天然产物化学论文范文

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中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0195-02

植物化学是应用现代化学理论和方法研究植物中的化学成分的一门学科。其研究内容包括植物成分（主要是具有生理活性的次生代谢产物）的提取、分离纯化、结构鉴定、理化性质以及主要结构类型化合物的生物合成途径和生物转化等。植物化学是植物学与有机化学相结合而形成的一门交叉学科，是天然有机化学或天然产物化学的重要组成部分，是在分子水平上揭示植物奥秘的学科，也是植物资源合理利用的基础。植物成分不仅是天然药物的重要组成部分，是发现新药或药物活性先导化合物的重要来源，而且还广泛应用于农业、工业、日用化工、食品、染料和化妆品等行业。我国对植物资源的利用有着悠久的历史和传统，涉及社会生活的方方面面。化学专业的学生毕业后许多会从事与植物成分有关的深造学习、技术、管理和服务工作。学生在本科学习阶段进行植物化学基本知识和实验操作技能的学习，对将来的深入学习和工作无疑具有重要的意义。鉴于这种情况，结合云南丰富的植物资源和地域特点，为了让学生尽早了解社会的发展和需求，拓宽知识面，改善知识结构，更好地融入社会，投身经济建设主战场，围绕国家“西部大开发”和云南建设“绿色经济强省”的战略目标，我们于1996年开始为化学专业高年级学生开设“植物化学”课。现根据十多年来的教学工作，谈谈教学中的几点体会。

一、课程定位与目标

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要》，培养造就适应我国经济社会发展需要的高质量多样化人才成为新形势下我国高等教育教学改革的重点。植物化学课程以“培养厚基础、高素质、强能力的复合型人才”为人才培养的基本目标。由于我校的学生多数来自云南，结合云南的资源特点、社会、经济发展的实际，课程定位于培养的学生具有宽广的化学基础知识，不仅可以胜任传统的中学化学教学，而且能够根据自身情况和当地社会经济发展的需要，进行与植物成分相关的研究工作和产品开发，或者为进一步的深造提高打下坚实的基础。植物化学的课程目标是让学生认识植物化学的应用领域，了解植物化学研究的内容、目的、意义、发展现状和趋势；了解植物化学成分研究的程序及纯化合物的结构鉴定方法；了解各类重要植物化学成分的生物活性及应用；掌握植物化学成分常用的提取、分离方法，理解提取分离的原理；掌握各类重要植物化学成分如：糖、苷、萜、甾体、生物碱、芳香族化合物（香豆素、木脂素、黄酮）等的化学结构特征、性质和提取分离的方法。为继续学习以及毕业后从事与植物成分相关的工作打下理论和实践基础。通过植物化学实验，锻炼学生在植物化学领域的实验操作技能，通过实验加强理解理论知识，培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力。进一步要求通过植物化学课程的学习，让学生感觉学到的知识就在自己的身边。通过开放实验、大学生课外科技活动、毕业论文设计等，锻炼学生的创新思维、动手能力；培养学生从提出问题，到分析问题和解决问题的能力；强调合作学习，包括师生之间的合作、同学之间的合作，培养学生严谨求实的科学态度、团结互助的团队合作精神；培养学生适应现代知识体系发展的综合能力。

二、教学内容设置

与其他化学专业课相比，植物化学课在化学专业中开设较少，无专门的教材。国外有的院校为学生开设“天然产物化学”，课时不多，无专门的教材；国内药学专业、中药专业等有“天然药物化学”、“中药化学”等教材。植物化学只有农林院校主编的两本教材，侧重于农林专业。为了编写适合化学专业使用的植物化学教材，我们于1998年编撰印刷“植物化学”讲义，在教学中使用。2004年，我们组织云南高校植物化学研究领域的科技人员，又是奋斗在教学一线的教师一起编写了《植物化学成分》一书，由化学工业出版社出版。该书内容既包括了植物化学成分的基本知识，又兼顾学科最新进展。尤其具有中国（包括云南）天然产物的特色，与社会的需求和发展紧密，便于学生把握植物化学的研究趋势和发展脉搏。《植物化学》课程由四大知识模块构成。第一部分，植物化学概论。包括植物化学的研究内容、意义、目的、研究程序、研究形势和发展趋势；植物化学成分提取、分离、结构鉴定的方法。第二部分，各类常见植物成分的结构特征、理化性质、提取分离、纯化精制以及结构鉴定的基本方法。第三部分，自主学习。每名同学就自己家乡特色的药用植物1～2种，对其活性成分的提取、分离方法及在医药、保健品、染料、色素和化妆品等领域的应用通过查资料后，写成小论文进行讨论。第四部分，植物化学实验。培养学生植物化学领域的实验操作技能，通过实验加强理解理论知识，培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力。部分同学通过进一步的开放实验、大学生课外科技活动、毕业论文设计等，锻炼创新思维和动手能力。理论课授课共54学时，植物化学实验共36学时。

三、教学方法

采用课堂讲授、课堂讨论、实验、课外互动及学生课外查阅资料、阅读、归纳总结、报告、课外科技活动等方法进行教学。

1.课堂讲授。课堂讲授中注重经典内容和学科发展的有机结合；注重热点植物化学成分和云南特色药用植物的有机结合。采用多媒体授课，既有效地利用了课时，使学生在单位时间内获得较大的知识量，又能将植物图片、复杂的植物成分结构等一些比较抽象的内容形象化、具体化，生动地表现出来，加深学生的理解。将植物化学课件上网或打印出来提供给学生，使学生能够课前预习，课堂上能够跟得上教师的思路。通过课堂讲授，使学生系统地获得了各类植物化学成分的结构特征、主要理化性质、提取、分离方法、生物活性等知识。

2.课堂讨论。通过课堂讨论培养学生对植物化学基本理论和基本知识的归纳总结及综合应用的能力。启发学生从应用的角度综合地去掌握植物化学知识。如生物碱的提取，根据所学生物碱的结构特征、理化性质，让学生归纳其提取分离有哪些方法等。学生发言踊跃，对各种不同的提取方法提出自己的见解和质疑。

3.课外互动。课程教学中要求每个学生就自己熟悉的药用植物1～2种，自己出题，在课外进行资料查阅、归纳总结、小论文写作和幻灯片制作。这个过程，增加了学生与老师的互动和同学之间的交流讨论。弥补了植物化学内容多、课时少、辅导答疑时间有限的缺陷，也有利于学生释放自我，激发潜能，培养综合能力。学生将自己的课后阅读资料做成PPT进行汇报，一方面引导学生“走出书本”，扩大学生的知识面，锻炼了其查阅文献、分析和解决问题的能力；另一方面，提高了其专业交流的水平。

4.科研反哺教学。教学中，紧密结合云南特色药用植物成分或课程组教师的科研工作进行案例探讨，让学生觉得所学知识联系实际，有用，加深学生对所学知识的理解。如在结构鉴定、黄酮、二苯乙烯、环烯醚萜、二萜、三萜等内容的教学中，结合课程组教师的工作进行讲解，深受同学欢迎。既让学生对自己老师的工作有所了解，又收到了良好的教学效果。

为了培养学生的实际动手能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力，安排了6～10个植物化学实验，培养学生对常见植物化学成分提取、分离、鉴定的实际操作能力。为进一步加强对学生创新能力、实践能力、思维能力的培养，充分利用课程组教师科研课题较多、科研能力较强、科研方向与云南省地方经济发展紧密结合的特点，鼓励学生根据自己的兴趣，参加教师的科研活动，或在教师的实验室进行毕业论文实验，或自主申请省、校课外科技活动资助进行探索学习，以激发学生的学习兴趣，实现科研反哺教学。每年均有二十多名同学参与植物化学课程组老师的科研项目研究，在老师的指导下进行课外科技活动。

四、教学效果

植物化学课程由于贴近生活，与社会、经济发展密切相关，深受学生喜爱。学生的学习兴趣和主观能动性大大增强，资料查阅、综合分析、实验操作、论文或报告写作、科学思维等能力有很大的提高。自主申请学校的大学生课外科研基金，或参与老师的科研项目进行研究的热情高涨。相当一部分学生考取植物化学方向的硕士研究生进一步深造，作为人生的进一步追求。一些同学通过自主学习或参加课外科技活动，发表了学术论文，一些同学的课外科技作品获得了全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛三等奖等奖励。

参考文献：

[1]徐任生.天然产物化学[M].第二版.北京：科学出版社，2004：1-2.

[2]Baker DD，Chu M，Oza U et al.Nat. Prod. Rep.2007，24，1225–1244.

[3]Filho RB.Quim.[J].Nova，2010，33（1）：229-239.

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主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：中国药科大学;中国药学会

出版周期：双月刊

出版地址：江苏省南京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1672-3651

国内刊号：32-1708/R

邮发代号：28-306

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：2003

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

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中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0094-02

工程意识是人脑对工程实践活动的客观反映与总结，即在充分掌握自然规律的基础上，要有能够尊重自然、保护自然，合情、合理且合法地开发利用自然条件，去完成某项工程，创造出新的物质财富的意念。现代工程意识内涵极其丰富，大致包括：（1）使产品更加完美、更符合社会需求的意识，如质量意识、标准化意识、创新意识、求美意识等；（2）使产品的生产过程与整个社会包括生产者更加协调，并能保持社会整体可持续发展的意识，如，环保意识、安全意识、人本意识等；（3）使工程和生产取得更高价值和效益的意识，如，成本和效率意识、优化意识、市场意识、协作意识、竞争意识和开放意识等。需要强调的是工程意识是一个整体概念，只具有某一方面的意识而缺乏其他方面，不算具备现代工程意识。例如，化工生产者一心追求经济效益而忽视环保和安全，这会对社会带来极大的危害。另一方面，现代工程意识具有明显的时代特征。过去工程技术人员只需要熟练掌握操作规程，工艺路线，抓好质量和安全即可；当今世界正处于知识经济时代，科技突飞猛进，竞争日益激烈。因此，工程意识应与时俱进。随着教育部“卓越工程师教育培养计划”的实施，高等工程教育与工业界密切合作，发展迅速，不少工程类院校已经取得阶段性进展。农林类高等院校同样拥有部分理工科专业，因此，各教学环节应围绕促进学生理论联系实际、学以致用和提高全面素质与能力来进行。在各个教学环节中加强工程意识的培养。就应用化学专业而言，目前我国近400所本科院校设置了应用化学专业，其中排名靠前的35所农林类高校中，设置应用化学专业的有23所。依据教育部制定的普通高等学校本科专业目录，应用化学专业分为理科和工科两类，总体为理工结合型专业，只是侧重各有不同。本专业学生一方面要学习化学方面的基础知识、基本理论和基本技能，同时还要掌握工程技术知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练。西北农林科技大学应用化学专业（理科），设置了生物资源化学、精细有机合成和环境化学三个方向，培养毕业后能在天然产品加工、精细化学品合成及环境治理等企、事业单位从事科学研究与开发、生产及管理等工作的高级专门人才，大部分学生最终会进入基层企、事业单位从事生产、研发工作，因此在本科教学的各个环节强化工程意识的培养，这对培养合格工程人才显得尤为重要。本文就农业院校在应用化学专业培养中普遍存在的问题进行简单分析，并提出解决方案。

一、培养过程中存在的问题

1.师资队伍的欠缺。以农林相关专业为优势学科的农林类院校，在生命、植物、土壤、生态、基础有机化学等学科拥有大量高水平人才和教师队伍；但是对涉及土木、机械、化工等工科背景的师资力量略显不足，而在师资引进中往往又因基础薄弱缺乏相应的科研条件，不能吸引传统工科院校的高级人才加入，使得教学队伍缺乏真正具有工程经验和设计能力的高资质工程师类教师在课堂上直接给学生传授工程思想。另一方面，农林类院校的化学学科早期以基础教学为主要任务，科研大都以基础研究为主，较少参与校企合作等横向课题，长期以来教师群体也忽视了工程意识的培养。

2.课程设置的不足。在课程设置方面，存在着内容结构不合理，课程构成“拼盘”化，过于强调知识化，缺乏对课程体系的整体规划等问题，特别是缺乏工程类课程的设置。

3.实践教学基础薄弱。应用化学专业学生的培养需要大量跟生产接近的操作实验和实践教学，而农林类院校的实践教学基地基础相对薄弱，大都难以满足学科建设的需求。此外，实验室教学与实际生产脱节，仅仅进行一些简单的验证性教学实验，没有生产实习环节，学生只是掌握单个工序中某个原理的验证或单个实验模型，而没有对工艺过程的整体印象。不接触真实的生产过程，很难让学生形成工程意识。

二、基于现代工程意识培养的教学改革思路

针对传统农林类院校应用化学专业教学中存在的问题，可以尝试从以下几个方面进行解决。

1.建设具有特色和实力的教师队伍。教师队伍的建设是学科建设的基础，一方面可以通过改善科研条件，积极吸引具有工科背景和实际生产经验的学科带头人；这方面西北农林科技大学近年来从海外引进几位具有工科背景，有些甚至在生产一线工作多年，具有丰富的生产经验的教授。这些教授的到来，对于我校应用化学学科教师队伍的建设具有很好的带动作用。另一方面，可以通过校企合作，以理论优势参与企业的技术合作，从而获得生产经验，逐步培养和锻炼自己的教师队伍，提高教师队伍的工程意识。三是可以通过国内院校之间的合作教学，实现培养计划，派出青年教师进修，以获取工程教学经验。

2.优化课程设置，提高教学水平。进一步优化课程设置，严格要求学生打好基础，培养学生的自学能力，适当增设一些与工程相关的课程。同时要求教师在平时的教学中结合生产实际，通过讲解生产实例和企业生产中的案例，来加深学生对企业生产中存在的问题的认识，培养学生实事求是的作风；同时着重强调社会责任感，质量、成本与效益的经济意识等工程意识。为此，西北农林科技大学应用化学专门开设了《天然产品加工与开发》课程，通过一些生产案例来讲述天然产物化学与精细化工的关系，从而增强学生的工程意识。

3.完善学科实践教学，建立教学基地。实践教学包括毕业论文、综合实验、毕业实习等。西北农林科技大学应用化学专业的实践教学改革内容包括植物化学实验、应用化学综合大实验、天然产物化学综合实验、天然产物化学课程论文和天然产品加工生产实习等环节。我们有稳定的7个校外实习基地，具体如下：西部植物化学国家工程研究中心、陕西省科学院制药厂、中国科学院西北植物研究所化工厂、亨通光华制药公司、陕西嘉德生物技术有限公司、陕西嘉禾植物化工有限责任公司和西北农林科大仲情生物有限公司。

西北农林科技大学与上述企业单位有广泛而友好的关系，我们对上述相关企业进行技术支持，加强与企业的深层次联系，为一些产品的市场投放起到了较好的催化作用，给企业带来了良好的经济效益，对附近的农村创收与农民的就业也起到了推动作用。这些科研、工程单位的实验室以及其设计、建设的众多设施项目均是本课程教学实习的好去处。

参考文献：

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[中图分类号] G642 [文献标识码] C [文章编号] 1673-7210（2010）10（b）-102-02

天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分提取、分离、结构鉴定的一门实践性很强的学科。实验教学是其重要组成部分，它不仅能够验证和巩固课堂学习的理论知识，使学生掌握天然药物化学的基本操作技术和方法，还可以培养学生观察、分析、解决问题的能力，同时也是实现培养学生创新意识和能力的重要途径[1]。随着现代科学技术在天然药物化学领域中的广泛应用，传统的实验教学已经跟不上时代的步伐：①天然药物化学实验周期长，在有限的教学课时下，学生不可能完成更多的实验操作，这将造成学生在实验手段和知识结构上出现欠缺；②不同类型天然活性成分会采用不同的提取分离、结构鉴定方法，且现代提取分离、结构鉴定新技术层出不穷，一般本科实验室没有能力完成技术的更新，容易造成实验与科研及工业化生产脱节现象。多媒体技术具有直观性好、信息量大、交互性强等特点，将多媒体技术应用于天然药物化学实验教学对提高实验课堂教学的效率和效益都能够起到事半功倍的效果。本文结合我校制药工程专业天然药物化学实验教学现状，在多媒体辅助实验教学方面做了一些积极的探索。

1 采用多媒体能够生动形象地展示实验内容

天然药物化学实验课程中，因待提取有效成分结构的不同，决定了其性质、显色鉴别反应、提取分离工艺不同。传统实验教学过程中，教师要书写大量板书，对实验原理、步骤及注意事项要不厌其烦地讲解使学生听得枯燥无味，在实验过程中手忙脚乱，很难保证实验效果。利用多媒体技术，用图片方式展现待提取分离组分的结构、鉴别反应过程中的基团反应机制；采用动画方式再现提取分离工艺的原理及动态流程，同时用图像、声音等方式提醒提取分离过程中的注意点。通过这种方式将理论知识和实践操作有机地结合在一起，促进了学生由感性认识转化为理性认识的过程，增强了学生运用知识的能力。再如准备实验中的几十种玻璃仪器的清点和认知，传统实验教学需要教师讲解3～4小时，结果学生对仪器的认识还是一知半解；现在采用多媒体方法展示各种玻璃仪器正确的使用方法，使用后的洗涤保存方式以及错误使用后的后果，这种直观方式将学生的被动听讲转变为主动求知，显著提高了教学的速度和质量。同时，这种多媒体形式不限于课堂，学生在课下也可以通过自学方式，一边学习，一边思考，头脑中想象实验的具体流程及注意事项，很好地解决了实验预习中的盲目性问题，使得实验预习更加充分，实验过程更加得心应手[2]。

2 采用多媒体能够规范单元基本操作与实验技能

天然药物化学实验教学过程中基本操作多，连续训练、重复训练的机会比较少，学生在低年级学过的一些基本操作的细节认识变得模糊不清，在实验过程中感觉非常陌生，无所适从。我们在实验教学过程中，选取回流提取、过滤装置的搭配，薄层层析过程中制板、点样、展开、显色，柱层析过程中装柱、上样、层析等基本单元操作，采用多媒体形式演示规范的操作过程，对关键操作通过特写镜头加深学生的印象，并总结在各个过程中需要注意的事项。实践结果表明，采用多媒体规范实验基本操作和技能，对强化学生的感性认识是一种有效的辅助手段。学生可以体验整个操作过程，始终处于观察、操作、思考的循环中，通过多次循环，学生将操作环节和操作要点熟记于心，实验过程中会加倍注意。同时，这种规范化的操作可以在一定程度上纠正学生可能出现的错误，对培养他们严谨的科学态度和良好的实验室工作作风也有一定的帮助[3]。

3 采用多媒体能够演示新技术的应用，扩大教学容量

现代科学技术广泛应用于天然药物化学领域，新的提取分离技术，结构鉴定手段层出不穷，仅凭实验中的学习和操作会造成学生在某些实验手段和知识结构上出现欠缺，也会造成理论与实践的脱节，影响到学生今后的发展。通过多媒体技术可以在有限的时间内演示新的提取分离技术，从而扩大了教学容量，节约教学时间，对于培养学生创新思维也会起到很好的作用。

大孔吸附树脂分离、离子交换分离、葡聚糖凝胶层析、金属螯合层析是经典的分离方法，由于时间限制在实验教学中很少被提及。超声、微波提取、超临界CO2萃取、高速逆流层析、高效液相色谱等是新兴提取分离技术，红外光谱、磁共振、圆二色谱是天然产物结构鉴定过程中常用的手段，由于仪器设备昂贵，学生基本只有在毕业论文环节中才有机会使用，若在天然药物化学实验教学中不加以提及，学生到时候便会茫然不知所措。借助多媒体技术，对仪器原理和实验过程仿真模拟，展现各种仪器结构，动态演示提取分离、结构鉴定过程，采用录像方式录制真人演示这些仪器的使用操作规程及注意事项。学生在观看的过程中具有身临其境的感觉，同时也提高了自己的实验技能。

4 采用多媒体技术模拟特化实验，加强实验管理

天然产物鉴定实验中常涉及到一些有毒有害试剂的反应，如醋酸铅、氢氧化钙等。传统实验中大多使用完毕后随水从下水道流出，污染了周围环境。采用多媒体技术模拟该类反应原理，不仅可以达到与实际操作相同的效果，也可以减少环境污染，有利于学生树立绿色化学实验的理念，增强环保意识。一些实验操作不当会引起不良后果甚至酿成事故，用多媒体技术动画模拟这些错误操作，将其步骤分解，动作慢放，不仅能把错误的原因演示清楚，而且可以渲染气氛，使学生看后印象深刻[4]。同时实验室也会突发有毒溶剂泄漏、提取过程爆沸、突然起火等类似事件，若没有预先的安全教育，后果不堪设想。采用多媒体技术模拟突发事件产生的可能原因及处理方法和措施，加强防毒、防火、防爆的实验室安全教育，有利于培养学生实验室安全的责任感和使命感，有利于实验室的常规管理。

5 采用多媒体技术演示工业化生产过程，加强理论联系实际

学生最终要走向社会，成为社会的一员，尤其对于制药工程专业的学生，实验室中的实验教学不能满足他们对工程的需要。怎样将实验室与实际生产过程相互结合在一起？理论联系实际成为解决这一难题的关键。我们充分利用本专业制药工艺实验室小试车间的教学资源和当地实践基地教学资源，利用多媒体模拟演示小试车间50 L提取浓缩机组及制药企业10 m3提取浓缩罐的生产过程，演示制药企业超滤分离的原理及操作过程。利用这种方式大大拉近了实验室与工业化生产过程之间的距离，开阔了学生的视野，加快了他们适应现代化企业的速度，提高了他们的实际实践能力。

6 小结

将多媒体技术应用于天然药物化学实验的教学中，可以规范实验基本操作和技能，培养学生严谨的科学态度和良好的实验室工作作风；可以利用人机对话的交互功能，充分发挥学生的主动性和积极性；可以实现实验过程中零排放、零污染的绿色化学理念。当然，在使用过程中，还要注意与传统教学方式有机结合，从中选取最适宜的教学手段，才能充分发挥多媒体技术在天然药物化学实验中的重要作用。

[参考文献]

[1]高丽君,崔建华,苗苗,等.天然药物化学发现式实验教学的探索与运用[J].药学教育,2007,23(1):31-33.

[2]付颖,徐雅琴,李颖娇,等.大学化学实验教学中应用多媒体的实践与思考[J].东北农业大学学报:社会科学版,2007,5(1):84-85.