李存玉，彭國平，鄭云楓

（南京中醫(yī)藥大學藥學院，南京 210023）

0 引言

中藥制藥專業(yè)綜合實驗屬于中藥制藥專業(yè)核心課程，通過制藥理論與生產(chǎn)實踐的結合，基于中藥成分的理化性質(zhì)、作用特點，探索中藥復雜溶液體系中成分的轉移、轉化規(guī)律。通過該課程的學習，學生能夠熟練掌握中藥制藥過程所涉及的中藥成分理化性質(zhì)應用特點與化學影響，具備在生產(chǎn)實踐中識別問題、分析問題、解決問題的能力［1］。但在教學過程中，學生表現(xiàn)出理論知識與實踐能力脫節(jié)的問題，以丹參注射液制備時的醇沉工藝為例，采用相同實驗方案，出現(xiàn)差異大、難預測的醇沉效果。教師難以通過實驗結果了解學生對知識的掌握情況，無法進行針對性地教學指導。為了解決上述教學問題，改變現(xiàn)有教學模式，以醇沉實驗為例，整合線上教學資源，發(fā)掘線下教學優(yōu)勢，探索并構建線上線下混合式教學模式，使學生充分發(fā)揮自主能動性，檢索并使用MOOC、SPOC、雨課堂等相關線上教學資源，任課教師線下針對性進行解惑答疑［2-6］。

1 醇沉實驗教學現(xiàn)狀

1.1 課前預習

開展教學工作之前，任課教師上傳教學大綱、PPT、教學視頻至校網(wǎng)絡教學平臺（http：／ ／e.njucm.edu.cn／meol／personal.do），以供學生課前預習、同學交流、師生交互、作業(yè)反饋等。同時提供網(wǎng)絡開放課程，文獻檢索平臺。如醇沉溶液環(huán)境對成分影響規(guī)律的學習，可以通過中國大學MOOC（https：／ ／www.icourse163.org／）、中國知網(wǎng)中“中藥醇沉工藝優(yōu)化與過程控制研究進展”（https：／ ／kns.cnki.net／）以及《中華人民共和國衛(wèi)生部藥品標準》WS3-B-3766-98 丹參注射液質(zhì)量標準等途徑獲取相關知識點，同時結合微信、QQ等網(wǎng)絡手段提高交流效率。

1.2 課堂教學

學生通過“雨課堂”進行實名簽到，任課教師分析網(wǎng)絡教學資源使用及作業(yè)完成情況，圍繞教學重點、難點進行講述，以制藥企業(yè)生產(chǎn)實例為主題，通過PBL、翻轉課堂教學法，匹配相應的考評辦法，調(diào)動同學參與度，根據(jù)學生問題提出、反饋，判斷知識掌握情況，并及時予以解答。

1.3 課后實踐

課后學生根據(jù)預約實驗場地、儀器設備、試劑耗材批復情況，進入中藥制藥專業(yè)開放性實驗教學平臺，由學生為主體開展主題實驗，助教及實驗師輔助指導完成，并上傳實驗報告。同時，對于課堂參與度低、作業(yè)完成度差的同學，通過班級互助、教師課后針對性輔導的形式，提升學生學習能力。

2 線上線下混合式教學設計

2.1 明確教學目標

（1）知識目標。掌握醇沉法的基本原理；了解醇沉引起的復雜溶液體系變化；熟悉成分轉移率與存在狀態(tài)、醇沉的相關性。

（2）能力目標。能夠通過慢加快攪式的醇沉保障目標成分傳遞行為；能夠調(diào)節(jié)溶液環(huán)境改善醇沉效果；培養(yǎng)學生自主設計及方案執(zhí)行能力。

（3）課程思政。中藥制藥過程中的醇沉工藝與藥品質(zhì)量、安全性息息相關，圍繞中藥制藥專業(yè)培養(yǎng)目標，以中國制藥人的刻苦研制、醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展以及真實案例，從思想上產(chǎn)生共鳴，激發(fā)勵志求知的精神，并樹立正確的人生觀、價值觀和職業(yè)責任。

通過實驗數(shù)據(jù)詮釋醇沉操作的慢加快攪，闡明醇沉過程中存在狀態(tài)變化，成分為什么會“包裹”，為什么需要冷藏處理，為什么醇沉有時間要求？引導學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并實現(xiàn)能力提升。

以文獻報道的“清絡通痹顆粒醇沉工藝”為例［7］，分析青藤堿為何隨著乙醇濃度升高損失率增加，教育學生錯誤的醇沉處理，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成藥用資源浪費的同時，給制藥企業(yè)帶來損失，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

2.2 理清學情

本課程授課對象為中藥學類中藥制藥專業(yè)本科四年級學生，已經(jīng)歷有機化學、分析化學、中藥化學等理論知識和實驗操作技能訓練，為中藥制藥專業(yè)綜合實驗的學習奠定了基礎。學生經(jīng)過2 年多的專業(yè)課程學習，對于理論向?qū)嵺`過渡的專業(yè)課程，興趣濃厚，渴望能夠通過自身能力解決制藥過程中的關鍵科學問題。同時，具備于網(wǎng)絡資源查閱、整理、分析能力，且可以通過教師引導完成自主學習和課堂討論。

實驗教材采用中藥制藥專業(yè)綜合實驗自編講義，醇沉作為中藥制藥經(jīng)典精制除雜工藝，通過改變目標溶液體系中乙醇濃度，實現(xiàn)水溶性大分子無效成分沉淀的過程。本知識點需要學生掌握中藥溶液復雜體系中成分狀態(tài)與醇沉濃度的內(nèi)在關聯(lián)，可用于制劑除雜、多糖分離等。教學重點是醇沉法原理、復雜溶液體系、成分存在狀態(tài)。教學難點是成分狀態(tài)與醇沉傳遞行為及醇沉效果差異性控制。

2.3 合理的設計與安排

線上線下混合式教學可以有效溝通理論教學和課程實踐，圍繞丹參注射液制備時醇沉環(huán)節(jié)的成分轉移率偏差大的實際生產(chǎn)問題，通過課前預習、課中教學、課后實踐3 個階段，采用問題導入、理論學習、方案設計、實驗實施、結題討論的課程執(zhí)行模式，網(wǎng)絡、課堂、實驗室線上線下教學相結合，構建適用于中藥制藥專業(yè)綜合實驗的教學設計思路圖（見圖1）。充分鍛煉學生自主探究和組間協(xié)作能力，收獲實驗成果的滿足感。

圖1 教學設計思路

黑板教學設計包括課堂教學、實驗教學，其中課堂教學中黑板功能劃分為板書和幻燈投影區(qū)域，其中板書包括知識點標題、重點、難點以及需要著重記憶的內(nèi)容。幻燈區(qū)域提供教學視頻、PPT、圖片等資源。實驗教學黑板教學中分為板書和多功能交互屏，其中板書包括實驗主題、實驗人員、輔導教師、實驗員以及實驗數(shù)據(jù)交流區(qū)，多功能屏用于學生實驗結果、圖片、視頻、網(wǎng)絡資源展示。

2.4 教學創(chuàng)新點

（1）通過混合式教學，溝通“課前-課中-課后”教學過程，貫穿理論與實踐教學，調(diào)整學生、教師的角色定位，打破課堂教學中時間和空間限制，激發(fā)學生主觀求知熱情，培養(yǎng)學生質(zhì)疑問題、設計方案、解決問題的科研邏輯思維與執(zhí)行能力［8］。

（2）“互聯(lián)網(wǎng)＋開放性實驗”為鍛煉學生實踐創(chuàng)新能力提供了平臺［9］，學生通過實驗教學平臺預約試劑、實驗室、設備等教學資源，提高學生課余時間使用的靈活性和合理性，有助于實驗教學中心對教學資源進行統(tǒng)籌安排，提高軟、硬件利用效率。

（3）以制藥關鍵工藝存在的問題為導入點，學生通過科研探索、努力求知實現(xiàn)自我價值。在掌握相關知識點的同時，塑造科研思維，構建了中藥制藥化學知識體系。

3 實驗實施、結果分析及教學效果評價

3.1 制藥問題，新課導入

（1）學生通過網(wǎng)絡教學平臺預習“溶液體系-醇沉過程與影響”、中國大學MOOC 教學視頻。同時下載課程PPT、教學大綱、作業(yè)（選擇題、判斷題），了解章節(jié)知識點、重點、難點。

（2）制藥問題的提出，丹參注射液生產(chǎn)工藝中的醇沉環(huán)節(jié)，采用相同的試劑，但批次間成分轉移率差異大？醇沉的原理是什么？醇沉與復雜溶液體系的關系？成分存在狀態(tài)與醇沉轉移率的關系？如何發(fā)掘引起轉移率差異大的原因？

（3）預習效果評價，根據(jù)網(wǎng)絡教學平臺中作業(yè)反饋，師生交互功能抽查錯題的原因和預習存在疑問。綜合分析，大部分同學掌握了醇沉是通過改變?nèi)芤后w系，影響溶液環(huán)境中溶質(zhì)溶解度，實現(xiàn)沉淀分離的理論知識點，也理解了溶質(zhì)溶解度與分子大小、存在狀態(tài)是相關的。但是在分析成分轉移率差異時難以應用，僅能提出“慢加快攪”基本操作原則，相同的試劑和操作方式，存在差異的原因難以分析。

（4）梳理知識點，引導發(fā)現(xiàn)科學問題。講解丹參注射液中主要含有酚酸類成分，在水溶液中以分子態(tài)、離子態(tài)形式存在，且存在分子大小、解離常數(shù)差異。隨著溶液體系變化，解離常數(shù)改變也會影響溶解度，如何控制目標成分的溶解過程，是實現(xiàn)醇沉效果一致性的關鍵。

3.2 設計主題，實踐執(zhí)行

3.2.1 實驗準備

（1）文獻查閱，做好準備工作。通過中國知網(wǎng)、萬方、維普、ScienceDirect、Wiley數(shù)據(jù)庫分析，發(fā)現(xiàn)醇沉過程中影響成分轉移率有成分存在狀態(tài)、沉淀物包裹兩個關鍵因素［10-11］。

（2）實驗主題提出。沉淀包裹與溶液環(huán)境中乙醇分布的均勻性相關，提出主題①乙醇加入速度、加入方法對成分轉移率的影響；成分存在狀態(tài)決定了醇沉溶液中的溶解度，提出主題②通過溶液pH 調(diào)控成分存在狀態(tài)，探索解離行為與轉移率的相關性。

（3）提交實驗方案。包括實驗主題、實驗人員、目的、試劑、儀器、場地、時間等內(nèi)容，通過實驗教學平臺提交。

（4）方案反饋。認可實驗主題，提出多因素考察時，需要量化考察因素，如加醇速度等；溶液pH調(diào)節(jié)，了解成分解離常數(shù)pKa 和酸堿穩(wěn)定性，設定考察范圍。同時向?qū)W生反饋試劑、儀器、場地批準情況，實驗開展時間、指導老師、實驗員安排。

3.2.2 實驗方案執(zhí)行與數(shù)據(jù)分析

（1）操作參數(shù)對醇沉效果的影響。針對加入乙醇均勻度與溶液環(huán)境中局部乙醇濃度過高，引起的不溶性微粒瞬間釋放，導致成分包裹。學生自主設計定量醇沉裝置（見圖2），采用雷弗BT101L 流量型智能蠕動泵與花灑連接，提高乙醇加入準確性和均勻性。根據(jù)濃縮至相對密度的丹參浸膏，醇沉至含乙醇濃度為75%，加入95%乙醇體積為1 500 mL，分別定量考察10、20、50、100、200、500 mL／min 的乙醇流量，以除雜率、成分轉移率為指標進行評價。

圖2 定量醇沉示意圖

從圖3 所示可見，隨著乙醇流量的增加，除雜率和成分轉移率均呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，其中當乙醇流量超過100 mL／min時，除雜效果和成分轉移率均下降明顯，此時與去雜存精的醇沉目的相悖，也是引起醇沉批次間差異大的原因所在。因此，學生分析此時加入乙醇速度過快，出現(xiàn)沉淀物對成分的包裹，同時雜質(zhì)類成分未經(jīng)過微粒析出、團聚沉淀的過程，反而出現(xiàn)除雜率降低的趨勢。

圖3 操作參數(shù)對醇沉效果的影響

（2）溶液pH 對醇沉效果的影響。查閱文獻［12］，確定指標性成分pKa，原兒茶醛（7.56）、迷迭香酸（4.01）、丹酚酸B（2.77），丹參提取液pH在4.0～5.0范圍內(nèi)，存在狀態(tài)主要為以游離態(tài)的原兒茶醛、游離-解離共存的迷迭香酸、解離態(tài)的丹酚酸B，為了改善成分在終端醇濃度下的溶解度，在相同醇沉操作前提下，考察pH分別為2.0～8.0 時對指標性成分轉移率影響（見圖4）。

圖4 溶液pH對醇沉效果的影響

分析圖4 中數(shù)據(jù)，溶液pH 引起的成分存在狀態(tài)變化，對醇沉效果具有一定影響。從圖中折線變化趨勢，隨著pH升高，成分轉移率均下降，其中迷迭香酸因離子化程度高，引起溶解度下降，綜合成分轉移率和除雜率，應該控制溶液pH≤4，可以在保障除雜效果的同時，控制指標性成分的損失。

根據(jù)兩個主題組的實驗結果，組內(nèi)同學分工協(xié)作，一部分同學整理總結匯報材料，一部分同學根據(jù)操作參數(shù)以及溶液pH 對醇沉的影響，選擇pH 為4 時，乙醇流量50 mL／min，進行醇沉效果驗證實驗（平行3次），結果發(fā)現(xiàn)除雜率與成分轉移率相對穩(wěn)定，RSD（%）＜5.0%。經(jīng)過實驗方案設計、執(zhí)行、分析、驗證，初步解決了丹參注射液醇沉效果一致性差的生產(chǎn)問題。

3.3 結題匯報

同學們圍繞研究現(xiàn)狀、立題依據(jù)、實驗方案、研究內(nèi)容、實驗結果，以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫文獻為支撐，提出丹參注射液生產(chǎn)中的醇沉環(huán)節(jié)，通過控制乙醇加入速度、溶液pH，可以改善生產(chǎn)過程中批次間的一致性問題［13］。同時，其余同學根據(jù)線上線下混合式教學構建的知識體系進行提問、討論，有同學提出，實驗室規(guī)模研制的醇沉裝置進行工業(yè)化的可行性。

通過結題匯報，項目執(zhí)行和參與討論的同學均掌握醇沉法基本原理，熟悉丹參中指標性成分轉移率與存在狀態(tài)、醇沉的相關性。同時，理解慢加快攪的關鍵在于溶液環(huán)境中乙醇濃度變化的梯度性和均勻性，同時同學們圍繞醇沉實驗的主題，充分鍛煉了自主設計和方案執(zhí)行能力。

圍繞文獻清絡通痹顆粒醇沉工藝中藥效成分青藤堿隨著乙醇濃度升高損失率增加的現(xiàn)象，基于已取得的實驗結論，學生提出①青藤堿屬于脂溶性成分，乙醇濃度升高，溶解度增加，因此文獻結果與理論知識相悖；②推測青藤堿以離子態(tài)形式存在，引起醇沉損失；③操作誤差引起的沉淀物“包裹行為”。并進一步提出數(shù)據(jù)驗證和解決方案，實現(xiàn)了知識、能力和課程思政培養(yǎng)目標，學生樹立了勵志求知科研探索精神和中藥制藥人的職業(yè)責任。

3.4 理論與實踐相結合

根據(jù)學生匯報、討論情況，對本節(jié)課程學習內(nèi)容進行總結，強調(diào)的重點和難點內(nèi)容，幫助學生梳理知識體系。借助中藥制藥專業(yè)實踐基地優(yōu)勢，前往附屬醫(yī)院制劑部、康緣藥業(yè)、南京中山制藥，在一線生產(chǎn)技術人員帶領下進行生產(chǎn)實踐訓練，了解GMP 車間管理規(guī)范、生產(chǎn)流程和車間布局，以及中試設備操作及生產(chǎn)記錄填寫，通過理論聯(lián)系實踐，增強教學效果［14-15］。

學生通過網(wǎng)絡教學平臺，在線提交結題報告，根據(jù)方案設計、項目執(zhí)行、總結討論和報告完成情況進行分數(shù)評定，根據(jù)學生討論和問題通過平臺反饋，并進行教學反思、更新教學資源等。

4 結語

通過線上線下混合式教學法將中藥制藥專業(yè)綜合實驗中的制藥理論與生產(chǎn)實踐進行有效結合，借助信息化教學平臺、網(wǎng)絡教學資源、生產(chǎn)實踐教學基地［16］，貫穿“課前-課中-課后”教學環(huán)節(jié)，打破“空間-時間-人員”限制，以醇沉實驗為例，通過問題引導，設計主題，實踐執(zhí)行，結題匯報，理論與實踐相結合，在實現(xiàn)知識能力培養(yǎng)的同時，鍛煉學生自主學習、求知欲望和協(xié)作能力。

通過線上線下混合教學模式在中藥制藥化學課堂教學改革中的設計與實踐，讓學生、教師重新進行了角色定位，學生從“為什么”的提問過渡至“是什么”的學術交流，文獻查閱、網(wǎng)絡學習、數(shù)據(jù)討論頻率明顯增加。實驗教學場地、設備資源得到合理化配置，任課教師、實驗教學人員、助教的職業(yè)價值得到進一步釋放，增強了知識傳遞的責任感，收獲了學生對教學效果的肯定，實現(xiàn)了學生理論學習和實踐能力培養(yǎng)的雙提升。