生物医学工程导学课程教学改革与实践

[摘           要]  生物医学工程是工程学与生物医学紧密结合的一门实践性很强的学科。根据其学科特点，必须积极进行课程改革，将理论与实践充分结合。在教学过程中加强学生对课程的参与。在实践环节，注重对学生对专业课程学习的引导，并通过相关的开放实验，形成课内外综合教学体系。实践显示，教学改革有效地提高了学生的学习兴趣和学习主动性，有力地改善了教学效果，提高了学生的专业素质以满足行业对该领域的人才需求。

[关    键   词]  生物医学工程;导学;教学改革

[中图分类号]  G642               [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）10-0164-02

一、课程设置

大学新生导学课是南京大学“三三制”课程体系改革的创新，重点是介绍学校及其学科的历史、现状和未来，为新生建立知识图谱，培养学生的学习兴趣，促进学生科学的学习方法和思维的形成。自2015年以来，南京大学共建立了44门新生入学导学课程，涵盖了四分之三的院系和超过一半的本科专业。专业优秀教师和杰出学生进入课堂，与新生讨论专业学习领域的核心问题，如“我需要学习什么”“我应该如何学习”和“我将来能做些什么”等。

生物医学导学课程为南京大学面向全校一年级本科生的公选课程，并向全校各年级开放，也是生物医学工程专业的导学课，是学生在高中学习了物理、化学等基础课程后，进入大学了解生物医学工程领域的科学和技术的课程。本课程以生物医学工程专业背景为主线，重点关注该学科的产生、研究现状和未来发展方向。通过引导了解本专业学习领域的核心问题，如“什么是生物医学工程”“如何学习有关课程”以及“我希望从事什么工作”。可以帮助新生了解南京大学，了解南京大学的学科和教学特点，迅速融入大学学习，建立学习兴趣，并明确学习方向。

二、课程教学改革

（一）明确教学目的

生物医学工程是工程学与生物学、医学领域相互渗透的专业（如图1所示）。它旨在培养解决生物学和医学领域相关工程问题的专业人才，研究和开发用于生物信息获取、处理和调控的技术、方法、装置和系统，研制用于疾病早期预防、诊断、治疗和康复的生物医学材料、产品、装置和系统。随着人类对自身健康问题的日益重视，未来生物医学工程将扮演越来越重要的角色。

通过本课程的学习，新生可以了解生物学、医学和工程学、计算机科学等领域是如何相互交叉、相互促进的，为未来学习工作做好准备。

（二）改革教学方式和内容

课程根据其应用性强的特点，教学计划和教学内容采用课堂讲授、课程制作设计、课堂练习等多种形式，课程每周2小时， 课堂授课主要包括：

1.生物医学工程的历史

通过对传统医学、实验医学、实验生物学和现代医学的发展历史介绍，了解现代工程学在生物学、医学的巨大推动下如何形成了生物医学工程这门独立的学科。课程内容包括对各种先进实验诊断方法的介绍，如高灵敏度的放射免疫测定方法，可测量体内成分含量。各种电子仪器也广泛用于各临床科室，如心肺监视器、伽马射线摄影和电子计算机辅助断层成像。分子生物学，通过研究生物大分子（蛋白质，酶，核酸等）的结构和相互作用，可帮助我们认识生命现象和疾病的本质，其影响已逐渐渗透到生物学和医学的各个领域，并出现了一些新兴学科，如分子遗传学、分子细胞学、分子药理学、分子病理学和分子免疫学。纳米材料在生物检测诊断上也已有了很大的进步和应用，各种纳米材料在实践应用中取得了良好的效果。药物控释纳米材料已成为纳米医用材料研究发展的重点。纳米粒子不但具有穿過组织间隙并被细胞吸收等特性，而且还具有靶向、缓释、高效、低毒且可实现口服、静脉注射及敷贴等多种给药途径等优点，因而在药物输送方面具有广阔的应用前景。

2.生物医学工程专业课程设置

通过导学课对生物医学工程专业主干课程的学习方式方法进行介绍和引导，包括计算机工程计算与仿真、电路与系统、工程实验、生物医学工程概论、生物材料工程、计算纳米技术、嵌入式系统、生理学、解剖学、微弱信号检测、生化分子材料等。内容涉及生物电信号起源、微弱信号检测与测量、人体的奥秘以及各种高端医学工程设备的介绍。

3.生物医学工程科学的学习方法

生物医学工程可以研究很多领域，包括生物医学电子学、生物医学信息、生物医学仪器、生物材料、生物力学、仿生学、细胞组织和基因工程、临床工程、医学成像、康复工程、系统生理学、生物纳米技术和神经工程学。这些研究领域都是学生未来工作的具体方向。因此，在本科阶段奠定良好的基础非常重要，学习的过程必须逐步递进。在教学过程中，我们必须注意厚积薄发，逐步积累以避免拔苗助长。同时，学生要积极参与各项教学实践活动，注重知识的整体联系和整体结构，理论与实践相结合。本科学习通常需要学生能够自主学习新知识，并且可以向他人学习，逐步培养提出问题、分析总结问题、解决问题的综合能力。为了提高学生的学习兴趣，可以让学生到研究实验室进行实地考察和观察交流。

4.生物医学工程专业就业

生物医学工程专业毕业生，可以到计算机信息技术（IT）、材料、化学、物理、生物等研究院所进行深造，也可以到计算机信息、材料、化学、生物、医疗设备等企业、医疗、卫生部门工作（如图2所示）。

实践证明，就学好工程专业知识而言，与生物医学领域的背景问题相结合，也会事半功倍。移动医疗、远程医疗、体域网等为学生学习通信原理和计算机技术提供了良好的学习载体。

（三）多元的课程考核方式

课程考核包括平时的课堂表现、课程制作设计、课堂测验。课程制作设计的主要内容是根据课堂讲授的内容进行动手制作。 教学实践显示，学生对该课程制作设计表现出浓厚的学习兴趣，能够积极参与课堂，高质量地完成课程作业。

三、结论

课堂效果和测验显示，生物医学工程导学课程的教学改革，有效地提高了教学效果，极大地激发了学生的学习积极性，使学生能够系统地了解生物医学工程领域的发展历史和未来，加强了学生的创新实践能力的培养，以满足行业应用型人才的发展需求。

参考文献：

[1]马千里，卞春华，王俊.大学本科电子医疗仪器原理类课程教学实践[J].中国科教创新导刊，2009（25）：185.

[2]李海云，景斌，于红玉.生物医学工程学科发展的思考[J].北京生物医学工程，2015，34（6）：626.

[3]马千里，乐洋，胡栋，等.生物医学工程专业微机原理课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2015（50）：87-88.

[4]焦玉玺.生物工程专业实践教学体系思考与实践[J].生物化工，2017（3）：80-81

◎编辑 赵瑞峰