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1.1 生物醫(yī)學工程學科
生物醫(yī)學工程(BiomedicalEngineering,BME)是綜合應(yīng)用生命科學與工程科學的原理和方法,從工程學角度在分子、細胞、組織、器官乃至整個人體系統(tǒng)多層次認識人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象,研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的學科。BME學科是各學科交叉與高度綜合的產(chǎn)物,涉及學科領(lǐng)域十分廣泛,包括數(shù)學、物理學、化學、生物學、醫(yī)學等基礎(chǔ)學科,又結(jié)合了包括聲、光、磁、電子、計算機、材料等尖端工程學科,是將其它學科研究成果應(yīng)用于臨床,將生命體與診斷、醫(yī)療、康復(fù)等裝置視為一個系統(tǒng),并充分考慮其相互作用的一類知識高度密集的技術(shù)領(lǐng)域。
1.2 國內(nèi)生物醫(yī)學工程專業(yè)教育現(xiàn)狀
我國自1978年創(chuàng)建生物醫(yī)學工程學科。截止2004年9月,我國有80余所高校設(shè)有生物醫(yī)學工程學科相關(guān)專業(yè)。其中醫(yī)科大學11所,綜合性大學12所,名牌工科大學13所,醫(yī)學院16所,普通工科院校27所,高職高專5所(左右)。依據(jù)人才培養(yǎng)的側(cè)重點不同,上述高??梢苑譃?類:(1)實力較強的理工院校的BME專業(yè)以培養(yǎng)能從事BME研究、開發(fā)和生產(chǎn)的高級BME技術(shù)人才為主要目標。(2)醫(yī)學院校的BME專業(yè)以培養(yǎng)能將工程技術(shù)與醫(yī)學密切配合的高級臨床醫(yī)學工程技術(shù)人員為主要目標。(3)普通理工科院校以培養(yǎng)能夠從事醫(yī)療器械質(zhì)量管理、設(shè)備管理、市場營銷、技術(shù)服務(wù)等工作的應(yīng)用型人員為主要目標。為了區(qū)別本科院校的專業(yè)設(shè)置、適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要,第三種類型中高職高專層次的院校一般將生物醫(yī)學工程專業(yè)的名稱設(shè)置為“醫(yī)用電子儀器專業(yè)”、“醫(yī)療器械專業(yè)”等。
1.3 我校醫(yī)療器械專業(yè)人才培養(yǎng)目標
我校自2002年創(chuàng)設(shè)“醫(yī)療器械專業(yè)”。該專業(yè)的人才培養(yǎng)目標可劃歸到第三類,即:面向醫(yī)療器械生產(chǎn)銷售型企業(yè)、貿(mào)易型企業(yè)和醫(yī)院等醫(yī)療器械使用單位培養(yǎng)從事醫(yī)療器械市場營銷、質(zhì)量管理、保養(yǎng)維護等方面工作的高等技術(shù)應(yīng)用性人才。至今,該專業(yè)已招收3屆近250名學生。首批35名學生已于2005年畢業(yè),一次性就業(yè)率為95%。
2.醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)
生物醫(yī)學工程的發(fā)展不僅促進了醫(yī)學的現(xiàn)代化,而且形成了一個新的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域——生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)。生物醫(yī)學工程的產(chǎn)業(yè)范圍包括:生物醫(yī)學材料制品、(生物)人工器官、醫(yī)學影像和診斷設(shè)備、醫(yī)學電子儀器和監(jiān)護裝置、現(xiàn)代醫(yī)學治療設(shè)備、醫(yī)學信息技術(shù)、康復(fù)工程技術(shù)和裝置、組織工程等。習慣上,在生產(chǎn)實踐和行業(yè)監(jiān)管領(lǐng)域,“生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)”則更多地被稱為“醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)”。
2.1 醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)生、發(fā)展
20世紀初,電子管的發(fā)明和電子學的蓬勃發(fā)展促進了近代醫(yī)學科學和自動化理論與實踐的飛速發(fā)展。隨著晶體管的發(fā)明,各種模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)日趨成熟,一大批數(shù)字化檢驗、檢查、治療儀器應(yīng)用于臨床。70年代以后,大規(guī)模集成電路、微處理器芯片問世,各種以微處理器為核心的醫(yī)療檢驗、檢查、治療儀器在中等以上醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用。先進醫(yī)療器械在醫(yī)院的使用極大推動了醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展,并成為醫(yī)學現(xiàn)代化的重要標志。醫(yī)療器械已經(jīng)發(fā)展成為全球性發(fā)展最快、貿(mào)易往來最活躍的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一,在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)、公眾健康保健中起到越來越重要的作用。
2.2 醫(yī)療器械市場概況
2.2.1世界醫(yī)療器械市場概況
醫(yī)療器械是當今世界經(jīng)濟發(fā)展最快,貿(mào)易往來最為活躍的工業(yè)門類之一。據(jù)美國醫(yī)療衛(wèi)生工業(yè)制造商協(xié)會(HIMA)統(tǒng)計,1995年全球醫(yī)療器械銷售額為1200億美元,2000年達到1900億美元,2005年增加到2500億美元,預(yù)測2006年全球醫(yī)療器械銷售額將達到2600億美元左右。
2.2.2 中國醫(yī)療器械市場狀況
中國有14億人口,29萬家醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu),醫(yī)療器械有廣闊的市場。2000年,中國醫(yī)療器械市場容量達527億元,2005年達到760億元,平均年增長率15%,占世界市場份額3%,是全球醫(yī)療器械十大新興市場之一,已成為除日本以外亞洲最大的市場。
2.3 醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
2.3.1 我國醫(yī)療器械工業(yè)的現(xiàn)狀
我國的醫(yī)療器械工業(yè)總產(chǎn)值自改革開放以來一直保持快速增長。20世紀90年代以來,平均增幅一直保持在20%左右的水平。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù),1995年全國醫(yī)療器械工業(yè)總產(chǎn)值僅140億元,2005年我國醫(yī)療器械工業(yè)總產(chǎn)值、銷售收人、利潤總額已經(jīng)分別達到504億元、488億元和40億元,同比均有24%以上的增幅,增長勢頭強勁。
截至2004年11月30日,我國醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)數(shù)已達到10447家,其中僅2004年就比2003年凈增加1438家,增長率達13.8%。年生產(chǎn)品種5000多個,規(guī)格1萬個以上,其中僅2001~2004年,我國共注冊境內(nèi)醫(yī)療器械產(chǎn)品29480個。加上期間注冊的港澳臺醫(yī)療器械產(chǎn)品178個、進口醫(yī)療器械產(chǎn)品7595個,產(chǎn)品已基本上滿足全國各級醫(yī)院的裝備要求。
目前我國醫(yī)療器械工業(yè)總產(chǎn)值在國際市場份額僅占2%左右,而美國高達42%,歐盟占27%,日本占14%。從醫(yī)療器械和藥品的銷售比例來看,我國為1:5左右,而在發(fā)達國家兩者的銷售比例為1:1.9,可見我國醫(yī)療器械工業(yè)的發(fā)展空間很大。醫(yī)療器械行業(yè)“十五”規(guī)劃預(yù)測,到2010年我國醫(yī)療器械行業(yè)總產(chǎn)值將達1000億元。
經(jīng)過50多年的建設(shè),我國醫(yī)療器械工業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步形成。目前,醫(yī)療器械生產(chǎn)廠商主要集中在上海、北京、天津、江蘇、浙江、廣東、遼寧、山東、湖北、四川、陜西等地區(qū)。國有企業(yè)繼續(xù)在行業(yè)內(nèi)發(fā)揮骨干作用,如北京萬東、山東新華、汕頭超聲、蘇州醫(yī)療、上海手術(shù)、上海齒科、上海醫(yī)光等;90年代以后,在計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌條件下,涌現(xiàn)出一批鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和民營企業(yè),如江蘇宏寶、威海高分子、哈慈、浙江雙鶴、康德萊、寧波戴維等,多種所有制成份的共同發(fā)展,使醫(yī)療器械行業(yè)展現(xiàn)出勃勃生機。
2.3.2 浙江省、寧波市醫(yī)療器械相關(guān)企業(yè)現(xiàn)狀
據(jù)不完全統(tǒng)計,浙江省現(xiàn)有醫(yī)療器械生產(chǎn)銷售型企業(yè)1000余家、貿(mào)易型企業(yè)1000家以上、縣級(含)以上醫(yī)院等醫(yī)療器械使用單位200家以上。進人2005年中國醫(yī)療器械企業(yè)銷售收人100強的生產(chǎn)銷售型企業(yè)中,浙江占了5家。據(jù)2000年的統(tǒng)計,寧波市有醫(yī)療器械生產(chǎn)銷售型企業(yè)80家、總產(chǎn)值不足4億元人民幣、產(chǎn)值達到500萬元的企業(yè)不足10家。經(jīng)過5年多的調(diào)整、發(fā)展,到2005年,全市醫(yī)療器械生產(chǎn)銷售型企業(yè)有220家、貿(mào)易型企業(yè)250家。全市醫(yī)療器械生產(chǎn)銷售型企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值達20億元人民幣,年產(chǎn)值在500萬元以上的企業(yè)有50家,有的企業(yè)產(chǎn)值已達到2億元。產(chǎn)品涵蓋醫(yī)用磁共振成像系統(tǒng)、嬰兒培養(yǎng)箱、高壓氧艙、心電圖機、衛(wèi)生材料和敷料、體外診斷試劑等幾十個門類數(shù)百個品種幾千種規(guī)格的產(chǎn)品,在全國都有一定的影響。
政策評估從國家政策層面上看,按照原國家經(jīng)貿(mào)委制定的《醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃》,到2010年我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值將達到1000億元,在世界醫(yī)療器械市場上的份額將占到5%,到2050年這一份額將達到25%,成為世界一流的醫(yī)療器械制造強國。為貫徹落實“十五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,2003年2月11日,國家計委專門公告,組織實施“十五”期間生物醫(yī)學工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項,加快生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
地方上,北京、天津、上海、江蘇、廣東、浙江等省市,以及深圳、南京、佛山、莆田、衡陽、杭州、寧波等城市都對醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)進行了產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)和政策支持?!墩憬窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》指出,醫(yī)療器械是“具有重大帶動作用的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)”,要“大力發(fā)展”。有關(guān)部門已經(jīng)著手制訂“醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)’十一五’發(fā)展規(guī)劃”。寧波市醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會也正在促成“十一五”規(guī)劃期間的政策支持。
同時,政府部門也意識到要制定更嚴格的監(jiān)管制度來引導(dǎo)各類型單位實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級、規(guī)范管理,解決這些單位面臨著一些實際問題:推動生產(chǎn)銷售型企業(yè)落實生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GMP)和質(zhì)量管理認證;明確要求新開辦貿(mào)易型企業(yè)至少配備2名醫(yī)療器械大專以上畢業(yè)生從事質(zhì)量管理、提供售后技術(shù)服務(wù);要求醫(yī)療單位加強設(shè)備管理、強化醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測與控制。
3.討論
3.1 我國生物醫(yī)學工程學科正在得到各類型高校的重視,各學校又依托原有基礎(chǔ)發(fā)展出各具特色的相關(guān)專業(yè)進一步促進了學科的發(fā)展。但可以預(yù)見,各高校之間的競爭也將日趨激烈。尋找合適的定位、有所側(cè)重才能為學科的發(fā)展作出貢獻。
關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學工程;考核;電子類課程
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A?搖 文章編號:1674-9324(2013)06-0239-02
廣東醫(yī)學院生物醫(yī)學工程專業(yè)于2003年開始第一屆本科招生,針對如何進行具有生物醫(yī)學工程專業(yè)特點的教學改革進行了大量的研究和實踐。作為工科專業(yè),電子類課程是專業(yè)的基礎(chǔ)課程,與電子信息專業(yè)要求不同,生物醫(yī)學工程專業(yè)以小信號、低頻率電路為主要研究對象。本專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型人才,畢業(yè)生要能夠快速開展醫(yī)療儀器方向的研發(fā)、測試等工作。因此,我們從2008年開始著手進行了相關(guān)電路課程的改革和探測,下面針對專業(yè)特點和考核方式進行討論。
一、生物醫(yī)學工程專業(yè)課程特點分析
生物醫(yī)學工程是以技術(shù)與工程的手段研究和解決生物和醫(yī)學中的相關(guān)問題,并綜合了生物學、醫(yī)學和工程技術(shù)學的交叉學科[1-3]。它要求學生掌握物理學、數(shù)學、電子學、醫(yī)學等相關(guān)基礎(chǔ)知識,并能夠融會貫通[4-5]。其中電子技術(shù)的相關(guān)知識是生物醫(yī)學工程專業(yè)課程的主要內(nèi)容。與普通高校電子信息專業(yè)和自動化控制專業(yè)不同的是,本專業(yè)電子類課程內(nèi)容局限在低頻、弱電范圍內(nèi),同時要求學生具備較強的操作和分析能力。因此,在課程教學和考核中應(yīng)該更加注重與本專業(yè)特點相結(jié)合,發(fā)展具有專業(yè)特色的考核評價體系。作為課程發(fā)展的導(dǎo)向,考核方式是課程建設(shè)水平的集中體現(xiàn),也是評價教學質(zhì)量的重要手段和課程改革的參考依據(jù)。在本專業(yè)發(fā)展初期,電子類課程的考核主要體現(xiàn)在:(1)一考制,即將期末考試成績作為學生的最終成績,方式比較單一,特點不突出,忽視了學生在實驗技能、創(chuàng)新設(shè)計方面的評價;同時在期末考試中所暴露出來的問題也來不及糾正。(2)與專業(yè)領(lǐng)域銜接不夠緊密??己藘?nèi)容只強調(diào)基礎(chǔ)知識的掌握,考核內(nèi)容與普通電子工程專業(yè)內(nèi)容一樣,忽視了生物醫(yī)學工程專業(yè)的特色;(3)考試題型單一。最初的考試題型也只有計算分析一種,覆蓋面較窄,考試評價主觀性較強,難以全面評價學生的綜合能力。
二、考核方式的改變與實踐
從2008年開始,我們便針對電子類課程存在的問題進行了專項研究,提出考核改革的目標,即把教學作為提高學生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),將考核向過程考核轉(zhuǎn)移。課程組從2009級本科生開始推行一系列課程改革措施,目前已經(jīng)進行了三屆改革試驗。逐步形成了一套具有生物醫(yī)學工程專業(yè)特色的考核方式。考核方式改革具體內(nèi)容是:(1)專業(yè)基礎(chǔ)課的考核由平時作業(yè)和階段測驗成績、實驗課成績和期末成績組成。①平時作業(yè)由主講教師根據(jù)教學計劃通過在線課程網(wǎng)站布置,學生在學習完一章內(nèi)容后在一周以內(nèi)提交作業(yè)。該項成績占總評成績的10%。②階段測驗包含兩種形式,一種是傳統(tǒng)的隨堂測驗,另一種是在線測驗,即由測驗系統(tǒng)給出成績。階段測驗根據(jù)學習內(nèi)容,安排2~3次,占總評成績的5%。③我們特別加強了對實驗課程的考核力度,實驗課成績包括實驗完成情況和實驗報告的撰寫兩方面,占總評成績的15%。④期末成績則延續(xù)傳統(tǒng)閉卷考試形式,在統(tǒng)一閱卷的基礎(chǔ)上給出,占總評成績的70%??荚囶}型更加豐富,一般不少于四種類型題,客觀題占50%左右??荚囯y度適當降低,但是知識覆蓋面增加到了課程內(nèi)容的80%以上。(2)電子類專業(yè)課程考核則注重課程設(shè)計、大作業(yè)(或課程論文)等更加自由的形式。①考核也貫穿于整個教學過程。以綜合設(shè)計課程為例:教學和考核都是以分組方式進行,電路設(shè)計為主要教學內(nèi)容,設(shè)計結(jié)果和課程論文則是考核依據(jù)。這里還強調(diào)了團隊合作,同一小組成員的考核成績是相同的。②通過計算機輔助進行。在電路設(shè)計軟件課程中,學生在課程學習中除了要掌握軟件的基本知識外,綜合能力的提高也是主要的一個方面??己艘彩峭ㄟ^計算機完成的,教學可以為每位學生設(shè)置不同的題目,內(nèi)容更加靈活多變。我們進行考核方式改革的方針是以學生為主體,注重培養(yǎng)學生興趣和綜合能力,在教學過程中也盡量增加小組討論和團隊項目??傊己朔绞降母淖兙褪橇η笞龅饺?、有效,能夠在學習過程中對學生進行促進。
三、網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)和作用
專業(yè)課程學習網(wǎng)站的建設(shè)是教育教學改革的重要內(nèi)容,在電子類課程的改革中成為了重要的工具。截止到2011年,生物醫(yī)學工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課已經(jīng)陸續(xù)完成了網(wǎng)絡(luò)課程的組建工作并迅速投入到教學中。在線網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)為考核方式提供了更多的選擇,已經(jīng)逐漸成為改革成功的關(guān)鍵一環(huán)。我們在網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中,特別強調(diào)了其參與考核的功能。因此,將題庫建設(shè)作為重要的一環(huán)。目前,已將完成了500道網(wǎng)絡(luò)習題的初等規(guī)模題庫,包括在線自測試題10套,為課程考核方式改革提供了重要的硬件支撐。學生在線考試的形式反應(yīng)積極,認為形式新穎、操作方便。目前,我們在過程測試中至少包含一次在線考試,平時的作業(yè)布置和提交也都通過在線網(wǎng)絡(luò)進行,也就是說約40%的平時成績是通過網(wǎng)絡(luò)考核獲得的。除此之外,網(wǎng)絡(luò)課程還為教學提供了重要的支撐平臺,這主要體現(xiàn)在兩方面:(1)擴展了教學內(nèi)容,豐富了學生的知識面。以往學生獲得知識的渠道單一,枯燥的內(nèi)容制約了學生的學習積極性。我們在網(wǎng)絡(luò)課程中提供了大量的相關(guān)資料,包括文獻、新聞、圖片、視頻等,充分延伸了教材內(nèi)容,滿足了學生多元化的學習需要;(2)提供了交流的平臺。我們同樣組建了學習小組,小組成員作為團隊活躍在網(wǎng)絡(luò)中。教師為各個小組布置了不同的討論題目,有的作為作業(yè)成為考核的一部分。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,學生擁有了充分的發(fā)揮空間和自由,能夠以更加放松的心態(tài)融入到學習中。
生物醫(yī)學工程專業(yè)電子類課程考核方式改革是新時期人才培養(yǎng)模式改革的重要組成部分。是在培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的指導(dǎo)思想下進行的有益的探索和嘗試。根據(jù)三年來的教學實踐,改革獲得了任課教師的支持,得到了學生的認可。我們所提出的綜合型的過程考核思想正在切實地促進教學質(zhì)量的提高。我們下一步的工作重點是繼續(xù)深化考核方式改革,使其不流于形式并帶動整個課程的建設(shè),不斷地提高教學質(zhì)量和學生的綜合應(yīng)用能力。
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關(guān)鍵詞:醫(yī)學院校 發(fā)酵工程 教學改革
21世紀是生命科學的世紀,將生命科學與醫(yī)學有機融合是生命科學當前發(fā)展的趨勢和主流。生物技術(shù)專業(yè)是醫(yī)學院校為適應(yīng)我國中長期發(fā)展戰(zhàn)略及整個生命科學領(lǐng)域發(fā)展要求而設(shè)立的新興專業(yè)[1]。發(fā)酵工程課程是生物技術(shù)專業(yè)的主干課程,是一門應(yīng)用型和實踐型較強的課程,其教學質(zhì)量直接影響學生的專業(yè)素質(zhì)。
我校于2002年開設(shè)生物技術(shù)本科專業(yè),學生于2005年3月進入發(fā)酵工程課程的學習,至今已經(jīng)連續(xù)開設(shè)7年。我們從開設(shè)發(fā)酵工程課程之日起,就不斷發(fā)展并使之完善,追蹤學科發(fā)展的最新趨勢和研究手段,注意結(jié)合相關(guān)生物化學及微生物學的知識及醫(yī)學院校學生培養(yǎng)特點,培養(yǎng)學生獨立思考和科研創(chuàng)新能力,力爭形成符合我校醫(yī)學背景下具有較強辦學特色的發(fā)酵工程課程教學體系。為此,我們進行了一系列的課程教學改革,下面結(jié)合筆者的教學實踐,談?wù)劙l(fā)酵工程課程教學改革方面的個人體會。
1 發(fā)酵工程課程教學改革的背景和必要性
全國開設(shè)生物技術(shù)專業(yè)的高校有300多所,其中有28所高校屬于醫(yī)學院校。醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)的教學改革研究主要集中在生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、實驗教學體系和畢業(yè)論文上,很少有針對專業(yè)課程的教學改革。經(jīng)查閱,僅有安徽醫(yī)科大學胡若磊[2]、濱州醫(yī)學院焦飛[3]分別對醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)酶工程和分子生物學進行了課程教學體系的相關(guān)研究,而對發(fā)酵工程課程的教學改革一直無人涉及。
醫(yī)藥生物技術(shù)專業(yè)在醫(yī)學院校中開設(shè)僅有10年左右的歷史,屬于一個全新的專業(yè),各醫(yī)學院校既無可參照的教學計劃,又缺乏教學經(jīng)驗,如果完全套用綜合性大學生物技術(shù)專業(yè)的發(fā)酵工程課程教學體系,不能夠滿足醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標的要求。對醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)發(fā)酵工程課程進行教學改革,順應(yīng)了時展潮流,對明確發(fā)酵工程課程教學目標、提高課程教學質(zhì)量有一定借鑒意義。
2 教學改革的內(nèi)容
2.1優(yōu)化課程體系
課程體系是人才培養(yǎng)的基礎(chǔ),是教學改革的核心和關(guān)鍵。課題組參照相關(guān)院校生物技術(shù)專業(yè)教學大綱,結(jié)合我校實際情況編寫新的教學大綱,結(jié)合專業(yè)特點,補充新內(nèi)容,刪減過時、重疊內(nèi)容,避免一本書教到底的傳統(tǒng)教法。課程體系編排上堅持生物學和工程學兩個基礎(chǔ)并重,一方面通過微生物、生化、分子生物學的知識深入理解發(fā)酵過程生物學現(xiàn)象,另一方面應(yīng)用高等數(shù)學微積分的基本原理理解發(fā)酵過程動力學和放大優(yōu)化的基本思想,最終掌握發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程動力學和過程放大中的量化與優(yōu)化基本方法。
2.2 教學內(nèi)容的重組與優(yōu)化
發(fā)酵工程涉及生物工業(yè)的許多領(lǐng)域,如抗生素工業(yè)、有機酸工業(yè)、酶制劑工業(yè)、氨基酸工業(yè),還有新能源的開發(fā)及生態(tài)環(huán)境治理等。在這些生物工業(yè)領(lǐng)域中,各種具體的生產(chǎn)工藝,從原材料到菌種、生物反應(yīng)器、產(chǎn)物的分離與提純等都有著很大的差異,但其基本生產(chǎn)模式相同、理論基礎(chǔ)相同。要調(diào)整該課程體系,我們對課程內(nèi)容進行了分類和歸納,并選擇有代表性的內(nèi)容進行講解。結(jié)合我校生物技術(shù)專業(yè)的醫(yī)學背景及專業(yè)特色,適當增加醫(yī)藥相關(guān)內(nèi)容的講授學時,如重點講解抗生素、氨基酸、核酸類藥物的生產(chǎn)工藝過程。
3 教學方法和教學手段的改革
3.1 教學方式的多樣化
堅持以“學生為主體、教師為主導(dǎo)”的教育理念,采用以培養(yǎng)學生學習能力、動手能力、創(chuàng)新能力為主的教學方式。我們在授課過程中采取以學生為主體的“交互式教學策略”和教師在教學活動中運用多種教學手段、多種教學資源的“多元化教學”代替“教師講,學生聽”的傳統(tǒng)教學模式。在授課過程中,我們采取了系統(tǒng)講授法、講授和自學結(jié)合法、多媒體教學法、教學和科研結(jié)合法等多種教學方式。
3.2改革課堂教學模式,提高教學效果
在教學過程中,必須不斷探索和改進教學方法,努力提高教學效果。對于學生在學習中難以理解、容易混淆的概念進行重點講解,注重講授內(nèi)容的系統(tǒng)性和銜接性,加深學生對所學知識的理解。另外,為了吸引學生對發(fā)酵工程課程的學習興趣,我們在授課過程中采用實例法講授。例如,在講授《發(fā)酵機理》一章時,以啤酒、酸奶、抗生素的發(fā)酵為實例,通過講授其制作過程,使學生加深了對發(fā)酵機理的認識。通過課堂討論和分析一些常見現(xiàn)象,積極鼓勵和吸引學生參與課堂問題的討論,增強了學生和教師的互動性,提高了學生學習的興趣和主動性。
3.3 充分利用網(wǎng)絡(luò)課程,充實教學手段
發(fā)酵工程課程已經(jīng)成為泰山醫(yī)學院優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程,許多教學資料已經(jīng)上傳到課程網(wǎng)站,內(nèi)容包括課程簡介、理論課與實驗課的課件、相關(guān)網(wǎng)站的鏈接、習題庫,拓展學習等內(nèi)容并保持動態(tài)更新,拓展了學生的學習空間;開設(shè)了BBS互動論壇、課程快訊、答疑解惑、習題交流、課程建議等板塊增加了互動性、營造了良好的學習氛圍。學生可以隨時從課程網(wǎng)站下載教學資料,極大地方便了學生對課程的學習,加深了對課程的理解和掌握。
3.4 朋友班導(dǎo)師制和課外科研活動小組
為把學生培養(yǎng)成為寬口徑、厚基礎(chǔ),具備實踐能力和創(chuàng)新能力的合格人才,我們實行了發(fā)酵工程任課教師與授課班級結(jié)對共建朋友班活動,擔任整個授課班級的導(dǎo)師。除了關(guān)注學生的日常生活和學習外,重點加強學生對發(fā)酵工程課程的科學研究思維和科研能力的培養(yǎng),采用課間指導(dǎo)、課后答疑、參與導(dǎo)師科研課題、組成課外科研活動小組等形式,培養(yǎng)學生利用發(fā)酵工程所學知識進行科研活動的能力。
3.5實驗教學的改革
(1)改變“重理論、輕實踐”的傳統(tǒng)觀念,加大發(fā)酵工程課程實踐教學學時比例,減少單純驗證性實驗比例,增加綜合性、設(shè)計性實驗比重;增加與醫(yī)藥相關(guān)實驗的比重。以往的發(fā)酵工程實驗課為12學時。由于課時少。只能開出幾個基本的實驗,且是孤立的。不利于培養(yǎng)學生對知識綜合運用的能力和創(chuàng)新能力。我們于2010年修訂了發(fā)酵工程實驗教學計劃。將學時數(shù)提高到24學時。減少單純的驗證性實驗,增加綜合性和自主設(shè)計性實驗,如增加抗生素發(fā)酵菌株的分離、篩選、發(fā)酵和效價測定的綜合性實驗,既鞏固了微生物學的理論知識和實踐操作,又使學生掌握了發(fā)酵工程菌種分離的基本原理和操作方法;又如我們設(shè)計了“蛹蟲草菌搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)條件優(yōu)化”的自主設(shè)計性實驗,由學生分組查找資料,設(shè)計實驗方案,以多糖產(chǎn)量為指標,對發(fā)酵培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件運用單因素和正交設(shè)計實驗方法進行優(yōu)化,獲得最佳的培養(yǎng)基配方及培養(yǎng)條件,此舉大大提高了學生的科研能力和水平。
(2)改變傳統(tǒng)實驗教學為主的單一教學模式,盡量多給學生留下思考的時間和創(chuàng)新的機會,建立以學生為主體的實驗教學模式。為了加強學生的實踐能力,組織學生到抗生素、氨基酸等生產(chǎn)企業(yè)參觀和實習;鼓勵學生參與科研和生產(chǎn)實踐工作,并且將他們實際操作過程中的經(jīng)驗教訓和知識進行總結(jié)積累,用于教學與實踐。
4改革和完善發(fā)酵工程課程考核制度
發(fā)酵工程課程成績考核一般為平時成績考核(10%)、實驗考核成績(20%)和期末考核成績(70%)。在此基礎(chǔ)上我們增加了考核內(nèi)容的項目。加大平時成績占整個課程總成績的比例,由原來的10%增加到20%,增加學生學科發(fā)展動向報告、課程設(shè)計等作業(yè)分值,如在學期中間,給學生布置“發(fā)酵工程在生物技術(shù)中的應(yīng)用”的作業(yè),由學生自己查閱資料、制作PPT課件,自己上講臺講述,教師根據(jù)學生綜合表現(xiàn)打分。通過這種方式的考核,既增強了學生查閱資料的能力,又鍛煉了學生的語言表達能力,這樣的考核模式,能夠比較公平、準確地反映一名學生的學習效果。
5取得的成效
經(jīng)過幾年的摸索,我們在發(fā)酵工程教學改革方面取得了一定的效果。教師素質(zhì)顯著提高,備課充分,講課生動,能夠熟練運用多媒體和網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教育技術(shù)手段,以實際生產(chǎn)的實例講解工藝技術(shù)內(nèi)容,激發(fā)了學生的學習興趣,有效地調(diào)動了學生積極參與學習過程的積極性;授課教師與學生的互動比例與過去相比明顯提高,學生課堂聽課時精神狀態(tài)飽滿、精力集中,積極性和主動性明顯提高。
參考文獻
[1]曹新.關(guān)于醫(yī)學院校生物技術(shù)建設(shè)和人才培養(yǎng)的思考[J].醫(yī)學教育,2005(2):21-26.
本文以生物工程人工生命的科學技術(shù)基礎(chǔ)為題展開了相關(guān)的分析與探討,重點就材料技術(shù)型生物醫(yī)學工程、組織工程以及生物工程人工生命這三者間的相關(guān)性展開了深入的研究,結(jié)合本次研究最終對材料技術(shù)型生物醫(yī)學工程、組織工程、人工工程以及具備改善人體組織器官功能的人工組織進行了詳細的論述。
關(guān)鍵詞:
生物工程;人工生命;組織工程;人工組織;人工器官
0引言
從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結(jié)構(gòu)以及外在形象的人工制造系統(tǒng),是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產(chǎn)物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術(shù)與工程科學技術(shù)所結(jié)合而產(chǎn)生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術(shù)型生物醫(yī)學工程與組織工程、人工生命間的相關(guān)性,以及材料技術(shù)型生物醫(yī)學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。
1材料技術(shù)型生物醫(yī)學工程
此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織,其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、醫(yī)學以及生命科學等多門學科的基礎(chǔ)知識。生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來,亦或是增強人體某一部分功能的材料,因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現(xiàn)排異反應(yīng),確?;铙w細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構(gòu)成人工組織與器官的核心材料。生物醫(yī)學材料在未來一段時期的主流發(fā)展趨勢,即為給予組織工程的發(fā)展提供優(yōu)勢特性顯著的活性生物材料,應(yīng)確保其具備良好的生物相容特點;親水特性;性;預(yù)防組織粘附特性;抗炎特性;抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復(fù)效果,使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。依據(jù)生物醫(yī)學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種:
(1)無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性,同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結(jié)構(gòu)的復(fù)合型材料。
(2)金屬生物材料。①毒性較低,彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料,如較為常見的人工關(guān)節(jié)、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫(yī)療器械設(shè)備如官腔支撐架、引導(dǎo)絲等。
(3)生物醫(yī)用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質(zhì)吸出的材料。②能夠在臨床上應(yīng)用于免疫性病癥治療的材料。
2組織工程與人工組織
目前臨床上所面臨的主要醫(yī)學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷,而臨床上在應(yīng)對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面:
(1)自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復(fù),例如,對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術(shù)修復(fù)時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復(fù)損傷組織。
(2)異體移植。例如,某患者在遭遇意外事故時,家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現(xiàn)異體組織的兼容性問題,同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數(shù)相比差距過大,供體不足情況十分顯著。
(3)人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況,但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應(yīng)與感染情況十分明顯,絕大多數(shù)的患者在接受器官移植后都是應(yīng)各類感染致死。對此人們也就設(shè)想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構(gòu)建起新的組織器官,也就是進行結(jié)構(gòu)組織,代謝組織以及細胞系統(tǒng)的重新建構(gòu)。目前這一設(shè)想已經(jīng)不再是僅存在于人們腦海之中的假想,而已經(jīng)走進了現(xiàn)實生活當中,可以預(yù)見組織工程的發(fā)展必將會促成這一設(shè)想的實現(xiàn)。當前,組織工程研究的主要內(nèi)容即為:適宜的母體細胞來源;能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質(zhì);可應(yīng)用在促進細胞組織再生長的因子;以及組織間的相容性。開展組織工程通常會應(yīng)用以下三種策略:
(1)細胞以及生物材料的雜化體系,例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來,通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中,在體外培養(yǎng)一段時間后可將細胞和支架結(jié)構(gòu)置入于患者體內(nèi);伴隨著組織缺損部位的重新構(gòu)建,聚合物將會逐漸降解并消失。
(2)僅具備生物降解材料體系,借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結(jié)構(gòu),在通過增殖、分化來產(chǎn)生為相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu),并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷,其孔隙架構(gòu)與人體骨架構(gòu)極為接近,可被應(yīng)用在骨組織工程支架中。
(3)細胞體系,經(jīng)過移植的細胞經(jīng)由生物過程演變?yōu)槲⒔Y(jié)構(gòu)。
3結(jié)束語
總之,從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術(shù)、生物科學技術(shù)以及生物工程科學技術(shù)的基礎(chǔ)上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術(shù)基礎(chǔ)。材料技術(shù)型生物醫(yī)學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎(chǔ)理論與方法,來探究并開發(fā)出具備修復(fù)以及改善人體組織器官功能的新型臨床應(yīng)用取代物,也就是人工組織,因而材料技術(shù)性生物醫(yī)學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎(chǔ)。
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理學類專業(yè)有生物科學專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè)。
工學類專業(yè)有生物醫(yī)學工程專業(yè)。
醫(yī)學類專業(yè)有臨床醫(yī)學專業(yè)、麻醉學專業(yè)、醫(yī)學影像學專業(yè)、口腔醫(yī)學專業(yè)、預(yù)防醫(yī)學專業(yè)、藥物制劑專業(yè)、臨床藥學專業(yè)、法醫(yī)學專業(yè)、醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)、康復(fù)治療學專業(yè)、護理學專業(yè)。
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