案例教学法在中药化学教学中应用※

窦德强 冉小库

（辽宁中医药大学药学院中药化学教研室，辽宁 大连 116600）

案例教学法在中药化学教学中应用※

窦德强 冉小库

（辽宁中医药大学药学院中药化学教研室，辽宁 大连 116600）

目的 探讨案例教学法在中药化学教学中的应用。方法 通过2个案例说明案例教学法在《中药化学》教学中应用。案例教学法主要体现两种教学方式，一个是基于典型案例的教学法，即通过对较典型案例进行系统分析，通过其成功与失败教训，找到其与教学的结合点进行教学应用，扩展学生知识面。其实施步骤是，首先选择适当案例，并进行案例资料收集，要包括案例整体过程和要点。然后对案例进行剖析，要根据中医药学理论和本课程特点，对案例进行分析。最后通过剖析要点结合中药化学课程主要内容进行衔接，提出其在教学过程中应用接点及如何进行教学应用。另一个基于实践问题的案例教学法，即通过生产实践或实验中的问题提出案例，指导学生设计解决问题方案，这是提高学生对知识的综合能力和能动性的案例教学法，其步骤包括选择案例（实践问题提出）、学生收集资料、设计解决问题的方法、实验验证和修正、教师归纳总结等步骤。结果 前者可在中药化学授课的各个环节，尤其是各部分内容小结中应用效果好，后者可在学生课堂外学习、毕业专题或结合目前大学生创业实践中应用。结论 案例教学法能使授课内容与实践链接更紧密，有助于提高学生解决实际工作问题能力。

案例教学法；中药化学；青蒿素；芦丁

案例教学法是美国哈佛大学法学院克里斯托弗·兰代尔教授创立的一种教学方法，上世纪80年代中期引入我国，并逐渐应用在教学中[1]。案例是案例教学的基础，是教学成败的关键。一般来说，案例的选择应符合相关性、实践性、真实性和启发性的要求[2]。

中药化学教学的主要内容包括中药化学成分的结构特点、性质、提取分离和结构鉴定等，其中中药化学成分的提取分离和各类成分的光谱特征是本课程重点掌握的内容之一。中药化学在中药学专业课程设置中为专业基础课，其教学目的是能够使学生掌握中药有效成分提取分离和结构鉴定的基本理论和实验技能，并能将其运用于中药研究、生产的实际中。而案例教学法的优势在于理论紧密联系生产实践，通过对生产实践案例的剖析，不仅能够熟悉真正的药物生产研究与开发过程，而且通过实践问题导向能够增加学生学习兴趣，提高学生解决实际问题能力[3]。

根据中药化学课程的特点，结合实践，案例教学法在本课程中可分为基于典型案例的案例教学法和基于实践问题的案例教学法。现通过对2个案例的综合剖析，来归纳如何在中药化学课程中实施案例教学法。

1 基于典型案例的案例教学法——青蒿素的发现、研究及开发

我国中药化学家屠呦呦教授及团队因发现具有较好抗疟活性的化合物青蒿素而获得诺贝尔奖，是我国自然科学方面第一个诺贝尔奖。这是一个通过挖掘中医药传统经验与现代科学相结合成功进行新药研发的典型案例。现介绍如下。

1.1 案例介绍

1.1.1 中医药典籍记载概述 东晋葛洪撰著《肘后备急方》卷三，治寒热诸疟方：青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。明李时珍《本草纲目》有青蒿和黄花蒿记载。1753年Linnaeus首次定义Artemisia annua Linn名称，1852年Hance首次定义A.apiaces Hance名称。在日本饭沼·斋撰的 《草本图说》（1856年） 中，首次将青蒿的植物学名定为A.apiacea H.，黄花蒿植物学名定为A.annua L.，孔庆莱1918年著《植物学大辞典》中沿用。在1963年、1977年版《中国药典》中，二者等同时入药，1985年《中国药典》将中药青蒿来源修正为菊科植物黄花蒿A.annua L.，2002年版《新编中药志》也据此把原《中药志》（1988年版）的中药青蒿的原植物青蒿改为植物黄花蒿 A.annua L.，与2002年版《中国药典》相一致，别名为“药用青蒿”。目前2015版《中国药典》中，青蒿的来源为菊科植物黄花蒿 Artemisia annua L.的干燥地上部分。因此搞清楚青蒿正确药材来源为黄花蒿是发现具有抗疟作用青蒿素的重要一步。而这些典籍的修正正是由于人们发现青蒿素，而逐步加深对青蒿认识的结果。

1.1.2 发现过程 20世纪60年代，疟疾在云南地区也大面积流行。我国周边的东南亚地区自古以来就是所谓“瘴气”之地，三国时期诸葛亮南征七擒孟获、唐朝李宓攻打南诏及清乾隆时期数度进击缅甸都因遇到疟疾而受挫，《元史列传》第四十三有云：“及至未战，士卒死者十已七八”。经过长时间进化，这里的疟原虫也比世界其他地区的致病性更强，且当时治疗疟疾疗效最好的药物氯喹已经产生抗药性。60年代，美国和前苏联同时介入越南战争，当时交战双方面临的最大问题是传染病而不是枪林弹雨。1967年5月23日解放军总后勤部和国家科委在北京饭店召开了“疟疾防治药物研究工作协作会议”，会议决定由国家科委、军队直属科研机构和有关省、市、自治区的数十个单位组成了疟疾攻关协作组，协作组400多名科研人员在统一部署下，从生药、中药提取物、复方、奎宁类衍生物、新合成药、针灸等六个大方向寻求突破口。工作组在1967—1969年间共筛选了4万多种抗疟疾的化合物和中草药。1969年1月，屠呦呦担任科研组长，她先从历代医籍、本草的系统收集整理入手，整理出《抗疟单验方集》，包含640多种草药，其中也包括后来声名远扬的青蒿。

1）胡椒与青蒿的PK。青蒿素的发现首先是胡椒和青蒿的较量。屠呦呦研究组在查阅了大量历代中医药文献资料和向名老中医请教基础上，从中进行总结和选择，初步筛选了几百种中药。其中一个重要发现是胡椒对疟原虫的抑制率很高，达到90%，但进一步的临床试验结果并不理想。青蒿曾评价出60%以上的抑制率，但在接下来的重复试验中发现，抑制率只是10%~40%。至此研究陷入困境，屠呦呦进一步通过中医药古籍查阅，从东晋葛洪的《肘后备急方》中的“绞汁”记载中得到启示，考虑青蒿抗疟活性可能与温度有关。通过改变温度，用低沸点的溶剂去提取，发现其抑制率几乎达到100%，同时进一步发现青蒿的药材来源应为黄花蒿，最后通过提取分离发现其中的青蒿素是青蒿抗疟的有效成分。

2）从片剂到胶囊的探索。1972年11月，团队提取分离制备青蒿素结晶，并进行动物试验，效果较好。但之后的临床实验效果并不理想。5个病例中，治好2例，体内疟原虫明显降低2例，无效1例。那么为什么青蒿素在动物身上效果好，但应用于人体却并不理想呢？推测当时临床采用的是片剂，崩解度不好，影响吸收。于是改用胶囊剂进行临床实验，3例临床效果全部有效。

3）研究过程需要克服重重困难。北京周边青蒿中青蒿素含量比南方所产的低，要制备足够的青蒿素应用于临床，需要大规模地提取分离制备。由于设备不足，团队克服困难因地制宜。团队以自身试药，发现其具有较好的药理作用。

1.1.3 青蒿素的产业化之路 青蒿素是从中药青篙中发现的高效、速效抗疟药，其主要作用是抑制于疟原虫红细胞，适用于间日疟及恶性疟，特别是抢救脑型疟均有良效。其退热时间及疟原虫转阴时间都较氯喹短，对氯喹有抗药性的疟原虫亦有效。由于其生物利用度不高，人们进行了结构修饰与改造，首先将羰基氢化成醇羟基，然后醚化、碳链，最后发现甲醚化后活性及毒性较适合，开发蒿甲醚和青蒿素琥珀酸酯两种单体药物，后者水溶性较好，可做成注射剂。

青蒿素从发现，到药物的正式批准，中间历经了十几年时间。青蒿素目前在国际上受到非常重视，主要是由于一线药物产生的抗药性。国外近几年对青蒿素的研究也较多，但并不局限于其抗疟作用。

在青蒿素这一产业链上，我国主要以原料出口为主，而不是出口相关的制剂。造成这种情况主要原因是与国内的市场需求有关。上世纪80年代，包括疟疾在内的很多流行疾病在我国基本消灭。

1.2 案例教学应用

1.2.1 资料收集 以上案例的部分内容在《中药化学》的第六章对萜及挥发油有一定的介绍，内容较少。为了更好地进行教学，作者通过网络检索及书籍阅读，把整个青蒿素的发现与开发过程总结如上。上述资料主要分为青蒿应用历史沿革、发现过程和产业化开发三部分，有关青蒿素结构修饰及开发的过程在《中药化学》中有一定的描述，特别注重于化学部分，而发现与开发过程记述较少。

1.2.2 案例剖析 1)从青蒿的药材来源上看，青蒿的药材来源的植物学命名发生过错误；2）青蒿素抗疟的发现确实与中医药的传统应用经验有关。首先屠教授根据中医药典籍正本清源，发现古人应用的青蒿正品药材应该是后人命名的黄花蒿，而不是过去药典中记载的青蒿；3)根据人们使用新鲜青蒿具有抗疟活性的记载，推测可能含有热不稳定活性物质，进而改用低温提取才最终发现青蒿素。基于中医临床实践进行新药发现。

1.2.3 教学应用 根据上述材料分析，这个案例可以应用在《中药化学》多个部分讲解中。

1）在萜类成分介绍中，重点介绍青蒿素的产业化开发过程，即青蒿素作为先导化合物进行结构修饰与改造，进而进行新药开发的例子。这对于丰富学生视野，掌握新药开发的基本策略具有重要意义；2）需要介绍培养科学实验思维的重要性，可将屠呦呦工作细节如古籍文献的深入研究重点介绍，从中医临床经验中得到启示；3）在提取方法讲述时，说明如何进行方法选择。由于古代技术落后，人们采用新鲜药材进行提取。而新鲜药材的时限性较强。如若要保持青蒿素的含量增高，提取温度需要降低。另外人们认识到青蒿素脂溶性较强，因此人们改用低沸点有机溶剂乙醚提取青蒿素。因此这部分内容作为中药提取的溶剂选择也较合适。

2 提取分离案例——芦丁的提取分离与纯化

2.1 案例介绍 本实验是《中药化学实验》所收录的实验，各学校基本都开设这个实验。一些内容对于中药化学成分的提取分离具有较好的示范作用。

2.1.1 实验简介 芦丁具有抗炎和维生素P样作用，还具有降脂作用。芦丁属于黄酮类化合物，由苷元槲皮素（Quercetin） 的3位上的羟基与芸香糖 （Rutinose， 1分子的葡萄糖的C-6位与1分子的鼠李糖链接而成的双糖）基构成的，结构式见图1。

图1 芦丁的结构

2.1.2 芦丁提取方法 由于成本和安全考虑，中药有效成分的提取优选水作为溶剂，根据芦丁的性质可采用碱提取-酸沉淀方法。工艺流程见图2。

图2 碱提-酸沉法制备芦丁的工艺流程

方法说明：①槐米的粉碎不宜过细，以免过滤困难；②以石灰乳调节pH值，即可以达到碱提取芦丁的目的，也可以除去槐米中含有的大量多糖类黏液质，但pH值以8~9为宜，过高则钙能与芦丁形成螯合物而沉淀析出；③以盐酸调节pH值3~4为宜，过低则会使芦丁形成盐重新溶解，影响收率。

2.1.3 芦丁的精制 由于芦丁在冷热水中溶解度的差异较大，选用重结晶法可有效精制芦丁。实验流程见图3。

图3 重结晶法精致芦丁工艺

2.1.4 芦丁的结构鉴定 1）芦丁的酸水解。芦丁水解得苷元槲皮素和葡萄糖及鼠李糖。水解反应见图4。

图4 芦丁的水解反应

芦丁稀硫酸水解，生成苷元槲皮素及葡萄糖、鼠李糖，水解产物可通过薄层色谱和纸色谱鉴定。实验流程见图5。

图5 芦丁的水解工艺流程

2）糖的纸色谱检识。

3)芦丁和槲皮素的鉴定。包括黄酮类化合物的颜色反应、聚酰胺薄层色谱鉴别。

2.2 案例教学应用

2.2.1 资料收集 这个案例虽然是《中药化学实验》中一部分内容，但为了对这个案例有更全面的了解，继续查询了一些相关参考资料，包括芦丁的药理作用及其它一些提取方法。

2.2.2 案例剖析 这个案例虽然是教学实验，但在实验教学中，由于讲解时间的限制，芦丁的提取与分离介绍地并不充分。而这个实验及相关内容如果放在最后复习阶段作为案例扩展讲解，在同学们对这个实验已有一定的了解基础上，对于中药化学成分提取分离的实验设计教学是一个比较好的案例。

1） 在提取纯化方法中，这个案例涉及提取方法的选择和重结晶纯化单元操作，其中提取方法是煎煮法，但溶剂涉及碱提取酸沉淀，综合性较强；2） 在定性鉴别方面涉及鉴别反应和酸水解单元操作。对于巩固苷键裂解方法中酸水解具有较好示范作用；3）在薄层色谱中，涉及聚酰胺薄层色谱和纸色谱，是中药化学课程中较为重要的两个色谱，可进行适当扩展应用。

2.3 教学应用

2.3.1 在提取纯化方法实验设计授课中应用 中药是一个多种化学成分的集合体。在中药化学教学讲解中，由于教材是按照各类成分进行讲解，更多同学在学习过程中，对于中药复杂体系的认识缺乏。以本例中槐花米来说，其主要化学成分并不是黄酮，而是糖类、蛋白质等初级代谢产物，黄酮类成分只是其有效成分，芦丁只是黄酮类成分之一。因此芦丁的提取应选择合适的方法，保证提取量更高，纯度更高。

2.3.2 以芦丁水解为例介绍糖和苷的水解 芦丁为酚苷类化合物，可以采用酸水解，也可以采用碱水解，但碱水解要求温度较高。也可以采用酶解，条件温和，但需要时间较长。

2.3.3 薄层色谱中的纸色谱和聚酰胺色谱 由于这部分内容是需要掌握的内容，可展开介绍。首先结合黄酮类化合物检识中纸色谱介绍，本实验中采用的展开剂是n-BuOH-HOAc-H2O (4∶1∶5，上层)，因此应该是按照正相色谱原理进行分配，那么比较葡萄糖和鼠李糖的极性，可推断其Rf值大小。这部分还可以比较芦丁和槲皮素如果采用纸色谱，推断Rf值大小。同理，可给出下列四种化合物，比较其在聚酰胺、硅胶、反相C18色谱中的Rf值大小。实际上，可以通过练习题进行复习总结，但通过实验作为切入点，往往效果会更好。

3 基于实践问题的案例教学法-牛蒡苷元制备工艺研究

3.1 案例介绍 本案例主要适合具有科研性质的毕业论文等科研案例教学法。牛蒡子为一种常用的清热解表药，为菊科牛蒡属二年生草本植物牛蒡（Arctium lappa L.）的干燥成熟果实。生用或炒用，具有宣肺透疹、疏散风热、利咽散结、解毒消肿之功效。属于解表中药中风热发散药。现代研究表明牛蒡子还具有抗糖尿病肾病、抗癌等多种药理作用。经过代谢研究表明牛蒡苷经胃肠道代谢成牛蒡苷元而吸收入血，发挥其多方面药理作用，牛蒡苷元具有抗癌、抗病毒、抗炎和神经保护等作用。因此牛蒡苷元具有开发成新药的潜力。而中药牛蒡子中牛蒡苷的含量按照《中国药典》规定大于5%，而苷元含量少于1%。因此如何进行牛蒡苷元的制备是开发牛蒡苷元的关键问题。

3.2 案例教学应用

3.2.1 资料收集 这个案例最后突破了采用酸水解制牛蒡苷元的方法，得到较纯度较高的牛蒡苷元。本案例解决牛蒡苷元制备工艺的重要一步是通过对牛蒡子中药炮制的研究，发现牛蒡子中可能存在牛蒡苷水解酶，涉及中药炮制的内容。通过对资料的不断收集和研究，最后从中药炮制经验中得到启发。

3.2.2 案例剖析 这个案例是科研实验，在教学中更具有实际意义。这个案例对《中药化学》多个内容讲解是一个较好的案例，首先通过整个方法建立过程的剖析，可以说明科学研究需要多学科联合探索。这个案例涉及活性成分发现、酶解制备等单元操作，可在相应内容讲解中应用。由于案例中牛蒡苷元的制备方法是从其炮制工艺研究中得到启发而建立的，这个案例将会增加同学们对于科研和学习兴趣。

总之，对于案例教学法应用，首先要根据是教学需要还是指导研究型为主的课外教学或大学生大创新创业课题需要而选题，然后有目的地收集资料或指导学生收集资料，剖析内容，设定教学应用方案。案例教学法由于是理论联系实际，在教学中一定会起到很好的辅助教学作用。

[1]王青梅，赵革.国内外案例教学法研究综述[J].宁波大学学报（教育科学版），2009，31（3）：7-11.

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

[3]屠呦呦.青蒿及青蒿素类药物[M].化学工业出版社，2009.

The Application of Case-based Teaching Method in the Teaching of Chemistry of Chinese Materia Medica

DOU Deqiang,RAN Xiaoku
(School of Pharmacy,Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Liaoning Province,Dalian 116600,China)

Objective To study the application of case-based teaching method in the teaching of chemistry of Chinese materia medica.Methods Two cases were selected to give examples to demonstrate the application of case-based teaching methods in the teaching of chemistry of Chinese materia medica.Results Case-based teaching method embodied two types of teaching ways.One is teaching method based on typical case,i.e.the analysis of success and failure of the typical case could provide the linkage points between case and teaching,and then,apply the case to the different aspects of teaching.As usual,it encompassed three steps:selecting suitable case,analyzing and applying the case.Another type of teaching way is teaching method based on practical problems,i.e.direct the students to solve the practical problems happened in manufacture,the steps included:selecting case,materials collecting,case analyzing and designing a procedure to solve the problem,summarizing the case by teachers.Conclusion The first type can be applied in every aspects of teaching related to the course of chemistry of Chinese materia medica,but the latter could primarily apply in the extracurricular time of the entrepreneurship practice of college students.

case-based teaching method;chemistry of Chinese materia medica;Arteminsinin;Lutin

10.3969/j.issn.1672-2779.2017.19.010

1672-2779（2017）-19-0023-04

辽宁中医药大学教育教学课题资助【No.LNZYJG2015100】

2017-06-01）