天然藥物化學是藥學專業(yè)一門重要的專業(yè)課,為了適應“十二五”人才培養(yǎng)目標,我們從理論教學和實踐教學兩方面進行課程教學方法的改革,通過一系列行之有效的改革措施,使學生更全面掌握天然藥物化學知識,提高了學生學習天然藥物化學的主動性,分析問題和解決問題的能力,取得了較好的效果。
天然藥物化學教學方法探討
天然藥物化學是運用現(xiàn)代科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門學科,其研究的內(nèi)容包括各類天然藥物中化學成分的結構特點、理化性質(zhì)、提取分離及結構的鑒定等。天然藥物化學作為藥學專業(yè)一門重要的專業(yè)課程,起著不可或缺的作用。天然藥物化學以化學為手段,以天然藥物為研究對象,以尋找治療疾病的單體化合物為目的。傳統(tǒng)的天然藥物化學研究,主要集中在活性成分的分離、鑒定和活性篩選,隨著時代的發(fā)展,現(xiàn)代天然藥物研究又加入了結構修飾、生物合成與轉化等多個要素,使現(xiàn)代天然藥物化學逐漸融入化學生物學領域,如近年出版的大型參考書《ComprehensiveNaturalProductsⅡ:ChemistryandBiology》已將三分之二的篇幅用于介紹天然產(chǎn)物的化學生物學。天然化合物結構復雜多樣,天然藥物化學成分研究又涉及到多學科的知識,因而,學生普遍感到這門課程比較抽象和枯燥,較難理解和掌握,造成學生產(chǎn)生厭學和抵觸情緒。我們在天然藥物化學課程教學實踐中,注重理論與實踐的有機結合,從多個角度進行改革與嘗試,取得了較好的教學效果。
一、理論教學
1.生動演示化學結構
天然藥物化學課程講授過程中,學生首先要面對的是大量的化學結構式。天然產(chǎn)物本身元素較少,但結構復雜,如三萜類化合物,往往具有多個手心中心,對于剛剛開始接觸天然藥物化學的同學比較難掌握其結構及分類特征。針對上述問題,我們在教學中充分利用了現(xiàn)有的教學手段,如多媒體工具等。除了利用幻燈片給學生展示化合物的二維結構,在授課過程中,還利用jmol、Spartan等分子圖形演示工具,使學生從三維角度觀察分子的特點,通過在不同方向觀察旋轉的分子,更好地把握每類化合物的立體化學特征,結合球棍模型和教師的課堂講解,歸納總結,可以使學生對每一類結構復雜的天然藥物化學成分的特征都有一個深刻的認識。同時,還結合學生已經(jīng)掌握的有機化學知識,利用多種記憶方法,如對比、聯(lián)想、會意等方法,幫助學生加深印象,深刻記憶這些化學結構。
2.系統(tǒng)介紹結構鑒定
天然藥物化學課程中,各類化合物的結構鑒定是授課的一個重點,也是一個難點,學生普遍感覺比較抽象、難理解,這也是造成學生對天然藥物化學逐漸失去興趣甚至出現(xiàn)抵觸情緒的一個原因。隨著分析儀器的發(fā)展,各種波譜技術在天然產(chǎn)物結構鑒定中起了舉足輕重的作用。在天然藥物化學課程中,各類化合物結構分析的比重在增加,特別是一些先進方法的引入,如在第6版教材中,黃酮類化合物的結構鑒定中,增加了CD譜確定黃烷醇類化合物的構型,在生物堿章節(jié)里,增加了核磁共振譜的應用。而在相關實驗教學中,學生很少能接觸到核磁波譜儀、質(zhì)譜儀等大型精密儀器,這也造成了學生對化學成分結構解析的陌生和畏懼心理。
針對上述情況,考慮到學生在分析化學及高等儀器分析課程中,對波譜解析特別是對相關儀器及原理有了一個初步的了解,因此,在教學過程中,我們注意與相關課程的銜接,結合自己的科研經(jīng)驗,重點講授相關方法在天然藥物化學中的應用。如在講授三萜皂苷類化合物一章時,作者利用自己分離獲得的三萜皂苷類化合物的NMR數(shù)據(jù),通過Spinworks軟件,從自由衰減信號fid開始,經(jīng)傅立葉變換直至各種信號峰出現(xiàn),從甲基信號到糖端基信號,從氫譜、碳譜直至二維譜,逐步分析,并歸納總結,使學生能夠徹底了解一個化合物的結構解析過程。通過演示,學生易于接受,掌握了該類化合物的波譜特征,不再對化合物數(shù)據(jù)感到無從下手。
3.豐富內(nèi)容增加學生學習興趣
天然藥物化學課程本身比較枯燥和晦澀難懂,學生在學習中興趣不是很高。基于上述情況,我們在具體介紹每一類化合物時,充分利用多媒體教學工具,在課件中加入大量原植物、藥材的原色圖片,展示化學成分的一些性狀,相關的天然藥物,通過色彩鮮明的圖片打破天然藥物化學講授中的枯燥,吸引學生的注意力,引起學生的興趣,加深對各類成分的印象。同時,在涉及一些重要的化合物時,通過重點介紹其發(fā)現(xiàn)過程,激發(fā)學生對天然藥物研究的熱愛。如在講授萜類化合物時,我們介紹了青蒿素和紫杉醇一波三折的發(fā)現(xiàn)過程,鼓勵學生克服困難,積極探索。
4.舉辦講座擴寬學生視野
現(xiàn)代天然藥物的研究發(fā)展迅速,從單純的化學模式逐漸過渡到化學生物學綜合領域。除了基本理論課教學,我們教研室還為學生開設了進展性講座,包括一些現(xiàn)代分離新技術、新的篩選方法、新的結構鑒定技術的介紹,如超臨界流體萃取技術,逆流色譜分離方法,高效液相-核磁共振聯(lián)用技術及FRET方法在天然產(chǎn)物活性篩選中的應用等,此外,還有生物合成研究的進展及天然產(chǎn)物化學生物學的研究概況等。通過介紹,開闊了學生的視野,可以使學生從更廣的角度理解和看待天然藥物化學,激發(fā)學生對天然藥物研究的興趣,從事相關工作。
二、實踐教學
1.優(yōu)化實驗教學
天然藥物化學本身是一門實踐性較強的課程,需要通過實驗加強對理論課內(nèi)容的理解。傳統(tǒng)的實驗教學模式,是學生通過連續(xù)地幾次實驗,完成一類化合物的提取及分離。該過程主要是要求學生通過親自動手操作,掌握天然藥物化學的基本實驗技術。但學生往往按實驗講義操作,主動思考不多,失去主動性,實驗效果不佳。針對上述情況,我們采取了一定的改進措施。一方面,改變考核方式,不再是單純地以實驗報告確定實驗成績,而是將學生在實驗中的表現(xiàn)計入實驗操作成績。同時,以課堂提問、學生講解、教師總結的方式督促學生預習和思考,實踐證明,這種方式可以使學生有效地。另一方面,改變傳統(tǒng)實驗課教學模式,在實驗課教學中加入開放性實驗,通常是在最后一次實驗課讓學生設計實驗,確定可行的分離方法,如“從茶葉中提取咖啡因”、“從丹參中分離丹參酮”等。這些開放性實驗,可以鍛煉學生的創(chuàng)造力,增加學生對天然藥物化學的興趣。同時,我們在學生的綜合技能實驗中加入天然藥物化學內(nèi)容,使學生能夠進一步了解天然藥物化學和其他學科的相關性。
2.學生實踐與教師科研相結合
同實驗課教學相比,天然藥物化學在科研方面往往更要求系統(tǒng)性。為了使學生能夠了解天然藥物化學研究的思路和方法,我們通常將科研實驗室對學生開放,同時選取部分同學參與到本教研室老師的課題當中。將科研與教學相結合,即調(diào)動了學生學習的主動性和積極性,又有益于課題的順利進行。例如,讓學生參與到“南嶺蕘花抗腫瘤活性成分的研究”、“兒茶素氧化聚合物的化學結構及其對糖耐量異常(IGT)階段干預活性研究”等課題的研究中來,通過一段時間的學習,學生可以熟練掌握各種填料的使用范圍,各種色譜的操作規(guī)范,中、高壓液相色譜儀及酶標儀、紫外分光光度計等儀器的操作方法,能夠在教師指導下進行化合物的分離,并取得了一定的成果。同時,使很多內(nèi)容不再是停留在理論課上,能夠讓學生親身體會。此外,教師的科研課題在這種模式下也可以取得一定的進展,達到了雙贏的目的。
總之,天然藥物化學的教學過程也是一個不斷改進的動態(tài)過程,只有通過不斷改進理論和實踐的教授方式,才能取得更好的教學效果。
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