案例分析法在中药化学教学的应用

案例分析法在中药化学教学的应用

摘要:案例分析法是利用生活中的案例引出问题,要求学生应用所学知识推断出合理的论点或寻找解决相应问题的办法。在中药化学教学中引入案例分析法,可调动学生学习积极性、主动性,提高解决实际问题能力。

关键词:案例分析法;中药化学;传统教学方法

案例分析法是利用生活中的案例引出问题,要求学生应用所学知识推断出合理的论点或探索解决相应问题的办法,在此过程中培养学生逻辑思维,提高分析问题、解决问题能力。案例分析法可以有效调动学生学习积极性、主动性和创造性,提升学习效果[1]。案例是案例教学的基础,是教学成败的关键。案例选择应符合相关性、真实性、实践性、启发性要求[2-3],并与教学目标和专业培养要求相适应。学生通过分析案例,由认知客体变成认知主体,变被动学习为主动学习,激发学习兴趣。另外,案例要与教学内容紧密相关,涉及学生必须掌握的基本知识和技能。学生运用所学知识对案例进行分析,将理论应用于实践,通过对相关问题进行深入剖析,发现带有规律性、普遍性的内容,从而解决实际问题。

1中药化学课程特点

中药化学是一门运用化学原理和方法及其他现代科学技术,研究中药中有效成分的化学结构、物理化学性质、提取、分离、检识、结构鉴定以及有效成分结构与药效之间关系的一门学科[4]。该课程是中药专业的一门重要的专业基础课程,是执业药师资格考试的重要内容。中药化学传统教学方法多为讲解法,学生需要掌握的知识点多、内容复杂,学生死记硬背,缺乏学习兴趣,对所学内容不能活学活用,无法解决实际问题。因此,如何在教学过程中加深学生对学习内容的印象,提高学习效率,掌握相关知识,并较好地训练学生思维能力,是中药化学教学中需要解决的问题。

2案例分析法在中药化学教学中的应用

笔者在中药化学教学过程中尝试应用案例分析法,具体做法如下:课前分析授课内容,精选与学生学习内容紧密相关的案例,提供参考书目,安排学生预习,并要求其进行文献查阅;组织学生分组讨论,注重引导学生对问题剖析的方向和对结果的合理推理;最后教师总结发言。下面是笔者在中药化学教学中使用的几个案例,结合教学内容进行分析。

2.1中药化学成分分离方法———柱色谱与薄层色谱

为便于学生掌握色谱法的基本原理、操作步骤以及柱色谱和薄层色谱的异同点,我们用有色化合物偶氮苯(黄色)和苏丹红(红色)作为被分离化合物。柱色谱分离混合物染料:取1.0g氧化铝加0.5ml混合染料,搅拌挥去溶剂,做样品层备用。取氧化铝5g装于色谱柱中,再加入样品层,先用石油醚-乙酸乙酯(10∶0.5)进行洗脱,收集黄色洗脱液。收集好偶氮苯后,改用石油醚-乙酸乙酯(5∶1)进行洗脱,收集红色洗脱液。取自制硅胶板一块,在距板的一端约0.8~1.0cm处,用铅笔轻轻划一直线作为起始线,在起始线上点洗脱液,试样点直径不大于3mm,挥干溶剂,将板置于用石油醚-乙酸乙酯(10∶1)饱和15min后的展缸中展开,展开至近顶端,取出薄层板立即划出溶剂前沿线,挥干溶剂,找出各斑点中心点,用尺子量出各斑点移动距离和溶剂移动距离,计算并比较Rf值。根据实验结果和吸附色谱原理,分析并回答下列问题:薄层色谱Rf大小与化合物柱色谱分离时出柱顺序如何?在薄层色谱中,以硅胶为固定相,石油醚为流动相时,偶氮苯Rf值太小,若改为石油醚-乙酸乙酯(10:1)时,则试样中各组分的Rf值会变得更大还是更小?为什么?在硅胶板A上以石油醚-乙酸乙酯(10∶0.5)展开,偶氮苯的Rf值为0.30,在硅胶板B上用相同的展开剂,则偶氮苯的Rf值为0.50,A板和B板哪一种板的活度更大?在相同的薄层色谱条件下,分离的3个化合物A、B、C,已知极性A>B>C,那这3个化合物在同一薄层板上分离其Rf值的大小顺序如何?本案例涉及的理论知识和实验技术有:常用溶剂的极性顺序,吸附色谱法分离原理,Rf的计算方法,影响色谱分离的因素,柱色谱和薄层色谱分离化合物的异同点,薄层色谱和柱色谱操作的要点。案例分析:本实验属于吸附薄层色谱,应用吸附色谱机制来解释。从实验结果可以看出,Rf值越大的化合物,越先流出色谱柱。试样中偶氮苯用石油醚-乙酸乙酯(10∶0.5)的展开剂展开Rf值太小,若改为石油醚-乙酸乙酯(10∶1)时,则试样中各组分的Rf值会变大。其原因主要是乙酸乙酯的极性比石油醚大,硅胶是极性吸附剂,展开剂的极性越大,洗脱能力越强,Rf值变大。增加Rf值可加入适量极性较大的溶剂如乙酸乙酯、丙酮以增加展开剂的极性;或通过降低胶的吸附活性也可以使化合物Rf值变大,故B板的活度比A板低。对于极性吸附剂硅胶来说,化合物极性越大,吸附力越大,越难洗脱,Rf值越小。3个化合物的极性A>B>C,根据吸附色谱原理极性小的组分Rf值大,所以在薄层板上Rf值的次序正好相反,为A<B<C。该案例主要是分析硅胶吸附色谱分离化合物的规律以及柱色谱和薄层色谱的关系。影响色谱分离的三大要素主要是被分离的化合物、吸附剂活性和展开剂极性,这也是中药化学课程化学成分分离的重要研究内容。通过对有色化合物分离情况的分析,使实验内容更直观,培养学生发散性思维,使其从被动接受变为主动思考、积极参与,认识到中药化学在药物研究中的重要作用。

2.2槐米中芸香苷的提取和分离

芸香苷的提取:称取槐米粗粉20g,加约120ml0.4%硼砂水溶液,加石灰乳调pH值为8~9,煮沸20分钟。纱布滤过,滤液用浓盐酸调pH值为3~4,静置沉淀,抽滤得粗制芸香苷。芸香苷的精制:取粗制芸香苷加蒸馏水400ml,煮沸至芸香苷全部溶解,趁热抽滤,冷却析晶,得芸香苷精制品。芸香苷的水解:取精制芸香苷0.5g,加入2%硫酸40ml,加热回流30min,放冷沉淀,抽滤得槲皮素。根据实验内容,分析并回答下列问题:芸香苷和槲皮素的相互关系及其结构有何异同?芸香苷和槲皮素产品颜色哪个深哪个浅?芸香苷可以用何种溶剂重结晶?提取过程中加入硼砂的目的是什么?碱溶酸沉法提取时为什么用石灰乳调pH值为8~9,加酸酸化后为什么控制pH值为3~4?试根据聚酰胺色谱分离原理,比较聚酰胺薄层色谱分离芸香苷和槲皮素时Rf大小关系。根据芸香苷和槲皮素的溶解度差异,分析芸香苷在酸水解过程中出现的澄清—浑浊—澄清现象。本案例涉及的理论知识和实验技术:黄酮的基本结构,黄酮苷和黄酮苷元的理化性质(颜色、溶解度、酸性、碱性)、提取方法(碱溶酸沉法)、分离方法(聚酰胺分离、结晶法)。案例分析:芸香苷和槲皮素都属于黄酮类化合物,芸香苷属于双糖苷,槲皮素是苷元。芸香苷酸水解可生成槲皮素。芸香苷呈淡黄色,槲皮素呈鲜黄色。因为芸香苷是3-OH成苷,成苷后助色团较槲皮素少,且分子共平面性变差,故芸香苷颜色比槲皮素浅。直接用沸水提取芦丁,破坏酶的活性,收率稳定,操作简便。芸香苷分子中有邻二酚羟基,易被氧化,加入硼砂的目的是保护邻二酚羟基不被氧化。因为芸香苷具有酚羟基呈酸性,可溶于碱液。加酸酸化,黄酮类化合物可沉淀析出。用碱溶酸沉法提取加入石灰乳既可调节碱性,还可以使槐米中的果胶、黏液质等杂质生成钙盐而不被溶出,有利于黄酮类化合物纯化处理。但碱性不宜过高,以免强碱下尤其加热时破坏黄酮母核。加酸酸化时pH值不宜过低,以免生成烊盐,致使析出的芸香苷复又溶解,降低产品收率。芸香苷是双糖苷,糖基数目较多,极性较大,故可溶于热水和醇中,考虑到实验安全与成本,选择水作为结晶溶剂最为合适。聚酰胺色谱分离黄酮类化合物规律:苷元相同时,流出色谱柱的先后顺序:双糖苷>单糖苷>苷元。先流出色谱柱的化合物在薄层色谱上Rf值大。故聚酰胺薄层色谱分离时芸香苷的Rf值大于槲皮素。在芸香苷水解过程中溶液出现浑浊—澄清—浑浊是因为芸香苷能溶于热水,难溶于冷水,所以芸香苷水解时,刚开始加热溶剂温度较低,芸香苷在水中溶解度小呈浑浊状态。随着加热的进行,芸香苷在水中溶解度加大,溶于热水,故溶液变澄清。继续加热,芸香苷逐渐水解生成槲皮素,槲皮素难溶于热水,故随后出现浑浊现象。通过该案例的讨论,学生不仅能将学过的相关知识结合起来,进一步明确黄酮结构与性质的关系,还能灵活运用于黄酮的提取分离实验中,大大提高了学习兴趣,加强了理论联系实际能力。

3讨论

案例分析教学法通过生活中的案例引出问题,要求学生通过查阅相关文献自己去寻找答案。教师只起引导作用,指导学生分析问题的重点和方法。教师所选的案例要真实可靠,学生通过案例分析对所学知识进行复习巩固,并且由浅入深,理论联系实际,提高解决问题能力,增强创新意识。在中药化学教学过程中,要注意案例必须紧扣教学内容,使学生通过案例分析有效掌握理论知识和实验原理。教师在教学前必须收集相关案例,进行深入分析,并对学生知识储备和能力水平有充分了解,提出符合学生实际的问题。另外,教师在讨论过程中要充分尊重学生的观点,对学生的分析予以总结归纳,补充不足。同时,教师的点评要有概括性、灵活性,既阐明基本理论知识,又解决学生在讨论过程中暴露出的问题。

参考文献:

[1]赵楠,刘涛,张廷剑,等.案例式教学法在天然药物化学教学中的应用[J].基础医学教育,2013,15(12):1059-1061.

[2]李文军.《中药化学》案例教学中案例的设计与思考[J].云南中医学院学报,2013,36(2):87-89.

[3]张家军,靳玉乐.论案例教学的本质和特点[J].中国教育学刊,2004(1):48-62.

[4]石任兵,李祥.中药化学[M].北京:科学出版社,2005.

作者:盛柳青 麻佳蕾 许玲玲 单位:金华职业技术学院医学院 南京市江宁区中医院