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结合军事生物医学工程学科的特点,从基本思路、实施方法、实施效果3个方面分别加以阐述。提出了军事生物医学工程专业的教学改革重点应放在实验教学上,需以新的考核模式牵引实验教学改革的新方法,解决了以往如何改进教学方法、提高教学质量的棘手问题。该模式使学生的学习兴趣、动手能力、综合素质和创新精神得到显著提高,取得了良好的效果。
[关键词]
军事生物医学工程;实验教学;考核模式
近年来,第四军医大学生物医学工程专业立足军事和医学的双特色背景,率先提出了军事生物医学工程专业的概念[1-2]。该专业以培养面向军队现代卫勤保障任务需求的复合型、创新性人才为目标,构建了以生物医学工程系列课程为基础,医学电子、医学计量、卫生装备及医学影像4个模块为专业方向的特色专业课程体系[3-5]。该课程体系中的“电路原理”“模拟电子技术”“信号与系统”等专业基础课程,起着联结理论知识与工程实践的桥梁作用,在军事生物医学工程人才培养过程中发挥着重要作用[5]。然而,第四军医大学军事生物医学工程专业学生的专业基础课程学时有限,与专业人才培养的高需求构成了矛盾。因此,如何改进教学方法、提高教学质量,是目前亟待解决的问题。军事生物医学工程专业基础课程兼具理论性和实践性,通过实验教学可有效巩固基本概念和方法,提高学员的动手能力、综合分析能力及创新能力[6-8]。为此,我们借鉴国内外教学改革的经验,结合军事生物医学工程学科的特点,将该专业教学改革的重点放在实验教学上,以新的考核模式牵引实验教学改革。
1基本思路
在现代教育理念中,过程管理是实验教学区别于理论教学的最大特点。通过这一环节能保证每个学生的实验效果,切实达到知识理论和实践操作相结合的目的[9-10]。因此,军事生物医学工程专业基础实验考核必须既看结果、更注重过程,将过程考核作为实验课程考核模式改革的重要内容。当前国内外生物医学工程学科呈现出日新月异的特点,大量新理论和新技术的涌现和成熟,要求生物医学工程人才必须主动学习、不断提升自身各方面的能力,以便适应学科发展的需要[11]。针对这一现状,国际上许多知名大学的生物医学工程专业均以学生为主体作为提高教学质量的核心要素,强调对学生主动学习能力的培养[4]。军事生物医学工程与普通生物医学工程具有相同的专业属性,因而其实验课程的考核也应体现这一特点,充分激发学生的发现性、体验性和探究性。军事生物医学工程专业人才面向的是军队特殊功能群体,以解决军队现代卫勤保障中生物医学工程问题为主要任务[3-4]。随着新时期我军卫勤保障的领域不断拓展,特别是复杂化、多样化非战争军事行动实践的凸显,要求卫勤保障人才具备知识、技能、责任为一体的综合能力素质,才能跨越军兵种、部门界限完成保障任务[12]。因此,军事生物医学工程专业基础实验课程的考核必须跳出以实验结果作为唯一指标的传统模式,要强调全面性评价观。
2实施方法
2.1分阶段考核,突出个别质疑实验过程考核具备实时性,课堂提问、查看预习报告和实验记录等传统方式能有效增强考核的真实性,但在启发学生思维、突出学生个性方面效果欠佳。为了有效地解决这一问题,我们根据军事生物医学工程专业特点设计相应的过程考核方案,主要在2个方面进行了探索和实践:一是考核过程的安排,二是特色考核方式的建立。(1)将专业基础实验课程的考核评价分为基础考核和综合考核2个阶段,体现对学生实验技能、态度、协作等情况的全程式评价。其中,基础考核主要对安排课时内进行的系列基础验证性实验进行考核评价,以实验报告为依据进行评价,记为平时成绩,占实验成绩的50%;综合考核主要对课外开展的综合设计性项目进行考核,以项目汇报的形式进行考核,记为期末成绩,占实验成绩的50%。(2)在分阶段考核的基础上,建立以个别质疑为核心的过程评价方式。研究和实践表明,教师对学生的一对一指导和质疑在众多过程考核方式中,最能体现考核评价的客观性,并且能够激励学生主动思考和探索[10]。军事生物医学工程专业在研究型军医大学内开设,专业规模小、学员人数少、师资力量强,因而特别适合采用这种方式。为此,我们在基础项目的实验报告中增加了拓展思考题并对其进行评定。这些思考题是教师针对每个学生的实验操作步骤提出的,因此题目和答案因人而异,从而杜绝了实验报告的抄袭,并体现出学生的个性和思考。
2.2开放考核资源,以问题为驱动自主学习模式倡导学生自主学习、把实验的主动权交给学生,使实验教学呈现出较强的开放性[11]。主要表现为不同学生个性和目标层次不同,导致实验内容、方法思路和结果结论存在差异。与之相对应,实验考核方案也应适应这一特点,并采取行之有效的措施。为此,我们主要对考核资源进行了分类设计和调整重组,主要从以下几个方面进行了实践:(1)考核题目开放。除教学大纲指定的基本项目外,综合考核题目由学生自主选择,实验任课教师只需根据教学大纲及实验条件明确实验教学情境,对实验内容、实验过程及实验要求等细节做具体规划、明确任务要求。近年来我校军事生物医学工程专业实施特色教学模式,大力推行教学与科研相结合、本科生导师制等,为专业基础课程实验考核提供了大量综合设计性题目。例如,实验课程任课教员承担的国家和军队教学或科研课题,经过加工、提炼后可用于考核;以本科生导师制为依托开展的本科生早期接触课外科研项目;军队和地方各种专业技能和创新大赛题目等。(2)指导教师开放。综合设计实验工程性强,学生能否在考核中取得好成绩,除了充分调动自身主观能动性以外,教师的科学指导也很重要。为了与开放化的考核题目相适应,我们允许学生自主选择指导教师。因而除了实验课程任课教师外,学生们还可以选择实验课对应的理论课程教师,以及自己本科阶段的导师。特别是采取最后一种形式,教师和学生相互了解程度深,教师能结合学生个性和特长,针对实验设计方案的可行性及结果提出预判,避免学生走弯路。(3)实验室开放。开放各种教学和科研资源,鼓励学生开展软硬件联调实验,将电路、模电、数电、信号等课程的实验内容结合起来,达到电子信息类专业知识和技能的融会贯通。为此,我们采用图书馆模式管理实验室,对电路、模电、数电、仿真等多个教学实验室实行全天开放,并且对相关实验仪器和消耗器材按需供应。除此之外,从查阅资料、选择元器件、构思实验方案,再到仿真、安装、调试电路,直到完成全部实验,学生均独立进行,教师只负责验收和考评,并对学习成绩优秀或有特长的学生开展个性化培养。(4)人员组织开放。团队协作是现代工程技术人才必须具备的能力素质,也是军事生物医学工程专业人才培养目标的重要方面[13]。因此,在综合设计项目的研究过程中,学生既可自主探究,也可以寻找合作伙伴组成1~3人的项目小组,充分发挥团队协作的优势。与之相对应,考核也要求以项目小组为单位考察实验操作和任务完成情况,并在此基础上对每组的同学进行个别质疑和考察,得出个人评价。
2.3创新考核方式,丰富评价指标军事生物医学工程专业要求培养高素质复合型现代卫勤保障人才,实验考核要体现这一目标就必须在考核方式上有所创新。为此,我们借鉴科研工作汇报的经验,在综合考核中采用以项目答辩为主要形式的考核方案。整个答辩过程以项目组为单位进行,分为3个环节:(1)口头汇报。以全面培养学生制作多媒体课件、口头表达及总结提炼的水平和能力,要求利用多媒体素材进行一次时间为5min的汇报。(2)成果演示。以培养学生熟练操作技能和良好实验习惯为目的,对提交的仿真程序或电子电路进行现场演示和测试。(3)提问互动。以培养学生沟通应变能力和考察项目组内各成员参与实验情况为目的,由评委根据汇报和演示情况随机选择学生提问。在上述考核方式的基础上,我们采用专家讨论和问卷调查的方式,建立了军事生物医学工程专业基础实验考核的评价指标体系及其指标权重。该指标体系涵盖了学生基础知识、实验技能、能力素质、情感态度和作风纪律5个I级指标,以及实验内容、实验仪器的熟练程度、答辩表达和课件制作等15个Ⅱ级指标,不仅对学员的理论基础和实践能力做出考核,而且对学生在工程实践过程中的思路、态度、协作、军人作风等多方面情况进行了全面评价。
3实施效果
上述考核模式已在2014年度秋季学期对第四军医大学2012级生物医学工程专业本科15名学员进行了试点实施。我们根据军事生物医学工程专业本科人才培养方案对实验教学的要求,对“信号与系统”实验课程进行了基础考核和综合考核,取得效果如下:(1)杜绝了实验不预习和准备不充分的现象,学员学习的自主性明显增强,部分同学在实验过程中能提出独到的设计思想,实验效果明显提高。(2)全面提升了学员多媒体课件制作、总结提炼、口头表达、文字组织、沟通交流和团队协作的水平和能力,为他们今后的科研工作打下了良好的基础。(3)充分展现了学员的兴趣、特长和作风纪律等非专业知识技能的情况,为在“信号与系统”理论教学中实施因材施教的个性化教学提供了信息。(4)重点培养了3~5名优秀学员的工程实践和科研创新能力,组织他们参加了第九届全国信息技术应用水平大赛,并取得了好成绩。
4结语
军事生物医学工程作为生物医学工程与军事医学交叉融合的产物,是以服务军队卫勤保障现代化为目标的特殊专业。我们围绕该专业基础课程实验教学的考核,研究了全程性、开放式、多样化的考核新模式并取得了良好效果。该研究进一步丰富了军事生物医学工程专业特色教学模式,对于提高军事生物医学工程专业人才培养质量具有重要的现实指导意义。我们将以此为起点,继续深化该专业实验教学改革,坚持教员为主导、学员为主体的教学理念,渗透全面教育观、精英教育观、创新教育观、开放教育观等现代教育思想,为培养现代化卫勤保障急需的高素质人才不懈努力。
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【关键词】“生物工程”专业 “专业实践” 就业
就业蓝皮书《2012年中国大学生就业报告》中提到生物工程专业属于2012年就业“红牌”警告10大专业之一,对于该调查结果,开设了生物工程专业的高校应具有足够的危机感,应进一步探索他们“就业困难”的原因并进行改善。确如蓝皮书所书,生物工程专业毕业生在近几年遭遇了 “就业困难”的窘境,本文试图从生物工程学生的就业现状和专业课程设置入手,探寻相关的原因。
一、生物工程专业学生“就业困难”现状及原因
笔者对湖南某本科院校生物工程专业及届毕业生的就业情况进行跟踪调查,发现初次就业率均在85%以下,在本专业生物工程相关产业就业学生的百分比在25%左右,从事与生物工程专业不相关工作的毕业生平均高达35%。这意味着很大一部分毕业生在校所学的专业知识在他们工作中没有得到学以致用。而更甚的是,有15%的毕业生未能顺利就业。
从总体上来看,生物工程专业学生的就业率较低,有小部分同学毕业后未能顺利就业。而从就业质量来看,生物工程专业学生的就业质量偏低,在本专业从事工作的学生人数少。笔者认为学生就业情况不明朗的主要原因在于学生的专业实践活动未受到重视,未发挥出其应用的作用,未能帮助学生在校期间形成核心就业竞争力。
专业实践是学生把所学知识运用到实践中的关键环节,能够帮助学生开拓视野,增强他们的专业应用技能,促使他们明确毕业后的就业方向,获得就业的核心技能,形成核心的就业竞争力。
但是,生物工程专业学生的专业实践活动并没有受到重视。大部分生物工程专业的实习都是在工厂当搬运工帮忙搬运,或者进行与专业毫无关系的自主实习,随便混个公司的章子盖上便了事。学生无法通过专业实践活动获得一定的专业技能,从而直接导致他们缺乏就业竞争力,在就业时被用人单位排挤。
二、以“专业实践”促“生物工程”专业学生就业对策分析
“专业实践”活动少且缺乏针对性是“生物工程”专业学生“就业困难”的主要原因,我们因对现有的“专业实践”方式进行改善,以帮助学生更好的就业。
(一)以“就业”为导向,合理规划学生“专业实践”活动
在制定生物工程专业学生“专业实践”教学方案时,应从生物工程市场需求出发,针对生物类企业的需求,合理安排,帮助学生形成相应的工作技能。[1]如:加强学生微生物及啤酒酵母菌种选育、啤酒酿造工艺学的教学实践活动,有利于促进学生在啤酒厂从事相关技术岗位。
同时,高校应拓宽“专业实践”口径,根据学生的兴趣,把生物工程专业实习分为生物营养、发酵工艺一、发酵工艺二、环境生物技术等方向。[2]学生可以根据自己的兴趣和以后就业的需要选择其中的几个方向,进行专业实践。如:选择生物营养方向的学生可以进一步进行营养与食品卫生学、动物营养与饲料学的专业实践活动,毕业后可以从事生物营养工程技术的工作。
(二)对实验教学环节进行分类和归纳
实验教学环节也是学生“专业实践”活动中重要的部分,当前生物工程专业的实验教学环节存在简单粗糙,重复等问题。实验技能培养体系应归纳为基础课程实验、大学生研究性学习与创新性实验、综合性大实验、毕业论文四部分。
基础课程实验是课程大纲要求一定需要完成的验证性实验。基础课程实验要进行总体性设计,既满足课程需要,又尽量避免累赘,帮助学生用有限的时间掌握尽可能全面的基本实验技能。
大学生研究性学习与创新性实验可以培养学生的实际动手能力和科研素养,这对于有意向在企业工作的学生很重要。从学生大学二年级下学期起,就可实行导师制模式,把学生分配到导师的实验室中,由相应的导师指导学生进行一些创新性实验。[3]
综合性大实验则应该安排在基础课程实验知识学完之后,通过把重要的实验衔接在一起的方式,让学生进一步学习并巩固核心就业实验技能。如在发酵工程和环境生物技术方面的核心实验技能有:通风类型、环境生物技术实验技能和酿酒综合工艺,我们可以把它们串联在一起形成一个综合大实验。[4]
(三)建立有序的社会实习模式
社会实习活动是学生“专业实践”活动中最重要的环节,而建立有序的实习基地是安排学生进行社会实习活动的首要环节。首先,高校应进行实习基地的筛选与建设。高校应组织社会实习活动指导小组成员对生物类就业单位进行调研。通过下企业实践,对企业访问等调研方式,多听取他们的人才培养建议,掌握企业人才需求,了解他们在技术科研、革新、实习生招纳等方面的需求,共同探讨合适的合作方式。
其次,高校应在多方面开展工作,提高企业对实习基地的重视度。高校应充分重视实习生实习期间的表现。在每次实习前,开实习动员大会,对实习的相关注意事项进行详细说明。在实习进行中,高校和企业各安排一名指导教师同时进行指导,高校指导教师应经常与企业指导教师联系,听取他们的建议。实习结束后,邀请企业指导教师召开研讨会,及时总结经验并解决问题。
具有几家固定的实习基地之后,高校便可以建立“有序”的实习模式。根据这一模式,可把生物工程专业的实习分为认识实习、生产实习、毕业实习三个阶段,利用暑假时间延长学生的实习实践教学时数,实现从学生大学一年级到大学四年级“有序”实习模式。
认识实习的目的是帮助学生了解生物类企业的生产工序等相关的专业技能。认识实习应该安排在第二学期末,与暑假期间学生的社会实践活动相结合,为学生提供足够的与生物类企业接触的时间,加深学生对本专业的了解,增强他们专业学习的兴趣,增强他们的学习信心。
生产实习可安排两次,时间可定在第四和第六学期末。生产实习主要帮助学生在社会实践中进一步巩固所学专业知识,让他们通过操作来发现自身实验技术的不足,从而促使他们在以后学习中,有针对地改善。与此同时,还帮助学生初步形成毕业后的就业方向,激励他们朝着方向不断努力。
毕业实习可安排在第八学期初。毕业实习的作用是帮助学生确定毕业后的就业方向,让他们进一步巩固专业就业技能。同时,对实习单位就业岗位满意的学生,也可争取与企业达成就业意向。
在社会实习期间,除认识实习以外,学生都应该去不同的工段动手操作,每天通过实习日志记录实习内容和感受,以帮助他们进一步发现自身的不足。在实习结束后,学生应撰写并向企业和学校指导老师提交总结性报告。校内外指导老师应根据学生的表现,对学生的实习情况进行考核评分,并将评价结果如实反馈给他们,以促进他们在以后的学习和工作中进行改善。高校也可以召开实结大会,组织教师对学生的实习表现进行答辩式综合考查,最后给出实习成绩,记入学生的成绩档案。[5]
三、结语
生物工程专业学生“就业困难”问题的改善之路任重而道远。高校应从生物产业的相关用人单位中寻找“就业困难”问题的答案,而学生的“专业实践”活动作为学生就业路上的重要环节,更应该受到足够的重视,应该进行合理的安排和规划。只要高校能够认识到生物工程专业建设中存在的问题,并积极进行改进,相信“就业困难”问题一定会迎刃而解。
参考文献:
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作者简介:
周闻名,女,1984年生,湖南永州人,硕士,研究方向:教育学、课程与教学论。
关键词 生物工程 生物制药工艺学 理论教学 实践教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
Reform and Investigation on the Biopharmaceutical
Technology of Biological Engineering Specialty
WANG Lihong
(College of Life Science and Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an, Shaanxi 710021)
Abstract Technology of biopharmaceutics is an important practical subject in bioengineering. This paper according to the characteristics of biopharmaceutical technology of biological engineering, the teaching content, teaching method and teaching means were explored from the theory teaching and the practice teaching was summarized.
Key words Biological engineering; technology of biopharmaceutics; theory teaching; practice teaching
生物工程技术是21世纪科学发展的核心技术之一,为解决人类面临的粮食、健康、环境、能源等开辟了广阔的前景。但随着生物工程技术产业的快速发展,专业技术人员的缺少逐渐成为行业发展的瓶颈。国内大多数高校为适应形势纷纷开设了生物工程专业,极大地缓解了这一现状。但由于各高校的具体情况不同,生物工程专业的课程设置情况差别很大,从而出现了一些课程设置不合理、课程理论与实践环节脱节、专业特色不明显、毕业生难就业等系列问题。我校的生物工程专业前身为发酵工程专业,课程设置主要偏向传统的微生物发酵原理、发酵工程设备、酒类及乳制品发酵工艺等方面。因此存在这一些如课程设置面窄、实验环节较少、专业重点不突出等问题。如何根据本专业的优势,利用现代生物技术改进传统发酵技术、提升专业特色、适应社会需求是我校生物工程专业发展的主要方向。
1 生物工程专业生物制药工艺课程的特点
生物工程技术主要应用于医药卫生、能源工业、食品轻工、环境保护等几个方面。其中医药卫生领域是应用最广泛、成效最显著的一个领域。因此我校根据社会需求、专业发展需要,将生物制药工艺学由生物工程专业选修课调整为专业必修课程之一,并增加了教学课时及开设了相应的实验环节。
生物制药工艺学以生物化学、微生物学、生物工艺原理、下游提取分离技术、生物工程分析、基因工程和免疫学为基础, 研究生物药物生产原理、工业生产过程、制定生产工艺规程、制药生产过程优化,实现安全、经济、高效生产药物的一门学科。①课程不仅与其它基础课、专业课联系密切,更注重与生产实践紧密相关。
目前,对于生物工程专业学生开设生物制药工艺学,在理论教学与实践环节方面与制药专业及药学专业有较大的不同,主要存在生物工程专业学生药学基础较差,对于药物特点、新药研究开发、药理学、药物动力学及临床前安全性评价等了解较少。因此课程不仅要注重药物基础知识的讲解,更要突出生物技术在药学方面的应用和生物制药的优势。本文根据多年的教学实践,从理论教学和实践环节探讨生物制药工艺学在生物工程专业的教学改革探索。
2 生物制药工艺教学改革的措施与途径
2.1 理论教学方面
2.1.1 根据专业特点,重组及补充教材内容
生物工程专业学生药学方面的基础较差,因此根据本专业特点,将教学内容分为:药学基础内容、三大生物药物的制备工艺、现代生物技术制药工艺三部分。学生在了解了药物的研发、药理、质量控制等的基础上,结合本专业特色学习传统药物微生物药物、生化药物及生物制品,然后重点了解现代生物工程技术对传统药物的改进及革新。既要体现传统的生物制药工艺的精华,更要把握现代生物技术制药的新技术、新成果。
目前,生物制药工艺学教材多种多样,内容形式五花八门。其中教材很多偏向现代生物技术制药或者注重生物药物的提取分离,对我校以发酵为特色的生物工程专业难以满足教学需求。由本校教师齐香君经多年教学积累编写的 《现代生物制药工艺学》,充分结合生物工程的专业特点,内容设置合理、注重专业特色。因此作为我校生物工程专业生物制药工艺学首选教材。
近年来,随着生物工程、生物分离工程技术和生物领域高精尖仪器的迅速发展,生物药品的种类和数量不断增加,生物药品制造工艺的研究开发也取得了巨大的进展。教材的内容需要与时俱进,不断更新。在讲授时,要善于引用国内外相关领域的最新研究成果、新方法、新进展。拓宽学生的知识面,激发学生的求知欲。例如在抗生素一节中补充基因工程对传统菌种的组合生物化学和高通量筛选的优化等。同时注重教学内容与科研成果有机结合,应根据我校生物制药方面研究成果,在教学内容上穿插生物药制药实例,扩充教学内容,增强学生的研究兴趣。
2.1.2 教学方式
生物制药工艺学课程是一门理论紧密结合实践,应用性强、操作性的学科。学生在前期的微生物学、发酵工艺原理、下游提取技术等基础课中已经掌握了各种工艺控制原理、代谢产物分离方法等理论,如果仅采用传统的讲述式教学方式,学生觉得老师是重复以前的知识,抓不住重点,学习没有积极性。因此改进教学方法, 提高教学质量,从而使学生能将原来所学的基础理论,具体分析生物药物的生产工艺,理论指导实践。我们在课堂上主要采用启发式和案例法教学法,实现了教与学的互动,活跃课堂气氛,充分调动学生的学习积极性,培养了学生分析问题和解决问题的能力。
启发式教学,主要根据学生的认知状态和教学内容的系统性,设计一些有启发性、有承前启后作用的问题,或设计能体现教学难点重点的问题。在授课过程中适时提问,鼓励学生根据所学认真思考、相互讨论、大胆发言,教师针对性进行点评或补充,从而激发学生的独立思考和积极学习的主观能动性。例如在病毒类疫苗生产方法的教学中,将实习时录制的某生物制品厂一种疫苗生产车间的视频或图片进行播放,展示了相关细胞种子罐、繁殖罐、工业用离心机等各种加工装置及整个加工过程,学生看完后会产生强烈的兴趣,然后给学生提出问题:视频中播放的动物细胞是用来干什么的?为什么加工病毒类疫苗要采用这样的工艺过程?工艺的控制从哪些方面使病毒产量最大化?使学生将有关细胞培养的知识与疫苗制备联系起来,并引导学生讨论,最后得出相应的结论。从而激发学生的思维活动,引导学生自觉地对以前学过的知识进行回顾和总结,分析解决问题,提高课堂教学效果。
案例教学,主要是在生物制药工艺学教学中,结合微生物药物、生化药物及生物制品三大类药物的典型药物生产工艺,建立案例库,在该课程部分章节教学中应用案例教学模式。例如,在讲解“四环素生产工艺”这一章节时,在教学中先通过讲解认识四环素这种药物的结构特点,然后以案例库中各个工厂具体四环素生产工艺为案例,组织学生对各种工艺进行研讨,要求学生从菌种、代谢控制、分离纯化方式以及收率、能耗、环保、安全及关键设备使用等方面对各厂工艺进行总结、分析比较,并从中自行设计最佳工艺。通过应用案例法教学方式,实现由案例具体分析到新内容理论知识的讲解,使学生通过对具体药物在不同案例中具体生产问题进行深入的思考,培养学生分析和解决问题的能力。
2.1.3 改善教学手段
生物制药工艺学课程许多理论知识较枯燥乏味。如果单纯采用板书形式来讲解一些相关原理和工艺过程,不仅课堂信息量少,对于一些重要的设备学生不能形象地感知。而多媒体的引入, 将有效进行重点归纳、难点释疑、习题、参考文献目录、生物制药工艺实例和实验的现场图片的展示,从而产生生动、直观的教学效果,改变了传统教学的沉闷气氛,使教学内容更丰富、色彩。②但在实际教学中单纯使用多媒体,也易导致学生跟不上老师的讲解、注意力不集中等问题,因此授课时注重板书和多媒体课件的有机结合。教师要善于将板书内容与多媒体综合利用,不仅能吸引学生的注意力,激发学生对讲授内容的兴趣,更便于学生从整体上把握知识的系统性。
2.2 实践教学内容
我校的生物工程属于工科专业,要求教学内容上不仅注重理论知识,更要强调实践教学的完整性与系统性,将理论教学与实践教学互为基础、共同提高。
生物制药工艺学实验就是将生物制药的理论和技术应用于实践环节,要求通过实践来验证各类生物药物的制造方法、工艺路线、生产条件的设计合理性。以往验证性实验偏多,学生在做完实验后仅仅只掌握了基本操作,印象不深,走向工作岗位后难以很好地与生产实际相结合。
我校的生物制药实验经过多年的改革实践,不仅帮助学生掌握了必要的工程技术和学科的基本研究方法,而且培养了学生的科学精神、动手能力和创新能力。首先,实验教学中设计一些基本技能训练实验,对学生进行基本方法、基本技能及基本仪器设备的训练与应用,培养学生动手能力。其次,选择综合性实验,主要使学生应用所学知识进行生物药物制备,例如链霉素的发酵等。通过运用前期学到的种子培养、发酵控制、代谢产物分离纯化等的综合知识,培养学生综合分析、思维能力,对实验中出现的问题要求学生进行总结。再次,开设设计性试验,教师事先为学生拟定一些实验题目,让学生自主选题,查阅文献资料并自行设计实验方案,包括实验中所用的材料、试剂、仪器、方法、步骤和预期结果等,然后组织各组学生讨论以确定实验方案,最后经指导教师审核,并在教师指导下学生自行准备实验、完成实验,实验结束后各组学生上交具备材料、方法、结果和讨论的实验报告。③这种教学方法不仅能培养学生自主学习和动手、创新能力,而且也有助于学生将理论与实践更好地结合,为他们将来的科研能力打下一定的基础。
我们在教学中除了要培养学生在实验室的操作技能外,还应该带领学生多参观走访相关的工厂、企业,如生物制品厂、各类制药厂等等,并安排学生参加适当的生产实习,这样对培养学生的生产观念和学习兴趣都是十分有效的。如重组胰岛素等工业化大生产的过程进行了解,于是参观一些制药企业就显得非常必要。
3 小结
生物制药工艺学是生物工程一门重要课程,教学内容和实践环节需要不断实践和改革,采用科学的教学方法和手段,并紧密结合生物工程的最新的研究科研成果,使学生能适应社会发展的需求。在今后的教学实践中,我们将不断深化教改,勇于探索,使生物制药工艺学课程满足人才培养及学科发展的需要。
基金来源:陕西科技大学教改项目“生物制药工艺学课程教学方法的探索与实践”
注释
① 沈广志,梁启超,邹桂华,等.提高制药工艺学实践教学效果的探索与实践[J]. 实验室科学,2012(5):151-153.
关键词:工科院校;生物医学工程专业;生物实践教学;教学改革
中图分类号:G6421 423;Q 95-33 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0075-02
生物医学工程(Biology Medical Engineering,BMI)是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的,其主要是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科,多学科的高度综合交叉是生物医学工程的特点[1]。自上世纪70年代末以来,国内许多医学院校、综合性大学、理工科大学及相关科研机构都设立了生物医学工程专业,涵盖了生物信息、医疗仪器、生物材料、生物工程等多个专业方向,课程设置主要包括工程类课程和医学类课程,旨在培养具有各方面能力的复合型人才[2]。
在生物医学工程专业的培养体系中,实践教学是培养大学生的创新意识、创新思维和创新精神、提高整体教学质量的根本保证和有效途径[3]。南京邮电大学生物医学工程专业是在学校原来的信号与信息处理等优势学科的支撑下发展起来的,因此在医学信号处理、医学图像处理、生物传感和生物信息学等领域积累了雄厚的师资和科研力量,上述领域的实践教学体系完善、教学平备。比较而言,学校在生物医学领域的教学和科研上相对薄弱,特别是在生物医学方面的实践教学有明显的不足,存在着师资力量缺乏、教学平台薄弱、课时有限等问题。针对上述问题,我们从师资队伍建设、资源优化配置、教学内容改革和教学方式更新等方面入手,对生物医学工程专业的生物学实践教学提出一系列改革措施,取得一定的效果。
一、生物学实践教学存在的问题
南京邮电大学是传统的工科院校,信息学科是学校的办学特色。在工学为主体,以及“大信息”的背景下,学校的通信、电子、图像和计算机等学科的科研氛围浓厚、师资力量较强,相关课程的教学体系成熟、教学特点鲜明。上述相关学科的实践教学已经构建了包括课内实验、专题实验、综合训练和生产实习一系列完善的实践教学体系结构。但随着我国生物医学工程学科建设工作的开展,以及生物医学领域研究和应用的快速发展,迫切的需要将更多的生物医学知识融入到工程学知识中。为了扩展生物医学工程专业学生在生物医学领域的知识,激发学生的学习兴趣,在生物学教学方面,我校目前开设了几门生物学领域的课程,包括现代生物学、定量生理学和解剖生理学等。
由于学校在生物医学相关学科的科研和教学缺乏基础,因此这些课程的师资力量较为缺乏,实验教学平台也比较薄弱。此外,生物医学课程多属于理论加上实验的课程,要求课时较多。以解剖与生理为例,理论课要讲51个学时,实验课也需要51个学时[4,5]。但我校生物医学工程专业大纲,对解剖与生理课程只设置了36个学时的理论课以及4个学时的实验课。因此,在这些课程的理论课教学上,需要大幅的调整以适应本专业学生的培养要求[4,5]。在实验教学上,由于课时的限制,大多为演示实验或参观,学生缺乏动手实践机会[6]。
笔者在调研学生对解剖与生理课程兴趣、期望和要求时,有68.1%的同学表示对这门课程感兴趣或非常感兴趣(表1),并且有30%的同学希望能有动手实践的机会(表2)。但我校目前现有的师资力量、实验教学平台和课时设置都不能满足学生的这一要求,因此,必须采取有效的改进措施提高教学平水,满足学生的学习要求。
二、生物医学实验教学改进办法
1.培养专任教师队伍。为了提高我校生物医学领域的教学和科研水平,近几年来,已引进多个生物医学相关专业的博士和高级人才,构建了一个高学历的教师队伍。教师的专业和研究方向包括了分子生物学、蛋白质工程以及纳米材料毒理等,这些教师的专业背景和知识体系完全满足了现有的生物课程教学和实验教学的需要。
2.完善实验教学条件。为了提高实验教学水平,同时为了满足学校科研项目发展的需要,我校已于近几年建设完成了生物医学实验室。实验室的建设目标是建立一个以生物技术为核心,结合医学诊断以及生物信息处理的多层次性和综合性实验基地,使学生系统化地学习和掌握全面的生命科学综合实验技能,以培养生物医学工程领域创新性人才,同时为生物医学工程专业的师生提供一个高水平的细胞、分子生物学实验研究平台,以加强不同学科间的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物学、细胞生物学操作平台和蛋白结构测试和信息处理的表征平台。在此平台上,我们为学生设立了核酸分离和检测,核黄素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指标测定等一系列的实验。让学生走进实验室,观看并亲自动手操作,极大激发了学生的对生物学课程的学习兴趣。
3.改革实验教学内容和方法。除了加强教师队伍和实验平台的建设,我们还通过多种教学方法和途径改革实验教学内容。针对生物类课程实验课时不足的问题,许多教师针对生物领域的热点方向开设了一系列的开放实验项目,通过开放性实验,让学生走进实验室和动物房,让学生跟着老师学习一些基本的生物学实验以及动物实验的操作技能和方法[7-9]。
在教学中,教师积极鼓励对生物医学相关实验有兴趣并且有能力的本科生申报创新项目,鼓励教师和学生并将毕业设计与创新项目相结合,以教师的科研项目为载体,让学生在实践中创新[10]。实践以学生为主体,让学生独立查阅中外文献,了解项目最新的国内外研究进展,设计实验方案,学习各种新的实验技术,掌握科学研究方法,这不仅有利于学生自主学习、解决问题的能力,培养创新思维,同时还加深例如学生对各种专业课程的理解以及对生物工程专业的认识。实践证明,上述教学方法激发了学生的学习兴趣,提高了学生的动手能力和操作能力,并培养了学生的团队精神,取得了良好的教学效果。
同时学校还积极与南京大学、南京中医药大学、江苏省中医院等单位建立合作关系,带领学生参观实验室,让学生对生物医学各领域的实验室构成、具体运作有更直观的认识。通过在大学和医院等实习基地的参观和关系,让学生充分认识到生物医学工程专业的学习目的和专业知识的应用价值。
生物医学工程专业作为一门为生物学和医学服务的交叉学科,生物学实验课对生物医学知识的学习和理解掌握领域非常重要。针对我校生物医学工程专业的生物学实验教学中存在的问题,我们开展一系列的教学改革与实践,取得了很好的效果。极大地激发了学生的学习兴趣,调动了学生的参与热情,提高学生的实践能力,并且为学生今后的工作和科研奠定了坚实的基础。希望能在此基础上,继续完善现有的生物学实验教学体系和教学方法,从而更好地促进生物学实验课程建设和发展。
参考文献:
[1]章浩伟,秦翥,刘颖,等.创新实践模式在生物医学工程教学中的探索[J].实验室研究与探索,2013,32(4):117-120.
[2]李天钢,马春排,李自毅,等.生物医学工程创新实验室建设和实践教学改革[J].实验室研究与探索,2008,27(7):21-22,46.
[3]马春排,李天钢,李自毅,等.生物医学工程实践教学体系的建设[J].实验定研究与探索,2010,29(4):103-105,122.
[4]李小慧,吴建盛.理工院校生物医学工程专业解剖生理学教学的思考[J].中国电力教育,2013,(10):161-163.
[5]严振国,施雪筠.解剖生理学[M].2版.中国中医药出版社,2004.
[6]路宏朝,王杨科,陈文强,等.基于能力培养的人体解剖生理学实验教学改革[J].实验室科学,2011,11(3):35-37,40.
[7]孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2006,25(2):148-151.
[8]冯波,翁杰,黄楠,等.结合学科特点和自身优势建立生物医学工程本科专业实验教学体系[J].实验技术与管理,2006,23(10):15-17.
关键词:生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法
生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识,具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。
生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员,但经过近50年的发展,四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领,或是提供了理工科和医学学习经历,将各学科知识叠加,学生很难将各学科融会贯通,并应用于实际工作中。为此,如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色,脱颖而出是值得我们思考的问题,课程建设是专业培养的基础,在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。
生物医学工程专业众多门专业基础课中,电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系,本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此,电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性,现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足,提出几点思考与建议。
一、电子类基础课程特点
电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课,也是多门专业课程的先行课,为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点:第一,具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程,并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二,课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强。这一特点导致学生出现两极分化,理论扎实的学生,学习兴趣越来越浓;而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习,实践动手能力也得不到提高,更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。
二、教学中存在的问题
1.学生缺乏学习兴趣
由于学生报考时对所报专业不了解,盲目选择,使得原本爱好医学的学生选择了该专业,入学后开始抱怨选错了专业,继而也把这种情绪带到了学习中;另外,电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路,以及对各种电路的结构和工作原理分析,电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的,如果学生电子类某一科学习不好,会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。
总之,一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点,使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣,甚至在学习中出现倦怠情绪,要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的,对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下,我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣,使他们对这个专业充满希望,对电子技术类课程提高重视程度。
2.教材选择对电子类课程的影响
生物医学工程专业具有知识覆盖面广,但每科研究深度浅等特点,因此在教材的选择上也要配合专业特点,选择难易程度适度,能为专业课服务的合适教材。
我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用,但知识的深度和难度偏大,学生在计划学时内很难消化理解。课时少,授课内容多,难度又大,无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见,教材的选择对于适应教学需求,学科体系的建设,学生学习兴趣的培养都很重要。
3.医学院校理工科教师医学知识薄弱
医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景,而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关,导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此,医学院校理工科教师应该普及医学知识,这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例,为医学仪器课程的开展做好准备,为专业课奠定基础。
三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法
1.采用多种教学方法相结合
对于电子类课程,由于具有课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强等特点,采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味,教学效果不明显,教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来,尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习,教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题,教师仍然是课堂的主导,学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习,既完成了任务,达到教学要求,又提高了学生学习和思维能力。
2.实验课程采用项目教学法,激发学生学习兴趣
与其他学科不同,每一门电子类课程都有相关的实验课程,学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外,还需要开展一些综合性实验环节,以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目,如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分,各部分再组成一个设计项目,有能力的学生任项目组长,其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路,由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下,学生学习的积极性会被充分调动,实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高,为日后走向工作岗位积累经验。
四、结论
本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策,实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处,该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此,生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展,借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式,实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展,为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。
参考文献:
[1]王能河,但汉久.生物医学工程专业(医学影像工程)本科课程体系比较研究[J].现代仪器与医疗,2013,19(2):70-74.