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浅谈如何从课堂教学提升研究生的科研创新能力 ——以天然药物化学课堂为例论文

发布时间:2019-12-26 13:59:52 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:研究生教育是培养具有创新型科学研究能力高层次人才的主要途径,《关于研究生教育改革的意见》提出研究生教育应该加强课程建设,重视发挥课程教学在研究生培养中的作用。本文以药学研究生的主干课程《天然药物化学》为例,通过改变教学模式、四个方面探讨如何从课堂教学提升研究生的科研创新能力。

关键词:研究生;课堂教学;天然药物化学;科研创新

本文引用格式:冯涛.浅谈如何从课堂教学提升研究生的科研创新能力——以天然药物化学课堂为例[J].教育现代化,2019,6(32):67-69.

On How to Improve Graduate Student's Scientific Research Innovation Ability from Classroom Teaching
——take the Natural Pharmaceutical Chemistry Course as an Example

FENG Tao

(South-Central University for Nationalities,Wuhan,Hubei)

Abstract:postgraduate education is the main way to cultivate high-level talents with innovative scientific research ability.Attach importance to the role of curriculum teaching in graduate training.Taking the backbone course of Pharmaceutical Graduate students,Natural Medicinal Chemistry,as an example,through changing the teaching mode,this paper discusses how to improve the innovation ability of graduate students in scientific research from classroom teaching.

Key words:Postgraduate students;Classroom teaching;Natural drug chemistry;Scientific research innovation

        研究生教育是国家教育层次结构中最高的教育等级,是培养具有创新型科学研究能力高层次人才的主要途径,如何培养研究生的科研创新能力,是每个高等院校亟需解决的重大问题[1]。2013教育部下发了《关于研究生教育改革的意见》。文件指出研究生教育应该加强课程建设,重视发挥课程教学在研究生培养中的作用。增强学术学位研究生课程内容前沿性,通过高质量课程学习强化研究生的科学方法训练和学术素养培养。

       天然药物化学是药学专业研究生的主干课程,是运用现代科学理论和技术方法研究具有生理活性的药用天然产物中化学成分的一门学科[2]。这门课程包括天然药物化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法、结构鉴定以及生物合成途径和生理活性等内容。希望通过本门课程的学习,研究生能充分掌握天然药物主要类型成分的结构特征及理化性质、提取分离精制方法、结构鉴定方法和生物合成途径及生理活性等知识,从而运用到天然药物创新药的研发中去,为开发研究新药奠定基础。作者结合常年的天然药物化学科研经验和多年的天然药物化学教学经验,针对本门课程内容特点采取相应的改革教学措施,通过改变教学模式、融入课题设计研究教学、结合波谱解析等交叉学科内容、扩展细胞分子生物学知识,探讨了如何从课堂教学入手,提升研究生的科研创新能力,为后续科研任务的开展奠定了良好的基础。

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一 改变教学模式提升研究的自主学习能力

         “结构决定性质,性质体现结构”,物质的结构不同,其性质必然不同,物质的结构类似,其性质也会类似。对于天然药物化学来说,各类型化合物的结构类型和理化性质是本门课程的重要基础内容,是掌握这类化合物的前提,我们只有首先了解所要研究的物质的特点,才知道如何去研究它。天然药物化学主要研究的物质包括:黄酮类、萜类、木脂素类、香豆素类、强心苷类、生物碱类、糖及其苷类、醌类等等。这些结构类型又可以分为不同的亚类,内容复杂抽象,各类间无显著连贯性,需要理解与记忆的内容较多。药学研究生通过大学四年的学习,已经基本了解了这些类型化合物的结构特点,但是如何综合分析这些知识并灵活运用到以后的科研中去,对于大多数研究生来说却是很困难的。这是因为他们基础知识不够扎实,难以从全局层面去总结归纳,缺乏创新所需要的灵活运用知识的能力。所以在学习这一部分内容时,注重培养学生综合归纳能力。以萜类化合物为例,在课前布置作业,让大家以以下几个问题为主线,以思维导图归纳萜类化合物的结构特点:1、什么是萜类化合物?2、萜类化合物分为几大类?3、每类萜类化合物分成哪小类?每小类萜类化合物的结构特点?4、相似类型萜类化合物的异同?上课时,先请同学根据思维导图的总结来讲解,并要求其将总结归纳的知识进一步演绎细化。老师针对大家不懂的内容或者知识点,重点讲解和指导。对于已经自学会的课程内容,不用再反复强调。这样学生学习起来更有针对性,也大大提高了课堂效率。

        在这部分知识的学习过程中,从单纯的“传授模式”向“学习模式”转变[3-8]。引导学生通过已有的知识和经验去理解并总结归纳甚至演绎,而不是简单地把所听到、读到的东西原样反射到大脑中。在这个过程中,学生能自主地学习、研究和探索,充分发挥他们的主观能动性,让其思维能力得到了锻炼,让其总结归纳能力以及灵活运用知识的能力得到了提升。

二 融入课题设计研究教学提升学生的科研思维和团队合作能力

        天然药物化学研究常从有效成分或生理活性成分的提取分离工作开始。所以,对于天然药物化学这门课程来说,各类化合物的提取分离和纯化的方法及原理属于核心内容,是研究生必需掌握的。不同类型化合物,提取分离纯化方法不尽相同,如果只是单纯地对课本上的内容进行讲解,很难让学生做到学以致用、举一反三。因此,在这部分内容教学过程中,只需要介绍一些基础知识,其余的内容通过课题设计研讨教学法来深化。将手中的研究课题交给学生处理和完成:让学生以小组为单位,弄清整个课题的研究背景,制定自己的研究目的和实施方案。在课题设计时,首先需要查阅相关文献资料(要求基本为英文文献),这个时候学生可以锻炼文献检索能力和文献阅读能力;接着学生会对相关知识进行整理、讨论和分析,在这个过程中提升其文献分析能力和提炼总结能力以及提高灵活运用知识进行正确决策的能力。最终结果要求他们制作成PPT,每组派代表汇报讨论结果并进行答辩,其他组学生提问,老师点评,答辩过程中,可以锻炼学生的表达能力和思辨能力。

        课题设计研讨过程中首要问题是进行文献查阅,通过文献充分了解当前课题相关的科研现状并寻找科研空白,为自己的课题设计和实验方案找到切入点。因此,可以培养学生的文献阅读能力,良好的文献阅读能力是培养科学思维能力的前提[4]。同时,课题设计研讨过程中每名学生任务明确、分工合作、群策群力,有利于培养他们的知识应用、思辨能力和团队合作的精神。通过课题设计研讨教学让学生感受到自己是在真正地做科研也能真正地做科研,从而调动学生的积极性,培养其科研思路和创新性思维,拓宽其知识面和提升其综合素质[5]。

三结合波谱解析提升研究生的实际解决问题能力

         天然产物数量巨大、结构类型繁多,一直以来其结构研究都是天然产物化学研究中最重要的工作之一。目前,天然产物的结构主要是利用“四大光谱”技术,即红外光谱、紫外光谱、质谱、核磁共振波谱来完成,这也是波谱解析这门课的主要内容。因此,在天然产物教学时,可以将天然药物化学和波谱分析的教学内容结合在一起教学,使学生更容易系统掌握不同类型天然药物的结构特征及其波谱规律[6]。

         首先,在每一章结构解析部分,融合波谱解析对每一类化合物的波谱特点进行简要介绍。比如萜类化合物一章,先对每类萜类化合物的红外光谱、紫外光谱、质谱、核磁共振波谱特点进行简要的介绍;接着,重点介绍不同取代基变化对这类化合物不同谱图的影响。如萜类化合物在有了羰基取代后,其红外光谱会在1600到1700 cm-1出先新的吸收峰;由于结构中羰基的存在,200到400 nm的近紫外区域发生n→π跃迁,其紫外图谱中也会产生新的紫外吸收带;而其核磁共振图谱变化更大,除了被直接取代的碳原子会向低场位移(160-210 ppm,具体有其相应的化学环境决定)外,其周围的其它碳原子的位移也会发生变化。在讲解的过程中,更多地总结规律,让学生们能更好地学以致用。最后,在讲解完每一类化合物后,选取一个代表化合物的图谱,让学生着手进行实训。同过实训,可以培养学生综合运用理论知识分析问题的能力并加强独立思考和解决实际问题的能力。

         通过融合教学,使得教学内容更加充实,可以提高研究生学习效果、激发学生兴趣。同时,结合实例进行实训,让研究生对每一类天然药物的波谱知识反复巩固,从真正意义上提高研究生分析问题和解决问题的能力。

四 扩展细胞分子生物学知识开阔研究生的科研视野

          天然药物化学这门课程,除了要求掌握天然药物化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法和结构鉴定外,还需要学习主要化合物的生物合成途径和生理活性。传统本科教学中,这部分内容大多数仅仅只是一带而过,加之药学专业学生细胞分子生物学知识薄弱,对这部分内容理解也有限。对于药学研究生来说,他们不仅仅是需要掌握提取分离及结构鉴定,他们更应该知道这些分子如何来的?可以用来做什么?作用机制是什么?因此,药学研究生要学好天然药物化学还需要有细胞分子生物学的知识。近年来,药学相关细胞分子生物学不断发展:发现各种疾病靶点、确认多种受体结构及功能、阐明多个参与疾病形成的信号通路。这些发现都为天然药物分子的生物学功能评价提供了重要线索和手段。因此,天然药物化学课程在现有教学内容基础上,有必要增加相关的细胞分子生物学知识,让“药物”和“疾病”更加紧密地联系起来。通过课堂教学中引入最新相关细胞分子生物学的内容,让学生能洞察最新的科研动向,跟踪科学前沿,不仅激发了学生的学习兴趣,开阔学生视野,而且加强了学生对天然药物化学课程的深入认识和理解,有益于培养掌握未来科技动向和具有独立创新精神的科研工作者[7]。

           研究生教育阶段的学习不同于初等教育和大学本科教育,该阶段不仅是知识的学习过程,更是研究能力和思维能力提高的过程。因此,通过课堂教学培养研究生的科研创新能力具有重要意义。本文以药学院主干课程《天然药物化学》为例,探讨了如何通过改变教学模式提升研究的自主学习能力、融入课题设计研究教学提升学生的科研思维和团队合作能力、结合波谱解析提升研究生的实际解决问题能力、扩展细胞分子生物学知识开阔研究生的科研视野。希望通过以上四个方面对该课程进行教学改革,使该课程更有利于提升研究生的科研创新能力,为后续科研任务的开展奠定了良好的基础。

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参考文献

[1]吴江,张会文,任建兴,等.提升研究生培养质量的专题研讨方式探索与实践[J].中国电力教育,2014(30):13-14+38.
[2]林美妤,魏丹丹.《天然药物化学》教学体会[J].课程教育研究,2018(22):181-182.
[3]孙瑞雪,张叶臻,白昊,等.“以学生为中心”的课堂教学模式的探讨[J].广州化工,2015,43(13):224-225.
[4]闫建昆,石旭柳,高建平,等.天然药物化学课程和科技论文阅读课程交叉教学的探讨[J].西部素质教育,2018,4(14):174-175.
[5]王晓琳,李学华.“课题—探究—研讨”教学模式的设计与实践——以“企业战略分析与规划”课程为例[J].煤炭高等教育,2016,34(01):106-108.
[6]何林,李瑞燕,田海英,等.药学专业天然药物化学与波谱分析课程整合教学的探索[J].化学教育,2017,38(10):65-68.
[7]李建宽.天然药物化学理论教学内容外延的探讨[J].教育教学论坛,2018(19):174-175.
[8]郭勇.天然药物化学多样性教学方法的探讨[J].教育现代化,2017,4(51):180-181.

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