基于科教融合的中药学专业有机化学课程内容优化与实践 *

张 薇 徐 畅 刘 婕 苏 进 杨淑珍 张园园 侯俊玲

（北京中医药大学中药学院，北京 102488）

创新人才培养是促进国家科技进步、提升综合国力的重要手段，高等教育必须承担起以“中国梦”引领培养创新人才实现中华民族伟大复兴的重任［1］。在建设世界一流大学和一流学科的“双一流”建设背景下，科教融合成为我国高等教育的新常态和新的办学理念，其目的是推进创新型人才培养。被誉为“现代教学之母”的洪堡大学，其创办宗旨就是以学术自由与教研结合为圭臬，即把“教学与研究的统一”作为大学的重要理念之一［2］。2018年，习近平总书记在全国教育大会上也明确指出：“加快一流大学和一流学科建设，推进产学研协同创新，积极投身实施创新驱动发展战略，着重培养创新型、复合型、应用型人才”［3］。国家重视高等教育，渴求卓越创新人才，科教融合已成为“双一流”建设高校的重要办学理念之一，是现代大学发展的内在要求，也是实现教育质量提升的重要举措［4］。

有机化学作为中药学专业一门重要的基础必修课程，研究内容为有机化合物的结构、性质及制备方法，对学生后续专业课程的学习起到铺垫作用，对于整个中药学知识体系的构建具有举足轻重的作用。随着有机化学学科的迅猛发展，有机合成新反应、新试剂和新技术迅速涌现。相应地，一些传统反应不再是合成目标产物最行之有效的手段。常见的有机化学教材注重基础理论和基本反应的讲授，鲜少将新的科研成果及应用引入教材知识体系中，这样会使学生在学习有机化学的过程中，掌握的仅仅是书本上的基础知识，而与现代有机化学研究前沿及热点问题脱节。将有机化学的研究前沿、热点领域及其应用引入课堂教学中，不仅能使教学内容更加丰富、生动、深入，还可以拓宽学生的知识面，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习热情和积极性，对培养学生的探索能力、创新能力和实践能力都具有十分重要的意义［5］。因此，针对新医科背景下中药学专业的人才培养需求，必须推进科教融合，开展基于科教融合的有机化学教学内容优化和创新实践，用科学研究成果丰富课堂教学内容，提升学生的专业归属感和学术意识，更好地实现中药学专业人才培养目标，为国家培养出更多的高水平创新型和应用型人才。

笔者结合自己在教学中的经验，就基于科教融合优化中药学专业有机化学教学内容和创新实践，谈几点具体的实例。

1 基于科教融合的有机化学教学内容优化实例

1.1 挖掘科学研究中的思政元素 实现教学育人相统一在讲授有机化学第三章“立体化学”时，介绍医学史上一大悲剧“反应停事件”［6］。“反应停事件”的主角是20 世纪50 年代研发的一种新药“沙利度胺”，又称“反应停”。药企在初期宣传时，声称该药物是“没有任何不良作用的抗妊娠反应药物”，于是其很快风靡市场。但上市仅两年时间，使用“反应停”地区的海豹婴儿出生率明显上升。后经研究发现，“反应停”是一种手性药物，是由构造完全相同仅立体结构不同的左旋体和右旋体混合组成，其中R-（+）右旋体是一种很好的镇静剂，而其S-（-）左旋体则具有强烈的致畸作用［7］。以“沙利度胺（反应停）”的悲剧为例，在课堂教学中讲解手性药物及其拆分的科研实例，让学生理解手性药物的概念、药理作用差异以及手性拆分的意义，并以此告诫学生在今后的学习和工作中要秉承严谨求实的科学态度和一丝不苟的专业素养并努力学好有机化学知识，培养学生作为中药学专业学生的责任感和使命感，实现教学与育人相统一。

1.2 引入与生活息息相关的科研实例 增加学生学习兴趣在讲授有机化学第十章“醇、酚、醚”时，笔者从生活角度切入，引入一些实例来激发学生的学习兴趣。醇可看作是水分子的一个氢原子被脂肪烃基取代而成的化合物，在生活中的应用非常广泛，最为人熟知的醇便是“乙醇”，即常说的“酒精”。酒作为中国传统文化的一种载体，是人类生活中重要的一部分，在传统节日中不可或缺，在医药领域起到消毒与治疗作用。在学习醇的相关知识时，将“喝酒上脸”这一生活中常见现象引入课堂，激发学生的学习兴趣。乙醛脱氢酶2（ALDH2）的突变会导致酶的活性大大降低，使乙醛积聚，而乙醛是酒精（乙醇）代谢的有毒产物，人体对毒素的反应导致皮肤潮红和发炎，就是我们俗称的“喝酒上脸”［8］。对“喝酒上脸”这个问题的扩展讲解，解释了生活中常见的现象使学生不仅能更好地理解醇的结构和理化性质，更能将醇与醛有机地联系起来，让枯燥的有机化学知识实现联动。

1.3 引入权威科学研究前沿 丰富课堂教学内容近年来，有机化学理论知识和实验技术突飞猛进，授课时除向学生介绍课本中原有的基础有机化学知识外，笔者还将一些前沿科研动态融入课堂中，旨在拓宽学生的学术视野，引导学生了解前沿科学内容。如在学习第十四章“糖类化合物”时，笔者向学生介绍了Nature的一篇文章Imaging single glycans［9］，让学生了解到糖苷分子在现代研究中已经“可见”。德国科学家利用质量筛选、软着陆电喷雾离子束沉积以及低温隧道扫描显微镜技术，对多种寡糖以及多糖的单个糖苷分子在亚纳米分辨率下进行了实空间成像，通过可视化的手段，对这些分子的连接方式以及区域异构体进行了观察，为理解糖类化合物的结构奠定了坚实基础。在学习第十一章“醛、酮、醌”时，拓展介绍碳碳键构建的新方法：以醛酮为起始物，经由腙的交叉偶联反应来构建碳碳键［10］。在学习第十二章“羧酸及羧酸衍生物”时，介绍加拿大阿尔伯塔大学Rylan 教授所发现的，化学稳定性较高的C（sp3）-COOH 型羧基分子（芳基乙酸、丙二酸半酯等）在二甲基甲酰胺（DMF）溶液中进行的非催化可逆脱羧反应［11］。让学生了解前沿的科研成果，拓展教学内容，可以更好地激发学生的学习兴趣，让科研成为兴趣而非压力。

1.4 解读已有药物合成路径 提供新药研发思路酯化反应是有机化学第十二章“羧酸及羧酸衍生物”中的重要反应，同时也是被广泛应用于药物合成的反应。阿司匹林作为医药史上三大经典药物之一，其合成路线中最关键的一步反应便是酯化反应。阿司匹林的合成路线并不复杂，可归类为酯化反应，即水杨酸的酚羟基和乙酸酐作用，失去一分子乙酸后形成产物酯，该反应通常需要少量酸（硫酸和磷酸）作催化剂。其反应机制大致可描述为：首先水杨酸的酚羟基进攻被酸活化的乙酸酐，随后在酸根离子作用下脱掉质子形成半缩酮结构，最后在酸催化剂的帮助下脱去一分子副产物乙酸，并完成质子转移过程，得到乙酰化的水杨酸［12］。阿司匹林从最初治疗头疼脑热逐渐发展，如今具有多种吸引人的潜在医用价值，其研究还将继续。授课时向学生介绍阿司匹林的合成路径，不仅可以将酯化反应的反应机制等相关内容融入其中，还能让学生体会到药物合成可由简单而熟知的几个步骤实现，消除学生对有机合成的畏难心理。在未来很长一段时间内，化学合成药物仍然会是当今世界各大制药公司新药研究的主题，把经典药物的合成方法渗透到教学内容中讲授，可激发学生的创新科研兴趣并为学生日后参与新药研发工作打下基础。

2 科教融合教学内容优化下的创新型人才培养实践

2.1 以科研课题为依托的创新型人才培养实践通过对科教融合下有机化学课程的学习，部分学生在科研案例讲解或查阅文献的过程中会发现一些具有研究意义的问题，从而产生探索兴趣。借此，学生可根据自身兴趣进一步查阅文献及资料，确定科研课题研究内容，寻找与科研课题研究方向一致的导师团队，在导师指导下撰写双创项目申报书。每年，学校会组织学生申报大学生创新创业大赛，学生申报、答辩后，校方选取思路清晰、具有可行性与创新性的项目予以立项和经费支持，从而支持学生依托双创项目开展科研实践。在此过程中，导师团队也为课程教学提供了很多新的思路和优质的科教融合项目式教学案例，为有机化学课程教学新模式探索提供了重要支撑。通过双创平台，给具有科研精神及具备科研素质的学生提供学术和资金支持，推动科研与教学相融合。通过科研课题实践，进一步培养了学生的科研探索和创新精神。

2.2 以学术竞赛为依托的创新型人才培养实践学术竞赛也是培养创新型人才的重要环节。2020 年，为备战由北京市教育委员会主办、北京化工大学承办的第十二届北京市大学生化学实验竞赛，北京中医药大学中药学院前期组织了院内选拔赛，共计86 名学生踊跃报名参加。有机化学课程组老师经悉心培训和科教融合全方面指导后，推荐排名前十位的学生参加本次北京市大学生实验化学竞赛，最终取得特等奖1 名、一等奖4 名、二等奖5 名的佳绩。学科竞赛也是有机化学学科重视教学模式改革、推动科教融合的举措，可强化学生专业基础，提高学生综合素质和创新能力［13］。

3 讨论

身处高等教育改革的大时代，有机化学学科的教学内容也应顺应时代潮流做出相应的改变。不论是从课堂上增加有机化学前沿学术内容普及和科研思路讲解，还是鼓励学生积极参加各类创新创业大赛及学科竞赛，都在一定程度上推动了有机化学课程科研与教学相融合的改革。“教不研则枯，研不教则殆”，在中药学专业有机化学课程教学过程中，贯穿和体现“科教融合”的理念，促进教学内容更新，解决传统课程教学的滞后性，对于提高中药学专业有机化学课程的教学效果，培养中药学专业学生的创新能力具有举足轻重的作用和重要意义。