“海洋天然产物化学”研究型课程的教学探索

［摘 要］ “海洋天然产物化学”研究型课程基于多学科交叉思想，系统介绍了海洋天然产物的基本概况、基本研究方法、结构类型、不同海洋生物类群及其天然产物、海洋药物研发案例、生物技术在海洋天然产物中的应用等内容，注重规律、趋势分析和方法的实用性，有机融入课程思政，注意趣味性，采用启发、互动、研讨、分享和案例式教学，搭建科研交流平台，并结合考核训练学生文献阅读与学术评价能力。考核结果及调查问卷显示课程取得了较好教学成效，为该课程的进一步改进指明了方向，并有一定的参考价值。

［关键词］ 海洋天然产物化学；多学科交叉；研究型教学；知识体系；能力培养

［基金项目］ 2014年度广东省扬帆计划项目“引进紧缺拔尖人才”（201433009）；2020年度广东海洋大学南海学者计划项目“南海杰出学者”（JCXZ201905）；2022年度广东海洋大学研究生教育创新计划项目“研究生示范课程海洋天然产物化学”（202232）

［作者简介］ 张 翼（1978—），男，湖北蕲春人，博士，广东海洋大学食品科技学院教授，主要从事海洋天然产物研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）11-0101-04 ［收稿日期］ 2023-04-20

海洋已被公认为是重要的“蓝色药库”［1］。因此，海洋天然产物化学成为国内外高度重视的学科，如何有效地开展“海洋天然产物化学”课程的教学、提高学生的研究能力，对于本领域研究生的培养和学科发展非常关键。

广东海洋大学是广东省“冲补强”计划的重点建设大学，由于学校濒临南海的海洋生物资源优势以及海洋功能食品和药物的开发需求，学生迫切需要较系统地掌握海洋天然产物化学的知识体系、研究方法和新的研究趋势，因此笔者开设了32学时的“海洋天然产物化学”研究型课程，本文主要介绍了该课程的知识体系、教学方式和考核方式以及研究型教学思想在其中的体现［2］。

一、教学探索

（一）知识体系

随着时代的发展，传统海洋天然产物化学已经演变成了天然有机化学与海洋生物学、分子药理学、分子生物学、化学生物学、化学生态学、化学及生物信息学等学科交叉融通的复杂多学科体系。考虑到此趋势和学生科研工作需要，本课程设置了以下教学内容：（1）绪论。主要介绍海洋天然产物化学的基本概念、学科历史、一般方法论、重点生物资源和领域、研究难点、我国研究概况及未来发展方向。（2）基本研究方法模块。主要包括天然产物的提取分离方法和化合物结构波谱解析两部分，让学生掌握实用的基础研究技能，通过举例和习题贴近实操。（3）海洋天然产物结构类型。以生源合成途径为主线，从化学的视角，介绍了主要的海洋天然产物结构类型、相互间内在联系，结构、生物分布和活性特点，让学生形成较系统的认识。（4）海洋天然产物各论。从生物学和生态学的视角，介绍不同门类海洋生物的生物学、生态学特性，再在其基础上介绍该类海洋生物天然产物研究的发展趋势、主要结构类型、突出特点和代表性化合物的结构与生物活性或生态学功能。（5）海洋天然药物的研究与开发。以比较著名的草苔虫内酯、ET-743等海洋药物为例，从生物资源、发现历史、结构特点、研究新进展和新方法的应用、多学科的合作贡献和新的研究趋势等多方面系统介绍了海洋天然药物的研究实践，让学生能够从纵向、横向拓展学术思维，学会发展地看问题和多学科多角度知识运用的意识。（6）生物技术在海洋天然产物研究中的应用。生物技术越来越多的应用是现代及未来海洋天然产物研究的突出特点，在此章节中笔者通过案例介绍了基因组挖掘、组合生物合成、宏基因组、现代药理筛选技术在海洋天然产物研究中的应用。（7）学生学习分享模块。安排5课时让学生课下主动查阅学习感兴趣的国际重要期刊文献，在课堂上向老师、同学分享自己对文献的研究收获和见解，并与期末考核相结合。最后的一课时为开放互动环节，学生和教师可以就任何本领域的话题发表观点，提出感兴趣的问题，互相研讨交流。

（二）教学方式

作为一门针对研究生的课程，对学生研究思维能力的培养尤为重要［3-4］。为此，在课程的教学过程中，突出采用了启发、互动、研讨和分享式教学，并将课堂和课程QQ群搭建成科研交流平台，充分调动学生作为学习主体的积极性，让这门课程成为思辨的研究型课程，并直接助力学生的科研工作，让学生在完成挑战性任务、了解自然界的奥秘等探究中感受到科学的魅力和快乐，从而培养起浓厚的学习兴趣。例如，波谱解析是天然产物研究的基本功，在相关章节学习时，在课堂上除了介绍基本理论、方法和解析示例外，还提供了足量的习题让学生当堂参与。教师在布置一道习题后，给学生留一定时间分析，并请不同学生在黑板上画出各自推演的结构，但并不马上评判对错，而是让学生自己解释其推理，并请其他同学发表对不同答案的看法，必要时给予提点。学生有疑问时也可向老师或同学提问。通过这种思辨，让学生理解为什么只有一个唯一正确的答案，在这个过程中学生综合运用知识思考分析问题的能力得到了锻炼。又如在学习海洋植物的天然产物时，介绍了海洋环境造就的海洋天然产物突出特点——卤族元素取代，以及研究的较多的海藻、红树林植物和海草等类海洋植物卤素代谢的特点，给学生布置开放性的思考题，让学生查阅文献，了解相对研究较少的一些海滨耐盐植物及海水稻中次生代谢产物的研究情况及其可能的应用价值。

在最后一课时的开放交流讨论中，学生可以提出自己在课程学习以及在实验工作中的任何疑问，包括一些想法的可行性，教师和学生一起来分析探讨这些问题。有些时候也许教师并不熟悉学生具体的研究领域，但有些学生涉入更深，比如困扰某些学生的实验细节、技巧的诀窍，通过这种交流可能达到豁然开朗的效果。同时，不同领域的交流也能对师生产生很好的启发，因此这也是一个很好的学术交流、思想碰撞产生火花的平台。通过这个环节，更升华了研究型课程的内涵。另外，在本课程中也高度重视思政元素的融入，通过介绍我国在海洋药物领域的悠久历史、我国科学家在本领域做出的卓越贡献和学科的国际地位，激励学生为国成才、攻坚克难。

（三）考核方式

“海洋天然产物化学”是一门内容丰富且具有较大难度的课程，而学生的起点差异很大，因此本课程采用了平时成绩结合期末文献讲评形式的考核方案。总成绩包括作业（15%）、课堂参与（15%）、期末文献讲评（50%）、学术评价能力（10%）和考勤（10%）五部分。

作业的布置也偏重研究能力，包括一些具有适中难度的综合性结构解析习题和对海洋天然产物领域中的一些“明星分子”的文献调研、总结。通过作业，进一步训练学生的化合物结构波谱解析基本功以及学生通过自主学习了解学科领域研究进展及一个问题的不同方面的能力。而课堂参与主要考查平时课堂上的互动交流，以及后文所述期末文献讲评环节的参与度，要求学生在学习过程中必须投入、融入课堂，积极思考，提出问题。

期末文献讲评环节，要求学生自行从本领域主流的国际期刊或综合性期刊上自选一篇与本课程相关的研究论文，进行深度的阅读分析，在期末考核时通过PPT的形式向师生介绍该论文的主要内容及个人的收获、评价，并就老师和同学的疑问进行答辩，这种质疑往往具有挑战性、来自不同的视角，这就要求学生对文章要进行较深入的理解、思考和拓展阅读。同时，为了训练学生的学术评价能力，要求学生和教师一样，对讲述者从讲述清晰度、PPT制作质量、个人观点收获、回答问题质量等四个方面进行谨慎、独立的评分，学生的评分均值与教师的评分按相同权重计算得到讲述者的最终得分。

在期末文献讲评中，学生的提问参与度如前文所述构成课堂参与分的一部分，而学生对除本人外的各讲评者的评分与该讲评者最终得分的差值的平方和的大小，则作为其评价客观度（或称为“学术评价能力”）的衡量依据，即

，该平方和越小，表明其评价越趋向客观或接近总体评价，反之则越偏离客观或总体评价；再根据该平方和的区间对学生的该项能力进行评级和定量打分。

通过上述综合考核方式，期望能够起到督促学生平时钻研学习，培养主动思考交流、独立自学与专业外语、表述和批判思考、客观审慎评价等科学研究必需的素质和能力。

二、教学成效

第一轮教学选课学生人数为10人，考核成绩表明，课程总体教学效果较好。学生总成绩介于84.4～93.3分，平均89.3分。在各项构成指标中，文献讲评成绩相对均衡，而作业、课堂参与度与学术评价能力的个体间差异相对较大；但总体上看，各项成绩的均值达到了85分以上。这反映出学生的各方面能力得到了较全面的训练。

由于期末文献讲评环节既考查了讲评者的分析研究、表述和思辨能力，也训练了学生的学术评价能力。对该环节的成绩详细分析表明，总成绩介于86.9～92.1分，平均89.4分，从讲述清晰度、PPT制作质量、个人观点收获和回答问题质量等四方面（权重均为0.25）来看，有部分学生的口头表述能力有待提高，个别学生对文献有较深地理解，但面对问题的应变能力较欠缺。

如上所述，文献讲评环节是对听众学术评价能力的一个很好训练，可以反映一个人对被评对象的评价的审慎客观程度。将一个评价者对所有同学评价的偏差平方求和得到其对被评对象群体的评价偏差度量。以此类推，可得到所有评价者包括教师对被评对象群体的评价偏差度量（见图1），由结果可知学生7和学生9的学生评价偏差与教师接近。该训练的主要目的在于养成学生按一定量规，尽量客观审慎评价对象的学术评价能力。考虑到研究生作为未来科研的生力军，因此他们应该得到同行学术评议能力的培养，而且评价别人也是一个自省的过程。虽然基于评价者的评分与总体评分的偏差平方和来定量衡量一个评价者的评价客观性（学术评价能力），可以反映其评价与总体偏好的接近度，但可能还不够理想，有待改进探索［5］。

为了考查课程的教学效果，在最后一节课时向学生发放了匿名调查问卷，其内容包括学生、硕士论文基本研究课题方向，对课程知识体系合理性、课程学习收获度、课程对学位论文支撑度、课程对长期学术规划启发帮助、对教师授课满意度和对考核方式认可度的定性评价，具体的学习收获，对课题研究支撑方面、课程欠缺方面的建议，以及对课程思政的反馈。

结果显示，本轮选课学生其硕士论文60%选题为天然药物化学或食品化学，30%为药理作用机制，10%为其他方向。课程知识体系合理性方面，80%的学生表示很满意，20%的学生表示满意；学习收获度方面，70%的学生表示收获很多，30%的学生表示收获较多；课程对课题研究支持度方面，80%的学生表示很有帮助，10%的学生表示较有帮助，10%的学生表示关系一般；课程对学术生涯启发帮助方面，90%的学生表示很有帮助，10%的学生表示较有帮助；对授课效果，100%的学生表示很满意；对考核方式的认可度，90%的学生表示很合适，10%的学生表示比较合适。上述统计表明本门课程得到了学生的高度认可。

具体反馈表明，该门课程学生的主要收获体现在多个方面，其中，50%的学生提到了研究方法，60%的学生提到了前沿知识或未来趋势。在对本人课题研究的帮助方面，主要是了解海洋天然产物知识体系，加深对课题的理解，掌握波谱解析技能、分离分析手段，具备实验设计思想及启发开拓思路。关于课程欠缺和建议主要体现在增加课时（如增加更多方法学与实验设计思路、药物发现案例）（20%），增加讨论或文献分享（30%）。100%的学生对课程中的思政元素融入表示肯定。

总体而言，课程的考核结果及调查问卷表明本课程首轮教学的探索总体上受到了学生的一致好评，学生各方面的研究能力得到了较好的培养，为他们下一步从事课题研究奠定了较好的基础，当然也存在一些继续改进的空间。

结语

通过“海洋天然产物化学”课程教学中知识体系构建、多样化研究型教学方式的运用和考核方式方面的革新尝试，该课程已经初步具备了研究型课程的特点，有效建构了学生在该领域的知识框架，授予其基本的研究方法，训练、启发了学生科学研究的思维，培养了学生的浓厚学习兴趣，为学生搭建了学术研讨交流的平台，我们也发现了仍然存在的不足和可努力的空间。这些为该课程今后的持续改进指明了方向。