現(xiàn)代信息技術(shù)的中藥化學(xué)教學(xué)改革

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摘要：中藥化學(xué)是一門以中醫(yī)藥基本理論為指導(dǎo)，結(jié)合臨床用藥經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用化學(xué)的理論和方法及其他現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)研究中藥防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)的重要專業(yè)課程，內(nèi)容側(cè)重研究中藥成分的提取分離、理化性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物活性及構(gòu)效關(guān)系等。信息技術(shù)的快速發(fā)展為本門課程的教學(xué)提供了新的機(jī)遇，探索現(xiàn)代信息技術(shù)如多種化學(xué)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)資源在中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，從而達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相融合，提高教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生深刻理解和牢固掌握中藥化學(xué)理論知識(shí)的目的。

關(guān)鍵詞：中藥化學(xué)；信息技術(shù)；化學(xué)軟件；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)

中藥化學(xué)是一門以中醫(yī)藥基本理論為指導(dǎo)，結(jié)合臨床用藥經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用化學(xué)的理論和方法及其他現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)研究中藥防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)的重要專業(yè)課程［1］。其所涵蓋的基本理論和實(shí)踐技能是中藥學(xué)學(xué)生后續(xù)專業(yè)知識(shí)體系所必需的基礎(chǔ)。課程涉及很多復(fù)雜的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)、枯燥的提取分離工藝、晦澀難懂的理化鑒別和結(jié)構(gòu)鑒定方法，是一門學(xué)生普遍認(rèn)為難記憶、難掌握的課程［2］。因此，如何將繁雜、抽象的理論內(nèi)容生動(dòng)、形象化以便于學(xué)生記憶和掌握，是本門課程教學(xué)改革的目標(biāo)。隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的快速發(fā)展，中共中央在《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要〔2010—2020年〕》中明確提出“加快信息化進(jìn)程”“提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平”等重要指示［3］?，F(xiàn)代信息技術(shù)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)逐漸融合，將極大豐富中藥化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。教研組老師針對(duì)當(dāng)前中藥現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化人才培養(yǎng)的需求，積極創(chuàng)新課程教學(xué)模式，將多種化學(xué)軟件（ChemBioOffice、ModelChemlab和Me⁃stReNova等）和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源融入到日常的教學(xué)工作中，探索現(xiàn)代信息技術(shù)在中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，引導(dǎo)轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)興趣，幫助其深刻理解和牢固掌握中藥化學(xué)理論知識(shí)，為創(chuàng)新型中藥學(xué)人才培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ)。

1結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的中藥化學(xué)教學(xué)

中藥化學(xué)教學(xué)內(nèi)容繁雜、理論性較強(qiáng)，信息豐富、內(nèi)容龐雜，有效地應(yīng)用專業(yè)化學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)可改進(jìn)傳統(tǒng)的授課方法與教學(xué)內(nèi)容［4］，譬如制作精美直觀的多媒體課件，繪制3D化學(xué)結(jié)構(gòu)，形成精準(zhǔn)快速的化學(xué)成分網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的融入，可以將傳統(tǒng)課堂上抽象的理論知識(shí)以可視化的，形象化的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，以此激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，且便于記憶和理解，極大地提高了中藥化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，介紹現(xiàn)代信息技術(shù)在本教研組中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用情況，以此促進(jìn)中藥化學(xué)課程建設(shè)的改革與實(shí)踐，提高中藥化學(xué)的教學(xué)效果。

1．1多媒體技術(shù)在中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，多媒體技術(shù)（集文本、圖像、聲音、動(dòng)畫及模擬等手段為一體）廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)的教學(xué)中，在知識(shí)的傳播與交流中發(fā)揮重要作用［5－6］。本教研組老師在中藥化學(xué)的教學(xué)中參考權(quán)威網(wǎng)絡(luò)資源和教材，制作多媒體中藥化學(xué)課件，內(nèi)容新穎，專業(yè)性強(qiáng)，知識(shí)覆蓋面廣，并結(jié)合了多年的專業(yè)科研進(jìn)展和經(jīng)驗(yàn)積淀，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容多角度、多層次及“視、聽、思”的有機(jī)結(jié)合。例如：根據(jù)文獻(xiàn)制作了介紹青蒿素結(jié)構(gòu)的溶解性特點(diǎn)、注意事項(xiàng)和最新研究動(dòng)態(tài)的多媒體課件，可形象生動(dòng)地將所有相關(guān)信息傳授給學(xué)生，再輔以教師的講解，學(xué)生可在短時(shí)間內(nèi)掌握并理解青蒿素用藥的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)修飾的必要性。在教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相關(guān)的課題，如“生活中的中藥化學(xué)”“生活中的多糖”，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)資源進(jìn)行文獻(xiàn)收集整理，制作PPT并在班級(jí)里完成匯報(bào)。多媒體技術(shù)將書本中抽象的概念和枯燥的內(nèi)容，以形象生動(dòng)、圖聲并茂的具體形式展示給學(xué)生，引導(dǎo)并較好地維持學(xué)生的有效注意力，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極探尋中藥化學(xué)知識(shí)的奧秘。

1．2專業(yè)化學(xué)軟件工具在中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

中藥化學(xué)教學(xué)中結(jié)構(gòu)解析和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是很難理解的知識(shí)點(diǎn)，其極強(qiáng)的抽象性，往往需要學(xué)生具備較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和空間思維能力，才能正確理解并掌握。專業(yè)化學(xué)軟件的應(yīng)用，可以很大程度上幫助學(xué)生克服這方面的學(xué)習(xí)困難，直觀、高效的專業(yè)工具通常會(huì)輔助學(xué)生在學(xué)習(xí)上達(dá)到事半功倍的效果。目前，中藥化學(xué)領(lǐng)域常用的專業(yè)軟件工具有Chem⁃BioOffice工具包、ModelChemlab和MestReNova核磁軟件等［7－10］。ChemBioOffice工具包，包含ChemDraw（化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖）、Chem3D（分子模型及仿真）和Chem⁃Finder（化學(xué)信息搜尋整合系統(tǒng)）等模塊，是國(guó)際通用的集化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖，3D分子模擬分析和智能快速化學(xué)結(jié)構(gòu)式搜索為一體的專業(yè)軟件。比如，本教研組老師培養(yǎng)學(xué)生熟練使用ChemBioOffice軟件（試用版），將中藥化學(xué)課程中需要掌握的化合物結(jié)構(gòu)繪制出來(lái)并以作業(yè)的形式完成提交，從而讓學(xué)生熟練掌握化合物立體構(gòu)型，如β⁃D⁃葡萄糖、α⁃L⁃鼠李糖、三萜和甾體母核環(huán)之間的順反稠合方式，并將二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)，熟悉這些化合物結(jié)構(gòu)中不同取代基之間的空間關(guān)系。這些結(jié)構(gòu)式的掌握為下一步的計(jì)算機(jī)模擬對(duì)接和生物活性研究打下基礎(chǔ)。ModelChemlab是一個(gè)可采用動(dòng)畫，預(yù)演等方式模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的軟件，尤其對(duì)于有時(shí)間限制、有毒有害、或有一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，是模擬操作過(guò)程的理想工具。MestReNova核磁軟件（試用版）是一個(gè)專業(yè)處理化合物核磁共振（NMR）圖譜數(shù)據(jù)的軟件，本教研組老師將中藥化學(xué)有效成分的NMR信息清晰準(zhǔn)確地展現(xiàn)給學(xué)生，并借助軟件對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行小組討論分析，很大程度上幫助了學(xué)生領(lǐng)會(huì)和掌握中藥化學(xué)成分NMR圖譜解析過(guò)程的授課內(nèi)容。

1．3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)資源在中藥化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

中藥化學(xué)中有效成分的生物活性、構(gòu)效關(guān)系和結(jié)構(gòu)修飾是合成或半合成高效、低毒、安全的新的衍生物的重要基礎(chǔ)。為了讓學(xué)生擴(kuò)大視野，提升專業(yè)技能，掌握現(xiàn)代化的中藥化學(xué)成分新藥研究技術(shù)，在近年來(lái)的教學(xué)中，我們逐漸引入DockDataBank和D3Pharma為工具，建立中藥化學(xué)教材中化學(xué)成分生物活性探究方案，形成中藥化學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源。例如，通過(guò)文獻(xiàn)檢索，建立常用清熱中藥小分子化合物庫(kù)，并采用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)接技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，快速篩選出清熱中藥中潛在的治療新冠肺炎的活性成分。以網(wǎng)上資源D3Targets2019⁃nCov網(wǎng)站為基礎(chǔ)，網(wǎng)站上共列出77個(gè)與新冠肺炎相關(guān)的靶標(biāo)蛋白，讓學(xué)生構(gòu)建清熱中藥治療新冠肺炎的中藥活性成分－靶標(biāo)－疾病網(wǎng)絡(luò)，對(duì)清熱中藥治療新冠肺炎的有效成分和作用機(jī)制從系統(tǒng)水平進(jìn)行篩選研究。這些中藥化學(xué)成分網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和分析可以將化學(xué)成分的聚類、差異、以及有效成分與相關(guān)靶標(biāo)及疾病的復(fù)雜分子作用機(jī)制可視化。具體見圖1。

2結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的中藥化學(xué)教學(xué)實(shí)踐的效果與分析

本教研組結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的中藥化學(xué)教學(xué)實(shí)踐，使原本復(fù)雜抽象的理論知識(shí)形象化、生動(dòng)化、具體化，對(duì)于提升高校教師的中藥化學(xué)授課質(zhì)量和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率都起到了積極有效的推動(dòng)作用。同時(shí)，讓現(xiàn)代信息技術(shù)走進(jìn)中藥化學(xué)課堂，也使得學(xué)生們盡早地接觸和了解，進(jìn)而掌握專業(yè)化學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)資源的使用方法，為進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用中藥化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力打下扎實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科研及專業(yè)綜合素養(yǎng)十分有利。

2．1教師教學(xué)質(zhì)量得到有效提升

現(xiàn)代中藥化學(xué)的理論知識(shí)和研究技術(shù)更新速度很快，提取分離、結(jié)構(gòu)鑒定、構(gòu)效關(guān)系與結(jié)構(gòu)修飾等科學(xué)技術(shù)在傳統(tǒng)的方法上日新月異地發(fā)展，這就要求教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段都必須適時(shí)修改并給予更新。目前高校中藥化學(xué)的教學(xué)模式依然局限于教材固有知識(shí)的傳授與解惑，不利于現(xiàn)代大學(xué)生科研能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。我們將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到中藥化學(xué)課程的黃酮、三萜和生物堿等各章節(jié)中，覆蓋比例由3年前的30％提高到90％，借助現(xiàn)代信息技術(shù)將這些更新的內(nèi)容引入中藥化學(xué)的教學(xué)后，既能實(shí)現(xiàn)“視、聽、思”一體化的教學(xué)方法，又能增加該領(lǐng)域最新的國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)和研究進(jìn)展在教學(xué)中的體現(xiàn)，豐富教學(xué)內(nèi)容。教師們通過(guò)自己多年來(lái)牢固堅(jiān)守在科研與教學(xué)第一線的寶貴經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)這些科研信息相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)分析，多層次、多方位地將中藥化學(xué)知識(shí)呈現(xiàn)給學(xué)生。這一教學(xué)改革與實(shí)踐活動(dòng)極大地活躍了中藥化學(xué)課堂學(xué)習(xí)氛圍，增強(qiáng)了中藥專業(yè)知識(shí)的授課效果，從而提升了教學(xué)質(zhì)量。

2．2學(xué)生學(xué)習(xí)效率得到有效提高

高校的教學(xué)改革是以培養(yǎng)現(xiàn)代化創(chuàng)新人才，培養(yǎng)學(xué)生探索知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)及應(yīng)用知識(shí)的能力為目標(biāo)的。中藥化學(xué)課程理論性強(qiáng)、敘述性強(qiáng)、抽象化概念多、思辨性強(qiáng)等特點(diǎn)，涉及到很多晦澀難懂的定義，化學(xué)檢識(shí)反應(yīng)，復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。以往的灌輸式教學(xué)下學(xué)生要花費(fèi)大量時(shí)間去反復(fù)記憶，學(xué)習(xí)效率較低，而利用專業(yè)化學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)資源等現(xiàn)代信息技術(shù)可以明顯改進(jìn)中藥化學(xué)教學(xué)中多媒體課件的展示效果，學(xué)生不僅能更直觀地學(xué)到原有教材中的理論知識(shí)，而且能夠借助現(xiàn)代的信息工具，自己動(dòng)手去畫化合物結(jié)構(gòu)，探索化合物生物活性知識(shí)、梳理各章節(jié)中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在信息工具中親身經(jīng)歷、不斷試錯(cuò)并歸納總結(jié)。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程是主動(dòng)的、探索的、有趣的，因此學(xué)習(xí)效率得到有效的提高，空間想象力和創(chuàng)新能力都得到了很好地培養(yǎng)，在一定程度上提高了獨(dú)立直面問(wèn)題、分析問(wèn)題、思考問(wèn)題，最終解決問(wèn)題的能力。

2．3課程教學(xué)效果得到有效肯定

通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)的引入，培養(yǎng)了學(xué)生中藥化學(xué)專業(yè)理論與實(shí)踐相結(jié)合、中醫(yī)藥傳承與創(chuàng)新相結(jié)合的重要能力。自2018年以來(lái)針對(duì)本校2016級(jí)、2017級(jí)和2018級(jí)中藥班的學(xué)生，我們重點(diǎn)加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)與中藥化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)這3年的教學(xué)實(shí)踐，我們?nèi)〉昧肆己玫慕虒W(xué)效果。3年來(lái)對(duì)420名學(xué)生中藥化學(xué)綜合考試成績(jī)分析，優(yōu)秀率（80分以上）從之前的15％提高到33％。課后問(wèn)卷調(diào)查表明，學(xué)生對(duì)該課程的認(rèn)可度普遍較高，96％的學(xué)生認(rèn)為與傳統(tǒng)教學(xué)相比，現(xiàn)代信息技術(shù)在中藥化學(xué)課程中的有效融合可以幫助他們儲(chǔ)備一定的基礎(chǔ)科研能力和科研思路；90％的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，中藥化學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力得到了較好地鍛煉，創(chuàng)新能力和綜合科學(xué)素質(zhì)有所提高，科研思維和專業(yè)動(dòng)態(tài)知識(shí)得到一定拓展。學(xué)生普遍認(rèn)為結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)后，他們的課程任務(wù)更加充實(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富。另外，對(duì)中藥專業(yè)的認(rèn)可度和興趣也同步提高，其科研思維和視野都開闊了許多，收獲頗豐。

3結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代信息技術(shù)引入高校課程教學(xué)已成為不可阻擋的教育改革趨勢(shì)。如何科學(xué)利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)中藥化學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新性變革，是每一個(gè)中藥化學(xué)教育工作者必須深刻思考的問(wèn)題。本教研組老師多年來(lái)一直通過(guò)專業(yè)化學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)資源等現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)中的有效融合，較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)中藥化學(xué)專業(yè)知識(shí)的興趣和熱情；最大程度提高培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；提高中藥化學(xué)教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量；能及時(shí)提高學(xué)生的中藥專業(yè)素養(yǎng)，緊跟該學(xué)科前沿研究的動(dòng)態(tài)步伐，使學(xué)生最終成為合格的中藥現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新人才。同時(shí)，本次教學(xué)改革實(shí)踐證明結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的中藥化學(xué)教學(xué)改革具有較好的實(shí)操性、可行性及創(chuàng)新性特征，且便于各大高校推廣，對(duì)中藥化學(xué)的現(xiàn)代信息教學(xué)改革具有一定的借鑒意義和參考價(jià)值。

作者:吳迎春 王瑞 賈琦 張劉強(qiáng) 吳華麗 郭夫江 李醫(yī)明 單位:上海中醫(yī)藥大學(xué)