“新醫(yī)科”背景下生物醫(yī)學(xué)工程非電子方向的化學(xué)課程體系構(gòu)建研究

莫光權(quán) 陽范文

摘?要：本文主要從課程體系的背景與形式、課程的設(shè)置與實(shí)施狀況以及課程的融合與實(shí)用性需求三個方面對目前醫(yī)工類專業(yè)的化學(xué)課程體系進(jìn)行了分析和探討，并以此為基礎(chǔ)，提出分層次構(gòu)建適應(yīng)“新醫(yī)科”背景下生物醫(yī)學(xué)工程非電子方向的化學(xué)課程體系，引入“第一課堂”協(xié)同“第二課堂”的復(fù)合教學(xué)模式，并給出依據(jù)新體系設(shè)計的化學(xué)課程評價方法，以期培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科交叉融合的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生應(yīng)用知識解決醫(yī)學(xué)問題的綜合能力，進(jìn)而為“新醫(yī)科”背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)復(fù)合人才的培養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新醫(yī)科；生物醫(yī)學(xué)工程；化學(xué)課程體系

中圖分類號：G642??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1?概述

2019年，《教育部辦公廳關(guān)于實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》發(fā)布，明確提出以“新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科”的示范性本科專業(yè)，來引領(lǐng)高校的高等教育改革，全面構(gòu)建高水平人才培養(yǎng)體系［1］。此后，各大高校紛紛啟動改革熱潮，并結(jié)合自身特點(diǎn)與優(yōu)勢，建設(shè)適應(yīng)新形勢下的特色專業(yè)。其中，備受教育界關(guān)注的高校特色專業(yè)之一是醫(yī)學(xué)類高校開設(shè)的新工科專業(yè)。醫(yī)科院校開設(shè)的醫(yī)工類專業(yè)，如智能醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)信息工程、智能康復(fù)醫(yī)學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)，以醫(yī)學(xué)科學(xué)問題和醫(yī)療實(shí)際需求為基礎(chǔ)，以新興的工程技術(shù)為手段，通過深度的醫(yī)工融合來優(yōu)化診療質(zhì)量、提高醫(yī)學(xué)研究水平及創(chuàng)新醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的前景和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。在“新醫(yī)科”背景下，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等工科專業(yè)與醫(yī)學(xué)的深度融合也是實(shí)現(xiàn)新興醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和智能醫(yī)學(xué)等“新醫(yī)科”的必由之路。因此，新形勢下，醫(yī)工類專業(yè)人才的培養(yǎng)體系成為教育研究的熱點(diǎn)。例如，“三對接三融合三協(xié)同”培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合新工科人才的探索［2］，醫(yī)工融合式“醫(yī)學(xué)成像原理”課程教學(xué)改革［3］，“新工科”“新醫(yī)科”改革下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的醫(yī)工融合教學(xué)創(chuàng)新［4］等。醫(yī)工類專業(yè)的典型特色專業(yè)是生物醫(yī)學(xué)工程，該專業(yè)一方面要求學(xué)生掌握化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)知識，另一方面要求學(xué)生結(jié)合醫(yī)學(xué)科學(xué)問題及醫(yī)療實(shí)際需求深入學(xué)習(xí)電子、信息和計算機(jī)類的專業(yè)知識，形成具有扎實(shí)理工科基礎(chǔ)，兼?zhèn)浣鉀Q臨床實(shí)際問題能力的多學(xué)科交叉素養(yǎng)。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方向主要可以分為電子方向和非電子方向，非電子方向主要包括生物醫(yī)學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)納米技術(shù)和生物傳感芯片等。在非電子方向的專業(yè)人才培養(yǎng)體系中，化學(xué)課程是不可或缺的敲門磚，尤其是在鍛煉學(xué)生的觀察能力、動手能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴仞B(yǎng)方面。非電子方向的化學(xué)基礎(chǔ)課包括普通化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)等。這些課程是非電子方向?qū)W生的重要自然科學(xué)素養(yǎng)，也是從事相關(guān)行業(yè)必不可少的化學(xué)基礎(chǔ)。但是，非電子方向的應(yīng)用領(lǐng)域眾多，如醫(yī)學(xué)診斷、成像、治療和康復(fù)等涉及多種材料、化合物、制備工藝和器械等。因此，在形勢下，必須根據(jù)專業(yè)應(yīng)用方向來構(gòu)建適合非電子方向的化學(xué)課程體系。本文分析探討了目前醫(yī)工類化學(xué)課程體系的整體情況，旨在探索“新醫(yī)科”背景下，適合生物醫(yī)學(xué)工程非電子方向的化學(xué)課程體系，以期有效構(gòu)建專業(yè)人才的科學(xué)素養(yǎng)和化學(xué)基礎(chǔ)，促進(jìn)化學(xué)知識在專業(yè)應(yīng)用中的交叉融合，提高解決實(shí)際問題的能力與綜合素質(zhì)。

2?醫(yī)工類專業(yè)化學(xué)課程體系分析

在高等教育中，化學(xué)課程是自然科學(xué)的重要理學(xué)基礎(chǔ)，對于培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)識世界、改造世界、掌握客觀規(guī)律以及積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等方面起著至關(guān)重要的作用。就醫(yī)工類專業(yè)人才培養(yǎng)體系而言，如何積淀學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)筑學(xué)生的理學(xué)思維，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力是專業(yè)人才培養(yǎng)的重點(diǎn)與關(guān)鍵。分析和了解當(dāng)前醫(yī)工類專業(yè)培養(yǎng)體系中，化學(xué)課程的定位、設(shè)置以及相關(guān)的發(fā)展趨勢和實(shí)施情況對于醫(yī)工類專業(yè)人才的配置至關(guān)重要。醫(yī)工類專業(yè)化學(xué)課程體系分析，概述如下：

2.1?課程背景及形勢分析

國內(nèi)醫(yī)科院校中，化學(xué)課程體系的定位區(qū)別較大，盡管各大醫(yī)科院校都把化學(xué)課視為公共基礎(chǔ)課，但在各自的培養(yǎng)體系中，化學(xué)課的設(shè)定、學(xué)時數(shù)安排以及課程考核方式的都存在不小的差異。近年來，為了進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)習(xí)的主動權(quán)充分回歸學(xué)生，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主體意識，醫(yī)科院校逐步對專業(yè)人才的培養(yǎng)計劃進(jìn)行了修訂和完善。在這個調(diào)整過程中，公共課和基礎(chǔ)課的內(nèi)容篇幅有所精簡，課程的學(xué)時數(shù)也相應(yīng)減少［5］。在眾多基礎(chǔ)課程中，化學(xué)課的學(xué)時也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，理論課和實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時數(shù)都出現(xiàn)了一定程度的降低。然而，在化學(xué)課程大幅度調(diào)整的同時，化學(xué)的知識體系卻在不斷豐富，新體系、新規(guī)律和新工藝發(fā)展迅速。因此，在新形勢下，需要更為合理的設(shè)計和構(gòu)建新型的化學(xué)課程體系。只有把握好課程的對象，講解的內(nèi)容以及學(xué)習(xí)的深度，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識的能力，使學(xué)生具備良好的理學(xué)素養(yǎng)以及較強(qiáng)的科研實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2.2?課程設(shè)置及實(shí)施狀況分析

化學(xué)課程的設(shè)置是為了讓學(xué)生掌握基本化學(xué)知識，獲得一定的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，從而為專業(yè)能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)［6］。目前的化學(xué)課仍有很強(qiáng)的化學(xué)色彩，學(xué)生最大的印象就是化合物、符號和反應(yīng)，缺乏專業(yè)氣息?；瘜W(xué)課上，主要側(cè)重于化學(xué)基礎(chǔ)知識講解、化學(xué)實(shí)驗(yàn)技巧訓(xùn)練和化學(xué)案例解析。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中的化學(xué)問題、規(guī)律和技巧沒有在化學(xué)課程體系中得到合理的設(shè)計和引導(dǎo)，化學(xué)課程與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程脫節(jié)，化學(xué)基礎(chǔ)與醫(yī)工專業(yè)不能有效銜接。此外，化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課也沒有適當(dāng)融入專業(yè)特色，缺乏一些內(nèi)含醫(yī)工元素的綜合性實(shí)驗(yàn)。因此，在新形勢下，調(diào)節(jié)并優(yōu)化化學(xué)課程，促進(jìn)課程體系與專業(yè)課程銜接，對于構(gòu)建完善的生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)體系非常重要。

2.3?課程實(shí)用性及融合分析

化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科，在自然科學(xué)中有著十分突出的地位和作用?；瘜W(xué)與各個學(xué)科的融合極大地改善了人類對客觀世界的認(rèn)知。化學(xué)與生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程學(xué)的深度融合是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)在解決醫(yī)學(xué)問題和醫(yī)療實(shí)際需求中的關(guān)鍵，也是醫(yī)工新科技發(fā)展的必然趨勢。目前，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)體系中，化學(xué)基礎(chǔ)課主要由化學(xué)專業(yè)的教師講授。雖然化學(xué)教師可以將內(nèi)容講透徹，但是，化學(xué)教師沒有醫(yī)工類的專業(yè)背景，缺乏解決醫(yī)工實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)。這就容易導(dǎo)致培養(yǎng)體系中的化學(xué)知識相對獨(dú)立，化學(xué)知識在醫(yī)工專業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的交叉融合難以體現(xiàn)。因此，將醫(yī)工專業(yè)應(yīng)用和實(shí)際場景中的化學(xué)痛點(diǎn)凝練出來，并合理地融入化學(xué)課程體系教學(xué)中，促進(jìn)化學(xué)知識與醫(yī)工實(shí)際應(yīng)用深度融合，是新形勢下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才構(gòu)筑扎實(shí)化學(xué)背景的迫切需求。

3?生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)非電子方向化學(xué)課程體系的設(shè)計與構(gòu)建

基于醫(yī)工類化學(xué)課程體系的分析，以教研會議或者集體備課的形式邀請醫(yī)工類專業(yè)的相關(guān)專業(yè)教師仔細(xì)梳理專業(yè)課程中所需的化學(xué)知識點(diǎn)。在認(rèn)真聽取專業(yè)課教師的各方意見，以及充分保障化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的要求下，選取生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)非電子方向的化學(xué)基礎(chǔ)課構(gòu)建目標(biāo)化學(xué)課程體系。具體內(nèi)容如下所述：

3.1?構(gòu)建層次遞進(jìn)的化學(xué)課程體系

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系的需求，結(jié)合專業(yè)課教師，學(xué)科帶頭人，以及企業(yè)技術(shù)精英對化學(xué)知識體系的梳理，將化學(xué)課程體系劃分為兩個層次：化學(xué)通識課和專業(yè)基礎(chǔ)課?；瘜W(xué)通識課是整個專業(yè)培養(yǎng)的化學(xué)基礎(chǔ)和理學(xué)背景，主要包括化學(xué)基本理論和規(guī)律、常規(guī)化合物的物理和化學(xué)性質(zhì)，經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)類型和制備合成方法，以及各種代表性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)通識課程可精簡優(yōu)化為兩門，分別在第一學(xué)年的上和下兩個學(xué)期開設(shè)。上學(xué)期開設(shè)無機(jī)化學(xué)（48學(xué)時），理論32學(xué)時，實(shí)踐16學(xué)時。下學(xué)期開設(shè)有機(jī)化學(xué)（48學(xué)時），理論32學(xué)時，實(shí)踐16學(xué)時?；瘜W(xué)通識課程的學(xué)習(xí)，主要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)，掌握化學(xué)基本知識，熟悉物性和反應(yīng)，具備一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)。專業(yè)基礎(chǔ)課是學(xué)生掌握生物學(xué)，藥學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)背景的關(guān)鍵，也是銜接化學(xué)知識體系和醫(yī)工特色專業(yè)的重要橋梁。專業(yè)基礎(chǔ)課主要包括生物化學(xué)、藥物化學(xué)、物理化學(xué)和高分子化學(xué)。在完成無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，第二學(xué)年的上學(xué)期可開設(shè)生物化學(xué)和物理化學(xué)，第二學(xué)年的下學(xué)期可開設(shè)藥物化學(xué)和高分子化學(xué)。有機(jī)化學(xué)及生物化學(xué)的知識可為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)生理學(xué)、病理學(xué)和藥理學(xué)等課程奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而構(gòu)建學(xué)生的生物醫(yī)學(xué)背景，使學(xué)生能夠很好地掌握醫(yī)學(xué)的問題以及醫(yī)療實(shí)際需求。無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和高分子化學(xué)的知識可為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)材料、醫(yī)學(xué)納米技術(shù)、醫(yī)學(xué)傳感與檢測技術(shù)、人工器官等課程學(xué)習(xí)鋪平道路。專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，主要是讓學(xué)生體會到專業(yè)方向應(yīng)用平臺的原理、方法與技巧，比如生物醫(yī)學(xué)材料的設(shè)計與合成，治療藥物的靶向遞送與釋放，檢測器械的構(gòu)建與運(yùn)行等，從而讓學(xué)生具備一定的專業(yè)素養(yǎng)，獲得專業(yè)的綜合能力。

3.2?“第一課堂”協(xié)同“第二課堂”的復(fù)合教學(xué)模式

新醫(yī)科背景下，要實(shí)現(xiàn)醫(yī)工深度融合，突出專業(yè)特色，凝聚綜合能力，就必須要從傳統(tǒng)的“學(xué)”加“考”的模式中脫離出來。因此，基于層次遞進(jìn)的化學(xué)課程新體系，結(jié)合專業(yè)特色與培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計“第一課堂”協(xié)同“第二課堂”的復(fù)合教學(xué)模式。第一課堂依據(jù)教學(xué)大綱實(shí)施教學(xué)，主要包括課前預(yù)習(xí)、課堂講授和課后鞏固。教學(xué)大綱的制定必須結(jié)合專業(yè)需求與培養(yǎng)目標(biāo)，精簡教學(xué)內(nèi)容，在限定的學(xué)時內(nèi)完成化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，案例的挑選要專、精、新。課前預(yù)習(xí)，通過學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布一些有針對性的趣味問題和案例，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。課堂講授，通過多媒體工具，結(jié)合圖片動畫講解重點(diǎn)和難點(diǎn)并給出精準(zhǔn)例題強(qiáng)化。課后鞏固，布置典型的習(xí)題和拓展性的實(shí)例，加深學(xué)習(xí)的印象并拓展知識的應(yīng)用。例如，溶液性質(zhì)部分的學(xué)習(xí)，課前設(shè)計預(yù)習(xí)問題：病人輸液為何通常使用生理鹽水？課堂結(jié)合圖片和動畫講解溶液的蒸氣壓變化以及溶液的滲透壓，講解滲透濃度和等滲溶液兩個知識點(diǎn)，解答課前疑問。課后鞏固案例設(shè)計為：什么是血液透析？血液透析機(jī)的工作原理是什么？通過第一課堂的教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生在有效學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識的同時，了解知識的專業(yè)應(yīng)用，為高年級專業(yè)能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

第二課堂是圍繞高年級參加學(xué)科競賽所挑選設(shè)計的教學(xué)活動。要培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，就必須讓學(xué)生置身于一定的應(yīng)用場景中。學(xué)科競賽，如“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”和“全國大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計競賽”等，都是學(xué)生綜合能力的重要賽場，以賽代練更能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力。根據(jù)專業(yè)教師的背景設(shè)計參賽項目，通過團(tuán)隊合作讓學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的演練，促進(jìn)學(xué)科的交叉以及知識體系的融合。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)課程后，可在專業(yè)課醫(yī)學(xué)傳感器的課程中學(xué)習(xí)血糖儀的工作原理。進(jìn)而可以設(shè)計血糖的檢測與動態(tài)監(jiān)測相關(guān)為項目，參與到學(xué)科競賽中。通過學(xué)科競賽，可讓學(xué)生更深地體會到血糖監(jiān)測的科學(xué)原理和意義，也為學(xué)生了解實(shí)際應(yīng)用提供切實(shí)的場景。第二課堂的協(xié)同教學(xué)可以更加全面地鍛煉學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，為解決“知識脫節(jié)”“學(xué)科融合不足”提供了可行的方向。

3.3?完整的化學(xué)課程評價體系

化學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果評價主要考核學(xué)生掌握知識水平和應(yīng)用知識能力的評估，包括形成性評價、終結(jié)性評價和實(shí)際綜合能力考查。形成性評價主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的評價，包括課前預(yù)習(xí)（30分）、章節(jié)小測（30分）和實(shí)驗(yàn)成績（40分），此部分用作課程考核的平時成績，課程總評占比40%。課前預(yù)習(xí)和章節(jié)小測可在學(xué)習(xí)通上通過視頻和作業(yè)發(fā)布，實(shí)驗(yàn)成績則以實(shí)驗(yàn)報告得分為準(zhǔn)。終結(jié)性評價則是學(xué)生總體知識掌握水平測試，主要方式為期末閉卷考試，總分100分，課程總評占比60%。通過形成性評價和終結(jié)性評價來全面，系統(tǒng)地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)過程清晰，學(xué)習(xí)效果客觀。第二課堂主要是第一課堂的協(xié)同與延伸，能夠更加客觀和真實(shí)地展現(xiàn)學(xué)生的融會貫通的能力、知識應(yīng)用的能力以及綜合解決實(shí)際問題的水平。競賽的結(jié)果直接體現(xiàn)了第二課堂的學(xué)習(xí)效果，也會被直接納入人才培養(yǎng)評價體系，在評優(yōu)和升學(xué)方面給予體現(xiàn)。

4?總結(jié)與展望

本文主要探討了“新醫(yī)科”背景下生物醫(yī)學(xué)工程非電子方向的化學(xué)課程體系構(gòu)建的思路。首先，分析了新醫(yī)科背景下，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)非電子方向化學(xué)課程體系存在的主要困境：“培養(yǎng)方案學(xué)時有限，教學(xué)難度大”“化學(xué)課程與醫(yī)工類專業(yè)課程脫節(jié)”以及“化學(xué)知識與醫(yī)工實(shí)際應(yīng)用交叉融合不足”。針對這些困境，本文提出分層次構(gòu)建適應(yīng)“新醫(yī)科”背景下生物醫(yī)學(xué)工程非電子方向的化學(xué)課程新體系，引入“第一課堂”協(xié)同“第二課堂”的復(fù)合教學(xué)模式，構(gòu)建綜合全面的化學(xué)課程體系評價方法，以期培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科交叉融合的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生應(yīng)用知識解決醫(yī)學(xué)問題的綜合能力，為新形勢下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］教育部辦公廳關(guān)于實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知.http：//Www.Moe.Gov.Cn/Srcsite/A08/S7056/201904/T20190409_377216.Html.

［2］何青，林林，方向林.“三對接三融合三協(xié)同”培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合新工科人才的探索［J］.黑龍江教育（高教研究與評估），2023（08）：5557.

［3］呂丹，郭世俊，嚴(yán)加勇，等.醫(yī)工融合式“醫(yī)學(xué)成像原理”課程教學(xué)改革［J］.教育教學(xué)論壇，2021（12）：8992.

［4］楊潤懷，朱華慶.“新工科”“新醫(yī)科”改革下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的醫(yī)工融合教學(xué)創(chuàng)新［J］.九江學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，35（04）：69.

［5］季超越，王杰，丁丹.新工科背景下醫(yī)工類專業(yè)數(shù)學(xué)課程體系構(gòu)建研究［J］.科技風(fēng)，2023（23）：126128.

［6］蔡東，張志華，趙桂芝.新醫(yī)科背景下有機(jī)化學(xué)案例教學(xué)探索［J］.衛(wèi)生職業(yè)教育，2021，39（19）：8385.

作者簡介：莫光權(quán)（1982—?），男，漢族，四川瀘州人，博士，講師，研究方向：電化學(xué)理論和電化學(xué)方法應(yīng)用。