基于大工程觀的醫(yī)用化學(xué)教學(xué)改革研究

賈光鋒　趙晨　陸文總　張亮

【摘 要】大工程觀教育是培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用創(chuàng)新型人才的主流方向。結(jié)合我校“大學(xué)生目標教育”和“卓越工程師教育”的實際，率先將大工程觀應(yīng)用于醫(yī)用化學(xué)的教學(xué)。通過優(yōu)化和整合教學(xué)內(nèi)容，強化工程實踐，探索靈活多樣的教學(xué)方法，滲透人文精神和職業(yè)責(zé)任，培養(yǎng)集科學(xué)、技術(shù)、人文和工程實踐為一體的現(xiàn)代高級工程人才。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用化學(xué)；大工程觀；教學(xué)改革

大工程觀是針對現(xiàn)代工程教育出現(xiàn)的“過度工程科學(xué)化”而提出來一種教育新理念和新模式，其本質(zhì)就是將人文與科學(xué)、技術(shù)及工程實踐融為一體，建立具有實踐性、綜合性和創(chuàng)新性的“工程模式”教育理念體系[1]。目前，大工程觀教育已越來越被工科高校所青睞。

近年來，我校秉承大工程觀的教學(xué)理念，相繼在大學(xué)生中開展了“目標教育”、“卓越工程師教育”和“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練”等活動，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到明顯的提高，取得了良好的社會效果。醫(yī)用化學(xué)是我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的一門綜合應(yīng)用型專業(yè)基礎(chǔ)課程。因此，在大工程觀的指導(dǎo)下開展醫(yī)用化學(xué)教學(xué)，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)專業(yè)知識，另一方面可以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，促進知識融合

大工程觀不是指工程規(guī)模之“大”，而是更加注重工程的系統(tǒng)性和整體性，是從整體、系統(tǒng)、靈活和再循環(huán)的角度去分析復(fù)雜系統(tǒng)的一種思維[2]。生物醫(yī)學(xué)工程是一門知識高度融合和學(xué)科充分交叉的綜合性學(xué)科。因此，在人才培養(yǎng)的初期，應(yīng)在大工程觀的指導(dǎo)下，強化對學(xué)生知識背景和整體性的思維的訓(xùn)練。

醫(yī)用化學(xué)作為本專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授四大化學(xué)內(nèi)容。但是，多年來，四大化學(xué)已經(jīng)形成了完善的教學(xué)體系， 嚴密的教學(xué)邏輯，具有很強的科學(xué)理論性，相互缺乏協(xié)調(diào)，明顯落后于現(xiàn)代科學(xué)綜合發(fā)展的趨勢[3]。因此，醫(yī)用化學(xué)課程要以大工程觀為指導(dǎo)，整體性優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生解決復(fù)雜工程問題提供基礎(chǔ)。在教學(xué)中，我們要打破傳統(tǒng)化學(xué)的明顯界限，以解決醫(yī)學(xué)問題為突破口，建立起知識之間的聯(lián)系，剔除重復(fù)內(nèi)容，加強理論與實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效率。面對教學(xué)課時的不斷壓縮，在醫(yī)用化學(xué)中，應(yīng)把握住四條主線： 一是以四大化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的四大滴定分析，并融合于醫(yī)學(xué)檢驗之中；二是以配位化合物為主線，建立起無機與有機的融合，促進新藥和醫(yī)學(xué)傳感器的開發(fā)；三是以化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)過程統(tǒng)領(lǐng)無機和有機反應(yīng)，為藥物合成指明方向，并有效促進新藥研發(fā)進度；四是以化學(xué)反應(yīng)和過程為基礎(chǔ)的膠體、表面化學(xué)的應(yīng)用。形成理論、性質(zhì)、應(yīng)用三階段遞進式教學(xué)。當然，在教學(xué)中，還應(yīng)以大工程觀為指導(dǎo)，建立起與后續(xù)的生物化學(xué)和生理解剖學(xué)等課程的聯(lián)系，適當取舍相關(guān)內(nèi)容，形成相互呼應(yīng)的課程群。

二、加強實踐教學(xué)，突出工程應(yīng)用

實踐是檢驗真理的唯一標準，實踐更是培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的利劍。縱觀古今中外，許多著名的科學(xué)家和發(fā)明家無不以實踐為本，無不是理論聯(lián)系實踐的典范。高等工科院校的教育更要強化實踐，弱化工程科學(xué)化。因為相比科學(xué)理論教育，實踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和工程觀方面更加突出直觀。

基于大工程觀的醫(yī)用化學(xué)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建可以改變過去四大化學(xué)實驗自成體系，相互脫節(jié)的傳統(tǒng)模式，同時也克服了實驗內(nèi)容過細過窄的不良弊端[4]?，F(xiàn)代醫(yī)用化學(xué)實踐教學(xué)體系立足于學(xué)產(chǎn)研相結(jié)合的方式，可以實現(xiàn)基本技能、提高設(shè)計、綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力的不同層次培養(yǎng)目標。在教學(xué)計劃組織方面，要充分利用第一課堂，積極開展第二課堂，滿足不同學(xué)生差異性培養(yǎng)的需求。抓住校內(nèi)、校外和教師科研三大基地，為學(xué)生創(chuàng)造實踐的機會?；诖蠊こ逃^的實踐體系由產(chǎn)業(yè)認知、基本技能實訓(xùn)、崗位體驗實習(xí)等層次組成；按照從興趣感知到學(xué)習(xí)探索，再到研究開發(fā)這樣一個循序漸進的過程。

三、探索靈活多樣的教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

教學(xué)內(nèi)容相對固定，然而，教學(xué)方法可以根據(jù)教師、學(xué)生和教學(xué)環(huán)境的變化而調(diào)整。靈活多樣的教學(xué)方法，在提高教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果方面起到事半功倍的效果。在醫(yī)用化學(xué)教學(xué)過程中，對于重點和難點知識，教師應(yīng)以講座式精講教學(xué)為主，加強師生互動及學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率時，可以結(jié)合學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計的實際問題，向?qū)W生介紹單因素實驗和正交實驗，并通過引入響應(yīng)面優(yōu)化分析軟件，讓學(xué)生體會到工藝優(yōu)化的本質(zhì)是數(shù)學(xué)建模和統(tǒng)計分析。

對于概述性內(nèi)容，采用PBL式（ problem based leaning）泛講，推行“以問題為引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式[5]。PBL法教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自我管理和分析解決問題的能力均有促進作用[6]。如在講授單糖時，教師可以預(yù)設(shè)如下問題：（1）葡萄糖和果糖的結(jié)構(gòu)是如何發(fā)現(xiàn)的？（2）日常生活中存在哪些糖代謝障礙疾病？（3）糖尿病的成因是什么？（4）如何檢測血糖和尿糖？學(xué)生帶著問題思考，并在課后利用網(wǎng)絡(luò)、期刊等搜集相關(guān)資料，在小組內(nèi)進行交流討論形成報告結(jié)論。最后，由教師總結(jié)并點評知識點。 這樣，可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)習(xí)效率。

探索以醫(yī)學(xué)臨床需求為導(dǎo)向，引入案例教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生科研思維能力。在講解滲透壓時，可選擇案例如下：醫(yī)院輸液時使用的生理鹽水和葡萄糖溶液分別為308mmol/L和 278mmol/L，如果濃度偏高或偏低，可以使用嗎？再如氯霉素眼藥水治療角膜炎，它的濃度可否隨意配制？在整個教學(xué)過程中，教師只需扮好“導(dǎo)航”、“導(dǎo)游”、“導(dǎo)演”的角色就可以了，學(xué)生可以分組進行探究，體驗專業(yè)知識解決臨床實際問題的樂趣。

四、滲透人文精神和責(zé)任意識，倡導(dǎo)和諧工程觀

現(xiàn)代工程已經(jīng)向巨型化和集成化發(fā)展，呈現(xiàn)出技術(shù)密集型趨勢，同時大型工程對生態(tài)環(huán)境、人文和政治經(jīng)濟都會產(chǎn)生顯著的影響。所以，在培養(yǎng)現(xiàn)代工程師的過程中，既要滲透人文精神和責(zé)任意識，強調(diào)以人為本“和諧工程觀理念”，又要尊重自然規(guī)律和合理改造自然，追求人與自然及社會之間的和諧統(tǒng)一[2]。

在醫(yī)用化學(xué)教學(xué)中，教師既要傳授專業(yè)知識，又要幫助學(xué)生樹立以人為本的觀念。比如：在講述藥物合成時，可以引導(dǎo)學(xué)生堅持綠色化學(xué)，減少有毒有害物質(zhì)的排放；堅持廢棄物的循環(huán)利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在講述滴定分析時，引導(dǎo)學(xué)生認真細心是關(guān)乎生命健康的大事，堅持良好的職業(yè)道德，生產(chǎn)質(zhì)量合格的藥品。講授乙醇時，引導(dǎo)學(xué)生既要認識到燃料乙醇對環(huán)境的保護作用，又要認識到糧食資源短缺危急人類生存；同時，還要認識到飲酒過量造成的身心健康和危急社會安全的問題，以及如何有效地檢測出血液酒精含量預(yù)防酒駕。在講授化學(xué)鍵時，利用微觀分子中的共價鍵形成機制，引導(dǎo)學(xué)生敞開心扉，與別人真誠交流，不計較得失，才能形成團結(jié)向上，不斷創(chuàng)新的團隊，最終實現(xiàn)個人價值和社會價值。

五、結(jié)語

醫(yī)用化學(xué)教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，需要與其他相關(guān)學(xué)科相配合，形成符合大工程觀培養(yǎng)目標的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)方案。醫(yī)用化學(xué)作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個大工程觀的構(gòu)建中負有不可推卸的責(zé)任，必須秉承大工程觀的教育理念，立足我校目標教育和卓越工程師教育活動的實際，不斷通過課程改革與創(chuàng)新，努力培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)工程人才。

參考文獻：

[1]李蘭平.基于大工程觀的工程教育改革研究[J].科教導(dǎo)刊，2015（2）：36-37.

[2]謝笑珍.“大工程觀”的涵義、本質(zhì)特征探析[J].高等工程教育研究，2008（3）：35-38.

[3]陳若愚，朱建飛，王國平.建立與大工程觀相適應(yīng)的基礎(chǔ)化學(xué)課程體系[J].江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報， 2006，7（3）：39-40.

[4]黃敏，黃艷仙，農(nóng)蘭平等.大工程觀下基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程體系的構(gòu)建[J].廣州化工，2009，37（7）：205-208.

[5]張慶云， 朱輝， 韓香.PBL與LBL有機結(jié)合的教學(xué)模式在醫(yī)用化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2010（12）：97-98.

[6]賈永艷，祝俠麗，黃海英，等.PBL教學(xué)法在《中藥藥劑學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國西部科技，2012（3） ： 81-82.

基金項目：

陜西省高等學(xué)校人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)項目（陜高教[2014]16號）；西安工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項目（13JGY12）。

作者簡介：

賈光鋒（1977-），男，陜西武功，博士，副教授，主要從事生物化學(xué)教學(xué)與研究工作。