九年制中药学层进式有机化学教学体系设计

张毅楠，宋维彬，柳忠全，房方，胡立宏

南京中医药大学药学院 (南京 210023)

中医药学是中华民族几千年来与疾病作斗争的实践经验总结，其理论体系蕴含了中国古典哲学的精髓，为中华民族的繁衍昌盛做出了不可磨灭的贡献。中医药学的基本概念和诊疗方法与现代医学和生命科学有很多相似共通之处。如中医强调“阴阳平衡”，与现代系统生物学异曲同工；中医强调“辩证施治”，与现代医学通过遗传学手段为每一个病人找到最适合的药物也相得益彰；中药的复方理论，与现代诊治过程越来越强调疾病的综合治疗也有相通之处。但是作为一门学科，中医药在继承和发展的同时遇到很多现代科学至今仍无法理解或研究透彻的现象。因此，为加快推进中医药的科学化、国际化，医药院校须培养一批具备中医药思维和科学思维，基础理论实、知识覆盖广的研究型人才[1]。在此背景下，2018年南京中医药大学整合学校中医药本科教育和中国科学院上海药物研究所科研优势，创办“4+5”的中药学九年制专业，旨在培养有志于中药科学化研究的高端人才。

近几十年来随着基础学科研究突飞猛进的发展，以医学、化学、生物学为基础的药学学科得以高速创新发展，同样中药学科也得到快速发展，更多的新技术、新方法被应用于中药学的研究，产生了大量新的知识，因此，对中药学专业各课程的知识体系须重新增删，在有限的课时内完成教学目标，对传统授课方式须大力革新[2]。有机化学是药学、中药学专业学生基础知识体系中最重要的基础课程，对后续专业课的学习起承上启下的核心作用[3]。其授课的主要目标是要求学生掌握有机结构、反应、机理等方面的基本知识和理论并灵活运用；课程内容具有涉及知识面广、反应类型多、逻辑思维要求高等特点。基于笔者所教班级学习结束后的调查问卷，100%的学生认为有机化学课程与他们已学过的其他专业基础课程相比，属于难或较难(样本量32人，下同；47%选择难，53%选择较难，其他选项为中等、较易、容易)。对于旨在培养有志于中药科学研究的学生基础课程，教师还应训练学生初步掌握科学研究的基本思路、了解科研的正确方法，并运用所学书本知识分析和解决实际研究问题的能力。尽管当前药学和中药学专业的有机化学授课模式在不断地改革与创新，相关教学研究论文较多[4-7]，但从教学体系角度开展设计和实践的研究有限，难以满足长学制人才培养过程中的教学客观需求。为此，笔者在充分调研学生的知识结构和接受能力基础上，结合笔者在有机化学和药学领域多年的知识积累和研究心得，针对当前中药学有机化学教学体系的不足，初步设计了层进式有机化学教学体系，达到了中药学九年制专业培养学生具备科学思维的目标。

1 全国中药类专业有机化学教学现状

作为药学(包括中药学)深入学习后续课程的最重要基础课程，如何引导学生学好有机化学这门课，为后续专业课的学习打下牢固而坚实的基础，一直以来是摆在有机化学教师面前亟待解决的一道难题。近年来围绕医药领域的科技爆发，有机化学为众多新颖的生物医药技术提供了基础方法支撑。然而与此鲜明对比的是，医药类院校普遍压缩了基础课程的学时数，有机化学教学体现得尤为明显。据笔者调研，国内多所医药院校的中药学专业普遍将有机化学课程缩短至1个学期或压缩在90个学时以内(表1)；除此之外，现阶段的本科有机化学教学大纲过于传统，教材知识系统更新缓慢，与科学技术进步不同步。以上原因直接导致了教师采用“填鸭式”教学，且常常存在知识点过时的现象。从学生层面，学习过程中学生对庞大且多变、繁杂且抽象的知识点普遍感到难以掌握，从而产生懈怠思想，导致其自我约束和学习能力的丧失，产生极大的学习困难。

表1 国内几所主要医药院校中药学专业的有机化学理论课程简要对比

2 层进式有机化学教改思路

高中化学科目分为必修和选修两大模块，不同省份的高考模式和出题范围不尽相同。如本专业的学生中有较大比例未参加化学课程的高考，这直接导致了新生化学基础知识储备参差不齐[8]。与此同时，本专业学生培养目标是具有科学思维的中药学研究人才，将来的科研工作中必然会碰到需要掌握较为深入的高等有机化学知识才能探讨和解决的问题，显然现有的有机化学课程设置不适于前后衔接。因此，如何采用相适应的有机化学教学体系，培养学生的学习能力和创新意识，并化解有限教学学时与复杂教学内容的矛盾，是笔者教学前一直思考的问题。

考虑到现有本科有机化学教材几乎全部以化学结构为主线进行编纂，与高中的课程衔接相对紧密，却与科研实际需求相对脱节；而高等有机教材多基于结构理论为指导下的有机反应类型进行系统编纂，更符合深刻理解有机化学的本质和科研实际所需。因此，在不额外增加专业学时的情况下，笔者认为使用层进式的教学体系是适应专业要求的可行性教改思路——即用第一学期(大一下学期)学习与高中衔接紧密普通本科有机教材至醇醚章节，第二学期(大二上学期)学习与高等有机化学理论体系联系紧密、按反应体系分类的全英文教材，开展双语教学。如图1所示，层进式教学体系既可以满足两个学期的教学内容相对独立、由易到难，又可以保障教学对象在本科阶段有效完成从基础知识到科研需求的前后衔接，与此同时还能锻炼学生的英语学习运用能力，为他们提前适应外文文献阅读、追踪科研前沿、满足高等教育国际化需求提供了保障。当然，教学对象、师资队伍、教材选择是实现层进式有机化学教学体系成败与否的关键要素。

图1 层进式的有机化学教学体系示意图

2.1 教学对象

第二学期使用英文教材双语教学对于学生的英语水平要求较高，学期之间教学内容的转换升级也需要学生具备良好的适应能力。本班是学校九年制专业首次招生的班级，学生高考成绩普遍较高，具有良好的学习能力和英语水平，在进入第二学期学习前英语四级通过率94%(32人中2人未通过)，六级通过率63%(32人中12人未通过，含四级未通过者)。

2.2 教师队伍

学校组建本专业教学团队之初，在几门重要的专业基础课程上即慎重挑选了几位科研基础扎实教学经验丰富、且英语运用能力较强的教授担任全程教学工作。如本课程的第一学期主讲教师在985高校担任有机化学教学十余年，第二学期的主讲教师在国外学习、工作近十年；该两位教师均在国际顶尖化学药学期刊发表了高质量论文50余篇，总影响因子约300；第二学期的助教曾在中科院上海药物研究所任副研究员等。这些必要条件都为此教学体系的高质量实施提供了保障。

2.3 教材选择

为了适当提高学习难度，系统地扩大学生知识面以承接后续科研需求，第一学期笔者选择了南开大学王积涛主编的《有机化学上册》；第二学期为了更好地从酮这一章节与前述中文教材衔接，笔者选用了Jonathan Clayden主编的第二版Organic Chemistry(首章介绍羰基的亲核加成反应与第一学期中文教材形成紧密衔接)。它按照高等有机教材以反应类型为纲进行编纂，是国外普遍认同的高起点、高水平本科有机教材。本书条理清晰、内容翔实，每个反应都详细阐述了反应机理，利于从本质上理解有机化学。特别是书中示例多为现有上市药物，与学科复合人才的培养密切联系；同时任课教师也将自身研究内容和部分重要最新进展适当地融入课堂授课，满足学生学习的兴趣。经调研，高达91%的学生认为授课内容大量体现了本学科前沿和成就。

3 中药九年制专业层进式有机化学教学体系实施

3.1 课程内容设置

作为一门知识体系规律完整、知识层面连续性强、知识内容复杂程度高的课程，如何在有限的学时内，既覆盖有机化学绝大部分本科阶段教学目标，又完成上述从基础知识到科研需求的前后衔接，是一个极大的挑战。课程团队为两学期设计了教学大纲，表2简要列举了按章节划分的课程内容。该教学大纲一方面全面地覆盖了中文教材第二学期的所有内容，又系统地提升学生对有机化学知识体系的认识，旨在使学生具备衔接高等有机化学的知识和能力。

3.2 “主课堂+助教课”的教学模式

考虑到第二学期的学习任务对学生的专业知识和语言能力都是一个挑战，在每周3个学时的主课堂的基础上，额外在无课的时段增加了1～2个学时不等的助教课。如表2示，助教课隔周分别进行教学和作业讲评与答疑。其中教学内容主要以复习第一学期涉及的重点和难点为主，并在英文教材下辅助下对中文学习内容进行适当地加深。例如，在化学选择性和区域选择性这一章节，总结了通过芳香取代反应实现苯环多官能团化的顺序，还总结了保护基的主要类型和其在多官能团底物反应中的作用等，而这些有用的知识总结在一般的中文教材中普遍缺乏。作业讲评与答疑主要对每周作业中出现的共性问题进行解答，教师并对学生提出的主课堂上相对模糊的知识点或产生的疑问进行回答。其中，助教课程所发现的较为集中的学习问题，可以通过反馈的形式使主课堂授课教师及时进行强调和教学目标的增减调整。

表2 层进式有机化学课程教学大纲

3.3 教学方法

科学合理的教学方法是充分调动学生积极性适应两学期层进式教学转变的关键环节。经过一年的教学实践，团队成员主要有如下几点经验和体会：

3.3.1 课前精心布置

提前一周告知学生下一章的学习内容，要求学生进行预习。在使用英文教材的第二学期，还会额外告知学生此英文章节大致对应的中文教材所在章节。虽然参与授课的学生英语能力已属于同龄中较好的水平，但如果不提前进行语言阅读，在课堂上还是难以跟上授课进度。同时在引入所讲授章节内容前，教师均在讲义、幻灯片或其他授课资料中对前序知识进行简要总结和复习。

3.3.2 充分利用多媒体教学

为了加强学生对教学中涉及的部分概念、反应、和机理的了解，教学团队收集了大量的多媒体资料，如图像、动画、视频等。英文教材还配有免费的学习网站[9]，该网站用于展示各章节所涉反应试剂、过程、机理的三维动画。除此之外，为了增加学生的学习兴趣，教师还在部分章节授课结束后，额外提供与知识点相关的英文文献和百科参考资料，供学有余力的学生深入了解学科前沿。每次授课结束均按照“基本概念、扩展知识、必备技能、专有名词总结”四个部分对该次课程进行小结，并在课后下发课件、多媒体资料、授课全程录制的视频，以供学生复习和总结所需。

3.3.3 注重学生能力素质的培养

考虑到本专业学生的培养目标，教学团队认为需要在两个方面对他们的能力素质进行提高。首先要培养学生的自主意识，发挥学生的自学能力，并充分相信学生主体作用。通过前述多媒体资料呈现，学生可以接触到多样化的学习资料，在课后进行自主选择性地有目的学习。教师通过每次作业的完成情况对学生每节课的接受情况进行整体评判，并通过综合评价系统整体性评价学生的学习效果。教师不给学生额外布置诸如英语专业词汇学习、化合物物理性质学习、化合物分类与命名等学习任务，相信学生可以凭借自主学习了解相关内容。

其次要培养学生初步的科研意识，促进课程与未来科研实际需求相衔接。在第二学期的层进式教学过程中，教学侧重引入可以衔接科研或后续课程的学习内容，诸如有机化学常用软件的使用方法、10个碳原子左右的有机化合物波谱解析、一般性酸碱催化在生物体内的过程、天然化合物生物合成简述等。在作业和考试内容中侧重开放性题目的设计，避免使用千篇一律的习题集。例如，在羰基的亲核取代反应章节中，教师让学生自己假设碱催化酯水解过程的多种可能机理，并运用课堂所学机理验证的知识设计可行的验证思路和方法；又如教师布置学生对异喹啉合成过程中不同的人名反应任选一种进行文献研究和总结，并提出所选人名反应与已学反应类型的联系。

4 实施效果

响应国家培养具备宽广国际视野和强烈创新意识的复合型专业人才要求，南中医设置培养具有中医药思维和科学思维的长学制专业。对照国内大学在药学长学制专业的课程建设中普遍注重加强基础课程、提高自学能力、启迪科学思路[10-11]，针对有机化学基础课程，笔者探索了层进式教学体系建设。为了完善建设内容，学习结束后对学生进行了问卷调查和师生座谈，积极的实施效果表现在：①研究型师资队伍的整合。整合学校研究型教师资源，通过课程团队会议和集体备课对课程目标达成了共识，研究型教师锻炼了讲授基础课的能力。97%的学生认为教师认真备课(其他选项为基本认真、有时认真、偶尔认真和不认真)、逻辑和思路清晰或基本清晰(其中84%选择清晰，13%选择基本清晰，其他选项为一般、不太清晰、不清晰)。②课程内容合适。虽然层进式课程体系在两个学期之间有层级跨越，但通过选择合适的教材、设置合理的课程内容以及利用多样化的教学手段，84%的学生认为授课内容合理或较合理，97%的学生认为课堂各环节非常可取或较为可取。③建立了助教课的教学模式。助教课内容对于课程整体质量提升和发现学生学习中的问题起到了关键作用，把师生关系从主课堂的教学关系调整为助教课的交流讨论关系，形成了良好的互动氛围。84%的学生认为助教课的内容对于有机化学学习的帮助非常重要或重要(其他选项为一般、不太重要、不重要)。④锻炼了学生多种能力的提升。81%的学生认为课程对于自己独立思考和创新能力提升具有开创作用或很大帮助，同时第二学期学习结束后英语四级通过率达到100%，六级通过率提升到88%。

实施过程中，从学生角度看还存在一些亟待思考和解决的问题。①个别学生不具备自我约束的能力，直到学期过半才发现与全班相比落后较大进度，无法顺利完成课程考核。②受年级和年龄所限，对于知识学习与科研创造的认识还存在较大的偏差。③过于习惯被动地接受式的学习方式，在课堂或其他环节敢于主动表达自己观点和看法的学生相对罕见。从教师角度，层进式课程体系和科研所需实用性英文教材的推广并非易事，还需要与同行、学生进行更多地交流，才有利于发现不足、解决问题，满足专业培养目标的实践和中药科学化研究人才培养的需要。