醫(yī)學工程生物學實踐教學改革與實踐
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摘要：工科院校生物醫(yī)學工程專業(yè)生物學實踐教學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、實驗室建設以及教學內(nèi)容和教學手段改革等方面入手，對生物學實驗教學提出了一系列的改革措施，并在實踐中有效地激發(fā)了學生的參與熱情和學習興趣，提高了學生的動手能力和操作能力，并培養(yǎng)了學生的團隊精神，取得了良好的教學效果。
關鍵詞：工科院校；生物醫(yī)學工程專業(yè)；生物實踐教學；教學改革
生物醫(yī)學工程（BiologyMedicalEngineering，BMI）是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的，其主要是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術的原理和方法，從工程學的角度，在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示生命現(xiàn)象，為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科，多學科的高度綜合交叉是生物醫(yī)學工程的特點[1]。自上世紀70年代末以來，國內(nèi)許多醫(yī)學院校、綜合性大學、理工科大學及相關科研機構都設立了生物醫(yī)學工程專業(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，課程設置主要包括工程類課程和醫(yī)學類課程，旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復合型人才[2]。在生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)體系中，實踐教學是培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神、提高整體教學質(zhì)量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學生物醫(yī)學工程專業(yè)是在學校原來的信號與信息處理等優(yōu)勢學科的支撐下發(fā)展起來的，因此在醫(yī)學信號處理、醫(yī)學圖像處理、生物傳感和生物信息學等領域積累了雄厚的師資和科研力量，上述領域的實踐教學體系完善、教學平臺完備。比較而言，學校在生物醫(yī)學領域的教學和科研上相對薄弱，特別是在生物醫(yī)學方面的實踐教學有明顯的不足，存在著師資力量缺乏、教學平臺薄弱、課時有限等問題。針對上述問題，我們從師資隊伍建設、資源優(yōu)化配置、教學內(nèi)容改革和教學方式更新等方面入手，對生物醫(yī)學工程專業(yè)的生物學實踐教學提出一系列改革措施，取得一定的效果。
一、生物學實踐教學存在的問題
南京郵電大學是傳統(tǒng)的工科院校，信息學科是學校的辦學特色。在工學為主體，以及“大信息”的背景下，學校的通信、電子、圖像和計算機等學科的科研氛圍濃厚、師資力量較強，相關課程的教學體系成熟、教學特點鮮明。上述相關學科的實踐教學已經(jīng)構建了包括課內(nèi)實驗、專題實驗、綜合訓練和生產(chǎn)實習一系列完善的實踐教學體系結構。但隨著我國生物醫(yī)學工程學科建設工作的開展，以及生物醫(yī)學領域研究和應用的快速發(fā)展，迫切的需要將更多的生物醫(yī)學知識融入到工程學知識中。為了擴展生物醫(yī)學工程專業(yè)學生在生物醫(yī)學領域的知識，激發(fā)學生的學習興趣，在生物學教學方面，我校目前開設了幾門生物學領域的課程，包括現(xiàn)代生物學、定量生理學和解剖生理學等。由于學校在生物醫(yī)學相關學科的科研和教學缺乏基礎，因此這些課程的師資力量較為缺乏，實驗教學平臺也比較薄弱。此外，生物醫(yī)學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個學時，實驗課也需要51個學時[4，5]。但我校生物醫(yī)學工程專業(yè)大綱，對解剖與生理課程只設置了36個學時的理論課以及4個學時的實驗課。因此，在這些課程的理論課教學上，需要大幅的調(diào)整以適應本專業(yè)學生的培養(yǎng)要求[4，5]。在實驗教學上，由于課時的限制，大多為演示實驗或參觀，學生缺乏動手實踐機會[6]。筆者在調(diào)研學生對解剖與生理課程興趣、期望和要求時，有68.1%的同學表示對這門課程感興趣或非常感興趣，并且有30%的同學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、實驗教學平臺和課時設置都不能滿足學生的這一要求，因此，必須采取有效的改進措施提高教學平水，滿足學生的學習要求。
二、生物醫(yī)學實驗教學改進辦法
1.培養(yǎng)專任教師隊伍。為了提高我校生物醫(yī)學領域的教學和科研水平，近幾年來，已引進多個生物醫(yī)學相關專業(yè)的博士和高級人才，構建了一個高學歷的教師隊伍。教師的專業(yè)和研究方向包括了分子生物學、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)有的生物課程教學和實驗教學的需要。
2.完善實驗教學條件。為了提高實驗教學水平，同時為了滿足學校科研項目發(fā)展的需要，我校已于近幾年建設完成了生物醫(yī)學實驗室。實驗室的建設目標是建立一個以生物技術為核心，結合醫(yī)學診斷以及生物信息處理的多層次性和綜合性實驗基地，使學生系統(tǒng)化地學習和掌握全面的生命科學綜合實驗技能，以培養(yǎng)生物醫(yī)學工程領域創(chuàng)新性人才，同時為生物醫(yī)學工程專業(yè)的師生提供一個高水平的細胞、分子生物學實驗研究平臺，以加強不同學科間的合作交流，做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物學、細胞生物學操作平臺和蛋白結構測試和信息處理的表征平臺。在此平臺上，我們?yōu)閷W生設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測定等一系列的實驗。讓學生走進實驗室，觀看并親自動手操作，極大激發(fā)了學生的對生物學課程的學習興趣。
3.改革實驗教學內(nèi)容和方法。除了加強教師隊伍和實驗平臺的建設，我們還通過多種教學方法和途徑改革實驗教學內(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域的熱點方向開設了一系列的開放實驗項目，通過開放性實驗，讓學生走進實驗室和動物房，讓學生跟著老師學習一些基本的生物學實驗以及動物實驗的操作技能和方法[7-9]。在教學中，教師積極鼓勵對生物醫(yī)學相關實驗有興趣并且有能力的本科生申報創(chuàng)新項目，鼓勵教師和學生并將畢業(yè)設計與創(chuàng)新項目相結合，以教師的科研項目為載體，讓學生在實踐中創(chuàng)新[10]。實踐以學生為主體，讓學生獨立查閱中外文獻，了解項目最新的國內(nèi)外研究進展，設計實驗方案，學習各種新的實驗技術，掌握科學研究方法，這不僅有利于學生自主學習、解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，同時還加深例如學生對各種專業(yè)課程的理解以及對生物工程專業(yè)的認識。實踐證明，上述教學方法激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力和操作能力，并培養(yǎng)了學生的團隊精神，取得了良好的教學效果。同時學校還積極與南京大學、南京中醫(yī)藥大學、江蘇省中醫(yī)院等單位建立合作關系，帶領學生參觀實驗室，讓學生對生物醫(yī)學各領域的實驗室構成、具體運作有更直觀的認識。通過在大學和醫(yī)院等實習基地的參觀和關系，讓學生充分認識到生物醫(yī)學工程專業(yè)的學習目的和專業(yè)知識的應用價值。生物醫(yī)學工程專業(yè)作為一門為生物學和醫(yī)學服務的交叉學科，生物學實驗課對生物醫(yī)學知識的學習和理解掌握領域非常重要。針對我校生物醫(yī)學工程專業(yè)的生物學實驗教學中存在的問題，我們開展一系列的教學改革與實踐，取得了很好的效果。極大地激發(fā)了學生的學習興趣，調(diào)動了學生的參與熱情，提高學生的實踐能力，并且為學生今后的工作和科研奠定了堅實的基礎。希望能在此基礎上，繼續(xù)完善現(xiàn)有的生物學實驗教學體系和教學方法，從而更好地促進生物學實驗課程建設和發(fā)展。
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作者：李小慧 武靈芝 吳建盛 湯麗華 單位：南京郵電大學地理與生物信息學院
