醫(yī)學(xué)工程生物學(xué)實踐教學(xué)改革與實踐

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摘要：工科院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)生物學(xué)實踐教學(xué)存在的師資力量缺乏、實驗平臺和資源薄弱、課時有限等問題，針對這些問題，本文從師資建設(shè)、實驗室建設(shè)以及教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段改革等方面入手，對生物學(xué)實驗教學(xué)提出了一系列的改革措施，并在實踐中有效地激發(fā)了學(xué)生的參與熱情和學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動手能力和操作能力，并培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊精神，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工科院校；生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)；生物實踐教學(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[1]。自上世紀(jì)70年代末以來，國內(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，實踐教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識、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)校原來的信號與信息處理等優(yōu)勢學(xué)科的支撐下發(fā)展起來的，因此在醫(yī)學(xué)信號處理、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)域的實踐教學(xué)體系完善、教學(xué)平臺完備。比較而言，學(xué)校在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和科研上相對薄弱，特別是在生物醫(yī)學(xué)方面的實踐教學(xué)有明顯的不足，存在著師資力量缺乏、教學(xué)平臺薄弱、課時有限等問題。針對上述問題，我們從師資隊伍建設(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，對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的生物學(xué)實踐教學(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、圖像和計算機等學(xué)科的科研氛圍濃厚、師資力量較強，相關(guān)課程的教學(xué)體系成熟、教學(xué)特點鮮明。上述相關(guān)學(xué)科的實踐教學(xué)已經(jīng)構(gòu)建了包括課內(nèi)實驗、專題實驗、綜合訓(xùn)練和生產(chǎn)實習(xí)一系列完善的實踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。但隨著我國生物醫(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)知識融入到工程學(xué)知識中。為了擴展生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的知識，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，實驗教學(xué)平臺也比較薄弱。此外，生物醫(yī)學(xué)課程多屬于理論加上實驗的課程，要求課時較多。以解剖與生理為例，理論課要講51個學(xué)時，實驗課也需要51個學(xué)時[4，5]。但我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)大綱，對解剖與生理課程只設(shè)置了36個學(xué)時的理論課以及4個學(xué)時的實驗課。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]。在實驗教學(xué)上，由于課時的限制，大多為演示實驗或參觀，學(xué)生缺乏動手實踐機會[6]。筆者在調(diào)研學(xué)生對解剖與生理課程興趣、期望和要求時，有68.1%的同學(xué)表示對這門課程感興趣或非常感興趣，并且有30%的同學(xué)希望能有動手實踐的機會（表2）。但我校目前現(xiàn)有的師資力量、實驗教學(xué)平臺和課時設(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)實驗教學(xué)改進(jìn)辦法

1.培養(yǎng)專任教師隊伍。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)多個生物醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的博士和高級人才，構(gòu)建了一個高學(xué)歷的教師隊伍。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)背景和知識體系完全滿足了現(xiàn)有的生物課程教學(xué)和實驗教學(xué)的需要。

2.完善實驗教學(xué)條件。為了提高實驗教學(xué)水平，同時為了滿足學(xué)校科研項目發(fā)展的需要，我校已于近幾年建設(shè)完成了生物醫(yī)學(xué)實驗室。實驗室的建設(shè)目標(biāo)是建立一個以生物技術(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驗基地，使學(xué)生系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)和掌握全面的生命科學(xué)綜合實驗技能，以培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域創(chuàng)新性人才，同時為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的師生提供一個高水平的細(xì)胞、分子生物學(xué)實驗研究平臺，以加強不同學(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)操作平臺和蛋白結(jié)構(gòu)測試和信息處理的表征平臺。在此平臺上，我們?yōu)閷W(xué)生設(shè)立了核酸分離和檢測，核黃素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指標(biāo)測定等一系列的實驗。讓學(xué)生走進(jìn)實驗室，觀看并親自動手操作，極大激發(fā)了學(xué)生的對生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。

3.改革實驗教學(xué)內(nèi)容和方法。除了加強教師隊伍和實驗平臺的建設(shè)，我們還通過多種教學(xué)方法和途徑改革實驗教學(xué)內(nèi)容。針對生物類課程實驗課時不足的問題，許多教師針對生物領(lǐng)域的熱點方向開設(shè)了一系列的開放實驗項目，通過開放性實驗，讓學(xué)生走進(jìn)實驗室和動物房，讓學(xué)生跟著老師學(xué)習(xí)一些基本的生物學(xué)實驗以及動物實驗的操作技能和方法[7-9]。在教學(xué)中，教師積極鼓勵對生物醫(yī)學(xué)相關(guān)實驗有興趣并且有能力的本科生申報創(chuàng)新項目，鼓勵教師和學(xué)生并將畢業(yè)設(shè)計與創(chuàng)新項目相結(jié)合，以教師的科研項目為載體，讓學(xué)生在實踐中創(chuàng)新[10]。實踐以學(xué)生為主體，讓學(xué)生獨立查閱中外文獻(xiàn)，了解項目最新的國內(nèi)外研究進(jìn)展，設(shè)計實驗方案，學(xué)習(xí)各種新的實驗技術(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，同時還加深例如學(xué)生對各種專業(yè)課程的理解以及對生物工程專業(yè)的認(rèn)識。實踐證明，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)生的動手能力和操作能力，并培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊精神，取得了良好的教學(xué)效果。同時學(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)生參觀實驗室，讓學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域的實驗室構(gòu)成、具體運作有更直觀的認(rèn)識。通過在大學(xué)和醫(yī)院等實習(xí)基地的參觀和關(guān)系，讓學(xué)生充分認(rèn)識到生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)習(xí)目的和專業(yè)知識的應(yīng)用價值。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)實驗課對生物醫(yī)學(xué)知識的學(xué)習(xí)和理解掌握領(lǐng)域非常重要。針對我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，我們開展一系列的教學(xué)改革與實踐，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)動了學(xué)生的參與熱情，提高學(xué)生的實踐能力，并且為學(xué)生今后的工作和科研奠定了堅實的基礎(chǔ)。希望能在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)完善現(xiàn)有的生物學(xué)實驗教學(xué)體系和教學(xué)方法，從而更好地促進(jìn)生物學(xué)實驗課程建設(shè)和發(fā)展。

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作者：李小慧 武靈芝 吳建盛 湯麗華 單位：南京郵電大學(xué)地理與生物信息學(xué)院