生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)生物材料課程教學(xué)改革

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作為生物醫(yī)學(xué)工程(BiomedicalEngineering,簡(jiǎn)稱BME)專業(yè)的主要方向之一,生物材料學(xué)在生命科學(xué)前沿研究中占據(jù)著極其重要的地位。生物材料學(xué)是目前涉及學(xué)科領(lǐng)域多且廣泛(如醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、物理、化學(xué)、機(jī)電、信息等)的典型交叉學(xué)科代表,其研究與產(chǎn)業(yè)化在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家已被視為戰(zhàn)略性地位。我國(guó)“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中已明確指出生物材料是重要的技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)生物材料及其應(yīng)用產(chǎn)品(醫(yī)療器械)產(chǎn)值約占GDP的0.4%,而生物材料學(xué)在讀本科生及研究生約僅占在讀大學(xué)生總數(shù)的0.016%,顯著低于該產(chǎn)業(yè)對(duì)GDP的貢獻(xiàn)率,由此可見我國(guó)生物材料學(xué)專業(yè)人才非常匱乏。因此,開設(shè)好生物材料這門課程不僅能為學(xué)生們打下良好基礎(chǔ)以適應(yīng)社會(huì)需求,還能拓寬BME專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面,增加就業(yè)機(jī)會(huì)。然而,國(guó)內(nèi)自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)BME專業(yè)以來,大部分高校開設(shè)的BME專業(yè)課程仍主要集中在儀器電子學(xué)等方面,對(duì)生物材料學(xué)相關(guān)專業(yè)課程涉及較少。鑒于此,積極推動(dòng)BME專業(yè)的生物材料課程教學(xué)改革以培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與潛在戰(zhàn)略意義。以下是從教學(xué)實(shí)踐中汲取的一些經(jīng)驗(yàn),供同行參考與探討。

1設(shè)計(jì)較為完整的生物材料課程知識(shí)體系

生物材料是一門分量較重的專業(yè)課程,主要通過學(xué)習(xí)生物醫(yī)用金屬材料、陶瓷材料與高分子材料的組成結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能以及生物相容性評(píng)價(jià)等,使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代生物材料的基本原理、應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)形成較為全面的認(rèn)識(shí)。通過借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材可以發(fā)現(xiàn),較為完整的生物材料課程知識(shí)體系一般包括材料學(xué)與生物學(xué)層面的內(nèi)容[3]。其中從材料學(xué)角度出發(fā),生物材料課程需要講授的內(nèi)容有生物材料的類型、性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性能、力學(xué)性能、降解、加工工藝、表面特性等。這些將為學(xué)生們打造良好的材料學(xué)基礎(chǔ)。從生物學(xué)層面來看,生物材料課程需要講授的內(nèi)容有蛋白質(zhì)、細(xì)胞與生物材料的相互作用、生物材料植入體引起的人體急性炎癥、血栓、免疫反應(yīng)、感染、腫瘤和鈣化反應(yīng)等。特別對(duì)于傳統(tǒng)的以儀器電子學(xué)為主要專業(yè)課的BME學(xué)生,由于較少接觸化學(xué)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)課程,可在生物材料課程里增授一些大學(xué)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)等有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),以幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)生物材料的基本知識(shí)。構(gòu)建完整的生物材料課程知識(shí)體系具有重要意義,能讓BME專業(yè)學(xué)生報(bào)考國(guó)內(nèi)外生物材料學(xué)方向的研究生時(shí)擁有更多的選擇空間。

2適當(dāng)引入雙語(yǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)

目前教育部鼓勵(lì)在大學(xué)課堂積極開展雙語(yǔ)教學(xué)活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生能夠熟練運(yùn)用外語(yǔ)從事專業(yè)工作、學(xué)術(shù)交流的能力。適當(dāng)引入雙語(yǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于正處生命科學(xué)前沿領(lǐng)域研究熱點(diǎn)中的生物材料學(xué)意義更為重大。這不僅能及時(shí)向?qū)W生們介紹最新的研究進(jìn)展,還能幫助學(xué)生們掌握生物材料的專業(yè)詞匯。這有利于學(xué)生們獨(dú)立閱讀外文資料或文獻(xiàn),從而在潛移默化中鍛煉出獨(dú)立思考、探究的能力。這些是未來高素質(zhì)復(fù)合型人才區(qū)別于普通人才的基本標(biāo)志。當(dāng)然,適當(dāng)引入雙語(yǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)也對(duì)授課教師也提出了更高的要求。筆者認(rèn)為高水平的課堂不僅能熏陶出高素質(zhì)的人才,還能更快地提升教師自身的授課、科研水平。

3增加實(shí)踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

生物材料學(xué)是一門實(shí)用性強(qiáng)的課程,在這幾年的授課經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如果將學(xué)生們帶到研究實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、企業(yè)觀摩學(xué)習(xí)將極大激發(fā)學(xué)生對(duì)生物材料的關(guān)注與深入學(xué)習(xí)的愿望。具體來說,在這些精心設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中學(xué)生們可以接觸到許多高尖新設(shè)備,如X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等,通過觀摩學(xué)習(xí)能提高學(xué)生們對(duì)生物材料表征分析技術(shù)的理解,從而加深其理論知識(shí)。在臨床醫(yī)院或企業(yè)調(diào)研學(xué)習(xí)各類醫(yī)療材料(器械)的具體應(yīng)用、生產(chǎn)加工,能讓學(xué)生了解不同生物材料在應(yīng)用或生產(chǎn)中的優(yōu)缺點(diǎn)、以及醫(yī)院、企業(yè)及對(duì)人才的需求。這些都將驅(qū)使學(xué)生更為積極主動(dòng)的回到課堂學(xué)習(xí)生物材料基礎(chǔ)知識(shí),為自己今后的擇業(yè)及人生規(guī)劃打下良好基礎(chǔ)?？傊?生物材料是保障人類健康的重要必須品,現(xiàn)已成為各國(guó)政府優(yōu)先支持研究開發(fā)的熱點(diǎn)。特別對(duì)于我國(guó),生物材料不僅是解決看病難、看病貴以及建設(shè)小康社會(huì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),還將作為典型的低能耗、低環(huán)境污染、高技術(shù)附加值的新興產(chǎn)業(yè),成為未來國(guó)民經(jīng)濟(jì)中新的增長(zhǎng)點(diǎn)。在生物材料課程的教學(xué)改革中施行上述辦法,將有效培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生們的創(chuàng)新思維與綜合能力,能為培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才建設(shè)國(guó)家做出貢獻(xiàn)。致謝感謝河南科技大學(xué)青年科學(xué)基金(2015QN045)與博士科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的資助。本文通訊作者為鄭軍博士。

作者：周為 鄭軍 單位：河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院