基于整体性教学模式的中药化学课程教学设计

窦德强，韩雪莹，冉小库

(辽宁中医药大学 药学院，辽宁 大连 116600)

整体性教学模式是基于复杂学习而提出的教学方法，它是将教学的主体的素质和客体的知识、技能以及应用场景融合成一个有意义的整体，主要强调知识、技能和态度的融合，并协调运用各种复杂认知技能，针对面向工作实际的学习任务所进行的一种教学方式。这种教学模式的优势在于能促使学习者有能力把所学的知识应用到实际工作中，提高解决实际问题的能力。整体性教学模式主要围绕“整体性”进行教学设计。目前，大学各专业所涉及的专业课知识是各类基础知识综合形成的，并有复杂的应用场景，需要综合协调各种认知技能才能完成学习任务[1]。

传统的教学设计思想一般是把复杂任务分解为若干简单的任务，尤其关注某个特定的学习内容或单元操作。这种分割式教学模式不适合学生完成复杂学习目的，主要表现为注重孤立习得的知识和技能，而不能在实际的整体任务中正确应用。因此，传统教学方法对知识综合应用的迁移度较低，且解决现实复杂任务的应用能力也较差[2]。

近年来，许多教学设计专家都在积极研究和开发整体教学设计模型，如4-Mat教学设计模式、建构主义学习环境设计模式、复杂学习四要素教学设计模型 (Four-Component Instructional Design Model，简称4C/ID)等, 这些教学设计模型都是以“整体性”作为设计理念。整体性教学模式突出强调“整体性”，在实际教学设计中以整体性作为出发点，具体教学实践可以是多种方法的融合[3]。

中药学专业的课程与其他自然科学的课程有一定差别，课程所基于的中医药基本理论是我国劳动人民几千年来与疾病斗争的结晶，具有传统经验和现代科学的双重性质。过去由于多片面强调现代科学和西医药理论，教材编写和教学过程更多地加强了现代科学研究内容，而与中医药基本理论结合较少，培养的学生对于中医药思维体现较少[4]。近年来，教育部教执委提出加强中医药专业学生的中医药思维培养问题。因此，如何将中医药思维与中药学专业教学相结合是目前中药学各教学课程需进一步强化的课题。另外，传统的教学设计模式不利于学生应用能力的提高。因此，加强中医药思维和提高学生实际应用能力，整体性教学方法显得尤为重要[5-7]。本文以中药化学中三萜及其苷类这一章教学为例，探讨如何将中医药思维融入其整体性教学模式的教学实践中，具体的教学模式可以采用四要素教学模式、PBL和CBT等多种教学模式相融合[2]。

1 引言

本章内容是“三萜及其苷类”，主要介绍三萜皂苷的结构、性质、提取分离和波谱特征。以三萜皂苷为主要有效成分的著名中药较多，如人参、甘草等，而人参皂苷和甘草皂苷也分别是四环三萜和五环三萜两类重要结构类型的代表，因此，可围绕人参和甘草作为课程切入点。人参作为补气药，收载于我国最早药学典籍《神农本草经》中，言其具有“主补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，明目，开心益智，久服轻身耐老”。《中国药典》中人参的功能与主治为“大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津养血，安神益智。用于体虚欲脱，肢冷脉微，脾虚食少，肺虚喘咳，津伤口渴，内热消渴，气血亏虚，久病虚赢，惊悸失眠，阳痿宫冷”。现代药理学研究表明人参具有“适应原样”的多方面药理作用，如具有免疫增强、抗癌、抗老年痴呆以及心血管保护作用等，是世界驰名中药。那么人参中主要起作用的药效物质是什么？以人参为例作为课程的导入。

课程导入后，先预知答案为三萜皂苷，然后介绍概论中的三萜皂苷的定义等内容。

2 三萜皂苷化学结构与分类

人参皂苷为人参主要功效成分之一，由此我们引入其所含化学成分结构的介绍，人参皂苷的苷元属于三萜类结构，整体介绍三萜类化合物结构与分类，此部分内容较简单可以以PBL教学法以自学+讨论的形式进行，题目为“三萜类化合物的结构与分类”，学生分组自学，采用讨论式教学方法。

本节内容三萜皂苷的结构分类主要介绍四环三萜(达玛烷型、羊毛脂烷型和葫芦素烷型为主)和五环三萜(齐墩果烷型、熊果烷型和羽扇豆烷型为主)，这是本节的基本内容，介绍过程中要强调各类型代表性化合物的结构特点及药理作用，尤其重要的是其药理作用对中药功效的贡献，以加强其中医药思维。另外，本章中代表性中药的内容结合在本节一起进行授课，代表性中药的功效成分、指标成分在进行结构介绍时一并重点介绍。本节内容是中药化学重要的基本内容，是学生将来从事中药研究及执业药师工作的基础。

3 理化性质

以人参皂苷和甘草皂苷为主线，从“结构-性质”相关性介绍三萜及其苷类理化性质。皂苷含有糖基不稳定，因此其熔点很难测定。由于皂苷和苷元的极性差别较大，溶剂的溶解性差别较大。有关溶解性的介绍应以极性差别作为理论指导，从结构极性的判断开始，介绍其易溶溶剂。以古人用中药洗发实例导入，依次介绍皂苷的发泡性、特点及应用，尤其在现代洗发香波中的应用。从溶血、毒鱼等传统发现导入介绍三萜皂苷的溶血性质、规律及中药开发注意事项。本节内容是理化性质，将为下一节的提取分离奠定基础，内容连贯性差，最后以人参皂苷为例，进行整体内容的总结和梳理，并与其实际应用如中药注射剂注意事项相关联。

4 提取分离

围绕中药的传统功效，“去粗取精、定向治疗”是现代中药的一个重要发展方向，本部分内容也是本科教学重点内容之一。目前，学生普遍存在提取分离方法应用能力较差，为此，建议采用四要素(4C/ID)和PBL教学方法相结合方法进行这部分内容讲解。

内容以中药人参大补元气传统功效作为导入点，设计实验方法发现人参补气的有效部位。所提供的学习资料包括：①人参中主要化学成分及结构类型；②大鼠“疲劳耗气”所致气虚的评价模型。基于上述条件对人参进行提取分离讲解，重点介绍总皂苷的提取分离和纯化方法，然后进行动物实验筛选，发现有效部位。这部分内容以讲解为主，注意每一种方法的介绍可以以设定问题基于PBL教学方法进行。进一步以人参其他药理作用及柴胡和甘草为例，进行练习和设计实验，巩固总皂苷的制备方法。由于人参的多方面药理作用，体现中医药思维的例子很多，如与其“扶正祛邪”相关的抗癌和免疫增强研究也取得较好的进展，需要教师进行课前资料的整理，然后把课程内容(单体皂苷的提取分离方法)进一步合理嵌入到所准备的与人参或其他中药研究的实例中，这样就把整个三萜及其苷类的提取分离方法进行整体介绍。

以人参抗癌有效成分研究为例，首先需要发现有效部位，从人参的水煎液开始，采用水煎方法制备挥发油，然后浓缩采用醇沉方法制备人参多糖部分。上清液浓缩去除醇，然后经过大孔吸附树脂分离，依次用水、60%乙醇洗脱分别得到小分子糖部分和总皂苷部分。经过活性筛选发现皂苷的抗癌活性较强，得到有效部位。为进一步研究抗癌活性成分，对总皂苷采用硅胶柱结合高效液相色谱等方法分离，得到单体皂苷，进而进行抗癌的体外筛选，发现构效关系。每一种分离方法使用中要结合每一种方法特点和人参典型化学成分的结构，以讲解或练习的形式进行各成分所在分离部位及色谱出柱顺序进行判断。

上述内容讲解过程中可应用4C/ID教学方法，这个设计模型主要由四个部分组成，即“学习任务、支持性信息、程序性信息、部分任务练习”。例如，总皂苷的制备方法有正丁醇萃取法和大孔吸附树脂法，以人参为例进行通用方法讲解，学习任务设定为“人参补气有效部位研究”，支持性信息是对学习和完成非重复性技能的学习有帮助的信息，本部分支持性信息包括人参功效、化学成分及药理模型等信息，这部分内容可结合书中代表性中药来介绍，以学生自学和教师指导为主。程序性信息是为学习和完成重复性技能的学习任务随时所需的前提性信息，本部分可通过对课程前几章的总体方法介绍的复习来提示各类方法的特点及适用性供同学选择。部分任务练习是针对重复性技能的学习任务达到高度熟练而设计的附加练习，根据课程掌握情况，可以以柴胡为例，安排学生设计制备总皂苷的方法。

PBL教学法所体现的内容是针对整体方法中某一具体方法介绍时采用的方法，如单体皂苷的分离可采用硅胶柱色谱、反相ODS柱色谱等，对于某一具体方法如硅胶柱色谱来说，以如何选择柱色谱硅胶量、拌样硅胶量及洗脱方法的选取进行讲解，这部分内容如果应用在4C/ID整体性教学方法中，则主要体现在程序性信息部分。

5 波谱特征

这部分知识内容主要采用“结构特点-波谱特征”关联方式进行介绍，主要体现现代科学理论的有机化学和分析化学内容，以波谱方法作为主体采用PBL教学方法，分别介绍三萜类化合物的UV、IR、NMR和MS特点。作为课程内容的导入，主要从提取分离中得到的单体有效成分开始，然后导入结构鉴定方法。由于波谱方法基本原理已经在前述课堂介绍，本节重点强调三萜的波谱特征。NMR是本节重要内容，为了能够加强知识的整体性，还是以人参皂苷的结构为例进行讲解。课程首先准备支持材料-人参皂苷的结构鉴定历程，如早期得到的结构是人参二(三)醇，而非原人参二(三)醇，通过化学沟通确定的人参二(三)醇的结构。然后介绍酸水解、碱水解和酶解法得到皂苷元结构，再介绍NMR特点，根据皂苷化学位移特点进一步介绍苷化位移等。把整个化学结构确定历程、方法及波谱有关结构研究的方法结合在一起。在介绍立体构型时简单加入构型与活性构效关系来增加构型确定的重要性，进而与中医药问题相关联。整体部分既要体现解决中医药基本问题-有效成分的结构鉴定，又要把知识与解决的实际问题关联起来，以增强学生解决实际问题的能力。

总之，在中药化学的教学中，要把课程的知识和技能安排在一个基于真实中医药问题的发现、研究和解决的科研过程之中，既强调中医药思维，又对知识和技能的应用条件结合实际做较好的说明，以提高学生解决实际问题能力，强化中医药思维的培养。