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天然产物提取实验教学改革分析

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摘要:天然产物提取实验是一门以中草药、植物、瓜果为原料,研究天然产物物理、化学性质的实验类课程。其目的是通过实验验证理论知识,并加深对理论知识的理解;同时,训练学生的实验操作技能,使其掌握天然产物的提取、分离、纯化的方法。本文剖析了天然产物提取实验教学过程中出现的主要问题,通过教学改革,探索有效的天然产物提取实验教学方法,为天然产物提取实验的开展提供理论依据。

关键词:天然产物;实验;教学改革;第二课堂

天然产物提取实验课程任务是向学生介绍各类天然产物物理、化学和生物性质,使学生掌握常见天然产物提取技术的工艺和原理,培养学生的生产实践能力[1-2]。天然产物提取实验课程内容改革优势主要体现在以下方面:首先可以根据学校所在地的社会资源,尤其是实践教学资源的特色,在一定范围内,合理地对课程内容进行改革,通过改革,学生能够在实践操作中巩固理论知识体系,在理论学习中反哺实践操作,形成理论和实践的完美融合;其次,在天然产物提取实验课程内容方面形成具有当地特色的教学内容,形成特色教学,使专业教学更加适应地方经济发展的需要;再次,通过教学内容的改革,使我校化学专业学生的校内实践条件得到改善,为实践教学创造良好环境;最后,我省具有众多具备天然产物加工潜力的地方特色产品及企业,通过教学内容的改革,可以提高学生的就业和从业能力。因此,天然产物提取实验课程内容的改革对提高学生培养质量,增强学生适应当地经济建设的能力,提高就业机会等方面具有重要作用。

一、天然产物提取实验课程教学中存在的共性问题

1.教学内容设置不合理。天然产物提取实验是一门多学科交叉的学科,因此其具有专业知识复杂、课程内容繁多、易混淆及产物名称及化学式难记等特点。如:生物碱、黄酮、蒽醌、花色苷结构复杂,使得部分学生在学习过程中出现烦躁和厌学情绪;再如:水体醇沉、醇提水沉、碱溶酸沉、酸溶碱沉等分离方法容易混淆,使得学生在实验中出现无法确定实验方法的现象频频发生。

2.实验难度较大。天然产物提取实验包括了天然产物分析、提取、纯化、加工等方面,因此在教学的过程中,常常涉及一些课本外的延伸知识,而这些知识往往是通过教师直接传授,学生在教学过程中只能被动接受知识点,不仅不能够灵活应用,还容易与其他知识点混淆,造成实验失败。

3.学生基础较差。我校地处贵州,天然产物资源丰富,各类企业数量多、发展快,对相关方面技术人员具有较大需求,但我校作为二本院校,学生基础相对较差,采用传统的授课模式,学生往往感到复杂难懂,学习缺乏主观能动性。其次,学生实验操作能力较差,对常规仪器的原理和操作掌握较差,导致在实验过程中不敢操作或操作错误等情况发生。

4.实验学时安排不合理。天然产物提取实验的准备和实验过程常常需要大量的学时,而学校因为条件限制,排出的课时无法满足学生完整地进行一次实验。在教学中,为了缩短时间,很多准备工作,如样品预处理、资料查阅、实验方案设计等等均是授课教师代为完成,因此学生在实验中不能够主动地去发现问题和解决问题,仅能够按照实验步骤机械地进行实验,久而久之,学生会丧失学习的兴趣。

二、天然产物提取实验课程教学改革基本思路

1.实验内容规范化。实验内容需要与地方特色和专业特点相结合。例如:贵州省蓝莓、猕猴桃、核桃、刺梨产业资源较丰富,开设蓝莓花色苷、猕猴桃籽油、核桃油、刺梨多糖提取与鉴定等实验,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以为学生将来就业奠定基础。产物名称及化学式的学习可通过其中一个天然产物作为突破口,引导学生主动学习,学会知识、掌握方法,达到举一反三的效果。在实验操作内容上,需要将理论和实践相结合,理论授课中将提取原理,如相似相容原理、吸附解吸原理、超声波提取、微波提取、原理进行概括,并举出相对应的实例进行讲解,在理论课后,指导学生进行实践操作,系统地训练学生,使其全面学习和掌握所学的知识和技能。

2.“第二课堂”与开放性实验相结合。第二课堂是指在教学计划之外,引导和组织学生开展的各种有意义的健康的课外活动,其具有内容的广泛性、组织机制的灵活性、活动时空开放性、活动效益综合性等诸多特点[3-4]。“第二课堂”主要在课后如工作日晚上或周末进行开启,学生只需要经过培训后即可在实验室内自行开展实验。通过“第二课堂”的开展不仅可以解决教学学时不合理的情况,还可以提供一种相对自由的学习环境,让学生能够在轻松的心情下进行学习,提高教学质量。开放性实验即学生自主选题后,进行文献查阅,独立设计实验方案,并对实验所学耗材进行预算和购置[5]。通过开放性实验的开展,可以提高学生的创新能力,培养学生团队精神,让学生从被动学习变为主动学习,提高学生学习的主观能动性。

3.实验安排合理化。实验安排需要循序渐进,具备层次感。因此,可以将实验课按照内容、时间、方式分为三个阶段。第一阶段,主要为理论知识讲授和基础实验。主要安排一些时间较短、操作较简单的基础实验,使学生逐步掌握实验仪器的基本操作,熟悉实验环境,巩固理论知识;随后可以根据学生情况逐步增加实验难度。第二阶段,通过第一阶段的学习,学生具备了理论和实验基础,可以进行5—6个单元操作实验以及1—2个综合实验。同时,开展文献检索的培训工作,使学生能够独立地进行文献查阅和分析。第三阶段,本阶段主要以开放性实验为主,具体实施方法为:“第二课堂+模块化”的方式进行。在本阶段中,学生选择感兴趣的当地特色资源产品作为原料进行天然产物提取,学生选定研究对象后,通过查阅文献、资料等手段,制定实验方案,教师负责实验方案把关和修改,实验方案确定后,学生即可在“第二课堂”的学习中开展。

4.教学方式多样化。信息化教学,是以现代教学理念为指导,以信息技术为支撑,应用现代教学方法进行教学的一种新型教学方式[6]。通过信息化教学手段,教师可以直观地向学生传递知识,不再受到时间、地点等因素的制约。

三、结论

天然产物提取实验是一门课程内容丰富、实践性强的课程,在教学过程中教师不仅要向学生传授基本的理论和操作,还需要激发学生的主观能动性,培养学生在实验过程中学会思考、发现和解决问题的能力。通过以上教学改革的尝试,学生不仅掌握了常规的天然产物提取的理论和方法,同时养成了基本的科研习惯,提高了实践能力及解决问题的能力。

参考文献:

[1]耿会玲,段亚青,袁茂森,等.天然产物化学实验教学模式探索[J].科技视界,2013,(25):24-24.

[2]张继杰.天然药物化学[M].第3版.北京:人民卫生出版社,1997.

[3]宋鹏,张亚冰,戴攀峰,等.植物天然产物开发实验教学改革探索[J].科技创新导报,2015,(24):187-188.

[4]魏志渊,楼程富,毛一平.高校第二课堂活动设计与探索[J].高等理科教育,2005,(4):73-75.

[5]马忠丽,董宇艳,董国强.高校开放性实验室建设探讨[J].实验技术与管理,2005,22(7):112-115.

[6]王丽,杨永红,张淑敏.信息化教学的研究[J].时代教育,2015,(16):126-126.

作者:马超1,2;曹森2;杜超1;成刚1;成长俊1 单位:1.贵阳学院化学与材料工程学院,2.贵州省果品加工工程技术研究中心

天然产物提取实验教学改革分析责任编辑:张雨    阅读:人次