張 丹

四川大學(xué)華西藥學(xué)院 (成都 610041)

天然藥物化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)一門重要的二級(jí)學(xué)科，其以來源于自然界的天然藥物為研究對(duì)象，通過應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和方法，研究其中的活性成分進(jìn)而發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)制新藥[1]。作為本門學(xué)科的主要研究對(duì)象，天然藥物中的活性成分根據(jù)結(jié)構(gòu)類型主要分為八大類，分別為糖類、苯丙素類、黃酮類、醌類、萜類和揮發(fā)油、三萜及其苷類、甾體及其苷類和生物堿類。本學(xué)科研究?jī)?nèi)容包括每種結(jié)構(gòu)類型天然藥物的結(jié)構(gòu)分類、生源途徑、理化性質(zhì)、提取分離、檢識(shí)和結(jié)構(gòu)鑒定以及生物活性。作為一門強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在天然藥物化學(xué)專業(yè)教學(xué)中占據(jù)著重要地位。如圖1所示，每學(xué)年秋季學(xué)期，學(xué)院為藥學(xué)專業(yè)三年級(jí)本科生開設(shè)64學(xué)時(shí)專業(yè)基礎(chǔ)課天然藥物化學(xué)。為配合理論授課，同期開設(shè)48學(xué)時(shí)天然藥學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，其主要針對(duì)理論教學(xué)中涉及的天然產(chǎn)物的理化性質(zhì)、提取分離、檢識(shí)與結(jié)構(gòu)鑒定三部分內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，目的是使學(xué)生了解本學(xué)科開展科學(xué)研究的基本方法。然而現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案已實(shí)行十余年，存在一些不合理之處。例如，學(xué)時(shí)數(shù)偏少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一，實(shí)驗(yàn)進(jìn)度與理論授課進(jìn)度脫節(jié)，并且配套的實(shí)驗(yàn)教材《現(xiàn)代藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》[2]也存在內(nèi)容陳舊的問題，這與天然藥物化學(xué)整體研究?jī)?nèi)容的發(fā)展不相符合，這些問題制約了專業(yè)人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)。2018年初，依據(jù)藥學(xué)專業(yè)認(rèn)證要求[3]并結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教改方向，學(xué)院針對(duì)天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方案進(jìn)行了大幅調(diào)整，對(duì)新的教學(xué)方案在學(xué)時(shí)數(shù)、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教材和課程設(shè)置等方面進(jìn)行了積極的教改探索。

圖1 四川大學(xué)華西藥學(xué)院天然藥物化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

1 天然藥物化學(xué)本科實(shí)驗(yàn)內(nèi)容修訂

華西藥學(xué)院天然藥物化學(xué)專業(yè)依托靶向藥物與釋藥系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天然藥物學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、四川省植物來源藥物工程實(shí)驗(yàn)室以及四川省小分子藥物精準(zhǔn)化工程技術(shù)研究中心等科研平臺(tái)開展天然藥物資源利用、活性成分和化學(xué)全合成等研究工作。目前已形成了糖化學(xué)和生物堿化學(xué)兩個(gè)主要特色研究方向，尤其在二萜生物堿的植物化學(xué)、單萜吲哚生物堿、二萜生物堿和寡糖的合成化學(xué)方面有深厚的積累。結(jié)合專業(yè)研究特色，學(xué)院對(duì)原48學(xué)時(shí)的天然藥物化學(xué)本科實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，在現(xiàn)有“中藥漢防己中漢防己甲素、乙素的提取、分離和鑒定實(shí)驗(yàn)(生物堿類成分)”和“中藥槐米中蘆丁的提取、分離和鑒定實(shí)驗(yàn)(黃酮類成分)”的基礎(chǔ)上增加了糖類化學(xué)成分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容——“中藥葛根淀粉多糖的提取、分離和鑒定實(shí)驗(yàn)”。針對(duì)糖和苷類這樣的強(qiáng)水溶性成分設(shè)計(jì)本科實(shí)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)藥學(xué)專業(yè)中尚屬首次。此外，由于苯丙素、醌類與黃酮類同屬碳環(huán)芳香類成分，其基本研究規(guī)律是一致的。所以針對(duì)理論課涉及的八種類型化學(xué)成分，學(xué)院以三個(gè)本科實(shí)驗(yàn)(60學(xué)時(shí))進(jìn)行覆蓋，使學(xué)生能夠?qū)?qiáng)水溶性成分、酸性成分和堿性成分的提取分離方法進(jìn)行實(shí)踐，筆者認(rèn)為這樣的訓(xùn)練較為全面和扎實(shí)。

圖2 60學(xué)時(shí)天然藥物化學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)課程使用的教材為學(xué)院2008年主編的《現(xiàn)代藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》。該教材匯編了藥學(xué)本科專業(yè)9門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自出版以來在本科實(shí)驗(yàn)課程中使用已達(dá)10年之久。隨著藥學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展，該教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已較為陳舊，需要進(jìn)行及時(shí)更新。為滿足人才培養(yǎng)需要，2018年學(xué)院組織全院師資力量對(duì)《現(xiàn)代藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》進(jìn)行全面修訂。本系參與了新版教材《新編藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》(上下冊(cè))[4]中“天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”部分的編寫。如表1所示，對(duì)應(yīng)理論課教材，以天然藥物成分的結(jié)構(gòu)類型為主線，盡可能選取該類別中代表性的案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。其中，本科實(shí)驗(yàn)中新增的糖類成分實(shí)驗(yàn)“中藥葛根淀粉多糖的提取、水解及單糖鑒定”首次被編入本科實(shí)驗(yàn)教材中。這樣，除苯丙素類成分外，其余七種天然成分的結(jié)構(gòu)類型都設(shè)置了較為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，適合本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。國(guó)內(nèi)其他藥學(xué)院?？梢罁?jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排從教材中選取實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)滿足各自專業(yè)特色和人才培養(yǎng)需要的天然藥化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

表1 《新編藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》(上下冊(cè))中天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2 同步理論課與實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度

除實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠飽滿外，此前天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方案還存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和理論授課進(jìn)度脫節(jié)的問題。例如，實(shí)驗(yàn)課第一個(gè)實(shí)驗(yàn)“中藥漢防己中漢防己甲素、乙素的提取、分離和鑒定實(shí)驗(yàn)”被安排于第六周開始，但實(shí)驗(yàn)對(duì)象生物堿類成分的理論授課在十三至十六周，這就造成該實(shí)驗(yàn)開展時(shí)學(xué)生還沒有接觸到相關(guān)理論知識(shí)，存在理論授課與實(shí)踐訓(xùn)練倒錯(cuò)的弊端；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)“中藥槐米中蘆丁的提取、分離和鑒定實(shí)驗(yàn)”圍繞黃酮類成分開展，然而第九周進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)黃酮類理論授課已結(jié)束一段時(shí)間，理論與實(shí)踐脫節(jié)。針對(duì)這些問題，教師可為新修訂的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新調(diào)整實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。如表2所示，新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度表共安排10次實(shí)驗(yàn)，每次6學(xué)時(shí)總計(jì)60學(xué)時(shí)，基本保證實(shí)驗(yàn)與理論授課進(jìn)度同步，這有利于學(xué)生充分理解課堂專業(yè)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用。

表2 修訂后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度表

3 實(shí)施全過程評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)考核方案

本實(shí)驗(yàn)課程采用全過程評(píng)價(jià)的考核方案，實(shí)驗(yàn)成績(jī)(100分)由實(shí)驗(yàn)報(bào)告(40分)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)(40分)、和期末考核(20分)三部分組成。

其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生以原始記錄為基礎(chǔ)，訓(xùn)練其使用科學(xué)語言準(zhǔn)確表述實(shí)驗(yàn)的目的、原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果等能力，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題加以思考和討論，提出可能的改進(jìn)方法。這部分考核主要側(cè)重于評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中涉及的實(shí)驗(yàn)原理的理解?；谡n程中的三次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)院要求學(xué)生完成三次正式實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并由帶教教師逐一批改后給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。該分?jǐn)?shù)占總評(píng)成績(jī)的40%。

實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的評(píng)價(jià)主要考查學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)操作、科學(xué)作風(fēng)、原始記錄，產(chǎn)品質(zhì)量等。同等表現(xiàn)下，評(píng)價(jià)向又快又好的學(xué)生傾斜。實(shí)驗(yàn)操作、原始記錄、科學(xué)作風(fēng)等部分的評(píng)價(jià)采取扣分的方式，由實(shí)驗(yàn)帶教教師在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行評(píng)分。對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)的違規(guī)操作等問題，帶教教師可拍照保存，扣除相應(yīng)的操作分?jǐn)?shù)。三次實(shí)驗(yàn)的終產(chǎn)品將根據(jù)總收率和產(chǎn)品質(zhì)量，由帶教教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的分?jǐn)?shù)占總評(píng)成績(jī)的40%。

此外，結(jié)合四川大學(xué)近年來推行的考核方式改革[5]，學(xué)院計(jì)劃在本課程考核方案中增加20分的“非標(biāo)準(zhǔn)答案考核”，作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程非標(biāo)考核的教學(xué)改革探索。將以考核能力為目標(biāo)，在課程最后一周安排一次期末考核。結(jié)合本專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)院設(shè)計(jì)了一系列靈活多樣的考核題目，由學(xué)生隨機(jī)抽取，要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成題目規(guī)定的考核內(nèi)容。例如，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，選擇顯色條件和展開體系，實(shí)現(xiàn)兩種未知混合物在硅膠薄層層析板上的分離；在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，選擇顯色條件并設(shè)計(jì)洗脫液體系，實(shí)現(xiàn)兩種混合物的柱層析分離；在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，針對(duì)未知化學(xué)成分，通過理化鑒定判定化合物的結(jié)構(gòu)類型等等。這些考核內(nèi)容更貼近實(shí)際研究工作場(chǎng)景，并以解決問題為導(dǎo)向，其往往沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，卻能切實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生獨(dú)立思考、解決問題的能力，相比傳統(tǒng)的僅僅基于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)價(jià)體系更為科學(xué)合理。鑒于此前筆者探索的非標(biāo)答案考核主要集中在自然科學(xué)類通識(shí)教育領(lǐng)域[6]，在藥學(xué)專業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)課程中采用非標(biāo)答案考核的嘗試還比較少，希望這些積極嘗試能激發(fā)國(guó)內(nèi)同行共同探索更加合理有效的專業(yè)課程評(píng)價(jià)模式。

4 增設(shè)本科選修課程高等天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)

隨著學(xué)科的逐漸發(fā)展演變，天然藥物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容已由早期天然成分的提取、分離和結(jié)構(gòu)鑒定等逐步演化為在生物活性指導(dǎo)下的天然成分的提取分離、結(jié)構(gòu)測(cè)定、半合成、全合成、作用機(jī)制、生物合成等[7]。經(jīng)過多年的建設(shè)，華西藥學(xué)院天然藥物化學(xué)專業(yè)研究方向已逐漸發(fā)展到了天然藥物(中藥)活性成分研究和重要生理活性天然產(chǎn)物的全合成研究領(lǐng)域。特別在合成領(lǐng)域，其圍繞糖類、單萜吲哚生物堿及二萜生物堿的研究集中了主要的研究骨干，開展了較為系統(tǒng)的研究工作。為提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平、滿足寬口徑的人才培養(yǎng)需求，結(jié)合本系現(xiàn)有研究方向需要，本系除每學(xué)年秋季為藥學(xué)專業(yè)三年級(jí)本科生開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還計(jì)劃在春季學(xué)期為四年級(jí)本科生新增一門72學(xué)時(shí)的高等天然藥化實(shí)驗(yàn)作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)選修課。該課程以小班化自主探索為特色，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案由本專業(yè)帶教教師緊密結(jié)合自身研究方向、依托科研項(xiàng)目來制定[8]，通過幾種代表性天然物質(zhì)的提取、分離和理化鑒定以及若干天然成分的結(jié)構(gòu)衍生或多步化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解從天然產(chǎn)物中開發(fā)新藥的基本程序和技術(shù)手段，拓展其研究視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。與天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)不同，高等天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程更強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性、設(shè)計(jì)性和探究性[9]。對(duì)于有志于天然產(chǎn)物合成方向深造的本科生，該課程的訓(xùn)練將為其未來的研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

致謝：感謝王鋒鵬教授在本文撰寫過程中給予的指導(dǎo)和建議。