生物医学工程基础生物学教学改革初探

论文导读：
摘要：生物医学工程是一门新兴的边缘学科，是现代生物医学发展与工程学相关学科交叉融合的产物。结合生物医学工程专业特点，从教学内容、教学方法、教学手段创新及考核评价体系等几个方面对该专业基础生物学教学进行了改革与探索，为生物医学工程专业人才的培养奠定坚实的生物学基础。
关键词：生物医学工程；基础生物学；教学改革
1674-9324（2012）09-0140-02
生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科，其主要是运用工程技术手段，在多层次上研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象，研究用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统的工程原理的学科。它主要以临床医学为对象，以生物学、化学、物理学、数学等传统自然学科为基础，融电子、机械、化工、计算机信息为一体，对于揭示生命现象、临床诊断、治疗和预防疾病等方面显示了不可估量的应用前景。自上世纪70年代末以来，国内许多综合或理工科大学、医学院校及相关科研机构都设立了生物医学工程专业，旨在培养具有各方面能力的复合型人才。我校生物医学工程专业设置在电子信息与电气工程学部，基础生物学是其中必修的专业基础课程。基础生物医学知识的教学是生物医学工程专业教学体系的重要组成部分，通过基础生物学、医学知识的学习，为进一步促进生物医学工程不同学科间的交叉融合奠定必要的生物学基础。基础生物学课程涉及领域宽，涵盖范围广，而且随着生命科学的日益发展，不断地涌现出新的理论和技术，给基础生物学的教学工作带来了极大的挑战。[3]因此作者针对在该专业基础生物学教学中遇到的实际问题，结合本学科课程设置的目的，在基础生物学课程教学中对教学模式的改变进行了大胆的尝试，在把握课程整体思想、方法的基础上，引入以研究内容为导向的课程设置和以研究课题为基础的教学方式，使学生有机会参与科研项目研究，在实践过程中获得知识。

一、精选教学内容，灌输思维方法

目前国内生物医学工程学科的发展仍处于起步阶段，不同院校的生物医学工程专业具有不同的研究方向和专业培养目标，因此对于基础生物学的教学还没有统一的教材，这就要求任课教师在教材的选择上应体现出自身特色。对于工科院校学生而言，由于缺乏基础生物医学相关背景知识，如果按照以往传统教材内容按部就班的授课，很可能导致学生的理解难度增加，降低学生的学习兴趣，同时容易造成学生把握不住学习重点，不能对所学知识灵活运用。同时内容多与课时少的矛盾相对突出，导致教学效源于：论文摘要范文www.7ctime.com
果不佳。因此对于本课程的教材，精心选取国内高等教育出版社最新最优秀的同类课程教材《基础生命科学（第2版）》、《生物学导论》等作为主要参考书，基于保持本课程的实用性和先进性为目的，依据教学内容的差异，为学生推荐现代生命科学前沿学科的优秀教材，以确保教学内容的精炼和完整。同时，考虑到学生的专业背景，适当删减基础生物学教材内容，调整重点、难点，强化学习内容的结构层次和逻辑联系，注重交叉学科的联系渗透，通过不断引入新的理论和技术来提高学生学习的积极性和主动性。比如在讲发育时，把授课内容的侧重点主要放在干细胞与组织工程领域，着重向学生介绍现代生物技术在该领域的研究现状及发展前景，使学生在学习新理论、新技术的同时，能够和之前所学的知识融会贯通，从而对生物医学工程专业的发展有更深层次的理解，为以后更进一步的学习及工作打下良好的基础。在教学过程中，如何培养学生的学习兴趣，变被动的、应付考试的学习，为主动的、探索性的学习是提高教学水平的主要环节，因此对于每一门课程，任课教师必须要清楚教学目的，把握课程思想。在授课过程中，教师不仅要教会学生单纯的理论知识，更重要的是灌输思维方法，实现真正的学以致用。同时还要注意讲授内容的深度与广度相结合，紧密跟踪前沿学科，启发学生积极探索的创新思维。

二、改进教学方式，丰富教学方法

基础生物学以生命基本特征为主线，涵盖生命活动的各个领域，涉及人口、粮食、环境、资源、健康等诸多社会问题，与我们的日常生活密切相关。因此，如何将学生的综合素质培养融入到课程教学中，激发学生的学习热情，培养学生的历史责任感，是我们一直在探索的一个问题。在理论教学中，我们主要采取精讲、略讲和自学相结合的原则，以提高教学效率，提高学生分析问题、解决问题的能力。同时在采用现代多媒体教学的基础上，不断探索教学方式的改进与完善，促进师生互动，调动学生自主学习的积极性、主动性和创造性，从而为学生进一步获取更专业的知识打下坚实的基础。
1.启发学生拓展知识，调动学习的主动性和创造性。本门课程基础性较强，内容繁杂，基本概念、基本理论繁多，所以在每次新课前的预习是非常必要的。为了培养学生学会梳理教材，增强其自学能力，每节新课开始前教师首先指引学生回顾上节课的学习内容，然后说明本节课的授课目标，以及前后知识间的衔接与连贯，并且每节课的最后都要进行课程总结，鼓励学生自行对章节内容做出小结，并依据课程目标提出有意义的问题供学生课后进行钻研思考，以提高学生的创新思维能力。例如在讲细胞分化时，鼓励学生思考从一个细胞到发育成个体的过程中细胞分化的时空性意义，影响分化的原因都有哪些，体外三维培养对于细胞分化的作用，等等。按照这种方法启发学生拓展知识，让学生投入到积极地自主学习中，逐渐让学生发现基础生物学的学习实际上是一个充满探索、富有挑战性及成就感的创造性活动。
2.采用多种教学手段，培养学生自学能力和表述能力。突出学生在受教育中的主体地位，以学生的“自由选题、自主探究和自由创造”为宗旨，在教学中融入生物医学工程国内外前沿科研成果，引导学生课外自学，组织课堂讨论，以学术报告的形式，训练学生以精练、准确的语言和文字进行表达的能力。在课堂上，结合正常的教学内容，灵活应用多媒体手段，比如采用动画演示或者其他计算机辅助手段，使学生更形象地理解那些抽象难懂的生物学理论及相关实验的操作技术，达到了事半功倍的论文导读：各种教学模式的综合应用，改进教学手段，从而构建具有生物医学工程专业特色的知识体系。利用计算机网络技术，分析建立生物医学工程学科背景知识网络资源信息库系统，使学生不仅可以查询到某一专门知识的全部内容，还能引申、发散出与之相关的其他知识理论，即构建一个层次分明，条理清晰，系统完善，随时更新的网状知识结构体系。学生
教学效果。积极引导学生参与教学过程，对一些颇有争议的前沿话题组织学生课堂讨论，增强师生互动，激发学生的学习兴趣，另外引导学生积极通过网络、图书馆数据库等各种渠道查阅文献，了解课堂知识的最新研究进展及前沿动态，撰写学术报告，训练学生的自学能力和表述能力，提高学习效率。3.完善教学模式，构建具有专业特点的知识体系。采用传统灌输式的讲课方式，过多强调知识的传授和记忆，早已不能适应新时期素质教育的宗旨，同时在教学时间上也远远不够，教学效果较差。因此在教学过程中应注重各种教学模式的综合应用，改进教学手段，从而构建具有生物医学工程专业特色的知识体系。利用计算机网络技术，分析建立生物医学工程学科背景知识网络资源信息库系统，使学生不仅可以查询到某一专门知识的全部内容，还能引申、发散出与之相关的其他知识理论，即构建一个层次分明，条理清晰，系统完善，随时更新的网状知识结构体系。学生利用该系统可以方便地查询某一领域问题的前因后果，按图索骥找到对自己有用的知识，使学生可以高屋建瓴，在宏观上把握知识脉络，微观上把握具体知识，促进发散思维和创新思维能力的培养。另外，注重将本学部最新的研究成果融入到教学过程中，提高学生的学习兴趣，也使学生更全面的了解本实验室本专业的研究特色。例如在讲授组织工程章节时，结合作者所在实验室在干细胞及再生医学领域的研究思路，为学生详细介绍了皮肤、骨、神经等组织的体外构建及其在临床中广泛的应用前景，同时带领学生参观实验室，演示体外细胞及组织培养过程，相关仪器设备的操作及使用原理，使学摘自：学术论文模板www.7ctime.com
生对干细胞及组织工程技术的发展和研究有了更加感官的认识，不仅可以巩固理论知识，提高学生的记忆能力，而且还开拓了视野，培养学生思考问题、提出问题的能力，激发学生的创新思维。

三、改革考核形式，深化素质教育

课程考核是评价教学效果的重要环节，相对于传统的“一纸定乾坤”闭卷考试，本课程灵活采用在总评成绩上加重实践环节的比重，即将课程的考核评价体系拆分为闭卷考试方式与组会讨论、课题答辩、论文报告等平时成绩相结合，更加全面客观地评价学生的综合水平，进一步强化学生的素质教育。本课程作为专业基础课，还是要求学生熟练掌握生物学的基本概念、基本知识和基本理论，因此书本知识采用传统的闭卷考试方式，占总评成绩的70%。平时成绩占30%，论文报告要求学生自主选题，通过查阅国内外文献，分析总结现代生命科学某一领域的最新研究进展及对社会与经济发展的影响，并撰写专题论文，文章格式按照统一要求，对写作优秀者加分。此外，根据教学内容及本学部相关的研究领域，为学生设置一些小课题，让学生任选其感兴趣的话题，采用多媒体展示的形式在课堂上互动交流，考察学生对所学知识的掌握和理解程度，而且还能使得一些在教学中难以发现的问题暴露出来，促使以后教学的改进。这种考核形式既调动了学生的积极性，激发了学生的学习热情，培养学生通过各种途径调研文献，查阅检索资料的能力，也培养了科研和学术交流的能力，能够真正反映学生的综合素质。
总之，基础生物学课程作为生物医学工程的专业基础课，不但为学生提供了基本的生物医学知识体系，还为实现和其他专业课程的交叉融合，引导学生如何利用工程科学的技术和方法分析解决实际生活中的医学问题起到重要的桥梁作用。随着学科的发展和社会需求的变化，基础生物学的课程建设既要体现专业特色，又要保持其自身特点，面对新的教育教学形势，教师首先要适应新的教学理念。教师应重新确立教学的侧重点，同时更要积极激发和培养学生自主学习的兴趣和能力。在今后教学中，继续优化和完善具有生物医学工程专业特色知识体系的网络资源信息库建设，丰富教学内容，提高教学水平，把学生培养成既具有扎实的基本理论知识，又具备灵活头脑和创新思维的高素质人才。
参考文献：
邓玉林，李勤.生物医学工程学[M].北京：科学出版社，2007.
宫照军，顾宁，梅汉成.中美生物医学工程专业本科教育的比较与启示[J].现代教育科学，2011，5：132-136.
[3]王光利，代小红.高校生物医学工程专业若干问题的探讨[J].医学教育探讨，2010，9（4）：454-456.
基金项目：大连理工大学教育教学改革基金（项目编号：MS201145）
作者简介：关水（1976-），男，辽宁大连人，博士，讲师，研究方向：干细胞与组织工程。