蔡東,張志華,胡樹煜

錦州醫(yī)科大學(xué)公共基礎(chǔ)學(xué)院；1遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 (錦州 121001)

進入21世紀(jì)以來，學(xué)科交叉研究與應(yīng)用在自然科學(xué)與社會科學(xué)等領(lǐng)域廣泛開展?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中提到交叉學(xué)科是指“基礎(chǔ)學(xué)科之間、基礎(chǔ)學(xué)科與應(yīng)用學(xué)科、科學(xué)與技術(shù)、自然科學(xué)與人文社會科學(xué)的交叉與融合，往往導(dǎo)致重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新興學(xué)科的產(chǎn)生，是科學(xué)研究中最活躍的部分之一，要給予高度關(guān)注和重點部署”[1]。

對于高等醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生來說，有機化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)課程。目前生命科學(xué)對生命現(xiàn)象和其運行規(guī)律的研究已深入到分子水平，這使有機化學(xué)與生命科學(xué)、藥學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科關(guān)系更加密切。

有機化學(xué)課程特點表現(xiàn)為內(nèi)容雜、難點多，特別是反應(yīng)歷程抽象，需要記憶的內(nèi)容較多。單純的照本宣科式傳統(tǒng)教學(xué)方式顯得枯燥無味，死記硬背的學(xué)習(xí)方法也使學(xué)生對這門課程望而生畏。

隨著科技的發(fā)展，有機化學(xué)中新技術(shù)、新知識不斷涌現(xiàn)，與之相關(guān)學(xué)科的發(fā)展也日新月異。在學(xué)時有限的情況下，有機化學(xué)教師面臨如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率，完成教學(xué)計劃規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容等問題。結(jié)合高等醫(yī)學(xué)院校專業(yè)設(shè)置的特點，本校有機化學(xué)教學(xué)團隊基于學(xué)科交叉的視角，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面，對傳統(tǒng)的照本宣科式教學(xué)方式進行了一些改革與探索。

1 利用學(xué)科交叉知識點編寫新教學(xué)案例

不同的專業(yè)有機化學(xué)授課的深度和廣度有所不同，所選交叉學(xué)科的案例也應(yīng)有所區(qū)別。

1.1 案例一

藥學(xué)專業(yè)的有機化學(xué)教材中，如陸濤教授主編的《有機化學(xué)》(第八版)[2]第三章烯烴中順反異構(gòu)現(xiàn)象，學(xué)生普遍覺得晦澀難懂。此處相關(guān)教師可以把藥理學(xué)中非甾類雌激素己烯雌酚結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系知識點編寫成導(dǎo)入案例。

P.Ehrliob在1913年提出了體內(nèi)一些特定的生物大分子如蛋白質(zhì)或酶等像一把鎖，而化療藥物小分子如同對應(yīng)的鑰匙的概念[3]。藥物小分子的空間立體結(jié)構(gòu)與生物大分子的互補性對產(chǎn)生藥理活性影響很大。藥物分子中官能團間的距離、構(gòu)型和構(gòu)象的變化均能影響藥物小分子與生物大分子的結(jié)合。科學(xué)工作者在研究雌激素在體內(nèi)作用時，發(fā)現(xiàn)雌二醇有兩個羥基與受體形成氫鍵，所以兩個羥基間的距離直接影響藥理活性。己烯雌酚的反式異構(gòu)體中兩個羥基間距離與雌二醇相近(圖1)，可以與雌二醇受體結(jié)合，其具有很強的雌激素活性；而順式異構(gòu)體沒有類似雌二醇的藥理活性。

圖1 雌二醇和己烯雌酚

教師可以借助PyMOL等軟件，將雌二醇和己烯雌酚三維結(jié)構(gòu)疊合后制作成三維動畫展示給學(xué)生。讓學(xué)生直觀感受到分子中由于雙鍵的順反異構(gòu)現(xiàn)象，導(dǎo)致異構(gòu)體間生物活性的巨大差異，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師在導(dǎo)入案例后，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,可以提出下列問題,如：①己烯雌酚無論順式異構(gòu)體還是反式異構(gòu)體，雙鍵碳上四個取代基為什么總在同一平面？②雙鍵碳是否可以自由旋轉(zhuǎn)？③產(chǎn)生順反異構(gòu)體必須具備哪些條件？

教師給學(xué)生預(yù)留幾分鐘思考時間，然后引導(dǎo)學(xué)生運用已掌握的知識來解答前兩個問題，達(dá)到復(fù)習(xí)和深入理解雙鍵結(jié)構(gòu)的知識點的目標(biāo)。隨后讓學(xué)生帶著問題在課堂上學(xué)習(xí)雙鍵的同分異構(gòu)現(xiàn)象，教師在講授具體知識點時注意與案例相呼應(yīng)。

1.2 案例二

陸濤教授主編的《有機化學(xué)》(第八版)第六章立體化學(xué)一節(jié)中，枯燥的對映異構(gòu)體知識一般會使學(xué)生困惑。教師可以適時引入藥物化學(xué)中對映異構(gòu)體與受體的相互作用導(dǎo)致藥理活性產(chǎn)生差異的案例，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

如腎上腺素和受體在產(chǎn)生作用時，關(guān)鍵的作用部位有立體選擇性，含手性中心的藥物其對映體之間的生物活性往往存在很大差異。如圖2所示，R-腎上腺素的支氣管擴張作用是其異構(gòu)體S-腎上腺素的45倍，這是因為前者與受體有A、B、C三個作用部位，而后者的羥基不能與受體形成氫鍵，只有A、C兩個結(jié)合部位，故其結(jié)合力下降，導(dǎo)致活性下降。

圖2 腎上腺素對映異構(gòu)體對活性的影響

教師可將此案例應(yīng)用于第一節(jié)概述中，在講完手性碳原子知識點后引入，該案例可采用以教師講解為主的教學(xué)模式，以達(dá)到活躍課堂氣氛的目的。也可以在上述案例中尋找手性碳原子，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)手性碳原子概念，同時指出腎上腺素對映異構(gòu)體的R/S標(biāo)注，為后續(xù)對映異構(gòu)體構(gòu)型的標(biāo)注埋下伏筆。

1.3 案例三

陸濤教授主編的《有機化學(xué)》(第八版)第十章醛酮的化學(xué)性質(zhì)內(nèi)容中，將香料學(xué)中的香水重要成分編寫成案例[4]，讓學(xué)生切身體會到日常生活中充滿有機化學(xué)知識。

如2-亞龍腦烯基丁醇極具擴張力和持久性的檀香香氣，并伴有花香香調(diào)，其廣泛應(yīng)用于香水、化妝品和皂用香精配方中[5- 6]。國際著名品牌祈麗詩雅(KRIZIA)的“K”系列香水多為木質(zhì)果香香調(diào)，由于香味獨特，暢銷世界30年。其中木質(zhì)檀香味主要來源于含量30%的2-亞龍腦烯基丁醇和檀香210的混合物[4]。以龍腦烯醛和丁醛為原料，上述兩種化合物的合成方法如圖3所示。

圖3 2-亞龍腦烯基丁醇和檀香210的合成方法

此案例涉及的知識點較多，教師可以提出一系列問題,如：①龍腦烯醛和丁醛是如何制備α,β-不飽和醛的？②該課本中介紹了哪些選擇性還原α,β-不飽和醛的方法？③該課本中介紹了哪些非選擇性還原α,β-不飽和醛的方法？

此案例可以提前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生有側(cè)重點地進行準(zhǔn)備。然后以自然班為單位，每班推選一名代表就上述問題在課堂發(fā)言。討論時教師做好主持人的角色，注意引導(dǎo)和鼓勵，控制討論的節(jié)奏和方向，然后做好總結(jié)。

1.4 案例四

臨床醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的有機化學(xué)案例編寫應(yīng)盡可能與臨床醫(yī)藥相聯(lián)系。在講解賈云宏教授主編的《有機化學(xué)》(案例版)[7]第十一章取代羧酸中酮酸的知識點時，教師可將臨床藥理學(xué)中喹諾酮類抗菌藥物的使用注意事項編寫成導(dǎo)入案例。

喹諾酮類抗菌藥物廣泛應(yīng)用于泌尿生殖系統(tǒng)感染、胃腸感染、呼吸道感染、骨關(guān)節(jié)和皮膚感染等疾病。結(jié)構(gòu)中的4位羰基和3位羧基對諾氟沙星等喹諾酮類藥物抗菌活性不可或缺。但患者長期服用諾氟沙星等喹諾酮類藥物易造成其體內(nèi)金屬離子流失，尤其易引起婦女、兒童缺鈣、缺鋅等不良反應(yīng)。另外此類藥物不宜和牛奶等含鈣/鐵的食物同時服用[8]。這是因為4位羰基和3位羧基極易和金屬離子形成螯合物(圖4)。

M=Mg2+,Fe2+,Cu2+,Zn2+,Ca2+,等。

本校臨床醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的有機化學(xué)課程為公共基礎(chǔ)課，部分學(xué)生主觀認(rèn)為抽象的有機化學(xué)知識與臨床應(yīng)用聯(lián)系不多，對此課程不重視，認(rèn)為及格即可。教師應(yīng)多編寫與臨床實踐相關(guān)案例，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會有機化學(xué)課程的重要性，理解有機化學(xué)知識在臨床應(yīng)用中起到的特殊作用。臨床醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)大一學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識不足，該案例可采用以教師講解為主的教學(xué)模式。

2 教學(xué)案例的教學(xué)實踐

教學(xué)案例編寫應(yīng)該依據(jù)專業(yè)特點和課程大綱的要求，圍繞案例涉及的問題，教師講解應(yīng)緊扣有機化學(xué)課程知識點，使其具有鮮明的針對性和目的性。案例的編排要有科學(xué)性和新穎性，避免使用課本中現(xiàn)有的案例。教師應(yīng)精心選擇與臨床相關(guān)專業(yè)、藥學(xué)專業(yè)等緊密聯(lián)系的臨床常見藥物、新藥開發(fā)新成果或一些社會熱點話題等，使學(xué)生感受到有機化學(xué)知識的實用價值。案例的編寫要求教師不斷更新知識，要求其具備豐富的多學(xué)科交叉理論知識和開闊的思維。

案例的制作可以運用圖畫、三維動畫等多媒體手段來呈現(xiàn)，通過創(chuàng)設(shè)豐富的情境來激發(fā)學(xué)生好奇心，吸引學(xué)生的注意力。案例的解說詞需要教師精心準(zhǔn)備，教師的講解語言生動與否直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[9-10]。將案例用形象、言簡意賅的語言表述出來，可快速引導(dǎo)學(xué)生進入新知識點的學(xué)習(xí)。另外由于有機化學(xué)課程作為基礎(chǔ)課一般安排在大一期間，該時期學(xué)生缺乏對其他后續(xù)學(xué)科知識的了解，交叉學(xué)科知識一般宜用通俗易懂的語言加以講解，教師應(yīng)根據(jù)實際上課情況，及時調(diào)整更新編寫教學(xué)案例。

本教研組在案例教學(xué)環(huán)節(jié)上設(shè)計了以教師講解為主的模式(如案例一和四)、在教師引導(dǎo)下師生共同討論的模式(如案例二)、以學(xué)生討論為主的模式(如案例三)。筆者經(jīng)多年摸索發(fā)現(xiàn)，地方本科院校的學(xué)生比較適合前兩種案例教學(xué)法，以學(xué)生討論為主的案例教學(xué)模式易出現(xiàn)答案雷同、應(yīng)付了事或冷場的局面。因此教師應(yīng)將案例法教學(xué)中常用手段如小班化、課堂討論等加以改進，力求不占用學(xué)生太多的課堂時間，不針對案例統(tǒng)一安排課前預(yù)習(xí)、課后布置相關(guān)作業(yè)等。整個案例講解過程中教師可根據(jù)內(nèi)容適當(dāng)采用問題思考、討論的方式，主要以師生共同分析總結(jié)為主，一定程度上使學(xué)生由被動的知識接受者轉(zhuǎn)換為課堂參與者，提高其積極性和學(xué)習(xí)興趣。教師也可提供相關(guān)資料以滿足部分拔尖學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的需求，學(xué)生也可根據(jù)自己的興趣進行課后的擴展。

3 案例導(dǎo)入的授課效果

為了評估案例法教學(xué)改革的效果，筆者在本校2017屆臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)選擇兩個授課大班(四個自然班組成一個授課大班)進行教學(xué)效果對比，此課程由同一教師授課，排除教師因素干擾。對照班級采用以教師直接講解知識點的傳統(tǒng)授課模式；實驗班采用結(jié)合多學(xué)科交叉案例的教學(xué)模式。教學(xué)中不給實驗班增加額外考試輔導(dǎo)材料。期末采用統(tǒng)一試卷，題型分別為選擇題(20分)、命名題(30分)、完成下列反應(yīng)方程式(30分)、簡答題(20分)，測試成績?nèi)绫?所示。

表1 案例法教學(xué)對授課效果的影響

從表1數(shù)據(jù)可以看出，對照班期末考試平均成績?yōu)?0.63，明顯高于對照班的平均成績64.05，二者差異顯著(P<0.0)。及格率和80分以上(含80分)的優(yōu)良率，實驗班也明顯優(yōu)于對照班。

另外平時實驗班課堂氣氛也比較活躍，精神不集中的學(xué)生、低頭族較少，教師課堂提問時，實驗班學(xué)生回答踴躍。

4 結(jié)論

學(xué)科交叉教學(xué)案例的編寫和運用，使教師徹底轉(zhuǎn)變教育思想，摒棄傳統(tǒng)的照本宣科的“灌輸式”教學(xué)方式，既發(fā)揮了教師的教學(xué)主導(dǎo)作用,又體現(xiàn)了學(xué)生的教學(xué)主體作用。多年實踐表明，筆者采用豐富多彩的學(xué)科交叉教學(xué)案例，可有目的地加強有機化學(xué)課程與后續(xù)專業(yè)課程之間的聯(lián)系，擴展了有機化學(xué)課程知識的廣度和深度，提高了學(xué)生分析問題和自覺獲取新知識的能力。同時把抽象的教材知識點與實際應(yīng)用相結(jié)合，可引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性。