中药化学教材改善与创新才能培训范文

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本文作者：刘梅单位：广州中医药大学中药学院中药化学教研室

中药化学是一门结合中医中药基本理论,运用化学的原理和方法研究中药化学成分的学科。通过中药化学这门专业课程的学习,能使学生主要掌握中药化学成分的基本结构类型和分类、理化性质、提取分离、鉴定方法、化学结构测定知识与药理效用等专业知识。

同时,中药化学是建立在基础化学课和中药学的基础上学习的综合性专业课程。要想学好本门课完全靠理论知识的学习是远远不够的,还必须积极参与实验学习才能更好的掌握理论知识。因此,中药化学实验教学是中药化学这门主干专业课程教学的重要组成部分,它能将理论知识应用于实际,并能丰富和扩展理论知识,培养和锻炼学生的动手能力、观察能力、分析解决问题的能力,查阅文献归纳总结的能力和学生创新能力。

广州中医药大学中药学专业教学大纲中,中药化学的理论与实验教学时数比为1B0.8,实验教学的水平直接影响到中药化学整体教学质量及学生的实践和创新能力的培养。如何更好地将中药化学实验教学与科研工作接轨,加强实验技能与科研设计能力以及学生创新能力的培养,提高实验教学水平就显得更加重要。大部分医药院校中药化学实验教学以验证性实验为主,这个类型的实验在培养学生的实验操作能力、加深对中药化学理论知识的理解等方面发挥了重要作用。但在具体教学运行中也发现了一些问题。学生在实验中往往一味重复规定的实验操作,很少动脑筋思考实验条件、操作步骤是如何制定出来的,有什么教学目的和实验原理;个别学生甚至自己不动手操作,抄袭他人的实验结果,也能写出实验报告。针对上述问题，随着全校教改的深入推进,中药化学教研室根据中药化学实验的特点,结合本校实验室的具体条件,参考其它院校的教改经验[1-3],尝试将中药化学实验内容重新调整,分层次设计实验项目,将中药化学实验设计为验证性实验、综合性实验和综合设计性实验的实验教学新体系,通过两年教学实践的检验,根据师生两方面的反馈评价,实验教学改革取得了良好的效果,使学生不仅掌握了研究中药成分的常规方法和操作技能,还提高了学生的科研设计能力,初步培养了学生的创新能力。

1验证性实验-加强基础能力的培养

验证性实验的目的在于验证理论课上所学的基本知识,起到加深和巩固所学的作用。验证性实验作为中药化学实验不可缺少的重要部分,在培养学生的实验能力中起着非常重要的作用。在进行中药化学实验之前,学校已经开设了基础化学实验课,像无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验等,学生已经学习了基本的操作如称量、取试剂、洗涤仪器、加热、冷却、干燥、蒸馏、分馏、减压蒸馏、重结晶、萃取、水蒸汽蒸馏、滴定等。教研室教师根据理论课的教学重点和学生的基本实验技能等情况精选了有代表性的药材,针对典型成分,设计了验证性实验。主要内容包括黄连药材中盐酸小檗碱的提取、分离和鉴定;虎杖中蒽醌类成分的提取、分离和鉴定;槐花米中黄酮类成分的提取、分离和鉴定等。具体内容除了涉及到学生已经在基础化学实验课中学习的基本实验技能和知识外,还涉及到提取方法、PH梯度萃取、纸色谱、薄层色谱和柱色谱等新的内容。重点在于学生通过完成这部分的实验,能掌握从中药材中提取有效成分的各种常用方法如醇提、水提、水蒸汽蒸馏法的应用及每种方法的适用范围;各种基本的分离方法,如硅胶、氧化铝柱层析的应用用;学会各种检测方法,如鉴别反应、薄层层析(TLC)、纸色谱(Pc)的应用及常见仪器的使用如旋转蒸发仪的使用。使学生在这些验证性实验的过程中,逐步掌握各类化学成分的提取、分离、鉴定方法,起到举一反三的效果。通过形象、直观、明确的实验现象检验实验操作技能,并逐步强化学生的实验技能;通过基本实验的练习,使学生正确掌握中药化学实验的基本操作技术,培养良好的实验习惯与实事求是的科学态度;并使学生初步掌握中药化学实验基本的思维方法和操作方法,为高层次的综合性实验、设计性实验以及实验考试打下坚实的基础。

2综合性实验-加强综合能力的培养

验证性实验作为理论课程的补充,一般只是验证课本上的知识,只要求学生学会做什么。学生在整个实验教学过程中处于从属、被动的地位,他们只关注实验结果,按照讲义的要求完成实验,对实验的理论背景和实验设计的方法常常不甚了解;同时由于实验课内容设计时片面强调实验的完整性,实验难度较低,周期长,重复性实验操作多。学生在实验中很少能提出自已的见解和想法,实验时积极性和主动性都不够。大多数学生缺乏分析问题和解决问题的能力,创新意识较差。因此,在上述验证实验的基础上,开设了综合性实验-中药化学成分的预试,主要开展对中草药有效成分进行系统预试,能掌握典型类型化学成分如萜类、蒽醌类、甾体类、黄酮类、生物碱类等化学成分的提取、检识及理化常数测定。对以往的实验内容进行了筛选,选择时强调实验内容的完整性、综合性、代表性及实验方法的多样性,重点在于学生通过完成这部分的实验,能掌握从中药材中提取有效成分的各种常用方法的应用及每种方法的适用范围;各种化学成分类型典型的或专属的化学反应检识方法及每类成分薄层色谱检识和显色方法。如选择的实验是从陈皮和大黄药材中提取得到水提取物、乙醇提取物和石油醚提取物,然后利用化学反应和薄层色谱初步分析这些部位中主要含有哪些类型的化学成分并进行分离检识的实验,其实验流程包括醇水提取、浓缩、酸化、氯仿脱脂、碱化、萃取、柱层析分离、检识、理化常数测定等步骤,学生通过完成一个这样的实验,就能掌握多种中药化学的实验操作,这种实验是较理想的综合技能训练。

3综合设计性实验-加强创新能力的培养

根据“从易到难,由简到繁,由单一到综合,由验证到设计,从重复到创新”的实验内容设计原则,在中药化学理论和实验课程全部结束以后,安排了综合设计性实验。综合设计性实验不占实验课学时数,主要选择研究较多,结果很明确的项目。具体涉及两个项目:¹穿心莲药材中穿心莲内酯类成分的提取、分离、纯化和鉴定。主要研究目的是利用上述实验中所学习到的实验方法,通过文献查阅,设计穿心莲内酯中主要的二萜类成分分离鉴定方案,并分离得到穿心莲药材中的主要二萜类成分单体,主要的化合物目标是穿心莲内酯、新穿心莲内酯、去氧穿心莲内酯和高穿心莲内酯,同时利用物理方法、色谱和波谱的方法鉴定此类成分,包括熔点、旋光度、薄层色谱中与标准品对照的Rf值及斑点显色后的颜色以及紫外光谱和红外光谱的特征吸收。º丹参药材中丹参酮类成分的提取、分离、纯化和鉴定。通过文献查阅,设计丹参中主要的丹参酮类成分分离、鉴定方案,并分离得到丹参药材中的主要丹参酮成分单体,主要的化合物目标是丹参酮I、丹参酮IIA,二氢丹参酮和隐丹参酮。同时利用物理方法、色谱和波谱的方法鉴定此类成分,包括熔点、旋光度、薄层色谱中与标准品对照的Rf值及斑点显色后的颜色以及紫外光谱和红外光谱的特征吸收。

此类型实验开展的具体做法:¹带教教师将实验项目告知学生,学生每两个人组成一个项目小组,根据自己的兴趣及理论知识选择本小组的项目内容。º给学生1-2周时间,让学生查阅相关研究内容的研究背景,研究进展和主要研究方法,并根据查阅中外文献,写出简要的开题报告。内容包括文献综述、研究进展、研究方案等。»学生开题报告的陈述,主要组织全体学生对实验背景和方案进行讨论,一般将学生2人分为一个小组,先在组内进行讨论,综合成一个实验方案;然后每组推选一名学生,将实验方案做成多媒体课件报告给教师和学生,教师和学生对实验方案提出意见,给学生1周时间进行实验方案的修改与完善。¼修改后的实验方案再经教师指导,确定可行后进行实施。在确定实验方案时,教师鼓励学生开动脑筋,多想办法,并有意识地引导每个实验小组采用不同的实验方案。½实验的具体实施。每组采用同一方案,做好指定化学成分的提取、浓缩、分离工作。在这部分实验内容设计中,采用以回流、超声、渗漉等方法完成提取工作,采用常压和减压的方式浓缩得到粗体物。采用稀醇法、液液萃取和活性炭吸附法等除去杂质。并结合化合物的性质选用硅胶、聚酰胺、大孔吸附树脂或葡萄糖凝胶等为柱层析填料进行分离的方法等,学生通过采用这些技术按实验方案进行实验操作,可以掌握在中药化学科研中采用的常用方法。如穿心莲内酯中二萜类成分的提取、分离、鉴定,学生从药材开始进行提取、除杂和浓缩得到穿心莲总内酯的粗提物。然后从粗提物开始,利用重结晶的方法得到总二萜类成分的提取物。最后利用硅胶柱层析开始对总二萜类成分进行分离,需进行柱层析条件的筛选、湿法硅胶装柱、干法拌样上样、梯度洗脱、流分收集和流分合并等一系列操作,最后分离得到穿心莲内酯、新穿心莲内酯、去氧穿心莲内酯和高穿心莲内酯,再测定四个化合物的理化常数、用硅胶薄层进行检识并测定这些化合物的uV、IR光谱等操作。¾每组学生需独立完成实验全过程,给出结果,并写出实验研究论文。并在实验完成后进行总结,每小组派代表汇报自己小组的实验结果及分析报告,全体学生在听取汇报时可以自己比较不同方法的优缺点,教师再做总结。通过这种实验方式,进一步强化了学生的系统理论知识,并将理论知识应用于实践中。

通过在2005,2006两届学生中开展中药化学综合设计性实验,都取得了较好的效果。学生普遍认为做好设计性实验不仅是对平时学习的一个检测,而且学生还学习了文献的检索、查阅,开题报告的书写与汇报,实验方案的设计与实施以及科研论文的写作等知识。通过这种类型实验也增加了学生学习中药化学课程和参与中药化学科研的兴趣。这类实验也满足了学生的探索欲望,调动了学生的创造性思维,灵活运用了所学的理论知识,培养了学生的整体科研素质。在这个实验阶段完成后,学生应具备从事中药化学科研的一般能力,为他们进入本科毕业论文阶段的工作做了前期准备。

中药化学实验教学体系的改革,既丰富了实验教学的内容,又活跃了实验教学的形式。同时激发了学生的学习兴趣,巩固了专业思想。综合性设计性实验的开设,使有限的实验经费和课时得到了充分利用,使学生能够把相对独立的知识点联系起来,融会贯通,拓宽了思路,提高了学生综合分析问题、解决问题的能力。在实验过程中带教教师的全程监督有利于调动学生的学习积极性,同时教师也能及时发现问题并给予反馈,为提高教学质量打下坚实的基础。通过中药化学实验教改有利于学生实验技能达到系统化、规范化的要求,有利于学生创新意识的培养,为其今后的职业生涯奠定良好的基础。