构建有机化学多元化实践体系，培养创新型中医药人才

王 涛，何建峰，陈传兵，龙泳伶，李熙灿

（广州中医药大学中药学院，广东 广州 510006）

当前，一个国家的竞争力取决于其创新能力的强弱，作为世界上最具竞争力的经济体——美国之所以拥有强大的创新力，主要原因有两点：一是拥有需要创新且具有活力的国内市场，二是教育系统通过提供奖学金和良好的科学环境支持创新人才培养[1]。可见，创新教育是提升组织、个人创新能力，提高国家经济实力的有效途径[2]。我国政府已经把创新上升到重大发展的战略高度，十八大以来，教育部在推进教育现代化创新实践中采取了多种措施，先后出台了《教育部财政部关于实施高等学校创新能力提升计划的意见》《高等职业教育创新发展行动计划（2015—2018年）》《高等学校人工智能创新行动计划》等，为高校教育改革带来了前所未有的机遇和挑战。

中医药院校是国家高等教育系统中的重要一员，作为中医药人才培养的主要阵地，肩负着继承与发展中医药的重大历史使命。为适应当前改革创新的新要求，各中医药院校结合自身条件、学科特点等，在人才培养模式方面开展了多种有益的探索。目前常见的人才培养模式有基地培养模式、复合人才培养模式及创业教育培养模式等[3]。为践行“以学生为中心”的人才培养模式，山东中医药大学构建了“三坚守、四融合”个性化中医药人才培养方案，取得了显著效果，如课程建设水平长足发展，教学方法与手段不断丰富，教学管理模式不断创新[4]。实践教学在中医药院校学生科研创新能力培养中发挥出举足轻重的作用，已经越来越受到各个中医药院校的重视[5]，科教结合成为创新型中医药人才培养的主要模式之一[6]。辽宁中医药大学通过搭建中医药创新型人才培养平台，采取多种措施提升学生实践、创造能力：（1）以实验室为教学基地，增设实践选修课；（2）依托教育部重点实验室科研项目，鼓励学生参与其中，以研促教；（3）开放实验室，鼓励学生开展科研活动。在这几种举措相互结合、相互补充的背景下，百余名学生参与了大学生创新创业训练项目，撰写多篇论文，且多个项目获得全国大学生创新创业训练大赛一等奖。针对当前中医药院校培养方式落后、经费和资源投入不足、缺乏相应的师资配备及机制等问题，实施科研导师制是科教结合人才培养的有效手段，不仅拓展了学生的思维，实施之后取得的成效也十分显著[7]。可见，为适应创新型人才培养需要，构建各课程立体化实践教学体系迫在眉睫。

1 我校有机化学实践教学现状

有机化学是中医药院校一门不可或缺的专业基础课程，实践教学至关重要，可使学生掌握基本实验技能，培养严谨的科学态度和理论联系实际的工作作风。但目前多数中医药院校有机化学实践教学仍以传统教学模式为主导，具有单调、被动等缺点[8]。教学过程中，教师作为主体讲授实验目的、原理、内容及操作要点，学生照搬实验步骤进行验证，由于被动操作，学生对实验现象难以理解，对实验原理缺乏思考，导致实验效果不好，解决问题能力低下，难于满足创新型人才培养要求。而不少教学实践已经证明，实践教学方法改革是实现创新的必由之路[9]，因此，我们在有机化学实践教学中开展了教学模式改革探索。

1.1 加大课程体系改革力度，增加实践课时，提高学生动手能力

2010年之前，我校有机化学课程体系整体设计不合理，实验总学时偏少，各专业有机实验一般只有24～48学时。极其有限的学时影响了实验项目的开设，各专业实验项目仅包含基础操作技能实验、有机合成验证性实验及提取验证性实验三大类。2010年，针对实践教学课时偏少的现象，我们重新修订了中药（药学）人才培养教学计划，将理论课时与实践课时比例由2∶1调整至1∶1，实验内容也进行了整合与更新，加强了基础操作技能训练，并在原有类别基础上增加了设计性实验内容。我校中药（药学）专业2010年前后有机实验项目见表1。表1显示，我校有机实验项目在近年呈现出数量上的增长，涵盖类型也更加全面，而且实验项目设计“由浅入深、循序渐进”，加深了学生对理论知识的理解，动手能力也有很大提升。以乙酸冰片酯的合成设计为例，实验前期要求学生进行文献查阅，根据获取的信息分组讨论，形成具体的实验方案，实验室带教教师批阅实验方案后提出整改意见，经修正后学生再按照实验方案完成实验。通过这一设计性实验，学生初步了解了科学研究的基本流程、酯化和酰化研究的最新进展，提高了基本操作技能及解决实际问题能力。减少理论课时，把教学重点集中在基本知识传授和技能训练上，突出“技术教育”改革方案的实施，取得了一定成效。近年来用人单位对我校药学相关专业学生反馈评价良好，一致认为大部分毕业生操作能力、动手能力和解决实际问题能力较以往有了很大提升，能较好地满足岗位需要。

表1 2010年前后我校有机实验项目对比

同时，依托我校有机化学实验教学条件和教师队伍科研能力，以教学大纲为指导，结合专业特色，开设有机化学综合设计性实验（共35课时）。该综合设计性实验在药学（中药）相关专业学生已具备有机化学实验基本技能（大四第二学期）的前提下开设，是对有机化学实验教学内容及应用的深化。具体实施中，学生根据综合设计性实验的合成目标要求查阅文献，确定实验方案，设计实验路线，选择实验方法和步骤，选用仪器设备，提交设计性实验方案，并经任课教师审核同意后独立完成实验操作、目标产物结构表征及实验小论文。立足于我校药学（中药）专业创新型人才培养目标，根据各专业特色我们设置了两个实验项目供学生选择：局麻药苯佐卡因的设计合成，从肉桂皮中提取肉桂醛的设计研究。两个实验项目分别具有合成路线多种、提取方法多样的特点，学生通过对比分析各种路线及提取方法的优劣，选择合成及提取效率高的实验方案，从而提高文献综合分析能力；两个实验项目开展过程中鼓励学生进行工艺探讨，开拓思维，提高实验技能和综合运用知识能力。另外，目标产物的分离纯化及结构表征进一步完善了学生开展药物和中药研发的整体思路，为其今后从事药学或中药研发工作奠定坚实基础。

1.2 利用学校教务处教学平台开放科研实验室，方便药学（中药）相关专业学生创新创业项目的实施

我校有机化学课程共有4名专任教师，2名实验室教辅人员，科研方向主要有3个：（1）先导化合物的发现和生物活性评价；（2）特异分子识别的高分子材料研究及生物医学应用；（3）中药及其制剂药效物质质量标准评价体系。结合这几个研究方向，一方面鼓励学有余力的学生在学校教务处教学平台申报，参与到相关教师的科研项目中；另一方面以学生个人兴趣为主导，培养创新意识为目标，组织优秀学生参与省、校级创新创业项目申报及研究工作。在科研实验室开放过程中，课程教师还鼓励正在进行本科毕业论文写作的学生参与其中，利用课余时间自行前往相关科研实验室开展研究工作，在负责教师及研究生的共同指导、协助下，完成项目研究。一系列措施的实施不仅有效提高了科研实验室的利用率和设备使用率，还取得了丰硕的成果。近5年，我校学生在国内外期刊发表相关研究论文十多篇，多人参加“挑战杯”大学生科技作品竞赛、全国大学生“药苑论坛”并获多项奖励。

2 多元化实践体系的构建

针对我校有机化学实践教学现状和中医药专业人才培养模式具体情况，我们在原有教学模式的基础上，拟对当前信息技术、环境支持下的教学方式加以整合，在优化、更新实验内容的同时建立多媒体实验素材库，开发交互式虚拟实验平台和立体化教学评价体系，构建体现我校中医药人才培养特色的有机化学多元化实践体系（见图1）。通过构建有机化学多元化实践体系，可以逐渐实现以下几个目标。

图1 有机化学多元化实践体系

2.1 改变已有设计性实验的僵化模式，充分利用专业特色进一步扩充、更新设计性实验内容，全面开放实验室，使人才培养符合社会需求

综合设计性实验开设初期，在激发学生学习主动性和创造性、提高学生应用理论知识自主解决问题及培养科学研究素养等方面发挥了显著作用。但由于受实验场地、实验条件以及实验内容更新不及时等的影响，综合设计性实验经多年实践逐渐形成僵化模式，参与实验的学生直接采用高年级学生归纳出的完整的实验方案，使得综合设计性实验失去了开设的意义。因此，优化、更新综合设计性实验及研究创新性实验内容是重点。另外，目前我校实验室只在上课时段开放，大多数时间处于闲置状态，基础仪器设备利用率普遍不高，加之高端大型仪器设备数量不足，仅能满足教师及研究生开展科研使用，无法大规模应用于教学，导致参与综合设计性实验及研究创新性实验的学生人数十分有限。构建多元化实践体系，采用教师负责、研究生主管模式，逐步实现有机化学本科教学实验室的全面开放，也是改革的另一重要内容。只有采取“双管齐下”的改革手段，才能为多元化实践体系的构建提供保障。

2.2 充分利用信息技术的优势开发交互式虚拟实验平台，作为原有教学模式的有效补充，全方位提高人才培养质量

利用现代先进信息技术开发交互式虚拟实验平台，实现教学内容深度和广度的拓展，是当前实践教学的发展趋势。紫罗兰酮的制备是适应药学（中药）专门人才培养要求的经典有机合成实验，涉及回流、常压蒸馏、减压蒸馏、萃取等多个基本操作，属于综合性实验范畴。在传统教学中，该实验使用甲苯做溶剂易导致环境污染，减压蒸馏不当可能导致安全事故等，影响了实验的顺利开展。另外，受教学时数的限制，多数高校无法完整实施该实验操作，只选取部分实验内容，致使教学效果和教学质量不尽如人意。为解决上述问题，依据真实实验场景，我校有机化学课程组联合北京微瑞集智科技有限公司使用Maya和3DMax软件进行整体实验室建模，基于3D虚拟技术开发了交互式、可视化紫罗兰酮制备虚拟实验教学平台（见图2）。

图2 紫罗兰酮制备虚拟实验教学平台

该虚拟实验教学平台的搭建，可为学生精准展示羟醛缩合原理及其应用，建立有机化合物制备、纯化及鉴定整体思路，并改变传统教学模式，最终使线上、线下两种教学模式有机结合，突破了时间、空间的限制，极大地提高了学生的学习效率。

2.3 建立立体化评价体系，为全面、准确评价学生创新能力提供依据

结果考核和过程考核是评价实践教学效果的两个重要环节，而传统实践教学只侧重结果忽视了过程监督，常以学生实验报告质量作为实验实施情况的重要指标，不仅不能真实评价学生对实验的掌握程度，而且不利于学生严谨科学态度和综合能力的培养，具有一定的片面性。在有机化学多元化实践体系中，将终结性教学评价（实验报告、线上及线下实验考核等）与探究性形成性评价（实验方案设计及陈述、实验操作及记录、实验结果与讨论等）相结合，构建立体化评价体系。立体化评价体系是深化有机化学实验教学模式改革和提高专业人才培养质量的关键，更强调学生参与度与执行情况，能更为客观地反映学生的综合能力。

3 结语

有机化学多元化实践体系是基于多年实践教学经验，借鉴兄弟院校开展多元创新教学模式的成果[10]，专门针对中医药人才培养进行的实践教学方面的有益探索。在具体教学中，从学科特点和实际出发，通过整合3部分内容（原有模式、现有模式、评价体系）搭建多元化实践教学平台，通过充分发挥学生的主体作用，切实提高实践能力和解决实际问题能力，从而达到培养拔尖创新型人才的目标。