論系統(tǒng)學(xué)習(xí)法在藥用高分子材料教學(xué)中的應(yīng)用

李偉娜，孫欽星，劉清芝，師進(jìn)生，牛永盛，魏紅濤（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院，山東青島 266109）

藥用高分子材料作為高等學(xué)校為制藥工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課程，主要研究?jī)?nèi)容為高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì)、高分子材料在藥物制劑中的應(yīng)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(nèi)容。本課程涉及多學(xué)科知識(shí)的交叉，主要有高分子化學(xué)與物理、藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥理學(xué)等多個(gè)學(xué)科，具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)融合性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多且細(xì)的特點(diǎn)[1]。對(duì)于制藥工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，前期開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程主要為有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、藥物化學(xué)、基礎(chǔ)生物化學(xué)和藥物合成反應(yīng)等，專(zhuān)業(yè)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(yè)藥劑學(xué)、制藥工藝學(xué)、制藥過(guò)程安全與環(huán)保等，沒(méi)有開(kāi)設(shè)高分子材料方面的課程。因此制藥工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)藥用高分子材料時(shí)，高分子基礎(chǔ)知識(shí)非常匱乏，對(duì)高分子材料完全沒(méi)有概念，同時(shí)本課程教學(xué)理論內(nèi)容較少，大部分屬于通識(shí)類(lèi)的知識(shí)，無(wú)基礎(chǔ)情況下需要用較長(zhǎng)的時(shí)間去記憶，會(huì)使學(xué)生覺(jué)得藥用高分子材料知識(shí)點(diǎn)瑣碎，學(xué)習(xí)難度高，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。經(jīng)過(guò)最近三年的教學(xué)積累，學(xué)生普遍反映該課程知識(shí)點(diǎn)多且細(xì)，記憶難度較大[2-3]。因此，針對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備情況以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難，如何將課程知識(shí)系統(tǒng)化并充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高教學(xué)的效果，本文擬結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐和課程教研成果，將系統(tǒng)學(xué)習(xí)法引入藥用高分子材料教學(xué)課堂中，引導(dǎo)學(xué)生建立本課程知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性，指導(dǎo)學(xué)生探尋課程內(nèi)容間的聯(lián)系，將課程內(nèi)容與實(shí)際生活中常見(jiàn)的藥方聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力和知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。

所謂系統(tǒng)學(xué)習(xí)法，是指把所學(xué)內(nèi)容當(dāng)成是一個(gè)系統(tǒng)看待，力求從教學(xué)大綱出發(fā)指導(dǎo)學(xué)習(xí)，這樣，在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的時(shí)候不是按部就班按章節(jié)進(jìn)行，而是先模糊概括，再逐漸在大框架下逐步明晰細(xì)節(jié)、完善結(jié)構(gòu)、針對(duì)缺陷和不足專(zhuān)攻的學(xué)習(xí)方法。在系統(tǒng)學(xué)習(xí)法的實(shí)施過(guò)程中，著重引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建起藥用高分子材料課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容層次，搭建課程學(xué)習(xí)的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，探尋全書(shū)學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的聯(lián)系，將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，達(dá)到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都能構(gòu)建起樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，最終將知識(shí)與生活實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，與不同學(xué)科交叉融合，能夠起到啟發(fā)思維、拓展知識(shí)空間的作用。

教學(xué)第一部分，根據(jù)開(kāi)設(shè)課程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)、課程課時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做了必要的調(diào)整。增加基礎(chǔ)知識(shí)方面教學(xué)章節(jié)，必要時(shí)增加課本中沒(méi)有的內(nèi)容。例如學(xué)生在前期的專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)中，沒(méi)有接觸過(guò)高分子材料的結(jié)構(gòu)、命名、合成、反應(yīng)等知識(shí)，學(xué)生對(duì)高分子的結(jié)構(gòu)和名字完全沒(méi)有概念。針對(duì)這類(lèi)情況，適當(dāng)增加4～6課時(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)。利用1課時(shí)左右學(xué)習(xí)高分子材料的基本概念和命名，讓學(xué)生清楚高分子和小分子的本質(zhì)區(qū)別，知道高分子是由若干重復(fù)單元組成的分子量較高的化學(xué)物質(zhì)，明白高分子是存在聚合度、單體、重復(fù)單元、相對(duì)分子質(zhì)量等概念[4-6]。進(jìn)一步讓學(xué)生知道高分子存在多種命名方法，如習(xí)慣命名法，我們耳熟能詳?shù)牡矸邸⒗w維素、酶等都是高分子的習(xí)慣名稱(chēng)，而聚酰胺、聚酯、聚醚、聚氨酯等都是指的一類(lèi)具有特征官能團(tuán)的高分子化合物，我們所說(shuō)的橡膠、纖維、塑料、樹(shù)脂本質(zhì)上都是高分子的名稱(chēng)。通過(guò)豐富多彩的高分子命名的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)們對(duì)高分子的認(rèn)識(shí)由一團(tuán)亂變得有條理，讓同學(xué)們把高分子的名稱(chēng)變得鮮活起來(lái)。

教學(xué)第二部分，簡(jiǎn)單熟悉高分子的反應(yīng)和制備方法。了解一種材料，知道它從哪里來(lái)到哪里去，才會(huì)有不被架空的感覺(jué)。通過(guò)高分子的逐步反應(yīng)和自由基反應(yīng)簡(jiǎn)單機(jī)理和反應(yīng)條件的介紹，使同學(xué)們把高分子的結(jié)構(gòu)特征和名稱(chēng)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)化合物的認(rèn)識(shí)。高分子材料基礎(chǔ)知識(shí)部分就像是大樹(shù)的根，只有根深才能樹(shù)壯葉茂。根基打不好，很難將后面的知識(shí)理解透徹，牢固掌握。所以這部分內(nèi)容對(duì)于沒(méi)有高分子化學(xué)基礎(chǔ)的制藥工程學(xué)生來(lái)說(shuō)，是非常重要的一部分。

教學(xué)第三部分，講授高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì)。任何材料的應(yīng)用跟材料的性能都是息息相關(guān)的，而高分子材料的性質(zhì)往往又跟材料的結(jié)構(gòu)和特征官能團(tuán)具有緊密的聯(lián)系，基于前兩次課對(duì)于高分子材料命名和制備方法等介紹，同學(xué)們對(duì)于高分子的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)，而本章的內(nèi)容是將結(jié)構(gòu)與性能聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步讓同學(xué)了解高分子材料的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)深刻認(rèn)識(shí)高分子材料如果用于制藥和藥物領(lǐng)域，需要具備哪方面的性質(zhì)，高分子材料的哪些性質(zhì)可以促進(jìn)藥物的吸收和作用的發(fā)揮。

通過(guò)對(duì)高分子溶解過(guò)程的講述，即小分子具有即時(shí)溶解性，而高分子的溶解具有時(shí)間依賴性，具有溶脹和溶解兩個(gè)過(guò)程，讓同學(xué)們初步理解高分子與小分子的區(qū)別，同時(shí)也對(duì)以后高分子材料做輔料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。通過(guò)高分子力學(xué)性能的引入和講解，如彈性模量、硬度和強(qiáng)度、黏彈性等概念的介紹，加深同學(xué)們對(duì)于高分子材料在藥物制劑加工中材料性能結(jié)合和工藝處理的理解，同時(shí)對(duì)概念的講解與生活中的橡皮筋等常用高分子的使用現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，有助于加深同學(xué)們對(duì)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(lián)系起來(lái)，比如說(shuō)高分子的透氣性和可透過(guò)性，對(duì)于作為藥物輔料時(shí)控制藥物的傳質(zhì)擴(kuò)散是非常重要的性質(zhì)。這部分內(nèi)容相當(dāng)于大樹(shù)的樹(shù)干，是高分子材料本質(zhì)的內(nèi)容，將支撐起高分子材料在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。只有對(duì)高分子材料性能理解透徹，才能熟練高分子材料的使用。

當(dāng)同學(xué)們對(duì)高分子材料有了一定的認(rèn)知，對(duì)性能有了初步的了解，接下來(lái)便是將材料用于藥物中的具有橋梁作用的章節(jié)-高分子材料在藥物制劑中的應(yīng)用原理。本章內(nèi)容是將高分子的性能與應(yīng)用緊密聯(lián)系起來(lái)，且起到過(guò)渡作用的章節(jié)。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，同學(xué)們便知道材料的性能與在藥物中的應(yīng)用之間的聯(lián)系，在藥用領(lǐng)域高分子材料的哪些性能是比較關(guān)鍵的。貫穿整個(gè)課程，作為藥用的高分子材料，無(wú)外乎賦形劑、除雜劑以及新型藥物系統(tǒng)中的靶向劑等方面的應(yīng)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(lèi)、膠體類(lèi)、微粒類(lèi)、混懸液類(lèi)、乳劑類(lèi)、溶液類(lèi)、氣體類(lèi)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(huán)境應(yīng)答性和緩控釋性材料等。通過(guò)與材料性能相關(guān)章節(jié)內(nèi)容構(gòu)建聯(lián)系，同學(xué)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(guò)這一章的學(xué)習(xí)逐漸引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)リP(guān)注藥物的配方，根據(jù)課堂所學(xué)知識(shí)去理解常用藥物中每一種成分的作用，幫助大家清楚認(rèn)識(shí)藥物，合理用藥。這部分內(nèi)容相當(dāng)于大樹(shù)的分支，將不同高分子材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用緊密連接起來(lái)，為深刻理解不同高分子材料在藥物領(lǐng)域的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)前期關(guān)于高分子材料基礎(chǔ)知識(shí)和性能以及與藥物結(jié)合后的具體應(yīng)用方面的了解，本課程的內(nèi)容終于可以順利過(guò)渡到具體的每一種高分子材料在藥物領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括天然藥用高分子材料和合成藥用高分子材料，對(duì)這兩大類(lèi)材料的理解將深入結(jié)合前面的高分子材料的合成、性能以及應(yīng)用，通過(guò)講解同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)每一種材料的性能和應(yīng)用都與它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，且通過(guò)結(jié)構(gòu)理解材料的性能和應(yīng)用更簡(jiǎn)單[11]。比如說(shuō)，淀粉和纖維素，兩種大家日常生活中每天都會(huì)接觸得到的天然高分子材料，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們會(huì)深刻理解到兩種材料在結(jié)構(gòu)和性能上的區(qū)別，兩種高分子材料都是由吡喃葡萄糖單元通過(guò)糖苷鍵連接形成的均多糖的高分子，但是糖苷鍵連接構(gòu)型不同，淀粉通過(guò)α-苷鍵連接，纖維素通過(guò)β-苷鍵連接，且淀粉具有1，4和1，6-兩種苷鍵，導(dǎo)致高分子連接有分支，能形成超大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(xué)性質(zhì)方面和淀粉產(chǎn)生較大區(qū)別，進(jìn)一步導(dǎo)致淀粉和纖維素在藥用領(lǐng)域的巨大區(qū)別。這種類(lèi)似的例子在后期的高分子材料的學(xué)習(xí)中不勝枚舉，結(jié)構(gòu)相近的材料可以通過(guò)對(duì)比材料在結(jié)構(gòu)上的差異快速掌握材料的性能和應(yīng)用，通過(guò)認(rèn)知材料的結(jié)構(gòu)也能更深入地理解材料的性能和應(yīng)用。

比如說(shuō)丙烯酸樹(shù)脂作為典型的胃溶型和腸溶型包衣材料，從結(jié)構(gòu)上給同學(xué)們介紹兩種包衣材料的區(qū)別，胃和腸道的酸堿環(huán)境有本質(zhì)區(qū)別，胃酸具有強(qiáng)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(huán)境中的本質(zhì)區(qū)別在于材料上的官能團(tuán)分別為含氨基和羧基的材料，這兩個(gè)基團(tuán)可以分別在酸性和堿性環(huán)境中溶解。高分子材料結(jié)構(gòu)上的細(xì)微差異就能導(dǎo)致性能的天壤之別，對(duì)高分子材料的結(jié)構(gòu)一無(wú)所知，根本無(wú)從深入理解高分子材料在藥物領(lǐng)域的應(yīng)用，單純靠死記硬背，也無(wú)法提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣[12]。因此，在這個(gè)課程的設(shè)置上，針對(duì)制藥工程同學(xué)高分子基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的特點(diǎn)，非常有必要在課程的前期深入補(bǔ)充一些高分子基礎(chǔ)知識(shí)，讓同學(xué)們對(duì)高分子的基本結(jié)構(gòu)和性能有簡(jiǎn)單系統(tǒng)的理解，在后期高分子材料在藥物應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)中才能做得游刃有余。這部分內(nèi)容相當(dāng)于大樹(shù)的枝葉，牢固掌握每一種每一類(lèi)高分子材料的性能和應(yīng)用，才能讓藥用高分子材料知識(shí)的大樹(shù)枝繁葉茂，整個(gè)大樹(shù)才能生機(jī)勃勃。而枝葉部分內(nèi)容多而細(xì)，學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)比較繁瑣，也有一定的難度，如果能充分跟前期的基礎(chǔ)性能結(jié)合起來(lái)，學(xué)習(xí)效率將會(huì)事半功倍。

總之，對(duì)于藥用高分子材料課程的講授，每一個(gè)章節(jié)都是相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的，對(duì)于制藥工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入理解高分子材料在藥用領(lǐng)域的使用都是缺一不可的。通過(guò)在課堂講授過(guò)程中引入系統(tǒng)學(xué)習(xí)法，引導(dǎo)學(xué)生熟悉藥用高分子材料課程每一章的主體內(nèi)容以及每一章內(nèi)容之間的聯(lián)系，構(gòu)建起藥用高分子材料課程的大樹(shù)，通過(guò)給大樹(shù)添加枝葉，即將每一章內(nèi)容細(xì)化，并構(gòu)建起全書(shū)內(nèi)容之間的相互關(guān)系，深入細(xì)化具體的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，達(dá)到游刃有余的狀態(tài)，并能把不同學(xué)科知識(shí)結(jié)合起來(lái)，并將藥用高分子材料知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，達(dá)到啟發(fā)思維，拓展知識(shí)層面，鍛煉綜合知識(shí)運(yùn)用能力，同時(shí)又能激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到增強(qiáng)教學(xué)效果的作用。