材料類專業(yè)研究生《生物材料學(xué)》課程的教學(xué)探討

廖建國(guó) 文靜

摘? 要：該文針對(duì)《生物材料學(xué)》課程教學(xué)中存在的問題，該文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式等方面對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革和探討，提出教師首先應(yīng)該加強(qiáng)自身的知識(shí)素養(yǎng)，追蹤國(guó)際最新研究成果，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容;其次要將傳統(tǒng)的課堂講授與討論式教學(xué)相結(jié)合，有意識(shí)地進(jìn)行啟發(fā)式、案例式教學(xué);最后在考核方式上要實(shí)行多種考核方式相結(jié)合的方式，多方面考核學(xué)生學(xué)習(xí)能力和掌握情況，以提高生物材料教學(xué)效果和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：生物材料? 教學(xué)改革? 啟發(fā)式教學(xué)? 案例式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2020）12（b）-0143-03

Abstract： According to the existing problems in the course teaching of Biomaterials， the teaching mode is reformed and discussed in this paper from the aspects of teaching content， teaching means and examination methods， and proposes that teachers should first strengthen their own knowledge literacy， track the latest international research results and update the teaching content in real time. Secondly， traditional classroom teaching and discussion teaching should be combined， and heuristic and case teaching should be conducted consciously. Finally， a combination of various assessment methods should be adopted to assess students' learning ability and mastery in various aspects， so as to improve the teaching effect and quality of biomaterials.

Key Words： Biomaterials; Teaching reform; Heuristic teaching; Case-based teaching method

人口、資源、環(huán)境和健康是21世紀(jì)人類面臨的四大難題，解決這些難題的希望在于科技進(jìn)步，特別是生命科學(xué)的進(jìn)步。生命科學(xué)與其他理工科學(xué)科進(jìn)行交叉與融合可獲得蓬勃的生命力和發(fā)展?jié)摿Γa(chǎn)生許多新的生長(zhǎng)點(diǎn)，并已在多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，各高校陸續(xù)為非生物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)了生物醫(yī)學(xué)類課程，這對(duì)于優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)復(fù)合型人才、提高大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)都具有十分重要的意義[1-2]。

材料科學(xué)是當(dāng)代社會(huì)文明和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的三大科學(xué)支柱之一。生物材料學(xué)是近年來材料類學(xué)科中發(fā)展較迅速的一個(gè)嶄新的學(xué)科領(lǐng)域，是生物學(xué)科與材料學(xué)科高度交叉的一門新興綜合性學(xué)科，具有廣闊的發(fā)展前景[3]。筆者學(xué)校開設(shè)生物材料這門課程的目的是希望通過該門課的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生了解生物材料的基本知識(shí)，開闊視野，培養(yǎng)探索創(chuàng)新精神，啟迪學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與本專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的靈感，推動(dòng)生物材料學(xué)科的發(fā)展。目前，由于生物材料學(xué)中生物學(xué)的基本理論知識(shí)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能對(duì)非生物專業(yè)學(xué)生來說學(xué)習(xí)比較困難，學(xué)生在面對(duì)大量的基本概念和冗長(zhǎng)的文字時(shí)感覺枯燥乏味，課堂積極性不高。因此，思考和探索新型的生物材料授課方式對(duì)提升教學(xué)效率具有重要意義。

1? 緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容

從20世紀(jì)60～70年代第一代的生物惰性材料到80年代中后期的第二代生物活性材料和可降解材料，再到90年代后期能在分子水平上刺激細(xì)胞產(chǎn)生特殊應(yīng)答反應(yīng)的第三代生物材料，生物材料學(xué)的發(fā)展僅用了幾十年時(shí)間[4]。

生物材料學(xué)的迅猛發(fā)展要求我們要不斷學(xué)習(xí)新的理論和實(shí)踐知識(shí)，實(shí)時(shí)更新課堂內(nèi)容，在選擇教材時(shí)優(yōu)先選擇近3年出版的新教材及各類獲獎(jiǎng)教材。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物材料的測(cè)試技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、要求都在不斷更新，為了防止課堂上所講的知識(shí)與案例和最新研究成果不一致，要及時(shí)將國(guó)內(nèi)外專業(yè)期刊、雜志上發(fā)表的新研究成果展現(xiàn)給學(xué)生，這不僅能夠使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，還能彌補(bǔ)課本中一些滯后性的內(nèi)容。因此，授課教師要經(jīng)常跟蹤如《Science》《Advance Materials》等期刊雜志上有關(guān)生物材料的文章，以及《Biomaterials》《Acta Biomaterialia》等生物材料專業(yè)期刊上的最新文章，把握生物材料發(fā)展的最前沿。此外，還可以邀請(qǐng)生物材料方向的專家學(xué)者來校做講座，并在講座后組織學(xué)生進(jìn)行討論和總結(jié)。

2? 改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，豐富教學(xué)手段

課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識(shí)的重要渠道，也是學(xué)生提高專業(yè)知識(shí)能力的重要途徑。為提高課堂教學(xué)實(shí)效而進(jìn)行的教學(xué)手段改革，是基于傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代教學(xué)方式的有效結(jié)合。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為中心，這種模式形成了老師單向灌輸知識(shí)、學(xué)生被動(dòng)接受的局面，忽視了學(xué)生的主動(dòng)性，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，推動(dòng)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性[5]。

2.1 多媒體教學(xué)為主的課堂教學(xué)

多媒體教學(xué)是當(dāng)前比較流行的教學(xué)方式，利用多媒體教學(xué)更能夠讓學(xué)生深刻理解課程中所講的基本理論和基本概念，可以利用PPT等軟件將書本上的知識(shí)呈現(xiàn)在多媒體上，例如，可以用多媒體的形式將材料的制備、加工、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（掃描電鏡圖、紅外光譜圖等）介紹給學(xué)生，這樣可以節(jié)約板書的時(shí)間、優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量。此外，在講生物材料在生物環(huán)境中的降解這一章的時(shí)候可以利用Flash動(dòng)畫和有關(guān)視頻進(jìn)行講解，因?yàn)樯锊牧系慕到馐且粋€(gè)過程，降解過程中會(huì)產(chǎn)生裂紋、材料的溶脹和吸水會(huì)增加降解反應(yīng)產(chǎn)生的位點(diǎn)、降解產(chǎn)物會(huì)改變局部環(huán)境的pH值等一系列反應(yīng)，這個(gè)過程只是通過文字可能很難理解，但是可以通過動(dòng)畫能夠非常直觀地呈現(xiàn)出來，這將極大地增加學(xué)生的興趣，易于學(xué)生理解和記憶，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 討論式教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師講授，學(xué)生聽課記憶，這種方式不利于學(xué)生自主性的養(yǎng)成，因?yàn)檫@種學(xué)習(xí)是被動(dòng)的，缺乏學(xué)生獨(dú)立思考的過程。因此，在生物材料這門課的部分章節(jié)可以采用討論式教學(xué)進(jìn)行授課，例如，在講生物醫(yī)用材料概況這一章節(jié)的時(shí)候便可以使用這種方式。生物醫(yī)用材料按照材料種類可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料等，學(xué)生可以根據(jù)自己喜歡的方向查閱有關(guān)資料，以PPT的方式呈現(xiàn)給大家，進(jìn)行分組討論。這種方式不僅能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面，還能提高學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和集體意識(shí)。

2.3 啟發(fā)式教學(xué)

創(chuàng)新能力是高素質(zhì)人才的核心和靈魂?，F(xiàn)行的教育比較重視知識(shí)的傳授而忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)，所以如何培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力已成為我國(guó)高等教育的熱門話題和重要的研究課題[6]。啟發(fā)式教學(xué)要求教師在講授過程中要有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維引導(dǎo)，多提一些有啟發(fā)性的問題。例如，在講羥基磷灰石這一節(jié)的時(shí)候先引入動(dòng)物的牙齒、骨頭，讓同學(xué)分析牙齒、骨頭的主要成分，自然而然地引出骨磷灰石的概念，從而得出羥基磷灰石具有較好生物相容性的原因。之后再講羥基磷灰石是如何合成的，各有什么優(yōu)點(diǎn)和不足之處。接下來再展示磷灰石復(fù)合材料的一些產(chǎn)品，如納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合材料、羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合支架等，讓同學(xué)們積極探討這些材料與磷灰石復(fù)合的機(jī)理。最后，讓學(xué)生課后去了解現(xiàn)在醫(yī)院中主要使用的磷灰石類產(chǎn)品有哪些，能治療哪些疾病。這堂課能讓學(xué)生感到知識(shí)就在身邊，了解到生物材料能夠?yàn)橥炀壬吞岣呷嗣窠】底龀鲋卮筘暙I(xiàn)，并為以后繼續(xù)學(xué)習(xí)生物材料產(chǎn)生持久的動(dòng)力。

此外，教師也可以將自己的研究課題帶到課堂上來，引入科研成果，提出自己在實(shí)驗(yàn)過程中的一些問題，讓學(xué)生在解決問題的過程中自主探究，這種方式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情從而提高學(xué)習(xí)效率，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.4 案例式教學(xué)

案例式教學(xué)法是運(yùn)用案例進(jìn)行教學(xué)的一種方法，要求在小組教學(xué)模式基礎(chǔ)上通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)具體的研究實(shí)例分析處理，在教師的指導(dǎo)下應(yīng)用學(xué)科所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行專業(yè)案例分析;有助于學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力;同時(shí)，有助于鞏固和提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐水平，拉近與專業(yè)人士之間的距離[7-8]。

案例式教學(xué)課前先由授課教師依據(jù)課程內(nèi)容，查閱相關(guān)研究論文，撰寫該文獻(xiàn)的研究案例內(nèi)容，其后依據(jù)教學(xué)要求設(shè)置課前引導(dǎo)，組織學(xué)生自行組隊(duì)后，要求小組對(duì)研究案例資料分析后進(jìn)行思考題解答、討論。上課期間先由各組選派代表對(duì)思考題內(nèi)容進(jìn)行回答，由小組成員對(duì)回答進(jìn)行補(bǔ)充，如其他小組成員存在疑問，可由各小組合作進(jìn)行解答，解答內(nèi)容觀點(diǎn)闡述完畢后，由授課教師對(duì)研究資料及背景資料引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納思考，以便綜合啟發(fā)學(xué)生的研究思維，提升分析文獻(xiàn)的分析能力。例如，在講授生物玻璃應(yīng)用時(shí)，可以選擇《介孔生物玻璃/磷酸鈣骨水泥多級(jí)孔復(fù)合支架的制備及其載藥特性研究》[9]作為案例，設(shè)計(jì)幾個(gè)研究問題：介孔生物玻璃如何制備、磷酸鈣骨水泥如何制備、介孔/大孔復(fù)合支架如何實(shí)現(xiàn)、如何評(píng)價(jià)載藥性能、藥物與支架結(jié)合機(jī)理、實(shí)驗(yàn)還存著什么不足等，讓學(xué)生通過組隊(duì)閱讀文獻(xiàn)、組內(nèi)討論，然后再在課堂上發(fā)言。

3? 課程考核方式

課程考核主要有兩方面的作用：一方面是直觀地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況;另一方面是對(duì)教學(xué)情況的反饋，有助于老師更好地改善教學(xué)方式。

考核方式有很多種，例如閉卷答題考試、課程論文、會(huì)議模擬、競(jìng)賽答題等。傳統(tǒng)的閉卷考試強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的掌握情況，忽視了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力[10]。課程論文考核方式可以讓學(xué)生根據(jù)自己感興趣的方向撰寫小論文，學(xué)生在查閱中英文文獻(xiàn)資料的時(shí)候能夠了解到最新的研究成果和研究方向，并進(jìn)行總結(jié)和歸納，在這個(gè)過程中學(xué)生對(duì)生物材料領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)是潛移默化的。此外，也可以進(jìn)行會(huì)議模擬考試，例如，要舉辦一場(chǎng)國(guó)際生物材料大會(huì)，每位學(xué)生選擇一篇自己感興趣的專業(yè)核心期刊上的文章，按照一定的規(guī)則進(jìn)行講解，其他同學(xué)可以提問題，這種方式較為新穎，容易激發(fā)學(xué)生的興趣，更要求學(xué)生對(duì)文章的熟悉度。此外，競(jìng)賽答題也是一種比較能激發(fā)學(xué)生興趣的考核方式，將班級(jí)學(xué)生進(jìn)行分組，兩兩對(duì)決，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)哪一組答對(duì)的題目多則為獲勝組。

為了能更好地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，《生物材料學(xué)》課程的成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（課堂表現(xiàn)、活動(dòng)表現(xiàn)等）、課程科技小論文以及期末考試3個(gè)部分組成。

4? 結(jié)語

生物材料學(xué)發(fā)展日新月異，為了更好地教授這門課，教師應(yīng)該加強(qiáng)自身的知識(shí)素養(yǎng)，追蹤國(guó)際最新研究成果，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。此外，也要開展多種教學(xué)方式，將傳統(tǒng)的課堂講授與討論式教學(xué)相結(jié)合，再有意識(shí)地進(jìn)行啟發(fā)式、案例式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。最后，在考核方式上要實(shí)行多種考核方式相結(jié)合的方式，多方面考核學(xué)生學(xué)習(xí)能力和掌握情況。

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