制药工程专业药用高分子材料教学方法研究与实践

邱 婷，陈 重，杨俊杰

(信阳农林学院 生物与制药工程学院 ，河南 信阳 464000)

药用高分子材料学是我国20世纪90年代发展起来的一门新兴边缘学科，融合了高分子化学、高分子物理学、材料学、高分子成型加工、药物制剂学、生物化学和细胞生物学等学科的相关知识，是改善传统药物剂型、制造新型缓控释制剂和生物靶向制剂不可或缺的关键学科，可以说，没有高分子材料就没有现代药物制剂。药用高分子材料被广泛用作药物辅料、高分子药物和药品包装贮运材料，主要目的是为了提高药品的稳定性、增强药物的生物利用度和药效、降低毒副作用、改善药物的成型加工性能、改变给药途径增强患者的顺应性、开发新药和实现智能给药安全用药[1]。

药用高分子材料学是我校制药工程专业学生的专业任选课，是和药物制剂学在同一学期开设。虽然是任选课，我院要求所有制药工程的学生都要学习，因为在药物的研究、开发与生产过程中必然会涉及到药物剂型的研究与选择，而药物新剂型的研究与开发的前提条件是对药用高分子材料的结构、性质及其在药剂辅料方面的应用有透彻的了解，熟知怎样进行有效的选择与取舍。因此，药用高分子材料学与药剂学相辅相成，是制药工程专业学生必备的专业知识。该课程具有较强的综合性、理论性、抽象性和应用性，学生普遍反映理解、记忆难度较高，学习兴趣不强，学习动力不足。根据我校的实际情况分析，导致该课程教师难教学生难学的原因主要有以下几方面：(1)高分子材料基础理论部分涉及大量的物理学、力学、材料学、高分子化学等学科的知识，而药学专业的学生在这些方面基础比较薄弱，因此极大的打击了学生听课的积极性，增加了教师教授的难度，课上需要给学生补充大量的理论基础，更显得课程单调枯燥，使学生提不起兴趣；(2)该课程属于新兴边缘学科，在全国各医药院校开设较晚，教材种类不多，配套参考书籍资源缺乏，也没有配套的实验教材，大部分学校都没有开设相关的实验课程，任课教师对该课程的教学经验相对缺乏，导致不能全方位尽善尽美的给学生展现课程的魅力，不能极大程度的激发学生的学习兴趣；(3)由于该课程目前的教学方法大多是传统的课堂传授型，加上课程的综合性抽象性，导致学生对相关概念、原理不能透彻的理解，使学生处于被动听课的状态，上课很容易走神儿；四、药用辅料通常有一大类的相关衍生物，种类复杂繁多，每一种材料又有较多的用途，且跟学生之前的知识体系关系不紧密，导致学生记忆困难，容易混淆，从心理上增加了畏难的情绪[2]。综合以上原因，为了极大的提高学生的学习兴趣，增加学习效率，笔者对该课程的教学模式进行了一定的调整，具体内容如下：

1 精心整合教学内容，主次分明

根据教学大纲要求，仔细研究教材，对教学内容进行有目的的整合，形成以基本概念为基础、基本理论为主线、典型高分子材料为重点、理论联系实际、科学前沿为补充的药用高分子材料课程教学理念。将一些数学推理公式和应用较少的高分子材料从教学计划中删除，作为自学部分，并将相关材料以参考文献等方式提供给学生，这样既减轻了大部分学生的压力，也可以满足学有余力的学生对拓展知识面的需求[3]。

我校该课程的教材选用的是姚日生主编的《药用高分子材料》第三版，教材1-3章主要讲述了药用高分子材料的分类、结构特点、合成工艺、物理化学和生物学性质与性能以及在药物制剂中的应用模型及机理，属于基础理论部分。书上这部分内容讲述的比较高深，未考虑到学生的实际情况，学生普遍反映书上这部分内容完全看不懂，因此需要老师在PPT上补充大量的基础知识。虽然对于这门课来说，重点部分应该是药用天然高分子材料和药用合成高分子材料，但如果基础理论都没搞懂吃透，也没法去理解各种高分子材料的实际应用，会导致学生越听越迷糊。因此，我们在1-3章需要花较多的课时为学生讲解，同时把PPT分享给学生，可以让学生在上课的时候少花时间做笔记，多把时间用在对知识的理解把握上，课后可以很方便的自己复习。

药用高分子材料学习的主线应该是：根据高分子聚合物组成的元素和结构不同，分析每种聚合物分别具有的不同性质，再由性质导致了材料物理、化学或生物学性能的不同，性能又决定了材料的应用。在讲授基础理论的同时，穿插着一些实际案例，让学生学会运用“结构决定其性质，性质决定应用”这个方法去分析后续要学的药用高分子材料，把大方向搞明白，理解起来更加条理清晰。

教材4-7章是各论，分别讲述了各种天然的或合成的高分子材料在药用辅料、高分子药物及包装材料方面的应用。这四章内容讲解的比较详细，主要按照各种高分子材料的结构、理化性质、性能及应用这种模式来进行讲解，结构安排的很好，但由于高分子材料种类较多，再加上各种衍生物，显得内容有些松散繁杂，理解记忆困难，较易混淆。对于这部分内容，我们先选择应用较多的典型高分子材料给学生讲解，带学生按照结构决定性质，性质决定用途的主轴来理解各种高分子材料的应用原理，剩下的一些衍生物和不太重要的高分子材料，留给学生自己学习并制作PPT讲解，在学习运用知识的同时也加深了理解和记忆。

由于药用高分子材料学科发展迅速，新材料新技术不断涌现，教材的编写很难来得及更新，所以除了课本知识之外，授课教师还要不断的去查阅文献，将新材料新技术及时地传授给学生，比如一些新研发出来的肿瘤靶向制剂、纳米制剂、智能给药系统和控释系统等等，作为课本知识的补充，做到教学的与时俱进。同时可以将研发的过程作为小故事讲给学生，既增加了趣味性，激发了学生的学习兴趣，又可以培养学生的创新意识和科研思维，为以后的科研工作打基础。

2 激发学生兴趣，上好第一堂课

所谓“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，兴趣是最好的老师，是学生学习的原动力。由于"先入为主"的原因，人们往往偏信第一印象。因此，为了激发学生对药用高分子材料课程的兴趣，第一堂课的讲授效果就显得尤为重要[4]。

首先，消除学生对高分子材料的陌生感，拉近相互间的距离。刚开始可以向学生们提问"生活中常见的高分子材料有哪些"，例举一些与我们生活密切相关的材料，比如：可乐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，就是俗称的尼龙，腈纶，涤纶；我们生活中常用的保鲜膜可分为三种材质，分别是PE、PVC和PVDC，选购的时候一定要注意区分，PVC材质的是不能直接用来装食物的，PE材质的可以用来直接装食物，但不能用于微波炉加热，而PVDC材质的可以直接装食物，也可以微波炉加热，是安全无毒的，具体的原因可以留作悬念后续讲解；PVC虽然作为保鲜膜有毒，但被广泛用于制作下水管道；塑料脸盆塑料凳都是由聚丙烯制成的；汽车轮胎是由丁苯橡胶制成的等等，以此让学生知道高分子材料与我们生活密切相关，学习高分子材料的同时还能增长自己的生活常识。

其次，让学生意识到学习药用高分子材料的重要性。举例说明胰岛素制剂的现状，有待开发的各种胰岛素缓控释装置或埋置剂的释药机理，跟传统剂型相比所具有的优越性，高分子辅料在里面所起的决定性作用；或者自带两种药的说明书，把配方里的高分子辅料及其所起的作用给学生作一一介绍；或者提问“怎样减小非甾体消炎药的胃肠道副作用”，进而解释用肠溶型高分子包衣材料对药物进行包裹，就可以避免在胃部释放，减小副作用，增加疗效；再介绍一些新型给药装置，让学生知道高分子药用辅料在现代药剂中的重要性，增加学习的动力。

再次，让学生意识到学习药用高分子材料的有用性。虽然目前高分子材料作为新型给药装置的辅料成分，发挥了很重要的作用，但真正可以临床应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，高分子材料在药物辅料领域还有很大的开发前景，而且也是现在药剂学研究的热门方向，只要同学们好好学，以后也有机会在这个领域做出一番事业，让他们看到希望，增加学习的目的性[5]。

通过以上层层导入，趁热打铁，给学生系统的图文并茂的讲授药用高分子材料的历史、现状与前景以及分类，让学生对该课程从感性的认识上升到理性的认识。

3 多种教学方法相辅相成

常言道“授人以鱼，不如授之以渔”。教师的教学工作不应该仅仅是机械的传授现有的科学文化知识，而应该教会学生学习获得知识的方法和自我学习的技能，这些是他们可以受益终身的。想要达到这个目的，传统的满堂灌是远远不够的，我们要将学生从被动听课状态转变为主动积极参与状态，充分发挥自己的潜能，同时增加了自信心和责任感。具体分为以下几方面：

3.1 抽象内容具体化，复杂内容简单化

由于该课程的基础理论抽象性综合性较强，学生较难理解。我们在对知识点讲解的过程中可以将抽象的内容用形象具体的案例呈现出来，比如讲到聚合物材料单轴取向和双轴取向时，可以带生活中常用到的包装绳和保鲜膜到课堂上，分别对它们进行不同方向上的撕扯，以此来区分单轴取向和双轴取向各自的特点；讲到聚合物的玻璃化转变的时候，纯理论讲解很难让学生听懂，可以举例吃口香糖，吃之前口香糖是硬质的，也不具有形变性，类似于玻璃的状态，经过咀嚼后，逐渐变软，直到可以吹出泡泡，这时候具有很大的弹性形变性，处于高弹态，口香糖在口腔里由硬逐渐变软的温度就是玻璃化转变温度；讲到应力松弛的时候，举例我们的运动裤时间穿长了，虽然裤腰尺寸没变，但穿着会觉得裤腰变松了，这个现象就是应力松弛，还可以带点小幽默，“这时候千万不要以为自己减肥成功了”，学生在哈哈笑的同时加深了对知识点的印象。这些例子还有很多，主要在于将抽象的理论具体化生活化，增加学生的接受度。

复杂内容简单化，比如高分子的结构分为近程结构、远程结构和聚集态结构，由于涉及到复杂的空间形态，学生不好理解，我们可以比对着蛋白质的一、二、三、四级结构来给学生讲解，蛋白质本身也属于高分子聚合物，并且学生已经在生物化学课里学过了蛋白质的结构，这样比对着来理解就极大的降低了理解难度[2]；对于溶液的pH值对聚电解质高分子聚合物溶解性的影响，我们可以比对着蛋白质的等电点来理解，想象不同pH条件下大分子链上可解离基团的解离状况及其所带电荷对分子结构的影响。将需要理解的知识与学生原有的知识体系相统一，比对着来理解。

此外，在课堂讲授的过程中，可以结合一些社会事件，来进行剖析理解。比如讲到高聚物的毒性时，可以结合“毒胶囊事件”、“双酚A奶瓶事件”或“功能饮料的塑化剂风波”来进行剖析为什么有毒，毒性的来源，怎样避免毒性，以此来增强学生的理解，激发学生的兴趣。

3.2 启发式教学，培养学生的逻辑思维

由于前面基础理论部分已经给学生介绍了高聚物结构决定性质，性质决定用途，因此在讲各论的时候，不要完完全全的陈述给学生，让学生开动脑筋，紧跟教师的思维，按照这根主线自己去理解去推断。比如泊洛沙姆，先给学生介绍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种高分子聚合物，根据聚氧乙烯和聚氧丙烯各自的结构特征推断亲水性大小和玻璃化转变温度的高低，由此推测不同规格的泊洛沙姆所具有的不同性质导致了应用的差异。或者讲到丙烯酸树脂时，问学生为什么丙烯酸酯含量高的胃溶型丙烯酸树脂很容易进行薄膜包衣，而甲基丙烯酸酯含量高的肠溶型丙烯酸树脂却需要加入较多的增塑剂才能进行薄膜包衣，让学生根据各自的分子组成去推断链的柔韧性，进一步推断玻璃化转变温度的高低，从而可以了解成膜温度的高低[3]，一步步的启发着学生自己去推理，培养学生独立分析解决问题的能力，通过问题的解决获得成就感，进一步激发自主学习的热情，提高学习兴趣。

3.3 带着问题上课，及时归纳总结

在讲每一类高分子材料之前，通过问题导入法，激发学生的主动性[6]。课前通过微信或者QQ给学生发送相关问题，让他们进行课前预习、搜集资料、寻找答案，并将这些问题穿插在课堂讲解过程中，将学生回答问题的情况作为平时成绩。比如在讲淀粉及其衍生物的时候，可以先列出问题“淀粉的结构组成是什么，为什么可以用来作为崩解剂、粘合剂和缓释微球，分别利用了淀粉的什么特性，其作用机理是什么，常用的淀粉衍生物药用辅料有哪些，具有哪些特点，分别通过哪些方法进行改性，这些性质又决定了它们分别具有哪些用途”等等，这些内容几乎涉及了淀粉及其衍生物的所有知识，想要回答这些问题，学生务必要去对这一部分内容进行详细的预习，通过预习已经对将要学习的内容有了大概的了解，并且为了知道自己回答的对错，课上必然会紧跟老师的思维，提高了课堂效率，并且培养了学生们自学的能力。在讲完了这一类高分子材料之后，教师及时用板书的方式对所讲内容进行思维导图式的归纳总结，让学生在头脑里形成清晰的逻辑思维，加深印象。

对于运用不太多的高分子材料可以让学生进行讲解。比如透明质酸、胶原、硅橡胶、高分子药物及一些包装材料，学期开始之前就计划好哪些部分由学生讲解，做好分组，由学生自己去学习，搜集资料，制作PPT，派一名代表在课上给全班同学讲解，讲完后由其他同学对该组同学的讲课效果进行评分讨论，并且增加提问解答环节，提问的同学和汇报组的同学都可以算入平时成绩，最后由教师进行总结性的阐述、补充、讲解。极大程度的提高学生的课堂参与度，激发学习的积极性，同时为了讲好自己需要讲的知识点，在前面内容的学习中必然会努力打好基础，提高课堂学习的目的性，紧跟老师的思维。在这个过程中，也锻炼了学生自己查询整理资料，制作PPT和语言的组织与表达能力。

对每一章内容学完后，让同学们对这一大类高分子材料进行表格式归纳总结，作为平时作业。再由教师将总结的比较好的作业分享到微信或QQ群里，给大家提供参考。

3.4 专题讨论，凸显应用性

在学期结束前，组织两次专题讨论，由老师按照高分子材料在药用辅料方面的应用，列出一些主题，比如：哪些高分子可以用作肠溶型材料、哪些可以用作胃溶型材料、哪些可以用作靶向材料，另外还有缓控释材料、智能凝胶材料和透皮制剂材料等等，由学生自行分组，选择一个主题搜集资料进行整理论述，制作PPT汇报，说明各种材料运用的机理、实例、模型、存在的优缺点，再由大家一起讨论总结。通过这样的专题活动，不仅巩固了前面的知识，而且进行了系统的总结，将理论转化为应用，凸显了该门课程学习的重要性和目的性，也有助于学生在以后的具体制剂研究方面能进行有效的选择。

4 课程考核方式多样性系统性

由于该课程与药剂学联系紧密，实用性较强，因此考核方式不能仅仅局限于期末考试一份试卷，我们将多种考核方式相互结合，有效的考察学生的课程学习效果。

其中，平时成绩占40%，药方分析与设计改良占10%，期末卷面成绩占50%。平时成绩中包括：上课的出勤率，认真听讲的程度，是否积极回答老师的问题，学生讲课环节的得分和专题讨论的得分，还有归纳总结表的制作。药方分析设计成绩是学期结束前让学生自行去药店寻找某种药的原辅料配方，然后分析配方中应用了哪些高分子辅料，这些辅料分别起了哪些作用，添加的是否合理，是否可以换成其他的高分子辅料来对药剂的生物利用度或者毒副作用进行改良，然后形成一份完整的报告，根据报告的详细准确程度和拓展度进行评分，这一部分内容考察了学生对课程知识的综合应用能力。期末试卷主要考核学生对基础理论知识和概念的理解掌握程度以及思维能力。通过这三项的综合评定，能够准确的反映学生的实际学习效果，并且整个过程也是对学生的一种学习督促作用。

另外还可以充分利用微信、QQ建立群聊，作为课堂的延伸，加强师生交流。通过网络，可以及时的给学生解答一些疑难问题，避免积聚的疑难点扼杀学生的学习兴趣和信心，还可以充分了解学生对课堂知识的掌握理解程度，及时做出合理的修正与改进，做到教学相长[6]。经过以上的整改措施，学生对该课程的学习兴趣得到了极大的提高，但还不能完全适应非满堂灌的模式，学习的积极性和主动性还有待进一步激发。同时以上模式对教师的专业技能要求较高，教师需要有扎实的高分子材料学和药剂学知识，才能有效的推动上述教学过程的开展，因此也督促了教师去不断的自我提升。