异法同步设计性实验模式的建立和应用

【摘要】  　　目的探讨天然药物化学实验模式，培养学生的思维能力和创新精神。方法将2004级药学专业36班32个学生分为8组，每组4人，各组设计了不同的提取分离方法进行橙皮苷的提取、分离和鉴定实验。结果各组实验的最终产物都是橙皮苷，但产率和纯度有一定的差异。使学生对几种橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。结论异法同步设计性实验模式充分调动了学生的学习积极性，大大提高了其独立解决实际问题的能力及创新能力，在药学教育领域值得提倡和应用。

【关键词】  异法同步设计性实验； 天然药物化学实验； 创新精神

　　Abstract：ObjectiveTo study the experimental education model of natural medicine chemistry and cultivate students' were thinking ability and innovative spirit. Methods32 four-year undergraduate students (Grade 2004) were divided into eight groups.Each group consisted of four persons.Each one designed various extraction and separation methods on the extraction, isolation and identification experiment of hesperidin. ResultsFinal product of each one was hesperidin.But there were some differences in yield and purity.So students had a perceptual self-acknowledgement and comparison for various extraction and separation methods of hesperidin. ConclusionDesigning experimental mode of different methods at the same experiment mobilizes sufficiently students' learning enthusiasm and improves the ability for resolving practical problem and innovation.Thus,it is worth promoting applying in pharmaceutical field.

　　Key words：Designing experiment for different method and synchnization;  Experiment  of natural medicine chemistry;  Innovative spirit
     
　　创新精神与社会、教育进步之间关系复杂，纵观发达国家快速发展的进程，无一不是重视创新的结果［1］。当前，我们的人才培养存在着创新精神和创造能力不足的弱点，究其原因，其中重要一点是实践环节教学方法仍为机械式、灌注式教学［2］，由教师先讲解、再演示，学生按照预设的模式、计划和步骤去达到实验的目标。这种教学模式是以教师为主体，学生处于被动学习的局面，影响了学生的求知欲和创造欲。这样的教学方法不可能真正起到培养学生综合运用所学知识和解决问题能力的作用，达不到开发学生智力和培养实验研究能力的目的，体现不了实验教学中学生的主体地位，忽视了在实验教学中激发学生能动的创造性能力。异法同步实验是指在同一实验室、同一时间内同步进行两种目的相同、但方法不同的实验项目。设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。本文以橙皮苷的提取、分离和鉴定实验为例，结合两种实验方法建立了异法同步设计性实验模式并在我校本科教学中进行了实践探索，取得了良好的教学效果，充分调动了学生的积极性，大大提高了其独立解决实际问题的能力及创新能力。

　　1  异法同步设计性实验的教学研究

　　1.1  实验内容与安排

　　1.1.1  基础阶段首先要求学生制订实验方案，根据实验目的和实验原理，设计实验方法，再选择仪器并周密分析实验中可能出现的问题，拟定好消除或减少这些问题的措施和办法，最后确定实验的具体步骤并提出实验实施中应注意的事项。通过指导教师审核对橙皮苷的提取、分离和鉴定选取了以下4种方法：实验方法1：溶剂提取法。①陈皮的预处理：将干燥的陈皮粉碎至1～2 mm，称取30 g，加入0.002 mol／L稀盐酸，在室温下搅拌30 min，重复用0.002 mol／L的稀盐酸洗涤两次，再用流水洗涤。控干后，置于20倍量的去离子水中，用盐酸调节pH值为2，在85～90℃下搅拌提取1h，过滤，滤渣作为提取橙皮苷所用。②粗制橙皮苷：将滤渣烘干，加入10倍量的甲醇，在85℃的水浴锅中浸提4 h(带回流装置)后，过滤，除去滤渣，滤液蒸镏回收甲醇后，调节pH值，静置过夜，离心分离得粗橙皮苷。③精制橙皮苷：取粗品加入甲醇和0．1％氢氧化钠使其完全溶解，过滤，滤液中加入盐酸调节pH，再静置过夜，过滤得白色晶体，烘干，即得精制橙皮苷。实验方法2：碱溶酸沉法。①粗制橙皮苷：取100 g陈皮粉，加蒸馏水1 500 ml，再加Na2CO3 75 g，浸泡4 h，离心15 min(5 ×1 000 r／min)，得离心液。用浓盐酸调pH值至5，静置过夜，得沉淀。沉淀加入5％ Na2CO3，使之完全溶解。重复操作重结晶2次。所得结晶用蒸馏水洗涤，除去水溶性杂质。再用少量50％乙醇快速洗涤一次，除去部分色素，挥干溶剂，得粗制橙皮苷。②精制橙皮苷：取粗制橙皮苷用水加热溶解，上D—101树脂柱，水洗除杂质，再用50％ 乙醇洗脱，洗脱液旋转减压浓缩，真空干燥，得精制橙皮苷。实验方法3：称取100 g陈皮，粉碎成粗粉，乙醇回流提取2次，1.5 h/次，第一次加乙醇400 ml，第二次300 ml，过滤并合并滤液，回收乙醇至120 ml，放置过夜，抽滤得沉淀。沉淀依次用适量氯仿、乙醇、蒸馏水洗涤，甲醇重结晶，60℃真空干燥并称重。实验方法4：①称取100 g陈皮，粉碎成粗粉，用2％NaOH的65％ 乙醇400，300 ml回流提取2次，1.5 h/次，合并滤液，用浓盐酸调节pH 6～7，回收乙醇至120 ml，放置过夜，抽滤，沉淀依次用适量氯仿、乙醇、蒸馏水洗涤，甲醇重结晶，60℃真空干燥并称重。 橙皮苷的鉴定方法： 样品和材料：橙皮苷对照品、硅胶G预制板、定量毛细管；展  开  剂：醋酸乙酯-甲醇-水（100∶17∶13）；显  色  剂：2%三氯化铝乙醇溶液；置紫外灯（365 nm）下检视，样品和对照品对照观察。

　　1.1.2  实施阶段这是实验的关键阶段，也是主体阶段。主要是根据自己“最佳”的设计方案，正确组装好实验仪器和准备实验药品；根据拟定的实验步骤进行实验操作，观察实验现象，准确无误地记录实验数据。实验方法组合如下：方法1加方法3、方法1加方法4、方法2加方法3、方法2加方法4，每组任选其一，每组两种实验方法同时进行。

　　1.1.3  报告阶段即实验结果形成阶段。通过对实验现象的观察，对获得的产品、取得的有关数据和资料运用学过的相关知识，进行分析、综合、判断、推理等(或对产品进行纯度分析，对产品的物理、化学性质等进行分析鉴定)，获得设计性实验的结果。在获得实验结果之后，还应该对实验步骤进行反思、讨论。在此阶段中，学生应就自己的设计性实验情况写出实验报告，对实验全过程予以总结，最后写出实验，论文格式严格按照正式论文格式。这是使知识巩固、方法迁移、能力提高的重要环节 。8个实验组都获得了比较理想的实验效果，达到了预期的实验目的，4种方法都可用于实验教学。

　　1.2  实验结果及评价

　　1.2.1  提高学习能力在异法同步设计性实验教学过程中，学生们认真查阅资料，积极动脑分析，掌握了橙皮苷研究的最新动态和方法。通过学生自主设计实验，在各种方案中对比分析，并在实际操作中有许多创新之处(如节约溶剂、节省时间等一些细节)，可以学习到相关的新知识，熟悉使用各种仪器设备的方法，极大地提高了学生自学能力，变被动为主动学习，增强了学生接纳、学习新知识的能力。同步使用不同方法提取分离同一有效成分也有别于以往实验的单一模式，学生在对提取分离方法比较的同时，激发了学习兴趣，从而地掌握了黄酮类化合物理化性质和中药有效成分提取分离及测定的基本方法。该实验对于提高学生的综合素质，养成良好的科研习惯，培养创新思维有较大的促进作用。4种工艺是运用不同的提取原理，均能得到橙皮苷。各组采用的提取分离方法不同、设计的提取工艺路线不同，而最终产物却相同，使学生对几种橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。从而调动学生的自我创作能力，发挥各自想象空间，开拓其思路，真正的做到理论指导实践。

　　1.2.2  培养创新能力异法同步设计性实验要求学生通过查、收集材料、提出药品试剂和仪器设备计划、拟定实验方案，打破以往教师讲、照书做、实验方法单一的验证性实验模式，培养了学生运用知识解决实际问题的能力。从而培养了学生开拓思维，积极创新的良好精神，提高了学生的实践能力和对科研的自信心，为以后学习和工作奠定良好的基础。在实验教学中，为学生提供了自主创造的空间，有效的培养了学生的独立思考能力和科研能力。同时实验的写作是一个再创造的过程。通过认真地反思，分析总结经验教训，对实验提出改进的意见和设想，提高了分析问题能力及论文写作水平。实验及论文的写作过程，提高了学生的实践能力及综合素质，促进了学生创新能力的提高。

　　2  讨论
     
　　以前做天然药物化学实验，由于实验原理、步骤、结论等都是已知的，实验方法也是唯一的，学生参与实验的积极性不高，对实验课应付了事，实验报告互相抄写，难以收到较好的教学效果。而完成异法同步设计性实验项目，学生必须主动地学习、思考、分析才能决定实验方案，彻底改变以前照抄照搬实验方法单一的验证性实验模式，大大提高了学生的自学能力，由原来的被动学习变成主动学习，激发了学生的学习兴趣。
     
　　天然药物化学实验操作间歇时间比较长，如回流、煎煮、静置等实验操作。学生在这部分时间内大部分空闲，感觉没有事情做。异法同步设计性实验要求每组选定两种实验方法，并且同时进行。两种实验方法的提取分离方法不同、而最终产物却相同，使学生对橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。从而既调动了学生的积极性，启发了发散式思维，又让学生锻炼了更多的基本操作技能，树立了独立科研的信心。
   
　　在实施异法同步设计性实验时，要求学生必须进行反复认真地独立思考，按照实验方案实施，灵活解决实验过程中出现的各种问题。这不仅培养了学生的独立科研能力，而且提高了学生分析问题、解决问题的能力。由于实验方案是学生自行设计提出的，为了做好实验，学生积极思考实验中的操作细节，创造条件争取实验成功，进一步锻炼了学生的独立思考能力。

　　3  结语
   
　　开展异法同步设计性实验，学生自己查阅文献、自行设计实验方案、选择实验仪器和试剂、独立完成实验操作，最后提交论文报告，不仅有助于培养学生灵活运用所学理论和实验知识，分析归纳、解决实际问题的能力，而且有助于激发学生的主动探索精神，促进学生创新精神和实践能力的形成和，对学生的创新能力培养起到了积极的促进作用。
   
　　创新源于实践，没有实践，创新则无从谈起。异法同步设计性实验打破了传统的以教师为中心的教学模式，把自主权交给学生，给予学生充分的思维空间和实验设计的自主性，从而加强了学生的自学意识和自学能力，锻炼了学生的创新意识和思维能力，它作为一种新的实验教学模式对培养学生的创新能力起着重要的作用，是实验教学发展的必然趋势。在今后的工作中，我们将进一步充实完善异法同步设计性实验教学的内容，为学生提供更为广阔的思维空间，以达到提高学生科研素质的实验教学目的。

【文献】
  　　［1］ 仲其军.综合性实验、设计性实验与学生创新精神的培养［J］.山西医学，2005，1：42.

　　［2］ 郭兴军. 综合性、设计性实验教学探索［J］.潍坊学院学报，2005，5（4）：153.