以培養創新型人才為導向的中藥化學課程教學模式

王麗莉,鄧雁如,邱峰,孫立麗,趙啟鐸,王莉寧

天津中醫藥大學中藥學院 (天津 301617)

建設世界一流大學和一流學科是我國推動高等教育發展的一項重要舉措,也是中國高等教育改革的一項重大戰略決策。建設“雙一流”,人才是第一資源。人才培養是高等教育的根本任務,同時人才培養也是一項復雜的工程。創新精神是當代人才必不可少的重要精神,一流人才培養需要具備創新思維。創新型人才培養是一流大學及一流學科建設的重要任務[1]。

在抗擊新冠疫情的過程中,中醫藥發揮了不可替代的作用,國家在大力發展中醫藥事業的同時也迫切需要高素質創新型人才。2017年,世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單中公布,天津中醫藥大學中藥學專業入選一流學科建設高校[2-3]。中藥化學作為天津中醫藥大學“雙一流”學科中藥學的重要專業基礎課之一,是一門結合中醫藥基本理論、運用現代科學技術研究中藥有效成分的學科,它與中藥新藥的研究與開發密切相關,在中藥學科中起著承上啟下的樞紐作用。中藥化學課程的授課目標不僅是讓學生掌握相應的理論知識,更重要的是培養學生獨立開展中藥有效成分研究的創新思維與科研能力。以往中藥化學教學多以課堂講授為主,教學形式單一,較少引進新知識和新技術;實驗教學中多以驗證性試驗為主,學生多為機械性操作,對實驗原理及實驗過程中出現的問題缺乏理解與深入的思考。在天津中醫藥大學中藥學一流學科建設背景下,教學團隊根據中藥化學課程的教學目標,對課程教學內容、教學方法、實踐教學模式以及考核方式進行了探索性研究,建立了基于中藥學科“雙一流”建設、以培養創新型人才為導向的中藥化學課程教學模式,2021年中藥化學入選首批國家一流線下課程。

1 教學內容

教學內容的設計合理與否直接關系到教學效果。中藥化學課程的教學內容應與時俱進,緊跟國家戰略和科學技術發展的腳步。教學團隊在遵循原有教材授課重點的基礎上,不斷充實和更新課程內容,增加先進性和前沿性內容,讓學生充分了解中藥化學課程,調動學生學習的積極性,以順應新時代背景下“雙一流”高校培養創新型人才的需求。

1.1 思政元素與教學內容的融入

讓學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀是創新型人才培養的首要任務。課程思政是一種理念,也是一種方法,其目的就是讓思政內容與專業課程有機結合,從而達到提高學生思想政治水平的目的。

中藥化學是傳統中醫藥文化與現代科學的有機結合,授課內容主要包括中藥有效成分的結構類型、理化性質、提取分離和結構鑒定,該課程包含了豐富的中醫藥文化和現代科學思維。筆者在教學過程中充分挖掘課程知識中的思政元素,以三萜皂苷類化合物章節為例,將文化傳承、職業道德和創新精神融入教學中,讓思想政治素質與專業知識的學習相互促進,以提升學生的個人素養。

1．1．1 文化傳承與教學的融合

筆者在講授達瑪烷型四環三萜代表性化合物的過程中,采用案例式教學的方法,以“百草之王”人參中含有的人參皂苷為例,向學生介紹人參皂苷以及含有人參皂苷的傳統中藥人參的生物活性;針對人參皂苷及人參在增強免疫力方面的治療優勢,以“故事”為主線,通過挖掘專業知識背后的故事,選取代表性案例說明傳統中藥人參在抗擊新冠疫情中的作用,從而引入民族精神、傳統文化自信等思政元素。

1.1.2 職業道德與教學的融合

在講授皂苷類化合物溶血特性的過程中,教師應將藥學工作者應具備的責任意識和實事求是的科研態度融入教學內容中。藥品是預防、治療、診斷人的疾病,有目的地調節人的生理機能并規定有適應證或者功能主治、用法和用量的物質。作為一種特殊的商品,藥品直接關系著人民群眾的身體健康和生命安全。具有溶血特性的皂苷類化合物不能用于靜脈注射或肌肉注射,否則會帶來嚴重的不良反應?！褒R二藥”事件、欣弗藥品不良事件、烏蘇里江雙黃連注射液致死事故等,都說明安全性在藥物研究與開發過程中的重要性。從事藥品研究與開發的藥學專業人才,必須具備極強的責任感和嚴謹的科研作風。

1.1.3 創新精神與教學的融合

五環三萜是三萜類化合物中一類重要的結構類型,近年來的研究發現五環三萜類化合物對多種腫瘤具有較好的抑制作用,且毒副作用較小,已成為科研關注的熱點[5]。熊果酸和積雪草酸為五環三萜的代表性化合物,筆者除講述其結構類型及結構特征外,還向學生介紹它們在抗腫瘤方面的研究進展,如熊果酸在治療直腸癌、積雪草酸在治療胃癌和宮頸癌等方面的開發潛力。

1.2 前沿技術及方法的擴充,提升學生的科研思維及創新意識

科學創新思維的培養不僅需要學生具備歸納總結和分析問題的能力,還應引導學生形成創新意識。中藥化學的科學研究與現代科學技術的發展密切相關,而科學技術的發展日新月異,因此,中藥化學課程內容也應與時俱進,適時更新。

中藥化學是一門不斷發展變化的學科,而教材的修訂則無法緊跟科技前沿,目前很多版本的教材中仍然保留一些老舊的知識點。比如提取分離部分,一些傳統方法在現代科研和生產過程中已被逐漸淘汰。隨著科技的發展,新的技術和方法不斷涌現,教師應通過查詢和檢索文獻資料,在相應章節的授課過程中適當地引入學科發展前沿方面的內容,如在講解中藥有效成分提取分離方法時,將基質固相分散萃取法[6]、分散液液微萃取法[6]、分子印記提取技術[7]、閃式提取法[8]等最新的方法和技術融入具體的實例講授,科研成果成為教學內容的養分,由此開闊了學生的視野,豐富了教學內容,克服了書本內容的枯燥晦澀,促進學生在中藥化學專業領域的探索和創新。

2 線上線下相結合的教學方法

筆者在線下授課的過程中,既有傳統式的課堂講授,又有實踐式、討論式、翻轉課堂等多種教學方法,這些教學手段的應用,在一定程度上激發了學生學習的熱情,但培養創新型人才,僅僅采用線下教學模式是遠遠不夠的。近年來信息技術飛速發展,線上線下相結合的混合式教學模式得到了廣泛的應用和發展。這種教學方法結合了線下教學和線上信息技術的優勢,在提高教學效果的基礎上,對啟發學生的創新思維具有一定的作用。

中藥化學作為中藥學的一門專業課程,各大網絡平臺中的在線資源很多,但是這些在線課程的教學重點、難點以及講授的方式與本校中藥化學教學存在較大差別,為了促進線上教學和線下教學的融合,2019年,教學團隊精心制作了中藥化學在線開放課程,率先在智慧樹平臺發布(http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000009015/16889/12)。該在線課程以章節為主線,每一章按不同的知識點再細分成獨立的小結,每一小結時長約10分鐘。該課程在智慧樹平臺正式上線已完整運行7個學期,截至目前,該課程累計選課人數8910余人,累計學校38所。中藥化學在線課程學習響應度較高,師生互動比較活躍,智慧樹平臺累計師生互動次數2.62萬次,考試參與人數累計4249人,考試通過人數累計2282人。該課程的高質量和混合式運行模式得到智慧樹網與東西部高校課程共享聯盟的高度認可,2021年春夏學期被評為智慧樹網“一流學科建設高校精品課程”。

在中藥化學授課過程中,筆者利用已建立的線上資源,采用線上線下相結合的教學方法。在正式開展線下授課之前,教師在智慧樹平臺發布預習任務,學生根據布置的預習通知,觀看相應章節的教學視頻,預習本次課的教學內容。針對中藥化學線下課程中的重點內容,教學團隊在線上資源中設置了4次直播見面課程,每次見面課的授課時間為1小時,4次見面課的主題內容分別是色譜分離法、黃酮類化合物的結構解析、揮發油的提取和分離、生物堿的理化性質。見面課的學習可以加強學生對于中藥化學課程學習中重點和難點內容的理解。中藥化學線上資源建設有章節測試和習題庫,學生學完相應的線下教學內容后可以自主測試,檢驗和鞏固自身的學習成效。線上線下相結合的教學方式,提高了學習效果,學生對此種授課方式給予了積極的評價。

3 實踐教學模式

中藥化學課程理論課學時為54,實驗課學時為81。實驗課是學生動手能力培養的基本平臺,也是創新思維形成的孵化器。傳統的中藥化學實驗教學模式雖然成功率較高,但教學過程中也逐漸暴露出許多問題,如設計性和探索性實驗偏少,不利于學生創新思維的培養;考核評價重結果輕過程,不能充分體現實驗教學的目的和創新型人才培養的導向。教學團隊在傳統教學模式的基礎上進行了改革,對中藥化學實驗課程體系進行了優化,建立了中藥化學“綜合-設計-協作-創新”多層次多模式的實踐教學體系。該教學體系既有綜合性實驗和設計性試驗,又有針對創新人才培養的中藥綜合設計性實驗和中藥化學科研訓練課程(圖1)。

綜合性實驗是讓學生掌握常用中藥化學成分(包括生物堿類、黃酮類、內酯類)的提取分離及檢識和鑒定方法,從而將中藥化學的理論知識和實踐操作融會貫通;設計性實驗由學生根據中藥中含有的化學成分類型,設計合理的提取分離路線,對所分離得到的化合物進行檢識和結構鑒定;中藥綜合設計性實驗是以中藥化學學科為切入點,融合了中藥鑒定學、中藥分析學、中藥藥劑學和中藥藥理學多個中藥學專業課程,旨在培養學生自主學習、綜合應用、團隊合作和科研創新等多方面能力;中藥化學科研訓練課程則為學校創新班的學生配備科研指導教師,結合教師的科研課題及學生自身的想法開設科研課題的研究。

3.1 中藥化學綜合性實驗

綜合性實驗主要是強調實驗內容的綜合性和代表性。完成這部分實驗,學生能夠熟練掌握中藥有效成分常用提取分離方法的實驗操作,掌握不同提取分離方法的適用范圍和選擇依據,掌握不同化學成分類型的檢識方法(包括薄層色譜檢識和化學顯色反應)。

3.2 中藥化學設計性實驗

中藥化學設計性實驗是學生根據所選擇的設計性實驗題目進行資料查詢后,自主進行實驗方案的設計,指導教師對實驗方案進行審核修改,學生根據修改后的實驗方案開展具體的實驗操作。設計性實驗有利于學生了解科學研究的思路、方法和步驟,有利于培養學生科學思維能力和創新能力,提高學生的自我學習能力和團隊協作能力。

3.3 中藥綜合設計性實驗

中藥綜合設計性實驗以中藥化學學科為切入點,融合了中藥鑒定學、中藥分析學、中藥藥劑學和中藥藥理學共五個中藥學專業課程。實驗過程中學生需利用所學中藥學專業知識收集文獻資料,確定技術路線和測試指標后完成實驗方案的撰寫。指導教師組織學生進行實驗方案的討論和修訂,引導學生主動提出問題并協同合作共同解決問題,最終確定正式的實驗方案。中藥綜合設計性實驗的開設,培養了學生綜合應用、相互溝通和科研創新等多方面的能力。

3.4 中藥化學科研訓練課程

要培養創新型人才,就要把課堂教學與科學研究緊密結合起來,吸引學生走進實驗室,參與科研課題,在科研實踐中鍛煉成長。2020年起,為進一步強化中藥創新班學生創新能力、科研思維和動手能力的培養,藥物化學教研室開設了中藥化學科研訓練課程。中藥化學的授課教師作為創新班學生的科研導師,充分發揮教師的科研優勢,結合科研課題及學生自身的想法進行科研課題的研究,發揮導師與學生“一對一”的指導作用,從閱讀科研文獻、選題、實驗、撰寫工作報告等方面,引導學生主動參與科研實踐,為學生從事科研工作夯實基礎。

3.5 課程成績評定方式

中藥化學實踐課程體系通過變革傳統的考核方式,選用終結性評價與形成性評價相結合的多元化考核方式。中藥化學實驗課的形成性評價成績包括預習、設計、操作、記錄、分析和總結等部分,占總成績的60%;終結性評價考試成績占總成績40%,采用筆試的方式就實驗課中涉及的理論知識、實驗操作規范和實驗室注意事項對學生進行考核。

中藥化學科研訓練課的成績評定方式由學生提交開題報告、實驗記錄、工作報告,由指導教師根據學生的表現給出平時分數為形成性成績部分,占60%;終結性評價考試成績則是通過答辯方式由指導教師構成的專家組評定,占40%。

4 結論

在天津中醫藥大學中藥學一流學科建設背景下,教學團隊根據中藥化學課程的教學目標,對課程教學內容、教學方法、實踐教學模式以及考核方式進行了探索性研究,通過對學生在中藥化學課程學習中及學習后的調查,結果顯示本門課程的學習令學生的綜合能力、專業認可度以及創新能力均有明顯提升。在今后的教學過程中,筆者將繼續探索更加有效的教學方式,增加線上教學互動環節,探索學生參與科研實踐的新模式,加強本科生實驗室開放力度,帶動更多師生參與課程教學,提升中藥化學課程的影響力。