生物医用材料个性选修课程教学与改革思考

生物医用材料个性选修课程教学与改革思考

李龙

贵州大学材料与冶金学院李龙贵州贵阳550025

摘要：生物医用材料学时一门集物理学、化学、医学、生物学、材料学、信息科学等学科领域的交叉学科。生物医用材料为我校材料与冶金学院面向全院本科生开设的一门个性选修课程，由于全院本科生的专业差异及生物医用材料学科的综合性，为达到较为理想的教学效果，激发学生学习和科研的兴趣，促进学生自主学习，发挥个性选修课程在整个课程体系中应有的作用，我院对于生物医用材料个性选修课进行了适当的课程教学改革，并就改革过程中发现的一些问题提出改进方法和思路。

一、引言

生物医用材料学，其又称为生物材料学，主要涉及物理、化学、医学、生物学、材料学、信息科学等典型的学科领域。生物材料学的主要目的是通过材料学和医学手段和方法，用生物材料来增强、修复、替代人体组织或器官，从而恢复或部分恢复人体组织或器官的结构或功能。生物材料属于新材料的一类，在过去数十年间越来越受到全世界的重视，其研究领域和产业化已被西方国家提升到战略性发展的地位；我国“十二五”规划也明确将生物材料视为重要的技术领域，在国家“十三五”规划中，新材料被视为国家重点发展的七大战略性新兴产业之一，同时明确指出要加快突破新材料、生物医药、等领域核心技术。

因此，生物材料已受到国家层面乃至全世界的重视，培养新时代、跨学科、跨领域的生物材料学研究的新生力量具有非常现实的意义。我校开设的生物材料学课程，作为一门个性选修课程，针对非生物医学专业的学生，目的在于扩大学生的知识面，拓展其学术视野，并为将来学习和研究提供一定的基础知识和生物材料研究领域概览。

二、生物材料学个性选修课程教学现状

目前，国内有众多高校开设了生物材料学课程或其相关课程（如无机生物材料学、有机生物材料学、生物医学材料等，大部分高校开设本课程的预设受众都是生物医学工程专业的本科生、研究生或者具有生物医学工程或相关专业背景的研究生。针对这部分学生的生物材料学课程性质一般都是专业课，但是对于其他非生物医学工程或非相关专业背景的学生来说，生物材料学仅属于一门大类选修或个性选修课程。通常对于这样的选修课程，授课教师和学生都没有给予足够的重视，易导致授课效果不好，教学质量不高等问题。

国外开始这门课程的学校，如美国麻省理工学院，开设了面向本科生的“生物医用材料”课程，主要重点为讲授生物传感器、药物传输和组织工程等方面的内容。国内目前开始这类课程的高校有清华大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学、西安交通大学、浙江大学、重庆大学、北京航空航天大学、华东理工大、西南交通大学学等众多高校，其中华东理工大学的刘昌盛教授将其主讲的生物医用材料学制作成视频公开课，并上传到网易公开课等网站，具有很好的创新性和导向性，也成为很多高校教师学习的范本。

我校生物医用材料个性选修课程已开设多年，但在2015年以前这门课程的授课内容主要集中在硬组织用的生物医用材料方面，不够系统化。此外，我校开设的生物医用材料学个性选修课程主要是针对全院材料科学与工程、高分子材料科学与工程、材料物理、冶金工程等专业方向的本科生而设立的一门个性选修课程。由于所有授课对象均无生物学和医学等背景，大都只有高中阶段生物学基础知识，或者仅具有正在学习的材料专业、高分子专业等相关专业基础知识，绝大部分学生对于生物医用材料学的交叉学科背景非常缺乏。因此，和传统教学方法一样，我校生物医用材料学个性选修课程在往年教学过程中也存在如下问题：

①对课程性质把握不够准确。授课教师按自己意愿总是企图在课堂上介绍很多内容，易落入“填鸭式”教学的陷阱，而没有充分理解专业课程和个性选修课程的本质区别。

②对授课对象的背景知识未加以合理区分。由于个性选修课程性质的原因，以及生物医学材料学的交叉学科性质，授课老师没有合理对课堂授课内容、深度加以限制。

③教学方法单一。往年本门课程主要还是采用传统的“老师讲学生听”教学的方式，没有在个性选修课中引入新的教学方法。

④教学资源匮乏。此前在进行本门课程授课时，由于技术手段的局限性，很难找到丰富的教学素材，因而课堂不够生动。

三、教学内容和方法改革的思考

针对上述问题，我校从2015年开始对生物医用材料学课程进行了适当的探索性改革，并引入了一些新的教学实践方法。同时，针对课程改革过程中所发现的一些问题，提出了一些改进的思路和方法。

①教学内容拓展。我校生物医用材料学课程个性选修课经过多年的教学和实践后，首先对所讲授的内容进行了拓展，主要内容包括金属、无机非金属、高分子生物医用材料、生物医用复合材料、组织工程相关材料、仿生生物医用材料等。所参考的教材主要有郑玉峰，李莉主编的《生物医用材料学》，吕杰、程静等主编的《生物医用材料导论》，赵长生，孙树东主编的《生物医用高分子材料》，江雷，冯琳主编的《仿生智能纳米界面材料》等书籍。

但是在教学过程中发现，很多学生只对其较为熟悉的知识领域感兴趣，而在介绍其他内容时很难将全部学生眼球吸引过来。对于这一问题，我们的尝试是，在合理增加教学内容的基础上，尽可能增加一些与不同专业的知识点，并且在授课时多做不同类型生物材料间比较；此外，在讲到相关生物材料应用场景时，也应将所涉及的疾病病因，损伤机理等一并介绍。如讲到陶瓷基生物材料应用于髋关节替换时，可适当引出髋关节损伤机理、风湿性关节炎的前因后果等内容。

②引入新教学模式。我们结合讨论式教学和反转课堂模式，首先提出一些本课程所涉及到主题式内容，如生物材料在血管支架中的应用，人造皮肤、人工角膜、胶原蛋白与美容整形等等一些新颖前沿的学术型主题，或者参考给定题目自由选择感兴趣的主题，让学生自由组合，明确分工，共同学习，最后全组同学上台以PPT展示其学习成果，并与全班同学一起就所涉及到的一些问题进行开放式讨论，授课老师再就相应知识点进行适当补充和讲解。

四、结束语

本课程作为一门面向全院本科生的个性选修课，需要兼顾每个专业方向学生的基础知识背景，又需调动学生的上课积极性。通过上述的一些改革措施，经过几年的教学实践发现取得了积极的效果，同时提高了学生自主学习能力。另外，后续的教学中将进一步深化改革措施，融入更多教师自身及来自国内外前沿的科研成果，进一步起到个性选修课程设置应有的作用。

参考文献

[1]周为,郑军.生物医学工程专业生物材料课程教学改革探索[J].生物技术世界,2015,12:207.