材料类专业研究生《生物材料学》课程的教学探讨

廖建国 文静

摘  要：该文针对《生物材料学》课程教学中存在的问题，该文从教学内容、教学手段、考核方式等方面对教学模式进行改革和探讨，提出教师首先应该加强自身的知识素养，追踪国际最新研究成果，实时更新教学内容;其次要将传统的课堂讲授与讨论式教学相结合，有意识地进行启发式、案例式教学;最后在考核方式上要实行多种考核方式相结合的方式，多方面考核学生学习能力和掌握情况，以提高生物材料教学效果和质量。

关键词：生物材料  教学改革  启发式教学  案例式教学

中图分类号：G71                              文献标识码：A                    文章编号：1672-3791（2020）12（b）-0143-03

Abstract： According to the existing problems in the course teaching of Biomaterials， the teaching mode is reformed and discussed in this paper from the aspects of teaching content， teaching means and examination methods， and proposes that teachers should first strengthen their own knowledge literacy， track the latest international research results and update the teaching content in real time. Secondly， traditional classroom teaching and discussion teaching should be combined， and heuristic and case teaching should be conducted consciously. Finally， a combination of various assessment methods should be adopted to assess students' learning ability and mastery in various aspects， so as to improve the teaching effect and quality of biomaterials.

Key Words： Biomaterials; Teaching reform; Heuristic teaching; Case-based teaching method

人口、資源、环境和健康是21世纪人类面临的四大难题，解决这些难题的希望在于科技进步，特别是生命科学的进步。生命科学与其他理工科学科进行交叉与融合可获得蓬勃的生命力和发展潜力，产生许多新的生长点，并已在多个领域取得了突破性进展。为适应时代的发展要求，各高校陆续为非生物医学专业学生开设了生物医学类课程，这对于优化专业人才培养模式、培养复合型人才、提高大学生的科学素质都具有十分重要的意义[1-2]。

材料科学是当代社会文明和国民经济的三大科学支柱之一。生物材料学是近年来材料类学科中发展较迅速的一个崭新的学科领域，是生物学科与材料学科高度交叉的一门新兴综合性学科，具有广阔的发展前景[3]。笔者学校开设生物材料这门课程的目的是希望通过该门课的学习，帮助学生了解生物材料的基本知识，开阔视野，培养探索创新精神，启迪学生将所学知识与本专业知识相结合的灵感，推动生物材料学科的发展。目前，由于生物材料学中生物学的基本理论知识和相关实验技能对非生物专业学生来说学习比较困难，学生在面对大量的基本概念和冗长的文字时感觉枯燥乏味，课堂积极性不高。因此，思考和探索新型的生物材料授课方式对提升教学效率具有重要意义。

1  紧跟学科发展前沿，实时更新教学内容

从20世纪60～70年代第一代的生物惰性材料到80年代中后期的第二代生物活性材料和可降解材料，再到90年代后期能在分子水平上刺激细胞产生特殊应答反应的第三代生物材料，生物材料学的发展仅用了几十年时间[4]。

生物材料学的迅猛发展要求我们要不断学习新的理论和实践知识，实时更新课堂内容，在选择教材时优先选择近3年出版的新教材及各类获奖教材。随着科学技术的发展，生物材料的测试技术、标准、要求都在不断更新，为了防止课堂上所讲的知识与案例和最新研究成果不一致，要及时将国内外专业期刊、杂志上发表的新研究成果展现给学生，这不仅能够使教学内容更加丰富，还能弥补课本中一些滞后性的内容。因此，授课教师要经常跟踪如《Science》《Advance Materials》等期刊杂志上有关生物材料的文章，以及《Biomaterials》《Acta Biomaterialia》等生物材料专业期刊上的最新文章，把握生物材料发展的最前沿。此外，还可以邀请生物材料方向的专家学者来校做讲座，并在讲座后组织学生进行讨论和总结。

2  改革传统教学模式，丰富教学手段

课堂教学是学生获取知识的重要渠道，也是学生提高专业知识能力的重要途径。为提高课堂教学实效而进行的教学手段改革，是基于传统教学方式与现代教学方式的有效结合。传统的教学模式是以教师为中心，这种模式形成了老师单向灌输知识、学生被动接受的局面，忽视了学生的主动性，不利于创新型人才的培养。因此，需要转变教学方式，推动以学生为中心的教学模式，充分发挥学生的主观能动性[5]。

2.1 多媒体教学为主的课堂教学

多媒体教学是当前比较流行的教学方式，利用多媒体教学更能够让学生深刻理解课程中所讲的基本理论和基本概念，可以利用PPT等软件将书本上的知识呈现在多媒体上，例如，可以用多媒体的形式将材料的制备、加工、实验结果（扫描电镜图、红外光谱图等）介绍给学生，这样可以节约板书的时间、优化教学过程，提高教学质量。此外，在讲生物材料在生物环境中的降解这一章的时候可以利用Flash动画和有关视频进行讲解，因为生物材料的降解是一个过程，降解过程中会产生裂纹、材料的溶胀和吸水会增加降解反应产生的位点、降解产物会改变局部环境的pH值等一系列反应，这个过程只是通过文字可能很难理解，但是可以通过动画能够非常直观地呈现出来，这将极大地增加学生的兴趣，易于学生理解和记忆，从而提高教学质量。

2.2 讨论式教学

传统的教学方式是教师讲授，学生听课记忆，这种方式不利于学生自主性的养成，因为这种学习是被动的，缺乏学生独立思考的过程。因此，在生物材料这门课的部分章节可以采用讨论式教学进行授课，例如，在讲生物医用材料概况这一章节的时候便可以使用这种方式。生物医用材料按照材料种类可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料等，学生可以根据自己喜欢的方向查阅有关资料，以PPT的方式呈现给大家，进行分组讨论。这种方式不仅能培养学生的自学能力、扩大学生知识面，还能提高学生的团结协作能力和集体意识。

2.3 启发式教学

创新能力是高素质人才的核心和灵魂。现行的教育比较重视知识的传授而忽视了学生能力的培养，所以如何培养大学生创新意识和创新能力已成为我国高等教育的热门话题和重要的研究课题[6]。启发式教学要求教师在讲授过程中要有目的地对学生进行思维引导，多提一些有启发性的问题。例如，在讲羟基磷灰石这一节的时候先引入动物的牙齿、骨头，让同学分析牙齿、骨头的主要成分，自然而然地引出骨磷灰石的概念，从而得出羟基磷灰石具有较好生物相容性的原因。之后再讲羟基磷灰石是如何合成的，各有什么优点和不足之处。接下来再展示磷灰石复合材料的一些产品，如纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料、羟基磷灰石/聚乳酸复合支架等，让同学们积极探讨这些材料与磷灰石复合的机理。最后，让学生课后去了解现在医院中主要使用的磷灰石类产品有哪些，能治疗哪些疾病。这堂课能让学生感到知识就在身边，了解到生物材料能够为挽救生命和提高人民健康做出重大贡献，并为以后继续学习生物材料产生持久的动力。

此外，教师也可以将自己的研究课题带到课堂上来，引入科研成果，提出自己在实验过程中的一些问题，让学生在解决问题的过程中自主探究，这种方式能够激发学生的学习热情从而提高学习效率，启迪学生的创新意识。

2.4 案例式教学

案例式教学法是运用案例进行教学的一种方法，要求在小组教学模式基础上通过对一个或多个具体的研究实例分析处理，在教师的指导下应用学科所学理论知识进行专业案例分析;有助于学生将理论知识转变为实践技能，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力;同时，有助于巩固和提高学生的专业实践水平，拉近与专业人士之间的距离[7-8]。

案例式教学课前先由授课教师依据课程内容，查阅相关研究论文，撰写该文献的研究案例内容，其后依据教学要求设置课前引导，组织学生自行组队后，要求小组对研究案例资料分析后进行思考题解答、讨论。上课期间先由各组选派代表对思考题内容进行回答，由小组成员对回答进行补充，如其他小组成员存在疑问，可由各小组合作进行解答，解答内容观点阐述完毕后，由授课教师对研究资料及背景资料引导学生进行归纳思考，以便综合启发学生的研究思维，提升分析文献的分析能力。例如，在讲授生物玻璃应用时，可以选择《介孔生物玻璃/磷酸钙骨水泥多级孔复合支架的制备及其载药特性研究》[9]作为案例，设计几个研究问题：介孔生物玻璃如何制备、磷酸钙骨水泥如何制备、介孔/大孔复合支架如何实现、如何评价载药性能、药物与支架结合机理、实验还存着什么不足等，让学生通过组队阅读文献、组内讨论，然后再在课堂上发言。

3  课程考核方式

课程考核主要有两方面的作用：一方面是直观地反映学生对知识的掌握情况;另一方面是对教学情况的反馈，有助于老师更好地改善教学方式。

考核方式有很多种，例如闭卷答题考试、课程论文、会议模拟、竞赛答题等。传统的闭卷考试强调理论知识的掌握情况，忽视了学生的创新思维和实践能力[10]。课程论文考核方式可以让学生根据自己感兴趣的方向撰写小论文，学生在查阅中英文文献资料的时候能够了解到最新的研究成果和研究方向，并进行总结和归纳，在这个过程中学生对生物材料领域知识的学习是潜移默化的。此外，也可以进行会议模拟考试，例如，要举办一场国际生物材料大会，每位学生选择一篇自己感兴趣的專业核心期刊上的文章，按照一定的规则进行讲解，其他同学可以提问题，这种方式较为新颖，容易激发学生的兴趣，更要求学生对文章的熟悉度。此外，竞赛答题也是一种比较能激发学生兴趣的考核方式，将班级学生进行分组，两两对决，在规定的时间内哪一组答对的题目多则为获胜组。

为了能更好地评估学生的学习情况，《生物材料学》课程的成绩由平时成绩（课堂表现、活动表现等）、课程科技小论文以及期末考试3个部分组成。

4  结语

生物材料学发展日新月异，为了更好地教授这门课，教师应该加强自身的知识素养，追踪国际最新研究成果，实时更新教学内容。此外，也要开展多种教学方式，将传统的课堂讲授与讨论式教学相结合，再有意识地进行启发式、案例式教学，培养学生的学习自觉性，激发学生的学习热情。最后，在考核方式上要实行多种考核方式相结合的方式，多方面考核学生学习能力和掌握情况。

参考文献

[1] 郭燕，卢晓云，张钰洁，等.非生物类理工科“生命科学基础”课程的教学实践[J].高校生物学教学研究：电子版，2019，9（3）：21-26.

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[3] 李霞飞，马先芬，赵亮，等.新时代医学院校生物材料学的教学实践与改革[J].科技创新导报，2020（12）： 213-214.

[4] 孙雪，奚廷斐.生物材料和再生医学的进展[J].中国修复重建外科杂志，2006，20（2）：189-193.

[5] 杨丹，陈飞，黄建平，等.“以学生为中心”互动式教学模式在《功能复合材料》课程中的探索[J]. 教育教学论坛，2017（7）：129-130.

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[7] 牛鹤丽.案例式教学法及其在医学检验教学中的应用[J].科技资讯，2018，16（22）：142，144.

[8] 苏伟.中医学课程的案例式教学研究[J].科技资讯， 2019（14）：143，145.

[9] 丁峰，李楠，李永生，等.介孔生物玻璃/磷酸钙骨水泥多级孔复合支架的制备及其载药特性研究[J].无机材料学报，2013，28（1）：97-102.

[10]王园园，李杰，张梅，等.学分制下高校考试模式改革的研究[J].教育现代化，2020（28）：13-15.