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生物科學與生物工程實用13篇

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篇1

一、引言

我國高校生物學領域有生物科學、生物技術、生物工程三個密切相關的本科專業,并制定了相應的專業規范。如何體現各自的科學、技術及工程內涵與特色既是教育工作者的責任,也是人才市場和報考學生和家長極為關心的現實問題。本文通過比較分析這三個專業的本科專業培養規范,上提出一些參考意見,以期為專業的進一步規范、教學計劃的修訂,為社會及學生和家長的專業選擇提供參考。

二、專業類型

生物科學專業為傳統典型的理科專業,培養科學型和教學型人才,授理學學位;生物技術專業以理為主、以工為輔、理工復合,培養應用研究型或技術型人才,授理學、農學或林學學位;生物工程專業以工為主、以理為輔、工理復合,培養應用型工程技術人才,授工學學位。其專業類型的描述和劃分比較清晰明了,比較規范和恰如其分。

三、培養目標

從專業規范中培養目標的描述(見表1)來看,生物科學與生物技術兩個專業的培養目標差異很小,僅有從事生物科學與從事生物技術之差,但從目前的就業市場來看從事生物科學與從事生物技術差異很小,難以界定。而從專業類型可知,生物技術專業可授理學、農學或林學學位,這些特色理應在培養目標中有所體現。

四、公共基礎課

在三個專業的本科培養規范中,生物科學與生物技術兩個專業的公共基礎課(人文社科和自科)完全一致(見表1),而生物工程的公共基礎課形式上有一定差別,可本質上看不出有多少差別,也缺乏需有差別的理由。從厚基礎、寬口徑的培養要求來看,三個專業的公共基礎課要求可統一,學分要求也應統一,要求工科學生在這一環節增加近一倍的學分極不公平。線性代數等可在公共基礎選修要求中解決。

五、專業基礎課

專業基礎課的設置體現了從科學、技術到工程的循序漸進過程(見表1)。然而從科學到技術的差異很小,僅增加了工程基礎課4學分(約11%),應為技術基礎課,且應明確例舉。從技術到工程的專業基礎課要求有了明確的變化,按課程類別從科學到工程變化率近50%。學分的控制宜統一,且應規定生物技術專業的專業基礎課最低學分要求中技術基礎課學分應達20%以上,生物工程專業的專業基礎課最低學分要求中工程基礎課學分應達40%以上。且可給出典型的工程類專業基礎課名錄,如機械零件、電子電工基礎等課程。另外生物工程專業基礎課將《機械設計基礎》列為可有可無的選修會造成該專業工程基礎的嚴重缺陷,且應在生物工程專業的專業選修課中保留生物技術專業的細胞工程、酶工程等選修課(見表1)。

六、專業課

專業課的設置也體現了從科學、技術到工程的循序漸進過程(見表1),從科學到技術的專業課調整率達30%,而從技術到工程的專業課雖然有較大變化,但所列舉的課程多為非典型的工科專業課(如基因工程、細胞工程、蛋白質工程),回避了典型的工科專業課如氨基酸工藝學、抗生素工藝學、有機酸工藝學、釀造酒工藝學等。學分的增加也不盡合理,三個相近專業,不論理科還是工科,學分基本要求應盡可能一致。向上浮動及在各選修課程間適當調整則是各校應有一定的自。另外生物工程是典型的工藝類專業,專業必修課缺工藝類專業應有的分析檢測課也會給工藝過程及產品研發和生產中的質檢質監和質控及產品安全留下隱患,故建議3+X模式中3應包含專業分析、X應例舉氨基酸工藝學、抗生素工藝學、有機酸工藝學、釀造酒工藝學等。

七、實習及畢業實踐環節

生物科學和生物技術的實習及畢業實踐環節完全一致(見表1),未能體現從科學到技術的差異特點以及生物技術可授農學或林學學位的特色。畢業設計是工科工藝類專業最為特色的實踐環節,但在許多學校以“畢業設計(論文)”的形式出現,實際實施則只做畢業論文,沒有畢業設計,使畢業設計名存實亡,致使許多學校生物工程專業的畢業生根本就不知道何謂畢業設計,許多學生甚至把畢業論文當作畢業設計。建議明確生物工程專業的“畢業設計”為必修環節,可以設計論文二者兼顧,至于是“大設計小論文”還是“大論文小設計”可依各校情況而定,唯有如此,生物工程專業才能名符其實。

八、師資要求

師資的最低要求在規范中描述不盡一致,應加以統一。且應規定專業課的師資要求,因為能承擔專業課的老師一般能勝任專業基礎課,而能承擔專業基礎課的老師則不一定能勝任專業課。這在工科尤其如此。故除規定學歷職稱要求外,應規定專業要求,即“本科為相應或相關專業”的師資應大于專業師資總數的50%。

九、其他

近年由于社會辦學、企業辦學、校企合作、產學研合作、網絡教學、數字圖書資料等多元化和多樣化的辦學形式和方式的發展,統一實踐等硬件條件形式較為困難,而且也不符合時代要求。建議教室(專用或生均面積)、專業課實驗室(面積及專用設備)、圖書資料數據庫量設定為剛性要求,研究所(室)或技術中心、實習基地規模和數量等宜設定為柔性、選擇性或特色要求。

參考文獻:

[1]教育部高等學校生物科學與工程教學指導委員會.生物科學專業規范[J].高校生物學教學研究(電子版),2011,1(2):3-9.

[2]教育部高等學校生物科學與工程教學指導委員會.生物技術專業規范[J].高校生物學教學研究(電子版),2012,2(1):3-10.

篇2

《生化工程與設備》是安徽工程大學生物工程專業的一門主干專業課,對于未來將從事生物工程產業生產和研究的學生來說,相關的生物工程設備是他們將會實際面對的工作對象,對于設備的理解與掌握體現了使用者的素質,也決定了企業的生產水平。因此對該課程的學習效果的好壞直接影響到學生未來的工作能力。在前期化工原理、微生物、生物化學、生物工藝學等專業知識學習的基礎上,學習與研究生物反應工程及生物工程設備的相關問題,使學生獲得獨立解決工業生產、試驗研究及技術開發方面的知識是本課程的首要任務[1]。為了教好這門課程,我們結合生物工程產業以及課程的實際情況,對教學方法和教學手段進行了改革,并且取得了良好的效果。

1 優化教學內容,突出實際需要

相比較生物工程專業的其它課程,本課程的教材更新較慢,許多設備還停留在傳統的工業發酵設備的基礎上,例如酒精以及啤酒釀造等設備占據了教材較大的篇幅,而在實際的學生就業中,很少有學生從事這方面的工作。隨著生物技術的發展,新的設備也越來越多。通過調查研究,我們精選了教材內容,刪減一些工藝陳舊、不適應當前科技發展的內容,將最新的設備介紹給學生。另外,通過廣泛查閱資料,收集了大量新技術、新設備的相關知識作為本課程的補充內容。授課時,對于一些比較傳統的設備只是一帶而過,或者讓學生自學。而對于一些現代生物工程中的常用設備,則加大教授的力度。例如,基因工程藥物蛋白分離純化等在生物工程產業中占有越來越重要的地位,為了使學生適應未來工作的需要,我們加大了這方面相關設備的講授,結合學校已有的設備,將美國GE公司的AKTA分離純化全套裝置介紹給學生,使其不僅了解設備的原理,而且初步具有操作使用的能力,極大地提高了學生的學習興趣。相比較其它的設備,進口設備具有全套的英文說明書,對于其中的關鍵點,我們也以英文講授,適應了未來發展的需要。

2 運用多種教學方法與手段,激發和培養學生的學習興趣,提高教學質量

本課程相比較其它課程,計算公式以及結構原理圖較多,傳統的“填鴨式”教學方法使學生感到枯燥乏味,授課效果較差。同時隨著教學改革的深入,專業課學時又不斷被壓縮,本課程關聯的專業課程較多,所涉及的生產工藝流程和主要設備達230多個,若采用傳統的教學方法,在有限的學時內要完成相對較重的教學任務,則勢必要大大降低教學質量。為了解決這一問題,我們對教學方法和手段進行了必要的改革。

2.1 案例教學法引入課堂教學 本課程傳統的教學方法是老師介紹基本理論和操作原理、主要計算公式、重點設備流程、設備原理圖和結構圖、設備主要技術參數及經驗值等。由于多數情況下,學生難以看到實物,在學習的過程中感受不深,不能深刻理解設備在生產中的地位與作用。案例教學法作為一種互動式的教學,將傳授知識從單向的灌輸轉為雙向的交流,使學生變由被動聽講轉為主動參與,理論與實踐相結合,易懂易記、印象深刻,有利于提高教學效果,促進學生綜合能力的培養提高。目前,在國內多門學科的教學中已成功地應用[2-4]。安徽工程大學生物工程專業在《酶工程》的教學中采用案例教學法,取得了良好的教學效果[5]。在《生化工程與設備》教學中,我們以設備為主體,結合工藝過程進行教學,讓學生學習了解設備在生物工程產業化中作用。例如,在發酵過程中染菌是最容易發生的事情,以檸檬酸生產為例,讓學生從設備的角度出發,探討哪些設備和部件可能引發染菌。通過分組討論,羅列出所有可能出現問題的設備以及部位,然后通過老師綜合總結,將相關的、原先孤立的設備通過染菌這一線索串聯了起來。采用案例教學法,使原先枯燥的設備流程以及設備結構圖變得形象具體起來,激發了學生學習的興趣,學習熱情較高,普遍反映查閱資料能力得到提高,增強了學習的主動性,鍛煉了表達能力,也為以后的畢業環節奠定了基礎。

2.2 充分發揮多媒體教學的優勢,保留傳統教學的特色 《生化工程與設備》課程教學中既包括設備基本原理的講授,又涉及到設備的結構圖以及在實際中的應用,內容覆蓋面廣,難度較大,還包括很多公式的推導。采用傳統的教學手段勢必使學生感到枯燥乏味,難以理解。多媒體課件是利用多媒體形式來展現教學內容,它具有很好的可視性,一改傳統教學中形象不夠直觀等缺點,提高了教學效率,增強了教學效果,為學生提供了大量的感性資料,使學生更容易理解與接受[6]。為此,我們制作了《生化工程與設備》多媒體課件,把設備具體化,以圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的表現形式,大大提高了學生學習該課程的興趣。合理運用多媒體教學手段,不僅減少了教師的板書時間,而且增大了課堂教學的容量。同時教師可以利用多媒體技術進行大信息量的傳輸,高密度知識的傳授。特別是設備的原理圖,由于采用不同的顏色顯示物料流向,立體感很強,在教師的講解下,學生很容易就理解了設備的工作過程,學習興趣和積極性都高,課堂收效很大。同時,在關鍵的公式推導過程中,依然利用板書,循序漸進,誘導學生,使學生在老師的幫助下,相對自主的完成公式的推導,提高了學生的推理與計算的能力,加深了學生的印象。

3 發揮工科特色,虛實結合,提高實踐能力

生物工程專業是世界優先發展的高科技領域之一,生物工程技術人員的任務是實現生物技術的產業化。而我國的生物工程發展和國際先進水平相比仍有較大的差距,這和我們專業課程的實踐教學有很大關系。為此對于一所工科院校生物工程專業來說,搞好《生化工程與設備》專業必修課的實踐教學改革,對于培養生命科學的復合型人才、創新人才是非常重要的。針對本課程的特點,從兩個方面,加強學生在設備的設計和選型方面的實踐能力。一方面加強學生對設備的模擬設計。例如,在發酵罐的設計方面,以醋酸桿菌氧化乙醇產乙酸為例,讓學生根據不同的情況設計機械攪拌式、自吸式等形式的發酵罐,對每一種發酵罐,通過改變徑高比,從而又可以設計出不同型號的發酵罐。另一方面,加強生產實習,加強現場教學。本專業擁有小型啤酒生產線,學生通過啤酒生產實訓,自己動手制作啤酒,掌握設備的使用技術以及相關的計算。同時,利用本地制藥企業較多的優勢,組織學生到企業現場學習。例如,在講授GMP車間的流程及設備時,我們帶領學生到張恒春制藥廠參觀,請廠里有關技術人員進行現場教學,講授GMP車間在現代生物工程產業中的地位和作用。學生在現代化的設備前,感受與體驗到生物工程專業的巨大的發展前景,極大地提高了學生學習的積極性和主動性。

4 結束語

《生化工程與設備》是理論聯系實踐極為緊密的課程,其主要內容包含了現代生物科學和工程技術設備基本原理及應用,搞好本課程的理論和實踐教學,對于培養工程應用創新型人才具有重要的意義。通過對《生化工程與設備》課程教學手段和教學方法等改革探索,摸索出一種新的專業課教學模式,基本上解決了現用教科書與生物技術及生物工程發展不相適應的矛盾,擴大了課堂信息量,鍛煉了學生獨立分析問題和解決問題的能力。

在教學工作中,教師與學生的關系是“師生互補,教學相長”,要求教師在理論上和實踐上都具有豐富的積累,不僅懂理論,還要熟悉科研實例乃至生產過程,這就要求教師在平常的工作中,多到企業進行調研,一定要把科研放在重要的地位,以科研促進教學,以教學帶動科研,這樣講課才不至于空洞而無味,為國家培養更多高素質的生物工程應用型創新人才。

參考文獻

[1]馬歌麗,彭新榜,高建奇,等.生物工程設備課程教學模式的改革[J].微生物學通報,2005,32(5):160-164.

[2] 史美蘭. 體會哈佛案例教學[J].國家教育行政學院學報,2005,2:84-86.

[3] 胡彥武,王紅梅. 案例教學法在高校藥理學教學中的運用[J].通化師范學院學報,2009,30(10):90-91.

[4] 袁子民,程嵐,呂佳,等.案例教學法在中藥藥劑學理論教學中的應用[J].衛生職業教育,2010,28(2):45-46.

篇3

CHEN Changming

(College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642)

Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course, the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform, analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering, it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.

Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform

0 引言

基因工程是二十世紀八十年代在分子生物學和分子遺傳學的基礎上發展起來的一門新興學科。它的主要研究內容是體外將核酸分子插入質粒或其他載體分子,構成新的遺傳物質組合,并將其轉化到原先沒有這類遺傳因子的寄主細胞內,且能持續穩定地表達和遺傳。因此,應用基因工程技術,人們可以按照自己的主觀愿望,創造出自然界原本不存在的新生物類型。科研人員正是利用這一特征,已在提高農作物產量,改善品質,增強抗逆性和抗病蟲害的能力等方面取得令人矚目的成就。園藝作物主要包含果樹、蔬菜、觀賞植物三大類經濟作物,基因工程在園藝作物品種改良,關鍵基因的發掘,種質鑒定等方面有著重要的作用,如今很多農業院校園藝系相繼開設了研究生的園藝植物基因工程原理與技術課程。

1 研究生基因工程原理與技術課程教學與實踐改革現狀

為了適應現代生物技術的飛速發展和達到培養高素質科研人才的要求,基因工程原理與技術課程已被設置為包括生物技術、生命科學、生物工程在內的生物相關專業、醫學專業及農林專業本科生和研究生的必修課。由于基因工程技術在生物科學研究中的地位舉足輕重,在眾多綜合院校和農業院校都開設了基因工程類課程,對基因工程類課程改革做了許多研究工作。阮小蕾等探討了本課程在傳統的理論和實驗教學中存在的不足,結合筆者的教學經驗,在教材建設、教學內容的改革與建設、實驗配套的硬件與軟件建設、實驗教學安排等方面進行了探索,總結出了一套行之有效的理論和實驗教學方法。姜大剛等對研究生基因工程實驗教學改革進行了探討。提出了以教學大綱為指導開展教學,做好課程規劃;構建“和諧課堂”,重視教學效果;教學內容的與時俱進和不斷充實完善;重視師資隊伍建設,發揮骨干教師的模范作用;科研內容的滲入和應用等觀點。馬婧等針對園藝專業研究生的特點和人才培養要求,提出了根據課程性質,合理安排課程時間,針對專業特點,選擇理論教學內容。并探討了實驗教學實踐的方法,提出了采用小班教學,“高帶低”的輔助教學模式。

2 園藝研究生植物基因工程原理與技術課程教學與實踐存在的問題

園藝植物基因工程原理與技術是針對園藝專業低年級碩士、博士研究生的一門專業選修課程,包括基因工程原理講授和實驗技術操作兩個部分。以筆者所在的華南農業大學園藝學院為例,該課程是針對園藝相關專業(包括果樹學、蔬菜學、花卉學、園藝產品采后科學、茶學)低年級碩士和博士研究生開設的一門專業選修課程,該專業生源大部分為園藝專業本科畢業生,同時存在一些跨專業考研的與生物不相關專業的學生,他們在本科階段沒有學習過基因工程、分子生物學、植物生物技術等相關知識,相對來說,存在學生基礎知識薄弱、專業背景復雜、研究方向多樣等因素,這為園藝植物基因工程原理與技術課程在園藝專業研究生中的教學帶來了一定的困難。除此之外,開設時間短,課時少,一些學校的實驗條件有限等現實情況也成為了該課程開展的制約條件,另外由于很多同學以前沒有做過分子生物學方面的實驗,對基因工程實驗的操作非常生疏,因此也必要對他們進行特別的指導與教學。針對以上問題,該課程應結合專業特色和教師個人科研工作,讓研究生掌握一定的基因工程技術,為今后的研究和生產工作奠定基礎,本文從課程的理論體系教學和實驗設置等方面提出了課程改革的措施。

3 研究生園藝植物基因工程原理與技術課程教學改革措施

3.1 設計合理的園藝專業研究生植物基因工程原理與技術理論教學內容

園藝植物基因工程原理與技術雖然以實驗操作為主,但離不開基本原理知識的講述,傳統的基因工程理論知識體系龐大而復雜,在有限的課時里(設計為30個學時),講授者很難將所有相關知識一并傳授給學生。因此挑選合適的講授內容就顯得尤為重要了。園藝專業研究生的研究對象主要為果樹、蔬菜和花卉,運用植物基因工程技術的主要目的是對植物某一性狀進行改良。所以在課程內容選擇上應該以植物基因工程所要解決的主要問題為導向,帶著問題和目標選擇授課內容。講授側重于植物基因工程的相關內容,重點講解核酸提取,目的基因的克隆,植物表達載體的構建,重組子篩選,農桿菌介導的轉基因方法等內容。通過這些內容的教授,學生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理論知識,為將來從事相關的科學研究打下基礎。隨著現代基因工程技術的快速發展,基因工程的技術更新很快,除了基本的基因工程原理知識,也需要及時獲得最新的用于植物基因工程,尤其是適用于園藝類植物基因工程的新方法和新技術,并整合到教學內容中,如最近出現的可用于園藝植物基因沉默的新技術TALEN和CRISPR/Cas系統等,與時俱進地更新教學內容,將新知識、新理論、新方法傳授給學生。

3.2 合理安排實驗內容

研究生教育應以科研為目標,園藝植物基因工程原理與技術課程的學習就是為研究生將來進行植物基因工程相關的科研活動打基礎的,我們的課程教學與設計也要以園藝植物研究為導向,巧妙進行實驗設計,合理安排實驗內容。植物基因工程相關的實驗方法和技術非常多,應選擇適合園藝專業研究生的實驗內容。選擇內容的標準主要有三個方面:第一,實用性原則,現在我們園藝學院科研項目所需的基因工程操作主要有基因克隆、載體構建、表達分析、基因遺傳轉化等,所以我們著重從這些方面入手,設計實驗,讓學生對將要從事的基因工程方面的實驗有一個整體的認識;第二,創新性原則,基因工程技術發展了這么多年,出現了很多新的技術,然而在我們的實驗教學過程中,一直沿用最基本的實驗操作模式,因此在現有實驗的基礎上加上一些近年來新發展的技術可培養研究生科研上與時俱進的思維,如我們可在實驗的內容加上生物信息學的內容,或者學生采用電子克隆技術得到的基因序列,設計擴增引物,用PCR的方法擴增,并送往公司測序,然后分析序列,以培養學生獨立思考與探索的意識,而且現在用的實驗指導書,實驗技巧與知識已經陳舊,有必要增加新的基因工程操作技術到本課程的實驗指導書中;第三,合理性和可操作性原則,園藝研究生有別于其他生物專業的研究生,他們的生物技術,生物化學以及分子生物學方面相關知識比較薄弱,所以在實驗過程中的實驗內容及時間安排應循序漸進,合理有序,首先從學生們易于接受的DNA提取、PCR以及凝膠電泳入手,再進一步到載體構建及基因表達,實驗操作過程中分組進行,每組4~5人,每一組由一個實驗經驗豐富的高年級研究生任指導組長。

3.3 理論聯系實際,開展科研訓練,探索原理講授與實驗技術操作最佳結合方式

篇4

中北大學的前身是1941年八路軍總司令部在太行抗日根據地創辦的我黨我軍第一所兵工學校――太行工業學校。中北大學生物工程專業自2003年成立以來,在強化應用型創新工科人才培養的同時,一直致力于生物工程專業課程教學模式的改革與實踐。生物儀器分析是我校生物工程專業必修的專業基礎課程,隨著分析化學和儀器科學的發展,課程內容也日新月異,更新較快、涉及儀器種類繁多,而且連貫性較弱,學生在學習過程中有較大的困難,教學效果也不令人滿意,主要表現在:①學科交叉多,課程內容多。涉及的學科包括物理學、電子學、電磁學、光學、計算機科學等,而且隨著科學技術的進一步發展,新型儀器也不斷涌現,進而使更多的學科融入現代儀器分析的課程中。②儀器科學發展速度較快,實驗課程中現有的儀器與主流儀器有差距,學生學習掌握好實驗中所用儀器往往難以勝任畢業后工作中面對的儀器,導致學生學習的積極性不高。③課程內容多而散,學生不易理解工作原理,甚至容易混淆,比如紅外和紫外、原吸和原子發射光譜等。④受學校經費限制,大型精密儀器采購不足,學生都沒有見過儀器,更談不上操作,只能做到紙上談兵。⑤教師的知識更新速度跟不上儀器科學的發展速度,講授的課程內容與儀器發展的前沿有較大的脫節。針對這種情況,根據我校的生物工程專業的特點和培養方案的要求,我們在教學中作了一些探索,使教學內容和實驗模塊更加具有實用性,經過實踐取得了較好的效果。

一、結合專業特色,優化教學內容

傳統的儀器分析涉及的內容非常多,包括色譜分析法、光學分析法、電化學分析法、熱分析法等多個領域。面對教學內容多、課時少的矛盾,針對生物工程專業的就業需要和培養創新型人才的目標,調整課程內容,使學生在有限的學時中掌握最大量的知識已成為當務之急。生物儀器分析的開課時間為三年級的第二個學期,學生已經學習了一部分專業課和全部的基礎課程,對有些儀器的原理和使用已有所了解,所以根據前期課程的開設情況對教學內容進行科學的取舍。由于本校為工科學校,專業課程都以應用為主,所以在課程中我們弱化了儀器工作原理部分,增加了儀器的使用、維護和保養方面的知識,并適當地補充儀器分析的前沿性知識,如在氣相色譜中補充了二維氣相色譜方面的知識,拓寬學生的知識面,激發求知欲。

二、改革教學方法

生物儀器分析課程各章的內容獨立性較強,理解原理困難,一些大型精密儀器的結構復雜,采用傳統的教學方法難以教授,而且易使學生興趣降低。運用多媒體教學并輔以傳統的教學方法,可將儀器的結構圖、構造圖、使用方法、工作原理等采用圖片、視頻和動畫的形式展示,使學生更容易理解,并且可以調節課堂氣氛,一舉多得。將傳統的驗證性實驗進行改革,開設設計性實驗課程。設計性實驗是指在教師指導下學生獨立設計實驗方案的教學方式,旨在培養學生綜合運用各種知識解決實際問題的能力。具體程序包括:首先,進行學生的分組,以學生自愿組對為主結合教師指導分配,教師給每組確定一個合適的題目;第二,學生通過查詢文獻,確定合適的分析儀器、分析方法、實驗方案;第三,教師和學生共同論證可行性,并指導修訂,確定最終的方案;最后,學生獨立完成實驗,提交實驗報告,教師進行考核。這種方式,不僅對學生的綜合能力提高有很大的幫助,而且有利用培養學生的團隊協作意識,有助于學生將來工作中的團隊合作。針對大型儀器價格昂貴,一所高校或企事業單位難以全部擁有,學生在實驗中難以全部接觸的現象,我們開拓了多種渠道。首先,兄弟院校建立合作機制,做到大型精密儀器共享;第二,聯系具有相關大型儀器的生物類企業,帶領學生深入企業的相關部門參觀學習或將生產實習有機結合。這樣不僅開拓了學生的視野,而且提高了學習效果,學生參觀、實習的過程,也向相關的單位展現了我專業學生的風采,有利用學生的就業。

三、改進考核方法

傳統的儀器分析考核方式基本有兩種,一是閉卷考試,通過試卷的方式將學生對儀器原理和使用方法做一考核;另一種為閉卷考試結合實驗課成績,而其實驗課也基本為驗證性實驗。這兩種方式都難以考察學生對儀器的掌握和操控能力,而且會降低學生對平時學習的積極性。通過幾屆學生的教學實踐,我們將傳統的閉卷考試考核方式進行了改革,生物儀器分析的課程總成績分為三個部分,其中理論課采用開卷考試的方式,成績占40%;實驗課成績占40%,對每次的實驗都進行評分,包括實驗方案設計、實驗操作、原始數據測試精確度、數據處理能力、團隊協作能力等;平時成績占20%,包括課題問答、seminar等。這種考核方式,對學生的學習積極性有很大的提高,而且能夠做到考核公平,使真正有能力的學生有機會獲得更好的分數,更加突出實用性,而非簡單的教師劃重點,學生考前突擊這種典型的“大學式考核方式”。

四、提高教師素質,追蹤儀器發展前沿

生物儀器分析不同于傳統的儀器分析,其內容涉及的儀器較為新穎而且更新較快,包括氨基酸分析儀、基因槍、核磁共振儀、生物質譜儀等傳統的儀器分析所不涉及的內容,這將對教師的知識更新提出更高的要求,通過簡單的書本知識而沒有親自實踐,教師很難將自己對儀器的體會和感受傳授給學生。基于此,我們通過選派青年骨干去“985”高校和大型企業學習和培訓,并積極組織專任教師參加儀器公司舉行的產品展銷會或產品試用會,以期使教師能更多地接觸和了解儀器發展的新動向,更好地將知識傳授給學生,努力做到與社會和儀器發展的前沿不脫節。

通過以上教學改革措施,我們在實踐中得到了較好的效果。提高了學生的學習興趣和動力,加深了對生物儀器分析課程的理解,拓寬了學生的視野,使學生在將來走到工作崗位中也能勝任大型精密儀器的操作和維護。只有在教學實踐中不斷積累、不斷創新、總結經驗,才能給教學增添活力,使學生獲得更多有用的知識,培養更多的能力,對學生的就業有很大的幫助。

參考文獻:

[1]朱明華,胡坪.儀器分析[M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]劉永和,黃海燕.儀器分析課程應突出實用性和科學性[J].邵陽學院學報(自然科學版),2007,4(4):84-87.

篇5

預設與生成是課堂教學不可缺少的兩個方面,“精心預設”是課堂教學的基點,“精彩生成”是課堂教學成功的關鍵。過分強調預設缺乏必要的開放和不斷機動靈活的生成,就會使課堂教學變得機械、沉悶和程式化,缺乏生機和活力,使師生生命力得不到充分發揮;單純地依賴開放和生成,缺乏必要的精心預設,就象運動員在平衡木上失卻了重心,課堂教學將變得雜亂無緒,甚至失控。

因此,處理好預設與生成的關系,在精心預設的基礎上,針對教學實際進行靈活調適,追求動態生成,從而使課堂教學綻放精彩。

二、以學生為本,創造性的利用教材,精心進行全面合理的預設

教學本身是一種有目的、有計劃、有組織的師生多邊活動,教師必須對未來的教學進行預設。首先,教師必須認真理解課程標準,深研考綱,準確把握駕馭教材,然后綜合學生現有知識水平、經驗以及對知識的接受能力,對教學過程進行全面合理的預設,把學生可能達成的結果表達出來。值得一提的是,預設應留有足夠的教學空間讓師生對話交流,其中包含學生思考的突發性和偶然性,從而形成具有多樣性和創造性的預設,這就決定了預設不但有高質量的思維交鋒和智慧啟迪,而且有積極的情感體驗和情感交融,蘊藏著創造和靈動。

三、以精心預設為基礎,促使生成更加精彩

1.做足預設,促進生成

數學課堂教學是一種有目的,有意識的教學活動,教師在課前必須對教學目標、任務和過程有一個清晰、理性的思考和安排。教師要達到預期的教學效果,必須做足預設,充分思考課堂上可能出現的問題,儲滿動態生成的“糧倉”,豐富生成源。只有這樣,生成才會豐富多彩。“預設”使我們的課堂教學有章可循,“生成”讓我們的課堂精彩紛呈。例如,在講完特殊三角形后,為了更好理清分割的要領,筆者在備課時預設了一個延伸:怎樣的三角形能分割成兩個等腰三角形?盡管我在課前作了較多的預設,但學生的發現還是讓我有意外驚喜。給學生留足時空,讓學生真正擁有展示自我的機會,可以激發學生的探索欲和創造欲,求得新的生成,教師與學生分享彼此的思考、經驗和知識,從而豐富教學內容。課堂成了促進師生智慧生成的場所。

2.調節預設,機智生成

新課標指出“教師應尊重學生的想法,鼓勵學生的獨立思考和見解,課堂教學應體現學生的主體地位。”因而課堂不是一出按教案上演的“情景劇”,學生帶著自己的知識、經驗、情感與同學和老師進行交流、共享。各種不確定因素,使課堂出現了一個個“生成點”。所以我們的預設要留有較大的包容度和自由度,為生成留足時空。教師要不斷地捕捉、判斷、重組課堂教學中從學生那里涌現出來的各種各樣信息,把有價值的新信息和新問題納入教學過程,使之成為教學的亮點,成為學生智慧的火種。例如,剛學三角形全等證明SAS時,我發現學生常常誤用SSA的方法兩個三角形全等。我在教學這部分內容時,當部分學生出現這個錯誤后,立即在全班提出這一個問題:“兩邊及其中一邊的對角對應相等的兩個三角形一定全等嗎?”利用學生常犯的錯誤。因此只要添加兩邊中對邊較大時,探究3也全等。教學中能巧妙利用學生產生的錯誤,讓學生在前因后果中頓悟錯誤,在探究問題中解決錯誤,真正的課堂會因錯誤的發現、探究、解決,形成良性循環而充滿活力。

(1)合作交流,拓展生成

合作探究是課堂教學動態生成的生命線。新課程把教學過程看成是師生交往、積極互動、共同發展的過程,所以,教師要創設民主、和諧的課堂教學氛圍,營造一個和諧合作的空間,讓學生在合作中即興創造,超越目標預定的要求。有些內容是在預設中被忽略了,以致課堂上出了點偏差,這些都是常見不過的事,我們不可能把所有問題都預想到了,要學會利用學生的資源,把機會交給學生,讓他們自己想辦法解決,在交流傾聽中調整思路,掌握方法。

(2)正確引領,高效生成

在課堂上,教師要具有一雙慧眼,對有價值的生成,將其視成重要的課堂資源加以利用,而價值不大或無效的生成,要及時處理,引導學生回到有效的預設軌道,保證教學的正確方向。生成應在預設的目標之內,使預設深化。

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1.3體制方面第三軍醫大學近年來也開始重視本科生科研創新實踐能力的培養,生物醫學工程學院開始試行導師制,具體分兩個階段實施,第一階段針對低年級本科生,側重于任命教學經驗豐富的教員為導師;第二階段針對高年級本科生,側重于任命科研經驗豐富的教員為導師。學生可根據自己的興趣選擇導師,導師則應履行自己的職責,即鼓勵學員自主開展科研試驗研究,積極引導學生參與教研室科研工作等。試行導師制規定了導師每月指導學生的最低次數,對的學生和導師給予一定的獎勵,對未達標的導師和學生實施相應懲罰。目前,第三軍醫大學生物醫學工程學院的試行導師制已經初具規模,但還不夠完善,在第一階段培養方案中沒有針對教學的具體措施,因此在實際實施過程中這一階段的導師制形同虛設,導致學生的科研能力并未得到進一步提升;在第二階段培養方案中,導師將引導學生參與教研室科研工作,由于沒有具體規范措施,可能有些導師會傾向于讓學生做重復性的簡單工作,從而導致學生對科研的整體流程不熟悉。另外,目前沒有建立起專門面向本科生的科研專項資金,可能會導致科研進展緩慢。為了有效整合創新資源和創新力量,實現資源共享、優勢互補,2012年7月,第三軍醫大學與重慶大學成立了生物醫學工程聯合學院。自聯合學院成立以來,兩校共同培養生物醫學工程專業本科生,瞄準生物醫學工程發展前沿和熱點研究領域,實質性推進生物材料與創傷修復等5個研究中心建設進程[4]。

2加強生物醫學工程本科生科研能力培養的建議

2.1構建校園文化現在的本科生大都是90后,他們好奇心強,容易接受新生事物,但當今社會環境浮躁,人生觀、價值觀取向多元化,過分強化名利,而大學的人文環境應該培養出有思想、有學問、有高尚道德情操、有科研創新能力、有責任感的公民。第三軍醫大學更是肩負著培養忠誠于黨、熱愛人民、報效國家、獻身使命、崇尚榮譽的當代革命軍人的使命,因此要特別加強對本科生的思想品德教育,通過構建積極健康的校園文化,營造濃厚的學術科研氛圍,以培養學生高尚的情操和探究科學的興趣。教育和引導全體學員鑄牢軍魂意識、堅定理想信念,爭做“對黨忠誠、愛兵為民、品德高尚、敬業奉獻、追求卓越”的紅色軍醫,著力用好駐地豐富的紅色文化教育資源,積極開展當代革命軍人核心價值觀教育。有必要在本科生中強調并非考上研究生就能確保獲得較好的工作,而應注重自身人文素養、交流能力和科研能力等綜合素質的提升。因為現代社會要求人的全面發展,用人單位更多考慮的是應聘者實際解決問題的能力;隨著研究生數量的增多,研究生們找工作同樣面臨較大的壓力,只有具備更好的綜合素質,才能在以后的工作競爭中處于有利位置。另外,濃厚的學術氛圍對學生們科研興趣和科研素養的形成有著潛移默化的影響。可以適當開展專題學術講座、學術交流活動和豐富多彩的科研文化活動。學生通過聽取不同研究領域學者講述各自的研究思路與成果,體會他們探求未知的執著和收獲成功的喜悅,可以激發對專業的熱愛,培養嚴謹的治學態度和踏實的研究作風,提升科學素養;學生通過參加科研文化活動,如研究生學術報告會、科技文化節系列活動、創新論壇等,可以活躍其思維,激發創新火花,開動腦筋、發揮才智、挖掘創新潛能。

2.2從教學入手古人云“授人以魚,不如授之以漁”,教學過程中應體現以學生為主體、教師為主導的教學思想,教師通過講課、傳授知識的途徑達到培養學生學習能力的目的。教學方法應多樣化,將啟發式、討論式、交互式等方法融會貫通地應用于課堂教學,引導學生主動學習、帶著問題學習,在課堂上應給學生留有一定的思考時間,盡量讓學生主動提出問題;在傳授知識的同時,還需要開拓學生的視野、拓寬知識面,并注重學生個性的發展,在這樣的過程中不斷提高學生的獨立學習和思考能力。從新生入學就開始建立年級研討班,由個人選擇自己感興趣的課題,按課題類型分小組;學生可選擇相關課程聽課,可采取各種方式獨立學習、進行社會調研等,學期末交出研究論文或研究報告;教師指導和組織學生課外查找資料以及定期進行小組討論,并給出成績,對研討課和選修課程記學分。研討課的教師應盡量選定為教授,這樣可為本科生提供多與教授接觸的機會,讓他們感受到學術魅力,初步了解科研的含義以及對某一專題進行重點研究和探索的基本方法,促進本科生科研能力的培養。科研方法是大學生科研能力培養的關鍵環節,而畢業設計是教學過程中本科生科研能力培養的關鍵途徑。本科生通過完成畢業設計的工作可以初步了解科研活動的實施過程,學生一般能夠做到在教師的指導下收集查閱資料、分步實施研究內容,但為了更好地鍛煉學生的創新思維、邏輯思維、總結分析能力,教師應該在研究設計工作和論文撰寫方面給予學生更多的指導和獨立完成的機會,傳授更多的科研方法。

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中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)50-0193-02

一、高校生物工程專業實施雙語教學的重要性及實際意義

雙語教學(bilingual teaching)是指使用兩種語言講授非外語語言類課程和專業外語課程的一種教學方式。雙語教學在北美、亞洲、歐洲和大洋州的許多國家應用廣泛。我國教育部2002年在《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中也將雙語教育作為重要項目內容列入“普通高等學校本科教學工作水平評估指標體系”。因此,培養雙語人才一度列入中國教育發展的重要目標之一,目前已成為教育改革的熱點。

生物工程已成為21世紀的龍頭產業,生物科技已成為衡量一個國家科技水平和核心競爭力的重要依據。而歐美國家一直以來在屬于高新技術的生物工程領域內具有領先優勢,科技優勢決定了英語的語言優勢,因此這個學科在世界一流的高校里普遍采用英語教學,同時也主要用英語、專著和進行學術交流。為了使東北大學生物工程專業的學生跟上學科發展的最新進展,培養其創新能力、國際交流與競爭能力,需要實施雙語教學。

二、“普通生物學”雙語課程體系建設內容

1.堅持雙語授課,提高學生英語水平。在教學過程中通過英語講授、漢語說明、英語專業詞匯講解以及英語提問等環節為學生提供英語學習和實踐的環境,使學生學會用英語思維,養成良好的英語學習習慣,掌握如何運用英語進行交流。并使學生在原來大學英語的基礎上不斷提高英語水平,掌握使用英語這一語言工具獲取專業知識的技能,包括能夠流利地閱讀和理解生物工程相關學科的英語文獻等。讓學生更容易地獲取國外前沿知識,提升學生國際競爭力。

2.探索“雙主體”授課方式,增加學生參與教學環節。為了鍛煉學生的自我表達能力和組織能力,培養學生的團隊合作精神,使課堂真正變成教師和學生共同的課堂,在課上安排“個人知識展示”環節。學生搜集與課程相關的專業知識,制作講解提綱和教案,為其他學生講解相應的課程內容,分析自己的觀點。或安排“小組討論”,把學生按照課程內容分成若干組,每組選派組長一名,以組為單位對課程內容進行討論和交流。在交流之后每組要向全體同學介紹本組的討論結果,供全班同學共同交流和分享。

3.編寫適合東北大學生物工程專業課程體系的雙語教材。教材的編寫立足于我校的生物工程專業,編寫既有東北大學辦學特色,又能真正適合生物工程專業及相關專業學生學習“普通生物學”雙語教學教材,從而改善傳統的同類教材中內容深淺不一、系統性不強等不足,同時填補國內“普通生物學”雙語教材的空白。

4.完成課程網絡平臺建設,方便學生課程學習。在“東北大學質量工程雙語教學示范課”建設項目實施的過程中,完成了“普通生物學(雙語)”課程的資源平臺建設。學生可以通過課程注冊后,在網上下載課程相關教案、作業、習題以及其他與課程相關的資料和網絡鏈接等。極大地方便了學生的課程學習,提高了學生的學習效率。

三、東北大學生物工程專業“普通生物學”雙語課程體系建設主要創新點

1.掌握雙語運用的合適度,形成“漸進式”英語教學模式。由于雙語課程采用原版英文教材、運用兩種教學語言授課,對“教”與“學”都帶來了一定的難度。課堂上既不能為了用外語上課而忽視專業內容的傳授效果,也不能為了專業學習而把外語當作負擔。不然,就失去了雙語教學的意義。雙語運用的合適度,成為雙語課堂教學的焦點。我們從教學語言媒介的運用切入,采取“小步引進、穩步推進、逐步滲透英語”的策略,形成了“漸進式”英語教學模式。

2.適應專業辦學實際,有效開發雙語教材資源。教材是保證教學質量的基本資源條件。選用優秀的外文原版教材是快速接近世界學術前沿的有效途徑。我們根據學生的實際情況和專業的辦學特點,在原有文本基礎上適當增刪一些內容,刪除原版教材中不適用的部分;增加符合教學大綱的內容,同時節選其他原版書中的章節,補充最新研究成果。還對某些章節進行合并歸類,使之更加符合中國學生的認知特點和知識結構需求。為了保證學生有效地掌握專業知識,還編寫了與英文教材內容相對應的中文教材,以期達到“專業知識和外語雙贏”的教學目的。

3.注重學生的主體地位,探索并實施“雙主體”教學模式。基于傳統的課堂教學中教師和學生的關系,“雙主體”教學是對師生關系的一種全新的界定。它對教育的價值取向、教育的目的、教育的形式、教學過程的結構和模式、新型人際關系的建立等等都將產生良好的促進效果。為了鍛煉學生的自我表達能力和組織能力,培養學生的團隊合作精神,使課堂真正變成教師和學生共同的課堂,本課程建設過程中,在課上安排“個人知識展示”環節。學生搜集與課程相關的專業知識,制作講解提綱和教案,為其他學生講解相應的課程內容,分析自己的觀點。或安排“小組討論”,把學生按照課程內容分成若干組,每組選派組長一名,以組為單位對課程內容進行討論和交流。在交流之后每組要向全體同學介紹本組的討論結果,供全班同學共同交流和分享。

4.根據專業辦學特點,完善課程體系。立足于我校的生物工程專業,編寫既有東北大學辦學特色,又能真正適合生物工程專業及相關專業學生學習“普通生物學”雙語教學教材,從而改善傳統的同類教材中內容深淺不一、系統性不強等不足,同時填補國內“普通生物學”雙語教材的空白。完成了“普通生物學(雙語)”課程的資源平臺建設。學生可以通過課程注冊后,在網上下載課程相關教案、作業、習題以及其他與課程相關的資料和網絡鏈接等。極大地方便了學生的課程學習,提高了學生的學習效率,也使課程體系日趨完善。

5.傳統授課方式與多媒體授課相結合,提高教學效果。本課程除了采用傳統的板書授課方式之外,在需要圖片演示和添加動畫效果的知識點采用多媒體演示圖片和影音資料等方法,很受學生歡迎,兩種教學方式的有機結合在很大程度上提高了采用其中任何一種單一教學方式的教學效果。

參考文獻:

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1.2 國內生物醫學工程專業教育現狀

我國自1978年創建生物醫學工程學科。截止2004年9月,我國有80余所高校設有生物醫學工程學科相關專業。其中醫科大學11所,綜合性大學12所,名牌工科大學13所,醫學院16所,普通工科院校27所,高職高專5所(左右)。依據人才培養的側重點不同,上述高校可以分為3類:(1)實力較強的理工院校的BME專業以培養能從事BME研究、開發和生產的高級BME技術人才為主要目標。(2)醫學院校的BME專業以培養能將工程技術與醫學密切配合的高級臨床醫學工程技術人員為主要目標。(3)普通理工科院校以培養能夠從事醫療器械質量管理、設備管理、市場營銷、技術服務等工作的應用型人員為主要目標。為了區別本科院校的專業設置、適應應用型人才培養的需要,第三種類型中高職高專層次的院校一般將生物醫學工程專業的名稱設置為“醫用電子儀器專業”、“醫療器械專業”等。

1.3 我校醫療器械專業人才培養目標

我校自2002年創設“醫療器械專業”。該專業的人才培養目標可劃歸到第三類,即:面向醫療器械生產銷售型企業、貿易型企業和醫院等醫療器械使用單位培養從事醫療器械市場營銷、質量管理、保養維護等方面工作的高等技術應用性人才。至今,該專業已招收3屆近250名學生。首批35名學生已于2005年畢業,一次性就業率為95%。

2.醫療器械產業

生物醫學工程的發展不僅促進了醫學的現代化,而且形成了一個新的高技術產業領域——生物醫學工程產業。生物醫學工程的產業范圍包括:生物醫學材料制品、(生物)人工器官、醫學影像和診斷設備、醫學電子儀器和監護裝置、現代醫學治療設備、醫學信息技術、康復工程技術和裝置、組織工程等。習慣上,在生產實踐和行業監管領域,“生物醫學工程產業”則更多地被稱為“醫療器械產業”。

2.1 醫療器械產業的發生、發展

20世紀初,電子管的發明和電子學的蓬勃發展促進了近代醫學科學和自動化理論與實踐的飛速發展。隨著晶體管的發明,各種模數轉換技術日趨成熟,一大批數字化檢驗、檢查、治療儀器應用于臨床。70年代以后,大規模集成電路、微處理器芯片問世,各種以微處理器為核心的醫療檢驗、檢查、治療儀器在中等以上醫院得到廣泛應用。先進醫療器械在醫院的使用極大推動了醫學事業的發展,并成為醫學現代化的重要標志。醫療器械已經發展成為全球性發展最快、貿易往來最活躍的高新技術產業之一,在醫療衛生事業、公眾健康保健中起到越來越重要的作用。

2.2 醫療器械市場概況

2.2.1世界醫療器械市場概況

醫療器械是當今世界經濟發展最快,貿易往來最為活躍的工業門類之一。據美國醫療衛生工業制造商協會(HIMA)統計,1995年全球醫療器械銷售額為1200億美元,2000年達到1900億美元,2005年增加到2500億美元,預測2006年全球醫療器械銷售額將達到2600億美元左右。

2.2.2 中國醫療器械市場狀況

中國有14億人口,29萬家醫療衛生機構,醫療器械有廣闊的市場。2000年,中國醫療器械市場容量達527億元,2005年達到760億元,平均年增長率15%,占世界市場份額3%,是全球醫療器械十大新興市場之一,已成為除日本以外亞洲最大的市場。

2.3 醫療器械產業現狀

2.3.1 我國醫療器械工業的現狀

我國的醫療器械工業總產值自改革開放以來一直保持快速增長。20世紀90年代以來,平均增幅一直保持在20%左右的水平。根據國家統計局公布的數據,1995年全國醫療器械工業總產值僅140億元,2005年我國醫療器械工業總產值、銷售收人、利潤總額已經分別達到504億元、488億元和40億元,同比均有24%以上的增幅,增長勢頭強勁。

截至2004年11月30日,我國醫療器械生產企業數已達到10447家,其中僅2004年就比2003年凈增加1438家,增長率達13.8%。年生產品種5000多個,規格1萬個以上,其中僅2001~2004年,我國共注冊境內醫療器械產品29480個。加上期間注冊的港澳臺醫療器械產品178個、進口醫療器械產品7595個,產品已基本上滿足全國各級醫院的裝備要求。

目前我國醫療器械工業總產值在國際市場份額僅占2%左右,而美國高達42%,歐盟占27%,日本占14%。從醫療器械和藥品的銷售比例來看,我國為1:5左右,而在發達國家兩者的銷售比例為1:1.9,可見我國醫療器械工業的發展空間很大。醫療器械行業“十五”規劃預測,到2010年我國醫療器械行業總產值將達1000億元。

經過50多年的建設,我國醫療器械工業布局和產業結構逐步形成。目前,醫療器械生產廠商主要集中在上海、北京、天津、江蘇、浙江、廣東、遼寧、山東、湖北、四川、陜西等地區。國有企業繼續在行業內發揮骨干作用,如北京萬東、山東新華、汕頭超聲、蘇州醫療、上海手術、上海齒科、上海醫光等;90年代以后,在計劃經濟向市場經濟轉軌條件下,涌現出一批鄉鎮企業和民營企業,如江蘇宏寶、威海高分子、哈慈、浙江雙鶴、康德萊、寧波戴維等,多種所有制成份的共同發展,使醫療器械行業展現出勃勃生機。

2.3.2 浙江省、寧波市醫療器械相關企業現狀

據不完全統計,浙江省現有醫療器械生產銷售型企業1000余家、貿易型企業1000家以上、縣級(含)以上醫院等醫療器械使用單位200家以上。進人2005年中國醫療器械企業銷售收人100強的生產銷售型企業中,浙江占了5家。據2000年的統計,寧波市有醫療器械生產銷售型企業80家、總產值不足4億元人民幣、產值達到500萬元的企業不足10家。經過5年多的調整、發展,到2005年,全市醫療器械生產銷售型企業有220家、貿易型企業250家。全市醫療器械生產銷售型企業工業總產值達20億元人民幣,年產值在500萬元以上的企業有50家,有的企業產值已達到2億元。產品涵蓋醫用磁共振成像系統、嬰兒培養箱、高壓氧艙、心電圖機、衛生材料和敷料、體外診斷試劑等幾十個門類數百個品種幾千種規格的產品,在全國都有一定的影響。

政策評估從國家政策層面上看,按照原國家經貿委制定的《醫療器械行業“十五”發展規劃》,到2010年我國醫療器械總產值將達到1000億元,在世界醫療器械市場上的份額將占到5%,到2050年這一份額將達到25%,成為世界一流的醫療器械制造強國。為貫徹落實“十五”高技術產業發展規劃,2003年2月11日,國家計委專門公告,組織實施“十五”期間生物醫學工程高技術產業化專項,加快生物醫學工程產業發展。

地方上,北京、天津、上海、江蘇、廣東、浙江等省市,以及深圳、南京、佛山、莆田、衡陽、杭州、寧波等城市都對醫療器械產業進行了產業引導和政策支持。《浙江省國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》指出,醫療器械是“具有重大帶動作用的高技術產業”,要“大力發展”。有關部門已經著手制訂“醫療器械產業’十一五’發展規劃”。寧波市醫療器械行業協會也正在促成“十一五”規劃期間的政策支持。

同時,政府部門也意識到要制定更嚴格的監管制度來引導各類型單位實現產業升級、規范管理,解決這些單位面臨著一些實際問題:推動生產銷售型企業落實生產質量管理規范(GMP)和質量管理認證;明確要求新開辦貿易型企業至少配備2名醫療器械大專以上畢業生從事質量管理、提供售后技術服務;要求醫療單位加強設備管理、強化醫療器械不良事件監測與控制。

3.討論

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一、引言

人體解剖生理學是研究人體各部分形態、結構及人體生命活動的規律或生理功能的科學。在生物醫學工程和醫學信息工程等工科專業中,它是醫學基礎類課程,也是必修的專業基礎課。生物醫學工程等工科專業是交叉學科,它綜合工程學、生物學和醫學的理論和方法,從不同層次研究人體系統的狀態變化,并運用工程技術手段去解決醫學中的相關問題。因此,生物醫學工程專業的學生培養需要生物學、醫學和工程學的相關理論和知識。對生物醫學工程等相關工科專業的學生開設《人體解剖生理學》課程,是專業知識結構的需要,也是后續的生物醫學信號處理、生物醫學系統建模與仿真、醫療儀器等專業課程的重要醫學基礎。學習《人體解剖生理學》知識,能夠使學生了解人類醫療、保健方面的需求,更重要的是,能夠啟發學生在未來的學習和工作中發現醫工結合的交叉點,促進學生圍繞生物醫學工程的專業方向進行創新性研究和工作。

二、生物醫學工程等專業中《人體解剖生理學》教學現狀

目前,我國生物醫學工程專業大多在工科院校和醫學院校中開設,由于這一專業學科交叉的特殊性,在培養模式方面容易出現偏重于工科或偏重于醫科的現象,沒有真正體現出醫學工程的多學科交叉的特點。此外,在這些專業中,其醫學基礎課程和工科專業課程獨立開設,尤其是所開設的《人體解剖生理學》課程,學科獨立性較強,存在醫學基礎課和后續專業課教學相互脫節的問題。進一步分析這些專業對《人體解剖生理學》課程的教學要求發現,作為醫學基礎課,該課程的教學內容需要涉及人體解剖學、生理學及病理學等幾門課程,內容體量大、理論性強,然而課時方面卻基本要求在一個學期內的幾十個學時內完成該課程教學。在這種情況下,如何高效、高品質地完成大體量的教學內容,達到生物醫學工程等醫工結合專業對該課程的知識要求,是《人體解剖生理學》課程教學需要不斷探索的課題。

現有的《人體解剖生理學》教學方法研究大多是在生命科學專業和醫學臨床專業中開展,而在生物醫學工程等醫工結合專業中,該課程的教學方法僅有少數教學研究開展。作為專業基礎課,《人體解剖生理學》課程在這些專業中應該如何開展教學?如何體現工科專業特色?如何體現學科交叉特點?實際的教學工作急需有新方法的探索。因此,這些問題的研究不僅對醫工結合專業的培養質量提高有幫助,同時,也是高等醫學教育研究的重要組成部分。

我們所在的生物醫學工程專業是在工科院校背景中開設的,依托工科背景,在工程基礎課程教學方面,師資條件和實驗條件相對比較成熟,然而在醫學基礎課程教學方面,存在醫學學科基礎薄弱,教學改革之前教學模式傳統、單一的問題,沒有很好地突出生物醫學工程的工科特色和學科交叉特點。更為突出的問題是,這種沿襲傳統醫學專業的教學模式在工科院校中教學效果不理想,教學負擔重。針對這些問題,我們以服務專業建設為出發點,提出開展具有工科專業特色的《人體解剖生理學》教學改革,分別從課程內容選擇、自主學習能力的培養、實驗和實踐環節結合以及改革考核模式等方面開展。

三、課程教學改革的主要內容

(一)合理安排課程內容,科學設計課程體系,突出醫工結合專業特色

以生理系統為框架整理課程內容,開展以生理系統為單元的專題教學,突出教學重點、難點。在該課程中,細胞基本生理功能尤其是生物電的生理機制、循環系統、泌尿系統、神經系統等章節是重點和難點,其中的心電、腦電、肌電與生物醫學工程重要的研究領域密切相關。這些章節的教學會重點講解,內容包括解剖結構、生理功能及相關的工程應用;而運動系統、消化系統等章節內容系統性較強,相對容易理解,這部分內容的教學方式設計采用教師指導下的自學,教師把章節的內容梗概在課堂上講解,具體內容布置學生課下自學,并要求學生寫出自學報告,這樣區別分配授課時間,既突出了教學重點,也解決了課程體量大而課時少的矛盾。

為更好地服務于生物醫學工程專業的學科交叉特點,在教學過程中注意整理、添加與工程應用和醫學臨床相關的內容,比如,在講解循環系統時增加對血管支架、人工瓣膜、人工起搏器等生物醫學工程材料、儀器工作原理的介紹,同時結合生理功能的原理給出問題,讓學生分析,比如,“更換人工起搏器時為什么不能直接關閉起搏器,而是要逐步減慢人工起搏器的搏動頻率?”;再如,在泌尿系統的教學中,在講解腎單位結構的基礎上,提出“尿液是如何產生的?臨床使用的人工透析機是如何工作的?”等問題,啟發學生關注這些醫工結合點,讓他們帶著問題去查閱資料,并在課堂討論時給出自己的觀點。這些教學過程不僅激發了學生的學習興趣,而且為以后《醫療儀器》等專業課程的學習打下了基礎,建立了醫學基礎課和專業課之間的聯系。更重要的是,這個過程培養了學生自主學習能力,啟發學生在未來的專業學習和工作中尋找醫工結合的交叉點,對培養學生的創新思維具有重要作用。

(二)結合優質網絡教學資源拓展學生的專業視野,培養自主學習能力

網絡公開課等視頻資源把優勢教育資源通過網絡向公眾傳播,是寶貴的學習資源,《人體解剖生理學》的教學過程中引入了網絡視頻公開課、課程相關專題紀錄片及文獻數據庫等資源,拓展學生的專業視野,培養自主學習能力,同時也彌補了《人體解剖生理學》課程內容體量大而課時有限的矛盾。我校圖書館有國內外著名大學的公開課視頻,比如,中南大學湘雅醫學院的《人體解剖學》網絡公開課程,斯坦福大學的《人體解剖學》課程,香港中文大學《語言與大腦》視頻公開課,杜克大學的《人體生理學導論》等等,這些課程由資深的專家教授進行全程教學,內容清晰、詳實。在課程教學過程中,教師根據課程進度介紹這些視頻公開課給學生課下自學,并提出相關的問題啟發學生思考;在課堂教學時,教師會組織學生對自學情況做簡要的討論和總結。此外,課程內容相關的專題紀錄片也對課程教學做了很好的補充,這些影片由專業團隊拍攝,案例豐富,制作精美,觀賞性強,學生被紀錄片內容吸引的同時,也激發了課程學習的興趣。比如,在講解神經系統的高級功能――睡眠功能時,鏈接《人體奧秘》睡眠專題的記錄片,片中通過豐富的案例對睡眠過程進行講解,使學生對睡眠功能和研究現狀有深入了解,教師針對紀錄片中涉及的重要生理學現象提出問題讓學生思考,如:“為什么睡眠對人體是必須的?”、“快速眼動睡眠和記憶有什么聯系?”等等,通過這些環節,不僅豐富了學生的學習資源,更重要的是,在這種教學過程中,培養了學生深入思考、自主學習的能力,加深了對專業知識的理解。

(三)重視實驗環節教學

該課程配套有《人體解剖生理學》實驗課程,在課程教學中注意理論教學和實驗環節的配合和銜接,開設的實驗都涉及課程中的重點、難點內容。比如,生物電部分是該課程的重點、難點內容,圍繞生物電內容設置了神經肌肉電生理、大鼠心電圖描記、大鼠運動感覺皮層腦電信號的獲取、人體腦電圖描記等四個實驗,讓學生認識不同類型的生物電,并通過生理信號分析系統對獲取的生物電信號進行分析,實驗中教師提出思考題,比如“如何獲得好的心電圖描記?”,這些實驗操作和思考題將啟發學生深入的認識生物電,為以后學習生物醫學信號處理等專業課打下了基礎。這些操作加深了對理論的理解,同時也逐步建立和后續專業課的聯系。

(四)改革課程考核方法

完善考評體系,由以往對知識點的考查為重心轉為以能力考查為重心,從以結果評價為主向結果過程評價結合為主轉變。考核也應具有一定的靈活性。通過增大平時成績比例來改變考核構成,如平時作業(主要是章節重點內容的訓練等)占15%、專題討論表現占15%、自學模塊表現(以討論和讀書報告形式體現)占15%,課堂回答問題情況占5%。減少閉卷考試中固定答案的題目、增加主觀題目的分值等辦法,期末考試成績在總評成績中占50%,重點考察學生對問題的理解能力、運用能力。并且,把這種考核模式在開課之初就對學生明確指出,使學生在課程學習的過程中更注重這些能力的培養,從而把考試也作為教學的手段之一。

四、教學改革的思考和展望

經過近幾年的教學改革實踐,我們發現,注重醫工結合、突出工科專業特色的《人體解剖生理學》教學對提高學生的自主學習能力,夯實專業基礎有很大幫助,符合培養復合型人才的教育理念。在以后的教學研究中,我們會更加注重《人體解剖生理學》與工程應用和醫學臨床現象的結合,突出醫工結合特色,注重學生自主學習能力的培養,開展具有工科專業特色的醫學基礎課教學模式探索。此外,目前尚未見有生物醫學工程等醫工結合專業專用的《人體解剖生理學》教材,結合正在開展的這種面向工科專業的醫學基礎課教學模式改革,收集整理相關的課程資料和各類教學模塊的內容,嘗試編寫面向工科專業的《人體解剖生理學》教材,既是對我們開展的教學改革實踐的歸納和總結,更希望能對醫工結合專業中醫學基礎課程的教學模式進行豐富和補充。

參考文獻:

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[2]董秀珍.生物醫學工程學導論[M].西安:第四軍醫大學出版社,2004.

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1.選擇教材,合理安排教學內容

受授課學時的限制,我們選用的教材是化學工業出版社出版的《高分子化學與物理基礎》,由魏無際等主編。該教材系統地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法,教材內容全面,難度適中,比較適合生物功能材料專業的教學要求。針對課時較少的現狀,我們對教學內容進行了合理安排。對于高分子化學部分,重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內容,自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解,聚合物的化學反應章節主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應,又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內容,例如聚合動力學的推導,在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下,我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式,僅提出聚合動力學基本知識,引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分,我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態及其轉變,簡單講解高分子固體的基本力學性質、高分子溶液的基本性質章節,對高分子電學、熱學和光學的基本性質章節主要由學生自學。這樣課程的安排,重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握;簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內容的掌握;自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法,突出了本課程重點、拓寬了學生知識面,克服了高分子學科教學中內容多、概念多、數學推導多等難于克服的難點。

2.理論聯系實際,提高學生學習興趣

高分子化合物廣泛存在于日常生活中,如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等,食品行業中的蛋白質、淀粉、纖維素,建筑行業中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃,行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發揮著極其重要的作用,其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學,單純的講解很難引起學生的學習興趣,教學效果不顯著。為提高學生學習興趣,我們在講解基本知識的同時,注重理論和實際相結合,列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時,對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產原理進行了重點講解,對聚乳酸生物材料進行了系列概述,包括其生產方法、原理和應用等;自由基共聚合部分,講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丁苯橡膠(SBR橡膠)等一些著名共聚物和常見聚烯烴產品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反應釜內襯和攪拌棒外面涂層,聚氯乙烯(PVC)用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發展史中,講授諾貝爾獎成果和獲得者的發明典故,例如電高分子的發現、齊格勒-納塔催化劑的發展,以增強課堂的趣味性;講述了第二次世界大戰期間高分子的發展典故。此外,讓學生翻看塑料水杯的材質、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質的名稱,指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成,并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理;通過舉例講解方式,激發學生自主學習興趣。

3.多媒體與板書教學方法相結合,提高教學質量

高分子化學與物理基礎課程知識面廣,其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內容。該課程教學信息量大、理論性強,學生理解相對比較困難。因此,我們在教學過程中注意多種教學形式相結合,提高教學質量。課堂主要采用多媒體教學方式,同時輔以板書講解,取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠將理論的知識直觀體現出來,又能夠將難于理解的教學內容形象地展示出來,這樣可以使學生更容易理解所學內容。例如,在講解配位聚合時,利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程;自由基聚合實施方法中,利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程,高分子物理中拉伸對高分子結晶形態的影響、動態黏彈性模型,等等。通過多媒體的運用,可以使抽象的教學內容具體化,有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷,比如講課節奏過快,學生難以吸收;教師過于關注幻燈片屏幕,減少了和學生的交流互動,等等。在實際教學過程中,還應注意和板書的有效結合,對重點知識內容采用板書的形式進行講解,取得了不錯的效果。

4.網絡教學方法的運用

針對多媒體教學存在講課節奏過快,學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點,對重要章節,我們采取課堂與課下網絡教學相配合的方法。網絡教學在原來多媒體教學基礎上,對教學過程和教學內容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網上教學支撐環境,提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制,最后把課件與錄制視頻統一上傳到網絡教學平臺。網絡教學有許多傳統學習方法無可比擬的優點,例如學生學習自主性增強,真正發揮學習的主觀能動性,學生學習在時間和空間上少了許多限制,學習的探究性更加深入。另外,網絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較,相互之間取長補短,知識面更廣。隨著現在網絡技術的發展,學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網絡對課堂內容進行學習。網絡教學方法的運用,大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足,大大提高了教學效率。

5.開展互動式教學,發揮學生的學習主動性

教學是教師和學生的共同行為,學生是課堂的主體,教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主,忽視了學生“學習”的主動性,學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”,導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現狀,我們采取課堂互動的教學方式,包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動,取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節課的預習內容,提出一些討論問題,例如在講述縮聚反應時,提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料,自己尋找答案,并在下次課堂上讓學生進行討論,然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力,又增強了學生的學習主動性,提高了學習興趣。另外,我校為農業院校,雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農業專業,但是部分學生畢業后或許從事涉農相關服務業。考慮到此種情況,我們在授課內容安排上,對目前農業應用的高分子材料和高分子在農業方面的潛在應用進行了討論,給他們提供了創造性思維。比如在講自由基聚合章節時,我們就對強吸水樹脂的制備現狀和發展前景,主要針對其在農業生產中的應用進行了講述,對高分子薄膜在農業中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論,我們鍛煉了學生分析思考問題的能力,這為學生工作與科學研究的創新思維形成打下了基礎,提高了學生的學習積極性和學習興趣,加深了對本課程的理解。

6.結語

通過對本校生物功能材料專業《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結。《高分子化學與物理基礎》雖然是一門專業基礎課,但其理論性強、概念抽象難懂,如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時,調動學生的學習積極性,培養學生的自主學習能力和創新意識,是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經驗的基礎上,繼續對本課程教學方法的改善與創新進行探索,以提高該課程的教學質量。

參考文獻:

[1]魏無際,俞強,崔益華.高分子化學與物理基礎(第二版).北京:化學工業出版社,2011.

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早在4000多年前,我國勞動人民就會利用微生物來生產酒和釀造食品。如今,利用工業微生物育種技術對微生物進行改造,可以提高目的產物的產量、質量或獲得新的目的產物,并符合工廠化生產的要求,從而使抗生素、酶制劑、氨基酸、維生素、核苷酸、生物堿、激素等微生物產品產量成倍甚至成千倍增長,同時產品質量也不斷提高,各類微生物產品已深入到人類生活的各個方面。工業微生物育種技術是高等院校生物技術類專業的專業課程。在傳統的教學過程中,教學內容往往太過理論化,理論知識與實際操作未能結合,學生學習難度大,感覺枯燥乏味;而且,教學實驗安排大多是孤立的,在技術上不具有連貫性和系統性,不能將技能訓練與生產過程有機結合,學生學完之后不知如何運用,解決實際問題的能力提高不明顯。顯然,傳統的教學方式已不能滿足現今高技能生物技術專門人才培養的要求。如今,許多高職院校正在積極探索新的教學方法,項目化教學就是其中常用的一種。它依照教學目標將課程內容設計成若干個操作性較強的項目,以工作任務為中心,以典型產品(或服務)為載體,開展課程教學,將理論知識、實踐操作與素質培養融為一體,學生在完成項目工作任務過程中,既收獲了知識,又鍛煉了技能。與傳統教學法相比,項目化教學強調行動導向、項目載體、任務驅動、素質滲透、學生主體以及理論實踐一體化,主要解決“怎么做”和“怎么做得更好”這兩個問題,是培養技能型人才的主要途徑[1]。2007年,湖北生物科技職業學院生物工程系開設了《工業微生物育種技術》這門課程,它是生物技術及應用專業和生物制藥技術專業的必修課。自2010年引入項目化教學方法以來,經過多年的探索和實踐,該課程取得了良好的教學效果。

一、以崗位需求為依據確定課程目標

按照工業微生物育種技術在生物技術及應用專業人才培養方案中的定位,依據職業崗位的需求,確定本課程的教學目標,即能根據微生物育種原理和基本操作流程,制定育種的實施方案,并按照實施方案應用微生物育種技術獲得高產突變株,同時能對實施過程和原有方案進行評價和改進。課程教學目標,包括知識目標、技能目標和素質目標三個方面。(1)知識目標:熟悉工業微生物的特征,了解工業微生物育種技術的方法種類;掌握基因突變及基因重組的機制;掌握工業微生物誘變育種的原理與方法;熟悉其他常用的工業微生物育種方法。(2)技能目標:能夠根據微生物的來源與特性,選擇合適的分離純化方法,并進行分離純化操作;能夠根據微生物的類型,選擇合適的誘變育種方法;會進行生產菌種的保藏及復壯技能;能正確使用微生物的培養設備,并進行維護。(3)素質目標:具有較強的責任心和嚴謹的工作作風;具有較強的人際溝通能力;具有較強的團隊組織協調能力;具有良好的安全、環保和節能意識。

二、以育種工作流程為主線設計教學項目

項目化教學的關鍵,在于教學項目的設計。我們一般應根據課程教學目標,以職業活動的工作過程為依據,結合職業崗位的典型工作任務,按照學生的認知規律來設計項目。項目設計要打破傳統學科體系的章節編排,不應以知識的邏輯順序為依據來安排教學。每個項目都有其相應的知識、技能和素質要求,讓學生在“做中學、學中做”。工業微生物育種技術的教學項目設計具有以下特色。

(一)課程設計思路

大多數項目化教學課程的設計思路,是將課程內容設計成基礎項目、主導項目和自主項目。根據工業微生物育種課程內容、操作流程和職業活動的特點,筆者將該課程設計成一個綜合性大項目,即果膠酶高產突變株的篩選。筆者將原先孤立、分散的單個實訓項目綜合為一個由9個子項目組成的前后連貫的大項目,其連貫性、整體性的特點更為突出(表1)。兩個子項目互為依托,前一子項目的結果是后一子項目實驗材料的來源。

(二)相關專業課程銜接

該課程項目產品為篩選出的果膠酶高產突變株,可作為后續課程發酵工程、酶工程、生物分離與純化、生物制品技術的項目化教學的材料。比如,可對果膠酶高產突變株的發酵條件進行摸索,或對其發酵工藝進行優化,或從高產突變株中分離純化果膠酶,或對提純的果膠酶進行性質分析。從而完善了專業課程體系建設的連貫性、整體性及層次性,實現了專業課程之間的有機銜接。

三、以學生為主體完成項目實施

在具體子項目實施之前,筆者安排有項目概述環節,內容主要包括:①課程簡介:告知學生本課程的教學目標、項目設計情況、教學組織方法和考核方案等。②行業企業概況:介紹工業微生物的應用狀況、工業微生物的概念及特點和工業微生物技術種類等。③后續課程任務的布置:要求學生查閱相關資料,指導學生制定子項目實施方案。以微生物育種工作流程為主線,開展子項目的實施,每個子項目有各自的知識、技能目標。在子項目的完成過程中,教師只起組織、引導、指導和評價的作用,學生才是學習的主體。每個子項目的實施步驟如下。

1.項目導入。首先,教師通過案例或者問題導入學習項目,提出問題、給出提示,導入本次課程的內容,組織學生展開討論。

2.方案制定。學生通過圖書館或者網絡查閱資料,以小組為團隊討論并制定實施的初步方案。筆者通常安排學生利用課余時間完成該步驟。

3.方案確定。首先,每個小組以ppt形式向全班匯報制定的初步方案,分析實施可行性,并說明資料來源。然后,教師和其他小組對匯報組進行提問或評價。筆者通過交互式討論,引入相關知識,最后由教師對各小組初步方案進行點評,同時提出修改建議,鼓勵實施方案的多樣性。

4.方案實施。學生按照確定的方案,合理分工,團結協作,共同完成項目。在實施過程中,教師隨時檢查學生實施的情況,進行現場指導,解答學生的疑問,參與學生的討論,糾正學生的錯誤,全面掌控學生的實施效果及學習質量。

5.總結評估。總結以各小組向全班展示實訓結果的形式進行。評估采取小組互評、教師點評等方式進行。每一個項目均制定了技能考核方案及評分標準,結合學生提交的實訓報告進行過程性評價。

四、以過程性評價為手段增強技能培養

成績考核是教學過程中的重要環節,好的考核方式對學生職業技能的養成會起到促進作用。傳統的單一筆試考核方式很難反映學生在學習過程中的素質和能力,與強調以素質為基礎、以能力為本位的現代高職教育理念不相符。本課程的考核以結果性評價為輔,重在過程性的評價,以靜態知識考核為輔,重在動態能力的考核,學生綜合成績的評定以過程評價、技能考核和理論考核相結合的方式進行。每個子項目的實施都要求進行過程評價,評價內容涉及子項目實施的每個步驟,以子項目5誘變劑量的選擇為例,子項目技能量化考核表如下(見表2)。

學生、組長和教師為評價主體的三方,依據量化考核標準分別給出過程評價成績,然后按照一定比例折合成學生的過程評價終成績。理論考核和技能考核通常在學期末進行。課程總評成績的組成詳見表3。

現代職業教育,應該是一種以服務為宗旨、以就業為導向、以職業能力培養為核心的教育,重心應在于培養學生的動手能力和實踐創新能力,特別是畢業后從事某種職業的謀生能力[2]。項目化教學,充分體現了學生是學習的主體的特點,學生的學習主動性和積極性被有效調動了;和傳統的教學模式相比,其教學效果得到明顯改善。當然,以就業為導向,堅持走產、學、研相結合的路線,以崗位技能促進學生就業,在高職高專院校進行課程項目化教學改革是一個漫長的過程,需要學校和教師從多方面進行改革,比如教學觀念、管理、內容設置、教學模式及結果評定等。

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1 現代教育技術在生物工程專業課教學中的必要性

現代教育技術是以現代信息技術為支撐,以現代教育理論為基礎,以系統科學理論為指導,以教學過程和教學資源為研究范圍,以實現教學過程優化為最終目標[2]。與其他新技術一樣,現代教育技術的應用,對教育產生了強烈的沖擊波。尤其是多媒體、網絡、人工智能、遠程通訊等技術的應用,不僅更新了教學方法和教學手段,更重要的是對傳統教育理論和實踐產生全面的挑戰。

專業課教學是培養學生專業素質和實踐創新能力,綜合運用基礎課和專業基礎課知識的重要階段,直接為學生就業工作做準備。對于工程技術類的學生而言,積累本專業知識的同時,更為重要的是實際工程技能的訓練。多年來,生物工程專業課教學中一直存在著以下問題:

(1)就教學內容本身而言,生物工程專業課理論性強,教學難度大;內容多,概念抽象,公式推導復雜,知識的融合面廣(涉及高等數學、物理學、物理化學、工程制圖和化工等);運算過程長,公式多,經驗系數多;教具少,缺少形象化教學,尤其是設備部分,價格昂貴,難以建立工藝實驗;實踐性強,無論是基礎理論還是工業設備都離不開生產實際。

(2)就科學技術發展而言,隨著生物科學的快速發展,與之相關的許多學科、特別是最為密切的生物工程領域的許多研究方向得到了突飛猛進的發展,諸如:生物反應工程、生物分離工程與技術(生物工業下游技術)、酶工程、生物生產工藝等;其研究手段更加先進,涉及的領域更為寬廣,研究的內容更加豐富。這對于生物工程專業的教學,提出了更高的要求,須不斷地將新工藝、新技術和新的理論研究成果充實到教學內容中。

(3)就教學方法和教學手段而言,在傳統教學的教學中,教師講,學生記,教師問,學生答的方式,學生是被動的外部刺激的接受者即灌輸對象,這種教學方法學生的參與面,參與程度,實際上難于達到施教者的初衷。而且教法單調、教師費力、費時,學生卻感到抽象,不易理解,教學效果差。另外由于受時間、空間及經費等限制,學生很難親臨現場觀察。

針對工科專業課程的以上特點,傳統的“黑板 + 粉筆”教學模式無法滿足現代教學需要,學生也難以掌握相應的教學內容。現代教育技術的興起和現代教育媒體的涌現,為解決生物工程專業課教學面臨的困難和問題提供了新的思路和方法。為此我們認為,在生物工程專業課的教學中,應該充分利用現代教育技術,在課堂中使用多媒體教學,課后使用網絡課程,在實驗條件不足情況下采用仿真技術,建立計算機仿真實驗室。只有這樣,才能更大滿足對生物工程專業課教學的要求,培養學生自主學習的能力和創造精神,從而提高學生綜合素質。

2. 多媒體課件在理論教學中的應用

計算機多媒體教學課件,以其豐富、多樣的信息承載形式,靈活、方便的交互特點,將越來越多地應用于教學之中。傳統的利用黑板模式的教學方式,針對于生物工程專業課教學,面對有眾多學生,教師資源和學時數有限的情況,已經非常嚴重地影響了教學的效果,需要利用先進的多媒體工具進行改觀。

幾年來,作者將全部教學內容設計、制作成多媒體教學課件并投入到理論教學當中。實踐證明,設計合理,加工細致、使用得當的多媒體課件用于教學,效果較好。

2.1 采用多媒體課件教學,有利于分析歸納教材內容,重點突出。

生化工程專業課程涵蓋的內容很多,比如《發酵工藝學》課程內容就包括抗生素、微生物酶制劑、氨基酸發酵、有機酸(檸檬酸、乳酸)、多糖發酵生產工藝和丙酮丁醇發酵的生產工藝等等。這些內容中的絕大多數本身就可以單獨作為一門課程進行講授,如果全部介紹,課時肯定不夠。但是,如果采用多媒體課件教學,在設計課件腳本時,可以對課程內容進行分類和歸納,并選擇有代表性的知識作為授課重點內容。為此,我們把以上所有發酵生產工藝中的共性部分獨立出來,設計出這樣一條課件制作主線:工業微生物基礎淀粉制糖工藝培養基配制和滅菌無菌空氣的制備培養基中氧的供需和傳遞生物反應器發酵工藝控制發酵染菌的分析和防治動植物細胞大規模培養生化產品的分離和純化生化生產工藝實例。而對于其他相關內容僅僅布置自學提綱,使同學們通過舉一反三和觸類旁通的方法進行學習。我們在講授具體工藝內容時,對同學們已掌握和了解的內容不再重復講授或僅要求同學們復習相關的章節,這樣就避免了不必要的重復,突出了本課程的重點。

2.2 巧妙使用課件制作軟件,充分調動學生學習興趣

生化工程專業課內容多,有些內容學生無法實際觀察,比較抽象,而利用多媒體技術可以清晰地呈現這些教學內容,從而突破客觀條件的限制,使學生容易理解和掌握這些知識。可以利用優秀課件制作軟件如PowerPoint制作幻燈片、Flash制作二維動畫、3DMAX等制作三維動畫。這樣制出的教學課件在教學中的應用,不僅可以使抽象的理論具體化、形象化、直觀化,而且還富有趣味性和感染力,可以充分吸引學生的注意力,也便于學生將感性認識上升到理性認識,幫助學生對教學內容進行理解和掌握,充分調動學生學習興趣。

如《發酵工藝學》這門課中,最重要、最核心的設備是發酵罐,為了在授課時更加形象生動,學生更好接受課本內容,我們采用Flash軟件把發酵罐做成能播放的動畫“元件”。這樣,在講授各個章節課件時,當有涉及到發酵罐內容時,就可直接調用它,非常方便。再如在《發酵工藝學》課件制作中,用PowerPoint 作為操作平臺,在課件制作時利用工具欄中的“圖片”工具欄,利用自選圖形中工具,可在幻燈片制作過程中使用各種不同自選圖形,把復雜的工藝過程繪成流程圖,這樣使得講授內容條理更加清楚,系統性強,可以大大節省時間,學生容易接受。這樣以生動的圖像、圖片及流程圖將有關內容展示出來,使學生一目了然,容易建立起工業設備或工藝流程的空間概念,這樣做不僅有助于學生對所學知識的理解,而且有助于學生增強自信心,培養對專業的興趣。

2.3 有利于化學公式推導以及工藝流程圖的演示

生化工程專業課程化學公式多,工藝流程圖復雜,教學難度大,傳統的教學往往不利于公式推導的過程工藝流程圖的演示。這方面的教學也是一個比較容易使學生陷入學習困難的地方,是很多教師比較頭痛的教學部分。但是如果合理地運用成熟的辦公軟件對公式和工藝流程圖進行處理,更多技巧的運用可以讓多媒體教學發揮傳統黑板教學推導公式和演示工藝流程圖時不能達到的效果。比如:(1)利用辦公軟件的動畫功能就可以設置公式演算和工藝流程圖的慢放效果或者手動放映效果,使公式或工藝流程一步一步演示出來,或者在教師操作下演示出來,這樣,教師在教學過程中如同書寫到黑板上一樣有步驟、有時間順序,留給學生思考的空間。(2)為了強調某個部分與下一個步驟的聯系,可以用顏色效果或者箭頭來表示內部聯系。(3)對于學生不容易理解的步驟,可以任意回放重新演示,并且在需要討論的地方暫停討論。

多媒體作為現代化教學的一種手段,在優化教學過程,激發學生創造性思維,提高課堂教學效果,有效地實施素質教育方面起著重要的作用。應用于課堂教學的計算機多媒體技術,作為一種先進的教學輔助手段,和以前傳統的“黑板 + 粉筆”教學模式相比,有著無可比擬的優勢,能夠取得以前傳統教學輔助手段(模型、地圖和掛圖)所達不到的效果。由于采用多媒體教學,明顯提高了教學質量和效率,促進了生化工程專業課的教學改革。

3 網絡課程在輔助教學中的應用

在信息技術飛速發展的今天,傳統的黑板和掛圖(含幻燈片、膠片投影)的教學手段已無法適應當前教學內容大信息量和更新周期短的需要,多媒體教學課件的使用,也只能滿足有限的課堂教學的需求。

為適應時代的發展,筆者自2003年以來,首先把生物工程專業課之一的主干課《發酵工藝學》課程制作成適合在網絡上運行的網絡課程,并作為輔助教學使用。在教學時,采用網上教學和課堂教學相結合的方式,其中課程中的基本概念、重點和難點采用課堂教學,在多媒體教室上課,課程作業、課堂討論、在線答疑和理論考試等放在網絡上進行。經過二年多的實踐,已經初步取得成效。

網絡課程內容主要由以下三部分組成:(1)教學信息呈示部分。這部分主要是向學習者介紹學習這門課程應有的知識準備,通過學習達到的學習目標以及學科的知識結構等。欄目主要包含:教師風采、課程建設、理論教學、實踐教學、課外學習等,在主頁面上設有教學公告欄,使學生能在第一時間知道本課程的教學信息,并在課外學習欄目中補充了大量的新技術、新成果等資料,供同學們在網上自由學習。(2)網上交流部分。這部分主要是為師生或生生交流提供“陣地”的。主要欄目包括課堂討論、網上答疑、學習討論、師生信箱和任課老師值班時間安排等。(3)評價系統部分。包括對學生在這門課程中的考試與作業的評價、對學習過程參與度的評價、對教師的評價及專家對課程系統的評價等。

在具體的教學過程中,通過網絡課程的使用,學生可以采取多種學習方式:

(1)資源利用式,即學生可以通過網絡課程上提供的相關鏈接,獲得教育教學網站上豐富的學習資源,查詢并下載自己所需要的信息資料,包括各種生物學知識、觀點和最新的生物學成果等。比如,生物引擎網網址bio-engine.com,中國科學院科技文獻全文數據庫系統網址lcc.icm.ac.cn/fulltext/database.html,科學數據庫網址cnc.ac.cn,生物科技在線網址monsanto.com等。

(2)協商合作式,協作式學習是網絡教學的最重要特點,也是最重要優點之一,學生通過網絡上的課堂討論、網上答疑、學習討論欄目,可以進行討論、交流,而且還可自由發揮、自由想象,因此能集思廣益,便于多種不同觀點的碰撞與交流,能在較短時間內使參加討論的同學對同一復雜問題,獲得多方面的較為深入的認識,這對于事物的復雜性和培養辯證思維、發散思維,無疑有很大好處;

(3)自主發現式,即借助網絡資源,通過比較異同點,發現問題,主動探索的學習。比如學生學習課本第十章發酵過程的工藝控制之后,學生通過比較發酵生產的三種培養方式(分批培養、補料分批培養和連續培養),找到了異同點,學生對內容的分析和歸納,不但很快得找到了知識,通過查閱相關資料還進一步發現,在實際生產中,人們一直極其重視微生物、動植物細胞的改良和新產品的開發,而忽視了探求改進生產工藝和改善工業生產設備的工藝研究。學生通過查閱相關資料,發現工藝的改進將會在很大程度上改善產品的質量,提高生產效益,起到上游過程無法實現作用,也充分認識到工藝的研究和優化顯得更加重要。

同傳統課堂教學課件相比,網絡多媒體教學課件與其有許多相同之處,也有不同的地方。許多同學在與網絡接觸之后,學習興趣更加濃厚,求知欲望異常強烈。在通過網絡擴展了知識外延的同時,學生們真正體會到了“學然后知不足”的深切內涵,進而確定了終生學習的思想。因而,我們應根據網絡教學特點,認真研究網絡教學對課件的要求,把握網絡多媒體教學課件設計、制作原則,力爭制作出高質量的網絡課件。

4、計算機仿真技術在實驗教學中的應用

實驗對于培養學生的實際操作能力和解決問題的能力十分重要,而實驗素質和技能的提高必須通過實驗教學的各個環節來實現。但專業實驗不同于基礎實驗,大部分實驗操作是綜合性大型工藝實驗,要建立一個比較完善的生化工程專業實驗室,投資較大,如購買一套70升全不銹鋼中試發酵罐及其控制系統等較為完備的實驗設備,投資就得上百萬;另外,傳統實物實驗要受實驗室的自身條件,如儀器設備的種類、狀況、成套數及器材消耗等因素的限制,在規定的時間和空間內有選擇性地開設綜合設計性實驗往往存在較大難度;第三,如果專業實驗開設數量有限,實驗內容更新緩慢,就難以適用現代科學技術的迅猛發展,不利于學生研究設計能力和創新能力的培養。基于以上情況,我們建議把計算機仿真技術引入到生化工程專業實驗中,建立生化工程專業仿真實驗室。

與傳統實物實驗相比,虛擬仿真實驗以軟件為基礎,用軟件替代硬件實現了各種器件和電路的顯示、數據讀取、數據分析處理等實物實驗只能用硬件完成的功能;同時實現了實物實驗很難實現的數據編輯、存儲、打印圖表等功能,而且點擊鼠標即可進行仿真操作,完整地模擬實驗操作的全過程。隨鼠標的移動,指示出實驗裝置的各個部件名稱,便于了解實驗裝置的結構,使得學生實驗變得更加靈活、簡單而富有創造性。

在發酵工藝學課程的專業實驗中,通過計算機技術建立模擬實驗環境,可以設計許多仿真實驗,通過輸入必要的參數,或者通過學生交互操作 進行模擬實驗 通過輸入不同的參數 觀察不同的實驗結果,進行分析比較,可較好提高學生科學探究的能力。

以青霉素的發酵生產為代表,仿真一套完整的、與工業化生產完全相同的青霉素發酵、分離提取的工藝實驗,在仿真實驗過程中,將發酵過程中的各種參數的測定融合到具體的實驗中。例如:發酵液中青霉素含量的測定、發酵液中還原糖含量的測定、pH的在線檢測、發酵液中溶氧濃度DO值的在線檢測、菌體濃度OD值的檢測、菌體染色及形態觀察等,要求學生從實驗開始到實驗結束,每隔一段時間出樣一次進行各種參數的檢測。最后根據實驗得到的各種數據,結合學過的發酵工藝學的基本原理,對發酵過程中的各種參數的變化及出現的發酵異常現象進行具體的分析,并寫出一份完整的實驗報告。這樣有利于提高學生分析問題解決問題的能力,對其它課程的學習也起到了一定的促進作用。

虛擬仿真實驗改變了傳統的學習觀念,不僅為學生提供了一個開放式的實驗平臺,也為教師提供了一個優良的輔助教學平臺,適合反映新技術新成果應用的新型實驗,使學生更直觀、靈活、自由地完成學習任務。但發酵過程是一種內在機理十分復雜的生化過程,實際上很難有一種數學模型對所有發酵過程進行準確的描述。為此我們認為,應該把虛擬仿真實驗作為傳統實驗教學的完善與補充,把實物實驗與網上虛擬實驗、課堂教學與網上教學、實際考核與網上考核有機地結合起來,充分利用先進的計算機設備和豐富的網絡資源進行網上虛擬實驗教學,進一步提高實驗教學水平。

5 結束語

每一種媒體都有自身的長處,對某種特定的教學和學習有效,不存在一種處處適用的全能媒體。同樣,每種媒體又不可避免地存在局限性,不利于某些教學和學習。只有在某些特定的教學情境中,一種媒體會比另一種媒體更有效。現代教育技術作為現代化的教學手段,必須和傳統的教學方法融為一體,多種教學媒體互相補充、協調統一,接教材的需要進行優化組合,才能發揮其優勢,達到教學的最佳效果。另外,作為一名教師只有深入鉆研、勇于探索、大膽實踐,并不斷學習和掌握現代教育技術,才能提高自己應用現代教育技術的能力,從而優化教學體系,提高教學質量。實踐證明,現代教育技術引人生化工程專業課程教學中是高校實施教學改革,提高學生綜合能力的有效途徑。

篇13

Thinking and Exploration on the Course Teaching of Biomedical Materials Science in Science and Engineering Colleges

Wang Fuping Chen Zhongmin

(College of Pharmacy and Bioengineering,Chongqing University of Technology,Chongqing,400054,China)

Abstract:Biomedical engineering is set up in science and engineering college relying on their various advantages,medical instrument is the profession feature.The main part of courses is electronic science and technology, biology and medical courses are few and neglected by most of the undergraduates.Therefore,in order to promote students learning interest,and improve the quality of this course,enhance the students’comprehensive quality, put forward a teaching method, which involve adding a few of clinical pathological examination and studying the materials of medical equipment with the knowledge of the biomedical materials.This teaching method left a deep influence on the students.

Key Words:Science and engineering college;Biomedical materials; Course teaching; Clinical patholog; Materials of medical equipment

目前,國內大約有六、七十所大學設立生物醫學工程專業,其中大多數是綜合或理工科大學,醫學院校僅十幾所,各個高校依托各自的各種辦學優勢,以創辦出有自己鮮明特色的生物醫學工程專業[1]。作為理工科高校,醫療器械成為了生物醫學工程專業的主要方向,主干課程包括電路及模擬電子技術、數字電子技術、醫用電力電子技術、單片機原理及應用、醫學圖象處理、醫學信號處理、生物醫學傳感器,基礎醫學、生物醫學化學、生物醫用材料等,該專業學生較明顯投入大量的時間和精力于電路、信號、軟件等課程,但在《生物醫用材料學》課程學習中表現出明顯不重視,更有甚者認為該課程與醫療器械方向相差甚遠,導致該課程教學中,學生興趣不高,學習效果差,為了改變此現狀,與同組老師進行了相關教學經驗探討,查閱其他老師教學經驗總結[2-3],均是需要從教學內容、教學策略等方面著手,提出了緊跟學科發展前沿,優化課程教學內容、改善教學策略及方法、加強實驗教學、加強自主學習能力等等。這些前人總結對本課程教學過程教學起到了重要的指導意義,在此基礎上,通過對該課程教學實際情況思考,提出從教學內容上,采取增加少量臨床病理知識和用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質兩種模式,這也符合了生物醫用材料交叉學科的特點,交叉學習[4]。并通過兩年時間,確有提高該課程教學質量。

1 增加少量臨床病理知識

醫療器械是指直接或者間接用于人體的儀器、設備、器具、體外診斷試劑及校準物、材料以及其他類似或者相關的物品,包括所需要的計算機軟件。效用主要通過物理等方式獲得,不是通過藥理學、免疫學或者代謝的方式獲得,或者雖然有這些方式參與但是只起輔助作用。目的是疾病的診斷、預防、監護、治療或者緩解;損傷的診斷、監護、治療、緩解或者功能補償;生理結構或者生理過程的檢驗、替代、調節或者支持;生命的支持或者維持;妊娠控制;通過對來自人體的樣本進行檢查,為醫療或者診斷目的提供信息。而在此過程中,涉及大量的醫用耗材,均屬于生物醫用材料的范疇,同時涉及大量的臨床病例知識,而理工院校同時具備生物,醫學,材料,醫療器械類知識的人才匱乏,相應課程設置較少,學生醫學方面知識薄弱,在講解相關知識時需要補充少量的臨床病例知識。

如:慢性腎衰竭是指各種腎臟病導致腎臟功能漸進性不可逆性減退,直至功能喪失所出現的一系列癥狀和代謝紊亂所組成的臨床綜合征,即尿毒癥。尿毒癥以代謝性酸中毒和水、電解質平衡紊亂,蛋白質、糖類、脂肪和維生素的代謝紊亂等,血液檢查以尿素氮,肌酐為主,尿素氮與二乙酰反應,縮合生成紅色的二嗪衍生物,肌酐與苦味酸反應生成紅色復合物,二者通過光電二極管在特定波長下檢查其吸光度值,即可得到相應的含量。

血管疾病主要指動脈粥樣硬化、炎癥性血管疾病、功能性血管疾病、血管的真性腫瘤性疾病等。其中以動脈粥樣硬化最為常見。動脈粥樣硬化是一組動脈硬化的血管病中常見的最重要的一種,其特點是受累動脈病變從內膜開始。一般先有脂質和復合糖類積聚、出血及血栓形成,纖維組織增生及鈣質沉著,并有動脈中層的逐漸蛻變和鈣化,病變常累及彈性及大中等肌性動脈,一旦發展到足以阻塞動脈腔,則該動脈所供應的組織或器官將缺血或壞死。在正常情況下,血管跟周圍軟組織密度相近,導致CT等不能清晰檢查,因此,可以通過顯影劑在X光下所顯示的影像來診斷血管病變。隨著介入放射學的發展,血管造影已經成為臨床的一種重要的診斷方法,尤其在介入治療中起著不可替代的作用。血管造影在頭頸部及中樞神經系統疾病、心臟大血管疾病、及腫瘤和外周血管疾病的診斷和治療中都發揮著重要作用。常用的造影劑有碘普羅胺注射液和含碘類造影劑,其中含碘類造影劑注入體內都有可能產生過敏反應,癥狀嚴重程度不一,重癥可致命。

原發性肝癌,是我國常見惡性腫瘤之一。死亡率高,在惡性腫瘤中排列第三位。原發性肝癌的病因和發病機制尚未確定。目前認為與肝硬化、病毒性肝炎以及黃曲霉素等化學致癌物質和環境因素有關。甲胎蛋白是診斷原發性肝癌的特異性腫瘤標志物,具有確立診斷、早期診斷、鑒別診斷的作用。目前常用化學發光法、酶標法、酶標電泳法、放射免疫法檢測。

通過臨床病理知識的學習,可以明確相關檢測儀器的檢測目標,檢測方法,檢測原理,其中涉及的相關試劑既屬于檢測試劑范疇,同時又是醫療器械必不可少的部分,可以使學生在在學習生物材料的同時,與自己學的醫療器械相關知識重組,從而提高本課程的學習質量。

2 用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質

除了用來檢查,還有很多醫療器械屬于治療類的,如心臟起搏器,人工心臟,人工耳蝸,血液透析機等,其部分材質必須達到生物醫用材料的要求,因此可以通過用生物醫用材料的知識分析(見圖1)。

如:心臟起搏器可以有效治療嚴重的心跳慢、心臟收縮無力、心跳驟停等心臟疾病,人工心臟起搏系統主要包括兩部分:脈沖發生器和電極導線。常將脈沖發生器單獨稱為起搏器。起搏系統除了上述起搏功能外,尚具有將心臟自身心電活動回傳至脈沖發生器的感知功能。起搏器主要由電源(亦即電池,現在主要使用鋰-碘電池)和電子線路過程,能產生和輸出電脈沖。電極導線是外有絕緣層包裹的導電金屬線,其功能是將起搏器的電脈沖傳遞到心臟,并將心臟的腔內心電圖傳輸到起搏器的感知線路。導管電極需要長期起搏,因此需用生物相容性好、韌性好、抗老化、耐腐蝕的材料制成,電極導線通常采用愛爾近合金(Elgiloy)或用鎳鉻鈷鉬合金絲繞成螺旋管,導線的外層絕緣材料都選用高純硅橡膠或醫用聚氨酯,電極頭的材料以表面活化各向同性低溫熱解碳或鉑為優。

膠囊內鏡全稱為“智能膠囊消化道內鏡系統”,又稱“醫用無線內鏡”。原理是受檢者通過口服內置攝像與信號傳輸裝置的智能膠囊,借助消化道蠕動使之在消化道內運動并拍攝圖像,醫生利用體外的圖像記錄儀和影像工作站,了解受檢者的整個消化道情況,從而對其病情做出診斷。典型的膠囊內鏡由七部分組成,透明外殼、光源、成像元件、傳感器、電池、發射模塊和天線組成。其外殼材料會與人體消化道粘膜接觸,并進入胃腸,膠襄外殼采用耐腐蝕醫用高分子材料,對人體無毒、無刺激性,能夠安全排出外。

血液透析機是治療尿毒癥的一個重要儀器,血液透析是將血液抽出體外,經過血液透析機的滲透膜,清除血液中的新陳代謝廢物和雜質后,再將已凈化的血液輸送回體內。首先輸血管道必須符合生物醫用材料的安全性要求,另外血液透析膜的材質及特性直接決定了血液透析機的治療效果,要求膜材料具有擴散對流特性、血液相容性、黏附特性、穩定的物理特性等,膜孔徑在1μm以下的有機高聚物的均質膜,是一類不帶電荷的多孔膜,目前主要用于透析機的纖維素滲析膜常用的制備材料有銅氨法再生纖維素、醋酸纖維素、聚丙烯晴、乙烯-乙烯醇共聚物以及聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚丙烯酰胺等,以及現在膜設計的非對稱結構的原理。

這種通過分析醫療器械原理,各部分材質,生物醫用材料的要求,材料特性,以及相關生物醫用材料的學習,既有利于學生掌握相關生物醫用材料的特性,生物學功能,以及應用領域,又可以將知識與醫療器械相結合,構建學生相關知識,進而提高本課程教學質量。

3 結語

針對理工院校生物醫學工程專業側重醫療器械方向,學生易忽視生物、醫學知識的現實情況,通過在生物醫用材料學課程教學內容中,增加少量臨床病理知識和用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質,以助于學生掌握生物醫用材料相關知識,并與其所學醫療器械相關知識進行知識重構,將交叉型的生物醫用材料知識交叉性的學習,交叉性的應用,以此提高學生對本課程的興趣,及該課程教學質量,增強該專業學生的綜合素質。

參考文獻

[1] 劉元東.生物材料學教學實踐與心得[J].科學?自然,2012(8):173.

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