論系統學習法在藥用高分子材料教學中的應用

李偉娜，孫欽星，劉清芝，師進生，牛永盛，魏紅濤（青島農業大學化學與藥學院，山東青島 266109）

藥用高分子材料作為高等學校為制藥工程專業開設的一門專業選修課程，主要研究內容為高分子材料的物理化學性質、高分子材料在藥物制劑中的應用、天然藥用高分子材料、藥用合成高分子材料、高分子藥物、藥用高分子包裝材料等內容。本課程涉及多學科知識的交叉，主要有高分子化學與物理、藥物化學、藥劑學、藥理學等多個學科，具有專業知識融合性強、知識點多且細的特點[1]。對于制藥工程專業學生而言，前期開設的專業基礎課程主要為有機化學、無機化學、物理化學、分析化學、藥物化學、基礎生物化學和藥物合成反應等，專業選修課主要有化工制圖、化工原理、制藥分離工程、藥物分析、工業藥劑學、制藥工藝學、制藥過程安全與環保等，沒有開設高分子材料方面的課程。因此制藥工程專業學生在學習藥用高分子材料時，高分子基礎知識非常匱乏，對高分子材料完全沒有概念，同時本課程教學理論內容較少，大部分屬于通識類的知識，無基礎情況下需要用較長的時間去記憶，會使學生覺得藥用高分子材料知識點瑣碎，學習難度高，最終導致學生學習積極性不高。經過最近三年的教學積累，學生普遍反映該課程知識點多且細，記憶難度較大[2-3]。因此，針對本專業學生知識儲備情況以及學生在學習過程中遇到的困難，如何將課程知識系統化并充分調動學生積極性，提高教學的效果，本文擬結合多年教學實踐和課程教研成果，將系統學習法引入藥用高分子材料教學課堂中，引導學生建立本課程知識點的系統性，指導學生探尋課程內容間的聯系，將課程內容與實際生活中常見的藥方聯系起來，提高學習興趣和學習效率，鍛煉學生的系統學習能力和知識的綜合運用能力。

所謂系統學習法，是指把所學內容當成是一個系統看待，力求從教學大綱出發指導學習，這樣，在學習和復習的時候不是按部就班按章節進行，而是先模糊概括，再逐漸在大框架下逐步明晰細節、完善結構、針對缺陷和不足專攻的學習方法。在系統學習法的實施過程中，著重引導學生構建起藥用高分子材料課程學習的內容層次，搭建課程學習的樹狀結構，探尋全書學習內容之間的聯系，將知識點串聯起來，達到每個知識點都能構建起樹狀結構，最終將知識與生活實踐聯系起來，與不同學科交叉融合，能夠起到啟發思維、拓展知識空間的作用。

教學第一部分，根據開設課程專業特點、課程課時標準，對教學內容做了必要的調整。增加基礎知識方面教學章節，必要時增加課本中沒有的內容。例如學生在前期的專業課程學習中，沒有接觸過高分子材料的結構、命名、合成、反應等知識，學生對高分子的結構和名字完全沒有概念。針對這類情況，適當增加4～6課時的基礎知識教學。利用1課時左右學習高分子材料的基本概念和命名，讓學生清楚高分子和小分子的本質區別，知道高分子是由若干重復單元組成的分子量較高的化學物質，明白高分子是存在聚合度、單體、重復單元、相對分子質量等概念[4-6]。進一步讓學生知道高分子存在多種命名方法，如習慣命名法，我們耳熟能詳的淀粉、纖維素、酶等都是高分子的習慣名稱，而聚酰胺、聚酯、聚醚、聚氨酯等都是指的一類具有特征官能團的高分子化合物，我們所說的橡膠、纖維、塑料、樹脂本質上都是高分子的名稱。通過豐富多彩的高分子命名的學習，讓同學們對高分子的認識由一團亂變得有條理，讓同學們把高分子的名稱變得鮮活起來。

教學第二部分，簡單熟悉高分子的反應和制備方法。了解一種材料，知道它從哪里來到哪里去，才會有不被架空的感覺。通過高分子的逐步反應和自由基反應簡單機理和反應條件的介紹，使同學們把高分子的結構特征和名稱聯系起來，進一步加強對化合物的認識。高分子材料基礎知識部分就像是大樹的根，只有根深才能樹壯葉茂。根基打不好，很難將后面的知識理解透徹，牢固掌握。所以這部分內容對于沒有高分子化學基礎的制藥工程學生來說，是非常重要的一部分。

教學第三部分，講授高分子材料的物理化學性質。任何材料的應用跟材料的性能都是息息相關的，而高分子材料的性質往往又跟材料的結構和特征官能團具有緊密的聯系，基于前兩次課對于高分子材料命名和制備方法等介紹，同學們對于高分子的結構已經有了相對清晰的認識，而本章的內容是將結構與性能聯系起來，進一步讓同學了解高分子材料的物理化學性質，同時深刻認識高分子材料如果用于制藥和藥物領域，需要具備哪方面的性質，高分子材料的哪些性質可以促進藥物的吸收和作用的發揮。

通過對高分子溶解過程的講述，即小分子具有即時溶解性，而高分子的溶解具有時間依賴性，具有溶脹和溶解兩個過程，讓同學們初步理解高分子與小分子的區別，同時也對以后高分子材料做輔料打下了堅實的基礎[7]。通過高分子力學性能的引入和講解，如彈性模量、硬度和強度、黏彈性等概念的介紹，加深同學們對于高分子材料在藥物制劑加工中材料性能結合和工藝處理的理解，同時對概念的講解與生活中的橡皮筋等常用高分子的使用現象聯系起來，有助于加深同學們對高分子性能的理解。另外，將高分子的性能與藥物制劑中的作用等聯系起來，比如說高分子的透氣性和可透過性，對于作為藥物輔料時控制藥物的傳質擴散是非常重要的性質。這部分內容相當于大樹的樹干，是高分子材料本質的內容，將支撐起高分子材料在不同領域中的應用。只有對高分子材料性能理解透徹，才能熟練高分子材料的使用。

當同學們對高分子材料有了一定的認知，對性能有了初步的了解，接下來便是將材料用于藥物中的具有橋梁作用的章節-高分子材料在藥物制劑中的應用原理。本章內容是將高分子的性能與應用緊密聯系起來，且起到過渡作用的章節。通過本章的學習，同學們便知道材料的性能與在藥物中的應用之間的聯系，在藥用領域高分子材料的哪些性能是比較關鍵的。貫穿整個課程，作為藥用的高分子材料，無外乎賦形劑、除雜劑以及新型藥物系統中的靶向劑等方面的應用[8-10]。

正是由于高分子材料的大范圍使用，才賦予藥物豐富的劑型，如固體類、膠體類、微粒類、混懸液類、乳劑類、溶液類、氣體類等，而高分子材料在藥物制劑中可以做充填材料、粘附材料、崩解材料、包衣材料、保濕性材料、環境應答性和緩控釋性材料等。通過與材料性能相關章節內容構建聯系，同學們可以方便理解為什么高分子材料與藥物融合之后可以起到什么樣的作用以及其中的原理。通過這一章的學習逐漸引導同學們去關注藥物的配方，根據課堂所學知識去理解常用藥物中每一種成分的作用，幫助大家清楚認識藥物，合理用藥。這部分內容相當于大樹的分支，將不同高分子材料在不同領域的應用緊密連接起來，為深刻理解不同高分子材料在藥物領域的應用打下良好的基礎。

經過前期關于高分子材料基礎知識和性能以及與藥物結合后的具體應用方面的了解，本課程的內容終于可以順利過渡到具體的每一種高分子材料在藥物領域中的應用，包括天然藥用高分子材料和合成藥用高分子材料，對這兩大類材料的理解將深入結合前面的高分子材料的合成、性能以及應用，通過講解同學們會發現每一種材料的性能和應用都與它的結構密切相關，且通過結構理解材料的性能和應用更簡單[11]。比如說，淀粉和纖維素，兩種大家日常生活中每天都會接觸得到的天然高分子材料，通過本課程的學習，同學們會深刻理解到兩種材料在結構和性能上的區別，兩種高分子材料都是由吡喃葡萄糖單元通過糖苷鍵連接形成的均多糖的高分子，但是糖苷鍵連接構型不同，淀粉通過α-苷鍵連接，纖維素通過β-苷鍵連接，且淀粉具有1，4和1，6-兩種苷鍵，導致高分子連接有分支，能形成超大分子網絡結構，而纖維素的β-苷鍵使分子成為線性半剛性分子，在溶解性和物理化學性質方面和淀粉產生較大區別，進一步導致淀粉和纖維素在藥用領域的巨大區別。這種類似的例子在后期的高分子材料的學習中不勝枚舉，結構相近的材料可以通過對比材料在結構上的差異快速掌握材料的性能和應用，通過認知材料的結構也能更深入地理解材料的性能和應用。

比如說丙烯酸樹脂作為典型的胃溶型和腸溶型包衣材料，從結構上給同學們介紹兩種包衣材料的區別，胃和腸道的酸堿環境有本質區別，胃酸具有強酸性，腸道具有堿性，藥物的高分子包衣材料能分別溶解于兩種環境中的本質區別在于材料上的官能團分別為含氨基和羧基的材料，這兩個基團可以分別在酸性和堿性環境中溶解。高分子材料結構上的細微差異就能導致性能的天壤之別，對高分子材料的結構一無所知，根本無從深入理解高分子材料在藥物領域的應用，單純靠死記硬背，也無法提高同學們的學習興趣[12]。因此，在這個課程的設置上，針對制藥工程同學高分子基礎知識薄弱的特點，非常有必要在課程的前期深入補充一些高分子基礎知識，讓同學們對高分子的基本結構和性能有簡單系統的理解，在后期高分子材料在藥物應用方面的學習中才能做得游刃有余。這部分內容相當于大樹的枝葉，牢固掌握每一種每一類高分子材料的性能和應用，才能讓藥用高分子材料知識的大樹枝繁葉茂，整個大樹才能生機勃勃。而枝葉部分內容多而細，學習起來相對比較繁瑣，也有一定的難度，如果能充分跟前期的基礎性能結合起來，學習效率將會事半功倍。

總之，對于藥用高分子材料課程的講授，每一個章節都是相對獨立又相互關聯的，對于制藥工程專業學生深入理解高分子材料在藥用領域的使用都是缺一不可的。通過在課堂講授過程中引入系統學習法，引導學生熟悉藥用高分子材料課程每一章的主體內容以及每一章內容之間的聯系，構建起藥用高分子材料課程的大樹，通過給大樹添加枝葉，即將每一章內容細化，并構建起全書內容之間的相互關系，深入細化具體的知識點內容，達到游刃有余的狀態，并能把不同學科知識結合起來，并將藥用高分子材料知識運用于實踐中，達到啟發思維，拓展知識層面，鍛煉綜合知識運用能力，同時又能激發同學們的學習興趣，達到增強教學效果的作用。