雷然,鄧書端,李向紅,*
1西南林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,昆明 650224
2西南林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,昆明 650224
植物化學(xué)是一門運(yùn)用現(xiàn)代化學(xué)理論和方法,綜合植物學(xué)和有機(jī)化學(xué)相關(guān)理論,對(duì)植物成分主要是具有生理活性的次生代謝產(chǎn)物的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定、功能性質(zhì)、生物合成、化學(xué)合成以及結(jié)構(gòu)修飾改造等方面進(jìn)行研究,是天然產(chǎn)物化學(xué)的重要組成部分[1]。植物化學(xué)是在分子水平上揭示植物奧秘,為植物資源合理利用奠定基礎(chǔ);對(duì)于新藥研發(fā)、化學(xué)生態(tài)學(xué)等方面有著重大意義,并產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)[2,3]。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是植物化學(xué)課程的重要組成部分,也是林業(yè)院校應(yīng)用化學(xué)、林產(chǎn)化工、農(nóng)學(xué)、生物技術(shù)等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程,具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。通過(guò)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),可培養(yǎng)學(xué)生對(duì)植物化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基本操作能力,提升實(shí)驗(yàn)技能,更重要的是提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考和分析處理數(shù)據(jù)的能力,并把課程理論知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)兼具理論性和實(shí)踐性,在林業(yè)院校中已成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。
“新農(nóng)科”是高等農(nóng)林教育適應(yīng)全球變化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需要,是新時(shí)代中國(guó)高等教育內(nèi)涵發(fā)展和卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。在高等農(nóng)林教育的新形勢(shì)下,“新農(nóng)科”建設(shè)為高等農(nóng)林院校人才培養(yǎng)指明了方向,為推進(jìn)農(nóng)林現(xiàn)代化的人才需求作出更大貢獻(xiàn)[4]。在“新農(nóng)科”背景下,現(xiàn)有的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在較多問(wèn)題。教學(xué)模式多年以來(lái)變化不大,開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多,創(chuàng)新性低,缺乏信息化教學(xué)方式;實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)流于形式,缺乏自學(xué)能力,停留于教師的講授和實(shí)驗(yàn)教材的表述,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理不夠嚴(yán)謹(jǐn),處于僅僅完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)狀態(tài),難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;實(shí)驗(yàn)教學(xué)和社會(huì)需求脫節(jié),產(chǎn)、學(xué)、研未能協(xié)同發(fā)展。針對(duì)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的具體問(wèn)題,結(jié)合林業(yè)院校相關(guān)專業(yè)辦學(xué)特色,滿足現(xiàn)代行業(yè)對(duì)人才的需求,以“雙一流”建設(shè)下高等農(nóng)林院校的自身教學(xué)特色和理念為前提,以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為導(dǎo)向[5],從重視教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的改進(jìn)以及加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索和實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生成為具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較高實(shí)驗(yàn)技能相結(jié)合的應(yīng)用型人才,發(fā)揮植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在人才培養(yǎng)中的作用。
實(shí)驗(yàn)教材是相關(guān)課程體系教學(xué)中的重要組成部分,好的教材與教學(xué)質(zhì)量密切相關(guān)[6]。隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,編寫的實(shí)驗(yàn)教材也浩如煙海。目前,國(guó)內(nèi)有許多植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)教材[7–10]。由于各高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)有差別,加上實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備也有差異,如教材《植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[11]雖涵蓋了大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但不太適用于農(nóng)林院校的人才培養(yǎng)特色目標(biāo),所以《植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》在農(nóng)林院校中的適用性不高。教材中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容較多,新技術(shù)和新方法應(yīng)用內(nèi)容較少,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不能很好地突出林業(yè)類院校特色和培養(yǎng)人才的需求,同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,學(xué)生具體操作中墨守成規(guī)、按部就班,停留于教師講授和教材表述,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能較差,不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。
結(jié)合林業(yè)院校相關(guān)專業(yè)辦學(xué)特色,為了適應(yīng)林業(yè)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,必須注重植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè),筆者根據(jù)本校植物化學(xué)課程建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)于2007年編寫了《植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義》。隨著學(xué)校招生規(guī)模和專業(yè)的調(diào)整,講義在不斷使用過(guò)程中,繼續(xù)增設(shè)了綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),不斷完善實(shí)驗(yàn)體系,與其他植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材相比,增加了企業(yè)參觀實(shí)習(xí)項(xiàng)目,完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,走進(jìn)企業(yè),了解教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的具體操作,使植物化學(xué)課程的理論知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐操作中去,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作技術(shù),相關(guān)理論知識(shí)的介紹根據(jù)社會(huì)行業(yè)需求不斷改進(jìn),學(xué)生在接受相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作方式的改進(jìn)起到很大幫助。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在不斷改進(jìn)和實(shí)施的過(guò)程中受到學(xué)生普遍好評(píng)。
植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容主要由兩部分組成:植物化學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的介紹和各類代表性植物有效成分的分析等實(shí)驗(yàn)操作。其中理論介紹包括經(jīng)典的提取和分離方法、色譜分離方法、純度判定、結(jié)構(gòu)鑒定及植物化學(xué)成分預(yù)實(shí)驗(yàn)的介紹;具體實(shí)驗(yàn)操作包括黃酮類化合物、醌類化合物、苯丙素類化合物、生物堿、萜類和揮發(fā)油、苷類化合物等植物成分的提取、分離和鑒定等。綜合國(guó)內(nèi)高校選用的各類植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,教材中所涉及的實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)多達(dá)20–30個(gè),而實(shí)際開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)并不多,具體實(shí)施的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容操作流程不太完備。林業(yè)院校開(kāi)設(shè)的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)不多,一般在16–32學(xué)時(shí),即開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4–8個(gè)。這是由于一些非化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱,所以開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較簡(jiǎn)單,時(shí)間不長(zhǎng),導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程系統(tǒng)性不強(qiáng),教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。筆者所在學(xué)?,F(xiàn)今開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。
表1 植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
根據(jù)林業(yè)院校相關(guān)專業(yè)背景和培養(yǎng)目標(biāo),對(duì)于植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同優(yōu)化配置,并非從追求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多和內(nèi)容廣出發(fā),而體現(xiàn)的是教學(xué)內(nèi)容“精”這一特色。
(1) 對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的專業(yè)在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí),先逐步淘汰一些內(nèi)容較為陳舊、技術(shù)含量低的一些實(shí)驗(yàn),對(duì)于有代表性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)增加植物化學(xué)預(yù)實(shí)驗(yàn)中的單項(xiàng)預(yù)實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)預(yù)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目。單項(xiàng)預(yù)實(shí)驗(yàn)是指根據(jù)工作需要,有重點(diǎn)地檢查某類成分的存在與否;系統(tǒng)預(yù)實(shí)驗(yàn)是對(duì)植物中的各類成分進(jìn)行比較全面的定性檢查,如含哪些類型的化合物。這要求學(xué)生掌握植物各類有效成分的理化性質(zhì),并利用不同類型成分的特有性質(zhì),在實(shí)際操作中對(duì)化合物進(jìn)行初步區(qū)分,從而掌握植物化學(xué)理論體系中各類有效成分的物理、化學(xué)鑒別原理與方法。
(2) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排相對(duì)較多、具有較強(qiáng)化學(xué)基礎(chǔ)的專業(yè),以植物化學(xué)各類有效成分相關(guān)理論為基礎(chǔ),選擇有代表性的含有不同類型化合物的植物資源,在優(yōu)選最佳實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)有效成分進(jìn)行提取、分離純化和鑒定等實(shí)驗(yàn)操作流程。如研究黃酮類化合物相關(guān)實(shí)驗(yàn)“槐米中蘆丁的提取分離與鑒定”可優(yōu)化提取方法,由傳統(tǒng)的回流提取改進(jìn)為超聲波提取,在縮減提取步驟時(shí)間的同時(shí)更重要的是提高了成分的提取率,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)各步驟提供了綜合性保障,同時(shí)也將提取的新技術(shù)普遍應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
(3) 在開(kāi)展基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的同時(shí),增加設(shè)計(jì)性和科創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)類型,開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[12]。學(xué)生可結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)教材、期刊論文、實(shí)驗(yàn)相關(guān)視頻以及教師的相關(guān)科研項(xiàng)目,在上實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行資料查閱收集和預(yù)習(xí),自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)流程,然后進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作,在拓寬學(xué)生知識(shí)面的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析和解決問(wèn)題的能力及處理數(shù)據(jù)的能力,從而提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
(4) 踐行綠色環(huán)保理念,以“綠色化學(xué)”為導(dǎo)向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[13]。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在提取分離時(shí)消耗有機(jī)溶劑的量較大,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中如果環(huán)保意識(shí)不強(qiáng),則會(huì)造成溶劑嚴(yán)重浪費(fèi),因此培養(yǎng)學(xué)生對(duì)試劑藥品的“綠色化”理念尤為重要。如在“葛根素的提取分離與鑒定”實(shí)驗(yàn)中限定學(xué)生稱取葛根粗粉50 g,利用超聲波提取法提取,溶劑使用量95%乙醇上限400 mL并減壓濃縮回收溶劑,過(guò)氧乙酸上限50 mL等,防止有機(jī)溶劑的大量使用污染環(huán)境;薄層層析操作后可刮掉薄層填料重新鋪板再利用,跑板展開(kāi)時(shí)采用微型裝置來(lái)實(shí)現(xiàn);廢棄液經(jīng)處理后方可回收或排放以及易制毒廢棄物的回收管理。這就要求學(xué)生提前預(yù)習(xí),清晰整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,促進(jìn)學(xué)生樹立環(huán)保意識(shí),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析能力。
(5) 在“新農(nóng)科”背景下,以提升農(nóng)林類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的,在行業(yè)對(duì)人才具體需求的前提下,補(bǔ)充和完善植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,可在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容上增加滿足行業(yè)需求的應(yīng)用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。以筆者所在高校的學(xué)院為例,從學(xué)院與企業(yè)合作的教學(xué)科研就業(yè)實(shí)習(xí)基地中篩選出相關(guān)企業(yè),如云南通海楊氏天然產(chǎn)物有限公司,該公司主要生產(chǎn)天然色素,植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中可增設(shè)“β-胡蘿卜素和番茄紅素的提取分離與測(cè)定”等關(guān)于天然色素分析的實(shí)驗(yàn)來(lái)增強(qiáng)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化可從基本操作和綜合技能培養(yǎng)上升到科研能力的提升和創(chuàng)新能力的提高,不僅讓學(xué)生把握了植物化學(xué)理論的基本知識(shí)和學(xué)科的研究進(jìn)展,同時(shí)又兼顧了社會(huì)相關(guān)行業(yè)的需求和發(fā)展,更有利于學(xué)生把握植物化學(xué)的研究趨勢(shì)和前景[14]。
傳統(tǒng)的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法主要以實(shí)驗(yàn)教材為指南,從相關(guān)教材中選取幾個(gè)有代表性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),以教師的講授為主,對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)及撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告、具體實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析處理和提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面嚴(yán)格要求。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)過(guò)程下,學(xué)生一般是抱著完成實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)的心態(tài)被動(dòng)接受,操作機(jī)械化,分析處理數(shù)據(jù)能力不強(qiáng),理論結(jié)合實(shí)踐的能力較差,對(duì)于實(shí)驗(yàn)的科學(xué)意義通常不能很好理解,缺乏對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程的思考,摘抄教材導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律,從而導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性嚴(yán)重下降,因此對(duì)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)至關(guān)重要。
(1) 教學(xué)過(guò)程中以教師的教授為主導(dǎo)地位,單一的實(shí)驗(yàn)講授往往顯得枯燥,在講授過(guò)程中學(xué)生依賴實(shí)驗(yàn)教材而積極性不高,對(duì)教師語(yǔ)言傳遞的信息一知半解,靈活運(yùn)用多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)可提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)課對(duì)象為大二學(xué)生,實(shí)驗(yàn)以植物中有效成分的提取、分離純化和鑒定為主,植物化學(xué)理論課程的全面講解讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠幸欢ǖ恼J(rèn)知,通過(guò)大一基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)也讓學(xué)生掌握了一些基本實(shí)驗(yàn)技能,但對(duì)于植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)整個(gè)流程學(xué)生缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知,單一的講授較為抽象,顯得枯燥乏味,利用多媒體教學(xué)可將實(shí)驗(yàn)涉及到的具體代表化合物從結(jié)構(gòu)展示到提取、分離和鑒定過(guò)程以三維動(dòng)畫的形式全面展示給學(xué)生,同時(shí)通過(guò)圖片全面介紹成分化合物在各行業(yè)中的應(yīng)用,從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,生動(dòng)形象地領(lǐng)會(huì)到實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限,利用多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)可對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、儀器裝置操作等環(huán)節(jié)進(jìn)行講解,并對(duì)實(shí)驗(yàn)流程以動(dòng)畫的形式逐步講解[15],結(jié)合教師對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)著重講授和示范操作,可在學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化同時(shí),提升學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。靈活運(yùn)用多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)可在較短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生生動(dòng)記憶,提升了教學(xué)速度,增加學(xué)生動(dòng)手時(shí)長(zhǎng),進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí),把握好植物化學(xué)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的區(qū)別和聯(lián)系,進(jìn)行比較總結(jié),可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐。植物化學(xué)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目萬(wàn)變不離其宗,總體流程大同小異,在教學(xué)環(huán)節(jié)可采用比較探究的方法,在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依次開(kāi)展的過(guò)程中,可對(duì)每次實(shí)驗(yàn)的成分化合物分別從結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及提取分離方法上進(jìn)行對(duì)比,找到它們之間存在的共同點(diǎn)和差異,不斷累積總結(jié),通過(guò)總結(jié)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)聯(lián)系,讓學(xué)生更深層次地掌握具體操作步驟,可不斷提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熟練度,并且縮短了一些常規(guī)步驟的操作時(shí)間。多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的合理利用,可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,并樹立創(chuàng)新意識(shí),發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。
(2) 教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生的學(xué)習(xí)為核心地位,根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),需要教師的嚴(yán)格要求和引導(dǎo)。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)除了教學(xué)環(huán)節(jié)中的具體操作以外,還包括預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫,所以要提升教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量,必須在預(yù)習(xí)、操作以及數(shù)據(jù)處理上進(jìn)行教學(xué)方式的改進(jìn),從而使學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)效果。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中,教師嚴(yán)格要求學(xué)生撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告,預(yù)習(xí)報(bào)告并非摘抄教材,而是查閱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的文獻(xiàn)資料以及觀看實(shí)驗(yàn)相關(guān)視頻材料,對(duì)比各類提取分離方法,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程,細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟。例如提取方法的選擇,除了教材中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指定的提取方法外,可根據(jù)成分化合物的性質(zhì)選用其他提取方法,如傳統(tǒng)的提取方法(浸漬法、滲漉法、回流提取法和水蒸氣蒸餾法等)或提取的一些新技術(shù)(超臨界流體萃取、微波提取、超聲波提取等),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件,可對(duì)選用的提取方法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較,選用切實(shí)可行、高效便捷的方法開(kāi)展實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)操作上,對(duì)于學(xué)生在操作中出現(xiàn)的問(wèn)題教師不能即刻包辦解決,教師講解完相關(guān)理論和示范操作后,應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者的角色,但并非放任學(xué)生胡亂操作和根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材的操作步驟照單全收的實(shí)驗(yàn)?zāi)J?。例如在成分化合物分離鑒定中的薄層層析操作中,展開(kāi)劑的選擇上可給出一個(gè)大致溶劑配比用量,通過(guò)學(xué)生具體實(shí)踐找到一個(gè)合適的配比用量,嘗試失敗最終成功可進(jìn)一步讓學(xué)生明白溶劑的極性對(duì)化合物展開(kāi)的重要影響。對(duì)于一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作須引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí),通過(guò)討論和思考,分工協(xié)作,共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,可營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)氛圍,激發(fā)大家探討問(wèn)題的學(xué)習(xí)能力,樹立團(tuán)隊(duì)意識(shí)和培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神;撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告上,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和處理分析至關(guān)重要,杜絕學(xué)生抄襲他人數(shù)據(jù)。植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒(méi)有高度重合性,以提取率為例,等量的材料以相同的提取條件進(jìn)行提取,提取率也并非完全一致,此時(shí)學(xué)生可通過(guò)對(duì)材料溶劑、儀器設(shè)備等方面進(jìn)行分析,不能為了跟他人保持一致而抄襲。準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),合理分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,可培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和分析總結(jié)能力。
(3) 加強(qiáng)理論與實(shí)際的結(jié)合,邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)研發(fā)人員指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[16]。所謂學(xué)以致用,并非是為了開(kāi)展實(shí)驗(yàn)而完成實(shí)驗(yàn),一定要結(jié)合實(shí)際,結(jié)合行業(yè)需求,真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。與植物化學(xué)相關(guān)的各企業(yè)把握著社會(huì)具體需求下的植物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù),所以邀請(qǐng)企業(yè)研發(fā)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課指導(dǎo),可使學(xué)生對(duì)哪些植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際中應(yīng)用廣泛有所了解,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)和操作的積極性。反復(fù)熟練地操作實(shí)際使用率較高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并牢記于心,理解透徹。同時(shí)可面向企業(yè)進(jìn)行企業(yè)考察實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)習(xí),現(xiàn)場(chǎng)考察實(shí)踐是所學(xué)理論知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的直觀展示[17],通過(guò)企業(yè)安排的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)相關(guān)考察實(shí)踐內(nèi)容的介紹和生產(chǎn)線的參觀,讓學(xué)生直接感受到學(xué)以致用。如目標(biāo)化合物如何通過(guò)企業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行提取分離和純化,所用設(shè)備和具體流程可讓學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)室操作和企業(yè)生產(chǎn)的異同,使學(xué)生更明確植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)生可向企業(yè)申請(qǐng)生產(chǎn)實(shí)習(xí),具體參與實(shí)踐工作,鍛煉提升生產(chǎn)實(shí)踐能力,既培養(yǎng)了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣,又提升了學(xué)生的綜合能力,同時(shí)為學(xué)生就業(yè)提供一定機(jī)會(huì),提升學(xué)生就業(yè)后對(duì)生產(chǎn)工作的熟練度,并能很快適應(yīng)社會(huì)需求下的生產(chǎn)效率。充分利用教學(xué)科研就業(yè)實(shí)習(xí)基地,通過(guò)與企業(yè)的密切合作,加強(qiáng)理論與實(shí)際結(jié)合,為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
(4) 注重學(xué)生科研創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生培養(yǎng)仍以傳統(tǒng)模式為主,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入科研,促進(jìn)科研帶動(dòng)教學(xué),使學(xué)生近距離接觸科研,有助于學(xué)生向科研者角色轉(zhuǎn)變,可提升學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,參與一定的科研項(xiàng)目工作并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理,可激發(fā)學(xué)生的科研興趣,提升實(shí)踐中的綜合能力,如利用高效液相色譜測(cè)定黃酮的含量和比色法測(cè)定總黃酮含量的區(qū)別等通過(guò)實(shí)踐操作得到更好的理解。同時(shí),增設(shè)科研講座,結(jié)合植物化學(xué)研究熱點(diǎn)和前沿實(shí)驗(yàn)技術(shù),可邀請(qǐng)校內(nèi)外具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家、教授進(jìn)行講授,讓學(xué)生感受到科研并非遙不可及,并形成良好的學(xué)習(xí)氛圍,為養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣打下基礎(chǔ)。以教學(xué)實(shí)驗(yàn)的熟練掌握為基礎(chǔ),在完成科研工作中的實(shí)驗(yàn)綜合能力提升為前提,學(xué)生可進(jìn)一步獨(dú)立申報(bào)科技創(chuàng)新基金、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等項(xiàng)目,完成項(xiàng)目的同時(shí),提升學(xué)生對(duì)科研的認(rèn)知,并把實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié),撰寫論文發(fā)表,從而培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本場(chǎng)所,相應(yīng)設(shè)施是保證順利完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件,作為實(shí)踐教學(xué)的重要平臺(tái),須發(fā)揮對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要作用。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),優(yōu)化資源配置,以“綠色低碳”為建設(shè)原則,在保證教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)提高利用效率,順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。結(jié)合林業(yè)院校專業(yè)特點(diǎn)和植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不容忽視。
筆者所在學(xué)校現(xiàn)有的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室并非獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室,而是與其他專業(yè)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)共用實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,雖都完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),但教學(xué)質(zhì)量并不高,所以建設(shè)獨(dú)立的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是保證良好教學(xué)效果的關(guān)鍵,這不僅滿足植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)教學(xué),同時(shí)為相關(guān)科研提供了重要平臺(tái)。更新儀器設(shè)備,增加基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)儀器的數(shù)量也是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要措施。隨著中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金建設(shè)項(xiàng)目的資金投入,實(shí)驗(yàn)室淘汰了大量不能滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)需求的老舊儀器,更新了旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、真空干燥箱、超聲波提取儀、微波提取儀、熒光檢測(cè)器、精餾裝置等儀器設(shè)備,進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)效率,對(duì)于植物化學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)提供了便利。同時(shí),一些分析測(cè)試的大型設(shè)備也投入到植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,如薄層掃描儀、高效液相色譜儀、氣相色譜儀、噴霧干燥器、紫外光譜儀、紅外光譜儀等,為學(xué)生在化合物分析檢測(cè)和鑒定上提供了有力保障。儀器設(shè)備的更新為植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)全面的開(kāi)展創(chuàng)造了基礎(chǔ),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)裝置的操作熟練掌握,同時(shí)對(duì)一些大型儀器設(shè)備的操作也親身體驗(yàn)從而熟知其基本操作,為學(xué)生在未來(lái)的相關(guān)工作實(shí)踐中打下基礎(chǔ)。
通過(guò)對(duì)植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程從教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等多方面進(jìn)行了改革探索與實(shí)踐,取得了較好的效果。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到提升,綜合實(shí)驗(yàn)技能得到提高,系統(tǒng)掌握了植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法,同時(shí)提升了學(xué)生處理數(shù)據(jù)、分析解決問(wèn)題的能力,通過(guò)相關(guān)科研工作使學(xué)生的科研能力得到了鍛煉,教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量也顯著提高。例如申報(bào)并獲批的與植物化學(xué)相關(guān)的國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目逐年遞增。然而,林業(yè)院校的植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革仍負(fù)重致遠(yuǎn),在“新農(nóng)科”背景下,很多方面都有待改革實(shí)踐和提升,以便更好發(fā)揮植物化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的作用,滿足社會(huì)對(duì)高層次人才的需求。