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(shí)別重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300071

2南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，天津 300071

藥物分析是運(yùn)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(yàn)、藥物穩(wěn)定性、生物利用度、藥物臨床監(jiān)測(cè)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(gè)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(cè)序、個(gè)人衛(wèi)生防護(hù)、新冠肺炎病毒檢測(cè)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(tuán)隊(duì)引入的有效教學(xué)O-AMAS模型(Objectives目標(biāo)，Activation激活，Multi-learning多元學(xué)習(xí)，Assessment有效測(cè)評(píng)，Summary簡(jiǎn)要總結(jié))融入課程教學(xué)中[6]。聯(lián)系疫情，生動(dòng)開啟課程第一講；通過課程思政，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)情懷和擔(dān)當(dāng)精神；結(jié)合疫情進(jìn)展，突出課程內(nèi)容特色；運(yùn)用多種授課模式，提高學(xué)生的參與度和獲得感，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，提高對(duì)英語的綜合運(yùn)用能力。改進(jìn)考核方式，更好地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、掌握和運(yùn)用能力。

1 課程目標(biāo)(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(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)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(shí),創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)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(guó)公布了第一個(gè)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(jìn)化來源、致病病理提供了第一手資料，同時(shí)也對(duì)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(shí)，自然而然過渡到人類基因組計(jì)劃(Human Genome Project，HGP)。人類基因組計(jì)劃與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃并稱為三大科學(xué)計(jì)劃，是人類科學(xué)史上的又一個(gè)偉大工程，被譽(yù)為生命科學(xué)的“登月計(jì)劃”[7]。然而，世界各國(guó)在開展這一計(jì)劃的過程中剛開始并不是一帆風(fēng)順，可謂是困難重重。由于測(cè)序技術(shù)落后的原因，前七年半僅完成了總測(cè)序工作量的3%?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，基于96通道高效毛細(xì)管電泳的新一代基因測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，使人類僅用了五年半時(shí)間，就完成了剩余97%的工作，使得人類基因組計(jì)劃比原定計(jì)劃提前兩年得以順利完成。而高效毛細(xì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，在《中華人民共和國(guó)藥典》(2015年版)和美國(guó)藥典中也有應(yīng)用。結(jié)合疫情，將相關(guān)知識(shí)進(jìn)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(duì)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(guó)情懷和擔(dān)當(dāng)

在眾多的分離技術(shù)中，色譜分離技術(shù)可對(duì)復(fù)雜樣品(多組分混合物)進(jìn)行高效分離，因而具有明顯的優(yōu)勢(shì)。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(qiáng)弱不同而實(shí)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(gè)人出行時(shí)必不可少的防護(hù)工具。口罩一般都有外、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(xì)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(guó)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(xiàn)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(rèn)為是原始口罩，或現(xiàn)代口罩的雛形。1910年，我國(guó)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(jiǎn)單且防護(hù)效果明顯，因而在當(dāng)時(shí)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(gè)多月就得到了全面的控制。梁?jiǎn)⒊壬澴u(yù)道，“科學(xué)輸入垂五十年，國(guó)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(jiǎng)提名，成為獲此提名的中國(guó)第一人。

在此次新冠疫情突發(fā)的關(guān)鍵時(shí)刻，鐘南山院士，這位84歲的老人臨危受命，出任國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)高級(jí)別專家組組長(zhǎng)，“逆行”沖往防疫最前線?！皣?guó)家的大事，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(xiàn)的李蘭娟院士，剛在北京做完疫情匯報(bào)，當(dāng)晚就趕回杭州，第二天早上8點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)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(jìn)行科學(xué)研判，精準(zhǔn)發(fā)力，他們無疑是此次疫情中全國(guó)人民的“定心丸”，是值得每個(gè)國(guó)人尊重的真正意義上的“國(guó)士”。

在授課過程中，將分離技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)與疫情期間醫(yī)護(hù)、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(guó)主義情懷和主動(dòng)擔(dān)當(dāng)、無私奉獻(xiàn)的精神。在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，將課程思政融入到每個(gè)章節(jié)的授課中(表1)。

表1 各個(gè)章節(jié)主要課程思政知識(shí)點(diǎn)

2.3 結(jié)合疫情進(jìn)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(zhǎng)的。一種新藥從最初的實(shí)驗(yàn)室研究到最終的投放市場(chǎng)平均需要花費(fèi)12年左右的時(shí)間。進(jìn)行臨床前實(shí)驗(yàn)的上千種藥物候選化合物，可能只有幾種進(jìn)入到后期的臨床試驗(yàn)，而最終得以批準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室階段需進(jìn)行病毒樣本提取(純化)；疫苗的設(shè)計(jì)(制備)；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)；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(píng)價(jià)等。我國(guó)的陳薇院士團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)研制的新冠疫苗已于2020年3月底完成了一期臨床試驗(yàn)受試者的接種工作，并于4月9日開始招募二期臨床試驗(yàn)志愿者，這也是全球首個(gè)啟動(dòng)二期臨床研究的新冠疫苗品種。截至2020年11月中旬，我國(guó)第五款疫苗已進(jìn)入三期試驗(yàn)。

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(biāo)產(chǎn)物的培養(yǎng)液中通常含有較多的雜質(zhì)(比如破碎細(xì)胞、蛋白多糖等)，此外，目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(duì)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(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也可加深他們對(duì)不同分離技術(shù)分離機(jī)理和技術(shù)特點(diǎn)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(yàn)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(tái)[9]。

3.1 運(yùn)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(zhǔn)備：教師準(zhǔn)備課程資源、制定課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)計(jì)劃、重點(diǎn)難點(diǎn)；學(xué)生準(zhǔn)備好上課必備的手機(jī)、電腦，提前學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的使用(雨課堂首選，飛書會(huì)議、騰訊會(huì)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(tái)，同時(shí)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(cè)：采用雨課堂直播課的形式，首先總結(jié)本章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。接下來，發(fā)布習(xí)題，學(xué)生線上做題，隨機(jī)點(diǎn)名，提交答案，教師隨后對(duì)習(xí)題進(jìn)行解析。(4) 鞏固提高：發(fā)給學(xué)生英文文獻(xiàn)，學(xué)生在閱讀文獻(xiàn)后總結(jié)文獻(xiàn)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(jìn)該工作(表2)。

疫情期間為了及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，請(qǐng)參與課程學(xué)習(xí)的同學(xué)結(jié)合當(dāng)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(dāng)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(rèn)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(gè)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(jī)理，藥物與病毒的作用機(jī)制以及藥物的藥理學(xué)及藥代動(dòng)力學(xué)過程等。在藥物的規(guī)?；a(chǎn)階段，高效、經(jīng)濟(jì)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(shí)還提到了上個(gè)世紀(jì)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(jì)的四肢短小的畸形嬰兒。后來人們對(duì)沙利度胺進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該藥物具有一個(gè)手性對(duì)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(duì)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(gè)生動(dòng)的事例，同學(xué)們深刻地認(rèn)識(shí)到在藥物研發(fā)過程中，必須實(shí)事求是，來不得半點(diǎn)的馬虎和大意，必須時(shí)刻保持科學(xué)的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。而這些，其實(shí)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(yàn)，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(huì)有知識(shí)點(diǎn)彈題，學(xué)生線上答題。部分章節(jié)小測(cè)驗(yàn)在雨課堂中隨堂進(jìn)行。習(xí)題解析過程，采用隨機(jī)點(diǎn)名的方式，請(qǐng)學(xué)生回答。通過以上方式，能夠吸引學(xué)生的注意力，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)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(shí)間內(nèi)完成。教師及時(shí)查看線上平臺(tái)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(jìn)度和改進(jìn)教學(xué)方法。

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的參與度，加深學(xué)生對(duì)一些專業(yè)詞匯的深入理解，引入更多課堂互動(dòng)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(jìn)一步加深理解。對(duì)于部分知識(shí)點(diǎn)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(kù)查找素材，制作PPT，進(jìn)行課堂展講。講解完畢，同學(xué)提問，在互動(dòng)和交流中進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)提高了他們對(duì)英文的聽、說、讀、寫和綜合運(yùn)用能力。邀請(qǐng)有豐富科研經(jīng)驗(yàn)的教師用英文講解相關(guān)科研領(lǐng)域的前沿知識(shí)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(shí)驗(yàn)室，通過演示或親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)課堂知識(shí)的理解和掌握(表2)。

表2 教學(xué)模式的對(duì)比

4 有效測(cè)評(píng)(Assessment)

課程的考核采用過程評(píng)價(jià)[10]與期末測(cè)驗(yàn)相結(jié)合的考核方法。過程評(píng)價(jià)：習(xí)題課答題情況、課后作業(yè)、出勤等。為保證學(xué)生扎實(shí)掌握基本原理與基礎(chǔ)知識(shí)，要求學(xué)生進(jìn)行階段學(xué)習(xí)要點(diǎn)總結(jié)。過程評(píng)價(jià)作為平時(shí)成績(jī)，占總成績(jī)的50%，期末測(cè)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的50%。期末測(cè)驗(yàn)試題中的閱讀文獻(xiàn)題要求學(xué)生從文獻(xiàn)中找出主要?jiǎng)?chuàng)新之處——“亮點(diǎn)”，介紹文獻(xiàn)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(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)談一談可以采用哪些措施改進(jìn)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(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、掌握和運(yùn)用能力。

5 簡(jiǎn)要總結(jié)(Summary)

完成一章的課程學(xué)習(xí)或階段性測(cè)試之后，要求學(xué)生總結(jié)本章的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)，反饋教學(xué)效果。隨后教師對(duì)本章內(nèi)容或階段性測(cè)試結(jié)果進(jìn)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(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、改進(jìn)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(tuán)隊(duì)引入的有效教學(xué)O-AMAS模型(Objectives目標(biāo)，Activation激活，Multi-learning多元學(xué)習(xí)，Assessment有效測(cè)評(píng)，Summary簡(jiǎn)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(xiàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。教師通過學(xué)習(xí)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)和信息，時(shí)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(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、改進(jìn)教學(xué)方式。疫情期間線上授課積累的經(jīng)驗(yàn)，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(zhǎng)”的教學(xué)理念。在培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和主動(dòng)擔(dān)當(dāng)、無私奉獻(xiàn)的愛國(guó)情懷。