生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗室建設(shè)的探討

杜若瑜，湯麗華，安榮榮，武靈芝，王 俊

（南京郵電大學(xué) 地理與生物信息學(xué)院，江蘇 南京 210023）

·實驗室建設(shè)與管理·

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗室建設(shè)的探討

杜若瑜，湯麗華，安榮榮，武靈芝，王 俊

（南京郵電大學(xué) 地理與生物信息學(xué)院，江蘇 南京 210023）

該文從加強實踐教學(xué)，完善教學(xué)體系出發(fā)，闡述了生物醫(yī)學(xué)工程實驗室建設(shè)的重要性和主要建設(shè)內(nèi)容。該文以南京郵電大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗室的創(chuàng)建和平臺建設(shè)為例，介紹了創(chuàng)新性實驗室的建立過程和管理機(jī)制。實踐結(jié)果表明，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗室的建立極大地推動了實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的變革，為培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新性人才奠定了基礎(chǔ)，使專業(yè)建設(shè)進(jìn)入一個新的高度。

生物醫(yī)學(xué)工程；專業(yè)實驗室；創(chuàng)新性人才；實踐平臺；課程體系

生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、電子學(xué)和醫(yī)學(xué)的新興交叉性學(xué)科，研究內(nèi)容廣泛，涉及微電子學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、化學(xué)、物理等和醫(yī)學(xué)結(jié)合的邊緣學(xué)科，主要通過工程的辦法來解決生物醫(yī)學(xué)中存在的實際問題，對人類的健康和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展具有重要的推動作用，目前已成為全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，也推動了國內(nèi)高校一大批生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的誕生和發(fā)展［1－4］。

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是一門實踐性很強的學(xué)科，通過本科人才培養(yǎng)，不僅要求學(xué)生具備豐富的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，而且對學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力也提出了新的要求［3－6］。因此，實驗室的建設(shè)和發(fā)展是該學(xué)科發(fā)展的必然趨勢，對學(xué)生科學(xué)研究能力的培養(yǎng)發(fā)揮著重大的作用。在實驗室內(nèi)，學(xué)生可以將課堂所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦能力，發(fā)現(xiàn)課堂所學(xué)原理的真正所用，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新［6－10］。自2008年南京郵電大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建立以來，學(xué)校和學(xué)院對其實踐教學(xué)進(jìn)行了積極探索，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)境不斷改進(jìn)，逐漸建成了一個教學(xué)和科研相輔相成的綜合性實踐基地，進(jìn)一步完善了南京郵電大學(xué)“教學(xué)研究型本科人才培養(yǎng)實踐創(chuàng)新體系”，為專業(yè)特色人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

1 生物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗室的建立

鑒于實踐教學(xué)的重要性，自建院以來，學(xué)校就對生物醫(yī)學(xué)專業(yè)實踐環(huán)境給予了極大的重視。實驗室初期以教學(xué)為主搭建了一個醫(yī)學(xué)電子教學(xué)儀器平臺，對學(xué)生開放醫(yī)學(xué)信號檢測、生物傳感以及數(shù)據(jù)庫分析的實踐平臺，滿足基本的教學(xué)需求。接著，隨著教學(xué)活動的不斷豐富，進(jìn)一步建立了生物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗室，在原來的信號檢測基礎(chǔ)上，積極構(gòu)建了生物信息表征和分析平臺，將科研和教學(xué)結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注該領(lǐng)域的最新發(fā)展成果。由于不斷投入人力和物力，經(jīng)過幾年的建設(shè)，最終建成了一個教學(xué)和科研相長的綜合性實驗基地。

生物醫(yī)學(xué)實驗是以生命科學(xué)問題為導(dǎo)向，以實驗方法和研究內(nèi)容為主線，在細(xì)胞、亞細(xì)胞和分子水平3個層次上，學(xué)習(xí)如何通過科學(xué)實驗手段來研究分析生物分子的結(jié)構(gòu)、組成和功能，以及疾病發(fā)生機(jī)制的獨立性實踐課程［10－12］。它繼承并發(fā)展了生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)實驗的核心內(nèi)容，并且更加強調(diào)學(xué)科之間的交叉融合，更加重視新技術(shù)的應(yīng)用和對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其任務(wù)是在對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)、規(guī)范的生物醫(yī)學(xué)實驗技能訓(xùn)練的同時，強調(diào)對學(xué)生動手能力、科研素質(zhì)、探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供一個理論聯(lián)系實際、大膽實踐操作和積極思考的舞臺，使學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，掌握醫(yī)學(xué)生物學(xué)實驗的基本原理、基本方法和技術(shù)，培養(yǎng)科學(xué)的思維、創(chuàng)新的意識、獨立思考、綜合分析和解決問題的能力。

2 生物醫(yī)學(xué)實驗室的教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 課程體系的建立和師資隊伍的建設(shè)

經(jīng)過多年的教學(xué)探索，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，我們對生物醫(yī)學(xué)工程實驗課程的設(shè)置有了更深的認(rèn)識，對教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行修訂和充實，建立了課程實驗、專題實驗和綜合實驗等實踐課程體系，在學(xué)分、學(xué)時數(shù)、環(huán)節(jié)類別和可選擇性等各個方面，都進(jìn)行了強化，同時注重了靈活性和學(xué)生的自主性，如圖1所示。學(xué)院還集中了一支責(zé)任心強、教學(xué)和科研水平高、經(jīng)驗豐富的教師隊伍來承擔(dān)該課程的教學(xué)建設(shè)，從實驗的設(shè)計、操作以及分析改進(jìn)對學(xué)生進(jìn)行全面指導(dǎo)，擴(kuò)大了學(xué)生的視野，增強了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，使得實驗教學(xué)內(nèi)容能夠逐步與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展緊密接軌。

2.2 實驗室軟硬件平臺的綜合搭建

生物醫(yī)學(xué)實驗室的建設(shè)需要投入大量的人力和物力。在建院之始，學(xué)院就設(shè)置了學(xué)科專業(yè)實驗場地，購置了超聲儀。醫(yī)學(xué)檢測工作箱等一批試驗設(shè)備，服務(wù)于本科教學(xué)。隨著教學(xué)改革的深入，學(xué)院的實踐教學(xué)環(huán)境不斷擴(kuò)展和更新，得到了長足的發(fā)展。目前實驗室已經(jīng)具有了信號檢測平臺，生物材料制備平臺以及分子結(jié)構(gòu)信息表征平臺等，如圖2所示。這些儀器為生物醫(yī)學(xué)專業(yè)師生提供了良好的學(xué)習(xí)和研究環(huán)境，保證了教學(xué)和創(chuàng)新活動的開展。

2.3 實驗室的維護(hù)和管理

隨著教學(xué)和科研的需求，實驗室的平臺建設(shè)還需要不斷地擴(kuò)大和加強。除了滿足學(xué)院的實踐教學(xué)任務(wù)，還要積極承擔(dān)起學(xué)校的學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)任務(wù)，積極促進(jìn)跨學(xué)科的交流合作，建設(shè)成為一個開放、綜合性的實驗基地，因此實驗室的維護(hù)和管理至關(guān)重要。首先，要對實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備進(jìn)行編號，專人負(fù)責(zé)，建立規(guī)范的操作章程，定期進(jìn)行校正、保養(yǎng)，從而保證儀器良好的工作狀態(tài)，延長使用壽命，保證教學(xué)和科研工作的順利進(jìn)行。其次，實驗室要定期開展一定的培訓(xùn)課程，包括基本的實驗室安全、實驗廢品的清理、實驗報告的撰寫等內(nèi)容，引導(dǎo)初期進(jìn)入實驗室的學(xué)生盡快進(jìn)入規(guī)范的實驗操作過程，少走彎路，增強學(xué)生的自信心，自愿、自主地進(jìn)行實驗。同時建立實驗室資源庫，將實驗室的儀器設(shè)備的規(guī)格參數(shù)、使用范圍進(jìn)行詳細(xì)的介紹，便于查找，既有助于學(xué)生實驗前做好調(diào)研工作，也有助于同行進(jìn)行檢索和開展跨學(xué)科的實驗合作交流。

圖1 生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實踐課程體系

圖2 生物醫(yī)學(xué)實驗平臺

3 結(jié)束語

生物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗室的建設(shè)旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰εc提高學(xué)生科學(xué)實驗素養(yǎng)，使學(xué)生在獲取知識的同時提高自學(xué)能力、運用知識的綜合分析能力、動手能力和設(shè)計創(chuàng)新能力；建立與教學(xué)研究型大學(xué)特點相適應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)工程實驗課程新體系，改革實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，健全和完善各項教學(xué)管理制度，使課程質(zhì)量和教學(xué)水平達(dá)到一個新的高度，將本專業(yè)建設(shè)成為精品專業(yè)，培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型人才；同時從生物大分子的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系、生命信息的獲取和分析以及新型生物材料的設(shè)計和制備等方面展開基礎(chǔ)性研究，應(yīng)用信息科學(xué)領(lǐng)域的最新成果，發(fā)展生命科學(xué)研究的新技術(shù)和新方法，對人類重大疾病的診斷、治療和預(yù)防提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

［1］武芳.高校實驗室建設(shè)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式［J］.西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，39（7）：206－209.

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［3］王光利，代小紅.高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)若干問題的探討［J］.醫(yī)學(xué)教育探索，2010，9（4）：454－456.

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［5］馬忠麗，董宇艷，董國強.高校開放性實驗室建設(shè)探討［J］.實驗技術(shù)與管理，2005，22（7）：112－115.

［6］劉源.跨學(xué)科交叉平臺的建設(shè)及取得的科研成果［J］.實驗技術(shù)與管理，2014，31（12）：214－218.

［7］趙志強，劉志成.生物醫(yī)學(xué)工程實驗室與資料室一體化應(yīng)用實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（6）：151－152.

［8］車將，廖允成.加強高校實驗室管理建設(shè)的幾點看法［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2011，9（6）：183－185.

［9］李天鋼，馬春排，李自毅.生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新實驗室建設(shè)和實踐教學(xué)改革［J］.實驗室研究與探索，2008，27（7）：21－22.

［10］張玉平，秦惠潔.淺談研究型大學(xué)的本科實踐教學(xué)體系［J］.實驗室研究與探索，2005，24（3）：62－65.

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［12］劉林濤，田慧珍.高校實驗室改革與發(fā)展研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2013，2（15）：25－31.

Exp loration on Construction of Biomedical Engineering Laboratory

DU Ruoyu，TANG Lihua，AN Rongrong，WU Lingzhi，WANG Jun
（School of Geography and Biological Information，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210023，China）

In terms of enhancing practical teaching and the course system，the importance and main construction contents of the Biomedical Engineer Laboratory is described in this paper.As an example of the Biomedical Engineer Laboratory in Nanjing University of Posts and Telecommunications，the establishment process andmanagement framework have been introduced in details.The practical results show that the construction of the laboratory of biomedical engineering has greatly promoted the reform of experiment teaching content and teachingmethods，thus laying a foundation for cultivating innovative talents with all－round development，so that profes sional construction has entered a new level.

the biomedical engineer subject；practice teaching；innovative talents；practice platform；curriculum system

G482

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.034

2015－10－17；修改日期：2017－04－18

南京郵電大學(xué)教學(xué)改革項目（JG03216JX60，JG03215JX87）；南京郵電大學(xué)實驗室課題項目（17032SG1310，2016XZZ04，17032SG1613）；南京郵電大學(xué)信息文科建設(shè)工程項目（XJ03201）。

杜若瑜（1985－）女，博士，講師，主要從事生物信號處理方面的研究。

武靈芝，副教授，wulz＠njupt．edu．cu