“五位一體”教學(xué)法在《天然藥物化學(xué)》課程中的應(yīng)用
——以黃酮類化合物為例

王占一 王洪凱 張立華 王 飛 王京龍 向 蘭

（1.棗莊學(xué)院食品科學(xué)與制藥工程學(xué)院，山東 棗莊 277160；2.山東大學(xué)藥學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100）

《天然藥物化學(xué)》是藥學(xué)相關(guān)學(xué)科學(xué)生必須掌握的一門專業(yè)課程，是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分，在分子水平上研究天然藥物的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及防治疾病規(guī)律的一門綜合性學(xué)科。為了使學(xué)生能夠扎實(shí)地掌握本課程的基本知識和實(shí)踐技能，教師必須適時轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念和教學(xué)模式，以適應(yīng)新時代地方性高校培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用型人才的客觀需要。本文作者引入“五位一體”教學(xué)法，從教材知識文字理解、教師語言文字講解、微課及慕課強(qiáng)化教學(xué)、虛擬仿真軟件模擬、梯度實(shí)驗(yàn)教學(xué)5個教學(xué)過程展開教學(xué)活動，為《天然藥物化學(xué)》課程的教學(xué)改革提供新方法，以求解決現(xiàn)實(shí)存在的客觀問題[1]。

黃酮類化合物泛指兩個具有酚羥基的苯環(huán)（A環(huán)與B環(huán)）通過中央三碳原子相互連接而成的一系列化合物，即由C6-C3-C6單位組成的化合物。黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)特征、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離方法、結(jié)構(gòu)鑒定方法以及生物活性是其研究的重點(diǎn)內(nèi)容。各高校藥學(xué)類專業(yè)所選用的《天然藥物化學(xué)》教材，均將黃酮類化合物作為重點(diǎn)講解的章節(jié)。本文作者以此為例，進(jìn)行“五位一體”教學(xué)法的應(yīng)用探討，具有典型意義。旨在以點(diǎn)帶面，更好地體現(xiàn)和詮釋“五位一體”教學(xué)法在《天然藥物化學(xué)》課程中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的客觀問題

《天然藥物化學(xué)》課程就其本身而言，其特點(diǎn)是內(nèi)容復(fù)雜抽象，各章節(jié)無顯著連貫性，各類化學(xué)成分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離方法及結(jié)構(gòu)解析等知識點(diǎn)需要學(xué)生理解和記憶，內(nèi)容繁多、晦澀難懂，是一門學(xué)生普遍反映較難理解和掌握的課程[2]。授課過程中，多數(shù)教師教法單一，教學(xué)內(nèi)容更新速度慢，使學(xué)生不能與現(xiàn)代科學(xué)接軌，掌握目前最先進(jìn)的科學(xué)知識與技術(shù)方法，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大的壓力，極大抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[3]。此外，在《天然藥物化學(xué)》課程教學(xué)過程中，多數(shù)教學(xué)單位只安排理論課程的講授，不注重實(shí)踐教學(xué)，沒有在每一章理論課學(xué)習(xí)后及時安排與之相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生可以通過實(shí)踐操作及時鞏固和復(fù)習(xí)相關(guān)知識內(nèi)容。而多數(shù)情況下，是把大部分課程集中講完后再安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，看似理論與實(shí)踐相結(jié)合，但是連續(xù)性差，間歇式結(jié)合教學(xué)模式產(chǎn)生的教學(xué)效果并不理想[2]。這種理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐分段式的教學(xué)方式往往使得理論教學(xué)內(nèi)容比較抽象，而實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生又不知所云。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要途徑，是與理論教學(xué)相輔相成的。隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)與科技的飛速發(fā)展，創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力已成為當(dāng)代社會發(fā)展的強(qiáng)大推動力和廣泛的社會需求。傳統(tǒng)的教學(xué)模式恰恰在這方面是短板，因此必須從現(xiàn)代人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，對《天然藥物化學(xué)》課程進(jìn)行重新定位，改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，積極探索新方案與新措施。

二、“五位一體”教學(xué)法的構(gòu)建和應(yīng)用

1.教材知識文字理解

本課程選用國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會“十三五”規(guī)劃教材，全國高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會“十三五”規(guī)劃教材《天然藥物化學(xué)》（第7版）（主編：裴月湖、婁紅祥，人民衛(wèi)生出版社，2016年2月出版，書號：ISBN 978-7-117-22023-1）[4]。黃酮類化合物是本教材的第5章，教材關(guān)于黃酮類化合物教學(xué)內(nèi)容設(shè)置為5節(jié)：第一節(jié)，黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)類型；第二節(jié)，黃酮類化合物的理化性質(zhì)及顯色反應(yīng)；第三節(jié)，黃酮類化合物的提取與分離；第四節(jié)，黃酮類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)鑒定；第五節(jié)，黃酮類化合物的生物活性。就《天然藥物化學(xué)》這門課程而言，黃酮類化合物這一章屬于重點(diǎn)章節(jié)，在各類考試及在實(shí)際生產(chǎn)工作中，這一章節(jié)所學(xué)內(nèi)容具有舉足輕重的作用。因此，授課教師必須安排學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，初步了解黃酮類化合物的定義、結(jié)構(gòu)類型和主要代表物。黃酮類化合物的理化性質(zhì)、顯色反應(yīng)，這兩節(jié)內(nèi)容相對簡單，安排學(xué)生提前完成自學(xué)。后面三節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)突出實(shí)踐價值，安排學(xué)生提前查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并歸納總結(jié)，這對激發(fā)學(xué)生的求學(xué)欲望，提高課堂學(xué)習(xí)效率有很大的幫助。

2.教師語言文字講解

《天然藥物化學(xué)》課程內(nèi)容多，知識面廣、深，既要重基礎(chǔ)又要重實(shí)踐，學(xué)生學(xué)起來有一定的難度，容易產(chǎn)生抵觸情緒，這就要求授課教師在講解基本理論知識的同時，應(yīng)該注意講授技巧，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[5]。這時候就要發(fā)揮教師語言文字講解的作用，教師組織教學(xué)語言，通過具體的事例、科學(xué)的數(shù)據(jù)等使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣，使本來枯燥的天然藥物化學(xué)知識變得具有吸引力。例如，魯南沂蒙山區(qū)是有名從長壽之鄉(xiāng)，老年人很少得心腦血管疾病，新聞媒體及科研機(jī)構(gòu)知道此事后，紛紛前來咨詢當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)。原來，魯南山區(qū)，刺槐植物資源極其豐富，老鄉(xiāng)們在本地土生土長幾十年，每到春天采集大量槐米（槐花）作為食物，或者晾干后泡茶一年四季皆飲。這時，教師趁機(jī)提出問題：“為什么老人食用大量槐米會不得心腦血管疾病，健康長壽呢，槐米中的功效成分是什么？”學(xué)生會陷入深深的思考，教師告訴學(xué)生，天然藥物的有效成分就是天然藥物化學(xué)研究的內(nèi)容之一，槐米中能夠治療心腦血管疾病的功效成分是蘆丁、槲皮素等黃酮類化合物，這部分內(nèi)容恰好在本章講授。這樣的教學(xué)事例很多，只要授課教師平時多查閱相關(guān)資料，會有大量的授課題材。教師授課時，還要適當(dāng)增加課堂提問、課間交流，真正了解學(xué)生具體情況后有的放矢地展開教學(xué)，改變學(xué)生被動聽課的局面，創(chuàng)造學(xué)生主動參與的氣氛，從而提高教學(xué)效果。

3.微課及慕課強(qiáng)化教學(xué)

微課是指運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化教學(xué)資源。近年來，微課教學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于藥學(xué)類課程中，尤其對于應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)，體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢?！短烊凰幬锘瘜W(xué)》課程引入微課教學(xué)，將每一部分知識點(diǎn)制作成8～10分鐘的教學(xué)視頻（課程片段），還包括素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試及學(xué)生反饋、教學(xué)點(diǎn)評等輔助性的教學(xué)資源。教學(xué)視頻是微課教學(xué)的核心組成部分，每個小視頻教學(xué)內(nèi)容相對較少，相對于較寬泛的傳統(tǒng)課題，“微課”的問題聚集，主題突出，學(xué)生可以靈活方便地從課程教學(xué)平臺上下載并保存于終端設(shè)備（如筆記本電腦、手機(jī)、MP4等）上實(shí)現(xiàn)移動學(xué)習(xí)，為學(xué)生營造一個真實(shí)的“微教學(xué)資源環(huán)境”，大大方便了學(xué)生學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)的主動性[6]。慕課（MOOC），即大規(guī)模開放在線課程，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物，是近幾年涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式。在國內(nèi)，慕課受到了很大關(guān)注，而其學(xué)習(xí)者主要分布在一線城市或教育發(fā)達(dá)城市。目前，我國上線慕課數(shù)量已超過5000門，學(xué)習(xí)人數(shù)突破7000萬人次，慕課總量、參與開課學(xué)校數(shù)量、學(xué)習(xí)人數(shù)均處于世界領(lǐng)先地位，我國已經(jīng)成為世界慕課大國。例如：中國藥科大學(xué)在國內(nèi)開展的《天然藥物化學(xué)》網(wǎng)絡(luò)公開課程，是在長江學(xué)者特聘教授孔令義教授帶領(lǐng)下完成的，該課程依托“愛課程”網(wǎng)站開發(fā)和使用，學(xué)習(xí)者可以注冊并參與學(xué)習(xí)，課程設(shè)有在線教學(xué)大綱、教學(xué)日志、考核方式及學(xué)習(xí)指南，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)在線聽課、做習(xí)題并通過考核，取得學(xué)習(xí)證明。微課及慕課強(qiáng)化教學(xué)模式對于培養(yǎng)地方性、高素質(zhì)、應(yīng)用型人才是一種理想的教學(xué)手段，不僅為教師和學(xué)生提供重要教育資源，也是構(gòu)成地方性大學(xué)教育教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)[7]。

4.虛擬仿真軟件模擬

隨著信息化技術(shù)發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)軟件逐步應(yīng)用在教育領(lǐng)域中，形成一種新的教學(xué)模式，目前已經(jīng)成為地方高校教育模式走向高端的重要突破口和有效手段。在藥學(xué)類專業(yè)課程教學(xué)中，讓學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較高的專業(yè)技能水平和實(shí)踐應(yīng)用能力，成為應(yīng)用型人才，是教學(xué)工作的重點(diǎn)。為了更加突出學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，《天然藥物化學(xué)》在實(shí)驗(yàn)課程前，引入虛擬仿真軟件教學(xué)模式，作為實(shí)踐教學(xué)的一個環(huán)節(jié)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的一類，用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)驗(yàn)過程，將原料、儀器設(shè)備、試劑等實(shí)驗(yàn)室元素進(jìn)行三維虛擬化，操作者可以身臨其境的操作虛擬儀器和實(shí)驗(yàn)器具完成實(shí)驗(yàn)操作。在模擬實(shí)驗(yàn)時，可以采取師生互動形式，教師對各種儀器設(shè)備的型號、操作規(guī)程和注意事項(xiàng)，原材料的預(yù)處理，試劑的配制等可以全面透徹的講解。例如，葡聚糖凝膠柱色譜分離黃酮類化合物的操作環(huán)節(jié)，學(xué)生既可以直觀了解葡聚糖凝膠的結(jié)構(gòu)及“反篩”的工作原理，掌握葡聚糖凝膠原材料的處理方法、上樣技術(shù)、洗脫技術(shù)、結(jié)果判定等，促進(jìn)學(xué)生深入掌握該技術(shù)的基本理論和操作技能，提升教學(xué)效果。虛擬仿真軟件模擬是天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的有效組成部分，其不再受客觀條件限制，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，自由設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件，探索可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供技術(shù)支持[8]。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)流程的感性認(rèn)知能力、操控能力大大提高，還可以對學(xué)生進(jìn)行合理分組，多人配合完成復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

5.梯度實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《天然藥物化學(xué)》課程的重要組成部分，其學(xué)時約占總學(xué)時的一半。天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生基本操作技能、分析問題及解決問題的能力，因而如何在有限學(xué)時中，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和素質(zhì)得到更大的訓(xùn)練，將是每個教師首先要思考的問題。本課程建立“驗(yàn)證-綜合-設(shè)計(jì)”梯度實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即以循序漸進(jìn)的形式從基本操作技能訓(xùn)練開始到綜合知識運(yùn)用和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容和方法的更新，建立梯度實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[9]。初階——驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)部分以基本技能訓(xùn)練為主，通過實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握酸堿溶劑提取、有機(jī)溶劑回流提取、煎煮法提取、水蒸氣蒸餾法提取、兩相溶劑法提取、酸水解、酶水解、重結(jié)晶、減壓濃縮、減壓抽濾、硅膠板的制備及應(yīng)用、常壓柱色譜的制備與應(yīng)用、紙色譜、天然活性成分理化檢識等常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段和技術(shù)。黃酮類化合物這一章可以安排如“槐米中蘆丁的提取、分離和檢識”、“陳皮中橙皮苷的提取、分離和檢識”等經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)完成基本實(shí)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)。中階——綜合性實(shí)驗(yàn)部分以提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合應(yīng)用技能為主，追蹤溯源，綜合應(yīng)用，充分體現(xiàn)天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合性。例如安排“黃芩的 GAP 模擬種植、中藥材飲片的鑒定、藥材中黃芩苷的提取、純化及結(jié)構(gòu)鑒定綜合大實(shí)驗(yàn)”、“水飛薊的 GAP 模擬種植、中藥材飲片鑒定、藥材中水飛薊素的提取、純化及結(jié)構(gòu)鑒定綜合大實(shí)驗(yàn)”等常見實(shí)驗(yàn)完成綜合性大實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐過程，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析、知識的綜合運(yùn)用能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。高階——設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分以提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力為主，在教學(xué)過程中，可以將高年級學(xué)年論文的撰寫、大學(xué)生科技創(chuàng)新平臺項(xiàng)目、國家級及校級大學(xué)生SRT項(xiàng)目和授課教師的科研項(xiàng)目有機(jī)的融合到實(shí)驗(yàn)中去[10]。這部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要優(yōu)先選擇地方性代表植物資源為原料，采用以學(xué)生為主體，教師加以啟發(fā)指導(dǎo)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[11]。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣，以及掌握的基礎(chǔ)理論知識及實(shí)驗(yàn)操作技能，自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出申請，經(jīng)批準(zhǔn)同意后可根據(jù)自己的第二課堂時間，在實(shí)驗(yàn)老師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)部分的期末總評成績采用平時成績（占60%） 和實(shí)驗(yàn)報告成績（占40%） 的相結(jié)合的方式，平時成績主要體現(xiàn)在預(yù)習(xí)報告、動手能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度以及分析解決問題能力等；實(shí)驗(yàn)報告成績不僅僅要看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更要著重看對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和對出現(xiàn)問題的解決方案，即總成績注重實(shí)驗(yàn)過程，而非實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有些評分項(xiàng)目如實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、研究性報告等讓學(xué)生積極參與評價，促使學(xué)生向知識復(fù)合型和能力多樣性方向發(fā)展[12]。

三、討論

《天然藥物化學(xué)》課程在藥學(xué)類專業(yè)教育體系中具有十分重要的地位，如何緊跟新時代高等教育改革的步伐，順應(yīng)新時代對應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的要求，豐富課程理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，是本課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。對于黃酮類化合物這一章節(jié)，執(zhí)教者采用“五位一體”教學(xué)法，從教材知識文字理解、教師語言文字講解、微課及慕課強(qiáng)化教學(xué)、虛擬仿真軟件模擬、梯度實(shí)驗(yàn)教學(xué)5個教學(xué)過程探討全新教學(xué)模式，大大提升了教學(xué)質(zhì)量。

“五位一體”教學(xué)法環(huán)環(huán)相扣、五指緊握、攥成拳頭、形成合力。這種新的教學(xué)模式對授課教師提出了更高的要求，而教師教學(xué)能力的提高也是一個系統(tǒng)的工程，需要地方高校高度重視、積極應(yīng)對。只有搭乘教學(xué)質(zhì)量這艘船，地方高校才能在應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型建設(shè)中脫穎而出，教學(xué)質(zhì)量的提高必須充分重視青年教師這一中堅(jiān)力量，不斷提升教學(xué)綜合素質(zhì)特別是實(shí)踐教學(xué)能力和新教學(xué)模式適應(yīng)能力[13]。近三年，針對本校制藥工程專業(yè)學(xué)生，在《天然藥物化學(xué)》課程教學(xué)過程中，采用“五位一體”全新教學(xué)模式開展教學(xué)活動，以培養(yǎng)地方性、高水平、應(yīng)用型人才為導(dǎo)向推進(jìn)課程改革。事實(shí)證明該教學(xué)法的實(shí)施，轉(zhuǎn)變了施教者的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，提高了青年教師的教學(xué)水平，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力，為地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展培養(yǎng)更多、更好的天然藥物化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用型技術(shù)人才。