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        生物醫(yī)用高分子課程教學改革探索

        2022-06-15 09:18:39顏世峰伍思敏劉引烽
        高教學刊 2022年15期
        關鍵詞:教學方案教學改革

        顏世峰 伍思敏 劉引烽

        摘 ?要:生物醫(yī)用高分子課程是上海大學為高分子材料與工程專業(yè)大三學生開設的一門專業(yè)選修課。為提高教學質量,培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新精神,授課教師結合教學實踐、相關科研工作及該課程特點,進行教學改革探索。文章較詳細地闡述課程目標、教學內容與方法、教學考核及成果,并加以討論,探求適合的課程教學方案。

        關鍵詞:生物醫(yī)用高分子;教學方案;教學改革;專業(yè)選修課

        中圖分類號:G642 ? ? ?文獻標志碼:A ? ? ? ? ?文章編號:2096-000X(2022)15-0135-04

        Abstract: Biomedical Polymer is a professional elective course offered by Shanghai University for junior students majoring in Polymer Materials and Engineering. In order to improve the teaching quality and cultivate students' autonomous learning ability and consciousness of innovation, the teachers combined teaching practice, related scientific research work and the characteristics of the course to explore the teaching reform. This paper elaborates the course objective, the teaching content and method, the teaching examination and the achievement in detail, and discusses them to seek the suitable course teaching scheme.

        Keywords: Biomedical Polymer; teaching schemes; teaching reform; specialized optional course

        一、課程概述

        生物醫(yī)用高分子材料是用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的一類特殊功能高分子材料,具有對受損組織和器官進行治療、替換或增進其功能的作用?,F代醫(yī)學技術正處在高速發(fā)展階段,醫(yī)學領域對生物材料和器械的依賴越來越強,生物醫(yī)用高分子材料憑借其獨特的優(yōu)勢,在人工器官、組織工程、藥物控釋、醫(yī)療器械、外科修復等醫(yī)學領域得到廣泛的應用[1-2]。近年來,隨著國民生活水平的不斷提升,對于生命健康的重視度越來越高,對于生物醫(yī)用高分子材料的需求也不斷增加。生物醫(yī)用高分子是高分子材料學、醫(yī)學、生物學、物理學和化學等諸多領域交叉的一門學科,對其研究可推進醫(yī)學技術的進步,提高國民的健康水平,具有重大的社會意義和經濟價值[1,3-4]。

        生物醫(yī)用高分子是高分子材料與工程專業(yè)的一門重點專業(yè)選修課程,上海大學高分子材料科學與工程專業(yè)開設這門課程多年,旨在讓本專業(yè)學生能夠掌握生物醫(yī)用高分子材料的基本原理與基本方法,培養(yǎng)學生自主學習、創(chuàng)新能力與實踐操作能力,為社會輸送更多高水平、高素質的專業(yè)人才。根據本專業(yè)學生對專業(yè)知識的掌握程度和本課程的學科特點,不斷進行教學內容設計,并經過多年的課程教學實踐,積累了大量教學素材,為該課程建立了完備的教學體系。自生物醫(yī)用高分子課程開課以來,隨著生物醫(yī)用高分子領域新技術、新方法的不斷涌現,教育教學思想的不斷革新,授課教師與時俱進,持續(xù)更新教學內容,改進教學方法,優(yōu)化教學方案。近年來,該課程按照研究型挑戰(zhàn)性課程的教學模式[5],形成了Outcome based education(OBE)教學大綱,并于2020年入選上海大學“第二批研究型挑戰(zhàn)性課程”和上海市教育委員會“2020年度上海高校市級重點課程”。

        生物醫(yī)用高分子雖然是一門專業(yè)選修課,但是其與多學科領域的交叉滲透使得如何講好這門課程具有一定難度。筆者結合自己十余年的授課經驗和在生物醫(yī)用高分子領域的科研心得,以及生物醫(yī)用高分子課程的特點,從教學目標、教學方法和教學內容等方面嘗試進行教學改革探索,以期提高教學質量與學生的學習效果,教學相長。

        二、課程目標

        課程目標是評價課程效果的指標之一,明確課程目標,有益于授課教師確定教學內容與教學方法,幫助教師更好地開展教學活動。在課程結束后,教師也能夠根據教學目標完成情況來檢驗課程的教學質量,及時反思,進行教學內容和方法的進一步調整。生物醫(yī)用高分子的課程目標主要有三個方面:一是讓學生了解生物醫(yī)用高分子相關的基本專業(yè)知識,掌握生物醫(yī)用高分子理論體系、基本原理與方法;二是讓學生能夠將生物醫(yī)用高分子材料的理論知識與實際應用相結合,激發(fā)學生對生物醫(yī)用高分子領域的興趣;三是提高學生學習積極性,培養(yǎng)學生自主學習能力和可持續(xù)發(fā)展的潛能,為將來進入社會做好準備。

        (一)掌握相關專業(yè)知識

        生物醫(yī)用高分子課程共講授30個課時,課程內容分為六個章節(jié),分別介紹了生物醫(yī)用高分子的基本概念、常見的天然與合成類生物醫(yī)用高分子材料,以及生物醫(yī)用高分子在組織工程、藥物控釋等不同領域的應用,從而建立完整的生物醫(yī)用高分子理論知識框架。為了幫助學生更好地掌握知識要點,拓展學生的知識面,每個章節(jié)還設置了一些挑戰(zhàn)性教學問題,需要學生結合教師課堂講解內容,課后查閱資料,獨立思考后進行解答。

        (二)結合實際應用

        傳統(tǒng)課堂教學只關注學生理論知識的掌握,忽視了對學生的實踐能力的培養(yǎng)。學生僅掌握理論知識,“紙上談兵”,不能夠將理論與實際相聯(lián)系,理論學習也就成為無本之木,無源之水。生物醫(yī)用高分子課程教師除了在課堂上進行理論知識教學外,還在課后召集并遴選部分對生物醫(yī)用高分子領域感興趣的學生參與相關科研項目,讓學生能夠結合課堂所學,將理論知識應用到科研項目實踐中。理論學習與實際應用相結合,激發(fā)了學生對專業(yè)課程的興趣,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神,鍛煉了學生的工程實踐能力。

        (三)提升自主學習能力

        傳統(tǒng)的灌輸式教學忽略了對學生自主學習能力的培養(yǎng),不利于學生今后長久的發(fā)展。大學教育,應該讓學生自己主導學習,充分調動起學生學習積極性,提升學生可持續(xù)發(fā)展?jié)撃?。生物醫(yī)用高分子課程通過小組課程項目設置,不僅能夠幫助學生鞏固和拓展課堂所學知識,還能夠激發(fā)學生學習興趣,培養(yǎng)團隊合作精神、自主學習的主動性和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿5],讓學生在知識快速更新的時代更具競爭優(yōu)勢。

        三、教學內容

        生物醫(yī)用高分子是一門多學科交叉課程,涉及多個領域,學生需要同時具備材料學、物理學、生物學、化學及醫(yī)學等專業(yè)基礎知識。但是,高分子材料與工程專業(yè)學生在物理學、生物學、醫(yī)學等方面的知識儲備明顯不足。考慮到這一點,授課教師在課程內容的安排與教學方法的選擇上,除講授生物醫(yī)用高分子材料相關知識外,還兼顧物理、生物等學科基礎知識的講解,合理安排教學內容,幫助學生更好地掌握本課程涉及的多學科知識。

        在教學過程中,主要參考的教材是曾戎和屠美編著的《生物醫(yī)用仿生高分子材料》(2010版)[6]以及俞耀庭主編的《生物醫(yī)用材料》(2000版)[7]。參考教材涉及生物醫(yī)用高分子材料的基本概念、相關學科基礎知識、制備方法及重要的應用領域[6-7],基本滿足生物醫(yī)用高分子課程對基礎理論講解的教學需要。然而醫(yī)用高分子發(fā)展日新月異,上述教材已出版多年,需要對某些內容不斷進行更新,與時俱進。在教學過程中,筆者結合生物醫(yī)用高分子領域最新前沿進展,依托上海大學圖書館豐富的網上數據庫資源,不斷對教學內容進行拓展和補充,以拓寬學生視野,培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。

        將教材內容與網上數據庫資源等素材綜合加工后,結合學生大三選課時的知識儲備與平均水平,將課程教學內容分為六個章節(jié)。第一章是緒論,講授醫(yī)用高分子的概念及其分類、醫(yī)用高分子材料的基本要求,讓學生初步了解生物醫(yī)用高分子,建立一個生物醫(yī)用高分子學科理論體系基本認知框架。第二、三、四章分別介紹可降解與吸收高分子材料、用于組織工程的高分子材料和藥物控釋高分子材料,讓學生對生物醫(yī)用高分子的原理、結構設計、成型加工和醫(yī)學應用等有較深入的理解與掌握,從而深化生物醫(yī)用高分子理論知識以夯實基礎。最后兩章瞄準醫(yī)用高分子的學科前沿,分別介紹高分子材料在人工臟器上的研究應用進展,以及在眼科、齒科、骨科及創(chuàng)傷外科等的研究應用進展,讓學生更多接觸前沿知識,拓寬視野,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

        為了使學生更好地理解知識要點,在每個章節(jié)的引言部分盡量結合日常生活實例。例如,在講授組織工程技術之前,先通過設問,“當人體的某些組織和器官受損時,有哪些治療措施?這些措施各有什么優(yōu)缺點?應用前景如何?”從而引導學生認真思考,積極發(fā)言討論,自然而然地引出組織工程技術。在講解對組織工程支架要求的時候,將細胞所處支架環(huán)境與人類居家環(huán)境進行類比,引導學生理解組織工程支架的設計原理。為了有效拓展教學內容的廣度和深度,在每個章節(jié)結束后,都會給學生設計相應的挑戰(zhàn)性問題,讓學生結合課堂所學內容,通過課后查閱資料,充分調研后得出答案,培養(yǎng)學生對文獻資料的歸納總結能力,鍛煉學生思辨能力[8-9]。通過課程內容的層層遞進,逐步深入,讓學生對生物醫(yī)用高分子知識的掌握不再流于表面,幫助學生抓住生物醫(yī)用高分子課程的要點與本質。

        四、教學方法

        近年來,生物醫(yī)用高分子課程在教育教學改革思想的指導下,結合上海大學高分子材料與工程專業(yè)學生的實際情況,采用研討式教學、網絡教學、課內外聯(lián)動(包括講座教學、實踐教學)、課程思政等多種教學方法與手段,進行教學方式改革的探索,以期提升教學效果,激發(fā)學生學習熱情,改變學生過去“被動學習”的習慣,養(yǎng)成自主學習的習慣,以此提高學生的綜合素質。

        (一)研討教學

        傳統(tǒng)的講授法教學,教師滿堂講,學生被動聽,抑制了學生主動學習、獨立思考的積極性,容易讓學生產生被動學習依賴性[10]。生物醫(yī)用高分子課程中有10個課時采用研討教學模式,以課堂討論為主。將每3~4名學生分為一個學習協(xié)作小組,利用Science Finder、Web of Science、中國知網等網絡資源,對某一專題進行文獻查找、分析與整理,制作PPT。依次進行小組演講展示,同學互動研討,老師綜合點評。通過開展小組協(xié)作項目,學生分析問題的能力得到鍛煉,解決問題的能力得到培養(yǎng),團結協(xié)作、自主學習的積極性得到提升;通過課堂研討,調動了課堂氛圍,同時也增加了師生間的互動性,學生獨立思考、溝通交流與質疑能力得到培養(yǎng);而教師的點評與適當引導,能夠適時補充學生研討過程中欠缺之處,引導追蹤學科前沿領域,加強學生學科交叉意識,培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維。

        (二)網絡教學

        隨著互聯(lián)網時代的到來,學生對手機、平板、筆記本電腦等電子產品的使用也越來越頻繁,網絡教學也逐漸成為學生獲取知識的一種重要方式[11]。網絡教學利用電子產品和多媒體網絡平臺,突破了時空的界限,使學生在課余也能夠通過線上教學平臺獲取知識,有利于豐富學生的知識儲備,提升教學效率。特別是2020年新冠肺炎疫情期間,受物理空間的限制,傳統(tǒng)授課教學大幅“停擺”,而隨著大規(guī)模網課的實踐,疫情期間知識傳授的主戰(zhàn)場逐漸轉變?yōu)榫€上課堂[12-13]。通過將課程教學與信息技術深度融合,利用上海大學提供的超星網絡教學互動平臺,該課程已完成網上建設,并在網絡教學平臺上提供了豐富多樣、鮮活生動的視頻與圖片學習素材。在新冠肺炎疫情期間,通過線上直播、視頻錄播、在線討論與答疑等教學方式,有效保障和成功實施了該課程的在線教學與考核。今后,也將不斷關注生物醫(yī)用高分子領域涌現的新理論、新技術,不斷完善網上課程內容,充實相關素材和挑戰(zhàn)性教學問題、項目庫,使學生在課后也能充分利用該課程網絡教學平臺上的教學資源,復習和鞏固所學知識,進行拓展性學習。借助線上交流平臺,師生之間展開討論和交流,鞏固和擴大學習成果。

        (三)課程思政

        生物醫(yī)用高分子課程將思政教育元素與教學過程相結合,通過教學案例和教學互動,結合生動的信息技術展示手段,將課程思政自然融入課程教學。在教授理論知識的同時,在潛移默化中引導學生的價值取向,潤物無聲,充分發(fā)揮教書育人的作用。例如,在講授組織工程技術這一章節(jié)時,通過組織工程前驅者Joseph Vacanti和Robert Langer培養(yǎng)出“人耳鼠”的故事,讓學生體會多領域合作的重要性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神;在講解可降解與吸收高分子材料時,結合可降解聚乳酸的案例,引導學生樹立可持續(xù)科學發(fā)展觀和綠色生態(tài)技術觀;結合生物醫(yī)用高分子技術前沿,以張俐娜院士開創(chuàng)低溫溶解纖維素新技術的故事,培養(yǎng)學生為祖國的科研和教育事業(yè)無私奉獻的精神和面對困難堅持不懈、迎難而上的開拓精神;聚焦幾位在醫(yī)用高分子領域做出開創(chuàng)性工作的國內學者,通過課外網上調研、課內討論等方式展現其工作成就、意義和背后的故事,增強民族自豪感。

        (四)課內外聯(lián)動教學

        課程采用講座教學與實踐教學相結合的教學方式,開闊學生視野,培養(yǎng)學生的實踐能力。上海位于長三角經濟圈的中心,獨特的地域優(yōu)勢使得上海的醫(yī)用高分子材料相關企業(yè)與日俱增,利用這些優(yōu)秀的企業(yè)資源,可以為生物醫(yī)用高分子課程教學提供鮮活實例和素材。課程通過邀請世界500強企業(yè)和優(yōu)秀民營企業(yè)的老總或專家來校講座,從管理者和創(chuàng)業(yè)者的角度對學生的學習提出有益建議,讓學生了解在校期間應做的準備,增強學生學習的積極性。并通過召集并遴選部分學生參與教學團隊的醫(yī)用高分子材料相關課題項目以及大學生科創(chuàng)項目,實現課內外有效聯(lián)動,小組分工協(xié)作,定期總結,激發(fā)學生對創(chuàng)新實踐的興趣。通過將理論與實際結合,鞏固和加深知識體系,鍛煉學生理解與綜合運用知識的能力。

        五、教學考核及效果

        在傳統(tǒng)教學考核中,課程考試的比例占據很大一部分,這導致很多學生僅以通過考試為目的,平時不認真學習,臨考前死記硬背,難以真正掌握所學知識,學生的綜合素質也得不到提升,違背了開設課程的初衷[14]。生物醫(yī)用高分子課程的教學考核將課程考試與過程考核相結合,實現課前、課中與課后全過程的跟蹤。過程考核涵蓋出勤、隨堂討論、課前與課后的挑戰(zhàn)性教學問題、項目考核、課程論文等,以此強化過程監(jiān)控,弱化知識記憶在教學考核中所占比例。過程考核能夠有效提高學生的課程參與度,檢驗學生對課程知識真實的掌握程度,對評價教學成果具有重要的參考價值。

        通過生物醫(yī)用高分子課程的學習,學生對生物醫(yī)用高分子的相關基礎知識及其應用有了更加深刻的理解與掌握,分析和解決問題得到了鍛煉,獨立思考能力得到了有效提升,自主學習能力得到增強,查閱、整理文獻資料的能力也得到了鍛煉。在掌握基礎知識的同時,鍛煉了學生的思辨能力和創(chuàng)新意識,綜合素質得以提升,較好地實現了課程目標。

        六、結束語

        生物醫(yī)用高分子課程對學生專業(yè)知識的學習、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和自主學習能力的提高有重要意義。自開課以來,教學團隊結合專業(yè)前沿知識與新興教育思想,不斷嘗試進行課程教學改革,以期提高教學效果,力爭將課程建設成為一門精品示范課程,使學生學有所思、學有所悟、學有所踐、學有所獲。

        參考文獻:

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