生物医学工程学杂志

生物医用材料课程教改方案针对生物医学工程专

 

“生物医用材料”是医学、材料学与工程学的交叉学科,是生物医学工程专业为适应现代社会发展需求、培养具有较高综合素质人才而设置的一门专业课。“生物医用材料”这门课由我校医疗器械与食品学院生物医学工程教研室承担,是专业必修课,总共32学时,课程主要介绍金属、无机非金属、高分子和复合材料等各类生物医用材料的材料学基础、与细胞、组织的相互作用、安全性评价以及在诊断治疗、器官修复等方面的应用,是一门重要的专业基础课程[1]。通过本课程的学习,学生可以获得必要的生物材料的基础知识,了解生物材料在生物医学工程、生物科学、生物技术及医学中的作用,培养学生在材料设计和实际操作的能力,增强学习和应用本门课程的兴趣和社会责任感。客观地说,“生物医用材料”这门课程对于非材料类专业学生,尤其对没有进行先修课程学习的学生来说会面临一些困难。经过几年的教学实践,我们发现了一些不容忽视的问题,探索了“生物医用材料”课程教学模式改革的方案,通过充实教学内容、更新教学方法以及改革评价体系等,培养学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性,加深对基本概念的理解,提高解决实际问题的能力,从而培养出具有高素质的专业技术人才。

一 丰富教学内容,紧跟时代潮流

生物医用材料即Biomedical materials或者Biomaterials,是指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的特种功能材料[2]。生物医用材料是生物医学与材料学的交叉融合,其特点是知识面广,内容复杂。随着各种新材料的出现、材料加工技术的提高以及临床医学的发展与进步,知识的深度和广度不断提高,教材内容的局限性日益突出;另一方面,由于实践教学和工程训练机会较少,课堂教授的理论知识常常与实际应用相脱节,学生的兴趣与积极性不高,影响教学质量和效果。针对生物医学工程类学生的特点和教学大纲要求,在教学内容的编排上,教师力求做到循序渐进,由易到难。

首先,制定科学的教学目标,明确教学的重难点。生物医用材料这门课程涉及的领域多,知识面较广,这就要求教师在讲解的过程中能够抓住一条主线,并对课程的重点和难点进行提炼,使学生明确学习目标,做到有的放矢,从而提高学习效率。

其次,充实教学内容,追踪研究前沿。生物材料学是当前学术研究的热点之一,各种新材料、新成果不断涌现,特别是再生医学及其技术的发展,进一步促进了生物材料学的发展[3]。生物材料包括一系列功能和结构特征迥异的化合物,从天然生物大分子到完全合成的涂层。然而,生物材料的一个共同特性是诱导不良免疫反应,导致过度炎症、纤维化包膜、组织破坏,甚至隔离和排斥医疗设备。生物材料学研究的趋势已经从避免免疫的生物材料转向与免疫相互作用的生物材料。免疫反应和修复之间的联系是复杂的,目前的挑战是需要开发能够调节免疫系统的生物材料和传递系统,作为刺激组织和器官修复的一种方式。图1表示生物体再生能力与免疫能力之间的关系[4-5]。将这些代表学科和研究领域发展方向的前沿知识和最新研究成果,融入教学内容中,能够开阔学生视野,培养创新能力,提升学生的专业技术水平和综合素质。

图1 生物体再生能力与免疫能力之间的关系图

低等脊椎动物,如鱼类和两栖动物,有能力完全再生许多组织,而哺乳动物的再生能力取决于发育阶段,其免疫能力在进化过程中不断增强。

二 优化教学模式,激发学习兴趣

生物材料学所涉及的领域包括生物学、医学、材料学等,是典型的交叉学科,知识面广,综合性强。在讲授过程中,教师会运用大量的文字对基本理论进行描述,对知识点的讲解缺乏生动性,很多时候学生只是机械性地套用理论公式,对于一些抽象概念难以理解和消化,降低了学习效率,不利于高素质综合性人才的培养。同时,传统的教学过程是教师课堂教授,学生被动灌输,这种教学模式忽视了与学生的沟通与交流,缺乏对学生独立思考的引导,使学生容易产生倦怠心理,不利于自主学习能力与创新意识的培养。就目前情况来看,教师要突显学生在课程学习中的主体地位,教学模式的优化就显得尤为重要。

第一,将传统的教学手段与现代的教学手段进行充分融合。优质的课程建设离不开多媒体技术的支持。生物材料的应用实例,如人工关节和心脏支架的工作状况,可以通过多媒体生动地展现,动静结合、图文并茂并新颖有趣。而传统的板书教学在公式推导与逻辑推理的过程中有明显的优势,能够将分析思考的过程逐步展开,将这一过程直接再现,有利于训练学生分析、解决问题的能力和逻辑思维能力。