制藥工程專業(yè)藥用高分子材料教學方法研究與實踐

邱 婷，陳 重，楊俊杰

(信陽農(nóng)林學院 生物與制藥工程學院 ，河南 信陽 464000)

藥用高分子材料學是我國20世紀90年代發(fā)展起來的一門新興邊緣學科，融合了高分子化學、高分子物理學、材料學、高分子成型加工、藥物制劑學、生物化學和細胞生物學等學科的相關知識，是改善傳統(tǒng)藥物劑型、制造新型緩控釋制劑和生物靶向制劑不可或缺的關鍵學科，可以說，沒有高分子材料就沒有現(xiàn)代藥物制劑。藥用高分子材料被廣泛用作藥物輔料、高分子藥物和藥品包裝貯運材料，主要目的是為了提高藥品的穩(wěn)定性、增強藥物的生物利用度和藥效、降低毒副作用、改善藥物的成型加工性能、改變給藥途徑增強患者的順應性、開發(fā)新藥和實現(xiàn)智能給藥安全用藥[1]。

藥用高分子材料學是我校制藥工程專業(yè)學生的專業(yè)任選課，是和藥物制劑學在同一學期開設。雖然是任選課，我院要求所有制藥工程的學生都要學習，因為在藥物的研究、開發(fā)與生產(chǎn)過程中必然會涉及到藥物劑型的研究與選擇，而藥物新劑型的研究與開發(fā)的前提條件是對藥用高分子材料的結構、性質(zhì)及其在藥劑輔料方面的應用有透徹的了解，熟知怎樣進行有效的選擇與取舍。因此，藥用高分子材料學與藥劑學相輔相成，是制藥工程專業(yè)學生必備的專業(yè)知識。該課程具有較強的綜合性、理論性、抽象性和應用性，學生普遍反映理解、記憶難度較高，學習興趣不強，學習動力不足。根據(jù)我校的實際情況分析，導致該課程教師難教學生難學的原因主要有以下幾方面：(1)高分子材料基礎理論部分涉及大量的物理學、力學、材料學、高分子化學等學科的知識，而藥學專業(yè)的學生在這些方面基礎比較薄弱，因此極大的打擊了學生聽課的積極性，增加了教師教授的難度，課上需要給學生補充大量的理論基礎，更顯得課程單調(diào)枯燥，使學生提不起興趣；(2)該課程屬于新興邊緣學科，在全國各醫(yī)藥院校開設較晚，教材種類不多，配套參考書籍資源缺乏，也沒有配套的實驗教材，大部分學校都沒有開設相關的實驗課程，任課教師對該課程的教學經(jīng)驗相對缺乏，導致不能全方位盡善盡美的給學生展現(xiàn)課程的魅力，不能極大程度的激發(fā)學生的學習興趣；(3)由于該課程目前的教學方法大多是傳統(tǒng)的課堂傳授型，加上課程的綜合性抽象性，導致學生對相關概念、原理不能透徹的理解，使學生處于被動聽課的狀態(tài)，上課很容易走神兒；四、藥用輔料通常有一大類的相關衍生物，種類復雜繁多，每一種材料又有較多的用途，且跟學生之前的知識體系關系不緊密，導致學生記憶困難，容易混淆，從心理上增加了畏難的情緒[2]。綜合以上原因，為了極大的提高學生的學習興趣，增加學習效率，筆者對該課程的教學模式進行了一定的調(diào)整，具體內(nèi)容如下：

1 精心整合教學內(nèi)容，主次分明

根據(jù)教學大綱要求，仔細研究教材，對教學內(nèi)容進行有目的的整合，形成以基本概念為基礎、基本理論為主線、典型高分子材料為重點、理論聯(lián)系實際、科學前沿為補充的藥用高分子材料課程教學理念。將一些數(shù)學推理公式和應用較少的高分子材料從教學計劃中刪除，作為自學部分，并將相關材料以參考文獻等方式提供給學生，這樣既減輕了大部分學生的壓力，也可以滿足學有余力的學生對拓展知識面的需求[3]。

我校該課程的教材選用的是姚日生主編的《藥用高分子材料》第三版，教材1-3章主要講述了藥用高分子材料的分類、結構特點、合成工藝、物理化學和生物學性質(zhì)與性能以及在藥物制劑中的應用模型及機理，屬于基礎理論部分。書上這部分內(nèi)容講述的比較高深，未考慮到學生的實際情況，學生普遍反映書上這部分內(nèi)容完全看不懂，因此需要老師在PPT上補充大量的基礎知識。雖然對于這門課來說，重點部分應該是藥用天然高分子材料和藥用合成高分子材料，但如果基礎理論都沒搞懂吃透，也沒法去理解各種高分子材料的實際應用，會導致學生越聽越迷糊。因此，我們在1-3章需要花較多的課時為學生講解，同時把PPT分享給學生，可以讓學生在上課的時候少花時間做筆記，多把時間用在對知識的理解把握上，課后可以很方便的自己復習。

藥用高分子材料學習的主線應該是：根據(jù)高分子聚合物組成的元素和結構不同，分析每種聚合物分別具有的不同性質(zhì)，再由性質(zhì)導致了材料物理、化學或生物學性能的不同，性能又決定了材料的應用。在講授基礎理論的同時，穿插著一些實際案例，讓學生學會運用“結構決定其性質(zhì)，性質(zhì)決定應用”這個方法去分析后續(xù)要學的藥用高分子材料，把大方向搞明白，理解起來更加條理清晰。

教材4-7章是各論，分別講述了各種天然的或合成的高分子材料在藥用輔料、高分子藥物及包裝材料方面的應用。這四章內(nèi)容講解的比較詳細，主要按照各種高分子材料的結構、理化性質(zhì)、性能及應用這種模式來進行講解，結構安排的很好，但由于高分子材料種類較多，再加上各種衍生物，顯得內(nèi)容有些松散繁雜，理解記憶困難，較易混淆。對于這部分內(nèi)容，我們先選擇應用較多的典型高分子材料給學生講解，帶學生按照結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的主軸來理解各種高分子材料的應用原理，剩下的一些衍生物和不太重要的高分子材料，留給學生自己學習并制作PPT講解，在學習運用知識的同時也加深了理解和記憶。

由于藥用高分子材料學科發(fā)展迅速，新材料新技術不斷涌現(xiàn)，教材的編寫很難來得及更新，所以除了課本知識之外，授課教師還要不斷的去查閱文獻，將新材料新技術及時地傳授給學生，比如一些新研發(fā)出來的腫瘤靶向制劑、納米制劑、智能給藥系統(tǒng)和控釋系統(tǒng)等等，作為課本知識的補充，做到教學的與時俱進。同時可以將研發(fā)的過程作為小故事講給學生，既增加了趣味性，激發(fā)了學生的學習興趣，又可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科研思維，為以后的科研工作打基礎。

2 激發(fā)學生興趣，上好第一堂課

所謂“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，興趣是最好的老師，是學生學習的原動力。由于"先入為主"的原因，人們往往偏信第一印象。因此，為了激發(fā)學生對藥用高分子材料課程的興趣，第一堂課的講授效果就顯得尤為重要[4]。

首先，消除學生對高分子材料的陌生感，拉近相互間的距離。剛開始可以向學生們提問"生活中常見的高分子材料有哪些"，例舉一些與我們生活密切相關的材料，比如：可樂雪碧瓶是用聚乙烯或聚丙烯制成的；很多衣服布料是人工合成高分子聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯，就是俗稱的尼龍，腈綸，滌綸；我們生活中常用的保鮮膜可分為三種材質(zhì)，分別是PE、PVC和PVDC，選購的時候一定要注意區(qū)分，PVC材質(zhì)的是不能直接用來裝食物的，PE材質(zhì)的可以用來直接裝食物，但不能用于微波爐加熱，而PVDC材質(zhì)的可以直接裝食物，也可以微波爐加熱，是安全無毒的，具體的原因可以留作懸念后續(xù)講解；PVC雖然作為保鮮膜有毒，但被廣泛用于制作下水管道；塑料臉盆塑料凳都是由聚丙烯制成的；汽車輪胎是由丁苯橡膠制成的等等，以此讓學生知道高分子材料與我們生活密切相關，學習高分子材料的同時還能增長自己的生活常識。

其次，讓學生意識到學習藥用高分子材料的重要性。舉例說明胰島素制劑的現(xiàn)狀，有待開發(fā)的各種胰島素緩控釋裝置或埋置劑的釋藥機理，跟傳統(tǒng)劑型相比所具有的優(yōu)越性，高分子輔料在里面所起的決定性作用；或者自帶兩種藥的說明書，把配方里的高分子輔料及其所起的作用給學生作一一介紹；或者提問“怎樣減小非甾體消炎藥的胃腸道副作用”，進而解釋用腸溶型高分子包衣材料對藥物進行包裹，就可以避免在胃部釋放，減小副作用，增加療效；再介紹一些新型給藥裝置，讓學生知道高分子藥用輔料在現(xiàn)代藥劑中的重要性，增加學習的動力。

再次，讓學生意識到學習藥用高分子材料的有用性。雖然目前高分子材料作為新型給藥裝置的輔料成分，發(fā)揮了很重要的作用，但真正可以臨床應用的高分子材料很有限，很多都存在生物不相容性或者其他毒副作用，因此，高分子材料在藥物輔料領域還有很大的開發(fā)前景，而且也是現(xiàn)在藥劑學研究的熱門方向，只要同學們好好學，以后也有機會在這個領域做出一番事業(yè)，讓他們看到希望，增加學習的目的性[5]。

通過以上層層導入，趁熱打鐵，給學生系統(tǒng)的圖文并茂的講授藥用高分子材料的歷史、現(xiàn)狀與前景以及分類，讓學生對該課程從感性的認識上升到理性的認識。

3 多種教學方法相輔相成

常言道“授人以魚，不如授之以漁”。教師的教學工作不應該僅僅是機械的傳授現(xiàn)有的科學文化知識，而應該教會學生學習獲得知識的方法和自我學習的技能，這些是他們可以受益終身的。想要達到這個目的，傳統(tǒng)的滿堂灌是遠遠不夠的，我們要將學生從被動聽課狀態(tài)轉變?yōu)橹鲃臃e極參與狀態(tài)，充分發(fā)揮自己的潛能，同時增加了自信心和責任感。具體分為以下幾方面：

3.1 抽象內(nèi)容具體化，復雜內(nèi)容簡單化

由于該課程的基礎理論抽象性綜合性較強，學生較難理解。我們在對知識點講解的過程中可以將抽象的內(nèi)容用形象具體的案例呈現(xiàn)出來，比如講到聚合物材料單軸取向和雙軸取向時，可以帶生活中常用到的包裝繩和保鮮膜到課堂上，分別對它們進行不同方向上的撕扯，以此來區(qū)分單軸取向和雙軸取向各自的特點；講到聚合物的玻璃化轉變的時候，純理論講解很難讓學生聽懂，可以舉例吃口香糖，吃之前口香糖是硬質(zhì)的，也不具有形變性，類似于玻璃的狀態(tài)，經(jīng)過咀嚼后，逐漸變軟，直到可以吹出泡泡，這時候具有很大的彈性形變性，處于高彈態(tài)，口香糖在口腔里由硬逐漸變軟的溫度就是玻璃化轉變溫度；講到應力松弛的時候，舉例我們的運動褲時間穿長了，雖然褲腰尺寸沒變，但穿著會覺得褲腰變松了，這個現(xiàn)象就是應力松弛，還可以帶點小幽默，“這時候千萬不要以為自己減肥成功了”，學生在哈哈笑的同時加深了對知識點的印象。這些例子還有很多，主要在于將抽象的理論具體化生活化，增加學生的接受度。

復雜內(nèi)容簡單化，比如高分子的結構分為近程結構、遠程結構和聚集態(tài)結構，由于涉及到復雜的空間形態(tài)，學生不好理解，我們可以比對著蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結構來給學生講解，蛋白質(zhì)本身也屬于高分子聚合物，并且學生已經(jīng)在生物化學課里學過了蛋白質(zhì)的結構，這樣比對著來理解就極大的降低了理解難度[2]；對于溶液的pH值對聚電解質(zhì)高分子聚合物溶解性的影響，我們可以比對著蛋白質(zhì)的等電點來理解，想象不同pH條件下大分子鏈上可解離基團的解離狀況及其所帶電荷對分子結構的影響。將需要理解的知識與學生原有的知識體系相統(tǒng)一，比對著來理解。

此外，在課堂講授的過程中，可以結合一些社會事件，來進行剖析理解。比如講到高聚物的毒性時，可以結合“毒膠囊事件”、“雙酚A奶瓶事件”或“功能飲料的塑化劑風波”來進行剖析為什么有毒，毒性的來源，怎樣避免毒性，以此來增強學生的理解，激發(fā)學生的興趣。

3.2 啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生的邏輯思維

由于前面基礎理論部分已經(jīng)給學生介紹了高聚物結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途，因此在講各論的時候，不要完完全全的陳述給學生，讓學生開動腦筋，緊跟教師的思維，按照這根主線自己去理解去推斷。比如泊洛沙姆，先給學生介紹泊洛沙姆是由氧乙烯和氧丙烯按照不同比例嵌段共聚而成的一種高分子聚合物，根據(jù)聚氧乙烯和聚氧丙烯各自的結構特征推斷親水性大小和玻璃化轉變溫度的高低，由此推測不同規(guī)格的泊洛沙姆所具有的不同性質(zhì)導致了應用的差異?；蛘咧v到丙烯酸樹脂時，問學生為什么丙烯酸酯含量高的胃溶型丙烯酸樹脂很容易進行薄膜包衣，而甲基丙烯酸酯含量高的腸溶型丙烯酸樹脂卻需要加入較多的增塑劑才能進行薄膜包衣，讓學生根據(jù)各自的分子組成去推斷鏈的柔韌性，進一步推斷玻璃化轉變溫度的高低，從而可以了解成膜溫度的高低[3]，一步步的啟發(fā)著學生自己去推理，培養(yǎng)學生獨立分析解決問題的能力，通過問題的解決獲得成就感，進一步激發(fā)自主學習的熱情，提高學習興趣。

3.3 帶著問題上課，及時歸納總結

在講每一類高分子材料之前，通過問題導入法，激發(fā)學生的主動性[6]。課前通過微信或者QQ給學生發(fā)送相關問題，讓他們進行課前預習、搜集資料、尋找答案，并將這些問題穿插在課堂講解過程中，將學生回答問題的情況作為平時成績。比如在講淀粉及其衍生物的時候，可以先列出問題“淀粉的結構組成是什么，為什么可以用來作為崩解劑、粘合劑和緩釋微球，分別利用了淀粉的什么特性，其作用機理是什么，常用的淀粉衍生物藥用輔料有哪些，具有哪些特點，分別通過哪些方法進行改性，這些性質(zhì)又決定了它們分別具有哪些用途”等等，這些內(nèi)容幾乎涉及了淀粉及其衍生物的所有知識，想要回答這些問題，學生務必要去對這一部分內(nèi)容進行詳細的預習，通過預習已經(jīng)對將要學習的內(nèi)容有了大概的了解，并且為了知道自己回答的對錯，課上必然會緊跟老師的思維，提高了課堂效率，并且培養(yǎng)了學生們自學的能力。在講完了這一類高分子材料之后，教師及時用板書的方式對所講內(nèi)容進行思維導圖式的歸納總結，讓學生在頭腦里形成清晰的邏輯思維，加深印象。

對于運用不太多的高分子材料可以讓學生進行講解。比如透明質(zhì)酸、膠原、硅橡膠、高分子藥物及一些包裝材料，學期開始之前就計劃好哪些部分由學生講解，做好分組，由學生自己去學習，搜集資料，制作PPT，派一名代表在課上給全班同學講解，講完后由其他同學對該組同學的講課效果進行評分討論，并且增加提問解答環(huán)節(jié)，提問的同學和匯報組的同學都可以算入平時成績，最后由教師進行總結性的闡述、補充、講解。極大程度的提高學生的課堂參與度，激發(fā)學習的積極性，同時為了講好自己需要講的知識點，在前面內(nèi)容的學習中必然會努力打好基礎，提高課堂學習的目的性，緊跟老師的思維。在這個過程中，也鍛煉了學生自己查詢整理資料，制作PPT和語言的組織與表達能力。

對每一章內(nèi)容學完后，讓同學們對這一大類高分子材料進行表格式歸納總結，作為平時作業(yè)。再由教師將總結的比較好的作業(yè)分享到微信或QQ群里，給大家提供參考。

3.4 專題討論，凸顯應用性

在學期結束前，組織兩次專題討論，由老師按照高分子材料在藥用輔料方面的應用，列出一些主題，比如：哪些高分子可以用作腸溶型材料、哪些可以用作胃溶型材料、哪些可以用作靶向材料，另外還有緩控釋材料、智能凝膠材料和透皮制劑材料等等，由學生自行分組，選擇一個主題搜集資料進行整理論述，制作PPT匯報，說明各種材料運用的機理、實例、模型、存在的優(yōu)缺點，再由大家一起討論總結。通過這樣的專題活動，不僅鞏固了前面的知識，而且進行了系統(tǒng)的總結，將理論轉化為應用，凸顯了該門課程學習的重要性和目的性，也有助于學生在以后的具體制劑研究方面能進行有效的選擇。

4 課程考核方式多樣性系統(tǒng)性

由于該課程與藥劑學聯(lián)系緊密，實用性較強，因此考核方式不能僅僅局限于期末考試一份試卷，我們將多種考核方式相互結合，有效的考察學生的課程學習效果。

其中，平時成績占40%，藥方分析與設計改良占10%，期末卷面成績占50%。平時成績中包括：上課的出勤率，認真聽講的程度，是否積極回答老師的問題，學生講課環(huán)節(jié)的得分和專題討論的得分，還有歸納總結表的制作。藥方分析設計成績是學期結束前讓學生自行去藥店尋找某種藥的原輔料配方，然后分析配方中應用了哪些高分子輔料，這些輔料分別起了哪些作用，添加的是否合理，是否可以換成其他的高分子輔料來對藥劑的生物利用度或者毒副作用進行改良，然后形成一份完整的報告，根據(jù)報告的詳細準確程度和拓展度進行評分，這一部分內(nèi)容考察了學生對課程知識的綜合應用能力。期末試卷主要考核學生對基礎理論知識和概念的理解掌握程度以及思維能力。通過這三項的綜合評定，能夠準確的反映學生的實際學習效果，并且整個過程也是對學生的一種學習督促作用。

另外還可以充分利用微信、QQ建立群聊，作為課堂的延伸，加強師生交流。通過網(wǎng)絡，可以及時的給學生解答一些疑難問題，避免積聚的疑難點扼殺學生的學習興趣和信心，還可以充分了解學生對課堂知識的掌握理解程度，及時做出合理的修正與改進，做到教學相長[6]。經(jīng)過以上的整改措施，學生對該課程的學習興趣得到了極大的提高，但還不能完全適應非滿堂灌的模式，學習的積極性和主動性還有待進一步激發(fā)。同時以上模式對教師的專業(yè)技能要求較高，教師需要有扎實的高分子材料學和藥劑學知識，才能有效的推動上述教學過程的開展，因此也督促了教師去不斷的自我提升。