医用生物材料工程专业的三全智慧课堂教学初探

吴盼，何盛斌，高明

1.广西医科大学靶向肿瘤学国家重点实验室，广西南宁 530021；2.广西医科大学生命科学研究院，广西南宁530021；3.广西医科大学基础医学院，广西南宁 530021

近年来，随着“互联网+”时代的发展，传统的教学模式无法满足教学需求，迫使各高校争先寻求开创一种适应新时代背景下的教学模式革新。由于智慧教育运用现代化信息技术深入将知识转化为智慧，实现教育开放、共享、交互、协作、泛在。而智慧课堂从教学模式上改变了传统课堂，通过教师的网络课堂，将培养目标从技能增长转向全面发展的培养[1]。智慧课堂是智慧教育的合理延伸，因此成为了“互联网+教育”背景下的一种新教学方式。同时“三全育人”（全员育人、全过程育人、全方位育人）教育理念的提出进一步推进教育内容、教育模式、教学方法创新，促进教学工作符合时代感[2]。因此，将“三全育人”教育理念与智慧课堂结合起来，构建一个适应新时代的三全智慧课堂教学模式对教学方式革新具有重要的理论与实践价值。

1 生物医用材料课程教学现状与教学中面临的问题

21 世纪是一个由创新主导的知识经济时代，现代产业对创新型人才有着非常大的需求，而课程教学是各高校教师直接培养人才创新意识与能力的重要实现途径。“生物医用材料”专业学科主要由医学、生物学、化学和材料学工程学组成[3]。生物医用材料课程是中国当代生物工程专业背景的大学生必须掌握的关于生物材料在生物技术及临床医学中的基础知识的重要组成部分，是我国大多数高等院校生物医学工程专业必修的一门基础课[4]。通过本课程的教学，可以很好地帮助学生学习生物医用材料的基础知识，同时了解生物医用材料在生物医学工程、生物科学、生物技术及医学中的作用及生物医用材料的临床应用动态和前沿发展趋势，能够为学生今后的专业学习和工作打下一定的专业知识基础[5]。因此，广西医科大学为生物医学相关专业适应现代社会发展需求，设置“生物医用材料”这一门必修专业课程，该课程建设依托于广西一流学科—生物医学工程学科—建设平台。

生物医用材料专业作为国家创新型人才的重要聚集领域，生物医用材料课程开设能够推进生物医学技术向各专业渗透，促进交叉学科领域发展[6]。培养生物医用材料学科学生的科研、创新能力，可为学科研究的进一步发展奠定基础。“生物医用材料”不同于其他课程，除了大量学科的知识，更需要学生掌握课程实验的动手实操，所以教师必须在教学方面下功夫。然而，“生物医用材料”作为一门生物科学课程，对于非材料专业的学生来说，课程理论复杂，课程知识涉及广泛，学科概念抽象。目前关于生物医用材料工程该课程的学习课堂还是以课堂授课为主，学生主要通过课本获取单纯知识方法学习，实验与实践项目设置较少，学生利用现有学科知识拓展创新的机会较少，对所学内容缺乏深入理解与应用[7-8]。在这种情况下可以看出，传统教学模式在“生物医用材料”课程教学具有一定的局限性，虽然这种模式是学生长久以来获取知识的主要方式，但对学生自主思考与实践的能力培养较少，在学生实际完成科研项目时，传统教学模式缺少对创新能力培育过程的正确引导与关注，疏于探究人才培养路径中出现的新问题，大大降低了学生对学科的创新积极性，最终导致教学效率低，阻滞生物医用材料这一交叉学科的建设发展，不利于创新型人才培养。

2 基于三全智慧课堂的生物医用材料课程改革的必要性

原有的课程以教师为主，学生被动接受知识，限制师生在教室通过书本进行教学。这种以现实世界为基础的课堂教学模式弊端逐渐暴露出来，人们开始探索新的教学模式[9]。智慧课堂教育模式是新时代高校“三全育人”工作创新实践的载体，建构出长远的育人格局、体系、标准，充分发挥中国特色社会主义制度的教育优势，突破传统教育模式，从封闭式课堂思维到开放式融合思维，广泛影响高校师生的教学状态。因此三全智慧课堂以其独特的优越性进入到各大高校[10-11]。

在“三全育人”教育理念下构建的智慧课堂教学模式在信息技术的支持下，可以提升“生物医用材料”课堂信息存储量、打破空间与时间对于教学的束缚。同时借助互联网技术，例如学习通、智慧树、雨课堂等多种网络教学平台，打造线上线下混合教学形式[12]。使学生的学习不再局限于课上的几十分钟里，而是继续延伸到课后，将教学的课堂内外部分有机地结合在一起，提升学生自主学习积极性，使学习成为一种连续的行为。教师可以采用慕课（massive online open courses, MOOCs）、微信等方式与学生交流，在日常互动中引导学生正确价值观的发展，同时利用网络教学平台更加准确地把握学生的学情，从而更好地实现因材施教，调整适合学生的教学方法与教学内容[13]。这种灵活新颖的教学方式和广阔的教学网络平台进一步利于将“三全育人”理念渗透入“生物医用材料”智慧课堂，培育出新时代素质型创新人才。三全智慧课堂利用互联网丰富的教育资源，让学生掌握“生物医用材料”的实验实践技能，突破教材内容，汲取更创新更实用的课程之外知识，培养学生求知性，形成创新性思维，激励学生想动手、会动手，在实验课程之前就充分把握实验的每个环节，使“生物医用材料”理论知识有效转化为实践操作技能，培养真正的复合型生物医用人才，体现“以学生为中心”理念。三全智慧课堂的开展有利于教育资源的优化，同时也为教育事业开辟了一条新的发展路径。

3 生物医用材料课程改革的具体措施

3.1 完善教学大纲

应根据生物医学材料工程的培养方案，将本课程分为理论教学和实验教学。首先从“生物医学材料”课程的地位、性质和任务来定位。生物医学材料是一类用来诊断、治疗、修复或替换人体组织或病损器官的高技术材料，是研究人工器官和医疗器械的基础，已成为当代材料学科的重要分支。通过对生物医用材料的讲解，加强学生在材料科学和生物医学方面的基础；掌握生物材料的性质、种类和材料生物学基本概念；掌握材料在生物和人工器官中的应用；掌握材料在医药中的应用；并了解其相关应用，例如基因载体、放生和智能生物材料和纳米生物材料等。

3.2 打破传统教学模式，引入网络教学平台

原有的课程以教师为主，学生被动接受知识，师生在教室通过书本进行教学。智慧课堂在信息技术的支持下，可以提升“生物医用材料”课堂信息存储量、打破空间与时间对于教学的束缚。借助互联网技术，例如学习通、智慧树、雨课堂等多种网络教学平台，打造线上线下混合教学形式，将教学的课堂内外部分有机地结合在一起，提升学生自主学习积极性。在日常互动中引导学生正确价值观的发展，同时利用网络教学平台更加准确地把握学生的学情，培育出素质型创新人才。

3.3 建立多元素考核体系

目前，大多数课程的考核方式为期末考试加平时成绩，期末测试占70%，平时成绩占30%。但是以基础知识为主的考核体系达不到考查学生对知识点的灵活运用以及动手能力的培养的目标。因此需要建立多元素考核体系：①将分组讨论、团队协作和随堂小测验等部分计入考核，以提高学生的上课效率和团队协作能力（占30%）。②将实验方案设计、实验操作和实验问题总结等加入考核体系，培养学生的创新思维能力（占30%）。③期末测试，考核学生对本门课程的掌握程度（40%）。

3.4 科研促教结合

在传统理论教学的基础上，增加实验课的教学。学校可以将虚拟仿真实验室作为学生自主学习平台，通过虚拟仿真技术等模拟的虚拟实验环境使学生初步了解整个实验流程，自己动手操作等，获得三维、四维沉浸式实验体验[14]。在“互联网+”背景下，通过虚拟仿真平台上传的教学资料，学生可以自由学习，但由于实验操作的特殊性，学生可能遇到困惑难点，可以每周定期安排带教老师答疑1～2 次，解决学生的学习问题，也可从侧面激发学生学习的主动性。通过虚拟仿真平台，学生提前预习，了解实验原理和基本操作步骤。在实验课中分组进行实验，做到及时发现操作问题，引导学生正确思考，并鼓励学生实验后思考和完成实验报告。教师要以科研为导向，以教材内容为基础，结合科研实例将研究的氛围带到课堂中，激发学生的好奇心，提高学生的学习主动性和创新能力。

对学生创新实践能力的培养，最重要的是将教学与科研相结合，建立“以学促研、学研互动”的实践教学模式，让学生尽早参与科学研究活动，提高他们的科研意识。大学生创新创业训练项目、“互联网+” 创新创业大赛等均以学生为主要负责人申报参加，学生从自主查阅文献资料、PPT 答辩介绍创新点及团队优势、开展实验研究到项目结项汇报，在整个过程中充分担任了实践的主体，积极发挥了主观能动性，很好地锻炼了团队协作和创新研究能力。每个参赛小组由3～5 个学生组成，评分标准为：①选题立意。从专业课程中选取题材，选题需要具有原始创新或技术突破，取得一定数量和质量的创新成果。②PPT 答辩环节。PPT 的设计、答辩的逻辑性和流畅度。③团队协作。团队分工协作和能力互补情况，重点考察成员的投入程度及团队成员的稳定性。

3.5 加强教师综合能力

生物医用材料这门课程领域众多，涉及的知识面较广，这就需要教师对课程的重难点进行精练汇总，在讲解时能够抓住一条主线。教师是理论课堂和实验教学的指导引领者，必须要有努力提升自身综合素质、及时更新专业知识，准备全面，利用互联网丰富的教育资源，结合生物材料的应用实例，如人工关节、3D 打印和心脏支架等，可以通过多媒体生动地展现，动静结合、图文并茂并新颖有趣，让学生更容易掌握“生物医用材料”的相关知识，突破教材内容，吸取更创新更实用的课程之外知识，培养学生求知性，形成创新性思维，更好地服务于教学工作。为积极发展学科建设、创新人才培养模式，践行以学生为中心、促进学生个性化学习的教育教学理念，引导教师积极开展教与学实际问题的教学研究，有效提升教师教学创新能力与学术研究能力，加强教师课程培训，提升教师的理想信念和师德师风水平；鼓励教师以科研项目为依托，带领学生做好开放实验项目，取得优秀成果的可以以团队形式申报代表性成果奖励，学校审核通过后可给予相应奖励。教师的言传身教有助于学生专业品格的正确养成[15]。因此加强教师综合素养至关重要。

综上所述，本文针对生物医学相关专业的专业特点，在“三全育人”教育理念下构建新时代智慧课堂教学模式，从修改教学大纲、确立教学主线和实验操作入手，对生物医用材料工程课程进行了教学改革探讨。三全智慧课堂从培育真正有创造性思维的学生角度出发，将教师的引导与学生的自主学习结合起来。这种教师与学生之间“化被动为主动”的关系在增加课堂学习氛围的同时也能够大大增进学生自主学习生物医用材料工程课程的兴趣，提高学习效率。随着教学改革模式的不断创新，相信生物医用材料工程课程能够进一步提高生物医学相关专业学生基本学习素质，同时也可培养学生科研创新思维和操作实践等方面发挥重大作用。