中藥化學課程虛實融合教學模式構建探索

文章編號：1671-489X（2025）14-0028-05 DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.028

0 引言

中藥化學是一門運用現代科技手段，在中醫藥理論框架內專注于中藥藥效物質基礎化學特性科學研究的學科，主要探究內容涵蓋中藥有效成分的化學結構、理化性質、提取分離方法與結構鑒定技術等[]，具有理論抽象、知識面廣、實踐性和應用性強等特點[2]。該課程的教學目標在于使學生不僅要系統地掌握相關基本理論知識，更要注重培養獨立進行中藥有效成分研究的創新能力與實踐操作技能[3]。作為中藥類專業教育的核心與主干課程，其知識體系具有承上啟下、融會貫通的作用。

中藥化學課程涉及復雜龐大的化學結構、環環相扣的提取分離工藝設計、抽象難懂的結構鑒定技術，尤其是結構鑒定，是整個中藥化學課程體系的重難點。虛擬仿真教學作為高等教育信息化建設的關鍵環節，深刻體現了學科專業體系和信息技術之間的高度融合與相互促進，是兩者緊密結合的典范[4。在大數據時代和大力推進智慧教育大背景下，通過將虛擬仿真技術引入課堂教學，深化科教融合，創新教學策略，探索“虛實融合 + 線上線下”混合式教學模式，為學生提供一條從虛擬探索到實際應用、從線上自主學習到線下互動交流的無縫學習路徑，促進學生綜合素質的大幅提升。本文結合河南中醫藥大學實際，以槲皮素1H-NMR譜的測試和解析為例，探索“虛實融合 + 線上線下”混合式教學模式在中藥化學課程中的實踐與應用。

1教學內容分析

中藥化學有效成分的結構鑒定是中藥化學研究的重要內容之一，核磁共振（NMR）技術在其中占據關鍵地位，憑借非破壞性、高分辨率和高靈敏度特性，能夠精確揭示化合物的結構信息，尤其適用于1000以下分子量的小劑量樣品。在前期大一和大二學習有機化學、分析化學、有機化合物光譜鑒定等課程時，學生雖已接觸核磁共振相關基礎知識，但教學內容更多偏重于理論層面，缺乏針對樣品預處理、儀器實操和譜圖優化等實踐環節的具體指導，以及結合中藥化學實例的結構鑒定分析[5]。由于儀器貴重，運行維護費用昂貴，且受實驗室場地制約等條件限制，學校的核磁共振波譜儀主要服務于科研工作，未能充分融入日常教學。大型儀器設備往往代表各個行業的最新研究水平，多接觸大型儀器設備對學生了解自己所學專業具有至關重要的作用，有助于培養動手能力、思考能力和創新能力。

筆者所在課程組開發的“懷菊花黃酮類成分的分離及定性虛擬仿真綜合實驗”中模塊四“懷菊花黃酮單體成分的結構鑒定”，包括樣品的配置、核磁共振波譜儀的使用、核磁圖譜的處理、化合物結構鑒定等，完全模擬核磁共振測試的全過程，通過虛擬仿真教學，可以使學生反復操作，熟練掌握核磁測試樣品的配置、核磁共振波譜儀的操作、圖譜處理等方法。基于此，本節課以實際應用為導向，利用虛擬仿真技術模擬實踐教學，指導學生使用TopSpin3.5軟件對化合物氫譜進行測試，結合MestReNova軟件對化合物原始核磁共振圖譜進行處理。課中采用案例教學法，以槲皮素為例，對化合物的真實圖譜進行解析，通過解譜將知識可視化、具體化、簡單化，整合形成虛實融合的教學方式，以激發學生的學習興趣，提高學習效率、改善課堂氣氛，培養學生的綜合解譜能力。

2 學情分析

該課程主要面向中藥學專業的大三學生，他們在學習自主性、專注力和目標導向上展現出良好的自我管理能力，具備將已有知識和新材料有機整合的能力。通過前期基礎課程的學習，學生對核磁共振波譜法的基本原理，核磁共振波譜儀的基本知識，核磁共振氫譜中化學位移、偶合常數、質子數等的常見類型和影響因素，以及黃酮類化合物的結構特征，都有一定的了解。另外，他們對教育數字化接受度較高，更易接受多種多樣的教學模式。但是核磁共振內容理論性和系統性均較強，信息密度高且涵蓋領域廣泛，理論相對抽象，對于有機化學、分析化學等基礎知識的要求較高，故在有限的課程時間內，學生往往難以獨自完成核磁共振譜圖的解析，普遍反映學習難度較大[7]。

當前，核磁共振波譜技術在中藥化學有效成分結構鑒定中占據核心地位，期望學生在牢固掌握核磁共振基本理論的基礎上，能夠運用氫譜數據推斷黃酮類化合物的具體結構。因此，核磁共振氫譜解析是“黃酮類化合物”這一章節的重點與難點，如何激發學生的主觀能動性，幫助學生熟練掌握黃酮類化合物的結構鑒定，是教學黃酮類化合物的關鍵。

3 教學目標

3.1 知識目標

1）掌握槲皮素的'H-NMR規律；2）熟悉核磁共振樣品的配置方法、核磁共振波譜儀的操作方法和圖譜處理方法；3）熟悉H-NMR的解析過程。

3.2 能力目標

1）通過槲皮素的1H-NMR解析，使學生掌握核磁共振氫譜在黃酮類化合物結構鑒定中的應用；2）通過虛擬仿真軟件的反復訓練，使學生熟練掌握核磁共振樣品的配置方法、核磁共振波譜儀的操作方法和圖譜處理方法的操作，從而增強動手能力；3）通過槲皮素結構解析的具體流程，使學生熟悉中藥化學成分結構解析的流程，從而提升分析問題、解決問題的能力。

3.3 素質目標

依托虛擬仿真軟件中實驗操作和課堂講授虛實融合的教學方式，開展H-NMR譜的測試和槲皮素H-NMR譜解析。這一過程不僅可以錘煉學生的實踐操作技能，還能激發他們分析復雜問題、尋求解決方案的潛能，更在無形中培育創新思維。要最大化地發揮核磁共振波譜儀在中藥學教育領域的核心價值，使之成為培養未來中藥學專業人才不可或缺的重要工具與橋梁。

4教學策略

教育數字化轉型作為信息技術與現代教育深度融合的必然產物，鋪就了教育現代化進程的康莊大道[8。河南中醫藥大學中藥化學課程獲批國家級線上線下混合式一流本科課程，具有豐富的教學資源。課程組充分利用慕課、虛擬仿真實驗項目、課堂派、網絡資源（微信公眾平臺、視頻資源庫、自制視頻庫）、專業化學軟件等現代信息化技術和資源，緊扣教學大綱知識體系，引入中藥化學研究領域的最新技術和研究成果，力求體現傳承與創新，突出專業需求與特色，將線上學習與翻轉課堂相結合、理論教學與實驗實訓相結合、生生互動與師生互動相結合、教師評價與學生評價相結合、基本理論技術與學科前沿相結合，促進信息技術與中藥化學課程的深度融合，更在傳承與創新中找到平衡點，為培養具備現代科學素養與中醫藥情懷的復合型人才開辟新路徑。

BOPPPS教學模型是強調學生主體性的教學架構，涵蓋六大關鍵環節：導入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatorylearning）、后測（Post-as-sessment）、總結（Summary）。其目標在于增強課堂內學生的積極參與程度和自主學習技能，同時協助教師梳理教學邏輯、規劃教學活動、優化教學流程，并確保教學目標的有效實現[9]。通過靈活調整授課環節，構建以BOPPPS為基礎的“虛實融合 + 線上線下”多元化教學模式，激發學生學習的積極性和主動性。

5 教學過程

5.1教學設計

本次課的教學設計對標“兩性一度”建設要求，采用線上線下一體化的教學活動形式，以BOPPPS教學模型為基礎，根據實際情況，分為課前、課中、課后三個階段。課前，通過前測和目標發布學習任務與測試題，督促學生自學，體現了課程的挑戰度。課中，通過導入、參與式教學、后測、總結等過程，多種教學模式結合使用，以實際應用為導向，利用虛擬仿真操作系統模擬實踐教學，指導學生使用TopSpin3.5軟件對化合物氫譜進行測試，結合MestReNova軟件對化合物原始核磁共振圖譜進行處理；采用案例教學法，以槲皮素為例，對化合物的真實圖譜進行解析，通過解譜將知識可視化、具體化、簡單化，整合形成虛實融合的教學，使學生更容易理解、掌握和運用知識，突出教學模式的創新性。課后，通過綜合知識訓練，將理論知識與實際應用相結合，對標課程建設的高階性。教學流程安排如圖1所示。

5.2 教學過程分解

按照教學計劃，本次課的教學內容為線下一個學時。下面將課程進行分解，教學安排根據具體內容精確到分鐘。

圖1教學流程安排示意圖

5.2.1 目標（課前）

教師發布學習目標和學習任務：1）復習分析化學核磁共振波譜的理論知識；2）觀看中國大學慕課平臺中藥化學學習視頻；3）參與虛擬仿真實驗理論考核和實驗實訓練習。學生明確學習目標，完成學習任務，反饋預習困惑，提升自主學習能力。

5.2.2 前測 （課前）

教師發布測試題：1）黃酮的定義；2） ¹H? -NMR三要素；3）槲皮素的理化性質。學生參與測試，教師了解學生的預習效果。

5.2.3 導入（課中）：3分鐘

教師提出核磁共振無法應用于學校本科生中藥化學實驗課程教學，故課程組自建虛擬仿真實驗來解決此問題，讓學生在無設備限制下深入學習。學生跟隨教師的思路，認真聽取講解。教學意圖為結合核磁共振技術研究現狀和學校實際情況，提出虛實融合的實驗教學方法，增強學生主動學習的興趣和意愿；在此過程中融入思政元素，培養學生的科研創新精神。

5.2.4參與式教學（課中）：30分鐘

教學內容為：1） ¹H. -NMR譜的測試，包括樣品的配置、核磁共振波譜儀的使用、核磁圖譜的處理；2）槲皮素的1H-NMR譜解析，包括認識氫譜、解析氫譜、掌握規律。

教師根據學生課前學習情況，針對性地進行講解。

1） ¹H -NMR譜的測試。結合虛擬仿真實驗，通過一系列問題講授1H-NMR譜的測試：

① 樣品配置過程中哪一步最關鍵？② 核磁測試過程中需要注意哪些問題？③ 測試完成后得到的氫譜如何轉換成平時所看到的氫譜？④ MestReNova軟件圖譜處理的操作流程。

2）槲皮素的1H-NMR譜解析。以槲皮素的實際解析為例，講授1H-NMR譜的解析方法。

課前，學生練習虛擬仿真實驗中模塊四的相關操作，總結使用過程中出現的一些問題，并將問題反饋給教師。課中，學生隨著教師的講授及一個個問題的提出，主動思考，深入挖掘，提升能力。

教學意圖為采用虛實融合的教學模式，結合任務驅動式、提問式、討論式、啟發式等教學方法，對學生的預習困惑進行答疑，提升學生的學習興趣和主動思考能力，體現“學生中心、教師主導，學以致用、守正創新”的教學理念。

5.2.5 后測（課中）：2分鐘。

教師發布思考題：根據理化性質和波譜數據，選出正確的結構式。學生參與討論互動并給出答案，教師結合學生答案答疑解惑。教學意圖為檢驗學生的學習效果。

5.2.6 總結（課中）：5分鐘

教師從“槐米中蘆丁的提取、鑒定及其水解產物的分析”整個實驗并結合本節課的授課內容，總結槲皮素的理化性質和1H-NMR譜波譜數據，提煉中藥化學成分結構解析的學習方法，同時讓學生反思，提升學生深度思考的能力。

5.2.7 后測（課后）

教師發布作業，分享拓展資源；批改作業，了解學生對授課內容的掌握情況。作業包括：1）解析圖譜；2）參與虛擬仿真實驗實訓考核；3）參觀核磁室并實操；4）練習MestReNova軟件的使用方法。學生參與小組討論并完成作業，掌握虛擬仿真實驗和MestReNova軟件的相關操作，以此鍛煉合作探究能力和科研創新能力，激發探究科學奧秘的求知欲望。

5.2.8 總結（課后）

教師要求學生制作本節課實驗教學內容的思維導圖，統計學生的學習情況，進行教學反思，進一步調整教學內容和方式。學生小組合作，總結延伸，進一步提升團隊協作能力、問題分析與解決能力。

6 教學特色

該節課教學內容的選取符合學生的認知水平，教學容量恰當，采用虛實融合的教學方式，通過核磁共振氫譜的測試和槲皮素的解析，引導學生探究核磁共振氫譜在黃酮類化合物結構解析中的應用，培養學生的科研創新思維。該節課教學程序設計巧妙，首次將BOPPPS教學模型應用在教學過程中，構建以BOPPPS為基礎的“虛實融合 ⁺ 線上線下”多元化教學模式，引導學生主動參與教學過程。

7 教學反思與改進

中藥化學有效成分的結構鑒定實踐性和應用性都很強，學習較為枯燥，學習難度大。針對傳統的教學方式，該節課在以下方面進行了教學改進，取得非常不錯的教學效果。

7.1課堂教學中引入核磁共振波譜儀

將核磁共振波譜儀引入中藥化學課堂教學，能夠實現對有機化學、波譜分析和中藥化學上篇等多個學科知識點的整合與深化理解，并讓學生實際操作該儀器，從而促進理論知識向實踐技能的有效轉化[10]。這種教學模式的嘗試旨在提高教學趣味性，激發學生的學習積極性，增強學生的課堂參與度，確立其在教學過程中的主體地位，對培養具有創新精神的高素質人才具有積極意義。

7.2課堂教學中引入核磁共振圖譜處理軟件

將核磁共振譜圖處理軟件MestReNova應用于中藥化學有效成分結構鑒定的教學實踐，引導學生從原始譜圖入手，掌握正確的核磁圖譜處理技術和相關要點，確保學生能夠精確地處理并解析有效數據以確定化合物結構[11]。借助這款軟件，理論知識與實際操作得以緊密結合，提升了學生的學習熱情和主動性。同時，經歷“譜圖處理一譜圖解析一結構確認”的完整過程，有助于增強學生的學業成就感，為其今后從事科研工作打下堅實的基礎。

7.3引入基于BOPPPS的“虛實融合 + 線上線下”教學模式

該節課以基于BOPPPS的“虛實融合+線上線下”教學模式進行教學，突出互動性、參與性和反思性，貫徹以學生為中心的教學理念，注重為學生搭建全方位有效參與課堂教學的平臺，可以極大地增強教學效果。BOPPPS教學模型的六個環節可以靈活調整，以便更好地適應本課程的教學特點。

8 結束語

近年來，河南中醫藥大學中藥化學課程組積極探索多元化教學模式，充分借助移動互聯網等信息化技術的優勢推動教學理念、內容和課程體系的全方位改革，以期促進中藥化學課程教學質量的提升，為創新型中藥學人才培養提供新的教學模式。

9 參考文獻

[1]匡海學，馮衛生.中藥化學[M].北京：中國中醫藥出版社，2021：3.

[2]林美妤，裴剛.基于太極環式翻轉課堂模式的中藥化學課程教學設計研究[J].中國中醫藥現代遠程教育，2022，20（6） ：15-17.

[3] 王麗莉，鄧雁如，邱峰，等．以培養創新型人才為導向的中藥化學課程教學模式[J].藥學教育，2023，39（6）：51-54.

[4] 高露，孫博，王有軍，等.基于虛擬仿真的線上實驗教學探索：以機械基礎實驗課程為例［J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2024，26（4）：113-115.

[5] 李曉虹.核磁共振波譜課程教學探索［J].山東化工，2020，49（23）：158-159.

[6] 張壽德.高校大型儀器設備在本科教學中的作用分析[J].教育教學論壇，2021（7）：33-36.

[7] 何林洪，焦楊，劉妍穎，等．虛實結合在核磁共振波譜分析教學中的應用[J].廣東化工，2021，48（23）：261-263.

[8] 林琴，范定懷.我國教育數字化轉型的實踐機理及發展路徑[J].佳木斯大學社會科學學報，2024，42（4）：123-125，139.

[9] 雷海英，宋慧芳，秦成，等.BOPPPS教學模式在分子生物學教學中的探索與實踐[J].高教學刊，2024，10（24）：114-118，123.

[10] 馬潤恬，許衛兵，郭錦秀，等.核磁共振波譜儀在化學專業實驗教學中的應用探索［J].赤峰學院學報（自然科學版），2023，39（9）：52-54.

[11] 王立波，甘春麗，葡聰聰，等.MestReNova軟件在有機化合物波譜解析教學中的應用［J].化學教育（中英文），2020，41（4）：88-91.