李貴才，王亞玲，趙亞紅，張魯中，楊宇民

（1.南通大學，江蘇 南通 226001；2.南通大學化學化工學院，江蘇 南通 226001）

生物材料是一類用于人體組織和器官診斷、修復或增進其功能的天然或合成材料，包括金屬、陶瓷、無機及有機材料。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人類對自身健康問題越來越重視，從整形醫(yī)學到組織工程和再生醫(yī)學等領(lǐng)域，生物材料都在其中發(fā)揮著不可或缺的作用。目前，生物材料已經(jīng)應用到與臨床相關(guān)的各種組織工程、器官修復和醫(yī)療器械植入等領(lǐng)域[1]。但是，人們生活質(zhì)量的提高也對各種生物材料的質(zhì)量提出更高要求。生物材料學是一門多學科交叉性很強的基礎(chǔ)學科，涉及材料學、醫(yī)學、生物學、物理、化學和計算機科學等學科，是生物（醫(yī)學）工程和臨床醫(yī)學等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。在該課程學習過程中，往往是理論知識和應用開發(fā)相結(jié)合，并始終將生物材料與生物機體的相互作用緊密聯(lián)系起來。學習生物材料學的目的是理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)對新的用于人類健康的各類生物材料植入器械的研發(fā)和應用。目前，我國有相當數(shù)量的高校在材料學或生命科學相關(guān)專業(yè)開設了生物材料學課程，起到了較好的傳授生物材料學理論知識的作用。但是，多數(shù)學校在生物材料學教學中仍以填鴨式模式為主，而沒有充分開發(fā)學生在學習生物材料學理論知識方面的潛能，從而在一定程度上限制了學生自身的思維和創(chuàng)新能力[2]。只有充分認識生物材料學在本科教學體系中的重要性，才能為學生今后從事生命科學相關(guān)工作奠定良好基礎(chǔ)。

針對上述存在的問題及生物材料學的學科特性，南通大學神經(jīng)科學系運用現(xiàn)代教育理念，以培養(yǎng)學生自學能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力為出發(fā)點，以提高學生綜合素質(zhì)為中心，通過引入多元化教學方法，在生物材料學教學改革方面進行了一些有益的嘗試和探索，并取得了較好的效果。

1 生物材料學的重要性

據(jù)悉，全球每年需要各種組織或器官修復的患者有上千萬，我國需要進行支架植入和心臟瓣膜更換的患者數(shù)量也達上百萬，而各種體內(nèi)植入器械都是由不同種類的生物材料制備而成。生物材料是指可用于修復、治療或替代受損機體組織和器官的各種無機或有機材料，包括天然的或合成的高分子材料。現(xiàn)代醫(yī)學治療水平的提高，常伴有新材料的出現(xiàn)或改進，不同種類的生物材料已被廣泛應用于臨床治療的各個環(huán)節(jié)。根據(jù)國家醫(yī)療器械分類標準，從屬于一類醫(yī)療器械的手術(shù)刀柄到屬于三類醫(yī)療器械的冠脈支架，均是由生物材料制備而成的。特別是用于開發(fā)體內(nèi)植入器械的各種生物材料，更是在人類健康中發(fā)揮著不可或缺的作用[3]。當前，我國生物材料學教學多集中在研究生和博士生階段，而忽視了在本科期間的學習。鑒于生物材料學在現(xiàn)代醫(yī)學和人類健康中的重要作用，學生從本科階段對生物材料學進行系統(tǒng)而深入的學習十分必要。

2 本科生物材料學教學現(xiàn)狀

鑒于生物材料學科的意義及重要性，越來越多的高校開設了本科生物材料學課程。通過學習生物材料學，學生可以掌握生物材料的定義、組成、性能和分類，了解生物材料在醫(yī)學領(lǐng)域的作用，如藥物釋放、器官修復和組織再生等，能在應用過程中合理選擇生物材料并對其進行適當設計或修飾，以提高材料的生物相容性。目前，我國多數(shù)本科院校的生物材料學課程，依然采用以教師為中心的填鴨模式，教師主要依據(jù)教材和教學大綱，用文字或幻燈片形式，進行“以教師為主體，以講課為中心”的大班全程灌輸式教學[4]。理論授課的優(yōu)點是能保證教學的深度和廣度，知識比較全面、系統(tǒng)，重點明確；但其也存在一些明顯的不足，比如課堂教學氣氛沉悶，學生多是被動接受教學內(nèi)容，許多術(shù)語僅憑文字描述難以理解，考試靠死記硬背，學生易懈怠和依賴教師。這就導致學生對生物材料缺乏感性認識，從而難以調(diào)動學習積極性，限制了發(fā)散性思維，也不利于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。而且，生物材料學是一門理論性較強的學科，實驗課較少，課堂授課缺乏與實際應用的直接聯(lián)系。另外，從課程設置上來講，大學本科生在學習這門課程時，缺乏對與生物材料直接相關(guān)的介入醫(yī)療器械的設計、研發(fā)和臨床應用的感性認識，對各種生物材料臨床應用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及性能不了解，影響了對生物材料學基本理論的理解。久而久之，容易導致學生在實踐中缺乏發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力[5]。因此，如果不改變傳統(tǒng)教學模式，就會在很大程度上挫傷或抑制學生的學習積極性。

3 開展多樣化教學，加強學生能力培養(yǎng)

為提高本科生物材料學教學質(zhì)量，同時提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力，我們教學過程中，除講授書本知識外，還采取了多樣化的教學模式，加強了對學生能力的培養(yǎng)。

3.1 以學生為中心的交叉互動教學模式

傳統(tǒng)教學以教師傳授知識為主，學生在臺下聽講，處于被動地位。而以學生為中心的交叉互動教學模式（Cross Interaction Teaching Model，CITM）是以“學生為主體，問題為中心”，在教師的整體把握和指導下，強調(diào)學生的主動參與，倡導學生主動學習[6-7]。以小組討論為形式，在輔導教師的參與下，學生圍繞某一問題進行研究學習。與傳統(tǒng)教學模式不同，CITM改灌輸式為啟發(fā)式、互動式、自主學習式，采用辯論討論、文獻查閱和課堂報告等相互穿插的形式。在課程學習的不同階段，教師有針對性地選擇與教學內(nèi)容密切相關(guān)的題目，并設定相關(guān)的專題題目。學生以組為單位，每組限定3～4人，選出組長，然后選取不同的題目查閱資料，制作幻燈片，并在課堂上進行模擬講課。其他學生適時補充，增強學生參與意識，發(fā)揮主觀能動性。講課結(jié)束，任課教師現(xiàn)場點評，并請全班學生進行提問或者討論。隨后由各組組長對講課者按照事先制作好的評分細則進行評分。CITM詳細過程如圖1所示。

CITM轉(zhuǎn)變了教師教學方式和學生學習方式，能更好地培養(yǎng)學生自學能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力。但CITM要求教師在教學中不斷補充、完善知識，對教學材料進行深入研究；鼓勵學生對教材相關(guān)內(nèi)容進行自學，借助網(wǎng)絡等手段查閱文獻資料，從而拓寬知識面，加深對所學內(nèi)容的理解。例如，在進行仿生學章節(jié)教學時，針對仿生制備生物材料的意義展開討論，引申出仿生學的發(fā)展史以及仿生學研究進展。學生查閱相關(guān)資料，以“仿生學在生物材料和組織工程中的研究進展及相關(guān)應用”為專題，將查閱的資料整理好并制作成幻燈片，進行集體討論，進一步從不同角度對仿生學的進展及其在組織工程和再生醫(yī)學中的應用進行更好的理解[8]。

圖1 CITM流程圖

CITM對于提高本科生物材料學教學質(zhì)量具有很多有益之處。第一，它改變了原有的“以教師為中心”的教學方法，以問題為引導，層層深入，提高了學生學習主動性和積極性，鍛煉了自主學習能力。第二，學生站上講臺進行模擬講課，可以培養(yǎng)表達能力、溝通交流能力，增強團隊合作精神。第三，能夠?qū)崿F(xiàn)教學相長?！皫熣撸瑐鞯朗跇I(yè)解惑也?！边@就要求教師平時密切關(guān)注生物材料學發(fā)展動向，不斷學習新的理論和知識，經(jīng)常閱覽國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的期刊，并多參加學術(shù)會議，了解國內(nèi)外最新研究進展，以使自己的知識跟上科技發(fā)展的步伐。另外，CITM不僅可以發(fā)揮學生的主動性，還建立了良好的師生關(guān)系，教師熱情的鼓勵和中肯的評價，能使學生找到努力的方向和前進的動力，同時也使學生學術(shù)水平得到提高，初步培養(yǎng)了文獻檢索能力和科研能力[9-10]。而且，學生間相互學習，加深了對所學內(nèi)容的認識，在分工查閱文獻過程中，明確了小組成員各自的工作職責及工作內(nèi)容，培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神，教學效果明顯提高。

但是，在采用CITM過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。首先，CITM需要學生具備一定的自學能力，在掌握書本知識的前提下，能通過圖書館和網(wǎng)絡自主查閱資料獲得更多更新的信息。這必然需要學生花費很多時間，但是有些學生為了節(jié)約時間，采用偷工減料方式，直接將網(wǎng)上下載的資料不經(jīng)消化吸收后照搬照用，影響了學習質(zhì)量。其次，學生習慣了被動接受知識的傳統(tǒng)課堂教學模式，不能真正理解CITM的內(nèi)涵，很多學生第一次站上講臺不敢開口講，或過于緊張不能把問題講清楚。最后，因CITM對教師掌控課堂能力和臨場應變能力要求較高，授課教師對此教學模式的研究尚處于初級階段，缺乏經(jīng)驗，需要進一步提高相關(guān)教學技巧。

3.2 隨堂作業(yè)和課外見習實踐

生物材料學是一門多學科交叉的課程，組織工程和再生醫(yī)學的發(fā)展與生物材料學的發(fā)展密切相關(guān)。但是，對于本科生來講，生物材料學知識相對比較枯燥、抽象，在學習過程中往往難以真正理解生物材料與實際應用之間的關(guān)系。因此，可以通過以下兩種方式來拓展教學。第一是布置隨堂作業(yè)。教師就章節(jié)某一專題給學生布置作業(yè)，在規(guī)定時間內(nèi)上交作業(yè)，并要求全部用手寫。學生在完成作業(yè)過程中廣泛查閱資料，從而更好地了解生物材料學現(xiàn)狀和發(fā)展，以及生物材料在組織工程、再生醫(yī)學和臨床中的實際使用情況。第二是開展課外實踐活動[11-12]。教師可以根據(jù)課程安排，讓學生在空閑時間到生物材料相關(guān)實驗室進行見習，或者通過參加大學生創(chuàng)新實踐方式加入生物材料研究小組。這能讓學生更深刻地體會和了解什么是生物材料，生物材料是如何被設計出來和加工制備的，生物材料如何進行表征，以及生物材料如何進行應用。這樣既提高了學生的學習興趣，也很好地緩解了學生難學難懂的畏懼心理。當教師再回到課堂上講解生物材料內(nèi)容時，學生就能比較容易地理解和接受。另外，由于現(xiàn)代生物材料學發(fā)展迅速，用生物材料制成的各種醫(yī)療器械更新?lián)Q代也越來越快[13]，因此，為了讓學生能及時了解各種新材料、新技術(shù)的臨床應用情況，了解最新生物材料的研發(fā)動態(tài)和應用方向，教師可以組織學生參加生物材料醫(yī)療器械展覽會，為他們將來走上工作崗位后能更快更好地掌握和應用生物材料奠定基礎(chǔ)。

隨堂作業(yè)和課外實踐教學，可以激發(fā)學生專業(yè)學習興趣和積極性。有些學生可能會對生物材料本身產(chǎn)生興趣，從而立志從事生物材料研究開發(fā)工作，這些都會對個人將來的職業(yè)定位產(chǎn)生重要影響。

3.3 加強實物展示及多媒體教學

鑒于生物材料學自身理論性較強的特點，學生在理解教材內(nèi)容上存在一定困難。因此，教師在講授課程內(nèi)容時，可以通過實物展示或多媒體教學來增強學生的認識和理解[14-15]。例如，學習組織工程章節(jié)，可選擇成品神經(jīng)導管向?qū)W生直觀展示，增強其感性認識，使原本抽象的內(nèi)容變得直觀、易于理解。在講解生物材料表面性質(zhì)與改性時，可利用多媒體，融圖像、動畫和聲音等信息于一體，對學生多種感官形成刺激，從而加深其對知識的理解和記憶。另外，視頻資料在生物材料學教學中也起到非常重要的作用。例如學習紅外光譜分析時，可以播放紅外光譜分析實驗的視頻講解資料，讓學生身臨其境感受紅外光譜實驗是如何進行的，結(jié)果又是如何分析的，從而獲得生物材料表征的最直觀認識，使整體教學效果變得更好。

4 結(jié)論

當今，組織工程和再生醫(yī)學的發(fā)展以及各種介入醫(yī)療器械在臨床上的良好應用，均離不開生物材料學的發(fā)展。而生物材料學是應用的基礎(chǔ)，對于指導優(yōu)異生物相容性的介入醫(yī)療器械的開發(fā)具有重要意義。這就需要我們在生物材料學教學過程中，不斷探索新的教學模式，提高質(zhì)量和效果。為了更好地開展教學，本文分析了傳統(tǒng)教學模式的不足，探索了CITM、課外見習實踐、實物展示和多媒體教學等新的教學模式在生物材料學教學中的應用，分析了各種教學模式的利弊，希望能在今后的教學過程中逐漸積累、總結(jié)經(jīng)驗，以達到各種教學模式的優(yōu)化組合，提高教學效果，培養(yǎng)高素質(zhì)生物材料專業(yè)人才。通過在生物材料學教學過程中采用多樣化的教學模式，可以充分調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)造力，收到了較好的教學效果。另外，在該課程教學過程中，我們也深刻體會到要提高生物材料學課程教學效果和質(zhì)量，任課教師需要切切實實地投入時間與精力，認真鉆研教學內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學理念，并真正站在學生能力培養(yǎng)角度來施教，不斷探索和優(yōu)化多元化的實驗教學方法，從而提高教學水平。