新时期天然药物化学实验教学改革探究与实践

李红 张珂 其曼古丽·吐尔洪

摘  要：根据新时期高校人才培养要求，文章以石河子大学药学院药学专业为例，针对天然药物化学实验教学中存在的问题，结合学校实验教学实际，提出加强基本技能训练、开设设计性实验，采用全面的考核方法，融入思政元素等改革措施，提升天然药物化学实验的教学质量，促进学生综合发展。

关键词：天然药物化学实验;教学改革;思政元素

中图分类号：G420    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）11-0152-04

天然药物化学是一门运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的学科，是药学专业学生的必修专业课程[1]。通过这门课程的学习使学生掌握中药及天然药物生物活性的物质基础，用现代科学的理念和方法，理解结构鉴定的基本理论和方法，掌握天然药物化学成分的提取分离技术，了解有效成分的合成规律和途径等，并将其应用于药物现代化研究、药物质量控制和新药研制[2]。天然药物化学实验是其重要的组成部分，是将课堂上讲授的理论知识通过实验加以验证并加深对理论知识的理解，进一步使学生掌握各类天然药物有效成分的提取、分离和鉴别的基本方法和技能[3]，使学生的实际动手操作能力得以加强，综合素质得到提高，创新能力得以提升，为学生将来从事药学相关领域工作或者研究夯实基础。但在实际的教学过程中，天然药物化学教学中仍存在着以“教”为主，重结果、轻过程的现象[4]，已经远远不能满足新时期高校人才培养的要求，为了更好地适应新时期教学改革的要求，本研究结合石河子大学实验教学实际情况，对天然药物化学实验教学进行了积极的教改探索，取得了较好的成效。

一、天然药物化学实验教学中存在的问题

（一）传统实验教学模式单一

教师“知识输入”为主是传统的《天然药物化学》实验教学模式，即在学生开始实验前，由授课教师详细地讲授实验操作步骤、实验内容及实验报告撰写要求等[5]，学生只是按照教师传授的方法“循规蹈矩”地开展实验，得出结果。这种教学模式逐步导致学生实验课前不查阅相关资料，实验过程中不主动思考，机械地进行实验操作[6]，遇到预期之外的现象和问题，不知如何处理，只能求助教师处理，体会不到实验中所获得的乐趣。对学生的实验课评价基本以学生实验数据的质量为依据，导致实验后有些学生抄袭实验报告，没能达到预期的实验效果，不利于将知识和方法内化为学生的综合能力，也不利于激发学生的创新精神。

（二）实验考核指标相对片面

平时成绩+期末操作考试成绩=总评成绩，是天然药物化学实验课程传统的考核方式，平时成绩的考核指标包括考勤、课堂体问、实验操作等，这种考核方式能够在一定程度上反映出学生对知识和实验技能的掌握情况，但仍然存在着重结果、轻过程的现象[7]，表现在有些学生为了完成任务，在实验中不积极动手操作，或者操作粗枝大叶只注重结果，不注重细节和操作规范，如果实验结果不理想，认真一些的学生会选择重新做一遍，然而还有些学生会悄悄地抄袭其他学生的實验记录提交给教师审核，当教师要求学生对其实验结果进行分析时，学生束手无策，不能对实验结果有个正确的理解，也找不到实验不理想的根源，没能达到做实验的真正目的，不能如实地反映出学生对本次实验理论知识掌握的情况，不利于培养学生实事求是的科学态度。

（三）实验教学未融入思政元素

传统的天然药物化学实验教学主要注重的是专业知识的应用和专业技能的学习，虽然在教学中也对学生的态度、学习习惯、职业素质等方面进行教育，但没有以课程思政的方式有针对性、系统地进行教学设计。新时代中国高校教育的重要任务之一就是“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学的全过程，实现全程育人、全方位育人”[8]。很多专业课教师也开始积极探索课程思政教育，只是实验课教师讲授内容的时间短，大部分时间是留给学生做实验，教师在教学过程中往往侧重于传授专业知识和操作技能，未深入挖掘其中隐藏的思政元素，学生也习惯于在有限的实验课堂中内尽可能地学习专业知识。即使全国在推行“课程思政”改革，我校也在响应国家号召积极组织开展各类课程思政改革，然而，仍然有部分教师在进行实验课程的课程思政教育时存在着生搬硬套、教学设计杂乱等问题，不仅专业知识授课的完整性受到了影响，思政教育的效果也不好，没能达到预期的课程思政目标，不利于实现全课程育人。

为提高我校天然药物化学实验教学的质量，结合新时期人才培养的要求及我校实验教学的实际条件，课程组有针对性地开展了本门实验课程的教学改革。

二、天然药物化学实验教学改革措施

（一）强化基本技能训练

天然药物化学实验教学中仍然普遍存在着一些问题，例如不少学生不重视实验课、实验操作不规范和不严谨，这种学习态度从根源上影响了天然药物化学实验的教学效果。为了调动学生实验的积极性，改善上述情况，加强学生的实验技能，我们根据天然药物化学实验课时安排，在实验项目不变的情况下，在实验内容中安排了设计性实验。首先，由教师提前给学生布置实验任务，例如大黄中游离蒽醌类化合物的提取设计，目的是将新鲜大黄中的游离蒽醌类化合物提取出来。学生根据自己意愿自由分组，在查阅文献和资料的基础上，小组成员自主设计不同的实验方案;其次，要求学生在实验前一周将实验设计方案、实验操作步骤提交给教师，教师提前进行审核并论证可行性，根据实验设计方案和学校实验条件给予一些建议;再次，实验前分组派代表讲解自己的实验方案，经过教师点评、学生讨论及结合实验室实际条件，选择合适可行的实验方案进行实验。最后，实验完成后教师逐一查看每组学生的实验记录，让每组学生自己分析实验结果、总结实验方案的优缺点及改进措施。期间，教师对每组学生整体实验设计进行评分，并且在后续的实验课中，教师要注意观察同样的错误学生是否会继续犯，如果存在这种现象可以给一次机会，再犯同样的错误要核减相应的评分。反之，对于实验过程中表现优秀或者进步较大的学生酌情加分。最大限度地激发学生学习的积极性。这样的实验教学模式，由原本的教师讲解调整成了学生自主讲解，培养了学生查询文献和自主设置实验方案的能力，学生也看到了自己的力量和才能，“厌学”情绪大大减弱，学习的内驱力也被激发了出来。设计性实验每一组都是独立的，避免了同一实验室学生实验操作相互“抄袭”的现象，使学生在实验设计过程中学会将天然药物化学的理论知识，以实验的方式进行验证，进而促进学生运用理论知识进行综合分析去解决实际问题的能力。与传统的实验教学模式不同之处还在于，实验过程中学生需要根据自己设置的方案进行探索性实验，实验过程中如果遇到预期之外的问题，要求小组成员讨论并结合指导教师的意见自主处理，能促使学生更加重视并认真对待整个实验。通过设计性实验的锻炼和基本技能的强化，为学生营造良好的学习环境和氛围，对学生端正对天然药物化学实验学习的态度有极好的作用，使学生对天然药物化学实验学习引起充分的重视，助力教学效果提升。此外，学生的实验设计能力得到了一定的锻炼，科研素质得到了提升。

（二）完善实验考核制度

考核在教学过程中发挥着十分重要的导向作用，通过考核能够达到督导学校教育、确保人才培养目的的有效实现等。针对目前我校天然药物化学实验教学中存在重结果、轻过程的现象，课程组在前期调研总结的基础上，修订了天然药物化学实验大纲，依据原有考核制度和考核指标，增加了课程考核指标，例如实验课前的预习、实验中的态度、实验中的基本技能操作、上课时的纪律等。制定了天然药物化学实验课考核方案与评分标准，包括考核方式和课程目标对应关系，以及成绩评定方法、考核分值，使考核范围更加科学、合理和全面，有利于评价学生对理论知识的掌握、运用情况，实验课程学习的效果及基本能力的培养情况，便于教师根据考核结果再进一步调整和完善考核制度。

实验课程成绩包括平时成绩和期末操作考试成绩部分：平时成绩（占50%）+期末操作考试成绩（占50%）=总评成绩。第一部分为平时成绩包含3部分：1. 考勤和纪律指标（占10%）;2. 平时实验操作和卫生安全指标（占10%）;3. 实验报告和实验结果指标（占30%），包括实验预习、实验设计方案、实验记录、实验报告、实验结果分析和作业等。第二部分为期末操作考试成绩，主要是期末实验操作考核，学生根据自己意愿自由分组，考试前学生从课程组教师准备的题库中抽取考题，在规定时间内通过录制和剪辑实验考试操作视频的方式进行实验考核。例如在规定时间内完成八角茴香中挥发油的薄层色谱单项二次展开检识，选择并设计展开体系和显色条件。在规定时间内完成芦丁的酸水解，选择并设计酸水解条件。在规定时间内完成芦丁的柱色谱纯化，选择并设计色谱条件，包括选择什么填料，样品处理、装柱、上样的方法及洗脱系统的选择等。此外，还会考察天然药物化学实验提取分离的基本操作技术，如干法装柱、湿法装柱、薄层板的制备、回流法提取天然药物有效成分等基本技术。需要注意的是，相比较而言，天然药物化学实验持续的时间较长，在规定的时间内完成有效成分的提取分离和纯化是有难度的，教师在考题的设置上可适当精简内容，例如提取次数、提取时间等。最后，教师根据学生的实验准备、实验操作、实验台面整洁度、视频拍摄和视频剪辑进行综合评分。操作考试中小组内学生的团队协作情况也是考核评价指标之一。这些考题既贴近实际研究又紧跟现代教育信息化步伐，还可以强化并考查学生对相关实验技能掌握的程度，这种实验操作考核方式尝试比较少，希望能和同行探索更合理的考核制度。

完善后的考核方法更注重学生在平时实验过程中的表现，考核系统、全面，操作性较强，能够更加全面地反映出学生对天然药物化学实验知识的掌握與运用情况，有利于提高学生的实验基本技能。此外，设计性实验中学生提出的建设性建议，例如实验方案的改进、工艺的优化、安全和环保措施等，及实验方案设计者和讲解者给予酌情加分，这些教学举措增加了学生的成就感，很大程度上学生实验学习过程中的主动性和积极性被调动了起来，激发了学生对天然药物化学实验课的兴趣。

（三）融入课程思政元素

1. 爱国主义教育

天然药物化学实验原料大黄，作为中国非常重要的传统中药材之一，历来被医家、养生家所重视，且应用范围非常广泛，国内对其产品开发的研究非常系统。在大黄中游离蒽醌的提取分离和鉴定实验-大黄的概况讲解时，通过介绍中药大黄的故事，激励了一代又一代的药学研究者[9]。围绕案例一是引导学生从中体会祖国传统中医药文化的博大精深，二是提出问题：从这个故事中同学们得到哪些启示？通过教学实现以下目的：1. 激发学生的爱国主义情怀和学习热情;2. 要扎扎实实学好药学专业知识，敬畏生命。

进一步地引入大黄经过炮制后，其有效成分蒽醌类化合物的结构发生了变化引起药理作用发生变化，研究显示，生大黄泻下作用最强，酒大黄次之，大黄炭泻下作用微乎其微[10]。通过提问让学生思考炮制前后大黄的化学成分发生了什么变化？引导学生领悟中医药文化的魅力，作为药学人我们要传承、创新中医药。案例故事分享还能够提高学生参与度，启发学生要学会将天然药物化学、炮制学等相关课程的知识融会贯通用以分析问题，真正达到学以致用。

2. 实事求是的科学态度

药学专业有其特殊性，学校培养的学生将来大部分会从事药学专业相关工作，而药学从业人员关乎着老百姓的生命健康，药学人员最基本的素质除了扎实的药学专业知识以外，就是实事求是的科学态度，这将会对学生以后的学习工作产生非常重要的影响。因此，在第一次天然药物化学实验课，介绍实验要求时，通过介绍近两年全球新冠疫情肆虐，中国本着实事求是的态度，采取科学严谨的处理方式，及时地控制住疫情，将损失降到最低，启发、引导学生在天然药物化学实验中要有实事求是的科学态度，要求学生客观如实地记录实验现象和实验数据，得出实验结论。要严谨治学，即使实验结果与理论不相符，可以选择重新做，如果时间来不及，如实做好记录并做总结分析，吸取经验，也是非常有意义的。例如，在采用硅胶柱色谱法对大黄中游离的蒽醌进行分离时，由于学生初次使用此法，装柱、上样、洗脱的技术还不熟练，难免存在柱子断层、上样量少、色带不明显、洗脱过程中色带不整齐等问题，降低了大黄中游离蒽醌的分离效果;在进一步的大黄中游离蒽醌的检识实验中，由于部分学生的柱层析分离效果不理想，进而在检识实验中，只能检测到2—3种羟基蒽醌类化合物，而不是5种羟基蒽醌类化合物。因此，教师让学生实事求是地从各个方面分析实验结果不理想的原因，逐一向教师汇报分析结果，教师给予点评，切实地让学生找到问题所在，吸取经验，争取在下次黄酮类化合物的柱层析分离实验中不再犯类似的错误;鉴于硅胶柱色谱法分离大黄中的游离蒽醌实验时间较长，教师可建议学生在课余时间单独找教师重新做实验，真正达到做实验的目的。

学生要端正学习态度，例如实验报告、实验记录，虽然实验内容、步骤有相同之处，但态度更重要，不要随波逐流，这也是实事求是的白皮书，是做人做事的基本要求，实现“三观”教育和专业知识教育的前提保障。

三、结语

为适应新时期高校人才培养的要求，也为新时期大健康医药产业培养高素质高技能的综合型药学人才，进一步提高我校天然药物化学实验教学的质量和教师的教学水平，课程组梳理了我校天然药物化學实验教学中存在的问题，结合学校的实验教学实际条件，深入开展了教学改革，提出三方面的改革措施：1. 以经典的验证性实验为基础，进行设计性实验的探索与实践，强化实验基本技能训练;2. 完善实验考核制度;3. 挖掘天然药物化学实验课程中的思政元素，进行课程思政设计，将思政教育融入专业教学中。通过这些举措，学生学习的主动性和积极性被调动了起来，实际应用的能力得到了提升，爱国主义情怀被激发，严谨治学的态度得以培养，安全和环保意识得到了增强，取得了较好的教学效果。

参考文献：

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[2] 张倩. 天然药物化学实验课程的教学改革探索[J]. 广州化工，2020，48（06）：150-151+159.

[3] 吴立军. 天然药物化学[M]. 北京：人民卫生出版社，2014：1.

[4] 刘亚刚，于书翰，颜萌，等. 独立学院计算机基础课程教学研究与探索[J]. 计算机教育，2007（10）：86-87+28.

[5] 史晋绒，徐丹丹，袁登越，等. 基于应用型人才培养的地方高校分子生物学实验教学改革与探索[J]. 教育教学论坛，2019（04）：273-275.

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[8] 张玮葳. 医院思想政治教育与文化建设的融合研究[D]. 南京：南京医科大学，2018.

[9] 李厚金，邱立勤，曾锋，等. 有机天然产物化学实验的教学改革与实践[J]. 大学化学，2019，34（09）：37-43.

[10] 赵晓波. 大黄炮制方法对其药理作用影响[J]. 医学理论与实践，2020，33（08）.

（荐稿人：王恒，石河子大学药学院中药与天然药物学系主任，副教授）

基金项目：石河子大学2022年过程性考核示范课程项目“天然药物化学”（项目编号：GCKH-2022-257）;石河子大学2022年课程思政示范课项目“天然药物化学”（项目编号：KCSZ-20222-253）。

作者简介：李红（1980—），女，博士，石河子大学药学院讲师，研究方向为天然药物化学研究;张珂（1984—），女，博士，石河子大学药学院副教授，研究方向为天然药物化学;其曼古丽·吐尔洪（1989—），女，博士，维吾尔族，石河子大学药学院副教授，研究方向为天然药物化学。