生物医用纺织材料“共创式”实践教学体系的研究

2018-10-30管晓宁王富军关国平

实验室研究与探索 2018年9期

林婧，管晓宁，王富军，关国平，高晶，王璐

(东华大学纺织学院纺织面料技术教育部重点实验室，上海 201620)

0 引言

2016年4月，美国国防部长卡特宣布成立美国国家制造创新网络中的第八家制造创新机构——革命性纤维与织物制造创新机构，提供超过3亿美元的合作资金，开发面向未来的纤维和织物，助力美国纺织品制造业的加速复苏。而我国，在国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》中，将“攻克医用材料创制关键技术”作为“人口与健康”重点领域的发展思路，并将“开发人体组织器官替代等新型生物医用材料”列为优先主题。国家发展和改革委员会和中国纺织工业协会联合发布的《纺织工业发展规划(2016—2020年)》，也将“研发和推广医用植入型纺织材料”列为我国纺织工业的重点发展领域。可见，国内外的一系列重大举措对于生物医用纺织材料是一个契机。

生物医用纺织材料是一个高速发展的新兴产业[1]。作为一种多孔的柔性生物材料，在维护人类健康、解除疾患、提高生活质量的医疗保障体系中扮演着重要的角色，尤其是在恢复、修补、更换或替代受到侵害或损伤、病变或可能产生病变的人体组织方面，由其加工的制品已然成为临床医学的关键医疗器械[2-4]。国家的战略需求及产业的迅猛发展对于生物医用纺织材料方向的人才培养提出了巨大的挑战，因此，迫切需要深入研究生物医用纺织材料方向的实践教学体系；此外，作为一门交叉性及前沿性强的学科，传统的教学体系已不再适用，而被誉为“教练技术指导的圣经”的《共创式教练：转变思维，蜕变人生》[5]对本教学体系的构建有所启示，从而在生物医用纺织材料方向输送更多拥有专业知识及实践动手能力的复合型人才。

1 “共创式”实践教学理念

“共创”指在教练与被教练者之间的教练关系是积极且协作的[5]。在课堂上，其含义可被理解为教师与学生之间的知识传授由“单向灌输”转变为“双向互动创造”的过程。这也正是生物医用纺织材料方向实践教学理念的核心所在。生物医用纺织材料的内容覆盖生物医用材料、纺织工程、医学基础等基础理论知识，是一门注重多学科交叉融合的课程[6-8]。该方向涵盖多门实践课程，以产品设计与工艺结合的“典型生物医用纺织品的成形与性能测试”课程为例。针对我院学生的纺织专业背景，相关学科的基础知识有限，因此学生掌握典型生物医用纺织材料的功能设计原理、材料成形原理以及产品测试方法等有一定困难；学生对成形设备比较陌生，缺乏感性认识[9-10]。实践教学是应用型人才培养不可或缺的手段和教学途径[11]，因此，在实践性教学中，合理安排专业课实验，强调“做中学、练中学”，通过6个典型生物医用纺织品课题以及学生自选内容来帮助同学理解和掌握所学内容。课程组老师还利用课余时间指导学生参与生物医用纺织品设计开发等课外科技活动。通过实验室的全日制开放，极大地提高了学生们的课程学习兴趣和应用所学知识的能力。

2 “共创式”实践教学内容

为了在有限的学时内，使学生较全面掌握典型生物医用纺织品成形和测试方面的专业知识，课程组教师根据自身的科研工作实践，并结合市场对生物医用纺织材料及制品的需求，进一步优化了教学内容，增加科技前沿，突出重点，强化实践教学。并结合“十三五”部委级规划教材的建设，进一步梳理和优化课程内容。选择6类典型生物医用纺织品，涵盖机织、针织、编织等主要纺织工艺，包括人工血管、手术缝合线、疝气修复补片等主要医疗器械，以“材料选择→产品功能设计→制备方法→结构评价→性能测试”为主线，进行理论知识、工艺流程及实验方法的讲授与演示。具体内容有：①机织人工血管的设计、制备及结构与性能的研究；②机织敷料的设计、制备及结构与性能的研究；③针织纬编小口径支架管的设计、制备及结构与性能的研究；④针织经编疝气修复补片的设计、制备及结构与性能的研究；⑤编织缝合线的设计、制备及结构与性能的研究；⑥编织小口径支架管的设计、制备及结构与性能的研究。

为了发挥学生的创造性，学生在掌握所有学习内容后，通过团队形式选择一个研究课题，且基于临床问题和市场需求，自行为所制备的产品赋予一个功能特性，并进行深入研究。如人工血管需要具有抗血栓功能、疝气修复补片需要有防粘连功能、敷料需要有抗菌保湿功能等。教师也必须根据学生所选择的功能进行学习、求证，从而保证课题的顺利开展。

3 “共创式”实践教学方法

在教学方法上，为了充分提高实践动手环节，除了常规的课堂教学外，还拓展了课后教学，以增加学生的主观能动性。

3.1 课堂教学

为了改变单一的“教师讲课，学生听课”的传统授课方式，发挥“共创式”中教师与学生的积极互动性以及激发学生学习的主动性，除了正常授课外，还増设了许多其他环节，以提升学生的参与度：

(1) 应用现代化的教学手段。课堂教学中充分利用“大数据”时代的网络资源，组织课堂观看生物医用纺织产品的临床应用及医学手术录像，提高学生的感性认识，激发他们的好奇心及创造力；同时增强知识点的直观性，加深他们对难点、重点问题的理解。

(2) 体现“练中学、做中学”。针对实验内容，让学生自己动手制备生物医用纺织品(见图1)，并让其直接体会到本课程并不是远离社会、脱离实际的理论，而是与生产实际、社会发展紧密结合的，可以激发学生丰富的想象力和创新思维。提高学习的主动性，锻炼自主获取知识的能力；

(3) 邀请企业及生物医用纺织材料领域专家为学生授课及做讲座。让学生更为直观地了解生产线上典型生物医用纺织品的功能设计及成形制备重点、难点及核心内容。

(4) 学生以团队形式。基于自己的兴趣点，自行通过查阅文献及书籍，为教师及其他学生讲授生物医用纺织材料领域的最新研究内容。通过“教与学”身份的临时转换，发挥学生能动性以及对知识体系的梳理及归纳能力，同时表达能力及团队协作能力也得到了锻炼。

图1 学生在制备实验中

3.2 课后教学

实践教学每学期的课时仅为32学时，课堂上主要是理论知识及实验方法的讲授及演示，且受到成形设备台套数的限制，导致单纯的课堂教学的整体学生实践覆盖度低，已经无法满足学生“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”的迫切需求。因此，通过“共创式”教学方法的启发，开创实践教学的“课后学堂”。

通过实验室智能管理系统(见图2)及摄像监控系统的辅助，实现生物医用纺织材料实验室的24 h开放。学生在课后，根据团队的自选研究内容，自行进行相关实验仪器的预约，并通过实验室智能管理系统统计学生的课后实践时间，而摄像监控系统则用于关注学生的实践过程。此外，为了促进教师与学生课后的沟通与指导，与每个团队建立了“微信群”，实时互动授课，并且在线互相传递最新文献及资料，共同学习；同时掌握学生课题的研究进展情况，并根据学生的能力，不断提出更高的研究要求。经过实践，证明课后教学更能激发学生的学习兴趣及主观能动性，同时，对教师也提出了更高的要求。在整个“共创”互动过程中，淋漓尽致的彰显“教学相长”的求知过程。

图2 实验室智能管理系统预约界面

4 “共创式”实践教学评价体系

本实验课程的评价体系主要由课题表现、实践报告、课外实践时间、制备成品、实践成果汇报、同学互评及教师评价6部分共同构成(见表1)。图3是部分学生的PPT成果汇报。通过这种全方位、多角度、弹性灵活的专业能力为主的考核方式，引导学生自主研究探索兴趣，提高其分析问题、解决问题的能力，使学生从积极思考和创新中得到快乐，可以最大限度地激发学生的学习热情，促进创新[12-13]和团结协作能力，以及自身专业综合素质的提升[14-15]。