盐酸普鲁卡因原料药质量标准全分析的混合式实验教学设计

原媛 上官璟芳 刘宇飞 高一乔 孙祥德

药物分析是药学类专业的核心专业课程，旨在培养学生具有强烈的药品全面质量控制观念，使其能胜任药物研究与开发、生产与供应、临床使用等各个环节的工作。传统教学往往重理论而轻实验，导致学生理论知识掌握较好而动手能力不足，给实际工作开展和用人单位带来困扰。因此，实验教学模式的创新和改革对培养适应社会需求的优秀人才至关重要[1-2]。混合式教学作为技术提升教育质量的一种新教学模式，在医药学专业课程教学中也得到了广泛的应用[3]。应用于实验教学，可以有效提高学生主动学习能力[4]。文章以药物分析实验教学存在的问题为导向，设计了“盐酸普鲁卡因的分析”原料药药品标准全分析实验的混合式教学。

1 原料药全分析实验混合式教学必要性

实验课程是联系理论与实践的桥梁，药物分析理论课知识结构松散，知识点较为繁杂，学生感到内容枯燥，难以记忆，影响学生学习积极性[5-6]。由此造成学生理论知识不理解，给实验教学带来影响。实验课内容也常为单项操作性质的验证性实验，只截取某项药品检验项目，使实验教学缺乏实际药检工作的系统性和真实感；大多数实验教学是老师讲解实验原理和操作注意事项，并为学生准备好所需实验器材和试剂、溶液，学生只是机械地“照方抓药”，看一步做一步，整个实验过程连续性差，学生理论联系实际的能力和独立操作的实验技能难以得到培养和锻炼，违背了实验课程开设的初衷。老师讲学生做的教学方式单一，整个实验教学学生的参与度低，互动性差，进一步削弱了学生的学习兴趣和主动性[7]。

学习药物质量控制的规律和方法是药物分析课程学习的主要任务，而这又是通过学习一批代表性药物的质量标准来实现的。原料药的质量标准包含着丰富的药物分析知识点和信息，例如药物的结构式、名称，性状项里的外观、溶解性能、物理常数。鉴别项里富含化学鉴别法和红外、紫外及色谱鉴别等，检查项目里除特殊杂质外，尚有无机盐、铁盐、重金属、砷盐、炽灼残渣、干燥失重、残留溶剂等众多一般杂质的检查，在每一个检查项目中，又蕴含着药物分析中取样量精确度的不同表述方法。此外，全分析实验项目繁多，还涉及到多个检验项目在操作中的合理安排，这些都使得质量标准全分析实验不仅具有综合性，也带有设计性。由此可见，药品标准实际上就是一个鲜活的案例，将一个原料药质量标准作为实验内容，以此为案例引导学生对每一个检验项目的原理、操作等进行分析、讨论和研究，并通过线上线下混合式的教学方法实现全分析的教学，不但有利于克服单项操作的弊端，让学生体验药品检验的真实感和系统性，而且经过线上课前学习、课上师生讨论和操作、课后总结和报告这一教学过程，能够让学生深度参与学习过程，有利于提高学生的主动性，克服照方抓药式的操作弊端，取得更好的实验教学效果。

2 盐酸普鲁卡因原料药全分析的线上线下混合式实验教学设计

盐酸普鲁卡因是对氨基苯甲酸酯类局麻药物的代表性药物之一，结构中含有苯环、芳伯氨基以及脂肪氨基侧链等官能团，结构特点鲜明，且由此导致的理化性质和分析方法，都是药物分析课程的教学重点。因此，选择盐酸普鲁卡因原料药的质量标准作为实验内容，以案例为导向，研究、讨论质量标准中所富含的每个检测项目的原理、方法及操作问题，并体验质量标准全分析的过程，非常具有代表性。

2.1 盐酸普鲁卡因原料药质量标准全分析实验目的

2.1.1 包括的基本操作

普通溶液、滴定液、流动相等溶液配制；高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）、永停滴定仪、熔点测定仪、纳氏比色管等实验器材和仪器的使用；氯化物鉴别、芳香第一胺鉴别等鉴别试验操作；一般杂质检查（酸度、重金属、铁盐、炽灼残渣等）的操作；特殊杂质检查的操作（HPLC 外标法）；亚硝酸钠滴定法（永停滴定）进行含量测定的基本操作。

2.1.2 教学目的

掌握滴定液的配制、标定，流动相配制方法，永停滴定仪的使用及亚硝酸钠滴定法的主要操作条件，HPLC操作，纳氏比色管使用及比色操作，根据各项目中有关精确度的描述选择合适量具和称量工具；熟悉原料药分析在分析项目和方法上与制剂分析的不同，药品检验工作的基本程序、过程及对原始记录与检验报告的格式、叙述等的规范要求。

2.2 “盐酸普鲁卡因的分析”案例撰写

案例主要包括案例材料和指导性问题两部分。案例材料即为现行版中国药典中盐酸普鲁卡因原料药的质量标准，案例中设计的问题旨在引导学生全面、认真地做好课前学习，为课上讨论做好充分准备[8]，因此，这些问题既有考核基本概念、基本知识的识记性问题，也有需要学生查阅文献、开动脑筋、认真研讨才能解决的开放性问题，还有与实验操作相关的技术性问题。完成案例问题引导下的课前学习，学生即能很好地明确实验项目及其基本原理、操作及实验准备。盐酸普鲁卡因原料药全分析的案例问题设计如下：

案例一（【性状】及【鉴别】部分）：

（1）在原料药质量标准中，熔点测定的意义是什么？为什么熔点测定出的是一个范围而不是一个温度点？

（2）原料药质量标准的性状项与制剂质量标准的性状项有什么特点或区别？【性状】项和【鉴别】项在质量控制中有什么作用？

（3）在鉴别项（1）中发生了哪些化学反应？所产生的白色沉淀、油状物、能使湿润石蕊试纸变蓝的蒸气分别是什么物质？加酸产生的沉淀是什么？若加酸过量对沉淀是否有影响？

（4）该原料药的质量标准中有4 个鉴别项，试想：缺少其中一个或者再增加一个鉴别项目如何？请谈谈你的看法。

（5）要完成鉴别（1）（3）（4），需要准备哪些基本的实验仪器和器材？所需的溶液如何配置？各溶液配置量如何？各称量量和量取量应该选用什么精度的工具？

案例二（【检查】部分）：

（1）本材料中的酸度、对氨基苯甲酸检查项目分别属于杂质限度检查的哪一种？

（2）本原料药中对氨基苯甲酸的来源是什么？检查对氨基苯甲酸时，流动相中庚烷磺酸钠的作用是什么？流动相pH 能否是中性或弱碱性？

（3）系统适用性试验用溶液能否直接使用供试品溶液？

（4）炽灼残渣检查目的是什么？如需将残渣留作重金属检查，则炽灼温度必须控制在500℃～600℃，这是为什么？

（5）铁盐和重金属检查采用的是哪种杂质限度检查法？该方法操作时应特别注意什么？

（6）铁盐检查中，加入稀盐酸和过硫酸铵的目的是什么？

（7）纳氏比色管使用应注意哪些问题？

（8）比色比浊操作时为什么要自上向下透视观察？

（9）重金属检查中为何要设置丙管？标准铅溶液一定量是多少？

（10）所有检查的杂质中，哪些属于一般杂质？哪些属于特殊杂质？

（11）完成上述项目，需要准备哪些实验仪器和器材？各称量量和量取量应该选用何精度的工具？需要配制哪些溶液？如何配置？各溶液配置量如何？

案例三（【含量测定】部分）：

（1）为什么要加入盐酸和固体溴化钾？能否用其他的酸来代替？

（2）为什么一开始滴定时要将滴定管尖端插入液面以下2/3 处？而在临近终点时又要将滴定管提出？

（3）在杂质检查中该原料药使用HPLC 法，且该原料药中可能存在的对氨基苯甲酸也具有芳伯氨基，利用亚硝酸钠滴定法测定含量时也可能与亚硝酸钠反应，为何在含量测定中没有使用HPLC 法？

在案例一部分，问题（3）为识记性问题，主要考察学生对鉴别（1）发生水解反应的识记与理解，通过此问题帮助学生巩固理论课基本知识；问题（1）（2）（4）为开放性问题，需要学生根据所学知识联系原料药和制剂的区别、理解药物鉴别的分类和作用进行思考，锻炼学生综合运用知识的能力；问题（5）为操作中的技术性问题，针对本次实验中涉及的化学药品和所需器材，要求学生自行设计准备，培养学生独立完成实验的统筹安排能力和实验操作技能，同时锻炼学生熟练使用药典的能力。

2.3 混合式实验教学过程设计

依托超星学习通建立线上实验课程，线上教学活动的开展，包括实验微视频、课前学习任务单、案例材料、其他文献资料等的发布，发起小组任务活动，实验课前学习，实验考核等，均通过超星学习通平台线上实现。讨论课和分组操作在线下进行。

2.3.1 课前学习任务发布

在超星学习通“药物分析实验”线上课程平台，提前一周发布“盐酸普鲁卡因的分析”课前学习任务书、“盐酸普鲁卡因的分析”案例，中国药典四部通则，微课（溶液配制、HPLC 基本操作、分析天平、酸度计、移液管、容量瓶、加样枪、熔点测定、鉴别试验、一般杂质检查、精确度等），在活动页发起小组任务。全分析实验内容繁多，课前学习任务分3 次完成。

2.3.2 课前学习

根据案例内容和要求，学生收到活动任务后以小组为单位进行课前学习，在案例问题的引导下，通过复习回顾理论课知识、观看实验微视频、查阅文献和资料、小组内讨论等方式解决案例中的问题，每人提交一份预习报告，并准备好讨论课的汇报材料，汇报形式任选PPT、预习报告展示、口头陈述或录制视频等方式。课前学习中发现的新问题亦可通过预习报告体现或在讨论课汇报时提出。教师通过批阅预习报告，总结学生在课前学习中存在的问题，提前筹划讨论课的内容和流程，该过程也是对学生理论课知识掌握情况的摸查。通过师生线上交流、生生线下协作的过程，达到学生温故知新，教师心中有数，使师生在后续的讨论课上有的放矢，集中精力解决学生普遍存在的疑点难点，提高学习效率。

2.3.3 实验讨论课

以师生讨论课方式取代传统的教师讲授。各小组代表依次汇报课前学习成果，包括对案例问题的解答以及遇到的其他问题。师生针对每一个问题进行讨论，直至达成一致的结论。教师为讨论课的组织者和引导者，学生是讨论的主体，整个过程充分调动了学生的积极性和学习热情。从预习报告可以看出，学生对盐酸普鲁卡因结构及性质等理论知识掌握程度较好，但涉及到与其相关的具体实验操作问题思考还不够深入，比如检查对氨基苯甲酸时为何流动相pH 设置在3.0？含量测定为何不采用高效液相色谱法？通过课上小组汇报和讨论引导学生从杂质对氨基苯甲酸的pKa和流动相pH关系入手，探究酸性条件下不同酸碱组分的比例关系，解决流动相pH 值的问题；引导学生比较原料药和制剂中药物成分存在的环境差别，来合理选择含量测定方法。其次，预习报告普遍反映出学生基础实验技能及设计、准备实验工作的能力较为薄弱，主要问题有：称量药品时称量范围的确定和天平精度的选取，溶液的配制量和合适精度量具的确定，称量的药品和配制的溶液盛放容器选择等。这些看似微小的问题往往是学生在进行实验操作时容易忽略的，也最能体现学生实验技能和实验素养，同时也是药物分析工作的基本功。经过线下汇报和讨论，学生能够及时发现以往忽略的问题并予以纠正，避免实验操作时反复出现类似问题。

2.3.4 分组实验操作

实验所需的器材、试剂、所有溶液等全部由每组学生自己准备和配制（这些问题在课前学习环节学生已规划好，讨论课上已经确认做法）。通过认真的课前学习和课上讨论，学生对整个实验该做什么、为什么这样做、怎样才能做好等问题了然于心，接下来的实验操作环节不再像之前一样“照方抓药”，而是对整个实验过程有了清晰的路线。此时教师通过观察学生具体操作，对不规范操作进行纠正和指点，督促学生做好实验原始记录，使学生的实验技能得到充分的锻炼。

2.3.5 实验报告

实验结束后，要求每位学生根据讨论课内容将之前的预习报告进行修改和完善，重新提交一份预习报告，该报告是学生对本次实验课的梳理和总结。实验报告包括预习报告、原始记录、检验报告3 个部分。原始记录和检验报告严格按照药检工作的要求进行书写，由此体会药品检验工作流程，提高学生的岗位竞争力，为日后从事相关工作打好基础[9]。完整的实验报告可以提交到线上课程平台，由教师进行线上批改，也可提交纸质报告线下批改。整个全分析实验至此虽然结束，但线上线下混合式教学却从未让师生交流停止，学生课后整理实验报告时遇到的问题或仍不理解的难点，可以通过线上随时随地向任课老师询问，打破时间和空间的束缚。

2.4 考核评价

混合式实验教学的考核需综合评价学生在各环节各方面的表现[10-11]。考核内容包括在线预习评价、参与度评价、实验操作评价、实验报告评价、综合评价等多个项目，交叉贯穿于课前课中课后各阶段和线上线下多维度。通过统计学生观看实验微视频、阅读其他课前学习资料、批阅预习报告等对其线上学习进行评价；教师记录讨论环节学生汇报、发言情况进行参与度评价；由预习报告、原始记录、检验报告的规范度、整洁度和实验结果准确度等评价实验报告；综合评价包括教师评价、组内互评和个人自评等方面。通过多维度考核，促进学生认真课前学习，积极参与讨论，规范实验操作和记录，学生学习主动性和积极性有很大提高。

3 结语

文章设计的盐酸普鲁卡因原料药质量标准全分析的线上线下混合式实验教学，以全分析内容和原始记录、检验报告书写要求等来体现药检工作实际和系统性，原料药检验项目尤其是检查项全面、集中，涉及到的质量检验操作多而全，线上线下混合式实验教学模式结合了线下课堂教学和新兴互联网学习的优势[12-13]，激发了学生的学习热情，课前学习、课上讨论、课后总结各环节均体现了以学生为中心的理念，使学生深度参与学习过程，可作为其他原料药质量标准全分析实验内容的混合式教学设计参考和模板，同时也为解决传统药物分析实验教学问题，致力实验金课建设积累了经验。线上线下混合式教学的讨论课形式对任课教师的知识储备和课堂掌控能力也提出了更高的要求[5，14]，注重教学设计能力、资源选择能力、课堂组织能力、质量监控能力等混合式教学能力的提升[15]。不断创新和完善教学改革方案，培养高素质、高技能型综合人才是师生共同努力的方向。