工科院校《药用高分子材料》课程的教学思考*

徐静文

(陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西 西安 710021)

医药行业与人民生命健康、生活质量息息相关，对救灾防疫和军需战备及促进发展和社会进步有着至关重要的作用。据统计，现有的仿制药和原研药能够满足80%的基本医疗需求，但仍有很多重大疾病未被攻克。以青蒿素的研发为例，自1967年5月起，屠呦呦等人先后从2 000多种中药中提取640种抗疟成分，将其中的380种提取物用于小鼠模型评估抗疟效果，分别在感染了伯氏疟原虫的小鼠和感染了食蟹猴疟原虫的恒河猴模型上证实青蒿素的抗疟率高达100%。1972-1975年，他们先后提取了纯化青蒿的有效成分，在命名为青蒿素后测定了分子式、熔点，最终量产制得纯青蒿素胶囊；1982年后，青蒿素的相关论文相继发表。然而，受限于青蒿素有限的稳定性和难以功能化的不足，该团队于2005年研发出双氢青蒿素，较青蒿素稳定更强、疗效更优，使用后疟疾复发率更低，尤其是其结构中的活性羟基便于进一步功能化，至此，青蒿素的研发经过了38年。这并非个例，电影《我不是药神》中治疗慢性粒细胞白血病的药物格列卫的研发周期约为60年。据统计，自2000年后开发具有全新结构的药物动辄需10亿美元以上的投入，研发周期长且失败率极高。例如，自2003年以来，治疗阿尔兹海默症的新药研发失败率高达99.6%。在现有的临床药物中，95%在临床研究前已经宣告失败，仅有5%的药物成功进入临床，到最后的获批上市总成功率仅有10.4%[1-2]。近年来，药物的研发费用更是持续走高，单个创新药研发成本从2010年的11.88亿元一路飙升到2017年的19.92亿元[3]。

因此，目前最有效的策略是对已有确定适应症的药物通过优化剂型、提升药物的安全性来满足更高的治疗定位。与新药研发相比，制剂创新更加关注药用辅料和药物之间的“强强联合”，通过改变给药方式、优化剂型，以药用辅料之长处弥补药物固有的短板，实现药尽其用的目的。

1 《药用高分子材料》课程在制剂创新时代的教学痛点

药用高分子占据了药用辅料的主导地位。《药用高分子材料》是以陕西科技大学为例的工科院校面向药学专业开设的专业必修课，其教学内容包含了药用高分子的来源、制备、结构、性能及制剂中的应用，是一门涉及材料学、高分子化学、高分子物理交叉课程。然而，该课程记忆内容多、部分内容较为抽象，开课时学生仅具备有机化学的知识储备，对于高分子材料的概念模糊，尚未形成系统的知识框架和学习习惯[2]，学习难度大。基于制剂创新这一时代背景和工科院校的特色，药用高分子材料课程教学要实现高阶性、创新性和挑战度困难重重，究其原因，是因为存在如下亟待解决的问题：

(1)传统教法对教学内容的呈现力不足

《药用高分子材料》课程涉及大量高分子结构与合成的内容，但大多的合成过程、机理非常抽象，建立对高分子结构的概念又需要强大的空间想象能力，这对学生的理解力要求很高。然而目前常采用的满堂灌式讲授法与“以学生为中心，学生为主、教师为辅”的理念相悖，学生处于被动接受知识的“弱势”地位，难以唤起学生的自主学习欲望，使三维教学目标的达成愈发困难。

(2)重理论轻实践的教学观

《药用高分子材料》课程的教学活动是围绕药用高分子材料的结构、理化性质及用途展开的，对新剂型、新制剂开发和药剂质量的提高起到巨大的支撑和推动作用。但该课程并未设置与之匹配的实验内容，不利于学生理解所学的理论，也极易消磨学生对课程的积极性。如今，随着高分子化学、材料学和生物医学的快速发展，学生仅学习相关理论很难实现学科间的交叉融合，不利于学生的可持续发展。同时，作为药学相关专业的学生，毕业后大都有志于从事药物制剂与制剂技术相关领域的研究、开发、工艺设计、生产技术优化及质量控制等方面的工作，但重理论轻实践的教学观，难以打开学生的视野，教学效率低，在一定程度上也不利于学生能力的培养，难以做到学以致用。

(3)思政元素与授课内容黏性不足，育人功能缺乏

习总书记在全国高效思想政治工作会议上强调“做好高校思想政治工作，要用好课堂教学这个主渠道……使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”[4]。《药用高分子材料》课程的理论内容体量大，内容抽象，在实际教学中思政元素与理论内容的融合极易被忽略，难以切实践行习总书记要求的铸魂育人立德树人。因此，如何将课程思政和药用高分子相关课程背景的知识有机融合，充分发挥思想政治引领作用，是本门课程改革的重要任务。

(4)评价方式过于单一，时效性差

目前该课程的评价方式主要是考试，借此反映学生对理论知识的掌握，对能力、情感目标的达成度涉及甚少。即便增加考试、随堂测验的频率，评价时效性仍不尽人意，教师难以获取最直观、准确的学习效果反馈，不便及时调整教学重心和策略，有悖于以能力为导向的培养要求。

2 《药用高分子材料》课程改革实践探讨

在药物制剂创新的学科背景下，为践行“以学生为中心、以能力为本位”的教育理念，针对上述教学痛点，笔者开展了如下教学改革：

2.1 对标金课，精心重构课程内容

以药物制剂人才培养方案为准绳，对标金课“两性一度”要求，密切建立药用高分子材料与学生现有知识框架的联系。在学习《药用高分子材料》课程之初，学生与本门课相关的知识储备仅来源于药物化学、有机化学，抽象的《药用高分子材料》内容难以引发学生的共鸣。因此，密切建立授课内容与学生生活经历、知识背景之间的联系是解决这一难题的重要手段。例如，笔者在讲授高分子水凝胶时，以生活中常见的凝胶状食品如果冻、QQ糖、龟苓膏、老酸奶等引入，使学生快速进入学习状态，激发学习兴趣；在讲授水凝胶的形成时，从学生熟知的单体聚合引申到通过氢键、静电相互作用、范德华力等非共价键作用制备水凝胶，拓宽学生的知识面；在讲授聚合物药物载体的相关内容时，载体聚合物制备涉及的活性/可控自由基聚合机理略显枯燥，教师将自由基喻为宠物，将休眠链控制活性自由基比作宠物链牵制宠物，借此讲授“活性/可控”自由基聚合；与之类似，药用高分子常用的合成方法之一是原子转移自由基聚合(ATRP)，但学生的理解难度很大。在讲授时，笔者提问“假设男、女生分别是含有双键的单体A、B，想要获得单体A和单体B连续或交替排列的聚合物，应选用哪种聚合方法来实现？”教师采用以问题为导向(PBL)的教学方法，告知学生2008、2009年度诺贝尔化学奖提名的热门候选——ATRP可以解决上述问题，激发学生的好奇心，再依次讲述该方法如何让不同种类的单体按需排列，并阐释其优缺点。为使学生举一反三，让学生以不同颜色的珠子和绳子模拟成可通过ATRP合成的聚合物的形状，并互相交流。再如讲授高分子水凝胶中水的存在形式时，将地铁中的座位比作水凝胶中的多重氢键基质，坐在座位上的乘客(冻结水)与座位被“氢键”牢牢固定，座位被填满后，之后的乘客(非冻结水)排列在座位两侧，最后的乘客(自由水)因已“无座可坐”，只能在车厢内自由走动，以此过程反映水凝胶中水的自由度。此外，笔者在“高分子水凝胶”章节的教学里为学生创设趣味实验条件，使学生动手制备水精灵(海藻酸钠-乳酸钙水凝胶)，在实验中启发学生思考海藻酸钠-乳酸钙形成水凝胶的机理，再深入引导学生归纳水凝胶制备方法，将课堂教学氛围不断推向高潮。趣味实验的取材均为食用级，实验难度小、安全系数高，通过将抽象的合成过程和机理具体化、可视化，使学生身临其境地体会药用高分子材料的可控制备，进而初步培养学生的科研素养以及分析、解决问题的能力[5]。

2.2 “课程+思政+科研”三管齐下共育人

将多种教学方法并用虽在一定程度上能唤起学生学习的热情，有助于实现知识目标、能力目标，但是情感目标却无从谈起。笔者在授课时将理论内容和相关专业功勋人物事迹相结合，通过分享最新的研究热点和进展，实现知识、能力、思政全方位育人的目标。例如，通过向学生播放药学领域功勋人物视频、讲述青蒿素研发的领军者屠呦呦和解决甲壳质、纤维素溶解这一“卡脖子”问题的中国科学院院士、武汉大学教授张俐娜的生平等，唤起学生作为药学人的责任感和使命感，使学生坚定专业自信。在全人类都追求大健康目标的今天，绝大多数疾病仍无法根治，仅靠有限的仿制药、原研药和一系列制剂维持着人类健康水准。2019年9月11日，美国国家工程院士孙勇奎在国际生物技术大会说，“中国现在是一个制药大国，但还不是一个真正的制药强国”，因此，提升药物利用度、加速药物研发是每个药学及相关专业学生的责任和使命。在本课程的讲授中加强专业现状和背景的普及，使学生以需求为导向加强学习，提升自身能力和素养，为填补专业空白、使中国从制药大国向制药强国迈进不懈努力。

另外，笔者一方面应该通过任务驱动，使学生学以致用；另一方面，围绕授课内容向学生介绍相关科研动态。例如，在讲授聚合物药物载体相关内容时，通过呈现笔者与之相关的最新科研成果[6]，使学生深刻理解载体中药物控释的机制，通过“医药工”结合加深学生对教学内容的认识，消除对科研的距离感，鼓励他们从小处着眼、投身科研。

2.3 课上课下双向评价，加速目标达成

评价是课程改革的重要组成部分，应围绕“一切围绕学生发展”的教育思想展开。在教学中，笔者围绕“课上过程化考核+课下双向评价”的整体思路，课上依托“学习通”、“雨课堂”、 “腾讯会议”等平台进行视频/音频的线上学习、话题讨论、小组专题调研、章节测验、分组任务、参与投票、问卷、抢答、选人、讨论、随堂测试、完成作业等考核项目，由系统及时给出评价与反馈，教师端和学生端均可查看。通过提出创新药物制剂中“卡脖子”的问题，引导学生给出解决问题的几种可行性策略，进而生生互评选择最优方法。例如，针对“如何解决因海藻酸钠在钙盐中仅发生表面交联而难以实现药物缓控释”这一问题，学生讨论后给出如下两种方案：(1)将药物通过化学键连接至海藻酸钠骨架上，(2)通过海藻酸钠和壳聚糖之间的电荷作用形成混合药物递送体系，实现药物缓控释。在生生互评时，学生认为化学键较电荷作用更为稳定，确定前者更能通过高分子骨架的拖拽减缓海藻酸钠微囊剂的药物释放速率。课下，学生评价自己的课堂表现并提出不足以便继续改进，还就老师的授课方式、内容等提出建议和意见。课上的过程化考核和课下学生自评、师生互评相结合，使教师在第一时间收获学习反馈，便于及时调整、优化教学、指导方案，提升学生参与感，有助于发挥学生的主体作用。

3 结 语

着眼于提升人民生存质量，以培养出具有多学科交叉交融的复合型知识背景的药学人才为目标，针对目前《药用高分子材料》课程教学的弊端，对标金课要求重构教学内容，依托线上线下混合式教学平台，课程、思政、科研三方合力，赋予授课内容时代感，着力构建可满足传统、新型制剂需求的药用高分子知识体系。课堂内外的双向评价，更直观地考察学生的知识、能力、情感目标的达成，加速推动教学改革和创新。该教学模式发挥了学生的主观能动性，为培养制剂创新时代的高水平药学人才提供了参考。