一是閉卷考試，僅通過試卷的方式考核學(xué)生對天然藥物化學(xué)的重點和難點內(nèi)容的掌握。這種方式對于學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新性思維考察幾乎為零，學(xué)生通過考前突擊或者死背硬記很容易拿到較好的分數(shù)，但是真正獲得了多少知識卻無從考究，其效果不言而喻，應(yīng)該屬于較差的考核方式，所以對于部分同學(xué)而言沒有任何吸引力，只是坐等考前突擊，教學(xué)效果差。另一種是閉卷考試結(jié)合實驗課成績，而且實驗課也基本為驗證性實驗。這種考核方式略好于前一種，但是驗證性實驗考察的只是學(xué)生的動手操作能力，對其思維訓(xùn)練和考核幾乎為零，而且由于是分組實驗，對學(xué)生的實驗動手能力的考核也很難做到公平公正。所以這兩種方式都難以考察學(xué)生對天然藥物化學(xué)課程的精髓的掌握程度，而且對學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性提高也無益處。通過三屆學(xué)生的教學(xué)實踐，課程組將傳統(tǒng)的閉卷考試考核方式進行了改革，天然藥物化學(xué)的課程總成績劃分為三個部分，其中，理論課采用開卷考試的方式，成績占40%，重點考察學(xué)生對基本概念的理解程度及面對綜合性問題時的應(yīng)變能力；實驗課采用設(shè)計性實驗為主，成績占40%，重點考核團隊的查閱和消化文獻的能力、實驗方案設(shè)計水平、具體操作能力、數(shù)據(jù)處理能力及團隊協(xié)作能力等；平時成績占20%，采用分組考核，重點考核團隊的資料收集、課堂展示及團隊協(xié)作和表達能力以及課堂問答等其他平時表現(xiàn)。這種考核方式能在較大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生能夠積極地參與到課堂教學(xué)中，通過角色的轉(zhuǎn)化，甚至可以產(chǎn)生一些新的想法，對教師的科研也可以提供較多的奇思妙想；能夠做到考核公平，使學(xué)生的綜合能力與分數(shù)之間更加接近，更加突出實用性，使學(xué)生明白了課程對將來工作和學(xué)習(xí)的實際重要性，而非傳統(tǒng)的教師劃重點、學(xué)生考前突擊這種典型的“大學(xué)式考核方式”。

五、轉(zhuǎn)換教學(xué)思路，增加實踐機會

天然藥物化學(xué)屬于典型的實踐性學(xué)科，注重理論與實踐間的聯(lián)系，所以除了課堂教學(xué)和實驗教學(xué)之外，課程組還增設(shè)了第二課堂，組織學(xué)生實地去藥廠、植提廠實習(xí)，幫助學(xué)生把課本上的知識與工廠中的實踐應(yīng)用緊密聯(lián)系起來，同時借助學(xué)生們的開放性思維，工廠自身的改制或改進也獲益匪淺。譬如，2011級學(xué)生分別在山西華康藥業(yè)股份有限公司和國藥威奇達藥業(yè)有限公司進行了實習(xí)，兩個企業(yè)分別側(cè)重中藥提取和生物藥物的生產(chǎn)，兩種不同的模式，結(jié)合學(xué)生的意愿，分別選取不同的實習(xí)公司進行實習(xí)，學(xué)習(xí)和了解了兩種不同的生產(chǎn)模式，也使學(xué)生了解了生產(chǎn)一線，對學(xué)生將來的就業(yè)選擇也可提供較好的契機。同時利用暑假期間，積極聯(lián)系相關(guān)單位，將有意愿去企業(yè)鍛煉的學(xué)生推薦到公司鍛煉，通過正向淘汰機制，部分學(xué)生有能力實習(xí)滿兩個月，獲得相關(guān)單位的好評，同時也對他們的知識鞏固起到了重要的作用。

總之，在植提特色的生物工程專業(yè)建設(shè)過程中，優(yōu)化提高天然藥物化學(xué)的教學(xué)效果，對專業(yè)建設(shè)和后續(xù)課程的跟進有著重要的作用。通過學(xué)習(xí)交流和辦學(xué)效果的總結(jié)，不斷改進教學(xué)方法，使天然藥物化學(xué)的教學(xué)效果達到特色專業(yè)建設(shè)的需求，為我省和我國植物提取行業(yè)源源不斷地提供技術(shù)方面人才支撐。