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1.國(guó)外生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀概述
生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)是目前全球發(fā)展最快、貿(mào)易往來最活躍的產(chǎn)業(yè)之一。20世紀(jì)80年代以來,全球生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)(醫(yī)療器械)銷售額年增長(zhǎng)率一直保持在水平。BME產(chǎn)品的國(guó)際貿(mào)易額每年以25%的速度增長(zhǎng),銷售利潤(rùn)可達(dá)50%以上。因此,美國(guó)、日本、德國(guó)和法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家投入了大量人力和財(cái)力,發(fā)展BME高科技產(chǎn)業(yè),搶占國(guó)際市場(chǎng)。全球范圍內(nèi),BME產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)地在美國(guó)、歐洲和日本,美國(guó)是最大的生產(chǎn)、使用和出口國(guó),其次是日本、德國(guó)和法國(guó)。
2.我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物材料科學(xué)的發(fā)展及生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的興起,我國(guó)BME工業(yè)獲得了進(jìn)一步發(fā)展的理論基礎(chǔ)和技術(shù)源泉,從而帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和新發(fā)展,走上了 BME科技產(chǎn)業(yè)的道路,但與國(guó)際先進(jìn)水平的差距依然非常明顯,主要表現(xiàn)為民族產(chǎn)業(yè)不強(qiáng),高、精、尖的BME產(chǎn)品依賴進(jìn)口現(xiàn)象嚴(yán)重,加快了醫(yī)療費(fèi)用的高速膨脹;由于我國(guó)BME產(chǎn)品檔次低可靠性不高、缺乏創(chuàng)新能力等原因,難與國(guó)外產(chǎn)品抗衡;BME產(chǎn)業(yè)雖然數(shù)量眾多、但組織規(guī)模不大和產(chǎn)品檔次低,難于參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。但我國(guó)人口眾多,BME產(chǎn)品需求量又相當(dāng)大。所以,發(fā)展中國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè),改革中國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程高等教育,已經(jīng)刻不容緩。
3.生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)化與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科教育
工程學(xué)突飛發(fā)展的今天,生命科學(xué)也在迅猛發(fā)展,尤其是近年來迅速興起的生物技術(shù)給BME以極大的推動(dòng)。生物醫(yī)學(xué)工程作為典型的交叉、融合、邊緣性的學(xué)科,其含義更深更廣:不僅是工程學(xué)與生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)的交叉結(jié)合,也包括所有其他學(xué)科和生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)的交叉結(jié)合;不僅是工程技術(shù)的相應(yīng)理論方法與生物醫(yī)學(xué)中人體結(jié)構(gòu)功能的交叉結(jié)合,而且要考慮工程技術(shù)的相應(yīng)理論方法與生物技術(shù)的交叉結(jié)合。正是由于上述諸學(xué)科的相互結(jié)合和滲透,BME的研究已經(jīng)深入到分子醫(yī)學(xué)水平。
可以說有多少理工科分支,就會(huì)有多少BME領(lǐng)域,這種多學(xué)科的交叉融合涉及到幾乎所有的理工學(xué)科和所有的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)分支,沒有那一個(gè)學(xué)者、那一個(gè)科研結(jié)構(gòu)可以涉足其全部。而且,BME所指的學(xué)科交叉,不是生物醫(yī)學(xué)同那一個(gè)工程學(xué)科分支的簡(jiǎn)單結(jié)合,而是多學(xué)科、廣范圍、高層次上的融合。隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,各類學(xué)科都有了迅猛的發(fā)展,不斷有新技術(shù)出現(xiàn),而且專業(yè)基礎(chǔ)也在變化,這些發(fā)展變化給生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。我們有必要站在新的高度對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科和教育的一些問題做進(jìn)一步的探討和思考。
4.對(duì)我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程高等教育思考
我國(guó)已有的BME專業(yè)大致可以分為兩類:一類是理工科大學(xué)的BME專業(yè),另一類是醫(yī)學(xué)院校的BME專業(yè)。理工科大學(xué)的BME專業(yè)側(cè)重點(diǎn)在于工科,以培養(yǎng)能從事BME研究、開發(fā)和生產(chǎn)的高級(jí)BME技術(shù)人才為主要目標(biāo),而醫(yī)學(xué)院校的BME專業(yè)則培養(yǎng)能將工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)密切結(jié)合,能為醫(yī)療和醫(yī)學(xué)研究部門進(jìn)行工程技術(shù)服務(wù),能從事醫(yī)院醫(yī)療儀器設(shè)備的管理與質(zhì)量保證工作的高級(jí)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員為主要培養(yǎng)目標(biāo)。
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科在我國(guó)僅設(shè)一級(jí)學(xué)科,不設(shè)二級(jí)學(xué)科。我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程高等教育始于20世紀(jì)70年代后期,20多年來,我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究和高等教育已經(jīng)取得了相當(dāng)可觀的進(jìn)步,但從總體水平上看,與國(guó)外相比仍有相當(dāng)大的差距。與我國(guó)國(guó)情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要很不適應(yīng),BME專業(yè)畢業(yè)生的社會(huì)需求缺口較大。
4.1 我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程高等教育存在的問題
我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展不平衡在研究方面,引進(jìn)、消化、跟蹤研究多,創(chuàng)新性研究較少;理論方法等應(yīng)用性基礎(chǔ)研究多,取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用研究較少。在學(xué)科建設(shè)和發(fā)展方面,主要集中在信息技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科,對(duì)材料技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科、生物技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科和醫(yī)療器械型生物醫(yī)學(xué)工程等學(xué)科幾乎沒有涉足。
專業(yè)設(shè)置偏、少目前的生物醫(yī)學(xué)工程本科教育的專業(yè)設(shè)置面比較集中在信息技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè),只有個(gè)別學(xué)校在培養(yǎng)目標(biāo)中增加生物材料和人工器官方面的內(nèi)容;各院校的研究生培養(yǎng)(科研方向)基本以生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)處理、醫(yī)學(xué)成像、醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)儀器研究為主,部分涉及到分子電子學(xué)、分子光子學(xué)、生物力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)材料、人工器官、組織工程等方向,只有少數(shù)大學(xué)比較集中在納米材料、生物醫(yī)學(xué)材料以及人工器官和生物醫(yī)學(xué)圖像處理。研究生培養(yǎng)的專業(yè)面相比本科生的專業(yè)面寬廣。
醫(yī)工結(jié)合不突出由于受到認(rèn)識(shí)和理論上的因素、文化心理上的因素、管理體制上的因素以及國(guó)家政策上的因素等方面的限制,工程與醫(yī)學(xué)的有機(jī)結(jié)合在教學(xué)上體現(xiàn)的還很不夠,綜合院校往往具備更深的理工基礎(chǔ)而缺乏醫(yī)學(xué)背景,醫(yī)學(xué)院校與臨床結(jié)合緊密,但工程力量又顯得薄弱。雖然近年來,不少醫(yī)科院校與綜合性大學(xué)合并,為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)工程背景的教育和研究提供了條件,但由于體制和教育模式的限制,學(xué)科的交叉和融合并沒有得到根本解決。
專業(yè)層次不合理目前我國(guó)舉辦生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育的各高校,生物醫(yī)學(xué)工程高等教育基本執(zhí)行以本科教育為主體積極發(fā)展研究生教育的方針。然而,由于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科自身的特殊性和學(xué)科自身的高度交叉、融合的特點(diǎn),可以設(shè)想,四年制的本科教育又怎能實(shí)現(xiàn)真正意義上的醫(yī)工的交叉融合呢?生物醫(yī)學(xué)工程研究是其產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ),而研究必須通過產(chǎn)業(yè)化才能實(shí)現(xiàn)為醫(yī)學(xué)服務(wù)的目的,但是當(dāng)前辦有生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的大學(xué),很多在基礎(chǔ)研究方面并不具備實(shí)力,所以對(duì)于本科教育而言,其研究和產(chǎn)業(yè)化的任務(wù)也很難實(shí)現(xiàn)。
4.2 我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程高等教育改革思考
學(xué)科發(fā)展與專業(yè)設(shè)置在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家,無論本科和研究生教育的學(xué)科發(fā)展、專業(yè)設(shè)置以及培養(yǎng)目標(biāo)都以社會(huì)需求為導(dǎo)向,緊密結(jié)合生產(chǎn)和科技發(fā)展變化的需要,及時(shí)調(diào)整學(xué)科發(fā)展方向和專業(yè)設(shè)置內(nèi)容。在我國(guó)開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)經(jīng)驗(yàn)比較成熟的大學(xué)往往存在著偏重于理科或醫(yī)科的現(xiàn)象,沒有體現(xiàn)出生物醫(yī)學(xué)工程多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。所以我國(guó)的BME高等教育首先要從社會(huì)需求的角度出發(fā),拓展學(xué)科建設(shè)方向,逐步建立起適合于多學(xué)科合作發(fā)展的運(yùn)行模式。其次要充分利用高等院校的科研優(yōu)勢(shì)設(shè)置課程體系。美國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程課程特別是專業(yè)課程既能體現(xiàn)學(xué)科本身涉及面廣的特點(diǎn),又具有相當(dāng)?shù)撵`活性,又能結(jié)合科研優(yōu)勢(shì),突出重點(diǎn),是很值得我們借鑒的。
醫(yī)工結(jié)合與交叉復(fù)合型人才培養(yǎng)BME是多學(xué)科的交叉學(xué)科,專業(yè)人員需要同時(shí)具備醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)兩類知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)靠以往的醫(yī)生+工程師來組成專業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍是無法適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要的。所以必須從現(xiàn)在起,特別重視BME教育工作,加強(qiáng)現(xiàn)有專業(yè)點(diǎn)的建設(shè),提高教學(xué)質(zhì)量,改革現(xiàn)有教材,制定科學(xué)的人才培養(yǎng)計(jì)劃。首先,各學(xué)科的交叉和融合是我們必須牢牢記住的關(guān)鍵點(diǎn)。以醫(yī)、工、理為基礎(chǔ),為實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的交叉和融合奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次,構(gòu)建科學(xué)的教育體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)專業(yè)設(shè)置和學(xué)科研究方向確定知識(shí)結(jié)構(gòu)的主干,同時(shí)注重拓寬知識(shí)范圍,使學(xué)生既能有相應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)知識(shí)又具備在其他領(lǐng)域中發(fā)展的基礎(chǔ),從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的理、工、生物醫(yī)學(xué)的交叉和融合。
積極擴(kuò)大研究生教育,控制本科生招生數(shù)量 目前的生物醫(yī)學(xué)工程本科教育的專業(yè)設(shè)置主要集中在信息技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程,然而依據(jù)生物醫(yī)學(xué)大市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r來看,雖然信息技術(shù)型生物醫(yī)學(xué)工程已經(jīng)在我國(guó)形成規(guī)模,但其就業(yè)市場(chǎng)還是相對(duì)較小,另一方面,由于學(xué)校幾乎沒有針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)化過程的知識(shí)能力進(jìn)行培養(yǎng)教育,學(xué)生個(gè)人很難把生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)從教室或?qū)嶒?yàn)室直接向市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。所以,生物醫(yī)學(xué)工程教育的發(fā)展應(yīng)該積極擴(kuò)大研究生教育,控制本科生招生數(shù)量和規(guī)模,學(xué)制可以考慮為五年,限制或減少專科層次以下的學(xué)生在校人數(shù),生物醫(yī)學(xué)工程本科教育的重心應(yīng)該是為研究生教育打好理工科、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:工科院校;生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè);生物實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革
生物醫(yī)學(xué)工程(BiologyMedicalEngineering,BMI)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的,其主要是運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方法,從工程學(xué)的角度,在多層次上研究人體的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示生命現(xiàn)象,為防病、治病提供新的技術(shù)手段的一門綜合性、高技術(shù)的學(xué)科,多學(xué)科的高度綜合交叉是生物醫(yī)學(xué)工程的特點(diǎn)[1]。自上世紀(jì)70年代末以來,國(guó)內(nèi)許多醫(yī)學(xué)院校、綜合性大學(xué)、理工科大學(xué)及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都設(shè)立了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè),涵蓋了生物信息、醫(yī)療儀器、生物材料、生物工程等多個(gè)專業(yè)方向,課程設(shè)置主要包括工程類課程和醫(yī)學(xué)類課程,旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復(fù)合型人才[2]。在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)體系中,實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神、提高整體教學(xué)質(zhì)量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是在學(xué)校原來的信號(hào)與信息處理等優(yōu)勢(shì)學(xué)科的支撐下發(fā)展起來的,因此在醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)圖像處理、生物傳感和生物信息學(xué)等領(lǐng)域積累了雄厚的師資和科研力量,上述領(lǐng)域的實(shí)踐教學(xué)體系完善、教學(xué)平備。比較而言,學(xué)校在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和科研上相對(duì)薄弱,特別是在生物醫(yī)學(xué)方面的實(shí)踐教學(xué)有明顯的不足,存在著師資力量缺乏、教學(xué)平臺(tái)薄弱、課時(shí)有限等問題。針對(duì)上述問題,我們從師資隊(duì)伍建設(shè)、資源優(yōu)化配置、教學(xué)內(nèi)容改革和教學(xué)方式更新等方面入手,對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)提出一系列改革措施,取得一定的效果。
一、生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)存在的問題
南京郵電大學(xué)是傳統(tǒng)的工科院校,信息學(xué)科是學(xué)校的辦學(xué)特色。在工學(xué)為主體,以及“大信息”的背景下,學(xué)校的通信、電子、圖像和計(jì)算機(jī)等學(xué)科的科研氛圍濃厚、師資力量較強(qiáng),相關(guān)課程的教學(xué)體系成熟、教學(xué)特點(diǎn)鮮明。上述相關(guān)學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)已經(jīng)構(gòu)建了包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、專題實(shí)驗(yàn)、綜合訓(xùn)練和生產(chǎn)實(shí)習(xí)一系列完善的實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。但隨著我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建設(shè)工作的開展,以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究和應(yīng)用的快速發(fā)展,迫切的需要將更多的生物醫(yī)學(xué)知識(shí)融入到工程學(xué)知識(shí)中。為了擴(kuò)展生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在生物學(xué)教學(xué)方面,我校目前開設(shè)了幾門生物學(xué)領(lǐng)域的課程,包括現(xiàn)代生物學(xué)、定量生理學(xué)和解剖生理學(xué)等。由于學(xué)校在生物醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科的科研和教學(xué)缺乏基礎(chǔ),因此這些課程的師資力量較為缺乏,實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)也比較薄弱。此外,生物醫(yī)學(xué)課程多屬于理論加上實(shí)驗(yàn)的課程,要求課時(shí)較多。以解剖與生理為例,理論課要講51個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課也需要51個(gè)學(xué)時(shí)[4,5]。但我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)大綱,對(duì)解剖與生理課程只設(shè)置了36個(gè)學(xué)時(shí)的理論課以及4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課。因此,在這些課程的理論課教學(xué)上,需要大幅的調(diào)整以適應(yīng)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求[4,5]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上,由于課時(shí)的限制,大多為演示實(shí)驗(yàn)或參觀,學(xué)生缺乏動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)[6]。筆者在調(diào)研學(xué)生對(duì)解剖與生理課程興趣、期望和要求時(shí),有68.1%的同學(xué)表示對(duì)這門課程感興趣或非常感興趣,并且有30%的同學(xué)希望能有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)(表2)。但我校目前現(xiàn)有的師資力量、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和課時(shí)設(shè)置都不能滿足學(xué)生的這一要求,因此,必須采取有效的改進(jìn)措施提高教學(xué)平水,滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。
二、生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)辦法
1.培養(yǎng)專任教師隊(duì)伍。為了提高我校生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和科研水平,近幾年來,已引進(jìn)多個(gè)生物醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的博士和高級(jí)人才,構(gòu)建了一個(gè)高學(xué)歷的教師隊(duì)伍。教師的專業(yè)和研究方向包括了分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)工程以及納米材料毒理等,這些教師的專業(yè)背景和知識(shí)體系完全滿足了現(xiàn)有的生物課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。
2.完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,同時(shí)為了滿足學(xué)校科研項(xiàng)目發(fā)展的需要,我校已于近幾年建設(shè)完成了生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)是建立一個(gè)以生物技術(shù)為核心,結(jié)合醫(yī)學(xué)診斷以及生物信息處理的多層次性和綜合性實(shí)驗(yàn)基地,使學(xué)生系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)和掌握全面的生命科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)技能,以培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域創(chuàng)新性人才,同時(shí)為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的師生提供一個(gè)高水平的細(xì)胞、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái),以加強(qiáng)不同學(xué)科間的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)操作平臺(tái)和蛋白結(jié)構(gòu)測(cè)試和信息處理的表征平臺(tái)。在此平臺(tái)上,我們?yōu)閷W(xué)生設(shè)立了核酸分離和檢測(cè),核黃素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指標(biāo)測(cè)定等一系列的實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,觀看并親自動(dòng)手操作,極大激發(fā)了學(xué)生的對(duì)生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。
3.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法。除了加強(qiáng)教師隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),我們還通過多種教學(xué)方法和途徑改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)生物類課程實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足的問題,許多教師針對(duì)生物領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向開設(shè)了一系列的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過開放性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物房,讓學(xué)生跟著老師學(xué)習(xí)一些基本的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的操作技能和方法[7-9]。在教學(xué)中,教師積極鼓勵(lì)對(duì)生物醫(yī)學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)有興趣并且有能力的本科生申報(bào)創(chuàng)新項(xiàng)目,鼓勵(lì)教師和學(xué)生并將畢業(yè)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新項(xiàng)目相結(jié)合,以教師的科研項(xiàng)目為載體,讓學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)新[10]。實(shí)踐以學(xué)生為主體,讓學(xué)生獨(dú)立查閱中外文獻(xiàn),了解項(xiàng)目最新的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,學(xué)習(xí)各種新的實(shí)驗(yàn)技術(shù),掌握科學(xué)研究方法,這不僅有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、解決問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新思維,同時(shí)還加深例如學(xué)生對(duì)各種專業(yè)課程的理解以及對(duì)生物工程專業(yè)的認(rèn)識(shí)。實(shí)踐證明,上述教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和操作能力,并培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,取得了良好的教學(xué)效果。同時(shí)學(xué)校還積極與南京大學(xué)、南京中醫(yī)藥大學(xué)、江蘇省中醫(yī)院等單位建立合作關(guān)系,帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生對(duì)生物醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成、具體運(yùn)作有更直觀的認(rèn)識(shí)。通過在大學(xué)和醫(yī)院等實(shí)習(xí)基地的參觀和關(guān)系,讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)習(xí)目的和專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)作為一門為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)服務(wù)的交叉學(xué)科,生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課對(duì)生物醫(yī)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解掌握領(lǐng)域非常重要。針對(duì)我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題,我們開展一系列的教學(xué)改革與實(shí)踐,取得了很好的效果。極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與熱情,提高學(xué)生的實(shí)踐能力,并且為學(xué)生今后的工作和科研奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。希望能在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)完善現(xiàn)有的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)方法,從而更好地促進(jìn)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)和發(fā)展。
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自主學(xué)習(xí)是學(xué)生在大學(xué)階段需要掌握的一個(gè)重要學(xué)習(xí)能力,對(duì)他們?cè)趯淼膶W(xué)習(xí)和工作都具有重要意義。這也是大學(xué)教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學(xué)校設(shè)立的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是以生物醫(yī)學(xué)電子為主要方向,強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)具備生命科學(xué)、電子、信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí),能在生物工程、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)儀器、醫(yī)用電子設(shè)備、醫(yī)療信息技術(shù)及電子、儀器、信息領(lǐng)域等從事研究、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用和管理的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。因此,本專業(yè)所設(shè)立的專業(yè)課具有知識(shí)面廣、交叉性強(qiáng)的特點(diǎn),尤其需要學(xué)生能夠具有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力,將老師在課堂上傳授的各種知識(shí)相互貫通,并理解。在生物化學(xué)課程講授中,根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn),我們制定了如下方法來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。首先,幫助學(xué)生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。要求學(xué)生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃,需要詳細(xì)列出學(xué)習(xí)內(nèi)容和時(shí)間安排,該安排應(yīng)該與教師上課內(nèi)容一致,且學(xué)習(xí)計(jì)劃應(yīng)具有針對(duì)性。在給生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生授課時(shí),有一部分學(xué)生對(duì)生物化學(xué)非常感興趣,也表示出希望在研究階段從事生物專業(yè)的學(xué)習(xí)。而生物化學(xué)作為生物專業(yè)的必修課,也是生物方向考研的必考專業(yè)課之一。這樣,我們專業(yè)所教授的生物化學(xué)知識(shí)是無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要的。這就要求這部分學(xué)生需要制定更為全面的學(xué)習(xí)計(jì)劃,除涵蓋本專業(yè)的學(xué)習(xí)要求外,還應(yīng)將生物專業(yè)的知識(shí)要求加入。而對(duì)于希望從事醫(yī)學(xué)電子方向的學(xué)生來說,只需完成本專業(yè)學(xué)習(xí)計(jì)劃即可。其次,將授課教師的聯(lián)系方式和辦公室地址公布,方便學(xué)生隨時(shí)聯(lián)系老師。最后,給出精品課程及網(wǎng)絡(luò)課程的網(wǎng)上資源地址、主要參考書目及主要文獻(xiàn)資料和主要實(shí)踐資料,使學(xué)生能夠更好地自主學(xué)習(xí)。在完成這些工作后,也要定時(shí)聯(lián)系學(xué)生,對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià),讓學(xué)生寫自主學(xué)習(xí)自我總結(jié)評(píng)價(jià),來評(píng)價(jià)他們的學(xué)習(xí)結(jié)果,使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到提升。
二、在生物化學(xué)教學(xué)中引入創(chuàng)新實(shí)踐型教學(xué)
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是由其復(fù)雜的、龐大的知識(shí)體系交叉形成的學(xué)科,在教學(xué)中如何將各個(gè)課程融會(huì)貫通也是其教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。而生物化學(xué)作為生物和醫(yī)學(xué)共同的基礎(chǔ)課,其授課的效果對(duì)后續(xù)課程的教授具有重要的意義。而創(chuàng)新實(shí)踐型教學(xué)對(duì)該門學(xué)科的授課質(zhì)量具有重要作用。這是因?yàn)樯锘瘜W(xué)就是建立在前人不斷實(shí)驗(yàn),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析總結(jié)形成理論的學(xué)科。所以,實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教好、學(xué)好這門課具有至關(guān)重要的作用。同時(shí),想要提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,就需要在基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐的鍛煉和積累。我們針對(duì)實(shí)踐型教學(xué)做了如下的工作。首先,設(shè)置了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和專題實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是在授課同時(shí)進(jìn)行開設(shè)的,可對(duì)課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行鞏固和加深了解。而專題實(shí)驗(yàn),我們一般開設(shè)在高年級(jí),此時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了大多的專業(yè)課程,而專題實(shí)驗(yàn)可將生物化學(xué)和這些專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通,進(jìn)而增加對(duì)生化進(jìn)一步認(rèn)識(shí),也鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。其次,讓學(xué)生加入到課題研究中。如大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目,鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào),并鍛煉學(xué)生通過查找資料提出與生物化學(xué)有關(guān)的題目,并在老師的指導(dǎo)下寫項(xiàng)目書、項(xiàng)目計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最終寫結(jié)題報(bào)告,發(fā)表文章。在這過程中,提高學(xué)生能力,對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力進(jìn)行了培養(yǎng)。將創(chuàng)新實(shí)踐型教學(xué)與生物化學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合,通過實(shí)踐教學(xué)將學(xué)生從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中拉了出來,走入實(shí)驗(yàn)室,運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決問題,讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí),提高學(xué)習(xí)積極性。
三、結(jié)論
關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué)工程;基礎(chǔ)生物學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2012)09-0140-02
生物醫(yī)學(xué)工程(Biomedical Engineering,BME)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科,其主要是運(yùn)用工程技術(shù)手段,在多層次上研究生物體特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象,研究用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置和系統(tǒng)的工程原理的學(xué)科。它主要以臨床醫(yī)學(xué)為對(duì)象,以生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等傳統(tǒng)自然學(xué)科為基礎(chǔ),融電子、機(jī)械、化工、計(jì)算機(jī)信息為一體,對(duì)于揭示生命現(xiàn)象、臨床診斷、治療和預(yù)防疾病等方面顯示了不可估量的應(yīng)用前景[1]。自上世紀(jì)70年代末以來,國(guó)內(nèi)許多綜合或理工科大學(xué)、醫(yī)學(xué)院校及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)都設(shè)立了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè),旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復(fù)合型人才[2]。我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)設(shè)置在電子信息與電氣工程學(xué)部,基礎(chǔ)生物學(xué)是其中必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程?;A(chǔ)生物醫(yī)學(xué)知識(shí)的教學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)體系的重要組成部分,通過基礎(chǔ)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),為進(jìn)一步促進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程不同學(xué)科間的交叉融合奠定必要的生物學(xué)基礎(chǔ)?;A(chǔ)生物學(xué)課程涉及領(lǐng)域?qū)?,涵蓋范圍廣,而且隨著生命科學(xué)的日益發(fā)展,不斷地涌現(xiàn)出新的理論和技術(shù),給基礎(chǔ)生物學(xué)的教學(xué)工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。[3]因此作者針對(duì)在該專業(yè)基礎(chǔ)生物學(xué)教學(xué)中遇到的實(shí)際問題,結(jié)合本學(xué)科課程設(shè)置的目的,在基礎(chǔ)生物學(xué)課程教學(xué)中對(duì)教學(xué)模式的改變進(jìn)行了大膽的嘗試,在把握課程整體思想、方法的基礎(chǔ)上,引入以研究?jī)?nèi)容為導(dǎo)向的課程設(shè)置和以研究課題為基礎(chǔ)的教學(xué)方式,使學(xué)生有機(jī)會(huì)參與科研項(xiàng)目研究,在實(shí)踐過程中獲得知識(shí)。
一、精選教學(xué)內(nèi)容,灌輸思維方法
目前國(guó)內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展仍處于起步階段,不同院校的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)具有不同的研究方向和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),因此對(duì)于基礎(chǔ)生物學(xué)的教學(xué)還沒有統(tǒng)一的教材,這就要求任課教師在教材的選擇上應(yīng)體現(xiàn)出自身特色。對(duì)于工科院校學(xué)生而言,由于缺乏基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)相關(guān)背景知識(shí),如果按照以往傳統(tǒng)教材內(nèi)容按部就班的授課,很可能導(dǎo)致學(xué)生的理解難度增加,降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)容易造成學(xué)生把握不住學(xué)習(xí)重點(diǎn),不能對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用。同時(shí)內(nèi)容多與課時(shí)少的矛盾相對(duì)突出,導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。因此對(duì)于本課程的教材,精心選取國(guó)內(nèi)高等教育出版社最新最優(yōu)秀的同類課程教材《基礎(chǔ)生命科學(xué)(第2版)》、《生物學(xué)導(dǎo)論》等作為主要參考書,基于保持本課程的實(shí)用性和先進(jìn)性為目的,依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的差異,為學(xué)生推薦現(xiàn)代生命科學(xué)前沿學(xué)科的優(yōu)秀教材,以確保教學(xué)內(nèi)容的精煉和完整。同時(shí),考慮到學(xué)生的專業(yè)背景,適當(dāng)刪減基礎(chǔ)生物學(xué)教材內(nèi)容,調(diào)整重點(diǎn)、難點(diǎn),強(qiáng)化學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)層次和邏輯聯(lián)系,注重交叉學(xué)科的聯(lián)系滲透,通過不斷引入新的理論和技術(shù)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。比如在講發(fā)育時(shí),把授課內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)主要放在干細(xì)胞與組織工程領(lǐng)域,著重向?qū)W生介紹現(xiàn)代生物技術(shù)在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景,使學(xué)生在學(xué)習(xí)新理論、新技術(shù)的同時(shí),能夠和之前所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通,從而對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的發(fā)展有更深層次的理解,為以后更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)及工作打下良好的基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中,如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,變被動(dòng)的、應(yīng)付考試的學(xué)習(xí),為主動(dòng)的、探索性的學(xué)習(xí)是提高教學(xué)水平的主要環(huán)節(jié),因此對(duì)于每一門課程,任課教師必須要清楚教學(xué)目的,把握課程思想。在授課過程中,教師不僅要教會(huì)學(xué)生單純的理論知識(shí),更重要的是灌輸思維方法,實(shí)現(xiàn)真正的學(xué)以致用。同時(shí)還要注意講授內(nèi)容的深度與廣度相結(jié)合,緊密跟蹤前沿學(xué)科,啟發(fā)學(xué)生積極探索的創(chuàng)新思維。
二、改進(jìn)教學(xué)方式,豐富教學(xué)方法
基礎(chǔ)生物學(xué)以生命基本特征為主線,涵蓋生命活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域,涉及人口、糧食、環(huán)境、資源、健康等諸多社會(huì)問題,與我們的日常生活密切相關(guān)。因此,如何將學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)融入到課程教學(xué)中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的歷史責(zé)任感,是我們一直在探索的一個(gè)問題。在理論教學(xué)中,我們主要采取精講、略講和自學(xué)相結(jié)合的原則,以提高教學(xué)效率,提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。同時(shí)在采用現(xiàn)代多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上,不斷探索教學(xué)方式的改進(jìn)與完善,促進(jìn)師生互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,從而為學(xué)生進(jìn)一步獲取更專業(yè)的知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:導(dǎo)師團(tuán);工程應(yīng)用型本科;培養(yǎng)模式;復(fù)合人才
中圖分類號(hào):G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-4107(2014)03-0076-03
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整,我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已由依賴自然資源轉(zhuǎn)向依賴科學(xué)技術(shù)和人才,現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展急需各領(lǐng)域培養(yǎng)出高層次的工程應(yīng)用型復(fù)合人才以適應(yīng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的需要, 適應(yīng)加快科技成果開發(fā)、應(yīng)用與轉(zhuǎn)化的需要[1]。因此,高等教育須沖破傳統(tǒng)的教育模式,與時(shí)俱進(jìn),其地位應(yīng)由游離于經(jīng)濟(jì)發(fā)展之外, 轉(zhuǎn)向主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 在能夠滿足社會(huì)發(fā)展需求的大眾化、應(yīng)用型領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展空間。
目前,應(yīng)用型人才培育尚無成熟的經(jīng)驗(yàn),傳統(tǒng)本科生培養(yǎng)模式存在的問題突顯。許多學(xué)生雖然接受了本科課程學(xué)習(xí), 但由于重埋頭學(xué)習(xí)、輕實(shí)踐創(chuàng)新,造成知識(shí)面、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等不足,畢業(yè)后無法適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。本文以應(yīng)用型、學(xué)科交叉特征鮮明的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)為例,首次提出工程應(yīng)用型本科復(fù)合人才培養(yǎng)新模式――導(dǎo)師團(tuán)創(chuàng)新培育模式,并對(duì)其工作方法和運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行探討。
一、本科生培養(yǎng)現(xiàn)狀
現(xiàn)時(shí)我國(guó)大部分高校都實(shí)行學(xué)分制的教學(xué)管理制度。然而,在目前學(xué)年學(xué)分制的教學(xué)管理制度下,我國(guó)本科生教育“管教分開”的模式逐漸暴露出弊端:思想政治教育工作和日常管理由輔導(dǎo)員或者班主任負(fù)責(zé),專業(yè)教育則由專職教師負(fù)責(zé),兩者像兩條平行線一樣不相交。專職教師只負(fù)責(zé)上課,缺乏對(duì)學(xué)生發(fā)展和需求的了解,達(dá)不到因材施教的效果,不利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位、人性化的指導(dǎo),不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
因此,為解決上述問題,我國(guó)大學(xué)開始在現(xiàn)行學(xué)分制的背景下引入“導(dǎo)師制”的管理模式。由于導(dǎo)師制在教師和學(xué)生之間建立一種“導(dǎo)學(xué)”關(guān)系,能針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異因材施教,因此在當(dāng)前高校教育模式下,國(guó)內(nèi)各高校都在積極探索本科生導(dǎo)師制作為輔助管理手段的學(xué)分制管理制度,使教師在了解學(xué)生的思想狀況和日常生活基礎(chǔ)上,幫助學(xué)生進(jìn)行課程的選擇,進(jìn)而在整體上幫助學(xué)生對(duì)大學(xué)生活進(jìn)行設(shè)計(jì)和安排[2]。
二、構(gòu)建工程應(yīng)用型本科復(fù)合人才培養(yǎng)新模式
――導(dǎo)師團(tuán)的意義
科技的發(fā)展和國(guó)計(jì)民生中重大問題的解決常涉及學(xué)科間的相互交叉與滲透。生物醫(yī)學(xué)工程正是新興的、處在快速發(fā)展時(shí)期的交叉學(xué)科代表。它通過生物、醫(yī)學(xué)、材料、電子、機(jī)械、信息等領(lǐng)域的交叉與融合,利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,解決生物與醫(yī)學(xué)中的檢測(cè)、診斷、治療、康復(fù)等問題。
目前盡管在某些本科生培養(yǎng)中已經(jīng)開始采用單一導(dǎo)師的培養(yǎng)模式,即一位導(dǎo)師指導(dǎo)多名本科生,但該種制度還存在一定的缺陷,尤其在工程應(yīng)用型交叉學(xué)科中其局限性非常突出。一是單一導(dǎo)師的知識(shí)局限性難以滿足培養(yǎng)學(xué)科交叉型綜合素質(zhì)人才的需求。導(dǎo)師往往只在某個(gè)學(xué)科領(lǐng)域有所長(zhǎng),但其學(xué)術(shù)視野、思維方式及技術(shù)方法等受到特定學(xué)科領(lǐng)域的限制,一定程度上制約了學(xué)生能力的提高,并不能滿足社會(huì)對(duì)具有綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)和方法解決實(shí)際問題能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求。二是工程應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目化教學(xué)法,教學(xué)中要行為導(dǎo)向與引導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)獨(dú)立研究、獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立解決問題相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和創(chuàng)新的熱情,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[3]。因而單一導(dǎo)師制不能保證對(duì)眾多本科生在實(shí)踐上的指導(dǎo)及其能力的培養(yǎng)。
鑒于上述單一導(dǎo)師制模式的局限性,有必要提出新型本科生導(dǎo)師團(tuán)模式。新型本科生導(dǎo)師團(tuán)是由多位導(dǎo)師組成的新型團(tuán)隊(duì),不是高學(xué)歷、高職務(wù)導(dǎo)師的簡(jiǎn)單疊加,而是針對(duì)實(shí)際需要進(jìn)行有機(jī)互補(bǔ):一是成員互補(bǔ),由不同年齡層、不同職務(wù)的導(dǎo)師組成導(dǎo)師團(tuán);二是專業(yè)與分工互補(bǔ),由來自不同專業(yè)及研究方向的導(dǎo)師通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成。上述具有一定年齡、職務(wù)、專業(yè)方向梯度的新型導(dǎo)師團(tuán),其優(yōu)勢(shì)如下。
(一)提高本科生培養(yǎng)質(zhì)量
導(dǎo)師團(tuán)成員大都來自不同的專業(yè)或同一專業(yè)不同的研究方向,具備不同的知識(shí)背景和技術(shù)特長(zhǎng),可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位“多對(duì)多”的指導(dǎo),因材施教,這樣有利于本科生接觸到更多的相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和研究方向,拓展知識(shí)面;同時(shí)還可以接觸不同的學(xué)習(xí)、思維和研究風(fēng)格,有利于擺脫單一教師指導(dǎo)時(shí)固定的思維模式。其次,由于學(xué)生在團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師的指導(dǎo)下以團(tuán)隊(duì)形式開展學(xué)習(xí)和科研工作,也更能夠加強(qiáng)學(xué)生之間的互動(dòng)和合作,加強(qiáng)同級(jí)同學(xué)甚至跨年級(jí)的同學(xué)之間的交流與互幫、互帶關(guān)系,充分培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神,提高凝聚力。
(二)構(gòu)建教學(xué)、實(shí)踐、科研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制的需要
多年來,高校人才培養(yǎng)的問題不在過于強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究,而在于過分倚重單一的課堂教學(xué)途徑。當(dāng)前很多高校都在推行本科教學(xué)改革,但是大部分的改革仍局限于傳統(tǒng)課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)的改善[4]。該種傳統(tǒng)的教授方式對(duì)學(xué)生來說是被動(dòng)的吸收過程,抽象的知識(shí)難以理解和掌握,缺少必要的實(shí)踐和科研,學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維將大大受限。因此,有必要把大學(xué)生教育從強(qiáng)調(diào)傳授知識(shí)和技能轉(zhuǎn)移到重視學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)上。導(dǎo)師團(tuán)的創(chuàng)新培育模式正好可以彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)不足的現(xiàn)狀,能夠?qū)⒔虒W(xué)、實(shí)踐和科研有機(jī)地貫穿起來,通過對(duì)學(xué)生從入學(xué)就開始的實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)教學(xué)、實(shí)踐、科研的協(xié)同創(chuàng)新。
(三)促進(jìn)學(xué)科交叉融合
科學(xué)發(fā)展特別是科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和國(guó)計(jì)民生中的重大社會(huì)問題的解決,常常涉及不同學(xué)科的交叉融合和相互滲透。通過導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)方式可以促進(jìn)學(xué)科交叉融合。越來越多的交叉學(xué)科,不管是應(yīng)用開發(fā)還是基礎(chǔ)研究都涉及多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。學(xué)科平臺(tái)目前的研究方向和研究項(xiàng)目也都需要具有不同背景的研發(fā)人員。導(dǎo)師團(tuán)的組成首先對(duì)導(dǎo)師來說就是交叉互補(bǔ)的,同時(shí)對(duì)學(xué)生來說也可以通過不同學(xué)科專業(yè)知識(shí)的接觸和學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)新的研究方向和解決問題的方法,從而提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際動(dòng)手能力。
(四)增進(jìn)項(xiàng)目以及技術(shù)交流
導(dǎo)師團(tuán)的建立不僅有利于提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量,同時(shí)可以加強(qiáng)導(dǎo)師間的學(xué)術(shù)交流和項(xiàng)目合作。導(dǎo)師團(tuán)的建立實(shí)際也為導(dǎo)師們的交流提供了平臺(tái)。不同職稱、年齡層的導(dǎo)師以及學(xué)生都可以互相交流、學(xué)習(xí)。青年教師在這個(gè)過程中也能夠?qū)W習(xí)到相關(guān)的學(xué)生指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),加快自身素質(zhì)提升。同時(shí),導(dǎo)師團(tuán)這個(gè)平臺(tái)也相應(yīng)地為在研項(xiàng)目提供了一個(gè)交流平臺(tái),有利于項(xiàng)目更加迅速和順利地開展。
三、工程應(yīng)用型本科復(fù)合人才培養(yǎng)新模式的方法和運(yùn)行機(jī)制
(一) 成立導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)小組
1.導(dǎo)師團(tuán)結(jié)構(gòu)。以教授、副教授牽頭,建立由不同研究方向的教師,包括講師、博士后、科研助理以及研究生組成的導(dǎo)師團(tuán)(見圖1);在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)根據(jù)本科生不同階段人才培養(yǎng)的需求和項(xiàng)目開發(fā)需求,適當(dāng)吸納校外(如企業(yè))專業(yè)人員加入導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)小組。為此,最好專門建立校外導(dǎo)師資料庫(kù),并且實(shí)施動(dòng)態(tài)更新,以保證校外導(dǎo)師人選的增補(bǔ)。同時(shí),根據(jù)本科生培養(yǎng)計(jì)劃的需要,導(dǎo)師也可實(shí)行一定的動(dòng)態(tài)流動(dòng),以滿足學(xué)生指導(dǎo)需求。
圖1 導(dǎo)師團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖
2.導(dǎo)師團(tuán)的指導(dǎo)方式。在學(xué)生的指導(dǎo)上導(dǎo)師團(tuán)應(yīng)打破原有的導(dǎo)師或輔導(dǎo)員與學(xué)生之間一對(duì)多的指導(dǎo)方式,采用“多對(duì)多”的導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)形式。為便于導(dǎo)師團(tuán)管理,每個(gè)團(tuán)設(shè)立一位聯(lián)系人負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌安排工作,其他成員以教師、研究生的有機(jī)組合構(gòu)成導(dǎo)師梯隊(duì)對(duì)本科生進(jìn)行指導(dǎo)。
(二)創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制
為培養(yǎng)能夠真正適應(yīng)社會(huì)需求的本科生,我們需要探索出一套能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)師團(tuán)工作目標(biāo)的創(chuàng)新型運(yùn)行機(jī)制。
1.明確導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)內(nèi)容。對(duì)本科生的培養(yǎng)應(yīng)該實(shí)行從入學(xué)一直到畢業(yè)的全方位的、個(gè)性化的指導(dǎo)。包括以下五個(gè)方面:學(xué)習(xí)指導(dǎo)、科研指導(dǎo)、生活指導(dǎo)、職業(yè)發(fā)展指導(dǎo)以及思想指導(dǎo)。導(dǎo)師團(tuán)的工作應(yīng)根據(jù)不同階段學(xué)生的培養(yǎng)重點(diǎn)和目標(biāo)設(shè)定培養(yǎng)方案:(1)協(xié)同創(chuàng)新啟蒙教育:從新生入學(xué)開始就應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新意識(shí),加強(qiáng)專業(yè)方向和前景介紹以及科研興趣的培養(yǎng),提高學(xué)生對(duì)于專業(yè)的認(rèn)同感及學(xué)習(xí)的興趣。(2)基本創(chuàng)新能力培養(yǎng):對(duì)于本科二年級(jí)的學(xué)生應(yīng)著重開展核心課程的指導(dǎo),通過開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及基本的項(xiàng)目研發(fā)能力;同時(shí),還應(yīng)有針對(duì)性地加強(qiáng)學(xué)生領(lǐng)悟能力的培養(yǎng)。(3)綜合專業(yè)技能訓(xùn)練:對(duì)于高年級(jí)的本科生應(yīng)側(cè)重于專業(yè)核心技能的訓(xùn)練,將本科生創(chuàng)新培育計(jì)劃與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合,加強(qiáng)高年級(jí)學(xué)生分析問題、解決問題、實(shí)際操作等專業(yè)能力的培養(yǎng);同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)核心課程、職業(yè)生涯規(guī)劃以及就業(yè)前景分析等方面的指導(dǎo)。針對(duì)希望繼續(xù)深造的學(xué)生,應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于項(xiàng)目研發(fā)與科研訓(xùn)練的興趣和理解、研發(fā)能力的培養(yǎng)以及外語水平的提高等。針對(duì)就業(yè)型學(xué)生,應(yīng)從社會(huì)需求著眼,明確行業(yè)和企業(yè)需求,著重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題和適應(yīng)社會(huì)的能力。
2.確立導(dǎo)師團(tuán)工作方式。導(dǎo)師團(tuán)的指導(dǎo)原則是結(jié)合團(tuán)隊(duì)集體指導(dǎo)與導(dǎo)師個(gè)別指導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。由導(dǎo)師團(tuán)集體安排本科生學(xué)習(xí)、科研工作,包括:(1) 確定本科生創(chuàng)新培育計(jì)劃方案,然后采用導(dǎo)師和學(xué)生雙向選擇的機(jī)制確定導(dǎo)師團(tuán)和學(xué)生團(tuán)隊(duì)的分組形式。(2)在學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)過程中,導(dǎo)師團(tuán)可以定期與學(xué)生進(jìn)行溝通,比如通過開展座談?dòng)懻?、?xiàng)目技術(shù)交流、學(xué)術(shù)報(bào)告等形式與學(xué)生面對(duì)面進(jìn)行交流,了解學(xué)生的學(xué)習(xí)、科研、生活等各方面情況。(3)日常工作和實(shí)驗(yàn)研究中如涉及各個(gè)學(xué)科具體專業(yè)技術(shù)問題時(shí)可以采取導(dǎo)師(包括教師、研究生)個(gè)別指導(dǎo)的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。(4)導(dǎo)師團(tuán)內(nèi)部導(dǎo)師之間以及導(dǎo)師團(tuán)之間也應(yīng)該不定期地交流學(xué)生的動(dòng)態(tài)、導(dǎo)師團(tuán)工作情況和指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)溝通、及時(shí)解決的目的。
上述創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制明確以學(xué)生為本的目標(biāo),建立開放、靈活的教學(xué)體系和知識(shí)獲取平臺(tái)。通過從大學(xué)一年級(jí)興趣的培養(yǎng),到中年級(jí)基本創(chuàng)新能力的鍛煉,最后到高年級(jí)綜合專業(yè)技能的提高,根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)梯度式地進(jìn)行。在教學(xué)方式上,注重導(dǎo)師團(tuán)的引導(dǎo)和學(xué)生的研究討論相結(jié)合,更多地采取討論式、啟發(fā)式、互動(dòng)式方式,在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性的同時(shí),更注重知識(shí)學(xué)習(xí)的前沿性和研究性。學(xué)生通過主動(dòng)實(shí)踐,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí),在參與研究實(shí)踐的過程中,了解科研項(xiàng)目進(jìn)行的程序步驟,在實(shí)際實(shí)踐研究的過程中應(yīng)用自己所學(xué)的理論,查找不足,積累知識(shí),提高自身綜合素質(zhì)[5]。
(三)建立管理、評(píng)價(jià)與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制
本科生人才培養(yǎng)是我們每一位教師的本職工作,應(yīng)加強(qiáng)導(dǎo)師團(tuán)工作的宣傳和導(dǎo)向性,提升導(dǎo)師團(tuán)成員的榮譽(yù)感和歸屬感。為保證導(dǎo)師團(tuán)工作不會(huì)虛化,同時(shí)更加充分調(diào)動(dòng)導(dǎo)師的主動(dòng)性和積極性,導(dǎo)師團(tuán)制度必須建立相應(yīng)的管理、考核、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。
1.制定導(dǎo)師團(tuán)指導(dǎo)工作實(shí)施方案,明確導(dǎo)師團(tuán)的指導(dǎo)目標(biāo)和內(nèi)容:針對(duì)不同學(xué)生和項(xiàng)目情況,導(dǎo)師團(tuán)應(yīng)根據(jù)上述指導(dǎo)思想和目標(biāo)結(jié)合實(shí)際情況,具體制定相應(yīng)的、細(xì)化的指導(dǎo)內(nèi)容。
2.構(gòu)建導(dǎo)師團(tuán)工作評(píng)價(jià)機(jī)制。首先,導(dǎo)師團(tuán)定期進(jìn)行交流或匯報(bào);其次,根據(jù)學(xué)生項(xiàng)目的進(jìn)展情況、導(dǎo)師團(tuán)成員反饋情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),對(duì)于發(fā)現(xiàn)或反饋的問題及時(shí)溝通和處理。最后,在計(jì)劃執(zhí)行到一定階段時(shí),以學(xué)生的就業(yè)、出國(guó)、參賽以及獲獎(jiǎng)等指標(biāo)來評(píng)價(jià)各個(gè)導(dǎo)師團(tuán)的工作成效。
四、結(jié)論
本文所探討的導(dǎo)師團(tuán)創(chuàng)新培育模式是中山大學(xué)工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新平臺(tái)近年來在本科人才培養(yǎng)過程中提出、實(shí)施并總結(jié)出的一套新型的工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。導(dǎo)師團(tuán)制度在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科運(yùn)行兩年以來,已初見成效。本科生從大學(xué)一年級(jí)開始得到導(dǎo)師團(tuán)的指導(dǎo),便有機(jī)會(huì)接觸本專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容,加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)及學(xué)習(xí)的興趣,逐漸培養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新意識(shí),為日后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ);到大學(xué)二年級(jí),在對(duì)本專業(yè)有總體了解的基礎(chǔ)上接受導(dǎo)師團(tuán)手把手的指導(dǎo),通過參與項(xiàng)目培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及基本的研發(fā)能力。隨著導(dǎo)師團(tuán)培養(yǎng)模式的運(yùn)行,本專業(yè)本科生學(xué)習(xí)成績(jī)穩(wěn)步上升,所獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目情況逐年遞增,且多次獲得省級(jí)、校級(jí)大學(xué)生科技競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)。這說明本專業(yè)學(xué)生通過參與該導(dǎo)師團(tuán)創(chuàng)新培養(yǎng)計(jì)劃各方面的能力均能得到鍛煉。
本科生教育必須結(jié)合實(shí)際,以人才培養(yǎng)為目標(biāo),在現(xiàn)行學(xué)分制基礎(chǔ)上,針對(duì)工程應(yīng)用型交叉學(xué)科,首次提出工程應(yīng)用型本科復(fù)合人才培養(yǎng)新模式――本科生導(dǎo)師團(tuán)創(chuàng)新培育模式,采用“多對(duì)多”的指導(dǎo)模式,實(shí)行從學(xué)生入學(xué)到畢業(yè)的全方位、個(gè)性化的指導(dǎo)。通過學(xué)習(xí)、科研、生活、職業(yè)發(fā)展以及思想方面互動(dòng)性的引導(dǎo),打破傳統(tǒng)教師只教授學(xué)生科學(xué)知識(shí)的局限,注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、科研能力和專業(yè)技能,以達(dá)到國(guó)家對(duì)創(chuàng)新性、復(fù)合型人才的要求。
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>> 基于Matlab和MSP430的心音信號(hào)采集和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 心音信號(hào)遙測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)心率與心力恢復(fù)趨勢(shì) 心音信號(hào)采集及自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 基于VB和Matlab COM實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的采集與處理 關(guān)于語音信號(hào)處理技術(shù)及應(yīng)用的探討 基于MATLAB語音信號(hào)處理的研究 語音信號(hào)采集和處理方法的分析 基于MatlabGUI的語音信號(hào)去噪處理 “語音信號(hào)處理”網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè) 信號(hào)處理課程群專業(yè)課“語音信號(hào)處理”的改革實(shí)踐 《語音信號(hào)處理》課程改革 高壓水射流反射聲音信號(hào)實(shí)時(shí)采集與處理 小波分析在語音信號(hào)處理中的應(yīng)用 基于小波變換的語音信號(hào)消噪處理設(shè)計(jì) 基于Matlab的語音信號(hào)預(yù)處理技術(shù)研究 一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在“語音信號(hào)處理”中的應(yīng)用探討 分形理論在語音信號(hào)處理中的應(yīng)用探析 語音信號(hào)的預(yù)處理和特征提取技術(shù) 語音信號(hào)的降噪研究 語音信號(hào)模塊化預(yù)處理技術(shù)探究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:?fr=ala0_1_1
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關(guān)鍵詞:數(shù)字圖像處理 計(jì)算機(jī)三維重建 應(yīng)用
中圖分類號(hào):TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2016)10-0066-01
數(shù)字圖像處理技術(shù)是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像信息進(jìn)行處理,涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)、光物理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字圖像可以小到電子顯微鏡的圖像,大到遙感圖像、航空照片或者天文望遠(yuǎn)鏡的圖像,因此在生物醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、國(guó)防軍事、多媒體等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。物體三維重建是數(shù)字圖像處理的重要內(nèi)容。人眼看到的世界是三維立體的,但是傳統(tǒng)照相機(jī)、CCD或者CMOS圖像傳感器獲取的圖像都是二維平面的,不具備深度信息。這種二維成像系統(tǒng)限制了人類對(duì)真實(shí)世界中復(fù)雜的物體的感知和理解的能力。計(jì)算機(jī)三維重建的出現(xiàn),突破了傳統(tǒng)二維成像系統(tǒng)的局限,重建后的圖像直觀、逼真,可任意旋轉(zhuǎn)、逐層剝離以及定量分析,顯著提高了人類對(duì)世界的認(rèn)識(shí)理解能力。
1 計(jì)算機(jī)三維重建
計(jì)算機(jī)三維重建是利用計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)根據(jù)真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)重建出具有準(zhǔn)確幾何信息和照片真實(shí)感的三維模型,并可進(jìn)行多角度顯示的技術(shù)。這些精確的三維模型,不僅能用于場(chǎng)景可視化和虛擬漫游,還可以滿足數(shù)據(jù)的存檔、測(cè)量和分析等更高層次的需求,尤其適用于輔助教學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)診斷、航天、工業(yè)測(cè)量、地理信息、數(shù)字文物和古建筑、電子商務(wù)等多種領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)三維重建方法有兩種:一種是利用精密的硬件設(shè)備,如激光掃描儀、深度掃描儀等,直接測(cè)量出物體表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這種方法是直接對(duì)三維物體的空間信息進(jìn)行處理,精度較高,但是設(shè)備要求極高,因此極大地限制了該技術(shù)的使用。另一種是通過相機(jī)或攝像機(jī)獲得二維數(shù)字圖像,然后通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出物體的三維結(jié)構(gòu)。后一種方法數(shù)字圖像容易獲得,但重建結(jié)果易受到其他因素的影響,本文就此方法展開研究。
2 二維數(shù)字圖像的三維重建
2.1 二維數(shù)字圖像的獲取
二維數(shù)字圖像的獲取包括物體外觀圖像的獲取和物體內(nèi)部圖像的獲取。物體外觀圖像的獲取通常通過2臺(tái)以上照相機(jī)或攝像機(jī)從不同角度拍攝,比如3D電影的制作。物體內(nèi)部圖像的獲取,通常為斷層掃描或連續(xù)切片成像,比如計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描(CT)、激光掃描共聚焦顯微鏡(CLSM)成像、生物標(biāo)本連續(xù)切片的顯微成像等。
2.2 二維數(shù)字圖像的預(yù)處理
二維數(shù)字圖像通過三維成像軟件來處理,不同領(lǐng)域有各自適用的軟件,比如:3D Studio Max,適用于廣告、影視、工業(yè)和建筑設(shè)計(jì)、游戲的三維成像和動(dòng)畫;Amira,Mimics,適用于識(shí)別生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù);Oasis montaj,適用于地球物理勘探、鉆探、地球化學(xué)勘探等。軟件對(duì)圖像經(jīng)過增強(qiáng)、圖像定位校正和圖像分割等預(yù)處理后進(jìn)行三維重建。
圖像增強(qiáng):現(xiàn)在的數(shù)字成像技術(shù),基本可以得到分辨率高、清晰度好的圖像,但如果前期成像較模糊,可以通過對(duì)比度增強(qiáng)、Gamma校正、銳化或噪聲消除等方法進(jìn)行處理,以突出目飼域。
定位校正:多臺(tái)相機(jī)或攝像機(jī)從不同角度拍攝的物體外觀圖像、生物標(biāo)本連續(xù)切片的顯微成像由于不能準(zhǔn)確定位,還需進(jìn)行圖像定位校正。
圖像分割:在對(duì)圖像的研究和應(yīng)用中,人們往往僅對(duì)圖像中的某些特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域感興趣,這些區(qū)域稱為目標(biāo)或前景(其他部分稱為背景)??筛鶕?jù)灰度、顏色、紋理和形狀等提取感興趣目標(biāo),從而把圖像分割成若干互不交迭的區(qū)域,并使這些特征在同一區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出相似性,而在不同區(qū)域間呈現(xiàn)出明顯的差異性。常用的分割方法有:基于灰度閾值的圖像分割、交互式圖像分割、基于活動(dòng)輪廓或者形變模型的分割等等。針對(duì)不一樣的圖像和待分割的圖像特點(diǎn),可以選擇不一樣的分割方法。圖像分割是圖像處理的基本前提,同時(shí)也是一個(gè)經(jīng)典難題,到目前為止還沒有一種圖像分割方法是通用的。
2.3 圖像的三維重建
二維數(shù)字圖像的三維重建技術(shù)有兩種:表面繪制和體繪制。舉例而言,你站在一輛汽車前,只能看到外觀,但無法觀察到車子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如發(fā)動(dòng)機(jī),這是表面繪制;假設(shè)汽車和車內(nèi)中的結(jié)構(gòu)都是半透明的,就可以同時(shí)看到所有的細(xì)節(jié),這就是體繪制所要達(dá)到的效果,即三維透視。表面繪制是表示三維物體形狀最基本的方法,可以提供三維物體形狀的全面信息。它是從數(shù)字圖像中抽取一系列相關(guān)表面,并用多邊形擬合近似后,再通過傳統(tǒng)的圖形學(xué)算法顯示出來。體繪制是依據(jù)三維體數(shù)據(jù),將所有體細(xì)節(jié)同時(shí)展現(xiàn)在二維圖片上,可以在一幅圖像中顯示多種物質(zhì)的綜合分布情況,并且可以通過不透明度的控制,反應(yīng)等值面的情況。該方法特別適合于云霧、流體、大腦軟組織、氣體等無固定形狀的體數(shù)據(jù)圖像的生成,產(chǎn)生的圖像真實(shí)感強(qiáng)。
3 面臨的問題
二維數(shù)字圖像的三維重建是數(shù)字圖像處理技術(shù)十分活躍的研究方向,雖然這一領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速,但仍有一些方面是需要進(jìn)一步提高。(1)提高計(jì)算精度:圖像分割是人工手動(dòng)完成,然后通過數(shù)學(xué)方法來實(shí)現(xiàn),這涉及到個(gè)人知識(shí)熟悉程度和計(jì)算精度,如果個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不足,或者計(jì)算精度不夠,則圖像效果不符合客觀實(shí)際,不一定能夠達(dá)到人眼識(shí)別的舒適度。因此,基于專業(yè)知識(shí)的圖像分割標(biāo)準(zhǔn)化方面還有待進(jìn)一步研究。(2)計(jì)算精度和處理速度之間的矛盾:圖像處理需要巨大的數(shù)據(jù)運(yùn)算,運(yùn)算量遠(yuǎn)大于文本處理,所以在提高運(yùn)算精度的同時(shí)還要考慮提高運(yùn)算速度。(3)計(jì)算機(jī)三維重建是研究工具,必須加強(qiáng)交叉學(xué)科間的聯(lián)合研究,才能夠在推廣應(yīng)用上取得進(jìn)步。
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關(guān)鍵詞:科研實(shí)驗(yàn)室;實(shí)驗(yàn)員;安全管理;設(shè)備管理;實(shí)驗(yàn)室文化
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,國(guó)家對(duì)教育科研事業(yè)的投入逐年增加,高校的科研實(shí)驗(yàn)室迅猛發(fā)展,科研條件明顯改善,科研質(zhì)量大幅提高??蒲袑?shí)驗(yàn)室是高校科技創(chuàng)新和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的重要場(chǎng)所??蒲袑?shí)驗(yàn)室代表一個(gè)學(xué)校的科研學(xué)術(shù)水平、管理水平和辦學(xué)水平[1]??蒲袑?shí)驗(yàn)室管理工作是高等教育的重要組成部分,與高校教育科研工作密切相關(guān),做好實(shí)驗(yàn)室管理工作是培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力協(xié)調(diào)發(fā)展的重要保障[2]。同時(shí),科研實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理是一項(xiàng)繁雜而艱巨的工作,具有豐富的內(nèi)涵,需要不斷地探索、總結(jié)和改進(jìn),進(jìn)而提高管理效率,提升教學(xué)科研服務(wù)水平。天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室屬于生物醫(yī)學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院,依托天津醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科和天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院神經(jīng)外科、神經(jīng)病學(xué)學(xué)科,形成了一支具有生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)和神經(jīng)科學(xué)交叉背景的科研團(tuán)隊(duì)。研究團(tuán)隊(duì)包括科研人員10人和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員1人,以中青年為主,均具有博士學(xué)位。本實(shí)驗(yàn)搭建了多通道神經(jīng)信息采集和處理平臺(tái)、腦片和單細(xì)胞膜片鉗平臺(tái),以認(rèn)知功能與認(rèn)知障礙的腦網(wǎng)絡(luò)機(jī)制為切入點(diǎn)研究認(rèn)知和認(rèn)知障礙相關(guān)的神經(jīng)信息檢測(cè)與處理,探索腦網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)調(diào)控機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)室大型儀器面向校內(nèi)外開放,因此需要更科學(xué)合理的管理?,F(xiàn)結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的管理工作經(jīng)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)室安全管理、設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)用品管理和實(shí)驗(yàn)室文化建設(shè)等方面探討科研實(shí)驗(yàn)室的管理工作。
1安全是科研實(shí)驗(yàn)室管理的重中之重
科研實(shí)驗(yàn)室通常具有人員密集、儀器設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,生物試劑和危險(xiǎn)化學(xué)品使用頻繁等特點(diǎn)[3],一旦發(fā)生安全事故,將嚴(yán)重威脅科研人員的生命,給國(guó)有資產(chǎn)帶來巨大損失。因此,實(shí)驗(yàn)室安全必須貫徹以人為本、安全第一和預(yù)防為主的工作方針,針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中人身安全、財(cái)產(chǎn)安全、生物安全和危險(xiǎn)化學(xué)品安全等問題,根據(jù)學(xué)校的各項(xiàng)管理制度,參考其他實(shí)驗(yàn)室的成熟管理經(jīng)驗(yàn),制定了一套科學(xué)合理、切實(shí)可行和符合本實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況的管理制度。1.1完善實(shí)驗(yàn)室管理制度。健全的實(shí)驗(yàn)室管理制度是管理工作的依據(jù),是保障人生安全和財(cái)產(chǎn)安全的基礎(chǔ),是實(shí)驗(yàn)室科研工作穩(wěn)定順利進(jìn)行的關(guān)鍵[4]。首先,實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的教師、實(shí)驗(yàn)員、研究生及本科生進(jìn)行安全教育培訓(xùn)。經(jīng)過培訓(xùn)后,新進(jìn)實(shí)驗(yàn)人員必須參加“天津醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全考試系統(tǒng)”考核,成績(jī)合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)研究。其次,對(duì)新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人員進(jìn)行規(guī)章制度和科研技術(shù)的集中培訓(xùn),使其掌握科研實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度,全面了解實(shí)驗(yàn)室的空間分布和功能、實(shí)驗(yàn)室研究方向、儀器設(shè)備的功能和使用方法。落實(shí)安全責(zé)任到人,并組織人員定期對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢查,及時(shí)消除安全隱患,創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。再次,建立科研人員的完整檔案,包括安全教育、實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)、研究課題和科研成果等信息。新進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的人員,需填寫個(gè)人信息,包括姓名、學(xué)號(hào)、聯(lián)系方式、參與和承擔(dān)課題名稱等信息,由實(shí)驗(yàn)管室理人員登記備案。實(shí)驗(yàn)室還為每一名實(shí)驗(yàn)人員建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),包括其實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù),編寫的程序、發(fā)表的論文及其他實(shí)驗(yàn)相關(guān)的文字、樣本資料,為科研成果統(tǒng)計(jì)打下基礎(chǔ),也為進(jìn)一步研究提供依據(jù)。1.2嚴(yán)格生物安全管理。近年來,實(shí)驗(yàn)室的生物安全問題越來越引起科研人員的重視。科研中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的管理要嚴(yán)格按照《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》(中華人民共和國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)令第588號(hào),2011),統(tǒng)一規(guī)劃統(tǒng)一采購(gòu),采購(gòu)動(dòng)物必須具有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證。實(shí)驗(yàn)人員須注重動(dòng)物福利,從事動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí),穿戴白大衣、無菌手套、口罩等;當(dāng)天實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,動(dòng)物尸體用塑料袋包裝好并密封后,放入學(xué)校動(dòng)物實(shí)驗(yàn)科學(xué)部指定冰柜儲(chǔ)存。塑料袋上應(yīng)標(biāo)記動(dòng)物數(shù)量、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、操作人以及動(dòng)物處死方式,以便學(xué)校動(dòng)物實(shí)驗(yàn)科學(xué)部統(tǒng)一處理。手術(shù)器械使用后一般用次氯酸鈉消毒和高溫高壓滅菌消毒的方式處理。另外,針對(duì)科研實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢棄物,嚴(yán)格按照相關(guān)要求分類,如使用過的廢棄針頭、刀片、膜片鉗實(shí)驗(yàn)所需的玻璃電極用完后應(yīng)放置于利器盒中,由學(xué)校專門處理;針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液,不得隨意排到實(shí)驗(yàn)室的下水道,應(yīng)該分類存放在專用廢液桶內(nèi),桶外須粘貼明顯標(biāo)簽標(biāo)示桶內(nèi)廢液種類和主要成分等信息,以便學(xué)校定期統(tǒng)一回收。1.3加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品和氣瓶的安全管理。貫徹“安全第一、總量控制、預(yù)防為主、防控結(jié)合”的方針,按照《天津醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理辦法》,針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的危險(xiǎn)化學(xué)品,制定安全操作規(guī)程和安全事故應(yīng)急救援預(yù)案,做好實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理,保證實(shí)驗(yàn)室?guī)熒娜松戆踩翱蒲泄ぷ髦刃?創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)工作環(huán)境,防止實(shí)驗(yàn)事故發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)室建立了從申購(gòu)、領(lǐng)用、使用、回收、處置的全過程記錄和監(jiān)控的管理制度;對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)行“五雙”管理,即“雙人保管、雙人收發(fā)、雙人使用、雙臺(tái)賬、雙把鎖”。實(shí)驗(yàn)室由專人負(fù)責(zé)危險(xiǎn)化學(xué)品的管理工作,遵循“用多少、買多少、先進(jìn)先用”原則,建立危險(xiǎn)化學(xué)品的檔案,包含?;返钠贩N、CAS號(hào)、數(shù)量、用途、安全技術(shù)說明書、臺(tái)賬等信息。實(shí)驗(yàn)室管理人員每周進(jìn)行巡檢,做好檢查監(jiān)督工作。另外,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室承壓氣瓶的安全管理。本實(shí)驗(yàn)氣瓶有氮?dú)?、混合?95%氧氣+5%空氣),高純氧(99.999%),在氣瓶表面均有明確標(biāo)識(shí)(惰性/助燃等),采用氣瓶架豎直放置氣瓶,防止傾倒;在氣瓶開關(guān)位置均加有安全閥。每次換氣前檢查氣瓶的使用期限,對(duì)于超過檢驗(yàn)有效期的氣瓶及時(shí)退回送檢,建立氣瓶的使用、更換等檔案。
2儀器設(shè)備管理
儀器設(shè)備管理是實(shí)驗(yàn)室管理的重要內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)室設(shè)備累計(jì)總值達(dá)500多萬元,其中10萬元以上大型貴重儀器設(shè)備14臺(tái),均加入學(xué)校貴重儀器共享平臺(tái),面向校內(nèi)外開放,每臺(tái)貴重儀器每年累計(jì)機(jī)時(shí)超過850h。按照《天津醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室貴重儀器設(shè)備管理》規(guī)定,實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)大型儀器設(shè)備的日常管理、維護(hù)大型儀器,建立完整的技術(shù)檔案,包括設(shè)備技術(shù)資料(使用說明書、合同、裝箱單等)、操作規(guī)程、操作使用和維護(hù)等的記錄。同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)儀器使用者進(jìn)行培訓(xùn)、疑難解答和考核等,只有參加培訓(xùn)并且考核通過的老師和學(xué)生才有權(quán)限預(yù)約后獨(dú)立操作相關(guān)儀器,為他們以后的實(shí)驗(yàn)研究打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)。對(duì)沒有通過考核,或者違規(guī)錯(cuò)誤操作的人員,超過2次取消其使用權(quán)限。對(duì)于人為破壞儀器的人員按照《天津醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備器材損壞、丟失賠償辦法》規(guī)定,追究其責(zé)任并要求賠償。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室常用的小型儀器設(shè)備,本實(shí)驗(yàn)室采用研究生參與、以老帶新(高年資學(xué)生帶低年資學(xué)生,即博士帶碩士,碩士帶本科)的管理辦法,實(shí)驗(yàn)室管理人員和研究生一起負(fù)責(zé)日常維護(hù)和保養(yǎng)等事宜,保障實(shí)驗(yàn)工作的順利開展。實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的大型儀器和常用儀器分別建立檔案,包含儀器的配件與專用耗材及其說明書、操作規(guī)程與使用記錄等信息,存放在指定位置,方便調(diào)用和借閱,避免由于實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)造成缺失。另外,實(shí)驗(yàn)室管理人員要加強(qiáng)學(xué)習(xí),更新專業(yè)知識(shí),積累工作經(jīng)驗(yàn),確保儀器設(shè)備正常運(yùn)行,發(fā)揮科研實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的平臺(tái)作用。
3建立高效、節(jié)約的實(shí)驗(yàn)用品購(gòu)買和領(lǐng)用管理辦法
實(shí)驗(yàn)用品包括生化類試劑和實(shí)驗(yàn)耗材,由實(shí)驗(yàn)室管理人員統(tǒng)一從學(xué)校對(duì)應(yīng)網(wǎng)上平臺(tái)訂購(gòu)。實(shí)驗(yàn)室的辦公類設(shè)備和耗材通過天津市政府采購(gòu)中心網(wǎng)上商城采購(gòu)。生化試劑和耗材通過天津醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)用品管理平臺(tái)訂購(gòu),該平臺(tái)規(guī)范了實(shí)驗(yàn)用品采購(gòu)?fù)緩?同時(shí)便于實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)實(shí)驗(yàn)用品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息化管理。實(shí)驗(yàn)室管理人員可選擇信譽(yù)良好、質(zhì)量可靠、送貨及時(shí)、售后達(dá)標(biāo)的供貨公司購(gòu)買。對(duì)于常用且易于保存的試劑耗材,如口罩手套、微電極接口和電極絲等可以一次多訂購(gòu)一些,實(shí)行領(lǐng)用登記制,這樣不但可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)支出,又能避免實(shí)驗(yàn)用品缺失,耽誤實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)試劑耗材等實(shí)驗(yàn)用品種類和數(shù)量的不斷增多,給實(shí)驗(yàn)人員的人身安全和環(huán)境安全帶來巨大的威脅[5]。因此,實(shí)驗(yàn)室管理人員需要依據(jù)本實(shí)驗(yàn)室的具體情況制定嚴(yán)格的試劑耗材領(lǐng)取、使用和回收的制度并監(jiān)督實(shí)驗(yàn)人員切實(shí)執(zhí)行。領(lǐng)用后的試劑耗材必須分類存放,并標(biāo)記領(lǐng)用人、名稱和開啟時(shí)間等信息,特別是需要冰箱冷藏或冷凍的試劑,根據(jù)說明書安全存放和使用。
4建立以人為本、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)室文化
實(shí)驗(yàn)室文化是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室精神風(fēng)貌的集中反映,是實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的靈魂,是對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有效管理,以保證其高效運(yùn)作的必然要求[6]。本實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人田心教授是人事部審批回國(guó)定居專家,全國(guó)優(yōu)秀教師,全國(guó)師德先進(jìn)個(gè)人,國(guó)家自然科學(xué)基金評(píng)審專家和中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)評(píng)審專家。田心教授具有高度敬業(yè)和無私奉獻(xiàn)的精神,用榜樣的力量感染和帶動(dòng)全體實(shí)驗(yàn)人員,緊跟學(xué)校建設(shè)高水平研究型醫(yī)科大學(xué)的辦學(xué)思路,把實(shí)驗(yàn)室的文化建設(shè)與學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合起來,培育以人為本、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)室文化。實(shí)驗(yàn)室管理人員必須樹立以人為本的理念,以實(shí)驗(yàn)人員為出發(fā)點(diǎn),激發(fā)和調(diào)動(dòng)他們的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。在學(xué)術(shù)方面,學(xué)生可自由發(fā)表自己的觀點(diǎn),選擇自身感興趣的課題研究方向,鼓勵(lì)自主發(fā)展;在生活方面,關(guān)心學(xué)生,了解每個(gè)學(xué)生的思想動(dòng)向,對(duì)于家庭困難的學(xué)生給予經(jīng)濟(jì)上的資助。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立激勵(lì)機(jī)制,定期獎(jiǎng)勵(lì)參與實(shí)驗(yàn)室管理的學(xué)生,獎(jiǎng)勵(lì)發(fā)表科研論文和申請(qǐng)專利的學(xué)生。經(jīng)過多年發(fā)展,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部形成了積極、樂觀、奮發(fā)、向上的實(shí)驗(yàn)室文化。這種文化是實(shí)驗(yàn)室寶貴的精神財(cái)富,是實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?它提高了實(shí)驗(yàn)人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)同感、歸屬感和忠誠(chéng)度,使實(shí)驗(yàn)室成員形成一個(gè)有機(jī)整體,朝實(shí)驗(yàn)室制定的目標(biāo)一致努力。
5結(jié)語
科研實(shí)驗(yàn)室的管理水平直接影響著科研和學(xué)科發(fā)展,進(jìn)而影響學(xué)校整體辦學(xué)水平和綜合實(shí)力。實(shí)驗(yàn)室管理人員要具備高度的責(zé)任心和工作熱情,并且嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室管理制度,強(qiáng)化安全培訓(xùn),培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員的安全意識(shí),減少和避免安全事故。實(shí)驗(yàn)室管理人員還要不斷提高科研素養(yǎng)和專業(yè)知識(shí),掌握儀器設(shè)備維護(hù)方法和更新?lián)Q代動(dòng)向,并妥善管理實(shí)驗(yàn)用品,輔助實(shí)驗(yàn)室建立以人為本、可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)室文化??傊?高??蒲袑?shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理任務(wù)極其復(fù)雜和艱巨,意義重大,需要不斷地改進(jìn)和完善,給科研人員提供有效的服務(wù),以保障科研工作順利展開。
作者:劉迢迢 單位:天津醫(yī)科大學(xué)
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 分子腫瘤學(xué);研究型教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1671-489X(2013)12-0081-02
近年來,惡性腫瘤已成為嚴(yán)重威脅國(guó)民健康的重要疾病之一。在全球范圍內(nèi),每年新發(fā)癌癥患者約1000多萬,死亡700多萬。我國(guó)每年新發(fā)病例也逐步提升,如何有效防治惡性腫瘤已成為醫(yī)學(xué)界面臨的時(shí)代難題[1]。世界各國(guó)政府紛紛大力投入,積極探索新技術(shù)、新方法,使腫瘤學(xué)研究得到飛速發(fā)展。
分子腫瘤學(xué)是生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的交叉學(xué)科,是將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于腫瘤相關(guān)基因及其表達(dá)產(chǎn)物的研究中,進(jìn)而闡明腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及其本質(zhì),為腫瘤的預(yù)防、診斷和治療提供新措施。北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院以抗腫瘤藥物的研發(fā)為學(xué)科發(fā)展方向,但隨著現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的日新月異,原有的一些腫瘤學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)已不能完全滿足當(dāng)前科研的發(fā)展需求。為適應(yīng)生物前沿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),有力地推動(dòng)生物技術(shù)向多專業(yè)滲透,促進(jìn)邊緣交叉學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展,學(xué)院首次為研究生開設(shè)分子腫瘤學(xué)這門課程,主要從分子水平上深入闡述腫瘤學(xué)研究的新進(jìn)展,并結(jié)合學(xué)院研究生培養(yǎng)目標(biāo)和課程建設(shè)的要求,對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面進(jìn)行嘗試與探索。這一舉措必將促進(jìn)學(xué)院在生物領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)。
1 以腫瘤基礎(chǔ)研究為背景確立課程教學(xué)內(nèi)容
隨著我國(guó)醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變以及全球性衛(wèi)生重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移,腫瘤的防治研究成為科教興國(guó)戰(zhàn)略的重要組成部分,不論是腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制,還是臨床腫瘤診斷治療,都取得長(zhǎng)足進(jìn)步[1]。
北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以探究腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制、抗腫瘤藥物開發(fā)以及基因治療等為主要研究方向,與醫(yī)學(xué)腫瘤專業(yè)相比,在定位和針對(duì)性方面都有較為鮮明的特色。學(xué)院研究生大多數(shù)具有生物學(xué)等工科背景,掌握分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)及病毒學(xué)等豐富的理論知識(shí),在基礎(chǔ)研究方面具有優(yōu)勢(shì),但缺少一定的臨床腫瘤學(xué)知識(shí)。因此,分子腫瘤學(xué)這門課程的開設(shè)不同于醫(yī)學(xué)院傳統(tǒng)的臨床腫瘤學(xué)課程,而是著重以腫瘤基礎(chǔ)研究為背景,拓寬研究領(lǐng)域,深化研究層次。授課內(nèi)容涉及腫瘤發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制及其基因治療、分子藥靶、腫瘤表觀遺傳學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域,以及腫瘤干細(xì)胞、miRNA、RNA干擾、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)等前沿領(lǐng)域,從基因?qū)用嫣接懩[瘤發(fā)生機(jī)制和有效的治療措施。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)新的腫瘤標(biāo)志物,用于腫瘤的早期預(yù)測(cè)與防治。
2 以研究型教學(xué)為主導(dǎo)確立課程教學(xué)方法
研究生的課程教學(xué)處于從本科時(shí)期的知識(shí)學(xué)習(xí)型階段向課題研究型階段過渡的重要時(shí)期,是研究生培養(yǎng)過程中的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。因此,這就決定了研究生課程教學(xué)不應(yīng)僅僅只是本科式的知識(shí)傳授的延續(xù),而應(yīng)是知識(shí)傳授與科研能力培養(yǎng)并重。但當(dāng)前高校教學(xué)中仍以傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法為主,師生交流與互動(dòng)少,只適于簡(jiǎn)單的傳授知識(shí),不利于培養(yǎng)研究生自主學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力。
2.1 轉(zhuǎn)變觀念意識(shí),優(yōu)化課程設(shè)置
為了更好地增強(qiáng)教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,在開設(shè)分子腫瘤學(xué)課程之初就積極轉(zhuǎn)換教學(xué)觀念,以研究型教學(xué)為主導(dǎo),結(jié)合課程的基礎(chǔ)性與前沿性,優(yōu)化課程設(shè)置,確立新的教學(xué)模式[2]。根據(jù)學(xué)校的研究生培養(yǎng)目標(biāo),制定出一套適應(yīng)研究生教育的教學(xué)大綱,既滿足研究生的知識(shí)需求,又能反應(yīng)出學(xué)科水平和發(fā)展趨勢(shì)。在整個(gè)教學(xué)過程中,以學(xué)生為中心,教師發(fā)揮組織和引導(dǎo)作用,根據(jù)課程具體內(nèi)容、學(xué)生知識(shí)背景及理解能力等因素,充分激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性與積極性。
在課程設(shè)置中,沒有采用固定的教材形式,而是根據(jù)學(xué)生背景知識(shí)的差異,結(jié)合當(dāng)前生物前沿技術(shù)在腫瘤學(xué)領(lǐng)域的研究趨勢(shì),采用啟發(fā)式、講座研討式的教學(xué)方式,有目的性地開展授課。課程內(nèi)容主要分為三部分:
第一部分著重介紹一些腫瘤學(xué)相關(guān)基本知識(shí),包括細(xì)胞生物學(xué)如細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、分子生物學(xué)如腫瘤的分子標(biāo)志物等基礎(chǔ)知識(shí),既照顧了那些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生,同時(shí)給基礎(chǔ)好的學(xué)生進(jìn)行了復(fù)習(xí);
第二部分重點(diǎn)從細(xì)胞周期與凋亡、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥性等方面闡述腫瘤的癌變機(jī)制和腫瘤惡性演進(jìn)機(jī)制;
第三部分介紹腫瘤的分子診斷、預(yù)防與治療等內(nèi)容與研究進(jìn)展。
在授課中,從激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維目的出發(fā),鼓勵(lì)研究生參與課堂討論,并結(jié)合學(xué)院一些學(xué)術(shù)前沿講座,通過學(xué)術(shù)報(bào)告和學(xué)術(shù)交流,使學(xué)生更廣泛拓寬學(xué)術(shù)視野,提高綜合科研水平。
2.2 研究型教學(xué)在課堂中的實(shí)踐
研究型教學(xué)是在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下,以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提,以教學(xué)中的難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容、有爭(zhēng)議的學(xué)術(shù)問題或?qū)W科前沿問題為研究?jī)?nèi)容,通過學(xué)生查閱資料、獨(dú)立鉆研和認(rèn)真思考展開課堂討論和交流,使不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)相互碰撞、交流與補(bǔ)充[3]。
分子腫瘤學(xué)屬于腫瘤學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科,知識(shí)更新快,教材不能涵蓋最新的研究?jī)?nèi)容,因此在授課過程中不能以單一的教材作為參考資料。在教學(xué)之前提前做好研究性學(xué)習(xí),從同行認(rèn)可度高的期刊中查閱相關(guān)領(lǐng)域的最新研究文獻(xiàn),不斷更新知識(shí),在課堂上根據(jù)授課內(nèi)容適時(shí)引入這些新技術(shù)新方法,既豐富了教學(xué)內(nèi)容,又調(diào)動(dòng)了學(xué)生的科研興趣。
分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)是腫瘤研究的基礎(chǔ),教學(xué)內(nèi)容涵蓋的知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣,新技術(shù)與新方法的出現(xiàn)日新月異。如在給學(xué)生介紹細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)這章內(nèi)容時(shí),課前根據(jù)學(xué)生研究興趣與方向設(shè)定一些知識(shí)點(diǎn)與問題,讓學(xué)生課后分組查閱相關(guān)文獻(xiàn),準(zhǔn)備PPT在課堂交流學(xué)習(xí)。如選擇一個(gè)信號(hào)通路,查閱該通路包括的知識(shí)點(diǎn),如蛋白種類、特點(diǎn)及調(diào)控功能,思考該通路在腫瘤生成中發(fā)揮怎樣的機(jī)制?是否有其他小分子如miRNA的參與等?學(xué)生課后準(zhǔn)備充分,結(jié)合自己今后的研究方向,積極探索與發(fā)現(xiàn)問題,在課堂交流中活躍,既豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容,又促進(jìn)了對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)。
此外,還注重將本學(xué)院的研究成果融入教學(xué)過程中,如在介紹病毒與腫瘤這章內(nèi)容時(shí),為學(xué)生介紹學(xué)院科研小組對(duì)艾滋病、宮頸癌、食管癌等腫瘤病的研究進(jìn)展與研究成果;在講細(xì)胞生物學(xué)時(shí),結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室在干細(xì)胞領(lǐng)域的研究思路與研究進(jìn)展,為學(xué)生介紹干細(xì)胞包括腫瘤干細(xì)胞、IPS細(xì)胞的特征及其在臨床中的應(yīng)用前景。這樣讓學(xué)生更全面了解本學(xué)院的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),為今后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開展研究工作奠定基礎(chǔ)。
3 完善課程考核方式
課程考核是課程質(zhì)量的重要內(nèi)容,以多種形式考核指標(biāo)來完善考核方式。在分子腫瘤學(xué)的課堂教學(xué)中,主要從課堂出勤、論文撰寫、專題討論三方面加以評(píng)估。其中專題討論和論文撰寫分別占總成績(jī)的70%。在研究生的培養(yǎng)中,文獻(xiàn)查閱是研究生從事科學(xué)研究非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生可以在查閱、積累、梳理資料中消化、理解知識(shí),并與相關(guān)知識(shí)融會(huì)貫通,運(yùn)用各種知識(shí)解決實(shí)際問題。因此,撰寫某一個(gè)感興趣領(lǐng)域的研究進(jìn)展論文是考核的重要內(nèi)容之一。論文統(tǒng)一按照期刊發(fā)表的格式來撰寫,考評(píng)內(nèi)容包括論文格式的規(guī)范性、選題的新穎性、文獻(xiàn)的代表性等。
專題討論部分的考評(píng)主要通過學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)的理解程度,包括能否把握文獻(xiàn)的核心內(nèi)容,能否提出自己對(duì)文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容的完善建議。同時(shí),學(xué)生學(xué)術(shù)交流水平也納入成績(jī)考核部分,包括多媒體課件的制作、學(xué)術(shù)表述的流暢性和學(xué)術(shù)交流過程的應(yīng)對(duì)能力。這樣既可以考核學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力,同時(shí)可以鍛煉撰寫論文的能力。
4 結(jié)束語
腫瘤的分子生物學(xué)研究一直是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn),尤其是癌基因的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物芯片、RNA技術(shù)、表觀基因組學(xué)及生物信息學(xué)等分析方法逐漸成為腫瘤研究的一種高效手段,使研究者更深入地了解疾病發(fā)生的分子機(jī)制,掌握癌基因特異性的分布規(guī)律,揭示基因信號(hào)內(nèi)在的生物學(xué)意義,有力地促進(jìn)腫瘤學(xué)的發(fā)展,為腫瘤的臨床治療奠定基礎(chǔ)。
北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院專門為生物技術(shù)專業(yè)研究生開設(shè)分子腫瘤學(xué)這門課程,旨在為工科院校培養(yǎng)側(cè)重于腫瘤學(xué)基礎(chǔ)研究的復(fù)合專業(yè)型人才。在教學(xué)中轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,引入研究型教學(xué)模式,把研究的意識(shí)、思維、觀點(diǎn)與方法融入教學(xué)中,強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的自主性與探究性,注重學(xué)習(xí)過程中研究生的實(shí)踐與體驗(yàn)[4]。在課堂教學(xué)中根據(jù)課程性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn),創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生的科研興趣,有利于全面培養(yǎng)研究生的綜合創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
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