第ｌ２卷第２期 河北农业大学学报（农林教育版） ２０１０年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ＆Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ） 药物化学课题式开放性实验教学模式初探 王 全， 李术娜， 郭云霞， 李红亚 （河北农业大学生命科学学院，河北保定０７１００１） 摘 要：药化实验教学既是理论联系实际的重要环节，又是培养学生创新意识、动手能力的重要途径。探讨药物化 学实验教学改革，首先开设一定数量的验证实验，锻炼学生的基本操作能力。然后将一些科研内容，通过教学法改 革，以课题研究的方法，用开放性实验的形式进行探索，培养学生的自学、实践能力、探索精神及创新能力。 关键词：药物化学；课题式教学法；开放性实验 中图分类号：Ｇ ６４２．０ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—６９２７（２０１０）０２—０２３１—０４ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｓｕｂｊ ｅｃｔｓ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ＷＡＮＧ Ｑｕａｎ，ＬＩ Ｓｈｕ—ｎａ，ＧＵＯ Ｙｕｎ－ｘｉａ，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙａ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｔＯ ｈｅｌｐ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ａｐｐｌｙ ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙ ｔｏ ｈｅｌｐ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｃｏｎ— ｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｏｍｅ ｒｅｆｏｒｍ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｍｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｔ ｕｐ ｔｏ ｔｒａｉｎ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｔａｕｇｈｔ ｉｎ ｓｕｂｊｅｃｔｓ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｔｒａｉｎ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｓｅ１ｆ～ｔａｕｇｈｔ，ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｓｕｂｊｅｃｔｓ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｏｐｅｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ 药物化学实验一直是药学、制药工程专业学生一 成、普鲁卡因的合成、美沙拉嗪的合成４个实验，这些 门重要的专业实验课，它将药学知识和化学知识有机 实验对培养学生实验操作能力，加深对理论知识理解 结合起来，对学生知识结构的形成起着承上启下的作 发挥了重要作用，但这些实验大多属于“验证性实 用 ］。药化实验教学既是理论联系实际的重要环节， 验”，对发挥学生的主观能动性、培养创新能力有很大 又是培养学生创新意识、创新能力的重要途径。在以 不足。因此，笔者已尝试开设药物化学课题式开放性 往的药化实验教学中，学生习惯按照实验指导书上的 实验，其主体是以学生为中心，由教师给定课题，学生 步骤循序渐进，按部就班，这种照方抓药的形式，枯燥 业余时间查阅有关文献资料，设计出可行方案，经教 乏味，没有新意，因此，学生的积极性和主动性不高， 师审阅允许后方可进行实验。 实验效果不佳。为了培养学生创新意识，提高学生实 一验操作技能，应破旧立新，对实验教学进行了一些改 、课题式教学法的定义及意义 革，其主体思路就是以学生为中心，围绕创新二字，走 课题式教学法（Ｐｒｏｊｅｃｔ—Ｂａｓｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）是 “科研化”的道路。目前，河北农业大学生命科学学院 ＭＡＲＸ，Ｒ．Ｗ．等在１９９７年提出的一种教学方法，即 在本课程中开设了苯妥英钠的合成、扑热息痛的合 针对课程内容设计出一个个的学习单元——课题，学 收稿日期：２００９一ｌ１—２Ｏ 作者简介：王 全（１９８０一），男，河北衡水人，硕士，助教，主要从事药物化学和药物分析的教学工作 ２３２ 河北农业大学学报（农林教育版） ２０１０年６月 习者通过合作、讨论来分析问题、搜集资料，直至解决 比如苯妥英钠的合成工艺的改进，是从苯甲醛开始， 问题＿２ ］。在具体的教学中，每个课题需要围绕一个 经安息香缩合，氧化，重排环合，成盐精制共４步得到 题目而展开，学生在教师的指导下，进行类似科学研 产品。其中以苯甲醛为原料进行安息香的缩合，最初 究的学习，在课题的解决过程中获得知识，培养能力， 以为催化剂，后经学生查阅文献，提出了采用 学会科学研究的方法，获得积极的情感体验的一种学 辅酶催化安息香缩合方法，以维生素Ｂ１代替 习活动。这里的“课题”，是为了与教学上一般的问题 的实验思路，这样既避免了使用一些有毒有害药品，相区别，以突出它的研究内涵，借用“课题”一词，而不 又使学生在查阅资料的过程中了解了新的知识，改进 是真正意义上的课题；这里的“研究”也并不具备严格 了实验设计，对今后的实验改革起到了重要的作用。 意义上科学研究的严谨性和规范性，只是已有科学研 这样，既注重了理论与实践的有机结合，也拓宽了学 究成果的“再发现”。因此，课题式教学法的实质是通 生的知识面。当学生知道所做的实验是教师做过的 过知识的“再发现”，来展示思维过程，让学习者感悟 科研课题后，表现出浓厚的兴趣，主观能动性大为增 科学研究的思维方式和研究方法，培养创新意识和实 强。 践能力 ｊ。 （二）实验课时间化零为整，实现实验系统化 所谓课题式实验教学，就是将学习、设计、研究、 在以往的药物化学实验中，一个药物合成实验分 实践贯穿于实验教学始终的一种教学方法，也是不同 两次完成，即药物合成、精制和药物鉴定。而每次实 于注入式实验教学的一种新的教学形式。它打破了 验只有４个学时，这样的安排存在以下几个问题。 旧模式下的“满堂灌”，学生在教师指导下开展学习、研 第一，药物合成的时间不够；第二，由于分两次实 究、讨论、设计和实践，将教、学、做三者有机地结合在 验，每次实验间隔时间太长，学生对整个实验没有系 一起。它重方法传授、重能力培养、重学生主体作用和 统化和整体化观念。第三，产物放置时间过长，易变 学习主动性的发挥。通过这种教学形式，可以使学生 性或变质。基于以上原因，我们减少实验课的次数， 的学习能力、设计能力、科研能力、创新能力、合作能 延长单次实验时间，把一次药物化学实验改为一天， 力、收集和整理资料的能力、文字和口头表达能力同时 倘若时间不够，学生还可利用晚上把药物化学实验做 得到培养和提高。无疑，这种教学方法，不仅是一种具 好、做完善。由于学生对整个实验一气呵成，树立了 体的实验教学方式，而且蕴涵着现代教学理念。 实验的整体观，增强了学生的科研意识。 开放性就是让学生不再接受实验时间、实验学时、 （三）改进教学模式，增加实验课的科研含量 单一操作方法的，教师拟定实验题目或方向，学生 以往的实验教学是仪器药品预先准备好的，学生 自行设计实验方案，完成实验，甚至在教师的帮助 只需按照实验讲义一步步操作即可。这种教师牵着 下进行一些更深层次的研究［１］。在这种开放性实验教 学生走的教学模式，使学生学习积极性降低，实验课 学过程中，教师的作用是提供必要的理论引导。 犹如走马观花，应付了事。学生也学不到真正的知识 二、基本做法 和技能。为此，我们改进了教学模式，大致分为四步： １．在实验前，教师先布置实验题目，此实验题目 在实际实验教学中，笔者主要从以下几方面进行 教师要反复进行预试以确定实验题目的可行性，预试 了探索。 验结束后要及时总结实验难点、重点，以保证所布置 （一）基础性实验铺垫，精选实验内容，注重理论 的实验题目的顺利成功实施。另外该药物合成过程 与实践的结合 中所用原料或试剂、实验条件、仪器设备必须保证是 为了巩固理论知识，增强实验操作技能，我们先 安全可靠的，实验耗时不宜过长，操作难度适中。然 开设了２～３个完整的“验证性实验”，让学生熟悉药 后让学生在课下根据所学知识查阅有关资料，寻找合 化实验的大致过程，掌握一些新仪器的使用方法，如 成路线。教师鼓励学生根据化合物的性质自己设计 电动搅拌机、熔点测定仪、旋蒸仪等，然后再进行课题 有新意的实验方案，并查出原料、产物、所需试剂的理 式开放性实验教学。由于学时有限，不可能开展大量 化性质，对所接触的反应物有足够的认识。比如，在 的实验，根据本专业特点和本院实际情况，我们以药 “奥沙拉秦合成工艺的改进”中作者就采用的一种“科 物化学实验大纲为目标，以药物化学理论为指导，增 研性”实验，首先奥沙拉秦的合成所用的原料为常用 加实验的深度和广度，精选了一些有代表性的实验， 的较为安全的化学试剂，实验条件温和，不需要特殊 第１２卷第２期 王 全等：药物化学课题式开放性实验教学模式初探 ２３３ 的仪器设备，整个过程持续８１０个小时，符合“科研 Ｈ 式”实验的选题要求，另外奥沙拉秦是国内临床治疗 急慢性结肠炎的一种新药，要比传统的柳氮磺胺吡啶 ＋Ｎ３Ｃｒ２０７＋Ｈ２ＳＯ４—————＿－ ＋ＮａＳＯ４＋ＣｒｄＳＯ４）３＋Ｈ２０ 有更好的疗效和更小的副作用，其合成工艺的改进是 近年来研究的热点之一，因此该项目所具有的科研性 ＮＯ 质，对学生有着较大的吸引力，能极大的促进学生的 学习热情。 本实验前两步分别为氧化和酯化，第３步用铁粉 ２．为了调动学生思考问题解决问题的自主性，教 还原可用两种方法： Ａ法：在装有搅拌棒及球型冷凝器的２５０ ｍＬ三 师利用一定时间组织学生将各种设计方案拿出来展 颈瓶中，加入３５ ｍＬ水，２．５ ｍＩ 冰醋酸和已经处理 开讨论，根据所查阅的该化合物合成相关的文献及合 过的铁粉８．６ ｇ，开识搅拌，加热至９５℃～９８℃反应 成原理，教师向学生讲解各个合成路线和方法，从不 ５ ｒａｉｎ，稍冷，加入对硝基苯甲酸乙酯６ ｇ和９５ 乙醇 同的角度和学生来共同探讨、论证每条合成路线和方 ３５ ｍＩ ，在激烈搅拌下，回流反应９０ ｍｉｎ。稍冷，再搅 法的优缺点，再将此实验方案与教师自己掌握的方案 拌下，分次加入温热的碳酸钠饱和溶液（由碳酸钠３ ｇ 进行比较，最终确定一条安全可靠、合理可行的实验 和水３０ ｍＬ配成），搅拌片刻，立即抽滤（布氏漏斗需 路线和方法。 预热），滤液冷却后析出结晶，抽滤，产品用稀乙醇洗 ３．对确定的实验方案要详细的考虑实验的药品、 涤，干燥得粗晶。 仪器及实验步骤中容易出现的一些问题，进行前要根 Ｂ法：在装有搅拌棒及球型冷凝器的１００ ｍＩ 三 据所选择方案在教师的监督下准备仪器、药品，并自 颈瓶中，加入水２５ ｍＩ ，氯化铵０．７ ｇ，铁粉４．３ ｇ，直 行安装，组织实验，合理安排实验时间，保证实验的效 火加热至微沸，活化５ ｍｉｎ。稍冷，慢慢加入对硝基 率和成功率，使学生在设计时间的同时又利用数学的 苯甲酸乙酯５ ｇ，充分激烈搅拌，回流反应９０ ｒａｉｎ。 知识来统筹安排实验，做到准确、合理、节省。 待反应液冷至４０。Ｃ左右，加入少量碳酸钠饱和溶液 ４．实验完成后，教师检验产品，按合成路线的难 调至ｐＨ７～８，加入３０ ｍＩ 氯仿（要氯仿层：下层），搅 易和产率高低分为几等，然后进行分析总结，学生参 拌３～５ ｍｉｎ，抽滤：用１０ ｍＩ 氯仿洗三颈瓶及滤渣， 与讨论，评比合成路线，总结成败得失。在学生设立 抽滤，合并滤液，倾人１００ ｍＩ 分液漏斗中，静置分 新技术、新方法进行实验的过程中，学生可从中感受 层，弃去水层，氯仿层用５ 盐酸９０ ｍＩ 分三次萃取， 到新技术、新方法在应用方面的优越性，这样有利于 合并萃取液（氯仿回收），用４Ｏ 氢氧化钠调至ｐＨ８， 拓宽学生的思维，培养创新意识，使学生由被动接受 析出结晶，抽滤，得苯佐卡因粗品，计算收率。 实验操作流程，向主动了解、掌握所需知识并进行创 此还原的两种方法可以由学生自己选择使用，并 新性实践转变，使得学生既有扎实的理论知识又有一 分析其特点。从收率、安全性、污染性、价格上等多方 定的实践能力。教学模式改进后，我们将科研带进了 面因素加以考虑。做为老师可以让实验室中一部分 课堂，锻炼学生的操作技能，提高发现问题、解决问题 同学做Ａ法，另一部分做Ｂ法，这样当结果出来之后 的能力，也培养了学生良好的科研素质。 可以互相对比两种方法的优缺点，学生不仅能学到知 识，还能活学活用，培养同学从多方面考虑问题。 比如：以苯佐卡因（Ｂｅｎｚｏｃａｉｎｅ）的合成为例：苯 （四）改革考核方法，考察学生综合素质 佐卡因属于局部，从结构上分，局部有 以往的实验考试包括学生的基本操作和实验报 苯甲酸酯类、酰胺类、氨基酮类、氨基醚类等。让学生 告两部分，考核改革后，要求每一个学生完成一个设 通过查阅文献资料后，自己来解答几个问题：（１）苯佐 计性实验，即从仪器的选择、安装，药品的配制，合成 卡因是哪种结构的局部？（２）苯佐卡因的制备 路线的设计，数据的处理到实验报告的书写，均要独 方法有哪些？步骤如何？比较不同制备方法的优缺 立完成。教师根据合成路线的可行性和创新性，实验 点。（３）产率与含量的测定、计算方法。（４）局部麻醉 操作的准确性与熟练程度，以及实验结果、实验态度、 药苯佐卡因各项指标的国家标准怎样？药典中有什 实验记录，分成５个档次，每个档次有一个标准分值， 么要求？ 进行综合评定。这种考试与科研接轨的方式，既全面 本实验以对硝基甲苯为原料进行合成，合成路线 考察了学生的基本操作，又培养了学生的创新意识和 如下： 科研素质。另外授课教师自身的科研水平和创新能 ２３４ 河北农业大学学报（农林教育版） ２０１０年６月 力也得到相应的提高。 如何更好地将药化实验与科研接轨，更有效地培 三、结论 养学生的创造性、能动性，这就迫使我们在以后的工作 中采取更有力的措施，不断完善药物化学课题式开放 药物化学实验本着先易后难，先简后繁，先验证 性实验的教学工作。后科研的顺序开设，循序渐进，逐渐使学生掌握反应 原理和实验操作技能，了解科研工作的基本思路。课 参考文献：金丽萍．药物化学开放性实验教学模式的探索 题式开放性药物化学实验教学，是实验教学中的一种 ［１］卢静华，全新的变革，由于这种教学模式在本科教学中实施还 存在一定的跨度，还未大范围应用于教学。但是经过 两届本科毕业实习生的参与，已经取得了一定的成 效，参与实验的毕业生积极性、主动性、基本操作技 ［Ｊ］．药学教育，２００７，４５（４）：８Ｏ． ［２］顾国洪．开展研究性学习与课题式教学的思考［Ｊ］．机 械职业教育，２００５，（４）：２５～２７． ［３］杨春荣．物理化学教学中课题式教学法的探索ＥＪ］．药 学教育，２００６，２２（２）：３０—３１． 能、创新意识和科研意识均得到了不同程度的提高。 ［４］ 叶发青，陈莉，李炎坤．药物化学实验教学改革的思路 但也有一些不足之处，例如：可供学生选择的实验内 与实践［Ｊ］．药学教育，２００２，１８（２）：５１． 容少；实验室的试验仪器不能完全满足开放性实验需 要；有的学生设计的合成路线所需时间太长，与实验 老师的沟通不够等。 （上接第２１９页） （编辑：刘雪春Ｊ （三）处理好激励和考核的关系 发展的复合型、国际型人才而不单单是英语尖子。双 １．对教师的考核 开展双语教学，不能单纯以期 语教学所注重的决不仅仅是外语，实际上是将语言习 末考试成绩作为判定教学质量的唯一标准，还必须通 得贯穿于整个学校的管理、教育、各个学科教学的全 过及时评估来衡量教学质量。双语教学作用的指标 过程。“外语突出，各科领先，综合发展”是双语学校 包括：学生对双语教学的作用评价，对学生学习兴趣、 所追求的目标，也是双语教学的特色。对《动物针灸 语言能力的发展、专业知识学习等方面的提高与促进 学》课程而言，双语教学具有很高的使用价值，学校领 作用等方面的评价。双语教学效果的指标包括：学生 导应该加强对该课程双语教学的重视，从对双语教学 对双语教学的效果、教学内容、理论体系完整、反映学 的认识，师资队伍的建设，教材的选用，教学方法和考 科发展的新进展、教学效果满意、教学模式新颖等方 核方式等方面进行改革。 面的评价。教材的评价指标包括：学生对教材的评 价，对教材内容是否过多、教材体系是否合理、习题设 参考文献： ｅｄ Ｃｏｗｓ ｏｆ Ｅｎｇｌｉｓｈ［Ｊ］．Ｅｎｇ— 计是否合理、教材价格是否合理、语言难度是否合理、 ［１］ＫＡＣＨＲＵ Ｂ Ｂ．Ｔｈｅ Ｓａｃｒ是否要求改编教材等方面的评价。授课教师的评价 ｌｉｓｈ Ｔｏｄａｙ，１９８８，（４）：３—８． ４ 指标包括：学生对授课教师的评价，对教师授课方式、 ［２］ 胡壮麟．论中国的双语教育［Ｊ］．中国外语，２００４，（２）：讲述清晰易懂、发音标准、教学内容适宜学生等方面 的评价。 ８． ［３］ ＳＷＡＬＥＳ Ｊ Ｍ．Ｇｅｎｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ——Ｅｎｇｌｉｓｈ ｉｎ Ａｃａｄｅｍｉｃ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｔｔｉｎｇｓ［Ｍ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：ＣＵＰ，１９９０． ２．对学生的考核 学生成绩的判定也应当贯穿 ［４］熊静，黎宇宁．双语教学实践初探ｇＪ］．咸宁学院学报， 于教学的始终，可以采用理论与实践相结合的形式。 ２００５，（４）：１４９—１５Ｏ． 不仅可以真实地反映教学效果，更能明确教学目标， ［５］李灿．对我国高校实施双语教学的几个相关问题探 把握教与学的方向，促进课程教学健康发展 ６］。 讨——以会计学学科为例［Ｊ］．高等教育研究，２００７， 六、结语 要使中兽医走向世界，让全世界都了解接受中兽 医，要改变我国语言教学不适应形势和社会发展需要 的现状，就必须要开展双语教学的研究和实践。严格 （１）：５０—５２． ［６］吴平．五年来的双语教学研究综述［Ｊ］．中国大学教学， ２００７，（１）：３７—４５． （编辑：刘雪春） 地说，通过双语教学模式培养出来的人才应当是全面
