天然产物化学教学方法探讨

来源 :课程教育研究·新教师教学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zshihao
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  摘要:本文从天然产物化学课程的特点与结合本院校的特色,根据本人的教学经验、为了提高教学质量,完成高等教育的培养目标,在教学过程中需重视课程总论的教学,激发学生的学习兴趣,重视运用多种教学方法和手段,突出化合物结构对性质的决定作用等方面进行了教学方法的探论、提出了对天然产物化学的体会与思考。
  关键词:天然产物化学;教学方法;教学方式;教学效果
  中图分类号:O621.3 文献标识码:A
  天然产物化学是以各类生物为研究对象,以有机化学为基础,以化学与物理方法为手段研究生物二次代谢的提取、分离、结构、功能、生物合成与修饰及其用途的一门学科[1]。研究内容是各类天然产物的化学成分、结构特征、理化性质、提取分离方法、结构测定以及生物合成途径。并根据已阐明的结构成分,按植物亲缘关系在植物界中探寻同类成分,以扩大植物的药用资源,发掘新的有效成分;研究有效成分在植物體中随生长季节、时间的变化情况等。天然产物有效成分主要来自于植物、动物、矿物、微生物和海洋生物,其中以植物来源为主,种类繁多[2]。以中草药为例,仅《本草纲目》(明,李时珍)中就记载1892种。《本草纲目拾遗》(清,赵学敏)又补充1021种[3]。相信随着科学技术的进步,这个数字还会不断变化、发展。天然化合物结构复杂多样,天然产物化学成分研究又涉及到很多学科的知识,因而,学生普遍感到这门课程比较抽象和枯燥,较难理解和掌握,造成学生产生厌学和抵触情绪。我们在天然产物化学课程教学实践中,注重理论与实践的有机结合,从多个角度进行改革与尝试,取得了较好的教学效果。
  1. 教学方法
  1.1 讲授的原则是“应用式的讲解”
  在本课程中需要学习的内容很多,知识面也很广,属于一门应用学科。讲授的原则是“应用式的讲解、够用”。因此,在教学过程中前期的课程及本课程的内容需要一个全面的了解,内容上的取舍要做到心中有数,重复的内容直接省去,如:色谱分析法在《分析化学》课程中已经学过,所以在该课的教学中,讲授各类天然产物化学成分的色谱检识方法时,可进行应用式的讲解。这样,在教学时间有限的情况下,可以高效的完成教学目标。
  1.2 丰富内容增加学生学习兴趣方法
  天然产物化学这门课本身比较枯燥泛味,难懂,学生在学习时很难产生兴趣,所以在学习这一类专业时,可以充分运用多媒体工具,爱课件中加入原植物、药材的图片,借助多媒体工具将天然产物的性状展示出来。通过图片来吸引学生的注意力、激发学生的学习興趣、加深对各种天然产物的印象。在学习一些重要的产物时,可以介绍它的发现过程,激起学生对天然产物研究的热爱。如在讲授萜类化合物时,我们介绍了青蒿素和紫杉醇一波三折的发现过程,鼓励学生要克服困难,积极探索。
  1.3. 举办讲座扩展学生视野方法
  现今,天然产物的研究发展很迅速,从最初的单纯化学模式逐渐过渡到化学生物综合领域。除了最基本的理论知识教学,我们还可以为学生开设讲座,包括一些现代分离新技术、新的筛选方法、新的结构鉴定技术的介绍,如超临界流体萃取技术,逆流色谱分离方法,高效液相-核磁共振联用技术及FRET方法在天然产物活性筛选中的应用等[4],此外,还有生物合成研究的进展及天然产物化学生物学的研究概况等。通过讲座的介绍,开拓学生的视野,可以使学生更好地理解这门学科,也可以激发学生对研究的兴趣,并且从事相关工作。
  1.4 结合实验教学方法
  天然产物化学本身就是一门实践性很强的学科,需要通过实验的方法来更深的理解理论知识。传统的实验教学模式是学生们连续的进行实验,完成一类化合物的提取和分离,但在过程中学生们主要是按照实验讲义进行操作,主动思考不多,失去主动性。所以针对这些情况,实验教学方法需进行改进,首先该表传统的教学方式,在实验讲解中结合老师自己的科研工作、学生的毕业论文等,再者学生的实验成绩不再以单纯的实验报告成绩为主,可以加上学生的课堂表现,如课堂提问、学生讲解、教师总结来监督学生的预习情况。最后在作业中让学生设计単体分离实验,确定可行的分离方法。如“从茶叶中提取咖啡因”、“从丹参中分离丹参酮”等。这样可以锻炼学生的自我思维能力。同时,我们在学生的综合训练中加入天然药物化学内容,使学生能够进一步了解天然产物化学和其他学科的相关性。
  1.5学生实践与教师科研相结合方法
  同一般实验教学相比,天然产物化学在科研领域的要求比较系统化。为了让学生更好地了解天然产物化学的研究思路和方法,我们通常将实验室对学生进行开放,同时选择一些学生和老师一起进行科研实验。将科研与教学相结合,不但调动了学生的学习主动性和积极性,而且有益于课题的顺利进行。例如,让学生参与到本学院的天然产物有关研究课题、“老师的国家级、省部级研究课题”等课题的研究中来,通过实践的学习,学生可以熟练地掌握各种填料的适用范围及各种色谱的操作方法,如高效液相色谱仪及酶标仪、紫外分光光度计等仪器的操作方法,将很多内容不再是停留在理论课上,而是将理论和实践结合起来,这样的模式可以达到双赢的效果。
  2.6. 联系生活,增加实例方法
  学生在面对枯燥的理论知识时,老师要做的是,去激发学生的学习兴趣,调动学生的主观能动性,我认为,再涉及理论教学时可以将一些实际的案例作为补充,让学生们更好地掌握所学的知识,也可以丰富学生的课外知识面。如:介绍广泛使用的、天然来源的药物如青蒿素、奎尼丁、紫杉醇等内容,在介绍这些物质时可以联系实际的生活,让学生们知道天然药物化学与生活息息相关,从而对这门课产生重视感。再如:总论部分讲述中药提取方法时,可以联系生活中常见的煮中药来解释煎煮法,再以泡药酒为例介绍冷浸法,然后引导学生对两种方法进行对比,从而通过比较得出不同方法的优点和缺点。这样不仅可以活跃课堂教学的气氛,还可以引起学生的兴趣,提高教学的质量。在教学过程中,通过案例使学生明白先“做人”再“学学问”的道理。在讲述生物碱这一章节时,以鸦片为例,讲述了各种毒品的危害,让学生真正意识到毒品的巨大的危害,让学生远离毒品;同时教育他们要合理运用自己学到的化学知识,不可以制造毒品,害人害己。这样教学不仅是“授业”,而且起到了“传道”的作用。   1.7 . “以问题为基础”的教学方法
  我院的天然产物化学在大四年级开设,这是学生们已经有了一定的相关知识基础。教师应该将重心放在培养学生思考问题和解决问题的能力。所以在教学过程中,教师应与学生多互动,多提问,调动学生思考问题的积极性。例如当我讲述生物碱成分的时候会提问学生:“大家都知道吸烟有害健康,那大家知道是为什么吗?”学生回答说:“因为香烟中含有尼古丁”。我接着提问:“那么尼古丁属于我们天然药物化学里的哪一类成分啊?”学生通过查阅资料后得出结论,是尼古丁又名烟碱,是一种生物碱。这种教学方式,锻炼了学生迅速思考的能力。
  2. 教学方式
  2.1 研究式教学方式
  通过实验及创新性课题,使學生参与到实验中,通过实验选题、实验方案设计和实验课题事件中,通过对课题的研究培养学生提出问题、解决问题的能力,并锻炼学生的创新思维能力。依托实验教学示范中心建设,构建“综合验证—全面开放—自主设计—协作创新”多层次的实践教学体系,锻炼学生的动手能力、独立思维能力和创新能力。
  在实验课中,降低验证性实验的学时,培养学生的实验操作能力。增加综合性实验的比例,使学生的综合能力得到提高。增加设计性试验的比例,锻炼学生的自主能力。对学有余力的学生提供实验平台,使他们有更多的实验机会;在这样的基础上,学生们可以自行组队、自行选题,进行创新性实验;通过开放性实验,充分发挥学生的创造力和想象力,为学生的创新思维提供条件,也增强了团结合作的能力。充分应用现代教育技术和网络信息,为学生提供各种学习资料,增加师生互动平台。
  在进行本学科的教学过程中均采用多媒体课件,如flash或photoshop等软件,使用这些多媒体工具可以使讲课更生动形象,使学生更容易理解,提高学习效率。本课程讲授的是天然产物的分离和提取,可以运用动画,来帮助学生理解难以想象的流程,使虚拟的流程形象化。
  2.2 开展问题讨论方式
  由老师提出一些实验方面的讨论题目,也可以以学生的实验结果或实验中的错误操作,引導学生进行分析并解决所提出的问题。让学生去寻找答案,展开讨论。如用20%H2SO4加热水解芸香苷时,为什么会出现浑浊→澄清→浑浊或沉淀现象?为什么有的实验组产率高,有的实验组产率低?薄层色谱时,容器空间饱和后,将容器盖子打开来调整薄板位置,没有重新饱和而直接展开,对色谱结果有什么影响?讨论这些问题结合理论讲授。
  讨论式教学可以促进学生们之间的合作,高效的完成任务。“三个臭皮匠顶个诸葛亮”。在醌类化合物酸性、生物碱碱性的学习中可以设计讨论,教师写几组结构式,学生分组讨论,最后评估总结,学生对酸、碱性强弱的比较会有较深的理解,可以促进碱提酸沉法、酸提碱沉法的理解,进一步加深对PH梯度萃取法的掌握。
  2.3 设立兴趣小组学习方式
  对于学有余力的学生,成立开放性实验小组,鼓励学生自主动手查阅资料,设计实验思路。如2012级部分学生设计了金银花中绿源酸的提取分离、银杏叶中有效成分的提取,胡椒碱的提取分离,虽然结果并不是很理想,但是调动了学生学习的积极性和主动性。
  2.4 激发学生学习潜力方式
  我院位于伊犁河畔,有丰富的天然药物资源,所以有条件举办植物图片展活动。也可以采集药用植物制作成标本,配上文字说明,丰富学生的课外知识,也锻炼了实践能力,也可以去了解植物中的化学成分,然后到化学实验室去验证,激发学生的探索能力。
  2.5教学中存在的问题解决方式
  天然产物化学是化学专业的一门专业选修课程,它是一门实验性很强的学科。但因为课时有限、思想上不重视并且教师也只有理论性的知识,所以没有实验课是不行的。事实证明,通过实验的方法有助于加深学生对基础理论知识的理解,更能提高学生的动手能力和学生应用基础知识分析和解决专业问题的能力。因此,在以后的天然产物化学教学工作中要安排实验课,认真做好实验课的课前准备工作,学生参与老师或本学院的天然产物有关课题方面给学生提供方便与条件,不但要加深学生对知识的理解,更要注重学生的实践动手能力、理论和实际结合提高学生的专业素质与动手创新能力。
  【参考文献】
  [1]吴立军.天然药物化学[M].5版.北京:人民卫生出版社,2008:1.
  [2]杨宏健.改革实验教学内容与方法, 创建新的实验教学模式[J].实用预防医学,2005,12(1):201-203.
  [3] 张金慧,温景峰,敬美莲.《天然药物化学》教学方法初探[J].中医药导报,2012,18(6):129-130.
  [4]刘湘,汪秋安.天然产物化学[M].2版.北京:化学工业出版社,2009.
  作者简介:吐尔孙拜克.叶尔达(1962-),男,蒙古族,新疆乌苏市人,博士学位,新疆伊犁师范学院化学与环境科学学院有机化学教研室 博士、副教授、研究生导师,研究方向:有机化学教学及天然活性物的提取与分离研究、有机合成研究,主持校级科研项目9项,省部级项目1项,国家自然科学基金项目1项.
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