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天然藥物化學實驗教學中的應(yīng)用論文
摘要：探討“以問題為中心”教學法在天然藥物化學實驗教學中的應(yīng)用，構(gòu)建啟發(fā)—探究式實驗教學模式，通過問題解決模式，教師引導學生發(fā)現(xiàn)與分析問題、提出設(shè)想、解決問題，從而使學生在探究實驗過程中改變陳舊的思維方式，提高解決實際問題能力。
關(guān)鍵詞：以問題為中心；天然藥物化學；實驗教學
1“以問題為中心”教學理論
1.1理論基礎(chǔ)
“以問題為中心”教學法是教師圍繞問題，引導學生自主思考解決方法的帶教模式[1]，其在加拿大麥克瑪斯特大學首先試行。具體就是通過解決問題來學習，是以學生為主導、以問題為中心、以教師為引導，增強學生學習主動性，讓學生自主學習的一種教學方法。將“以問題為中心”教學法應(yīng)用于天然藥物化學實驗教學中，便于學生掌握較難理解的各種類型的天然產(chǎn)物提取分離方法，提高知識運用能力。
1.2教學基本程序
“以問題為中心”教學法的基本程序：提出中心問題→轉(zhuǎn)化任務(wù)、明確問題→分解成問題和任務(wù)序列→完成序列任務(wù)、解決序列問題→完成任務(wù)、解決問題。解決問題的4個主要循環(huán)階段：激活階段→展示階段→應(yīng)用階段→整合階段。對應(yīng)教師指導循環(huán)圈：幫助→指導→輔導→鼓勵。對應(yīng)學生學習循環(huán)圈：準備→理解→嘗試→反思。“以問題為中心”的有效教學的4個階段：激活階段，教師通過激活學生原有知識結(jié)構(gòu)和向?qū)W生提供知識結(jié)構(gòu)，幫助學生做好學習準備；展示階段，教師指導學生將新知識與準備的知識結(jié)構(gòu)加以聯(lián)系，理解新知識；應(yīng)用階段，教師輔導學生進行應(yīng)用活動，讓學生嘗試練習；整合階段，教師鼓勵學生將知識融會貫通，進行反思和創(chuàng)新[2]�！耙詥栴}為中心”實驗教學思想：在教師引導下讓學生將實驗項目分解成多個問題，并以“問題“為中心、以“方法”為中介、以“答案”為結(jié)果，讓學生學會主動提出問題，并運用所學理論知識尋找解決問題的方法，最后得到實驗結(jié)果，旨在培養(yǎng)學生獨立思考能力和探究精神，并在實驗過程中鞏固知識。
2“以問題為中心”
教學法在天然藥學化學實驗教學中的應(yīng)用天然藥物化學是一門實用性很強的課程，而傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容單一，即從已知的天然藥物中提取明確成分，然后進行鑒別，由于藥物、成分、提取溶劑使用的儀器和方法等是已知明確的，實驗內(nèi)容枯燥，學生大多缺乏興趣，不能鍛煉運用知識能力，實驗教學不理想�！耙詥栴}為中心”教學法能使學生由知識的被動接受與被動記憶者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的主動探索者，從而根據(jù)實際情況主動尋找問題答案和復習相關(guān)知識點。在教學中我們發(fā)現(xiàn)學生普遍對與“藥物發(fā)現(xiàn)”相關(guān)的知識比較感興趣，對天然藥物的開發(fā)、利用以及新藥研究有濃厚的好奇心。因此，可用問題和實例激發(fā)學生熱情，提高其學習興趣，以獲得理想的實驗效果。以天然藥物化學成分系統(tǒng)預(yù)實驗為例。天然藥物所含的化學成分種類較多，對未知成分的天然藥物怎樣進行初步提取分離？如何了解天然藥物化學成分？可應(yīng)用所學的天然藥學化學知識設(shè)計實驗內(nèi)容和步驟，初步判斷天然藥物化學成分，可將實驗設(shè)計為5個環(huán)節(jié)。
2.1提出中心問題
由我國藥學科學家屠呦呦獲得2015年諾貝爾醫(yī)學獎導入，利用青蒿素如何從青蒿這種天然藥物中被發(fā)現(xiàn)、提取分離并驗證其藥效的發(fā)展歷史，提出怎么發(fā)現(xiàn)這些藥物的有效成分，利用其藥用價值，然后開發(fā)新藥的問題。如黃連、黃柏中的黃連素具有抗菌、消炎作用，臨床療效良好；銀杏葉中的黃酮可以改善血液循環(huán)，降低膽固醇。那么黃連素和黃酮是怎么被發(fā)現(xiàn)的？怎樣從天然藥物中分離出來？如何判斷？通過對這些天然藥物或中藥的有效成分或生物活性成分進行研究，從中發(fā)現(xiàn)有藥用價值或潛在藥用價值的活性單體。在此情景下提出中心問題“怎么判斷天然藥物化學成分類型”。
2.2轉(zhuǎn)化任務(wù)，明確問題
將提出的中心問題“怎么判斷天然藥物化學成分類型”轉(zhuǎn)化為“了解天然藥物化學成分”這個具體任務(wù)。明確具體任務(wù)后，師生一起確定任務(wù)目標。實驗課前，教師給出一個未知的天然藥物粉末，讓學生3人一組進行討論，并利用文獻、網(wǎng)絡(luò)等進行實驗前資料的搜集。
2.3分解成問題和任務(wù)序列
“怎么判斷天然藥物化學成分類型“這個問題太大，需要分解成一些小問題，并排序，層層推進，通過序列問題的解答最終解決復雜問題。教師提出“天然藥物不能直接用于試驗，需要先制備成供試液，你們知道如何制備供試液嗎？”學生回憶之前的實驗經(jīng)驗，提出提取方法。教師引導學生思考并確定提取方法。教師提出“之前的提取實驗我們都是明確知道使用哪種溶劑提取明確成分，然而現(xiàn)在是未知的天然藥物，應(yīng)該使用哪種溶劑？”學生討論，有人說水提取法，有人說堿提取法，有人說乙醇提取法，等等。教師提出“通常我們根據(jù)什么對溶劑進行分類？”學生回答“溶劑的極性！”由此復習“相似相溶”運用原則，天然藥物中各類化學成分溶解度不同而選取不同極性的溶劑進行提取的知識點。由于實驗時間有限，我們不可能使用所有極性不同的溶劑，一般選取幾種常用溶劑，如水、95%乙醇和石油醚。根據(jù)以上問題，在教師引導下，學生尋找解決方法，將此次實驗項目分為4個任務(wù)，明確實驗內(nèi)容。任務(wù)一：分別使用水提取法、乙醇提取法和石油醚提取法進行供試液的制備。教師提出“提取需用哪些儀器？”并讓學生選定儀器。學生根據(jù)之前的實驗經(jīng)驗，復習回流提取裝置與實驗方法，并重溫各儀器的作用和使用方法。教師給學生提出回流提取需要注意的細節(jié)問題，包括冷凝水的方向、裝置的氣密性和回流提取的時間等。教師提出“提取后的提取液是不是就是供試液？”學生思考回答“不是，還需要制備”。教師引導“相似相溶的物質(zhì)有很多，提取液里面的化成成分類型較多，我們要怎樣將它們分類分離出來？常用的分離方法有哪些？”學生復習回顧“過濾、萃取、酸沉法……”任務(wù)二：提取液的分離。在獲得相應(yīng)的供試液后，要通過化學定性實驗對其進行化學檢識。教師提問“怎么安排檢識項目，才能避免重復性并確保實驗結(jié)果的準確性？”學生翻開課本，尋找各類成分相應(yīng)的化學檢識方法。學生提出，一方面可以根據(jù)不同供試液里可供檢識的化學成分類型，選取相應(yīng)的檢識方法；另一方面同一種化學成分可采用幾種不同的檢識方法，以確保實驗結(jié)果準確。教師給予肯定和鼓勵，讓學生繼續(xù)實驗。任務(wù)三：化學成分的檢識。師生共議：冷水供試液做氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)檢查，熱水供試液做糖、多糖、皂苷、苷類、鞣質(zhì)、有機酸等檢查，乙醇供試液做黃酮、蒽醌、酚、苷、香豆素、內(nèi)酯、萜類、強心苷甾體等檢查，酸水供試液做生物堿檢查，石油醚供試液做揮發(fā)油、油脂檢查。學生對以上供試液的檢識試劑和反應(yīng)現(xiàn)象進行記錄，教師查看學生實驗進展并進行點撥。任務(wù)四：實驗結(jié)果的判斷和總結(jié)。學生根據(jù)實驗現(xiàn)象初步判斷該天然藥物可能含有的化學成分類型。組內(nèi)有不同意見時，可讓學生互相協(xié)商從而得出最終結(jié)論。在這個過程中，學生不僅能自主根據(jù)實驗現(xiàn)象做出相應(yīng)判斷，避免過分依賴教師，還能培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，為以后更復雜的實驗研究打下基礎(chǔ)。
2.4完成序列任務(wù)，解決序列問題
針對以上提出的問題，學生分組設(shè)計實驗內(nèi)容和步驟，并用實驗操作驗證，做好實驗記錄。教師巡回指導。
2.5完成任務(wù)，解決問題
教師將學生實驗結(jié)果進行匯總并展示，對相似結(jié)果給予肯定，對不同結(jié)果給予分析、點評。提問學生可以從哪些方面給予反思。學生思考后回答，如試劑的用量以及酸性條件或堿性條件的控制、溫度、時間、是否振搖充分和顏色的判斷等。最后學生根據(jù)檢識結(jié)果，總結(jié)出該天然藥物可能含有氨基酸、糖、有機酸、皂苷、黃酮類、酚類、強心苷、生物堿和揮發(fā)油等化學成分。在此次實驗中，學生獲得了極大的成就感，增強了自信心，實驗結(jié)果較理想。
3討論
�。�1）運用“以問題為中心”教學法需要教師創(chuàng)設(shè)有任務(wù)特點的問題情景，使教學過程貫穿于完成一個由“中心問題”轉(zhuǎn)化的任務(wù)解決中。（2）“以問題為中心”教學法注重教師的引導與啟發(fā)作用,通過學生的討論、探索，充分發(fā)揮學生創(chuàng)造力和想象力，發(fā)掘?qū)W生潛能，激發(fā)學生對問題的探究動機[3]。在這個過程中，學生主動參與實驗，從實驗的流程設(shè)計、實驗過程的實施到實驗結(jié)束的小結(jié)都由學生自己做主，教師只是引導者，不是命令者，不要過多干預(yù)[4]。（3）鼓勵學生將新知識、技能融會貫通，遷移到日常生活中，并對學到的新知識、技能進行反思、質(zhì)疑和辨析，從而培養(yǎng)學生提出問題和反思能力。
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