杜田明 喬愛科

摘? 要：該文旨在探討新時代“醫(yī)工交叉”融合背景下，如何通過優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法、教學模式和引入相關資源，提升先進生物醫(yī)學材料研究生課程的教學質(zhì)量。在內(nèi)容上，針對學生的背景不同，區(qū)分基礎板塊和進階板塊?；A板塊圍繞生物材料的發(fā)展歷程、基本特點和分類展開。進階板塊注重材料的先進性問題圍繞具有廣闊發(fā)展前景和應用空間先進生物材料展開。同時，采用多模式、多途徑教學，理論聯(lián)系實際，通過啟發(fā)思考、方法傳授、趣味教學與傳統(tǒng)教學和多媒體教學相結合，引入不同的學習資源，提高教學效果。同時，注重思政教育，將思政教育融入教學過程，引導學生思考與民生問題相關的醫(yī)學與生物材料交叉領域問題。課上、課下與學生互動交流，提高學生的學習效果和興趣，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的專業(yè)人才。

關鍵詞：先進生物醫(yī)學材料；教研結合；教學模式；教學案例；資源引入

中圖分類號：G643? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）35-0126-04

Abstract： This paper aims to explore how to improve the teaching quality of the graduate course "Advanced Biomedical Materials" by optimizing course content， innovating teaching methods， teaching models， and introducing relevant resources in the context of the integration of medical and industrial fields in the new era. In terms of content， we distinguish between basic and advanced sections based on students' different backgrounds. In the basic section， we focus on the development process， basic characteristics， and classification of biomaterials. In the advanced plate， we focus on the progressiveness of materials， focusing on advanced biomaterials with broad development prospects and application space. At the same time， we adopt multi-mode and multi-channel teaching， integrate theory with practice， combine inspiring thinking， teaching methods， and fun teaching with traditional and multimedia teaching， introduce different learning resources to improve teaching effectiveness. At the same time， emphasis should be placed on ideological and political education， integrating it into the teaching process， and guiding students to think about the cross disciplinary issues of medicine and biomaterials related to livelihood issues. Interact and exchange with students in and out of class， improve their learning effectiveness and interest， and cultivate professional talents with innovative and practical abilities.

Keywords： Advanced Biomedical Materials; combination of teaching and research; teaching mode; teaching case; resource introduction

中國特色社會主義發(fā)展進入了新時代，黨和國家越來越重視、關注高層次人才的培養(yǎng)以滿足人民日益增長的對提高生活水平和生活質(zhì)量的追求。醫(yī)學水平的提高和進步是切實解決人民需求的重中之重。而生物醫(yī)學材料領域的快速發(fā)展對于推動醫(yī)學進步和提高人民健康水平具有重要意義。隨著“醫(yī)工交叉”新時代的到來，生物醫(yī)學工程學科應運而生。而生物醫(yī)學材料是生物醫(yī)學工程學科的重要分支。因此，進行高水平的研究生課程建設，提升先進生物醫(yī)學材料研究生課程的教學質(zhì)量，對于促進“醫(yī)工交叉”融合，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的專業(yè)人才，滿足社會需求具有重要意義[1]。

生物醫(yī)學材料又稱為生物材料，是許多高校爭相發(fā)展的重要學科方向，是生物醫(yī)學工程專業(yè)的重要組成部分。生物醫(yī)學材料最鮮明的特點就是多學科交叉，融合了醫(yī)學、材料學、生物學、化學和工程學等多個學科的知識[2]。研究生作為高層次人才，其培養(yǎng)過程更加重視先進性，關注學科領域的發(fā)展前沿，因而先進生物醫(yī)學材料成為培養(yǎng)高水平生物醫(yī)學工程專業(yè)碩士、博士研究生的專業(yè)核心課程。

但是，在研究生的培養(yǎng)和課程教學中發(fā)現(xiàn)，存在著諸如由于本科階段不同學校授課的側(cè)重點不同、生物醫(yī)學工程專業(yè)的強交叉性，學生對于專業(yè)背景知識的學習不同，學生的專業(yè)背景呈現(xiàn)多樣化；學生對于研究生課程的重視程度不夠；教師教學模式單一等問題[3-4]。這些問題阻礙了教學水平的提高，以及培養(yǎng)具有獨立自主思考和學習能力的高層次人才目標的實現(xiàn)。

因此，基于對新時代“醫(yī)工交叉”融合背景與以上研究生培養(yǎng)及教學中出現(xiàn)問題的思考和探究，在面向碩士、博士研究生的先進生物醫(yī)學材料課程實際教學活動中，筆者針對北京工業(yè)大學生物醫(yī)學工程專業(yè)碩士、博士研究生的生物醫(yī)學工程專業(yè)背景及實際研究課題方向的相關性等客觀情況，著力創(chuàng)新教學與科研相融合的教學理念和服務模式，通過優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法、教學模式，引入相關資源等來提升教學質(zhì)量和研究生的自主學習能力。

一? 優(yōu)化課程內(nèi)容——基礎教學與先進性相結合

先進生物醫(yī)學材料課程面向的是生物醫(yī)學工程專業(yè)的碩士研究生和博士研究生。針對北京工業(yè)大學生物醫(yī)學工程專業(yè)學術型和專業(yè)型碩士、博士研究生的學科背景偏向電子信息及醫(yī)學圖像處理等，對生物材料基礎知識背景缺乏的問題，本課程的學習內(nèi)容分為基礎版塊和進階版塊兩部分，能夠滿足多學科交叉背景下不同層次研究生的學習需求[5]。

基礎版塊的主要內(nèi)容是圍繞生物材料的基本要求、發(fā)展歷程、分類方法、表面改性、成型加工，以及按照材料來源劃分的高分子生物醫(yī)用材料、無機生物醫(yī)用材料、金屬生物醫(yī)用材料等開展課堂教學，讓學生快速認識什么是生物醫(yī)學材料。同時，通過系統(tǒng)梳理生物材料中涉及的基本知識框架，大大提高了學生對課堂知識的輸出效率。同時，由于研究生即將或正在進行自己的課題研究，比如金屬生物醫(yī)用材料與大部分同學的課題研究緊密相關。針對這一特點，對應的金屬生物醫(yī)用材料課程內(nèi)容將更加詳細，包括但不限于金屬生物醫(yī)用材料的基本特點、分類、改性方法和加工成型方法，在心血管支架、骨科替代材料等方面的研究前沿及面臨的問題和挑戰(zhàn)。當然，受課時限制，其他不同類型的生物醫(yī)學材料相關知識，在課程內(nèi)容上將進行縮減。突出以學生為核心的課程前沿特色和服務理念[6]。

進階版塊的主要內(nèi)容圍繞材料的先進性展開。由于面向的是碩士、博士研究生群體，其本身的研究課題所在領域較為前沿，相關知識未包含在教材中等原因，課程內(nèi)容圍繞近年來處于前沿領域的納米材料、智能仿生材料、生物衍生材料等，以及改性和加工成型中的前沿熱點（3D打印、生物打印和等離子改性等）開展課堂教學，提高學生對課堂知識的學習興趣，拓展學生的視野。同時，通過更加具有針對性的案例分析和實踐操作提升學生的實踐和應用能力。以膠原基生物醫(yī)用材料為例，膠原基生物醫(yī)學材料作為重要的生物衍生材料，其在心血管和骨科中應用前景廣闊，那么膠原的結構特點、改性、加工成型和應用拓展等都是課程介紹的重點。

二? 創(chuàng)新教學方法——啟發(fā)與教學并行，人文與科學并重

針對本科生和研究生之間的顯著區(qū)別，對研究生教學應該更加注重培養(yǎng)學生獨立思考問題和解決問題的能力。創(chuàng)新教學方法和教學模式[7]。

首先，采用啟發(fā)式教學，從授人以魚，到授人以漁。引導學生學會思考。使學生具有發(fā)散思維模式，從不同角度、不同學科學習借鑒，充分發(fā)揮學科交叉的優(yōu)勢。例如，在介紹生物仿生材料時，不僅介紹生物材料，還結合了最新的智能機器人、防水服、隱身服和向日葵的向陽性等仿生學的前沿進展，通過結合現(xiàn)實生活中那些看起來“高大上”的智能化設備研究，一方面激發(fā)學生對于科學研究的興趣，提高學習的熱情，另一方面啟發(fā)學生從生活中、自然界中思考問題、尋找解決問題的方法。學會“取其精華，去其糟粕”，充分發(fā)揮學科交叉的優(yōu)勢。

其次，教學與研究相結合，從被動授課到主動學習。將科研融入課堂教學，針對當下的課程內(nèi)容，總結國內(nèi)外研究的最新文獻報道。例如，在介紹材料的改性和成型加工方法時，結合學生的研究課題，詢問學生課題中遇到的問題，引導學生更多的思考。從而在授課過程中，帶著學生的問題去講授不同的加工成型和改性方法。同時，在材料認識和成型加工等不同章節(jié)之間實現(xiàn)課程內(nèi)容的互動。例如，應用基礎版塊中學習的知識，解決進階版塊中生物衍生材料的生物相容性、降解性、復雜結構設計制備等不同方面的問題。一方面激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性，另一方面培養(yǎng)學生靈活的思維模式，加強創(chuàng)新能力的提升和培養(yǎng)；教會學生如何解決問題。例如，在學習不同材料及認識不同材料特點的時候?qū)W會總結規(guī)律：有的材料親水性好，有的材料疏水性好；骨科材料需要良好的力學支撐性，血管材料需要良好的柔順性；等等。通過總結規(guī)律進而啟發(fā)學生，尋求存在于材料性能、需求等自然界中的平衡之道（圖1）。結合不同材料的特點，在解決心血管和骨科瓶頸問題的時候，引導學生討論并且有針對性地結合心血管和骨科的不同需求，針對需求設計納米無機材料、金屬材料與膠原復合的先進復合材料。

最后，思政教育也是當前高等教育關注的重點。引導學生思考和民生相關的醫(yī)學與生物醫(yī)學材料交叉領域的瓶頸問題，需要將思政教育融入教學過程，培養(yǎng)學生的社會責任感和創(chuàng)新意識，提高其學習動力[8]。比如目前在臨床上，骨缺損修復材料仍然需求巨大，當前臨床中使用的高端生物材料進口占了絕大部分，而我國自主研發(fā)的具有知識產(chǎn)權的高端生物材料還需要未來更多科研力量的共同努力。關注國家的政策導向，緊密結合“十四五”規(guī)劃中我國在醫(yī)藥健康等領域的發(fā)展需求。在學生思考問題、解決問題的同時，關注解決社會需求，提升其社會責任感。同時，解決社會需求也能激發(fā)學生對自身科研工作的認可度和自豪感，激發(fā)學生科研創(chuàng)新的源動力。

三? 創(chuàng)新教學模式——資源引入與互動交流

除了調(diào)整課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法以外，積極創(chuàng)新教學模式也是提高教學質(zhì)量的重要途經(jīng)。

首先，資源引入與整合，傳統(tǒng)模式不能丟。隨著線上教學、多媒體教學的快速發(fā)展，傳統(tǒng)教學中的板書教學模式常常被忽視[9]。事實上，傳統(tǒng)的板書教學模式，雖然授課效率較低，但是對于重點知識點、知識框架的梳理，采用板書的形式，能夠在放慢授課節(jié)奏的同時使授課的重點更加突出。而且，板書的書寫過程能夠調(diào)動學生的多個感官，加深學生對知識的吸收。板書結合多媒體是現(xiàn)代教學模式的基礎。

資源引入與整合，多模式教學增加趣味性[10]。在小學、中學的教學中，教師們常常用趣味性教學的方法提高青少年的注意力和學習興趣，從而達到提升教學質(zhì)量的目的。而高校教師在授課中常常忽略了趣味教學的重要性。事實上，不論是青少年還是成年人，人的注意力都是有限的，學習的源動力也是一致的。趣味性的東西能夠顯著提升人的學習興趣。要在先進生物醫(yī)學材料的研究生課堂中重啟趣味教學。首先，用學生聽的懂、更感興趣的故事或親身體驗到的事情作為切入點，采用科普教學，理論聯(lián)系實際的方法，讓學生產(chǎn)生共鳴是激發(fā)學生學習興趣的關鍵點。其次，在學習過程中，需要播放與生物醫(yī)學材料相關的優(yōu)秀動畫演示視頻、時事新聞報導等。例如，在3D打印學習中，通過播放我國制造的世界最大的3D打印工程及4D和5D打印的新聞報道，直觀展示3D打印除了傳統(tǒng)科學研究外的廣闊應用前景及當前的科學前沿。引導學生緊跟時事的同時，激發(fā)學生的興趣，引導學生深入思考，同時，調(diào)動學生的多個感官，拓寬知識吸收的渠道，加深對知識的理解。這類視頻的展示也將思政教育生動形象、自然而然地融合在了專業(yè)知識的學習中，達到了“潤物細無聲”的良好效果[11]。

研究生教學，討論和互動至關重要、必不可少。而與學生課題進行聯(lián)系是引發(fā)學生主動討論和互動的關鍵。同時，結合最新的文獻研究成果，鼓勵學生閱讀和分析相關文獻，有針對性地將科研成果與課程內(nèi)容相結合并且展開討論和課程匯報，促進學術研究與教學的有機融合。比如針對骨科和心血管方面應用的可降解金屬材料中遇到的材料降解問題、腐蝕問題及力學強度和血液相容性等問題，引導學生進行討論。將科研思維和方法應用于教學實踐，提高學生的綜合能力[12]。同時，通過科普故事、結合生活中遇到的小問題，比如從手術帶來的危害方面，引導學生對于可降解植入物的研發(fā)思考等。最后，與學生的互動、討論需要采用多種方式，與學生展開多方面的對話。例如在課后也需要多關心學生課題方面遇到的問題，通過課上、課下師生之間的互動交流，既活躍了學習氛圍，使學生在輕松的氛圍下學習，又增強了學生對知識的掌握。

四? 結束語

新的時代背景下面臨著新的問題和挑戰(zhàn)。生物醫(yī)學材料作為重要的學科分支介入醫(yī)療器械，其發(fā)展對于提高醫(yī)療水平、解決人民需求具有重要意義。在生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生面對“醫(yī)工交叉”大環(huán)境背景下，針對北京工業(yè)大學生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生的特點及教學中存在的問題，在研究生核心課程先進生物醫(yī)學材料的教學中，我們發(fā)現(xiàn)針對學生專業(yè)背景進行教學內(nèi)容的調(diào)整是提升教學質(zhì)量的基礎。教學方式是提升教學質(zhì)量、培養(yǎng)具有獨立思考問題和解決問題能力的高水平人才的關鍵。而創(chuàng)新教學模式，是提高教學質(zhì)量的重要手段。優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學方式和教學模式之間是相輔相成的，都是提高教學質(zhì)量的重要途徑（圖2）。

通過優(yōu)化課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學方式和教學模式，引入相關資源，我們得到了良好的反饋，既平衡了不同專業(yè)背景學生之間的基礎差異，讓學生學習到了相關知識，又讓學生感到了輕松快樂，課堂的活躍度高，課程的教學質(zhì)量得到了顯著提升。希望在今后的教學過程中能夠積累、總結更多的經(jīng)驗。這將有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力和身心健康的高素質(zhì)專業(yè)人才，推動生物醫(yī)學材料領域的發(fā)展，為新時代的人才培養(yǎng)需求作出貢獻。

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