唐安娜，王京

1南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，分析科學(xué)研究中心，天津市生物傳感與分子識別重點實驗室，天津 300071

2南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，天津 300071

藥物分析是運用化學(xué)的、物理學(xué)的、生物學(xué)的以及微生物學(xué)的方法和技術(shù)來研究藥物的化學(xué)檢驗、藥物穩(wěn)定性、生物利用度、藥物臨床監(jiān)測和中草藥有效成分的定性和定量等的一門學(xué)科[1,2]。藥物分析技術(shù)在藥物的研制和生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要的作用，其中每一環(huán)節(jié)都要用到分析技術(shù)，尤其是各種分離技術(shù)手段[3–5]。在整個新冠病毒的疫情防控期間，許多重要的防控步驟(或措施)，如新冠肺炎病毒(2019-nCoV)的基因組測序、個人衛(wèi)生防護、新冠肺炎病毒檢測和感染患者的治療等，都在很大程度上涉及到分離技術(shù)或分離原理。在授課過程中，將南開大學(xué)有效教學(xué)團隊引入的有效教學(xué)O-AMAS模型(Objectives目標，Activation激活，Multi-learning多元學(xué)習(xí)，Assessment有效測評，Summary簡要總結(jié))融入課程教學(xué)中[6]。聯(lián)系疫情，生動開啟課程第一講；通過課程思政，激發(fā)學(xué)生愛國情懷和擔當精神；結(jié)合疫情進展，突出課程內(nèi)容特色；運用多種授課模式，提高學(xué)生的參與度和獲得感，同時加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握，提高對英語的綜合運用能力。改進考核方式，更好地反映學(xué)生對知識點的理解、掌握和運用能力。

1 課程目標(Objectives)

通過學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生掌握藥物分析中各種分離技術(shù)的原理及其在藥物分析中的應(yīng)用；鞏固并拓展以前所學(xué)習(xí)過的儀器分析知識，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。開設(shè)該英文課程，在專業(yè)課教學(xué)的同時,創(chuàng)建一個運用英語的環(huán)境，提高學(xué)生英語聽、說、讀、寫及交流能力。

2 激活(Activation)

2.1 聯(lián)系疫情，開啟課程第一講

2020年1月10日，我國公布了第一個新冠肺炎病毒(2019-nCoV)的基因組序列數(shù)據(jù)，這為研究分析新型冠狀病毒的進化來源、致病病理提供了第一手資料，同時也對開發(fā)特異性診斷試劑盒具有十分重要的意義。在向?qū)W生介紹這些情況時，自然而然過渡到人類基因組計劃(Human Genome Project，HGP)。人類基因組計劃與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃并稱為三大科學(xué)計劃，是人類科學(xué)史上的又一個偉大工程，被譽為生命科學(xué)的“登月計劃”[7]。然而，世界各國在開展這一計劃的過程中剛開始并不是一帆風順，可謂是困難重重。由于測序技術(shù)落后的原因，前七年半僅完成了總測序工作量的3%?！肮び破涫?，必先利其器”，基于96通道高效毛細管電泳的新一代基因測序技術(shù)的出現(xiàn)，使人類僅用了五年半時間，就完成了剩余97%的工作，使得人類基因組計劃比原定計劃提前兩年得以順利完成。而高效毛細管電泳技術(shù)，就是藥物分析中的常用分離手段，目前該技術(shù)已出現(xiàn)在越來越多的地方或國家標準中，在《中華人民共和國藥典》(2015年版)和美國藥典中也有應(yīng)用。結(jié)合疫情，將相關(guān)知識進行串聯(lián)和結(jié)合，引發(fā)了學(xué)生的求知欲，使得學(xué)生對后面將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生了濃厚的興趣。

2.2 通過課程思政[8]，激發(fā)學(xué)生愛國情懷和擔當

在眾多的分離技術(shù)中，色譜分離技術(shù)可對復(fù)雜樣品(多組分混合物)進行高效分離，因而具有明顯的優(yōu)勢。吸附色譜法是利用組分在固體吸附劑(固定相)上的吸附能力強弱不同而實現(xiàn)分離的方法。吸附色譜法被廣泛應(yīng)用于永久性氣體及氣態(tài)烴類等的分離。

在此次抗擊疫情的過程中，口罩成為個人出行時必不可少的防護工具?？谡忠话愣加型?、中、內(nèi)三層，其中起關(guān)鍵作用的中間層為隔離過濾層，其材質(zhì)多為超細聚丙烯(PP)纖維熔噴布、活性碳或其他高分子纖維材料，而這些材料也大都是吸附色譜法中用到的吸附材料。中國是口罩的發(fā)源地，在《孟子?離婁》中就有“西子蒙不潔，而人皆掩鼻而過之”的句子。到了元朝，從《馬可波羅游記》中可了解到，“在元朝宮殿里獻食的人，皆用絹布蒙口鼻，俾其氣息不觸飲食之物”。這里的“絹布”被認為是原始口罩，或現(xiàn)代口罩的雛形。1910年，我國東北地區(qū)鼠疫流行，醫(yī)學(xué)博士伍連德(字星聯(lián))臨危受命，出任了東三省防疫全權(quán)總醫(yī)官。為了防止飛沫傳播病菌從而造成更大范圍的疫情，伍連德用雙層棉紗夾一塊吸水藥棉，然后把兩端剪開做綁帶，發(fā)明了“伍氏口罩”。這種口罩制造原料取材方便、制作工序簡單且防護效果明顯，因而在當時被廣泛推廣使用，再結(jié)合他推薦采用的有效隔離和全面消毒措施，使得疫情僅僅兩個多月就得到了全面的控制。梁啟超先生曾贊譽道，“科學(xué)輸入垂五十年，國中能以學(xué)者資格與世界相見者，伍星聯(lián)博士一人而已”。1935年，伍連德獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎提名，成為獲此提名的中國第一人。

在此次新冠疫情突發(fā)的關(guān)鍵時刻，鐘南山院士，這位84歲的老人臨危受命，出任國家衛(wèi)生健康委員會高級別專家組組長，“逆行”沖往防疫最前線?！皣业拇笫?，自己義不容辭”，曾在非典、H7N9禽流感等傳染病防控中做出重要貢獻的李蘭娟院士，剛在北京做完疫情匯報，當晚就趕回杭州，第二天早上8點準時出現(xiàn)在醫(yī)院的接診室。此外，還有王辰、張伯禮、陳薇等多位醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的院士專家深入疫情防控第一線，從病毒溯源、臨床救治方案、疫苗研發(fā)等多方面進行科學(xué)研判，精準發(fā)力，他們無疑是此次疫情中全國人民的“定心丸”，是值得每個國人尊重的真正意義上的“國士”。

在授課過程中，將分離技術(shù)基礎(chǔ)理論知識與疫情期間醫(yī)護、科研人員感人的事跡“同向同行”，形成了協(xié)同效應(yīng)，大大激發(fā)了學(xué)生的愛國主義情懷和主動擔當、無私奉獻的精神。在傳授專業(yè)知識的同時，將課程思政融入到每個章節(jié)的授課中(表1)。

表1 各個章節(jié)主要課程思政知識點

2.3 結(jié)合疫情進展，突出課程內(nèi)容特色

通常，一類新藥的研發(fā)過程是非常漫長的。一種新藥從最初的實驗室研究到最終的投放市場平均需要花費12年左右的時間。進行臨床前實驗的上千種藥物候選化合物，可能只有幾種進入到后期的臨床試驗，而最終得以批準上市的很可能只有一種。

作為藥物的一種，疫苗屬于生物制劑，以其研制為例，實驗室階段需進行病毒樣本提取(純化)；疫苗的設(shè)計(制備)；動物實驗；疫苗的藥學(xué)、藥效學(xué)和藥理毒理學(xué)研究；疫苗安全性、有效性評價等。我國的陳薇院士團隊在疫情出現(xiàn)后，就集中力量開展了疫苗研制應(yīng)急科研攻關(guān)。陳薇院士團隊研制的新冠疫苗已于2020年3月底完成了一期臨床試驗受試者的接種工作，并于4月9日開始招募二期臨床試驗志愿者，這也是全球首個啟動二期臨床研究的新冠疫苗品種。截至2020年11月中旬，我國第五款疫苗已進入三期試驗。

在疫苗、抗體的研究和生產(chǎn)過程中，都離不開有效的分離、純化技術(shù)。拿疫苗制備過程來說，含有目標產(chǎn)物的培養(yǎng)液中通常含有較多的雜質(zhì)(比如破碎細胞、蛋白多糖等)，此外，目標產(chǎn)物的濃度通常較低，不足以發(fā)揮效能，因此必須經(jīng)過分離純化，才能獲得高純度、符合質(zhì)量標準的產(chǎn)品。在這一過程中，常用到的技術(shù)主要有沉淀法、離心法、超濾法和層析法。層析法又稱為色譜法，由于具有高的分離純化效率，同時分離過程條件溫和，所以廣泛應(yīng)用在生物大分子、病毒和抗體蛋白的分離純化過程中。

在對相關(guān)分離技術(shù)講解的過程中，緊密結(jié)合歷史上一些病毒、生物大分子的分離事例，不僅可充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也可加深他們對不同分離技術(shù)分離機理和技術(shù)特點的理解和掌握。

3 多元學(xué)習(xí)(Multi-learning)

多元學(xué)習(xí)方式包括接受式學(xué)習(xí)、自主式學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、體驗式學(xué)習(xí)等，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展更是為多元學(xué)習(xí)拓寬了平臺[9]。

3.1 運用多種教學(xué)模式、提高學(xué)生參與度和獲得感

3.1.1 線上授課模式

在疫情期間，“藥物分析中的分離技術(shù)”課程采用了線上授課的方式，具體流程如下：(1) 課前準備：教師準備課程資源、制定課程目標、學(xué)習(xí)計劃、重點難點；學(xué)生準備好上課必備的手機、電腦，提前學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺的使用(雨課堂首選，飛書會議、騰訊會議備選)。(2) 學(xué)習(xí)過程：教師提前錄制好PPT音頻、視頻課件并將其發(fā)布到學(xué)堂云SPOC (Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程)平臺，同時給學(xué)生布置每周的學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)送學(xué)習(xí)及作業(yè)提醒，學(xué)生自主學(xué)習(xí)；(3) 學(xué)習(xí)效果檢測：采用雨課堂直播課的形式，首先總結(jié)本章節(jié)的重點、難點。接下來，發(fā)布習(xí)題，學(xué)生線上做題，隨機點名，提交答案，教師隨后對習(xí)題進行解析。(4) 鞏固提高：發(fā)給學(xué)生英文文獻，學(xué)生在閱讀文獻后總結(jié)文獻中用到的分離技術(shù)，介紹其原理，思考還可采用哪些分離、分析技術(shù)來提升、改進該工作(表2)。

疫情期間為了及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，請參與課程學(xué)習(xí)的同學(xué)結(jié)合當前新冠疫情，用英文來談一談：

1) What is the role of separation technology in pharmaceutical analysis in the treatment of 2019-nCoV？(藥物分析中的分離技術(shù)在當前治療新冠肺炎中發(fā)揮了什么作用？)

2) How did I learn the course Separation Technology in Pharmaceutical Analysis in the epidemic period？(疫情期間我是如何來學(xué)習(xí)“藥物分析中的分離技術(shù)”課程的？)

問題下發(fā)不久，就收到了79名學(xué)生發(fā)來的答復(fù)。這些答復(fù)形式多樣：有文字表述、文字+圖片、PPT、PPT+語音和視頻等(圖1)。大家普遍認為藥物分析中的分離技術(shù)在抗擊新冠疫情過程中發(fā)揮了重要作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：新冠肺炎診斷、抗新冠病毒新藥的研發(fā)、疫苗的研制等。比如，在抗新冠病毒新藥研制過程中，需要用到現(xiàn)代的藥物分離/分析手段來研究藥物在人體中的作用機理，藥物與病毒的作用機制以及藥物的藥理學(xué)及藥代動力學(xué)過程等。在藥物的規(guī)?；a(chǎn)階段，高效、經(jīng)濟的藥物分離和提純手段更是必不可少的。

圖1 “疫情期間我是如何來學(xué)習(xí)藥物分析中的分離技術(shù)課程的”部分回復(fù)截屏

有學(xué)生在答題時還提到了上個世紀五六十年代，發(fā)生在歐洲的“反應(yīng)?！笔录?。在這次事件中，孕婦服用了一種叫做沙利度胺的藥物，產(chǎn)下了數(shù)以萬計的四肢短小的畸形嬰兒。后來人們對沙利度胺進行研究，發(fā)現(xiàn)該藥物具有一個手性對稱中心，其右旋體具有鎮(zhèn)定和安神的作用，但左旋體卻具有致畸作用。正是由于孕婦服用了其外消旋體，才導(dǎo)致了這次震驚世界的悲劇事件的發(fā)生。而對于藥物外消旋體的拆分，手性色譜是最直接、也最為高效的方式。通過這個生動的事例，同學(xué)們深刻地認識到在藥物研發(fā)過程中，必須實事求是，來不得半點的馬虎和大意，必須時刻保持科學(xué)的精神和嚴謹?shù)膽B(tài)度。而這些，其實也是從事自然科學(xué)研究的人員所應(yīng)具備的基本素質(zhì)。

3.1.2 線下+線上混合式課堂授課模式

英文課程藥“物分析中的分離技術(shù)”，線下課堂授課以教師講課為主，采用全英文PPT教學(xué)課件。通過疫情期間的線上教學(xué)，積累了比較豐富的線上教學(xué)經(jīng)驗，并將其用于目前的線下教學(xué)中。教師提前將預(yù)習(xí)課件發(fā)布到雨課堂中，學(xué)生提前預(yù)習(xí)。在線下授課中，每隔15 min左右會有知識點彈題，學(xué)生線上答題。部分章節(jié)小測驗在雨課堂中隨堂進行。習(xí)題解析過程，采用隨機點名的方式，請學(xué)生回答。通過以上方式，能夠吸引學(xué)生的注意力，及時了解學(xué)生對知識點的掌握情況。部分課后作業(yè)發(fā)布在雨課堂，要求學(xué)生在限定時間內(nèi)完成。教師及時查看線上平臺提供的數(shù)據(jù)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，隨之調(diào)整教學(xué)進度和改進教學(xué)方法。

為了進一步提高學(xué)生的參與度，加深學(xué)生對一些專業(yè)詞匯的深入理解，引入更多課堂互動環(huán)節(jié)。比如，你來比劃我來猜，使學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)到專業(yè)詞匯，并進一步加深理解。對于部分知識點的學(xué)習(xí)，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)庫查找素材，制作PPT，進行課堂展講。講解完畢，同學(xué)提問，在互動和交流中進一步增強學(xué)生對專業(yè)知識的理解，同時提高了他們對英文的聽、說、讀、寫和綜合運用能力。邀請有豐富科研經(jīng)驗的教師用英文講解相關(guān)科研領(lǐng)域的前沿知識以及亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，在討論和交流中培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和探索精神。組織學(xué)生參觀相關(guān)專業(yè)的實驗室，通過演示或親自動手實驗，加深對課堂知識的理解和掌握(表2)。

表2 教學(xué)模式的對比

4 有效測評(Assessment)

課程的考核采用過程評價[10]與期末測驗相結(jié)合的考核方法。過程評價：習(xí)題課答題情況、課后作業(yè)、出勤等。為保證學(xué)生扎實掌握基本原理與基礎(chǔ)知識，要求學(xué)生進行階段學(xué)習(xí)要點總結(jié)。過程評價作為平時成績，占總成績的50%，期末測驗成績占總成績的50%。期末測驗試題中的閱讀文獻題要求學(xué)生從文獻中找出主要創(chuàng)新之處——“亮點”，介紹文獻中用到哪些分離分析技術(shù)，解決了哪些問題。結(jié)合自己的科研、實驗經(jīng)驗談一談可以采用哪些措施改進該工作等。采用這種考核方式，可以更好地體現(xiàn)和反映學(xué)生對知識點的理解、掌握和運用能力。

5 簡要總結(jié)(Summary)

完成一章的課程學(xué)習(xí)或階段性測試之后，要求學(xué)生總結(jié)本章的知識點、重點、難點，反饋教學(xué)效果。隨后教師對本章內(nèi)容或階段性測試結(jié)果進行系統(tǒng)的總結(jié)、梳理，并根據(jù)學(xué)生反饋的意見、建議，適當調(diào)整教學(xué)進度、改進教學(xué)方式等。

6 結(jié)語

在英文課程“藥物分析中的分離技術(shù)”的授課過程中，將南開大學(xué)有效教學(xué)團隊引入的有效教學(xué)O-AMAS模型(Objectives目標，Activation激活，Multi-learning多元學(xué)習(xí)，Assessment有效測評，Summary簡要總結(jié))融入到課程的教學(xué)中。采用多樣化教學(xué)模式，充分利用課程資源、網(wǎng)絡(luò)資源和科技文獻，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。教師通過學(xué)習(xí)平臺提供的數(shù)據(jù)和信息，時刻關(guān)注線上教學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生反饋的意見、建議，適當調(diào)整教學(xué)進度、改進教學(xué)方式。疫情期間線上授課積累的經(jīng)驗，為線下課堂教學(xué)提供了很好的借鑒。通過以上措施，踐行了“學(xué)以致用，用以促學(xué)，學(xué)用相長”的教學(xué)理念。在培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)知識的同時，進一步培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和主動擔當、無私奉獻的愛國情懷。