研究生“生物材料學”課程教學改革初探

朱鈺方,朱 敏,何 星

(上海理工大學 材料科學與工程學院,上海 200093)

研究生“生物材料學”課程教學改革初探

朱鈺方,朱 敏,何 星

(上海理工大學 材料科學與工程學院,上海 200093)

從培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力和科研能力出發(fā),從教學內(nèi)容的優(yōu)化與更新、多元化教學模式的融合、課程教學評價體系的建立等幾方面入手,對研究生“生物材料學”課程教學改革進行了初步探索。通過整合幾種經(jīng)典的生物材料和目前最新發(fā)展的生物材料及其新技術等教學內(nèi)容,引導學生把握生物材料領域的研究前沿和學術思想,提高創(chuàng)新意識;通過將教師的科研成果和學術創(chuàng)新引入課堂教學,結合當前研究熱點和最新研究成果開展課堂專題討論,學生自學能力培養(yǎng)以及適當引入雙語教學等教學方法和手段的融合,激發(fā)學生科研興趣,引導學生勤于思考,培養(yǎng)科研創(chuàng)新思維以及學術交流與合作能力;通過教學過程中的專題討論等過程性評價結合學期末的小論文綜述等總結性評價,有效促進學生自主學習,提高科學思維和歸納總結等能力。通過教學內(nèi)容、教學模式和教學評價體系的探索,學生在教學過程中成為教學主體,自主學習積極性提高,從而促進學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)。

生物材料學;教學改革;研究生課程

21世紀知識經(jīng)濟時代是一個創(chuàng)新的時代,創(chuàng)新時代需要創(chuàng)新人才。我國教育最高層次的研究生教育是培養(yǎng)高層次創(chuàng)造性人才的主要渠道。因此,創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究生教育的重要任務,其中課程教學是教師培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的一個重要組成部分[1]。

“生物材料學”是上海理工大學生物醫(yī)學工程專業(yè)博士研究生的一門專業(yè)學位課程,該課程主要通過學習包括生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用無機非金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料以及納米生物材料等多種經(jīng)典的和最新發(fā)展的生物材料的制備技術、材料的物理化學性能、生物性能以及臨床應用之間的內(nèi)在本質聯(lián)系,以提高學生的專業(yè)知識水平和追蹤科學前沿的本領,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研能力,為后續(xù)開展科學研究和產(chǎn)品開發(fā)打下良好的基礎。

在上述的總體思路和教學基本要求的框架內(nèi),從鼓勵和挖掘研究生的創(chuàng)新能力和科研能力出發(fā),作者對“生物材料學”課程的教學內(nèi)容、教學模式、評價體系等改革進行了初步探索。

一、教學內(nèi)容的優(yōu)化與更新

生物材料學是生物醫(yī)學科學與材料科學的交叉融合,興起于20世紀60年代,在80年代得到高速發(fā)展,近20年更是取得了突飛猛進的發(fā)展。目前,很多國內(nèi)外著名高等院校都在生物醫(yī)學工程專業(yè)或者材料科學與工程專業(yè)開設生物材料學相關的本科生課程,以培養(yǎng)學生在交叉學科領域的創(chuàng)新能力。就教學內(nèi)容而言,國內(nèi)外高校的生物材料學相關課程基本都講授生物材料學的基礎理論和實踐,包括金屬、無機非金屬和高分子材料等各類生物材料的材料學基礎、對人體的生物學反應及生物學評價、在組織/器官修復、治療等方面的應用等。例如美國麻省理工學院開設的“生物醫(yī)用材料”本科生課程主要介紹蛋白質、細胞和生物材料之間的相互作用,包括金屬、陶瓷、聚合物材料的表面物理化學基礎;生物材料表面修飾與生物學性能關系;用于器官修復、替代治療等植入生物材料的急、慢性反應等[2]。我國清華大學材料科學與工程系開設的“生物材料學概論”課程也主要講授各類生物醫(yī)用材料的簡介、生物材料的宿主反應及評價、生物材料性能測試以及生物材料在組織工程和再生醫(yī)學方面的應用等[3]。因此,對于絕大部分生物醫(yī)學工程專業(yè)的研究生,特別是博士研究生來說,他們已經(jīng)對生物材料學的基礎理論和實踐有了較好的認識和掌握。目前,已編著的生物材料學相關課程的研究生用書基本還是體現(xiàn)在內(nèi)容盡可能全面和系統(tǒng),力圖囊括生物材料的基本知識和基本概念,相對于本科生課程教材,教學內(nèi)容相對更寬以及側重點略有不同。另一方面,生物材料學是目前最活躍的研究領域之一,新的研究成果不斷涌現(xiàn),特別是納米材料科學的飛速發(fā)展,進一步助推了生物材料學的發(fā)展。前沿知識和最新研究成果體現(xiàn)最新的學術創(chuàng)新思維,代表學科和研究領域的發(fā)展方向。對任何研究者來說,把握科學研究的前沿是提高創(chuàng)新能力和科研能力的途徑之一。所以,從培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力和科研能力出發(fā),教學內(nèi)容的優(yōu)化與及時更新在課程教學過程中至關重要。因此,作者對該課程的教學內(nèi)容進行了調整和優(yōu)化。

(1)生物材料學課程沒有固定教材,而是廣泛參考國內(nèi)外編著的經(jīng)典教材、講義,并融合發(fā)表的經(jīng)典論文與最新研究成果等形成教學內(nèi)容。由于本課程的主要對象是生物醫(yī)學工程專業(yè)的博士研究生,在前期已經(jīng)學習過生物材料學方面的基本知識和開展過相關領域的科學研究,所以教學內(nèi)容以生物醫(yī)用金屬、生物醫(yī)用無機非金屬、生物醫(yī)用高分子材料以及納米生物材料中經(jīng)典的生物材料與最新發(fā)展的生物材料并重,在簡要介紹基本概念和基本知識的基礎上,著重介紹材料制備技術、材料的物理化學性能與生物性能以及臨床應用之間的相互關系,強調生物材料的材料選擇與設計和制備技術對生物材料應用的重要性。這樣,課程教學內(nèi)容既保證學生可以鞏固生物材料學的基本知識和基本概念,又可以引導學生把握生物材料學領域的研究前沿和學術思想,通過總結前沿領域最新的研究成果并結合自己的研究方向,提高創(chuàng)新意識。

(2)生物材料學涵蓋了生物、醫(yī)學、材料等多學科的知識,專業(yè)面寬廣,基本知識和基本概念等記憶性和理解性內(nèi)容非常多,而過多的講授這些內(nèi)容勢必會影響學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)。由于教學課時有限,本課程在教學內(nèi)容的整合上作了努力。為了教學內(nèi)容能夠較好引導和激發(fā)學生的創(chuàng)新和科研能力的培養(yǎng),本課程以專題形式只在生物醫(yī)用金屬、生物醫(yī)用無機非金屬、生物醫(yī)用高分子材料以及納米生物材料等范圍內(nèi)選擇少數(shù)幾種經(jīng)典的生物材料和最新發(fā)展的生物材料以及生物材料制備新技術作為講授內(nèi)容,同時引入了對生物材料學領域的當前研究熱點、新材料與新技術等方面的課堂專題討論內(nèi)容。例如生物材料3D打印新技術是目前生物材料學領域的研究熱點,在講授這部分教學內(nèi)容時,除了介紹生物材料3D打印新技術的工作原理以及當前生物材料3D打印新技術的最新研究成果外,結合學校新購置的3D-Bioplotter三維打印設備,討論生物材料3D打印新技術在學生的研究領域里的應用前景以及研究思路,從中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研能力。

二、多元化教學模式的融合

學習的過程是學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)過程。良好的教學效果需要教師精彩的講授,更需要學生在課程教學過程中的積極互動。傳統(tǒng)教學中以教師講授知識為主的模式,注重教學內(nèi)容的詳細講解,學生學習被動,課堂教學效果差,不適應目前“研究生教育創(chuàng)新計劃”形勢下研究生教育的要求。目前,針對教學方法的改革,已經(jīng)提出了很多創(chuàng)新教學方法和手段,例如從以教師為中心的教學方法轉變到以指導學生自學為主的教學方法,突出學生的主體作用;運用啟發(fā)式、引導式、討論式、研究式等教學方法調動學生學習的積極性;積極利用現(xiàn)代化教學手段提高教學質量等。由于不同課程的教學對象、教學目標、性質與特點等方面存在差異,所以在具體課程的教學時有必要篩選或融合合適的創(chuàng)新教學方法和手段。生物材料學課程的對象主要是生物醫(yī)學工程專業(yè)的博士研究生,其教學目標主要是通過本課程的學習以提高學生的專業(yè)知識水平和追蹤科學前沿的能力,強調學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng),為后續(xù)開展科研工作打下良好的基礎。因此,為了更有效地達到教學目標,課程組對多種創(chuàng)新教學方法和手段進行了融合探索。

(1)將研究和探索的氛圍帶到課程教學中。本課程的教學團隊由在科研第一線的多名教師組成,分別在其擅長的研究領域講授教學內(nèi)容,同時將各自的科研成果引入教學,豐富教學內(nèi)容,使教學與科研有機結合起來。通過科研成果展示、科研課題或科學問題的提出,使課程充滿研究和探索的氣氛。教師通過自己的科研工作不但可以向學生傳授科研經(jīng)驗,而且也會激發(fā)學生的科研興趣,引導學生在學習過程中勤于思考、大膽設想,為其創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的學術氛圍。

(2)將學術講座引入課程教學中。本課程除了本校教學團隊的老師授課外,將邀請1～2位校外從事生物材料研究,但研究方向與本校教學團隊老師不同的知名教授來校授課,并要求學生進行提問與討論。這樣可以使學生接觸到生物材料研究領域中新的研究前沿和熱點,學習不同的科研創(chuàng)新思維與理念,也避免授課內(nèi)容上的重復。

(3)結合當前研究熱點和最新研究成果,開展課堂專題討論。通常研究生對其專業(yè)領域內(nèi)的研究熱點和最新研究成果都比較感興趣。教師在講授某一專題時適當加入該領域的研究熱點和最新研究成果,可以使學生對本專業(yè)的熱點問題和發(fā)展趨勢有較深入的了解。以研究熱點或者最新研究成果為專題,開展課堂討論,有利于調動學生主動參與的積極性。而通過專題討論,不僅可以培養(yǎng)學生獨立思考和分析判斷問題的能力,而且也可以培養(yǎng)他們交流、討論、合作的熱情和能力。

(4)注重學生自學能力的培養(yǎng)。路甬祥院士在《東西方教育差異及對我國研究生培養(yǎng)的啟示》中談到,教育要給學生更多的探索機會和通過試驗進行總結歸納的機會,也要給學生更多的自學機會[4]。自學能力的培養(yǎng)對提高學生獨立思考和科研創(chuàng)新能力非常重要。學生在學習期間可以通過課堂學習、導師指導、學術交流等環(huán)節(jié)學習知識以及分析、解決問題,但是在獨立開展科研或者需要再學習一些新知識的時候,往往都需要自學。由于生物材料學是一門交叉學科,專業(yè)面寬廣,知識點多,而課堂教學時間有限,所以在課程教學過程中需要學生自學一部分內(nèi)容以及通過自學完成教學互動環(huán)節(jié)。例如在課堂專題討論時,教師提前簡要介紹專題概況,提供相關資料、提出專題討論要求,然后需要學生在課后通過查閱和自學文獻、資料等完成課堂討論;在學期末的課程小論文環(huán)節(jié),教師布置小論文題目,然后要求學生通過查閱和自學文獻、資料并進行歸納總結,完成綜述性質的小論文。

(5)適當引入部分雙語教學環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生外語學術交流能力。目前教育部鼓勵教師積極開展雙語教學活動[5],培養(yǎng)學生能夠熟練運用外語從事專業(yè)工作的能力。博士研究生是開展創(chuàng)新研究的主體,除了通過閱讀外文文獻、資料等來了解和把握研究領域的發(fā)展動態(tài)外,國際學術交流也是提高科研創(chuàng)新能力的途徑之一。通常學生在外語的讀寫方面訓練較多,而聽說能力相對較弱。針對這一問題,本課程適當引入雙語教學環(huán)節(jié),全部制作外語的PPT課件,在部分以科研成果介紹為主的部分,以學術報告的形式采用外語講授,并設置學生外語提問討論環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生的外語學術交流能力。

三、課程教學評價體系的建立

好的課程教學評價體系也可以有效促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的以筆試為主的評價體系,容易導致學生死記硬背,臨時抱佛腳,不利于學生的自主學習和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。針對這一問題,結合本課程的教學目標、課程特點和教學方法等因素,作者采用教學過程中的專題討論作為過程性評價和學期末結合本人研究方向的小論文綜述作為總結性評價。采用這樣的評價方式,不需要學生去死記硬背很多的基本知識點和基本概念,而是將學生的精力引導到培養(yǎng)科學思維能力、自學能力、歸納總結能力等上面來,但又沒有忽略知識點和基本概念的掌握。這種評價體系看似簡單,但實踐表明它能有效促進學生自主學習,也有助于學生后續(xù)研究課題的開展。

四、結束語

本課程作為生物醫(yī)學工程專業(yè)博士研究生的專業(yè)學位課,要達到提高學生的專業(yè)知識水平和追蹤科學前沿的本領,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研能力,為今后科學研究打下良好基礎的教學目標,必須要在教學內(nèi)容、教學模式、教學評價體系等方面下功夫,使學生能夠在輕松的教學過程中成為教學主體,引導學生自主學習積極性,促進學生創(chuàng)新能力和科研能力的培養(yǎng)。另一方面,教師也要不斷提高自己的學術素養(yǎng)和科研水平,能及時追蹤學科發(fā)展的最新動態(tài),加強交流學習,不斷提高教學水平。

[1]常順英,林彤.研究生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].北京理工大學學報(社會科學版),2006,8(5):106-109.

[2]王建方,邢欣,吳文建,等.生物材料學課程的設置與改革思考[J].高等教育研究學報,2011,34(1):95-97.

[3]崔福齋,馮慶玲.生物材料學[M].北京:清華大學出版社,2004.

[4]路甬祥.東西方教育差異及對我國研究生培養(yǎng)的啟示[J].高層視點,2006,21(1):1.

[5]黎小林,郭國良.雙語教學的現(xiàn)實背景及對高校教學的影響[J].天津成人高等學校聯(lián)合學報,2002,4(4):25-27.

(編輯: 鞏紅曉)

AnExplorationoftheTeachingReformonthePostgraduateCourse“BiomaterialsScience”

Zhu Yufang,Zhu Min,He Xing

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai,200093,China)

In order to train the postgraduates’ innovation ability and scientific research ability through course teaching,an attempt on teaching reform for postgraduate course “Biomaterials Science” is carried out.Herein,the ideas and methods of teaching reform are summarized,including the optimization of teaching contents,integration of the accepted teaching methods,establishment of evaluation system,etc.The teaching contents are a combination of several classical biomaterials with new biomaterials and techniques,which guide the students to master the scientific frontier and thought in the field of biomaterials,and thereby improve the innovation consciousness.On the other hand,different teaching methods are introduced during the teaching process,such as introduction to the teachers’ research achievements and novel ideas,participation in the specified topic discussion,self-study and bilingual teaching.Integration of these teaching methods can stimulate the interest in scientific research,guide the students thinking,and cultivate the abilities of scientific innovation,academic communication and collaboration.Furthermore,evaluation system includes the performance in class and the submission of a topic review at the end of the course,which promotes the students independent learning,and improves the scientific thinking and summarizing ability.In conclusion,through the practices in optimization of teaching contents,integration of teaching methods and establishment of evaluation system,the students play the main body role during the teaching process and improve independent learning enthusiasm,and thereby cultivate their scientific research ability and creative thinking.

biomaterialsscience;teachingreform;postgraduatecourse

2013-10-30

上海理工大學研究生教育創(chuàng)新計劃項目

朱鈺方(1976-),男,教授。研究方向納米生物材料。E-mail:yfzhu@usst.edu.cn

G 64

A

1009-895X(2014)04-0387-04

10.13256/j.cnki.jusst.sse.2014.04.018