寧若男 徐佳琦 徐一新*

（1 上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，上海 201318；2 上海健康醫(yī)學(xué)院附屬衛(wèi)生學(xué)校，上海 200237；3 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院藥劑科，上海 200032）

1 天然產(chǎn)物波譜解析教學(xué)的現(xiàn)狀分析

《天然藥物化學(xué)》作為藥學(xué)專業(yè)重要基礎(chǔ)課程之一，基于現(xiàn)代科學(xué)理論與方法，對天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特點、理化性質(zhì)、提取分離方法以及化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定進行研究［1］。隨著各類先進色譜技術(shù)的涌現(xiàn)，天然產(chǎn)物的分離提取變得容易。天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定仍舊主要依靠紫外光譜（UV）、紅外光譜（IR）、核磁共振波譜（NMR） 和質(zhì)譜（MS）［2］。Richard R.Ernst教授在 《有機化合物結(jié)構(gòu)鑒定與有機波譜學(xué)》第二版序言中提到“波譜技術(shù)成為探究大自然中分子內(nèi)部秘密的最可靠、最有效的手段”?？萍嫉倪M步促使分析測試儀器飛速發(fā)展，波譜解析已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、材料、食品、化學(xué)、生物、衛(wèi)生、環(huán)境等重要領(lǐng)域［3］。因此，天然產(chǎn)物波譜解析是天然藥物化學(xué)中成分結(jié)構(gòu)研究的核心問題。

其教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生通過學(xué)習(xí)四大波譜的基礎(chǔ)理論與基本規(guī)律掌握各類化合物的譜學(xué)特征，最終達(dá)到能夠獨立解析各種小分子化合物結(jié)構(gòu)的能力。然而日常教學(xué)過程中常出現(xiàn)以下問題：（1）內(nèi)容復(fù)雜抽象，學(xué)生不能掌握重點；（2）知識點晦澀枯燥，無法激發(fā)學(xué)生興趣；（3）缺乏相關(guān)實訓(xùn)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的理論在實踐中脫節(jié)。為了提高教學(xué)質(zhì)量，我們引入互動式教學(xué)法，增加教學(xué)的啟發(fā)性、趣味性和實踐性，幫助學(xué)生加快吸收課堂內(nèi)容。

2 互動式教學(xué)的內(nèi)涵

在傳統(tǒng)課堂中，教師作為主角滔滔不絕地講授理論，學(xué)生作為聽者消極被動地接收知識，形成單項式和灌輸式的教學(xué)模式。面對藥學(xué)專業(yè)學(xué)生今后在醫(yī)藥企業(yè)就業(yè)和高等院校深造的應(yīng)用性及創(chuàng)新性需求，教師需要改革教學(xué)方法，注重教學(xué)過程，增加師生互動?；邮浇虒W(xué)是指教學(xué)過程中教師設(shè)計營造互動情境，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和創(chuàng)新思維，使其全身心投入到課堂中，積極溝通交流，共同完成教學(xué)任務(wù)［4］。作為學(xué)習(xí)活動的組織者和指導(dǎo)者，教師從學(xué)生的需要和實際出發(fā)，采用靈活多元的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造精神，促進知識與能力綜合發(fā)展［5］。

該教學(xué)方法在現(xiàn)代教育中具有諸多優(yōu)勢。第一，突破教師“一言堂”，鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑，大膽發(fā)言，積極參與教學(xué)活動，增強學(xué)生的創(chuàng)新意識；第二，形成快速的反饋機制，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促使教師及時根據(jù)反饋結(jié)果制定針對性、計劃性的教學(xué)方案，促進教學(xué)相長；第三，學(xué)生掌握的理論知識在互動中得到驗證和拓展，其思維過程及學(xué)習(xí)成果得以展現(xiàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性和主動性。最終學(xué)生通過嚴(yán)密的邏輯推理和多向的交流探討達(dá)到不同觀點想法的碰撞融合，從而構(gòu)建新的知識體系。

3 互動式教學(xué)的應(yīng)用

天然產(chǎn)物波譜解析注重培養(yǎng)學(xué)生利用波譜技術(shù)解析化合物結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能力。我們在具體教學(xué)過程中遵循“深入淺出、循序漸進、難易適當(dāng)”的原則，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)工具和創(chuàng)新性實驗三個方面進行了互動式教學(xué)模式的思考和探索。

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 本校藥學(xué)專業(yè)的天然產(chǎn)物波譜解析屬于《天然藥物化學(xué)》課程內(nèi)容之一，基礎(chǔ)理論介紹屬于緒論，案例講解穿插于具體結(jié)構(gòu)章節(jié)，課時分配有限，教學(xué)難度較大。因此我們對教學(xué)內(nèi)容進行了精煉優(yōu)化及合理安排。

首先，課程內(nèi)容層次化，重點講解核磁共振氫譜和碳譜的結(jié)構(gòu)解析，簡要介紹質(zhì)譜、紫外和紅外光譜相關(guān)內(nèi)容。在小分子化合物結(jié)構(gòu)解析過程中，質(zhì)譜用于測定分子量，紅外光譜用于驗證結(jié)構(gòu)片段，紫外光譜用于檢測含有共軛基團的化合物。它們是化學(xué)結(jié)構(gòu)研究的輔助手段，難度較低?？蒲腥藛T解析化合物結(jié)構(gòu)的主要有效手段是核磁共振波譜。其中共振峰的位置、強度和精細(xì)結(jié)構(gòu)是推斷化合物結(jié)構(gòu)的重要信息。另外本校藥學(xué)專業(yè)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)《有機化學(xué)》《分析化學(xué)》和《藥物分析》，對波譜基本原理已有所涉及。所以在講解天然產(chǎn)物波譜解析時，教師避開對量子化學(xué)等基本原理贅述，側(cè)重講授天然產(chǎn)物核磁共振波譜解析的實例，用知識延伸的方法囊括其他三種波譜的知識點，使學(xué)生明確課堂重點，消除懼怕心理。

其次，合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，精心準(zhǔn)備課堂問題?；趯W(xué)時數(shù)量和課程內(nèi)容，將每節(jié)課的重點控制在兩個之內(nèi)，給予學(xué)生充分思考互動的時間，做到“因需施教，因材施教”。同時針對學(xué)生心理特征和教學(xué)目的，設(shè)計若干問題，制造課堂亮點，使學(xué)生通過分析與解決這些問題的過程來突破重難點。對于難度較低的直觀性內(nèi)容，如紫外光譜的應(yīng)用范圍，核磁共振氫譜中譜線積分面積的辨別等，鼓勵學(xué)生提前預(yù)習(xí)課堂搶答，降低課內(nèi)耗時。對于難點內(nèi)容，如苯環(huán)質(zhì)子之間的耦合常數(shù)，低級耦合和高級耦合的裂分規(guī)律等，課堂必須提供一定的時間和空間，利用精心準(zhǔn)備的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主歸納、舉一反三、融會貫通。隨后教師根據(jù)學(xué)生的回答進行補充和總結(jié)。高效的互動將課堂氣氛推向高潮，引起學(xué)生共鳴，提高學(xué)生在互動教學(xué)活動的參與率。例如，在講解苯環(huán)類核磁共振氫譜耦合規(guī)律時，教師將阿魏酸、咖啡酸、苯甲酸和大黃素甲醚的結(jié)構(gòu)中苯環(huán)質(zhì)子的氫譜數(shù)據(jù)列出，要求學(xué)生分組討論，總結(jié)鄰位、間位及對位的耦合常數(shù)范圍，并對大豆素中苯環(huán)質(zhì)子的峰型和耦合常數(shù)進行預(yù)測。最終學(xué)生不僅對相關(guān)耦合常數(shù)規(guī)律進行了細(xì)致歸納，還主動結(jié)合苯甲酸中2/6位和3/5位的氫信號化學(xué)位移等價內(nèi)容，準(zhǔn)確預(yù)測了大豆素B環(huán)出現(xiàn)的氫信號多重峰重疊現(xiàn)象。

最后，適時拓展課本內(nèi)容，巧妙銜接科研動態(tài)。課堂結(jié)合生動有趣的科研實例，能夠鼓勵學(xué)生獨立思考，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，增強專業(yè)自豪感。例如，在前言章節(jié)加入中國學(xué)者修正天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的案例：Hideji Itokawa和Hiroshi Hikino兩個日本小組根據(jù)同樣的波譜數(shù)據(jù)解析出不同結(jié)構(gòu)，并在20多年的時間里未能達(dá)成一致意見。最終中國科學(xué)院上海藥物所趙維民課題組通過2D NMR、化學(xué)降解以及X-射線單晶衍射等方法確定了這個孕甾烷糖苷類化合物（periploside C）的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，解決了多年“爭端”。該案例使學(xué)生深刻體會波譜解析研究的重要意義，并引起熱烈討論。教師對學(xué)生討論進行點評總結(jié)后，將原始文獻的閱讀布置為課后作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成追根溯源的鉆研精神。另外，教師科研成果和課堂內(nèi)容的有機結(jié)合能夠培養(yǎng)學(xué)生科研興趣。例如，本人從刺苞南蛇藤中曾分離得到一類結(jié)構(gòu)簡單，含有多種酰氧基團的二氫-β-沉香呋喃型倍半萜。因此在講解萜類化合物章節(jié)時，引入該類新化合物（含有甲酰氧基和芳環(huán)酰氧基）氫譜，提示學(xué)生從取代基的峰型、位移及耦合常數(shù)三方面進行思考討論，并最終引出課程的相關(guān)內(nèi)容。結(jié)果每個組都能準(zhǔn)確找到甲基、甲酰氧基以及肉桂酰氧基信號峰。還有部分組別深入探究了該類的化合物的提取分離流程。

3.2 豐富教學(xué)工具 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)互動能夠有效打破地域和空間的限制，實現(xiàn)了真正的“教”“學(xué)”相長。網(wǎng)絡(luò)互動式教學(xué)模式為現(xiàn)代教學(xué)手段的重要組成部分，是指學(xué)生借助現(xiàn)代教育技術(shù)和豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，完成自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)［6］?？旖?、開放的交流平臺使得學(xué)生與教師之間的氣氛更加民主、和諧。在天然產(chǎn)物波譜解析教學(xué)中，我們利用“藍(lán)墨云班”進行豐富多彩的互動式教學(xué)，突出以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，使得單向傳授變?yōu)槎嘞蚪涣?，幫助學(xué)生進行個性化、層次化及主動化的學(xué)習(xí)。

“藍(lán)墨云班”是一個教學(xué)助手APP，包括“班課資源”“小組任務(wù)”“在線測驗”等多個欄目。它能夠幫助教師開展課前預(yù)習(xí)、課后練習(xí)和課外拓展，并進行網(wǎng)上批改，及時獲得學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋情況，完成課堂教學(xué)內(nèi)容的適當(dāng)調(diào)整與綜合設(shè)計。

例如，在講解核磁共振碳譜課前，教師將已學(xué)的氫譜課件和即將學(xué)習(xí)的碳譜重點內(nèi)容以及相關(guān)趣味微課上傳“班課資源”，要求學(xué)生對比總結(jié)影響氫譜與碳譜化學(xué)位移的主要因素，在課堂中抽取學(xué)生回答，使得課堂節(jié)奏更為緊湊。同時，給學(xué)生布置多個課前問題“是否可以利用碳譜數(shù)據(jù)直接辨別黃酮醇與二氫黃酮醇？分子內(nèi)氫鍵能否影響碳譜位移？”該類具有挑戰(zhàn)性的問題促使學(xué)生進行目的性預(yù)習(xí)，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。課堂教學(xué)結(jié)束時，教師利用“在線測試”考核學(xué)生對碳譜重點內(nèi)容的掌握，并發(fā)布兩個“小組任務(wù)”（核磁共振全去耦氫譜的發(fā)展和應(yīng)用；全H去耦碳譜發(fā)生裂分的現(xiàn)象與原因）。學(xué)生選擇一個主題，通過文獻查詢、信息處理、團隊協(xié)作，最終完成調(diào)研報告并上傳作業(yè)。教師進行在線批改評價。課后互動的精心設(shè)計幫助學(xué)生復(fù)習(xí)重點內(nèi)容，協(xié)助教師拓展課堂內(nèi)容，增強學(xué)生的思維延展性，提升互動的廣度與深度。

3.3 有效結(jié)合驗證性與創(chuàng)新性實驗 天然產(chǎn)物波譜解析是一類應(yīng)用性內(nèi)容。只有通過實踐教學(xué)才能幫助學(xué)生進一步驗證和鞏固理論知識，鍛煉應(yīng)用技能。傳統(tǒng)驗證性實驗中，學(xué)生根據(jù)一套已知的操作步驟驗證實驗結(jié)果是否正確。其訓(xùn)練了學(xué)生基本的實驗技能，但易導(dǎo)致思想惰性以及對老師的依賴性。創(chuàng)新性實驗則側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和靈活性，需要其自行設(shè)計實驗方案，對未知內(nèi)容進行探索性研究。因此，我們將驗證性實驗與創(chuàng)新性實驗進行有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的綜合能力和利用創(chuàng)新思維進行自主思考的創(chuàng)新能力。

基于本校實訓(xùn)中心的大型儀器平臺資源，驗證性實驗要求學(xué)生對黃酮類化合物槲皮素和蘆丁進行紫外測試，對蒽醌類化合物蘆薈大黃素進行紅外測試，并且利用圖書館資源檢索上述化合物的紫外與紅外波譜數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)對比和結(jié)果討論。學(xué)生嚴(yán)格按照實驗步驟準(zhǔn)確操作，掌握紫外和紅外波譜測試的操作要領(lǐng)，提高文獻檢索的能力。

創(chuàng)新性實驗要求學(xué)生以小組為單位根據(jù)教師提示自行設(shè)計方案，完成“未知物”的化學(xué)結(jié)構(gòu)波譜解析。每個小組通過抽簽得到一個標(biāo)有編號的“未知物”（教師已知，學(xué)生未知）。隨后通過積極討論和合理分工，進行相應(yīng)的實際譜學(xué)測試和數(shù)據(jù)庫的信息檢索。接著每組根據(jù)自己的測試結(jié)果以及檢索結(jié)果提交“未知物”結(jié)構(gòu)解析報告并由代表進行專題PPT演講。最后進行小組互評和教師總評。在小組任務(wù)的驅(qū)動下，學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，對知識的渴求和興趣更加強烈，對理論知識的理解更加深刻，交流能力和實踐能力顯著提高。

4 結(jié)語

天然產(chǎn)物波譜解析由于其抽象性、專業(yè)性和應(yīng)用性而成為教學(xué)的重難點。通過引入互動式教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、實踐能力和交流能力，滿足本校應(yīng)用型和創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)的需要。需要注意的是，教師的講解仍舊是課堂教學(xué)的核心，凝結(jié)著豐富的教學(xué)經(jīng)驗和深厚的知識儲備。只有將現(xiàn)代教學(xué)方法和傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)講授高效結(jié)合，才能揚長避短，形成更契合的培養(yǎng)機制。