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結合軍事生物醫學工程學科的特點,從基本思路、實施方法、實施效果3個方面分別加以闡述。提出了軍事生物醫學工程專業的教學改革重點應放在實驗教學上,需以新的考核模式牽引實驗教學改革的新方法,解決了以往如何改進教學方法、提高教學質量的棘手問題。該模式使學生的學習興趣、動手能力、綜合素質和創新精神得到顯著提高,取得了良好的效果。
[關鍵詞]
軍事生物醫學工程;實驗教學;考核模式
近年來,第四軍醫大學生物醫學工程專業立足軍事和醫學的雙特色背景,率先提出了軍事生物醫學工程專業的概念[1-2]。該專業以培養面向軍隊現代衛勤保障任務需求的復合型、創新性人才為目標,構建了以生物醫學工程系列課程為基礎,醫學電子、醫學計量、衛生裝備及醫學影像4個模塊為專業方向的特色專業課程體系[3-5]。該課程體系中的“電路原理”“模擬電子技術”“信號與系統”等專業基礎課程,起著聯結理論知識與工程實踐的橋梁作用,在軍事生物醫學工程人才培養過程中發揮著重要作用[5]。然而,第四軍醫大學軍事生物醫學工程專業學生的專業基礎課程學時有限,與專業人才培養的高需求構成了矛盾。因此,如何改進教學方法、提高教學質量,是目前亟待解決的問題。軍事生物醫學工程專業基礎課程兼具理論性和實踐性,通過實驗教學可有效鞏固基本概念和方法,提高學員的動手能力、綜合分析能力及創新能力[6-8]。為此,我們借鑒國內外教學改革的經驗,結合軍事生物醫學工程學科的特點,將該專業教學改革的重點放在實驗教學上,以新的考核模式牽引實驗教學改革。
1基本思路
在現代教育理念中,過程管理是實驗教學區別于理論教學的最大特點。通過這一環節能保證每個學生的實驗效果,切實達到知識理論和實踐操作相結合的目的[9-10]。因此,軍事生物醫學工程專業基礎實驗考核必須既看結果、更注重過程,將過程考核作為實驗課程考核模式改革的重要內容。當前國內外生物醫學工程學科呈現出日新月異的特點,大量新理論和新技術的涌現和成熟,要求生物醫學工程人才必須主動學習、不斷提升自身各方面的能力,以便適應學科發展的需要[11]。針對這一現狀,國際上許多知名大學的生物醫學工程專業均以學生為主體作為提高教學質量的核心要素,強調對學生主動學習能力的培養[4]。軍事生物醫學工程與普通生物醫學工程具有相同的專業屬性,因而其實驗課程的考核也應體現這一特點,充分激發學生的發現性、體驗性和探究性。軍事生物醫學工程專業人才面向的是軍隊特殊功能群體,以解決軍隊現代衛勤保障中生物醫學工程問題為主要任務[3-4]。隨著新時期我軍衛勤保障的領域不斷拓展,特別是復雜化、多樣化非戰爭軍事行動實踐的凸顯,要求衛勤保障人才具備知識、技能、責任為一體的綜合能力素質,才能跨越軍兵種、部門界限完成保障任務[12]。因此,軍事生物醫學工程專業基礎實驗課程的考核必須跳出以實驗結果作為唯一指標的傳統模式,要強調全面性評價觀。
2實施方法
2.1分階段考核,突出個別質疑實驗過程考核具備實時性,課堂提問、查看預習報告和實驗記錄等傳統方式能有效增強考核的真實性,但在啟發學生思維、突出學生個性方面效果欠佳。為了有效地解決這一問題,我們根據軍事生物醫學工程專業特點設計相應的過程考核方案,主要在2個方面進行了探索和實踐:一是考核過程的安排,二是特色考核方式的建立。(1)將專業基礎實驗課程的考核評價分為基礎考核和綜合考核2個階段,體現對學生實驗技能、態度、協作等情況的全程式評價。其中,基礎考核主要對安排課時內進行的系列基礎驗證性實驗進行考核評價,以實驗報告為依據進行評價,記為平時成績,占實驗成績的50%;綜合考核主要對課外開展的綜合設計性項目進行考核,以項目匯報的形式進行考核,記為期末成績,占實驗成績的50%。(2)在分階段考核的基礎上,建立以個別質疑為核心的過程評價方式。研究和實踐表明,教師對學生的一對一指導和質疑在眾多過程考核方式中,最能體現考核評價的客觀性,并且能夠激勵學生主動思考和探索[10]。軍事生物醫學工程專業在研究型軍醫大學內開設,專業規模小、學員人數少、師資力量強,因而特別適合采用這種方式。為此,我們在基礎項目的實驗報告中增加了拓展思考題并對其進行評定。這些思考題是教師針對每個學生的實驗操作步驟提出的,因此題目和答案因人而異,從而杜絕了實驗報告的抄襲,并體現出學生的個性和思考。
2.2開放考核資源,以問題為驅動自主學習模式倡導學生自主學習、把實驗的主動權交給學生,使實驗教學呈現出較強的開放性[11]。主要表現為不同學生個性和目標層次不同,導致實驗內容、方法思路和結果結論存在差異。與之相對應,實驗考核方案也應適應這一特點,并采取行之有效的措施。為此,我們主要對考核資源進行了分類設計和調整重組,主要從以下幾個方面進行了實踐:(1)考核題目開放。除教學大綱指定的基本項目外,綜合考核題目由學生自主選擇,實驗任課教師只需根據教學大綱及實驗條件明確實驗教學情境,對實驗內容、實驗過程及實驗要求等細節做具體規劃、明確任務要求。近年來我校軍事生物醫學工程專業實施特色教學模式,大力推行教學與科研相結合、本科生導師制等,為專業基礎課程實驗考核提供了大量綜合設計性題目。例如,實驗課程任課教員承擔的國家和軍隊教學或科研課題,經過加工、提煉后可用于考核;以本科生導師制為依托開展的本科生早期接觸課外科研項目;軍隊和地方各種專業技能和創新大賽題目等。(2)指導教師開放。綜合設計實驗工程性強,學生能否在考核中取得好成績,除了充分調動自身主觀能動性以外,教師的科學指導也很重要。為了與開放化的考核題目相適應,我們允許學生自主選擇指導教師。因而除了實驗課程任課教師外,學生們還可以選擇實驗課對應的理論課程教師,以及自己本科階段的導師。特別是采取最后一種形式,教師和學生相互了解程度深,教師能結合學生個性和特長,針對實驗設計方案的可行性及結果提出預判,避免學生走彎路。(3)實驗室開放。開放各種教學和科研資源,鼓勵學生開展軟硬件聯調實驗,將電路、模電、數電、信號等課程的實驗內容結合起來,達到電子信息類專業知識和技能的融會貫通。為此,我們采用圖書館模式管理實驗室,對電路、模電、數電、仿真等多個教學實驗室實行全天開放,并且對相關實驗儀器和消耗器材按需供應。除此之外,從查閱資料、選擇元器件、構思實驗方案,再到仿真、安裝、調試電路,直到完成全部實驗,學生均獨立進行,教師只負責驗收和考評,并對學習成績優秀或有特長的學生開展個性化培養。(4)人員組織開放。團隊協作是現代工程技術人才必須具備的能力素質,也是軍事生物醫學工程專業人才培養目標的重要方面[13]。因此,在綜合設計項目的研究過程中,學生既可自主探究,也可以尋找合作伙伴組成1~3人的項目小組,充分發揮團隊協作的優勢。與之相對應,考核也要求以項目小組為單位考察實驗操作和任務完成情況,并在此基礎上對每組的同學進行個別質疑和考察,得出個人評價。
2.3創新考核方式,豐富評價指標軍事生物醫學工程專業要求培養高素質復合型現代衛勤保障人才,實驗考核要體現這一目標就必須在考核方式上有所創新。為此,我們借鑒科研工作匯報的經驗,在綜合考核中采用以項目答辯為主要形式的考核方案。整個答辯過程以項目組為單位進行,分為3個環節:(1)口頭匯報。以全面培養學生制作多媒體課件、口頭表達及總結提煉的水平和能力,要求利用多媒體素材進行一次時間為5min的匯報。(2)成果演示。以培養學生熟練操作技能和良好實驗習慣為目的,對提交的仿真程序或電子電路進行現場演示和測試。(3)提問互動。以培養學生溝通應變能力和考察項目組內各成員參與實驗情況為目的,由評委根據匯報和演示情況隨機選擇學生提問。在上述考核方式的基礎上,我們采用專家討論和問卷調查的方式,建立了軍事生物醫學工程專業基礎實驗考核的評價指標體系及其指標權重。該指標體系涵蓋了學生基礎知識、實驗技能、能力素質、情感態度和作風紀律5個I級指標,以及實驗內容、實驗儀器的熟練程度、答辯表達和課件制作等15個Ⅱ級指標,不僅對學員的理論基礎和實踐能力做出考核,而且對學生在工程實踐過程中的思路、態度、協作、軍人作風等多方面情況進行了全面評價。
3實施效果
上述考核模式已在2014年度秋季學期對第四軍醫大學2012級生物醫學工程專業本科15名學員進行了試點實施。我們根據軍事生物醫學工程專業本科人才培養方案對實驗教學的要求,對“信號與系統”實驗課程進行了基礎考核和綜合考核,取得效果如下:(1)杜絕了實驗不預習和準備不充分的現象,學員學習的自主性明顯增強,部分同學在實驗過程中能提出獨到的設計思想,實驗效果明顯提高。(2)全面提升了學員多媒體課件制作、總結提煉、口頭表達、文字組織、溝通交流和團隊協作的水平和能力,為他們今后的科研工作打下了良好的基礎。(3)充分展現了學員的興趣、特長和作風紀律等非專業知識技能的情況,為在“信號與系統”理論教學中實施因材施教的個性化教學提供了信息。(4)重點培養了3~5名優秀學員的工程實踐和科研創新能力,組織他們參加了第九屆全國信息技術應用水平大賽,并取得了好成績。
4結語
軍事生物醫學工程作為生物醫學工程與軍事醫學交叉融合的產物,是以服務軍隊衛勤保障現代化為目標的特殊專業。我們圍繞該專業基礎課程實驗教學的考核,研究了全程性、開放式、多樣化的考核新模式并取得了良好效果。該研究進一步豐富了軍事生物醫學工程專業特色教學模式,對于提高軍事生物醫學工程專業人才培養質量具有重要的現實指導意義。我們將以此為起點,繼續深化該專業實驗教學改革,堅持教員為主導、學員為主體的教學理念,滲透全面教育觀、精英教育觀、創新教育觀、開放教育觀等現代教育思想,為培養現代化衛勤保障急需的高素質人才不懈努力。
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【關鍵詞】“生物工程”專業 “專業實踐” 就業
就業藍皮書《2012年中國大學生就業報告》中提到生物工程專業屬于2012年就業“紅牌”警告10大專業之一,對于該調查結果,開設了生物工程專業的高校應具有足夠的危機感,應進一步探索他們“就業困難”的原因并進行改善。確如藍皮書所書,生物工程專業畢業生在近幾年遭遇了 “就業困難”的窘境,本文試圖從生物工程學生的就業現狀和專業課程設置入手,探尋相關的原因。
一、生物工程專業學生“就業困難”現狀及原因
筆者對湖南某本科院校生物工程專業及屆畢業生的就業情況進行跟蹤調查,發現初次就業率均在85%以下,在本專業生物工程相關產業就業學生的百分比在25%左右,從事與生物工程專業不相關工作的畢業生平均高達35%。這意味著很大一部分畢業生在校所學的專業知識在他們工作中沒有得到學以致用。而更甚的是,有15%的畢業生未能順利就業。
從總體上來看,生物工程專業學生的就業率較低,有小部分同學畢業后未能順利就業。而從就業質量來看,生物工程專業學生的就業質量偏低,在本專業從事工作的學生人數少。筆者認為學生就業情況不明朗的主要原因在于學生的專業實踐活動未受到重視,未發揮出其應用的作用,未能幫助學生在校期間形成核心就業競爭力。
專業實踐是學生把所學知識運用到實踐中的關鍵環節,能夠幫助學生開拓視野,增強他們的專業應用技能,促使他們明確畢業后的就業方向,獲得就業的核心技能,形成核心的就業競爭力。
但是,生物工程專業學生的專業實踐活動并沒有受到重視。大部分生物工程專業的實習都是在工廠當搬運工幫忙搬運,或者進行與專業毫無關系的自主實習,隨便混個公司的章子蓋上便了事。學生無法通過專業實踐活動獲得一定的專業技能,從而直接導致他們缺乏就業競爭力,在就業時被用人單位排擠。
二、以“專業實踐”促“生物工程”專業學生就業對策分析
“專業實踐”活動少且缺乏針對性是“生物工程”專業學生“就業困難”的主要原因,我們因對現有的“專業實踐”方式進行改善,以幫助學生更好的就業。
(一)以“就業”為導向,合理規劃學生“專業實踐”活動
在制定生物工程專業學生“專業實踐”教學方案時,應從生物工程市場需求出發,針對生物類企業的需求,合理安排,幫助學生形成相應的工作技能。[1]如:加強學生微生物及啤酒酵母菌種選育、啤酒釀造工藝學的教學實踐活動,有利于促進學生在啤酒廠從事相關技術崗位。
同時,高校應拓寬“專業實踐”口徑,根據學生的興趣,把生物工程專業實習分為生物營養、發酵工藝一、發酵工藝二、環境生物技術等方向。[2]學生可以根據自己的興趣和以后就業的需要選擇其中的幾個方向,進行專業實踐。如:選擇生物營養方向的學生可以進一步進行營養與食品衛生學、動物營養與飼料學的專業實踐活動,畢業后可以從事生物營養工程技術的工作。
(二)對實驗教學環節進行分類和歸納
實驗教學環節也是學生“專業實踐”活動中重要的部分,當前生物工程專業的實驗教學環節存在簡單粗糙,重復等問題。實驗技能培養體系應歸納為基礎課程實驗、大學生研究性學習與創新性實驗、綜合性大實驗、畢業論文四部分。
基礎課程實驗是課程大綱要求一定需要完成的驗證性實驗。基礎課程實驗要進行總體性設計,既滿足課程需要,又盡量避免累贅,幫助學生用有限的時間掌握盡可能全面的基本實驗技能。
大學生研究性學習與創新性實驗可以培養學生的實際動手能力和科研素養,這對于有意向在企業工作的學生很重要。從學生大學二年級下學期起,就可實行導師制模式,把學生分配到導師的實驗室中,由相應的導師指導學生進行一些創新性實驗。[3]
綜合性大實驗則應該安排在基礎課程實驗知識學完之后,通過把重要的實驗銜接在一起的方式,讓學生進一步學習并鞏固核心就業實驗技能。如在發酵工程和環境生物技術方面的核心實驗技能有:通風類型、環境生物技術實驗技能和釀酒綜合工藝,我們可以把它們串聯在一起形成一個綜合大實驗。[4]
(三)建立有序的社會實習模式
社會實習活動是學生“專業實踐”活動中最重要的環節,而建立有序的實習基地是安排學生進行社會實習活動的首要環節。首先,高校應進行實習基地的篩選與建設。高校應組織社會實習活動指導小組成員對生物類就業單位進行調研。通過下企業實踐,對企業訪問等調研方式,多聽取他們的人才培養建議,掌握企業人才需求,了解他們在技術科研、革新、實習生招納等方面的需求,共同探討合適的合作方式。
其次,高校應在多方面開展工作,提高企業對實習基地的重視度。高校應充分重視實習生實習期間的表現。在每次實習前,開實習動員大會,對實習的相關注意事項進行詳細說明。在實習進行中,高校和企業各安排一名指導教師同時進行指導,高校指導教師應經常與企業指導教師聯系,聽取他們的建議。實習結束后,邀請企業指導教師召開研討會,及時總結經驗并解決問題。
具有幾家固定的實習基地之后,高校便可以建立“有序”的實習模式。根據這一模式,可把生物工程專業的實習分為認識實習、生產實習、畢業實習三個階段,利用暑假時間延長學生的實習實踐教學時數,實現從學生大學一年級到大學四年級“有序”實習模式。
認識實習的目的是幫助學生了解生物類企業的生產工序等相關的專業技能。認識實習應該安排在第二學期末,與暑假期間學生的社會實踐活動相結合,為學生提供足夠的與生物類企業接觸的時間,加深學生對本專業的了解,增強他們專業學習的興趣,增強他們的學習信心。
生產實習可安排兩次,時間可定在第四和第六學期末。生產實習主要幫助學生在社會實踐中進一步鞏固所學專業知識,讓他們通過操作來發現自身實驗技術的不足,從而促使他們在以后學習中,有針對地改善。與此同時,還幫助學生初步形成畢業后的就業方向,激勵他們朝著方向不斷努力。
畢業實習可安排在第八學期初。畢業實習的作用是幫助學生確定畢業后的就業方向,讓他們進一步鞏固專業就業技能。同時,對實習單位就業崗位滿意的學生,也可爭取與企業達成就業意向。
在社會實習期間,除認識實習以外,學生都應該去不同的工段動手操作,每天通過實習日志記錄實習內容和感受,以幫助他們進一步發現自身的不足。在實習結束后,學生應撰寫并向企業和學校指導老師提交總結性報告。校內外指導老師應根據學生的表現,對學生的實習情況進行考核評分,并將評價結果如實反饋給他們,以促進他們在以后的學習和工作中進行改善。高校也可以召開實結大會,組織教師對學生的實習表現進行答辯式綜合考查,最后給出實習成績,記入學生的成績檔案。[5]
三、結語
生物工程專業學生“就業困難”問題的改善之路任重而道遠。高校應從生物產業的相關用人單位中尋找“就業困難”問題的答案,而學生的“專業實踐”活動作為學生就業路上的重要環節,更應該受到足夠的重視,應該進行合理的安排和規劃。只要高校能夠認識到生物工程專業建設中存在的問題,并積極進行改進,相信“就業困難”問題一定會迎刃而解。
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作者簡介:
周聞名,女,1984年生,湖南永州人,碩士,研究方向:教育學、課程與教學論。
關鍵詞 生物工程 生物制藥工藝學 理論教學 實踐教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼: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
生物工程技術是21世紀科學發展的核心技術之一,為解決人類面臨的糧食、健康、環境、能源等開辟了廣闊的前景。但隨著生物工程技術產業的快速發展,專業技術人員的缺少逐漸成為行業發展的瓶頸。國內大多數高校為適應形勢紛紛開設了生物工程專業,極大地緩解了這一現狀。但由于各高校的具體情況不同,生物工程專業的課程設置情況差別很大,從而出現了一些課程設置不合理、課程理論與實踐環節脫節、專業特色不明顯、畢業生難就業等系列問題。我校的生物工程專業前身為發酵工程專業,課程設置主要偏向傳統的微生物發酵原理、發酵工程設備、酒類及乳制品發酵工藝等方面。因此存在這一些如課程設置面窄、實驗環節較少、專業重點不突出等問題。如何根據本專業的優勢,利用現代生物技術改進傳統發酵技術、提升專業特色、適應社會需求是我校生物工程專業發展的主要方向。
1 生物工程專業生物制藥工藝課程的特點
生物工程技術主要應用于醫藥衛生、能源工業、食品輕工、環境保護等幾個方面。其中醫藥衛生領域是應用最廣泛、成效最顯著的一個領域。因此我校根據社會需求、專業發展需要,將生物制藥工藝學由生物工程專業選修課調整為專業必修課程之一,并增加了教學課時及開設了相應的實驗環節。
生物制藥工藝學以生物化學、微生物學、生物工藝原理、下游提取分離技術、生物工程分析、基因工程和免疫學為基礎, 研究生物藥物生產原理、工業生產過程、制定生產工藝規程、制藥生產過程優化,實現安全、經濟、高效生產藥物的一門學科。①課程不僅與其它基礎課、專業課聯系密切,更注重與生產實踐緊密相關。
目前,對于生物工程專業學生開設生物制藥工藝學,在理論教學與實踐環節方面與制藥專業及藥學專業有較大的不同,主要存在生物工程專業學生藥學基礎較差,對于藥物特點、新藥研究開發、藥理學、藥物動力學及臨床前安全性評價等了解較少。因此課程不僅要注重藥物基礎知識的講解,更要突出生物技術在藥學方面的應用和生物制藥的優勢。本文根據多年的教學實踐,從理論教學和實踐環節探討生物制藥工藝學在生物工程專業的教學改革探索。
2 生物制藥工藝教學改革的措施與途徑
2.1 理論教學方面
2.1.1 根據專業特點,重組及補充教材內容
生物工程專業學生藥學方面的基礎較差,因此根據本專業特點,將教學內容分為:藥學基礎內容、三大生物藥物的制備工藝、現代生物技術制藥工藝三部分。學生在了解了藥物的研發、藥理、質量控制等的基礎上,結合本專業特色學習傳統藥物微生物藥物、生化藥物及生物制品,然后重點了解現代生物工程技術對傳統藥物的改進及革新。既要體現傳統的生物制藥工藝的精華,更要把握現代生物技術制藥的新技術、新成果。
目前,生物制藥工藝學教材多種多樣,內容形式五花八門。其中教材很多偏向現代生物技術制藥或者注重生物藥物的提取分離,對我校以發酵為特色的生物工程專業難以滿足教學需求。由本校教師齊香君經多年教學積累編寫的 《現代生物制藥工藝學》,充分結合生物工程的專業特點,內容設置合理、注重專業特色。因此作為我校生物工程專業生物制藥工藝學首選教材。
近年來,隨著生物工程、生物分離工程技術和生物領域高精尖儀器的迅速發展,生物藥品的種類和數量不斷增加,生物藥品制造工藝的研究開發也取得了巨大的進展。教材的內容需要與時俱進,不斷更新。在講授時,要善于引用國內外相關領域的最新研究成果、新方法、新進展。拓寬學生的知識面,激發學生的求知欲。例如在抗生素一節中補充基因工程對傳統菌種的組合生物化學和高通量篩選的優化等。同時注重教學內容與科研成果有機結合,應根據我校生物制藥方面研究成果,在教學內容上穿插生物藥制藥實例,擴充教學內容,增強學生的研究興趣。
2.1.2 教學方式
生物制藥工藝學課程是一門理論緊密結合實踐,應用性強、操作性的學科。學生在前期的微生物學、發酵工藝原理、下游提取技術等基礎課中已經掌握了各種工藝控制原理、代謝產物分離方法等理論,如果僅采用傳統的講述式教學方式,學生覺得老師是重復以前的知識,抓不住重點,學習沒有積極性。因此改進教學方法, 提高教學質量,從而使學生能將原來所學的基礎理論,具體分析生物藥物的生產工藝,理論指導實踐。我們在課堂上主要采用啟發式和案例法教學法,實現了教與學的互動,活躍課堂氣氛,充分調動學生的學習積極性,培養了學生分析問題和解決問題的能力。
啟發式教學,主要根據學生的認知狀態和教學內容的系統性,設計一些有啟發性、有承前啟后作用的問題,或設計能體現教學難點重點的問題。在授課過程中適時提問,鼓勵學生根據所學認真思考、相互討論、大膽發言,教師針對性進行點評或補充,從而激發學生的獨立思考和積極學習的主觀能動性。例如在病毒類疫苗生產方法的教學中,將實習時錄制的某生物制品廠一種疫苗生產車間的視頻或圖片進行播放,展示了相關細胞種子罐、繁殖罐、工業用離心機等各種加工裝置及整個加工過程,學生看完后會產生強烈的興趣,然后給學生提出問題:視頻中播放的動物細胞是用來干什么的?為什么加工病毒類疫苗要采用這樣的工藝過程?工藝的控制從哪些方面使病毒產量最大化?使學生將有關細胞培養的知識與疫苗制備聯系起來,并引導學生討論,最后得出相應的結論。從而激發學生的思維活動,引導學生自覺地對以前學過的知識進行回顧和總結,分析解決問題,提高課堂教學效果。
案例教學,主要是在生物制藥工藝學教學中,結合微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的典型藥物生產工藝,建立案例庫,在該課程部分章節教學中應用案例教學模式。例如,在講解“四環素生產工藝”這一章節時,在教學中先通過講解認識四環素這種藥物的結構特點,然后以案例庫中各個工廠具體四環素生產工藝為案例,組織學生對各種工藝進行研討,要求學生從菌種、代謝控制、分離純化方式以及收率、能耗、環保、安全及關鍵設備使用等方面對各廠工藝進行總結、分析比較,并從中自行設計最佳工藝。通過應用案例法教學方式,實現由案例具體分析到新內容理論知識的講解,使學生通過對具體藥物在不同案例中具體生產問題進行深入的思考,培養學生分析和解決問題的能力。
2.1.3 改善教學手段
生物制藥工藝學課程許多理論知識較枯燥乏味。如果單純采用板書形式來講解一些相關原理和工藝過程,不僅課堂信息量少,對于一些重要的設備學生不能形象地感知。而多媒體的引入, 將有效進行重點歸納、難點釋疑、習題、參考文獻目錄、生物制藥工藝實例和實驗的現場圖片的展示,從而產生生動、直觀的教學效果,改變了傳統教學的沉悶氣氛,使教學內容更豐富、色彩。②但在實際教學中單純使用多媒體,也易導致學生跟不上老師的講解、注意力不集中等問題,因此授課時注重板書和多媒體課件的有機結合。教師要善于將板書內容與多媒體綜合利用,不僅能吸引學生的注意力,激發學生對講授內容的興趣,更便于學生從整體上把握知識的系統性。
2.2 實踐教學內容
我校的生物工程屬于工科專業,要求教學內容上不僅注重理論知識,更要強調實踐教學的完整性與系統性,將理論教學與實踐教學互為基礎、共同提高。
生物制藥工藝學實驗就是將生物制藥的理論和技術應用于實踐環節,要求通過實踐來驗證各類生物藥物的制造方法、工藝路線、生產條件的設計合理性。以往驗證性實驗偏多,學生在做完實驗后僅僅只掌握了基本操作,印象不深,走向工作崗位后難以很好地與生產實際相結合。
我校的生物制藥實驗經過多年的改革實踐,不僅幫助學生掌握了必要的工程技術和學科的基本研究方法,而且培養了學生的科學精神、動手能力和創新能力。首先,實驗教學中設計一些基本技能訓練實驗,對學生進行基本方法、基本技能及基本儀器設備的訓練與應用,培養學生動手能力。其次,選擇綜合性實驗,主要使學生應用所學知識進行生物藥物制備,例如鏈霉素的發酵等。通過運用前期學到的種子培養、發酵控制、代謝產物分離純化等的綜合知識,培養學生綜合分析、思維能力,對實驗中出現的問題要求學生進行總結。再次,開設設計性試驗,教師事先為學生擬定一些實驗題目,讓學生自主選題,查閱文獻資料并自行設計實驗方案,包括實驗中所用的材料、試劑、儀器、方法、步驟和預期結果等,然后組織各組學生討論以確定實驗方案,最后經指導教師審核,并在教師指導下學生自行準備實驗、完成實驗,實驗結束后各組學生上交具備材料、方法、結果和討論的實驗報告。③這種教學方法不僅能培養學生自主學習和動手、創新能力,而且也有助于學生將理論與實踐更好地結合,為他們將來的科研能力打下一定的基礎。
我們在教學中除了要培養學生在實驗室的操作技能外,還應該帶領學生多參觀走訪相關的工廠、企業,如生物制品廠、各類制藥廠等等,并安排學生參加適當的生產實習,這樣對培養學生的生產觀念和學習興趣都是十分有效的。如重組胰島素等工業化大生產的過程進行了解,于是參觀一些制藥企業就顯得非常必要。
3 小結
生物制藥工藝學是生物工程一門重要課程,教學內容和實踐環節需要不斷實踐和改革,采用科學的教學方法和手段,并緊密結合生物工程的最新的研究科研成果,使學生能適應社會發展的需求。在今后的教學實踐中,我們將不斷深化教改,勇于探索,使生物制藥工藝學課程滿足人才培養及學科發展的需要。
基金來源:陜西科技大學教改項目“生物制藥工藝學課程教學方法的探索與實踐”
注釋
① 沈廣志,梁啟超,鄒桂華,等.提高制藥工藝學實踐教學效果的探索與實踐[J]. 實驗室科學,2012(5):151-153.
關鍵詞:工科院校;生物醫學工程專業;生物實踐教學;教學改革
中圖分類號:G6421 423;Q 95-33 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0075-02
生物醫學工程(Biology Medical Engineering,BMI)是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的,其主要是運用現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學工程的特點[1]。自上世紀70年代末以來,國內許多醫學院校、綜合性大學、理工科大學及相關科研機構都設立了生物醫學工程專業,涵蓋了生物信息、醫療儀器、生物材料、生物工程等多個專業方向,課程設置主要包括工程類課程和醫學類課程,旨在培養具有各方面能力的復合型人才[2]。
在生物醫學工程專業的培養體系中,實踐教學是培養大學生的創新意識、創新思維和創新精神、提高整體教學質量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學生物醫學工程專業是在學校原來的信號與信息處理等優勢學科的支撐下發展起來的,因此在醫學信號處理、醫學圖像處理、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、教學平備。比較而言,學校在生物醫學領域的教學和科研上相對薄弱,特別是在生物醫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、資源優化配置、教學內容改革和教學方式更新等方面入手,對生物醫學工程專業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構建了包括課內實驗、專題實驗、綜合訓練和生產實習一系列完善的實踐教學體系結構。但隨著我國生物醫學工程學科建設工作的開展,以及生物醫學領域研究和應用的快速發展,迫切的需要將更多的生物醫學知識融入到工程學知識中。為了擴展生物醫學工程專業學生在生物醫學領域的知識,激發學生的學習興趣,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,包括現代生物學、定量生理學和解剖生理學等。
由于學校在生物醫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]。但我校生物醫學工程專業大綱,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,需要大幅的調整以適應本專業學生的培養要求[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(表1),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、生物醫學實驗教學改進辦法
1.培養專任教師隊伍。為了提高我校生物醫學領域的教學和科研水平,近幾年來,已引進多個生物醫學相關專業的博士和高級人才,構建了一個高學歷的教師隊伍。教師的專業和研究方向包括了分子生物學、蛋白質工程以及納米材料毒理等,這些教師的專業背景和知識體系完全滿足了現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展的需要,我校已于近幾年建設完成了生物醫學實驗室。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,使學生系統化地學習和掌握全面的生命科學綜合實驗技能,以培養生物醫學工程領域創新性人才,同時為生物醫學工程專業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,我們為學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,極大激發了學生的對生物學課程的學習興趣。
3.改革實驗教學內容和方法。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學相關實驗有興趣并且有能力的本科生申報創新項目,鼓勵教師和學生并將畢業設計與創新項目相結合,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,培養創新思維,同時還加深例如學生對各種專業課程的理解以及對生物工程專業的認識。實踐證明,上述教學方法激發了學生的學習興趣,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、南京中醫藥大學、江蘇省中醫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。通過在大學和醫院等實習基地的參觀和關系,讓學生充分認識到生物醫學工程專業的學習目的和專業知識的應用價值。
生物醫學工程專業作為一門為生物學和醫學服務的交叉學科,生物學實驗課對生物醫學知識的學習和理解掌握領域非常重要。針對我校生物醫學工程專業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。極大地激發了學生的學習興趣,調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,繼續完善現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展。
參考文獻:
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[8]馮波,翁杰,黃楠,等.結合學科特點和自身優勢建立生物醫學工程本科專業實驗教學體系[J].實驗技術與管理,2006,23(10):15-17.
關鍵詞:生物醫學工程 電子類課程 教材選擇 項目教學法
生物醫學工程專業是20世紀70年代末在我國出現的集多個學科領域于一身的交叉型新興學科。該專業涉及生物學、醫學、電子學、材料學、工程學、物理學和計算機技術等多門學科的知識,具有知識覆蓋面廣、學科交叉性強、應用實踐性強和就業口徑寬等特點。
生物醫學工程本科專業培養目標設定在為醫療機構提供醫療儀器設備的研發和維護人員,但經過近50年的發展,四年制本科教育只能為畢業生提供一個該專業的入門引領,或是提供了理工科和醫學學習經歷,將各學科知識疊加,學生很難將各學科融會貫通,并應用于實際工作中。為此,如何讓醫學院校的生物醫學工程本科生在面臨就業時突出專業特色,脫穎而出是值得我們思考的問題,課程建設是專業培養的基礎,在生物醫學工程本科教育上顯得尤為重要。
生物醫學工程專業眾多門專業基礎課中,電子類課程與計算機類課程、自動控制技術、醫療儀器原理類課程都有著密不可分的聯系,本科生只有掌握電子技術才可以為日后從事生物工程相關研究打下良好的硬件和軟件基礎。因此,電子類課程在眾多基礎課程中有著不可替代的重要性,現根據我校電子類課程教學情況中存在的不足,提出幾點思考與建議。
一、電子類基礎課程特點
電子類基礎課程包括電路分析、模擬電子技術、數字電子技術和電工學等。這些課程是生物醫學工程專業的專業基礎課,也是多門專業課程的先行課,為生物醫學電子學、自動控制原理、單片機技術與應用、醫用儀器原理、檢驗分析儀器和醫用影像設備學等課程奠定理論基礎。該類課程具有如下特點:第一,具有承前啟后的特點。針對生物醫學工程專業的學生必須具有扎實的大學物理、高等數學等理論支撐才能學好電子技術課程,并為后續醫學儀器的原理分析和設計打好堅實的基礎。第二,課程內容抽象,理論知識復雜,實踐性強。這一特點導致學生出現兩極分化,理論扎實的學生,學習興趣越來越濃;而理論知識學的不好的則厭倦電子類課程學習,實踐動手能力也得不到提高,更缺乏對課程中各種電路的理解和設計制作能力。
二、教學中存在的問題
1.學生缺乏學習興趣
由于學生報考時對所報專業不了解,盲目選擇,使得原本愛好醫學的學生選擇了該專業,入學后開始抱怨選錯了專業,繼而也把這種情緒帶到了學習中;另外,電子類知識都是各種復雜難懂的、功能各異的典型電路,以及對各種電路的結構和工作原理分析,電子類課程各學科之間以及每門課程的各章節之間都是環環相扣的,如果學生電子類某一科學習不好,會影響到后面其他電子類課程乃至專業課的學習。
總之,一些學生對錯選專業的負面情緒和電子類課程知識復雜難懂的特點,使得他們對電子技術類課程缺乏學習興趣,甚至在學習中出現倦怠情緒,要想改變這種情況不是一朝一夕就能完成的,對于專業的培養目標和就業去向已經明確的前提下,我們更應該思考的就是如何從教學中激發學生的學習興趣,使他們對這個專業充滿希望,對電子技術類課程提高重視程度。
2.教材選擇對電子類課程的影響
生物醫學工程專業具有知識覆蓋面廣,但每科研究深度淺等特點,因此在教材的選擇上也要配合專業特點,選擇難易程度適度,能為專業課服務的合適教材。
我校電子類課程的教材選擇普遍偏難。雖然教材知識覆蓋面夠用,但知識的深度和難度偏大,學生在計劃學時內很難消化理解。課時少,授課內容多,難度又大,無疑加重了學生的學習負擔和厭學情緒。可見,教材的選擇對于適應教學需求,學科體系的建設,學生學習興趣的培養都很重要。
3.醫學院校理工科教師醫學知識薄弱
醫學院校的工科專任教師多數沒有醫學相關知識的學習背景,而且我校電子類專業基礎課所選教材幾乎與醫學無關,導致電子類課程授課內容與醫學聯系不緊密。因此,醫學院校理工科教師應該普及醫學知識,這樣理工科教師授課時才能更恰當的引入典型醫學實例,為醫學儀器課程的開展做好準備,為專業課奠定基礎。
三、結合課程特點與專業培養目標改進教學方法
1.采用多種教學方法相結合
對于電子類課程,由于具有課程內容抽象,理論知識復雜,實踐性強等特點,采用傳統啟發式教學會使得理論知識的傳授枯燥無味,教學效果不明顯,教師可根據教學內容采用任務驅動式教學方法、案例教學法和答辯式教學法等多種教學方法結合使用。把課堂翻轉起來,盡量讓學生在課后完成資料查閱和教學內容的學習,教師在課堂上只解決學生自學后提出的或未能解決的問題,教師仍然是課堂的主導,學生根據老師每次有針對性的任務去自行學習,既完成了任務,達到教學要求,又提高了學生學習和思維能力。
2.實驗課程采用項目教學法,激發學生學習興趣
與其他學科不同,每一門電子類課程都有相關的實驗課程,學生在完成與理論知識相對應的驗證性和設計性實驗外,還需要開展一些綜合性實驗環節,以提高學生對于小型醫療儀器的理解和研發能力。我們可以針對生工學生設計小型的綜合實驗項目,如把電子血壓儀等小型醫學設備拆分成若干部分,各部分再組成一個設計項目,有能力的學生任項目組長,其他學生根據掌握知識的情況和個人喜好選擇完成某一部分的電路,由任課教師統一指導。這樣在有任務驅動、有完成目標、有時間限制、有指導教師和有合作伙伴的前提下,學生學習的積極性會被充分調動,實踐動手能力也會在項目的驅使下逐步提高,為日后走向工作崗位積累經驗。
四、結論
本文針對電子類課程闡述了教學中的問題和對策,實際上生物醫學工程專業在課程建設與培養目標上還有許多不足之處,該專業的本科畢業生在擇業時缺少和其他工程專業畢業生競爭的優勢。因此,生物醫學工程專業在專業方向設定上應向著多元化發展,借鑒國外對生物醫學工程的人才培養模式,實現生物醫學工程專業方向上理工科和文科并行發展,為生物醫學工程畢業生就業打開更廣闊的突破口。
參考文獻:
[1]王能河,但漢久.生物醫學工程專業(醫學影像工程)本科課程體系比較研究[J].現代儀器與醫療,2013,19(2):70-74.