基于科研平台的天然药物化学实验课程改革思考

王超 霍晓奎 张宝璟 黄珊珊 马骁驰

大连医科大学药学院 辽宁大连 116044

[摘要]天然药物化学实验课程是我校药学专业、临床药学专业本科学生所开设的药学专业课程。本教研室具有完善的天然药物科研平台，包括多位具有丰富天然药物研发经验的教师，多种现代科研仪器，健全的数据库资源等。本文针对如何将本校天然药物科研平台的软件资源与硬件仪器设备等融合到本科学生的天然药物化学实验课程进行了改革探索，以期提高学生实验内容的先进性与多样性，进一步提高学生对本学科的认知，培养其自主设计实施能力与创新思维。

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关键词 ]科研平台；天然药物化学实验课；先进性；多样性

天然药物是药物的一个重要组成部分，自古以来，人类在与疾病的斗争过程中，通过以身试药等途径，对天然药物的应用积累了丰富的经验。在我国，中药即为天然药物的重要成员，与中医一起构成了中华民族文化的瑰宝。天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中的化学成分的一门学科。其研究内容包括天然药物的化学成分（主要是生物活性成分或药效成分）的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定、结构修饰等，还将涉及主要类型化学成分的生物合成途径等内容[1]。该学科具有知识更新快、操作实践性强、技术手段多样等特点，因此实验课在教学中就是一个重要的环节。实验教学的目的不仅仅要学生掌握实验的基本知识和方法、验证和强化专业理论知识、训练学生的基本实验技能，提高学生的动手能力和分析问题解决问题的能力，而且还要培养学生的科学思维、科学素养、科学作风乃至科学世界观，为将来进行科学研究和工作打下坚实的基础。

天然药物化学实验课程是我校药学专业、临床药学专业本科学生所开设的药学专业课程。它的任务是以验证方式来强化巩固理论教学内容，培养学生提取、分离、纯化及鉴定天然药物中的有效成分的基本实验技术，从而提高学生的分析问题、解决问题的能力，培养天然药物研发的创新能力，为从事新药研发和初步的科学研究工作奠定基础。

综合目前全国多数高校及我校天然药物化学实验课程的教学内容，我们将药学或中药学专业学生所接受的天然药物化学实验课程简单概括如下：1.实验对象为经典、传统中草药，包括大黄、槐花米、补骨脂、丹参、穿心莲、甘草、柴胡、金银花、汉防己、苦参、黄连等药材。2.实验内容局限于易于实施的实验操作，如药材中化学成分的提取、萃取、PH梯度萃取、重结晶、定性鉴别以及物理化学性质测定。分析当今的天然药物化学实验课程，具有一些不可忽视的弊端，如不能完全应对天然药物化学理论课程内容，不能涉及到最新的科研热点、实验操作手段简单、实验思路单一等。众所周知，随着时代的进步与发展，科研技术水平在不断提高、科研仪器也再快速更新换代，作为未来科研领域生力军的大学生也应接受到与当今科研水准接轨的实验课程教育。鉴于色谱、波谱技术的发展，已有部分教育工作者开展了天然药物化学实验课程的改革探索。[2-6]

本教研室多数教师具有从事天然药物研发的经验，主持负责多项国家自然科学基金项目、省级科研项目等，发表了数十篇sci科研论文。同时，本教研室具有进行系统的天然药物研究的仪器设备，如分析型HPLC、制备型HPLC、大型药材粉碎机、旋转蒸发仪、质谱仪等。因此，结合上述完善、成熟的科研平台，本课题拟利用自身优势，融合科研平台的优势资源，对我校天然药物化学实验课程内容进行改革探索，引入先进的观点、技术、思路及仪器，拓展实验内容涉足的领域，在保留天然药物化学实验课程传统性的基础上提高其先进性与多样性，培养出实践经历丰富、思维活跃、适应新时代需求的高素质专业人才。

1.科研平台软件资源的融合利用

科研平台软件资源的融合利用：针对我校药学专业、临床药学专业的本科学生讲解多个中英文数据库的使用（CNKI、维普、万方、百链、PubMed、SciFinder），以及天然药物相关的科研杂志（中国中药、中草药、天然药物化学、药学学报、Journal of Natural Products、Organic Chemistry、Planta Medica等）。在此基础上，要求每个五人小组于每堂课的前十分钟讲解其小组查阅的相关文献内容，以巩固培养其自主获取知识的能力。同时，介绍天然药物研究的最新热点领域、新技术、新方法以及新成果。讲述国家食品药品监督管理局颁布的关于天然药物的相关政策、法规以及中国药典的使用（重点是涉及天然药物的一部）等。该部分改革内容初步实施结果显示，学生的学习热情与积极性显著提高。

2.科研平台仪器设备的融合利用

更新我校本科学生天然药物化学实验课程的传统操作方法，将平台所具备的分析型高效液相、制备型高效液相、全自动旋转蒸发仪、冷冻干燥机等仪器设备引入到实验操作过程中。

3.基于科研平台的实验内容多方向拓展

针对传统的实验课程内容（化学成分的提取、分离与理化鉴定），结合天然药物化学领域的系统研究思路，拓展实验课程内容。a.化学成分的波谱学解析：将科研平台已有的相关化学成分的波谱数据提供给本科学生，让其进行分析。可以培养学生对波谱图的直观认识，诱发其对未知事物的探索兴趣。b.主要活性成分的结构修饰：众所周知，针对天然药物中的含量较高的活性成分进行的结构修饰，也是天然药物化学实验的重要研究内容。因此，利用现有的实验条件设计简单易于实施的结构修饰内容，以进一步拓展学生对天然药物化学实验内容的认知。例如，将大黄中的蒽醌类成分进行甲基化，槐花米中的芦丁、槲皮素类成分进行乙酰化等。c.传统的实验内容主要是利用药材中的酸碱性成分设计了一系列的梯度PH萃取的分离方式，较为复杂的实验设计是选择了硅胶柱层析纯化化学成分。除此之外，天然药物研发过程中还会经常使用大孔吸附树脂，SephadexLH-20，聚酰胺，ODS等多种色谱材料。因此，改革传统实验方法，引入多种色谱材料甚至先进的新型材料至关重要。

4.团队协作完成既定课题的设计与实施能力的训练

将本班学生按照5人/组进行分组，分别设定不同的实验课题，安排12学时的设计与实施时间，在教师的协助下完成课题的实验设计与实施。设计与实施过程中，可以与老师进行交流，咨询实施过程中出现的相关问题。通过该部分实验，期望培养学生的自主思考能力与团队合作精神。

结论

在我国，天然药物化学相关课题的研究进入了前所未有的高潮。相关研究成果在世界范围内占据着举足轻重的地位。随着国家科研投入的快速增加，科研人员的素质，科研设备仪器以及科研环境等都得到了完善与改进，成熟的科研平台正在逐步形成。如何将宝贵的科研平台资源充分利用到人才培养，是值得教育工作者思考的问题。本文对于利用本校自身的科研平台改革本科学生的天然药物化学实验进行了思考与探索，将先进的仪器设备、实验理念，多样性的实验内容等引入到实验过程中，以提高学生对本学科的认知，培养其创新思维。

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参考文献

[1]吴立军主编.天然药物化学,第6版,人民卫生出版社,北京,2011.

[2]蓝文健,王军,成志毅,尹胜,陈烨,王日康.研究型教学模式在天然药物化学实验教学中的应用与实践.继续医学教育,2013,27(11):90.

[3]康文艺,王金梅,关爱民,冯文平,王海燕.自主设计法在天然药物化学实验教学中的应用.药学教育,2011,27(3):55-57.

[4]游林红,刘焰,揭晶,吴杰,李威.对天然药物化学实验有效教学的思考.理论前沿,2014,3,30.

[5]刘玉凤,王保国,崔晓秋,郭永恩.多环节促进天然药物化学实验教学.卫生职业教育, 2014, 32(5): 90-91.

[6] 廖彭莹.浅谈天然药物化学设计性实验教学方案的构建与实施.2014,16 (174):108-109.

基金项目

大连医科大学本科教学改革研究项目(DYLX15021; DYLX15025)