探索天然药物化学实验教学改革对学生操作技能和认知能力的影响

(山西卫生健康职业学院，山西 太原 030012)

天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科[1]。这是药学专业一门重要的专业基础课，课程要求学生学习并掌握天然药物有效成分的结构类型、理化性质、提取分离及结构鉴定等。实验课对学生掌握理论知识有切实的辅助作用，同时也能提高学生的动手能力。本文就天然药物化学实验教学改革对学生操作技能和认知能力的影响展开研究，现报告如下。

1 天然药物化学实验教学的现状

目前大部分医学院校天然药物化学实验教学以验证性实验为主，存在一些问题主要有：学生在实验中往往按照规定操作进行实验，很少动脑筋思考实验条件、操作流程是如何制定出来的，实验目的和实验原理又是什么；个别学生甚至不亲自动手操作，抄袭同组员的实验结果，亦能写出实验报告；实验教学中，大多数学生课前不预习，需要实验教师在课堂上反复讲解，学生“填鸭式”接受，既缩短了实验操作时间，又不利于调动学生的主观能动性；天然药物化学成分复杂，实验程序性强，总体要按照有效成分的提取、分离(纯化)、鉴定的步骤完成，在有限的课时里教师忙于指导学生操作，极少时间引导学生分析失败原因，不利于培养学生发现和解决问题的能力；大多数学生过于关注实验结果的正确与否，较少分析操作步骤之间的内在联系以及实验原理的应用，不利于学生创新思维的培养[2]。这些问题已经严重制约了天然药物化学实验课作用的发挥。

2 天然药物化学实验教学改革的主要内容

2.1 增加设计性实验，实现师生双向互动

目前，山西卫生健康职业学院天然药物化学教研室根据理论课的教学重点和实验课的课时数等情况设定了三个验证性实验，分别为大黄中游离蒽醌的提取、分离与鉴定(12学时)；槐米中芦丁的提取、分离与鉴定(8学时)；防己中生物碱的提取、分离与鉴定(10学时)。以大黄中游离蒽醌的提取、分离与鉴定实验为例，利用蒽醌苷在酸性条件下能水解成游离蒽醌，游离蒽醌能溶于热三氯甲烷的性质采用20%硫酸和三氯甲烷混合液进行双向酸水解—有机溶剂提取法提取；利用游离蒽醌类化合物酸性强弱的明显差异，可溶于不同强度的碱溶液，采用pH梯度萃取法进行分离；利用其理化性质的差异运用薄层色谱法对其进行鉴定。针对实验特点和要求对其进行了改革。改革流程见表1。

表1 大黄中游离蒽醌的提取、分离与鉴定实验改革介绍

改革后，以提取、分离与鉴定大黄中游离蒽醌作为题目，按照实验分组组成项目小组，让学生在1周时间内运用所学的理论知识和查阅相关文献资料，自行设计实验方案，先进行组内讨论。每组选一个代表将组内设计的实验方案报告给教师和全班学生，教师和学生提出意见，让学生进行修改。修改后的实验方案经教师确定是否可行，在确定方案时，教师有意识引导每组采用不同的实验方案。每组学生须独立完成自行设计实验的全过程，实验完成后根据结果进行总结。每组选代表给全班同学汇报本组的实验结果和分析报告，让学生比较不同方法的优缺点，教师再进行总结。经过各小组搜集相关资料及操作实践，证明除实验教材中提供的方法之外，提取大黄中游离蒽醌还可以采用乙醇回流提取法、碱提酸沉法；还可通过柱色谱(大孔吸附树脂)分离各类游离蒽醌；还可利用化学检识对其进行鉴定。

2.2 引进虚拟仿真实验现代化教学手段，弥补传统教学不足

计算机虚拟仿真实验是一种现代化的教学手段，可以弥补传统教学的不足。虚拟仿真实验的运用，改变了传统的实验教学模式，它将信息技术融入实验教学，将抽象的知识转变为动态的具体形象[3]。目前高校实验室的实验操作与企业的工业化大生产还存在一定的差距，仅仅通过实验教学还不能很好地满足学生将来的就业需求。为推进职业教育教学过程与生产过程的对接，学院引进了虚拟仿真实验现代化教学手段，中药提取模块以中药制剂的生产过程为主线，模拟企业生产车间整体的运作流程，设有提取、醇沉、乙醇回收等6个岗位，通过三维立体仿真模型，学生可以从多个角度了解设备构造、运行原理及生产的工艺流程。

在实验教学中利用4个学时让学生模拟岗位角色，通过“角色扮演”真实感受、体验生产企业提取中药的过程，缩短实验教学与生产企业中药提取的差距。

3 改革成效

实验课结束后对16级普高药学班和对口药学班的学生开展问卷调查，内容包括学习天然药物化学的态度、兴趣，对天然药物化学实验内容的评价、难易程度，以及对实验教学改革的评价、对仿真模拟实验的感受等多个方面。调查结果显示，96%的学生认为天然药物化学实验课对理论知识掌握有帮助，87%的学生愿意选择设计性实验，91%的学生认为设计性实验较验证性实验更能提高实践能力，98%的学生表示对仿真模拟实验感兴趣。

另外，通过对比2016级和2015级学生的实验成绩，平均成绩涨幅达13%。

4 讨论

从调查数据和学生的座谈反馈意见来看，改变传统实验模式激发了学生探索实验的主观能动性，提高了学生的实验操作技能；将仿真模拟平台引入到天然药物化学实验课的教学中，增强了实验教学的趣味性和灵动性，有力推动了天然药物化学实验教学的改革和教学质量的提高。

但在具体实施过程中应注意以下问题：进行设计性实验选题时一定要考虑实验室的条件，尽可能选择天然药物化学实验室能开展的实验项目进行设计；一定要重视实验准备工作，实验过程中往往存在实验试剂用量不足的现象，这就要求实验教师的准备工作一定要做到细致到位；仿真模拟实训平台的模块数量存在一定的局限性，下一步应引进更丰富的资源。

随着科技的高速发展，新仪器、新技术不断出现，要使学生能够尽快掌握新方法和新技术，就必须不断增加更新相适应的实验内容和教学方法。只有实验教学中各个环节跟上时代的进步、学科的前沿，才能更好地发挥实验教学在人才培养中的优势作用。 在今后的实验教学过程中，会结合学院自身的特色，继续探索发掘有利于提高学生综合素质的实验教学改革方法，培养出更多创新型实用型药学人才。