医学工程生物学实践教学改革与实践

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摘要：工科院校生物医学工程专业生物学实践教学存在的师资力量缺乏、实验平台和资源薄弱、课时有限等问题，针对这些问题，本文从师资建设、实验室建设以及教学内容和教学手段改革等方面入手，对生物学实验教学提出了一系列的改革措施，并在实践中有效地激发了学生的参与热情和学习兴趣，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。

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

生物医学工程（BiologyMedicalEngineering，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、教学平台完备。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，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.

[9]刘婷，蔺万煌，曹杏芝.独立学院生物学专业实验课教学模式改革[J].实验科学与技术，2013，11（2）：64-66.

[10]邵文尧，肖宗源，陈成泉，等.生物工程专业实验教学与科研相结合教学模式的探索与实践[J].实验技术与管理，2013，30（2）：162-164.

作者：李小慧 武灵芝 吴建盛 汤丽华 单位：南京邮电大学地理与生物信息学院