基于大工程观的医用化学教学改革研究

贾光锋　赵晨　陆文总　张亮

【摘 要】大工程观教育是培养生物医学工程应用创新型人才的主流方向。结合我校“大学生目标教育”和“卓越工程师教育”的实际，率先将大工程观应用于医用化学的教学。通过优化和整合教学内容，强化工程实践，探索灵活多样的教学方法，渗透人文精神和职业责任，培养集科学、技术、人文和工程实践为一体的现代高级工程人才。

【关键词】医用化学；大工程观；教学改革

大工程观是针对现代工程教育出现的“过度工程科学化”而提出来一种教育新理念和新模式，其本质就是将人文与科学、技术及工程实践融为一体，建立具有实践性、综合性和创新性的“工程模式”教育理念体系[1]。目前，大工程观教育已越来越被工科高校所青睐。

近年来，我校秉承大工程观的教学理念，相继在大学生中开展了“目标教育”、“卓越工程师教育”和“创新创业训练”等活动，使学生的综合素质得到明显的提高，取得了良好的社会效果。医用化学是我校生物医学工程专业开设的一门综合应用型专业基础课程。因此，在大工程观的指导下开展医用化学教学，一方面可以培养学生化学专业知识，另一方面可以培养应用创新型人才。

一、优化教学内容，促进知识融合

大工程观不是指工程规模之“大”，而是更加注重工程的系统性和整体性，是从整体、系统、灵活和再循环的角度去分析复杂系统的一种思维[2]。生物医学工程是一门知识高度融合和学科充分交叉的综合性学科。因此，在人才培养的初期，应在大工程观的指导下，强化对学生知识背景和整体性的思维的训练。

医用化学作为本专业的第一门专业基础课，主要讲授四大化学内容。但是，多年来，四大化学已经形成了完善的教学体系， 严密的教学逻辑，具有很强的科学理论性，相互缺乏协调，明显落后于现代科学综合发展的趋势[3]。因此，医用化学课程要以大工程观为指导，整体性优化教学内容，为学生解决复杂工程问题提供基础。在教学中，我们要打破传统化学的明显界限，以解决医学问题为突破口，建立起知识之间的联系，剔除重复内容，加强理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效率。面对教学课时的不断压缩，在医用化学中，应把握住四条主线： 一是以四大化学平衡为基础的四大滴定分析，并融合于医学检验之中；二是以配位化合物为主线，建立起无机与有机的融合，促进新药和医学传感器的开发；三是以化学热力学和动力学过程统领无机和有机反应，为药物合成指明方向，并有效促进新药研发进度；四是以化学反应和过程为基础的胶体、表面化学的应用。形成理论、性质、应用三阶段递进式教学。当然，在教学中，还应以大工程观为指导，建立起与后续的生物化学和生理解剖学等课程的联系，适当取舍相关内容，形成相互呼应的课程群。

二、加强实践教学，突出工程应用

实践是检验真理的唯一标准，实践更是培养创新应用型人才的利剑。纵观古今中外，许多著名的科学家和发明家无不以实践为本，无不是理论联系实践的典范。高等工科院校的教育更要强化实践，弱化工程科学化。因为相比科学理论教育，实践教学在培养学生创新意识、创新能力和工程观方面更加突出直观。

基于大工程观的医用化学实践教学体系的构建可以改变过去四大化学实验自成体系，相互脱节的传统模式，同时也克服了实验内容过细过窄的不良弊端[4]。现代医用化学实践教学体系立足于学产研相结合的方式，可以实现基本技能、提高设计、综合应用和创新能力的不同层次培养目标。在教学计划组织方面，要充分利用第一课堂，积极开展第二课堂，满足不同学生差异性培养的需求。抓住校内、校外和教师科研三大基地，为学生创造实践的机会。基于大工程观的实践体系由产业认知、基本技能实训、岗位体验实习等层次组成；按照从兴趣感知到学习探索，再到研究開发这样一个循序渐进的过程。

三、探索灵活多样的教学方法，培养创新思维

教学内容相对固定，然而，教学方法可以根据教师、学生和教学环境的变化而调整。灵活多样的教学方法，在提高教学质量和改善教学效果方面起到事半功倍的效果。在医用化学教学过程中，对于重点和难点知识，教师应以讲座式精讲教学为主，加强师生互动及学生自主学习能力的培养。在学习化学平衡和化学反应速率时，可以结合学生毕业论文设计的实际问题，向学生介绍单因素实验和正交实验，并通过引入响应面优化分析软件，让学生体会到工艺优化的本质是数学建模和统计分析。

对于概述性内容，采用PBL式（ problem based leaning）泛讲，推行“以问题为引导，以学生为主体，以教师为主导”的教学模式[5]。PBL法教学对培养学生独立思考、自我管理和分析解决问题的能力均有促进作用[6]。如在讲授单糖时，教师可以预设如下问题：（1）葡萄糖和果糖的结构是如何发现的？（2）日常生活中存在哪些糖代谢障碍疾病？（3）糖尿病的成因是什么？（4）如何检测血糖和尿糖？学生带着问题思考，并在课后利用网络、期刊等搜集相关资料，在小组内进行交流讨论形成报告结论。最后，由教师总结并点评知识点。 这样，可以充分激发学生的学习兴趣和提高学习效率。

探索以医学临床需求为导向，引入案例教学，培养了学生科研思维能力。在讲解渗透压时，可选择案例如下：医院输液时使用的生理盐水和葡萄糖溶液分别为308mmol/L和 278mmol/L，如果浓度偏高或偏低，可以使用吗？再如氯霉素眼药水治疗角膜炎，它的浓度可否随意配制？在整个教学过程中，教师只需扮好“导航”、“导游”、“导演”的角色就可以了，学生可以分组进行探究，体验专业知识解决临床实际问题的乐趣。

四、渗透人文精神和责任意识，倡导和谐工程观

现代工程已经向巨型化和集成化发展，呈现出技术密集型趋势，同时大型工程对生态环境、人文和政治经济都会产生显著的影响。所以，在培养现代工程师的过程中，既要渗透人文精神和责任意识，强调以人为本“和谐工程观理念”，又要尊重自然规律和合理改造自然，追求人与自然及社会之间的和谐统一[2]。

在医用化学教学中，教师既要传授专业知识，又要帮助学生树立以人为本的观念。比如：在讲述药物合成时，可以引导学生坚持绿色化学，减少有毒有害物质的排放；坚持废弃物的循环利用，实现可持续发展。在讲述滴定分析时，引导学生认真细心是关乎生命健康的大事，坚持良好的职业道德，生产质量合格的药品。讲授乙醇时，引导学生既要认识到燃料乙醇对环境的保护作用，又要认识到粮食资源短缺危急人类生存；同时，还要认识到饮酒过量造成的身心健康和危急社会安全的问题，以及如何有效地检测出血液酒精含量预防酒驾。在讲授化学键时，利用微观分子中的共价键形成机制，引导学生敞开心扉，与别人真诚交流，不计较得失，才能形成團结向上，不断创新的团队，最终实现个人价值和社会价值。

五、结语

医用化学教学改革是一项系统工程，需要与其他相关学科相配合，形成符合大工程观培养目标的生物医学工程专业的培养方案。医用化学作为生物医学工程专业的第一门专业基础课，在整个大工程观的构建中负有不可推卸的责任，必须秉承大工程观的教育理念，立足我校目标教育和卓越工程师教育活动的实际，不断通过课程改革与创新，努力培养全面发展的高素质工程人才。

参考文献：

[1]李兰平.基于大工程观的工程教育改革研究[J].科教导刊，2015（2）：36-37.

[2]谢笑珍.“大工程观”的涵义、本质特征探析[J].高等工程教育研究，2008（3）：35-38.

[3]陈若愚，朱建飞，王国平.建立与大工程观相适应的基础化学课程体系[J].江苏工业学院学报， 2006，7（3）：39-40.

[4]黄敏，黄艳仙，农兰平等.大工程观下基础化学实验课程体系的构建[J].广州化工，2009，37（7）：205-208.

[5]张庆云， 朱辉， 韩香.PBL与LBL有机结合的教学模式在医用化学教学中的应用[J].中国高等医学教育，2010（12）：97-98.

[6]贾永艳，祝侠丽，黄海英，等.PBL教学法在《中药药剂学》教学中的应用[J].中国西部科技，2012（3） ： 81-82.

基金项目：

陕西省高等学校人才培养模式创新实验区项目（陕高教[2014]16号）；西安工业大学教学改革研究项目（13JGY12）。

作者简介：

贾光锋（1977-），男，陕西武功，博士，副教授，主要从事生物化学教学与研究工作。