吉亞麗，沈新元

(東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620)

“生物醫(yī)用高分子材料”的課程建設(shè)與實(shí)踐

吉亞麗，沈新元

(東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620)

“生物醫(yī)用高分子材料”是東華大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)為培養(yǎng)卓越工程師而開設(shè)的一門新課程。闡述該課程的教學(xué)特點(diǎn)、教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施方法及教學(xué)效果，討論教學(xué)過程中存在的問題和改進(jìn)措施。

生物醫(yī)用高分子材料；卓越工程師；工程實(shí)踐；教學(xué)改革

2010年國(guó)家教育部啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”)，即加大復(fù)合型實(shí)用人才培養(yǎng)力度，按照工程化、國(guó)際化要求培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的人才。工程實(shí)踐能力培養(yǎng)是“卓越計(jì)劃”中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1-2]，我校(東華大學(xué))材料科學(xué)與工程學(xué)院針對(duì)現(xiàn)有高分子材料與工程專業(yè)制訂了“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)課程進(jìn)行了一系列重新設(shè)計(jì)與改革，強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)。為此，我院新增了一門 “生物醫(yī)用高分子材料”課程。

一、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的特點(diǎn)

“生物醫(yī)用高分子材料”課程主要介紹靜電紡絲技術(shù)、噴霧干燥技術(shù)、冷凍干燥技術(shù)、3D打印技術(shù)等具有代表性的生物醫(yī)用高分子材料成型加工技術(shù)。該課程專注于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，是在學(xué)生掌握了高分子材料基本理論知識(shí)和成型技術(shù)的前提下，以進(jìn)一步提高和擴(kuò)展學(xué)生對(duì)高分子材料的認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)為目的而設(shè)置的課程。學(xué)生在修完“高分子化學(xué)”“高分子物理”“高分子材料成型原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上可選修該課程，并為后續(xù)實(shí)踐課程，如高分子材料綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文等進(jìn)行知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備。

“生物醫(yī)用高分子材料”課程應(yīng)該將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，在深入學(xué)習(xí)生物醫(yī)用高分子材料成型加工技術(shù)理論知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)有超過一半的內(nèi)容和課時(shí)強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)，使學(xué)生在充分掌握理論知識(shí)的前提下，進(jìn)行加工技術(shù)的主題討論、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作，全面掌握上述成型技術(shù)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和應(yīng)用能力，以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)對(duì)工程領(lǐng)域人才的需求。

二、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的教材建設(shè)

由于“生物醫(yī)用高分子材料”是新開設(shè)的課程，沒有現(xiàn)成的教材可供使用，因此開課之初首先要進(jìn)行教材建設(shè)。該課程的特點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能，所以教材建設(shè)應(yīng)在理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，以指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐與操作為重點(diǎn)。教材內(nèi)容必須包含具體的實(shí)踐操作，在學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)上下功夫，根據(jù)學(xué)生的基本特點(diǎn)和知識(shí)基礎(chǔ)來組織編寫。在對(duì)靜電紡絲技術(shù)、噴霧干燥技術(shù)、冷凍干燥技術(shù)、3D打印技術(shù)等成型加工技術(shù)資料進(jìn)行廣泛收集和深入研究的基礎(chǔ)上，課程組編寫了《生物醫(yī)用高分子材料講義》。該講義分為五章，第一章主要介紹生物醫(yī)用高分子材料的現(xiàn)狀，使學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域有基本的了解，第二～五章分別對(duì)四種加工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，每種成型技術(shù)都配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和技能訓(xùn)練，真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

三、 “生物醫(yī)用高分子材料”課程的教學(xué)實(shí)踐

1． 課程的教學(xué)內(nèi)容

“生物醫(yī)用高分子材料”課程共計(jì)60學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)12學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)48學(xué)時(shí)。課程內(nèi)容如表1所示。

表1 “生物醫(yī)用高分子材料”課程教學(xué)內(nèi)容

2． 課程的教學(xué)實(shí)施

“生物醫(yī)用高分子材料”課程為小班授課，以便學(xué)生能更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作以及專題討論。課程先由教師講解有關(guān)成型技術(shù)的原理、工藝參數(shù)調(diào)控及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，然后向?qū)W生拋出問題，讓學(xué)生應(yīng)用該成型技術(shù)對(duì)指定的原材料進(jìn)行成型加工。學(xué)生以小組的形式，查閱文獻(xiàn)資料，討論適用于此原材料的成型工藝條件并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)操作得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后再對(duì)該成型技術(shù)進(jìn)行專題討論。

以靜電紡絲為例，該成型技術(shù)在組織工程支架以及過濾防護(hù)方面已開展了廣泛的應(yīng)用研究。在理論知識(shí)教學(xué)中，教師先闡述其成型原理、設(shè)備構(gòu)造，詳細(xì)介紹影響最終制品結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)，包括溶液參數(shù)、過程參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，并舉例說明。因?yàn)殪o電紡絲工藝非常復(fù)雜，影響因素眾多，同一種制品可通過調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。比如要紡制直徑較小的纖維結(jié)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)濃度、電壓、紡絲距離等參數(shù)，但要根據(jù)實(shí)際情況確定調(diào)節(jié)哪個(gè)參數(shù)最適合。通過這樣的教學(xué)過程，可以逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，為后面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作打下基礎(chǔ)。最后再介紹靜電紡絲技術(shù)所得制品的基本評(píng)價(jià)方法，在學(xué)生掌握這些評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，可以舉例引導(dǎo)學(xué)生通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考如何進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)靜電紡絲的成型原理和工藝參數(shù)調(diào)控會(huì)有比較深刻的理解，為后面的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)做好理論知識(shí)準(zhǔn)備。

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生以聚?-己內(nèi)酯為原材料進(jìn)行靜電紡絲，將學(xué)生分為三組，要求每組學(xué)生采用靜電紡絲法紡出三種結(jié)構(gòu)的纖維。比如，第一種要求纖維有串珠結(jié)構(gòu)，第二種要求在每根纖維的表面有微孔結(jié)構(gòu)，第三種要求纖維具有良好的形態(tài)，無串珠結(jié)構(gòu)，并要求計(jì)算該纖維的直徑及其分布。對(duì)于這三種纖維結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)不存在單一固定的方法，可以采用不同的工藝紡制出相同的纖維，目的是考察學(xué)生運(yùn)用所掌握的理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。任務(wù)提出后，學(xué)生必須根據(jù)要求查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。因?yàn)閷?duì)于學(xué)生來說，聚?-己內(nèi)酯是一種陌生的物質(zhì)，需通過閱讀文獻(xiàn)了解它，搞清楚它一般在什么工藝條件下才能進(jìn)行靜電紡絲，然后結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行靜電紡絲與性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，針對(duì)各組得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一次專題討論，進(jìn)一步理解工藝參數(shù)調(diào)控對(duì)靜電紡絲結(jié)構(gòu)的影響，從而使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有了更加直觀和深入的理解。

四、 教學(xué)效果

“生物醫(yī)用高分子材料”作為一門為高分子材料與工程專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)而開設(shè)的課程，經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐取得了良好的效果。由于該課程有一半內(nèi)容和課時(shí)是實(shí)踐教學(xué)，要求學(xué)生在充分掌握理論知識(shí)的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作，因此，僅靠背誦記憶的學(xué)習(xí)方式無法順利完成該課程的學(xué)習(xí)?！吧镝t(yī)用高分子材料”課程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自學(xué)能力提出了更高的要求，學(xué)生必須在充分理解和消化課堂理論知識(shí)后，才能順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，否則無法完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在這種理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)模式中，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性有了很大提高，學(xué)習(xí)興趣濃厚，思維活躍，善于提出問題；同時(shí)對(duì)教師所提出的問題也積極思考，認(rèn)真分析解答，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，加強(qiáng)了實(shí)踐能力的訓(xùn)練，也培養(yǎng)了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力，基本上實(shí)現(xiàn)了課程的教學(xué)目標(biāo)。

五、 存在的問題與對(duì)策

在“生物醫(yī)用高分子材料”課程教學(xué)過程中，也存在以下一些問題：(1)由于聚合物的溶解通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間，在這段時(shí)間里學(xué)生比較空閑，造成時(shí)間利用率不高。如何解決這個(gè)問題，需要更加精細(xì)合理地安排實(shí)驗(yàn)。(2)受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)(套)數(shù)的限制，三組學(xué)生不能同時(shí)開展實(shí)驗(yàn)，需要排隊(duì)使用設(shè)備，造成等待時(shí)間過長(zhǎng)，未能充分有效地利用課堂時(shí)間，常出現(xiàn)拖堂的情況。(3)在實(shí)驗(yàn)過程中，可以明顯看出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度有差異，有極個(gè)別學(xué)生缺乏主動(dòng)性，在小組內(nèi)不發(fā)揮應(yīng)有的作用卻共享小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

針對(duì)上述問題，可合理地安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。靜電紡絲、噴霧干燥、冷凍干燥、3D打印這四個(gè)實(shí)驗(yàn)可穿插安排，不拘泥于順序進(jìn)行。如在聚合物溶解的過程中，可安排一些結(jié)果的測(cè)試與表征實(shí)驗(yàn)；不同組可同時(shí)進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，這樣避免因?qū)嶒?yàn)設(shè)備臺(tái)(套)數(shù)不足而造成排隊(duì)等待的現(xiàn)象。此外，對(duì)于學(xué)習(xí)缺乏積極性的學(xué)生，課堂上多向他們提問題，或讓他們擔(dān)任小組長(zhǎng)，帶領(lǐng)組員查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，組織實(shí)驗(yàn)實(shí)施，從而調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性。

[1] 林健. 高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施進(jìn)展評(píng)析(2010—2012)[J]. 高等工程教育研究，2013 (4): 1-24.

[2] 林健. 面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革[J]. 高等工程教育研究，2012 (5): 1-9.

(責(zé)任編輯：吳文英)

新書介紹

書名： 《服裝檢驗(yàn)》

作者： 陳 亮 定價(jià)： 59.00元 書號(hào)： 9787566911759

開本： 16開

簡(jiǎn)介： 該書以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，系統(tǒng)地介紹了服裝檢驗(yàn)的基本知識(shí)和服裝安全檢驗(yàn)、服裝面料輔料檢驗(yàn)、服裝成品檢驗(yàn)、進(jìn)出口服裝檢驗(yàn)的抽樣、技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。內(nèi)容包括從服裝檢驗(yàn)職能、服裝檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、服裝檢驗(yàn)抽樣與抽樣方案、服裝檢驗(yàn)環(huán)境、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、服裝標(biāo)簽與使用說明、服裝面料的鑒別與含量分析、服裝面料的性能檢驗(yàn)、常用服裝面料的檢驗(yàn)、服裝襯料等輔助材料的檢驗(yàn)、典型成品服裝的檢驗(yàn)和進(jìn)出口服裝的檢驗(yàn)。該書專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容翔實(shí)，具有較強(qiáng)的操作性，貼近服裝生產(chǎn)和貿(mào)易企業(yè)從事質(zhì)量檢驗(yàn)人員的實(shí)際工作。

該書可作為服裝專業(yè)本科、高職高專、中職學(xué)生學(xué)習(xí)服裝檢驗(yàn)的教材，也可作為服裝企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)人員的工具書或培訓(xùn)教材。

[資料來源：東華大學(xué)出版社，2017-02-20]

2012年?yáng)|華大學(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目

吉亞麗(1975—)，女，新疆烏魯木齊人，副教授，博士，研究方向?yàn)樯镝t(yī)用高分子材料。 E-mail:jiyali@dhu.edu.cn

G642.3

A

2095-3860(2017)01-0046-03