周康(貴州大學(xué),藥學(xué)院,貴州 貴陽 550025)
教學(xué)一直被看作引導(dǎo)學(xué)生掌握人類長期積累起來的科學(xué)文化知識的活動,教師的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握知識,向?qū)W生灌輸知識,學(xué)生的任務(wù)就是最大限度地吸收知識,學(xué)生的學(xué)習(xí)便主要成為對知識的識記過程。這種以教師為中心,學(xué)生被看作“知識容器”的灌輸式教學(xué)(indoctrinating teaching)并非一無是處,其優(yōu)點(diǎn)是便于教師組織課堂教學(xué),能夠讓學(xué)生簡捷地掌握間接知識[1-2]。
但天然藥物化學(xué)具有與多學(xué)科聯(lián)系密切、涉及知識面廣、復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、多樣性的理化性質(zhì)、不斷更新變化的提取分離方法、抽象的波普學(xué)知識等特點(diǎn)[3-4]。灌輸式教學(xué)已經(jīng)不能滿足這類課程的教學(xué),教師不可能在有限的課時內(nèi)把教材所有的知識點(diǎn)都灌輸給學(xué)生,因此特別需要其他的教學(xué)方式輔助完成,同時以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為目的來提高教學(xué)效果。自主學(xué)習(xí)不僅使學(xué)生在正規(guī)的學(xué)校教育中受益匪淺,而且為其終身學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)[5]。
但從我院天然藥物化學(xué)教學(xué)狀況分析,實(shí)施完全自主學(xué)習(xí)的可能性很小。因?yàn)槭芸陀^條件的限制,此外大部分學(xué)生還不具備獨(dú)立承擔(dān)一切學(xué)習(xí)責(zé)任的能力。所以,比較適宜的是在教師的指導(dǎo)下在課堂內(nèi)外逐步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
筆者在天然藥物化學(xué)理論課程講授過程中,采用多媒體教學(xué)為主,板書為輔,引入以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法(Problem-Based Learning, PBL)、以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法(Case Based Learning,CBL)或交互式教學(xué)法(interactive learing),同時嘗試使用促進(jìn)自主學(xué)習(xí)的若干教學(xué)策略,以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識,學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、獨(dú)立性。
天然藥物化學(xué)(medicinal chemistry of natural products)即運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門學(xué)科。天然藥物化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)必修的一門專業(yè)課程,是整個藥學(xué)學(xué)科中的一個重要組成部分,需要多學(xué)科的系統(tǒng)指知識,如波譜解析、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、生藥學(xué)、分子生物學(xué)、酶學(xué)等[5-6]。
隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步和多學(xué)科的交叉滲透,天然藥物化學(xué)所研究的內(nèi)容也在不斷地完善和擴(kuò)充,其研究內(nèi)容主要包括以下3方面的內(nèi)容:(1)各類化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定以及生物活性;(2)化學(xué)成分的生物合成,及有效成分在生物體內(nèi)或采收、儲存過程中的動態(tài)變化規(guī)律及相互轉(zhuǎn)化規(guī)律;(3)活性成分的構(gòu)效關(guān)系和結(jié)構(gòu)修飾和改造。由于這門課程與多門學(xué)科聯(lián)系密切,涉及知識面廣,使其成為難學(xué)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[6]。
我院目前選用的課本為人民衛(wèi)生出版社統(tǒng)編教材,裴月湖、婁紅祥主編的《天然藥物化學(xué)》為主要教學(xué)參考書,其理論課分為兩大部分,即總論及第一章、以及其他章節(jié)為各論??傉摻榻B天然藥物化學(xué)的研究內(nèi)容、發(fā)展簡史、發(fā)展趨勢;天然化合物的生物合成;天然藥物有效成分的提取分離方法和結(jié)構(gòu)研究法,為學(xué)習(xí)各論打下基礎(chǔ)。各論圍繞各類化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特征,生物合成、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定以及生物活性展開[6]。
授課內(nèi)容:總論中第二節(jié),天然化合物的生物合成。為了讓學(xué)生在上課時能更好的理解生物合成相關(guān)的知識點(diǎn),第一節(jié)授課中講述抗腫瘤藥物研究領(lǐng)域,最引人注目的是來源于植物的紫杉醇,引入討論的問題:紫杉醇是常見惡性腫瘤的一線用藥,需求量極大,既然植物來源的紫杉醇含量有限,那么科學(xué)家是采取哪些辦法制備紫杉醇以滿足市場的需求?教學(xué)安排:要求每組成員課后查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),尋找2~3種制備紫杉醇的優(yōu)勢方法,并討論其制備方式的優(yōu)缺點(diǎn)。小組代表以幻燈片的形式在課堂分享各小組的觀點(diǎn),主要內(nèi)容包括:所選制備方法的過程(提取分離方法或合成主要步驟或發(fā)酵菌種,發(fā)酵條件等信息);該制備方法相對于其他方法的優(yōu)勢;該制備方法的局限性,準(zhǔn)備時間為一周。90分鐘課堂教學(xué),10組學(xué)生,每組3~4人,課堂抽取5組,每組陳述6~8分鐘,其他課堂時間由筆者總結(jié)和授課。
在小組講述之后,筆者再引出生物合成是一種環(huán)境友好的方式制備紫杉醇,然后在講述生物合成的概念、一次代謝及二次代謝和主要生物合成途徑。筆者將天然產(chǎn)物的生物合成和兒童玩具Lego做類比,其精髓就在于,用相同的Lego可以拼搭出不同組合。同樣,天然產(chǎn)物的生物合成,是以一次代謝產(chǎn)物的代謝物為起始單體,通過不同的代謝途徑,拼接成不同的天然產(chǎn)物。之后將每類天然產(chǎn)物的生物合成的起始單元,以及關(guān)鍵酶都分別做簡單的介紹。通過這種比較形象的類比幫助學(xué)生理解。
之后筆者再回到討論的問題,深入講解生物合成紫杉醇的基本途徑、關(guān)鍵酶、面臨的挑戰(zhàn)、研究進(jìn)展。再給學(xué)生展示天然產(chǎn)物的生物合成能夠利用微生物為細(xì)胞工廠,為減少資源破壞,保護(hù)生態(tài)環(huán)境等作出巨大的貢獻(xiàn),是很有發(fā)展前景的方向。并推薦學(xué)生閱讀Paul M Dewick主編的Medicinal natural productsabiosynthetic approach (Second Edition),以加深對各類天然產(chǎn)物的生物合成的了解,同時進(jìn)一步學(xué)習(xí)天然藥物化學(xué)相關(guān)的專業(yè)英語。
通過這次的以問題為基礎(chǔ)、交互式混合教學(xué)法,5個小組代表均比較出色,幻燈片制作比較美觀,邏輯清晰,語言流暢,很好的完成了此次教學(xué)。此堂課的學(xué)習(xí)效果明顯好于以往教師控制下的課堂授課,參與性強(qiáng),互動率高,課堂氣氛輕松愉快。課后通過查閱文獻(xiàn)、交流和討論等一系列過程幫助學(xué)生更深層的理解。
此外,這種混合式教學(xué)模式能讓學(xué)生比較自主地負(fù)責(zé)整個學(xué)習(xí)過程,讓學(xué)生承擔(dān)起更多的學(xué)習(xí)責(zé)任,也能增強(qiáng)學(xué)生的參與和團(tuán)結(jié)合作意識。筆者在整個過程中起到組織者、引導(dǎo)者與幫助者的作用,引發(fā)學(xué)生對問題進(jìn)行全面地、深入地思考。
核磁共振是天然藥物化學(xué)授課的重點(diǎn),每章基本都會有一節(jié)的內(nèi)容講述各類天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)鑒定,其中主要方法是核磁共振。因此開這門課的前一學(xué)年,建議學(xué)生選修波譜解析課程[7]。筆者在授課中采取以案例為基礎(chǔ)-交互式教學(xué)法[4,8-9]。
在總論的結(jié)構(gòu)研究法中重點(diǎn)講述了核磁共振的基礎(chǔ)知識:核磁共振的歷史、理論、自旋耦合、自旋裂分、磁各向異性等。之后筆者以黃酮類、苯丙素類化合物的譜圖為案例 (1H-NMR、13C-NMR、MS、UV等) ,從最基本的1H-核磁共振開始,根據(jù)其三要素:化學(xué)位移、偶合常數(shù)、峰面積,進(jìn)行氫信號歸屬,然后再講述13C-核磁共振、2D-核磁共振、質(zhì)譜、紫外等。在筆者講述之后,以異戊烯基酚類化合物1H-核磁共振譜為案例,學(xué)生有10分鐘進(jìn)行思考,請學(xué)生完成以下問題的解析:(1)計算裂分峰的偶合常數(shù);(2)請對該化合物中的8個氫信號進(jìn)行歸屬;(3)解釋信號歸屬的理由。之后請3位學(xué)生在黑板上板書他們的結(jié)果,同時請講臺下的學(xué)生判斷他們的對錯。筆者再對這類化合物的信號歸屬進(jìn)行總結(jié)。并推薦學(xué)生閱讀核磁共振的英文資料Essential practical NMR for organic chemistry,進(jìn)一步加深對核磁共振的了解。
在各論的第五章黃酮類化合物的授課前,因?yàn)辄S酮的提取分離方法,波普解析,對學(xué)生來說比較難學(xué),筆者留給每個學(xué)生課前自學(xué)的作業(yè)。從近10年的國內(nèi)外天然藥物化學(xué)期刊上找1~2篇關(guān)于黃酮類化合物的文獻(xiàn)為案例,歸納文獻(xiàn)報道中黃酮化合物所屬植物、結(jié)構(gòu)類型、提取分離方法、質(zhì)譜數(shù)據(jù)、1H,13CNMR信號歸屬。以書面形式的小報告交給老師,計入平時成績的10%。
筆者在第五章授課結(jié)束后,抽取10位學(xué)生在黑板上板書所找文獻(xiàn)來源的雜志、黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)式、提取分離方法、信號歸屬(1H,13C-NMR)等信息。同時分析核磁共振信號歸屬理由,提取分離方法優(yōu)缺點(diǎn),每人大約5分鐘。每位學(xué)生的講解之后,再請其他學(xué)生判斷此學(xué)生的講解以及文獻(xiàn)報道的數(shù)據(jù)是否有誤。如果有誤,應(yīng)怎么更正。此外,筆者也安排課后答疑分析。
通過以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法、交互式教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)改革思路;激發(fā)了學(xué)生興趣,獲得更全面的教育效果;使學(xué)生走上講臺,從被動地接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥貙ふ也⒔鉀Q問題,帶動其綜合能力提高。在培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時,也培養(yǎng)了學(xué)生敢于質(zhì)疑的精神和批判性思維[10]。
在天然藥物化學(xué)的理論教學(xué)中,筆者突破傳統(tǒng)的教育思想和模式,將以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法、案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法、交互式教學(xué)運(yùn)用于天然藥物化學(xué)的教學(xué)改革中,構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心,建立民主、平等的師生關(guān)系,創(chuàng)設(shè)適合于學(xué)生主動參與、主動學(xué)習(xí)的新型教學(xué)環(huán)境??傮w上,較好地完成了互動式教學(xué),并且突破了教師提問學(xué)生回答的簡單互動模式,讓筆者更加體會培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的創(chuàng)新教育還有許多工作可做,相信在進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上會取得更好的教學(xué)效果。