药学本科实验教学中对比教学的实践与成效

药学本科实验对比教学的实践与成效杨红*尤庆祥李良琼李举联何光力肖素华廖碧芳近年来，药学本科实验教学改革在许多方面已取得了成效。但随着现代科学技术的飞速发展和交叉学科的不断出现，教学计划的调整，致使实验教学的课时大量压缩，并要求提高实验教学的教学质量。因此，在具体教学实践中，对实验教学各个环节的把握，人性化地操作制度化的规范，使学生的学习积极性得以发挥和调动，提高学习效率，保证实验教学质量，就是值得研究的课题。药学是实验科学，安排在大学三年级上学期进行的药物化学与天然药物化学实验教学课，由药物合成与天然产物中有效成分的提取、鉴定或修饰两个部分组成，它们共同作为单独的一门课程在药学本科生的教学计划中实施。虽然，刚进入专业课学习的药学本科生，对药物的合成及有效成分的提取等过程既陌生又好奇，但普遍对实验课的重视程度远不如理论课。然而，实验课的学习内容难于事后弥补，课堂理论的延伸，是要培养学生理论结合实践的能力，实际操作、动手能力和科学作风，要求学生清楚实验原理及操作流程，对实验的条件控制、现象观察等应做到准确、及时。那么我们则应在此基础上以培养学生独立观察、发现问题、分析问题、解决问题以及开拓创新的能力为出发点，寻找合理的教学方法，保证学生及时掌握实验内容相的应的知识与技能，同时科学系统地安排实验内容，并注意引导学生将初始好奇转变为专业兴趣。具体做法报道如下。1建立科学的教学模式在总结多年教学实践经验的基础上，正式出版了突出课程特点的实验教材，凡是要求学生书面完成的内容都有统一要求和格式[1]，并逐渐建立了一套行之有效的教学模式，具体体现为三个重要环节。（1）实验前的知识准备环节：学生进实验室前系统预习实验，完成书面预习报告。教师检查预习报告后，集中讲解实验有关的重要内容，提问抽查预习情况并评讲预习报告中的普遍问题，总结上次实验及报告。该环节作为实验的基础，强调实验前思路清晰，可克服因实验中盲目操作，避免差错，是实验成功的前提。（2）实验中的知识吸收、技能提高环节学生一人一套实验仪器，独立完成整个实验，正规操作，得到实验结果，可随时提问或与教师讨论，并随时作好原始记录，为课后对实验的归纳总结提供书面依据。实验完成后将产品与原始记录交给教师检查。教师在学生实验过程中采取个别讨论、巡视指导与集中示范相结合的方法，指导学生安全有效地完成实验；该环节作为实验的核心，强调培养严谨的科学态度，切实提高实验技能和实际动手能力，独立观察、分析问题和解决问题的能力增强创新意识。（3）实验有关知识的升华环节学生总结实验：依据原始记录完成实验报告，内容包括：题目、目的要求、原理、药品、实验装置图、实验操作（包括步骤、条件、现象、结果、结论）及结合实验原理对影响实验的关键因素、操作注意点、出现的正常或异常现象、产品的质与量，以及实验体会等进行书面讨论，并交教师批改；该环节是引导学生总结实验的重要手段，又是培养学生形成科研思维的阶梯，强调以原始记录为基础，对实验进行归纳总结，对结果进行分析和讨论。不久前，为便于对以上“三个重要环节的教学模式”进行总结，了解教学效果，对正在上该实验课的药学本科的145名学生作了调查，由学生自评学习效果，共收回选项有效的调查表145份。经对学生经历本文所述“三个重要环节”教学方法的教学效果与其它实验课的教学效果的对比结果统计见图1。0102030405060708090100学生占百分比/%123456789总考察项目三环节教学模式的教学效果教学效果好或较好教学效果差或较差0102030405060708090100学生占百分比／％123456789总考察项目其它教学方法的教学效果教学效果好或较好教学效果差或较差附：图中考察项目中：1.理解实验原理；2.掌握实验流程；3.掌握基本操作；4.留心条件和现象；5.培养科学作风；6.提高实验技能；7.发现问题的意识；8.解决所遇到问题能力；9.培养创新意识；“总”为：总体教学效果统计图1学生对“三个重要环节”教学模式的教学效果与其它实验课对比结果统计学生对于实验教学效果的9个主要方面的评价相对集中。在“三个重要环节”教学方法下学习，有80%以上的学生对考察各项中的7项评价为好或较好，余下两项也有接近80%的学生评价为好或较好。但是，对于其它实验课的教学方法，仅有3项有50%以上（含50%）的学生评价为好或较好；在其余6个方面多于半数的学生评价为较差或差。如果以平均百分比评估总体教学效果，对“三个重要环节”教学方法评价为好或较好的学生达到90%，而其它实验课教学方法仅占40%的学生评价为好或较好。同时进行的填空调查：“在三个重要环节”教学模式下学习，心目中实验课的位置”，显示仅2.8%的学生认为“一般”，其余认为“重要”，其中甚至有24.4%认为“比理论课更重要”。并且，有不少学生自发留下附言，认为通过“三个重要环节”教学方法的实验课学习，不仅使他们巩固和加深了课堂理论，培养了科学作风和实验操作能力，还给他们带来了愉悦、成就感和自信，有学生讲其每周都在盼望一周一次的药物化学与天然药物化学实验课的到来，甚至希望增加实验时间等等。虽然，以上调查结果所反映的情况存在一定的局限性，因为是我们对正在上我们课的学生进行调查，了解我们自己的工作效果。然而，本次调查为无记名调查，事实上却仍然有学生在答完问卷后主动留下自己的姓名。所以，可以说此次调查所反映的情况，还是具有相当的可信度，体现了“三个重要环节”教学方法的优越性。2设立不同实验类型在运用合理有效教学模式的同时，尝试在实验内容上有所突破，选择可以比较的不同实验类型用于教学中，激发学生的学习热情。以下为近期我们在本科药物化学实验中，增开的微波辐射合成实验与传统加热化学合成实验进行对比教学的方法和结果。学生在具体实验操作中，往往被动地接收实验操作训练，实验完成后对实验中所涉及的相关知识印象不深。不同的实验类型，会直接影响实验结果。针对这种情况，选择用加热化学合成法与微波辐射合成法2种不同的反应类型进行对比教学。由于微波辐射加热[1]是物质在电磁场中，在微波辐射的作用下，反应瓶内的反应物等极性分子为响应磁场方向的不断变化，分子偶极以每秒数十亿次高速旋转，分子间不断碰撞和摩擦，产生热量；而传统加热方法则是由外部加热源提供的热量，通过热源与反应瓶壁的接触传热或热源对反应瓶壁的辐射传热，是一种由表及里的传导式加热方式。因此，在需要加热的化学反应中，只要对象适当，微波辐射方法会比传统加热方法，速度快，选择性高，近年来已越来越多地在合成科研中应用。为了进行对比教学，采用具有原料相同、试剂类似特点的微波辐射合成法和加热合成法，以香兰醛为原料合成药物中间体---藜芦醛的反应，在本科生药物化学实验教学中，安排在前后两次实验中完成，使传统方法与新方法在工艺、结果等方面进行直观比较。化学反应式[2]：在教师指导下，学生通过藜芦醛的合成与测定产品熔点及与香兰醛、藜芦醛对照作TLC鉴定，对采用传统加热化学合成法（下称化学法）与微波辐射合成法（下称微波法）所得的两种实验结果进行比较和讨论。对比两种实验结果可看出，微波法的优势明显，虽然在随机调查的24位学生中有1位化学法实验收率大于微波法，但其余23位的实验结果均为微波法的收率明显较高。以下为24位学生的实验结果及其对比：化学法与微波法24份产品收率分布34565100003612305101530-4040-5050-6060-7070-8080-9090实验收率/%实验份数化学法微波法图2.两种方法的学生产品收率分布图2的产品收率分布显示，化学法的收率分布分散，收率最高的在80-90%，最低的仅为30-40%，分布跨度为6个分布段。而微波法的收率分布却相对集中在80-90%，收率最高的在90%以上，最低的在60-70%，分布跨度仅为4个分布段，效果明显优于化学法。表1.两种方法的合成工艺及学生实验结果对比硫酸二甲酯与香兰醛投料比反应溶剂反应时间反应终点检查完成整个实验所需时间最低收率最高收率平均收率化学法≥5mL:2.8g（≥1.78mL:1g）水4~5h需要6~7h33.8%81.6%58.04%微波法1.5mL:1.5g（1mL:1g）无5min不需要1h64.4%92.0%80.34%表1反映出以下特点，硫酸二甲酯与香兰醛的投料比的差异，显示微波法的反应定向性好，因其避免了反应在无溶剂条件下进行，化学法的强碱性环境使硫酸二甲酯水解所造成的损失。而且通常微波法合成常常伴随着的高转化率及高产率在实验中也有明显体现，无需作终点检查，平均收率提高大于20%；在反应时间上化学法需要4~5h才能完成的反应，微波法仅需要5min；并且，微波法完成整个实验的时间也由化学法的6~7h缩短到1h以内。通过以上两个不同类型的实验对比，微波法表现出的反应速度快、选择性高、低消耗、操作简便、安全、副反应少，更为经济环保等长处都是显而易见的。我们深感造就具有创新意识的综合性药学人才，责任重大，而好的实验教学方法的采用，对于实验教学质量的保证起着至关重要的作用。在教学中将传统加热化学合成实验与微波辐射合成实验安排在一起，能有效地激发学生的学习兴趣，不仅显著提高学习效率，而且能使学生具体而深刻地认识到，新技术的引入对于提高效益、节约资源等方面所起的巨大作用，有利于学生从认识上倾向于将污染和能耗较严重的传统合成化学思维向着绿色化学思维的方向转变，对扩大学生知识面，激发学生对交叉学科、边沿学科以及新技术的学习热情很有帮助，进而激发学生对专业的热爱。参考文献1.金钦汉.微波化学.北京科学出版社，19992.尤庆祥主编.药物有机化学实验教程.成都科技大学出版社，1998附作者简介：杨红副教授，自1984年毕业于四川医学院药学系（现为四川大学华西药学院）一直从事教学科研至今。其间曾于1997年11月－1998年12月；1999年4月－1999年12月两次到捷克国家药品与生物制品监控中心作科研助理；于2000年11月-2001年8月在台湾中山大学作访问学者；于2003年2月-2004年1月在德国慕尼黑工业大学作访问学者。通讯地址：成都市人民南路3段17号邮编610041Tel.：[phone]，Fax：[phone]Email：[e-mail]（四川大学华西药学院成都610041）