藥學專業表面活性劑化學課程的教學探索

陳蔚燕，張保華，韓磊，李建忠

青島農業大學化學與藥學院，山東 青島 266109

表面活性劑是一類非常重要的精細化工產品，在濃度很低的情況下可以顯著降低目標溶液的界面或者表面張力，當其濃度達到一定值以上時，表面活性劑會自發地定向排列形成分子聚集體，從而在化工過程中發揮增溶、乳化、潤濕、洗滌、泡沫、分散、絮凝、殺菌等作用。從字面意思上來看，表面(surface)、活性(active)、劑(reagent)，可以看出這類物質具有較強的表面活性，表面活性劑的應用領域非常廣泛，譽有“工業味精”的美稱[1,2]。表面活性劑化學課程是應用化學、材料化學、藥學相關專業的專業基礎課，該課程應在修完有機化學、物理化學和化工原理的基礎上開設，因此該課程的學習需要具有一定的化學基礎。目前表面活性劑化學課程的授課方式仍然是教師講、學生聽的模式，講授純理論知識點，學生聽課枯燥，學生對課程學習的主動性不夠，課堂教學效果不好[3–5]，因此開設表面活性劑化學課程的高校也對該課程進行了大量的教學改革探索，伍春嫻[6]對化妝品科學與技術專業表面活性劑課程進行了改革實踐，主要提出增設實驗實踐內容和縮減課堂教授時間來突出學生在課堂的主體地位。龍攀峰等[7]提出在表面活性劑化學課程教學中制作生動的多媒體教學課件和選擇適當的科研實例進入課堂來激發學生的學習興趣。任朝華等[8]建議用實用性和趣味性的教學方法和專題講座來調動學生學習表面活性劑的主動性。許虎君等[9]認為選擇合適的教材和專業教育講座可以提高表面活性劑課程的教學質量。當下對表面活性劑化學課程的改革并不深入，沒有對課程內容進行創新與深化，學生理論聯系實踐的能力還很薄弱，沒有將零散的教學內容形成體系，學生依然抓不住課程主線，學以致用的能力較差，該課程也未充分發揮高校課程思政載體的作用，無法展現表面活性劑課程應用性的特點。

1 我校表面活性劑化學課程開課情況

目前，我校表面活性劑化學課程對應用化學、材料化學、化學工程、制藥工程、藥學專業以選修課形式開設，應用化學、材料化學、化工三個專業的選課率達到70%，藥學專業選課率達95%。筆者近幾年針對藥學專業表面活性劑化學課程的教學調查發現，該專業的學習風氣端正，考研率達40%以上；在授課過程中發現該專業學生到課率達100%，學生接受理論知識的能力較強。但是表面活性劑化學課程是一門應用性極強的課程，須將理論知識靈活運用，要與實際生活進行接軌。教師在教學過程中發現，提問關于表面活性劑的理論知識點時，大部分學生都會積極回答，但對表面活性劑偏實際應用的問題，回答則不積極。在期末考試的卷子中，分值15分的應用題，選課學生的平均得分為4.5分，可以看出我校藥學專業表面活性劑化學課程的教學需要改變目前的教學方式，才能加強藥學專業學生理論聯系實際的能力。

我校藥學專業是山東省應用型專業群建設專業，結合國家醫藥行業發展趨勢，立足省內醫藥產業體系的發展特色，運用“導–學–研–產”結合的育人模式，以“導師制”為引線，理論實踐結合為主體，科學研究為學術提升，創新創業為職業拓展，校企合作為實踐保障，主要培養具有藥物創新意識、團隊合作精神、具有社會擔當的全面發展的新時代藥學專業綜合應用型人才。根據這種思想，我們構建了如圖1所示的表面活性劑化學課程教學改革的頂層設計，根據藥學專業的培養目標去探索表面活性劑化學課程“培養什么人”和“怎樣培養人”。一方面能夠讓表面活性劑化學的定位方向始終緊跟企業的實際需要，培養學生在相關行業從事科研、開發和管理等方面工作的實際操作能力和解決問題的能力；另一方面可以促進該專業學生的全面發展(理論知識和實踐能力)，培養學生自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力；具備較強的創造性思維、開拓創新精神及創業實踐能力，具有創業精神和創業意識。

圖1 表面活性劑化學課程改革的頂層設計

2 針對藥學專業表面活性劑化學課程改革采取的措施

2.1 采用一個主線三個模塊的教學方式

表面活性劑化學課程的內容主要包括表面活性劑的概述、表面活性劑的作用原理、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、特殊類型表面活性劑、表面活性劑的復配等內容。在教學過程中發現，表面活性劑屬于膠體與界面化學范疇的知識，但是由于我校藥學專業的物理化學課時一再被壓縮(從物理化學上下冊共104學時壓縮至現在的64學時)，導致界面與膠體化學部分略講。所以對于表面活性劑這部分知識，學生了解很少，在學習表面活性劑化學課時，面對的是新知識，再加上該課程涉及的化學物質名字特別長，如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇單甘油酯等，使得學生們認為這門選修課的難度大、知識點零碎、自己無法形成系統的知識鏈。因此，筆者通過幾年的探索和實踐，發現該課程可以用“一個主線，三個模塊”的方式進行教學，整個教學進度以“一個主線，三個模塊”為卡點，這里的一個主線指的是以表面活性劑的定義為主線，把表面活性劑的定義(文章開篇處)作為貫穿整個教學過程的一個線，它可以把整個教學內容串起來，不論課堂上講的任何內容，都能在定義中找到相對應的那一部分。三個模塊指的是將全部教學內容分成三個單元(圖2)。模塊1涵蓋了表面活性劑的基本理論(12學時)，主要講表面、界面、表面張力、表面活性劑如何降低表面張力，定向排列，膠束，臨界膠束濃度(CMC)，親水親油平衡值(HLB)，增溶、乳化、潤濕、洗滌、泡沫等；模塊2為不同類型表面活性劑的特點、應用及合成(12學時)；模塊3為表面活性劑的復配(8學時)，在該模塊中分別將陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑按照實際生產需求進行兩兩復配組合，講述實際生產中這些復配體系的性質和用途。通過這3個模塊，學生可以有條不紊地把握課堂進度，做到心中有數；同時“一個主線，三個模塊”方式將這門課程的知識點有機地串起來而不零散。每個模塊的學習也是對表面活性劑定義的多次加深理解，模塊法教學以一個教學單元為一個整體，每個模塊緊扣該單元主題，所有模塊相關知識連為一條教學線索，這樣改變了傳統的“一遍過”的授課方式，讓學生能夠更加清晰地掌握本課程的結構，能夠更容易地從整體上理解表面活性劑的理論知識點和實際應用。

圖2 表面活性劑化學模塊化教學

2.2 采用討論式教學法

傳統的填鴨式、封閉式教學方式不適合現代化教學，由于每個模塊中知識點非常多，因此我們在模塊1和模塊2中采取討論式教學法。所謂討論式教學法指的是學生在教師指導下相互交流討論的啟發式教學法[10–12]。在模塊1中，介紹界面張力和表面張力時用圖3中的流程圖進行小組討論，提出問題“為什么荷葉上的水滴是球形？”“為什么浮游生物在水面能站住？”“為什么液面上的曲別針不沉底？”“為什么毛細管有上升現象？”“蒸餾實驗中加入沸石為什么可以防止暴沸？”組織學生以6–8人的小組進行討論，用現有的知識來解釋這些問題，然后分別找學生給出答案。學生的答案各種各樣，有的答案很接近但并不專業，此時需要教師給予相應的評價和考核(考核指標見圖3)。在這個過程中教師要參與到小組討論中，控制學生討論的話題，避免相互聊天，學生根據教師的意見對自己的答案進行修訂，用于接下來知識點的拓展。隨后教師根據學生給出的答案引入界面或表面張力，這種方式可以極大地激發學生參與課堂討論的積極性，可以讓學生充分調動自己的思維進行思考，并用課堂中的新知識去豐富和反思小組討論時的答案。通過在模塊中實施討論教學，一方面可以將該課程的知識點加以緊湊，加深學生對知識點的理解，提高專業知識的理解能力；另一方面通過討論和同學間的合作，學生能夠發現自身對相關知識的理解程度，也增強了同學間的交流和協作，有效增強了學生的團隊意識。在PPT制作中，還能夠促進學生準確應用信息技術輔助手段的能力，有效地活躍課堂氛圍，開闊學生的知識面。

圖3 討論法教學流程及考核方式

在表面活性劑的功能講解中，采取課堂大組討論進行教學。筆者在探索和實踐中，會在第一次課時就給學生安排好任務，按照學生學號尾號的不同隨機安排表1中的不同題目，要求學生課下查閱相關資料做成PPT，在每次課上留出15 min，學生們依次在講臺上匯報。這項工作每個人都要參與，每人匯報時間3–5 min，隨后由師生共同打分作為平日成績，同時隨機找兩位同學對講解人的PPT進行評價。這種教學方式與傳統授課方式相比較，學生通過搜集資料、制作課件、上臺演講的一系列程序，對所講主題內容非常熟悉，加深了學生對知識點的理解，打破了常規的“老師講，學生聽”的上課模式，充分調動了學生的積極性。實踐發現課堂展示效果超過了預期，大部分學生都非常認真地查閱文獻，精心制作PPT，即使主題相同，每個學生做PPT的思路和風格也相差很大。通過這種方式的匯報和討論，學生不僅鍛煉了自學、歸納總結能力，還拓展了課程之外豐富的知識內容。連續三個學期通過調查問卷顯示，大多數學生喜歡這種講課方式，他們認為不僅掌握了專業知識，而且提高了自己各方面的綜合能力和素質。

表1 PPT匯報的主題

在模塊2中將表面活性劑共分成5大類，與傳統授課時對這5類表面活性劑的授課思路相似，每個類型中會詳細講1–2個品種的表面活性劑，對每個表面活性劑的類型、作用、合成、應用等進行講解。討論式教學法在模塊2中應用后，將5類表面活性劑的知識點合并到一起，提出一系列問題(表2)，這些問題涉及到所有表面活性劑。學生需要在課余時間自己查閱資料，準備好相應問題的答案；在教師講到某一類表面活性劑時，會從表2中抽出相應的問題，隨機找學生回答。這樣一來，不僅可以促進學生自學的能力，而且可以提高課堂效率。學生查找的答案不盡相同，對積極思考的學生給予及時表揚，使學生得到正面評價，增加自信。通過交流還可以促進學生之間的溝通能力，教師根據同學的評價給予成績評定。通過提問與思考，讓學生從討論過程中鞏固和加深已有知識，吸引學生的專注力，極大地提高了學生學習的積極性、主動性。

表2 模塊2中討論式教學問題匯總表

2.3 加入中國的人文元素

中國傳統文化意義深遠，人文元素豐富多彩，可以借助這些人文知識來豐富表面活性劑化學課程。如《禮記》中就有記載“冠帶垢，和灰請漱；衣裳垢，和灰請澣”。魏晉時期，人們發現皂角和澡豆有去除污漬的作用。直至民國初期，西方制皂術傳入，中國才開始改用肥皂，并將其稱為“洋胰子”[13,14]，通過這些文化元素可以引入表面活性劑的由來。再如“盈盈荷上露，灼灼如明珠”這樣的詩句可以引入來講解界面張力和表面張力的存在；“秋荷一滴露，清夜墜玄天。將來玉盤上，不定始知圓”來描述表面張力的作用。加入傳統文化的元素，可以刺激學生學習的興趣，同時可以增強學生的文化自豪感。

2.4 融合思政教育

高校課程要兼顧知識傳授和德育教育于一體，表面活性劑化學課程是一門應用型的課程，課程中的理論知識零散復雜，聯系實際、貼近生活的地方很多。通過多年授課的摸索，發現表面活性劑化學課程中也包含了大量的思政元素，如圖4所示。授課中我們會適時融入思政元素，發揮高校課程思政載體的作用，教師在每個單元模塊的授課中，在小組討論和成績評價中無聲地將這些元素滲透到課堂中，融入到學生的日常行為中，努力培養藥學專業學生理論聯系實際的能力和綠色可持續發展的觀念。

圖4 表面活性劑化學課程內容與思政元素的融合

2.5 表面活性劑化學課程教學改革的效果反饋

通過將我校表面活性劑化學課程的教學內容進行單元模塊化，利用討論式教學，融入傳統文化和課程思政元素后，我們在20級藥學專業選課學生中做了調查問卷，通過不同問題的設置，可以看出我們實施的教學方法改革有利于學生對該課程的掌握。調查問卷共設7個問題，選課人數59人，參與調查問卷57人，圖5呈現了調查問卷的問題及部分學生對教學方法的評價和自己的收獲。

圖5 表面活性劑化學課程教學改革的意見反饋

3 結語

針對我校藥學專業表面活性劑化學課程，采取一個主線、三個模塊的教學方式，在課堂教學過程中實施討論式教學法，充分發揮中國傳統文化的優勢，結合思政教育，表面活性劑化學課程的教學效果得到顯著的提升。以學生為主的課堂逐漸呈現，學生參與課堂的積極性大大提高，打破了傳統課堂老師講、學生聽的教學模式；學生充分發揮自己的構思，將小視頻制作、PPT制作等形式結合表面活性劑化學的內容在課堂上展現出來。同時也在學生中構建了正確的人生觀和綠色發展科技興國的理念，文中的教學模式和方法值得在相關應用型化學課程中進行推廣和應用。