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生物醫學工程(biomedicalengineering,BME)是應用自然科學和現代工程技術的原理與方法,多層次研究人體結構、功能及其生命現象,研究用于防病、治病、人體功能輔助及衛生保健的制品、材料、裝置和系統的交叉性邊緣學科。其主要的特點是多學科交叉、理工醫結合,工程性和實踐性很強。在軍醫大學這樣的醫科院校中培養工程技術人才,必須要改變原有培養醫科學生的模式,采取適應工程技術人才培養特點的教學體系,突出工程性,強調實踐性教學。改變現有實踐教學模式,構建新的實踐教學體系,是生物醫學工程專業建設和人才培養中需要體現的重要內容[1]。
2生物醫學工程專業學員創新實踐能力培養的探索與經驗
我校生物醫學工程專業五年制本科人才培養的目標是:“面向我軍衛勤保障的需要和軍事醫學的發展,培養具有生物醫學、電子技術、信息技術和軍事醫學電子衛生裝備等專業知識,具備將生物醫學與電子信息技術相結合的能力,能夠從事軍事醫學電子衛生裝備研究、設計、管理、使用和維修工作的高級工程技術人才。”由于我校生物醫學工程專業的培養方向是生物醫學電子工程,這是一門科技含量高、技術密集、應用性強的學科,其基礎理論、創新探索都必須依賴實踐來驗證。因此,實踐教學占據著戰略性地位,是培養創新型人才的關鍵環節。根據我校生物醫學工程人才培養目標,突出工程特性,培養具有電子技術創新精神和實踐能力的人才是該專業建設的基本任務,學生的綜合素質和創新能力不僅需要通過基礎理論和專業理論的學習來培養,更要通過實踐教學各個環節來鍛煉,以使學員不斷提高創新實踐能力并將所學理論知識和實踐技能應用于實際醫學問題的解決中。我們主要采取了以下做法:
2.1注重基本實驗技能訓練,重組課程實驗教學內容電子技術與信息技術教學包含了一系列課程(電路原理、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統、數字信號處理、傳感器原理、醫學電子儀器等等),對這些課程的實驗項目進行精選、整合、改造,實現以基礎性實驗、綜合性實驗教學模塊為基礎的分層遞進的實驗教學內容。對現有的實驗進行優化整合,主要目的是配合理論教學,使學生熟悉理論知識和掌握基本實踐技能,提高教學效益,在不增加現有實驗課學時的前提下,適當開設綜合性實驗。
2.2培養綜合運用知識能力,強化綜合性設計性實驗在專業基礎課實驗中,將過去模擬電子技術、數字電子技術等課程中的設計性實驗設置為相對獨立的綜合設計性實驗,主要通過自主探索的形式培養學生獨立思考、協作攻關的精神以及解決實際問題的能力,以達到知識和能力綜合訓練的目的。具體方法是教師編列實驗題目,提出技術要求。題目的難度與學生的水平相適應,題目的內容與專業方向及學生興趣相吻合。學生以小組為單位自行選題,通過查閱文獻資料,優化技術路線,獨立開展實驗等環節實施綜合訓練。使學生能夠較系統地掌握從選題、方案論證、電路設計、電路實現以及裝配調試,到最后的總結報告和文檔整理等全過程的各個環節。通過上述實驗課教學改革,有效調動了學生學習的積極性和主動性,培養了學生綜合運用知識的能力和動手能力。
2.3開展多層次第二課堂活動,培養分析解決問題能力開展了多種類型和內容豐富的第二課堂活動,這既是課程教學內容的補充,也是實踐教學不可缺少的環節。一種是普及性的第二課堂活動,內容力求覆蓋面廣、應用性強,既有教師選題,也有學生自主選題進行實驗研究。從專業基礎課開始組織,有效地豐富了學生視野,拓展了學習內容。另一種是提高性的第二課堂活動,對學習成績優秀、鉆研精神強的學生實行導師制,組織他們參加課外科技活動和全國性大學生創新設計競賽等實踐教學,讓學生直接介入實際的科研活動中。通過第二課堂活動有效地發揮了學生學習的潛能,變被動學為主動學,培養了學生邏輯思維能力和分析解決問題的能力。
3我校生物醫學工程學員實踐能力培養模式的不足
目前,我校生物醫學工程專業課程體系設置主要包括:公共基礎課程、醫學基礎課程、工程專業基礎課程、專業課程等4類。從實踐教學的效果來看,目前這種模式存在2點不足:一是課程設置不科學,體系不完整,與國內外其他生物醫學工程院校相比缺少專業選修課程、綜合實踐課程這2類課程[2];二是實踐教學沒有按照實踐能力培養的規律進行設計。實踐能力的培養必須從基礎做起,由低到高逐次遞進,以電子技術綜合設計為例,在設計性實驗中應當將主要精力用于方案設計和技術指標的實現上,但是部分學員由于電子工藝基本功不扎實,一些原本不應該出現的問題卻由于焊接加工水平欠佳反復出現,從而影響了設計性實驗的整體效果。由于工程實踐能力包含了方方面面的素質要求,從設備使用、工藝掌握、器件選擇、方案設計等等由低到高的各項能力的培養,是需要一點一滴積累并逐漸形成經驗的一個長期過程,絕非一朝一夕之功,也不是某一門課程所能解決的,必須將其作為系統工程搞好頂層設計,在整個課程體系之中加以解決。創新實踐能力的培訓必須是多層次的并且貫穿始終的完整培訓,需要完成包括基礎電子工藝掌握、基本實驗設備操作到復雜醫學電子系統的設計等一系列階梯式的體系化訓練。使學生在大學期間,乃至研究生階段,不間斷地進行傳統型、綜合型、設計型和創新型等各種實踐環節和各種社會實踐活動,這對學生掌握扎實的基礎理論知識和專業知識,提高獨立分析問題和解決問題的能力,提高團隊合作意識,提高創造性和競爭能力都大有益處[2]。只有經過這樣訓練的學生才能具備比較強的實踐動手能力,能夠有效地通過工程技術手段解決實際問題,從而滿足用人單位和部隊建設的需要。所以,建立健全完備的實踐教學體系是當前深化教學改革,加強頂層設計的重要工作之一,必須按工程人才的培養規律設計科學合理的實踐教學體系。
4構建生物醫學工程專業學員創新實踐能力培養體系的設想與建議
創新實踐能力可分為基本技能—綜合技能—設計技能—創新技能4個層次,不同層次的能力培養要有相對應的教學內容和訓練方法,通常需要采用驗證性實驗—綜合性實驗—設計性實驗—研究性實驗等有針對性地加以訓練。為實現創新實踐能力的全面培養,必須改變傳統的實踐教學模式,把培養學生的創新精神和實踐能力放在首位。以優化知識結構、提高綜合素質為指導制定實踐教學計劃和方案,調整實踐教學組織結構;安排大型綜合實驗設計課程和實踐訓練,形成科學合理、內容完備的教學體系和培養模式;構建良好的實踐教學支撐環境。使學生在學校期間,不間斷地進行傳統型、綜合型、設計型和創新型等各種實踐學習環節和各種社會實踐活動,使其創新實踐能力不斷發展,從而真正提高學生獨立分析問題和解決問題的能力,提高創造性和競爭能力,這也是提高專業教學水平和與國際教育接軌的必然選擇[3]。
4.1實踐課程體系建設
為了更好地適應軍醫大學對生物醫學工程人才培養的要求,根據培養生物醫學工程專業學員創新實踐能力的探索并結合其他院校在實踐體系建設上的經驗,我們認為生物醫學工程專業課程體系設置應當涵蓋公共基礎課程、醫學基礎課程、工程專業基礎課程、專業課程、專業選修課程、綜合實踐課程等6類課程。其中對于實踐能力的培養應構建4個層次、5個類型的課程培訓體系。
4.1.1基礎課程實驗
這一類實驗的內容和方式比較傳統,實驗和課程內容的聯系緊密,每門課程課內安排實驗18學時。通過對授課內容的驗證、實現與分析,幫助學生掌握基本理論和方法,鍛煉學生動手能力,培養學生的基本工程素質。除基本實驗外,一般要求至少安排一個具有綜合性質的實驗,能夠對整門課程起到融會貫通的作用。對每一門課程的課內實踐環節的安排和內容,都需要進行充分的論證,以保證每門課程實驗內容的合理性。
4.1.2綜合實踐課程
這個訓練層次的重要性體現在,使學生掌握應用工程技術解決實際問題的基本方法,同時培養其初步的創新能力。創新能力的獲取必須要擁有扎實的基礎,如果基礎不牢,所謂創新是沒有保障的,即便有非常新穎的想法,但是無法實現也是枉然。創新的方法往往產生于對傳統既有方法的熟悉上,充分了解各種方法的特點,并根據對實際問題的分析提出有價值的建議,創造性地采用不同以往的方法和手段處理和解決問題。創新一定是無限的想像與有限的技術選擇相結合的產物。通過這類實踐課程訓練學生對知識的綜合運用,掌握工程技術解決問題的程序和方法,突出工程實踐中關鍵環節的訓練,實現對不同學習階段的學員工程實踐能力的綜合培訓,使其具備工程技術人員基本的實踐能力。綜合實踐課程在進入專業基礎學習階段以后安排,將每學期的所有理論教學及考試在前18周內完成,余下的2~3周時間用于開設獨立的綜合實踐課程。其具體設置安排見表1。
(1)電子工藝實習。主要培養學生在電子線路焊接、裝配、調試、元器件識別、選擇、基本儀器使用等方面的能力,組裝具有實用價值的小型電路。安排這個訓練的目的,主要是鍛煉學員在電子技術應用中的基本操作技能,如果沒有這個過程,直接進入電子技術課程設計階段,就會出現因為電子工藝不過關造成的各種各樣的問題,為電路設計和調試帶來層出不窮的障礙。所以必須要有這個訓練過程,以保證在后續課程中學生具有比較熟練和穩定的電子工藝能力,而盡量避免因為工藝問題造成的失敗。
(2)電子技術課程設計。是在具備電子學基本實驗技能的基礎上,進行綜合能力培養的實踐訓練課程,以電路設計為重點,內容側重綜合應用模電、數電知識,完成制作較為復雜的帶有生物醫學功能的電路或者小型電子系統(例如心電信號放大器)。一般是給出實驗任務和設計要求,通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養學生創新實踐的能力。
(3)虛擬儀器技術課程設計。掌握LabView在信號采集、處理、分析以及功能電路整合方面的應用,側重于生物信號的處理及其虛擬儀器系統的設計。
(4)生物醫學信號檢測與處理綜合實驗。其目的是使學生在熟悉電子系統基本設計和數字信號處理主要方法的基礎上,把現代信號處理理論與臨床醫學緊密結合起來,掌握常見的生物醫學信號采集方法,醫學信號傳感器、采集儀器的使用,利用各種信號處理手段解決臨床診斷與治療方面的信號分析與處理問題。使學生了解醫學信號處理系統的實現過程:醫學信號信號采集信號處理信號識別與特征提取臨床診斷,培養學生應用Matlab和LabView提供的各種處理方法解決醫學問題的能力,并強調各種處理方法的硬件實現。
(5)現代醫學儀器綜合設計。在學生學完全部課程進入畢業設計前一個學期進行,學生綜合應用所學過的基礎課、專業基礎課和專業課的基礎理論、基本知識和基本技能,融合醫學儀器課程內容,獨立完成一個醫學信號檢測、處理、控制系統的設計、安裝、調試,完成醫學信號的數據采集和存貯、數據顯示、數據分析和處理,通過對專業課實驗進行的高度整合,讓學生對所學知識進行高層次的融合。學生從本課程擬定的題目中選擇,或者自己擬定題目,獨立完成一個檢測人體信號的小型醫學儀器系統,并使所設計的軟硬件系統達到要求的各項技術指標。學生通過該課程較系統地學習生物醫學信號處理和控制方面的方法和技術,在生物醫學信號處理技術、計算機技術、測量技術、控制技術及實驗技能等方面得到全面訓練,對醫學信號的拾取、測量、處理、應用有一個系統地了解,從而在綜合能力上得到培養,同時為完成畢業設計打下堅實的基礎[4]。
4.1.3創新性課外科技活動
開展豐富多彩和形式多樣的創新性課外科技活動,其主要目的是使學生在完成第二層次訓練的基礎上,了解學科前沿、開闊科技視野、激發創新意識,充分發揮和調動學生創新實踐的潛能,結合軍事醫學應用和實際問題的解決開展研究性實踐活動。結合我軍衛勤保障和軍事醫學的需求,應用電子信息技術和電磁檢測技術等生物醫學工程學方法,有針對性地開展創新實驗活動。從軍事醫學電子衛生裝備設計思想的提出、技術指標的設定、研究方案的形成、工程設計的優化等方面訓練學員,培養他們在我軍軍事斗爭衛勤保障條件下解決軍事醫學問題的創新思維和創新能力,以此提高軍事生物醫學工程專業人才的綜合素質。該層次的訓練側重于創新能力的培養,主要以第二課堂的形式圍繞科研方向開展,也可以圍繞專業選修課開展,并鼓勵學有所長的學生積極申報學校創新實驗基金,開展進一步的深入研究,并指導學生發表學術論文,申請國家專利。在條件成熟的情況下推薦他們參加各種類型的全國大學生科技競賽。對于部分已取得較好成果的學員,可在此基礎上直接進入畢業設計環節,并給予他們優先報考碩士研究生的資格。
4.1.4實習
臨床工程實習是理論聯系實際,培養學員分析問題、解決問題能力的重要階段。通過臨床實習,使學員進一步加深對專業課程理論知識的理解和掌握,全面了解現代化醫療儀器設備的基本原理、安裝調試、維護保養,熟悉部分醫學儀器結構特點和工作原理及存在問題,建立醫療衛生裝備體系的基本知識架構,培養學員運用已學基礎理論知識,初步分析和解決醫學儀器設備實際問題的能力,為畢業后從事醫療設備專業工作,提升任職能力打下基礎。
4.1.5畢業設計
畢業設計的質量可以衡量專業教學的水平,是學生畢業與學位資格認證的重要依據。畢業設計的開展將緊密結合學科研究方向和實際科研課題,把重點放在學員創新思維和能力的培養,充分發揮學員的主動性和創造性上。畢業設計注重以下能力的培養:(1)調研、查閱中外文獻和搜集資料的能力;(2)理論分析、制定或設計實驗方案的能力;(3)實驗研究、綜合分析和數據處理的能力;(4)交叉融合理工醫等學科綜合知識的能力;(5)外語、計算機應用和論文寫作的能力;(6)綜合應用工程技術手段解決實際問題的能力;(7)團隊合作的能力。方法上讓學生自由選題,獨立完成畢業設計課題。針對要解決的實際問題,指導學生通過查閱資料,以互相討論的形式逐步總結出解決問題的思路,要求學生利用計算機進行理論設計,并進行虛擬實驗和仿真分析,經過比較優選出最佳方案,進而設計出實用的電子系統,完成系統的軟硬件調試并達到設計技術指標;最后提供設計報告,接受專家組考評并通過答辯。通過畢業設計使學生了解科研的方法、程序和步驟,增強科研意識。這種對科學實踐全程參與的教學方式可以全面培養和提高學生的科研素質、工程意識和創新精神,真正實現了理論和實際動手能力相結合的創新實踐能力培養。
4.2創新實驗室建設
創新實驗室建設旨在針對我軍面臨的多樣化軍事任務,滿足我軍衛勤保障需求和軍事醫學發展需要,從軍事醫學電子技術教學與訓練、軍隊衛生裝備教學與訓練等方面入手,與燒傷外科學、防原醫學、野戰外科學、野戰內科學、軍事預防醫學、高原軍事醫學以及新概念武器防治學等軍事醫學緊密結合,以電子技術應用、裝備教學實訓為基礎,培養應用軍事生物醫學工程的技術方法,解決部隊衛勤保障和軍事醫學問題的創新實踐能力。創新實驗室主要服務于學員專業學習階段,在第二課堂、創新實踐、綜合實驗、軍事醫學課程設計、畢業設計、專業實習以及衛勤演練中對學員實施相關訓練活動。從培養軍隊院校學員為軍服務的意識出發,使其在學習訓練中了解軍事醫學的主要問題,學會應用軍事生物醫學工程方法解決相關問題,同時提高創新實踐能力,在這一過程中軍事生物醫學工程專業綜合創新實驗室的建設是必不可少的,這對于軍事生物醫學工程專業學員開展相關學習實踐以及任職訓練是必須要具備的一個基本條件。
關鍵詞:畢業設計(論文);生物工程;科研課題;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0140-03
一、前言
畢業設計(論文)是高校本科教學的一個重要實踐性教學環節[1,2]。對學生而言,是理論與實踐相結合的學習階段,可以培養和鍛煉應用專業知識解決實際問題的能力,培養科技文獻查閱與科技論文撰寫能力,以及培養良好的職業素養和嚴謹求實的工作作風。對學校而言,是提升本科教學質量的主要抓手,也是檢驗能否向社會輸送合格人才的重要標準。
生物技術是解決21世紀人類面臨的資源、能源、環境、人口與健康等問題的重要手段之一,因此,生物技術產業已成為世界各國特別是大國經濟社會發展戰略的重點[3]。為了適應生物技術產業迅速發展對人才的需求,我國教育部在1998年高等院校學科調整時增設了生物工程本科專業[3,4]。目前,高等學校的生物工程專業已成為最為重要的專業之一,它是培養掌握現代生物學和生物技術基本科學原理、基本技能、工藝技術過程和工程設計等基本理論,能在生物技術與工程領域從事產業化工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才[5,6]。生物工程專業是以工為主、以理為輔、工理管相結合的復合型專業,具有很強的實踐性,因此做好該專業的畢業設計(論文)實踐環節,對提高教學效果和人才培養質量具有重要意義。然而,目前高校畢業設計(論文)的質量整體上出現了下滑的趨勢,主要表現在:(1)師生比例偏低,指導老師無法利用有限的精力和時間高效指導畢業設計(論文);(2)選題盲目,課題研究內容陳舊,缺乏創新性,有的還脫離生產實際;(3)畢業論文的寫作水平差,學生缺乏科技論文寫作訓練,論文寫作格式與文獻引用缺乏規范;(4)評價體系不完善。學生們在畢業設計(論文)階段的表現是良莠不齊的,但最終畢業時獲得的文憑卻并無二致且本科畢業率幾乎一直都是100%,極大地挫傷了學生的學習積極性和主動性。因此,為了提高畢業設計(論文)質量,如何改革并完善現有的畢業設計(論文)教學模式已成為高校教育者討論的熱點之一。
從2010年開始,我們進行了依托省部級以上縱向科研課題教學本科生畢業設計(論文)的探索和實踐,讓學生在畢業設計(論文)的教學實踐環節參與到導師的在研課題中。本文以ε-聚賴氨酸高效生物合成和產業化實施項目為例,就相關的探索和實踐進行了總結。
二、依托科研課題教學本科畢業設計(論文)
1.形成合理的科研團隊。目前,高等院校本科畢業設計(論文)的教學方式多采用導師制。然而,導師制是一種精英教育的教學模式,其實質上是一位導師和一個學生之間面對面的、高度個人之間的接觸和交流[7]。這種形式的制度是依靠學生對教師的低比率,它是一種高成本的制度。隨著高等教育大眾化的來臨,高校辦學規模的擴大,生師比持續升高,辦學資源日益緊張,高成本原始形態的導師制已難以為繼,它對師生比例的要求無疑增加了導師的教學負擔。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),學生在選題后就進入到導師的課題組中,與研究生統一學習和交流,建立一個由導師、研究生和本科生(1∶5∶3)構成的梯度研究團隊。在這個團隊中,導師對本科生、研究生的研究方向和內容進行統一安排和規劃,對項目研究的關鍵科學問題進行分解和歸納,形成一個個獨立且相關聯的子課題。然后,本科生自主選擇一個具體子課題進行研究。團隊中研究生協助導師對本科生進行實驗技能、實驗設備和方法等方面的培訓和指導。這樣,以科研課題為基礎,通過科研團隊各成員的分工和合作,一方面減輕導師的工作量,使導師能夠高效利用有限的精力和時間,達到事半功倍的效果。在教學過程中,避免了以往導師對指導內容不明確,對“如何導”、“導什么”等缺乏清晰的認識等問題。另一方面,傳統的一個導師和一個學生的面對面的交流,轉變成本科生與具有一定科研基礎的研究生,特別是博士生進行高度個人的接觸和交流,有效地縮短了本科生的適應期,極大地提高了其積極性和主動性。
2.選擇合適的論文題目。畢業設計(論文)的選題顯著影響畢業論文的質量,若選題過于陳舊或是假題目,研究內容與實際的研究和生產嚴重脫節,則論文的價值低或意義不大。學生僅為了學分和畢業而進行畢業設計(論文),會嚴重挫傷學生的積極性和主動性,不利于其創新能力的培養,實踐能力和綜合素質也得不到鍛煉和提高。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),讓學生參與到導師的在研課題中,做到真題真做,使得學生產生濃厚的興趣,不僅能夠提高其主觀能動性,還能極大地激發其創造性。另一方面,由于畢業設計(論文)教學內容與導師的科學研究具有極高的關聯度,導師能夠充分利用自身的專業知識和學術能力使學生“站在巨人的肩膀上”,讓他們參與到本專業某領域前沿的相關研究,實現提高畢業論文質量的目的。比如,針對江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目“新型生物食品防腐劑ε-聚賴氨酸高效提取關鍵技術與集成化研究”這一課題,要求學生嘗試各種先進分離提取方法,發現和比較這些提取方法之間的優劣性和互補性,最終提出一種可行的分離提取工藝路線,并進行實驗驗證和評價。此外,由于生物工程專業的畢業設計(論文)選題有兩種形式,即試驗性題目和設計性題目,為了能夠兼顧學生的特長以及與學生將來從事的工作,對學生進行分流,充分發揮其特長,激發學習興趣,保持個性。盡可能讓學生品嘗到成功的喜悅,并巧妙地加以引導利用,幫助學生實現“參與―成功―參與”的良性循環,使學生持續保持自主參與學習的動機。在ε-聚賴氨酸分離提取新工藝開發的課題中,鼓勵學生嘗試自己感興趣和認可的分離提取方法,在對該方法進行充分實驗和評估后,將其整合到原有分離提取技術路線中,并考察該提取方法的加入對最終產品質量和收率的影響。如果試驗結果是積極的,則嘗試讓學生對新技術路線進行工廠工程設計,為實現新工藝或新技術規模化和工業化提供一定參考和依據。
3.開設學術報告會議。科研成果匯報和科研論文的撰寫是展示科研工作者成績的有效途徑。這一過程,并不是單純的工作總結,而是進行科學研究的基本訓練,是提高分析問題、歸納問題和解決問題的重要環節。然而,本科生在畢業設計(論文)教學環節之前,本科教學中沒有開設關于科研成果匯報、論文寫作等課程,學生缺乏一定的科研基礎知識和實踐機會。因此,學生在總結科研成果,撰寫畢業論文的時候往往存在以下問題:(1)學術道德觀念淡薄,論文有明顯的拼湊,更有甚者直接從網上抄襲;(2)缺乏專業化和學術化語言描述實驗方法和結果,措辭不嚴謹、論文層次不分明,圖表說明不合理;(3)論文格式不規范,特別是論文的參考文獻、中英文摘要、圖表等。這些問題是導致畢業論文質量下降的一個重要原因。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),在教學實踐中,導師要求本科生也參與到課題組的各種科研活動,包括讀書報告會、月底課題組匯報、中期匯報和專題討論等各種學術報告會議。在讀書報告會中,要求學生閱讀、分析和歸納1~2篇與課題研究相關且是近期發表的高影響因子的SCI論文,以PPT的形式解釋論文的研究內容、創新點以及對自身課題的啟發,并要求本科生、研究生和導師一起討論分析。在課題月底工作匯報、學期匯報的會議上,要求學生以PPT形式對一個月或一學期的研究內容和結果進行總結和分析,導師和學生一起討論分析,并依據實驗結果安排下一步工作計劃。此外,課題組不定期組織專題報告,由導師或高年級的博士研究生對某一專題進行學術報告,報告選題有“如何寫好畢業論文”,“生物工程學科常用科研軟件的使用”,“發表高水平SCI論文的心得體會”等等。通過這些學術報告會議,使得本科生在文獻閱讀能力,課題研究的總結、匯報和論文寫作等多方面得到系統訓練和提高。
4.構建合理的評價體系。畢業設計(論文)教學環節,從選題、實施到論文定稿,歷經約8個月甚至更長的時間,學生投入大量的時間和精力。因此,畢業設計(論文)質量的合理評價,建立獎懲制度,可以使學生產生公平感和信任感,對學生職業道德能力和素養的培養具有積極的推動作用。目前,本科畢業設計論文質量評估中分為指導教師評審、評閱老師評審和答辯評審三個環節。由于在畢業設計(論文)教學環節,學生與導師(指導教師)有更多的接觸和交流,導師對學生的態度、能力和創新性等方面有更全面的了解和掌握。因此,指導教師評審成績往往占總成績的60%以上。課題組在嚴格執行校教務處規定的畢業設計(論文)指導和管理規范的基礎上,利用模糊評價的方法[8],構建一套合理、科學和客觀的指導教師評價體系,見表1,從學生的學習態度、學習能力和創新性三個方面定量地分析學生在畢業設計(論文)實踐環節的表現,保證畢業設計(論文)成績評定的客觀、公正。
三、結束語
畢業設計(論文)是高校本科教學的最后一個實踐性教學環節,是提高學生綜合能力和素質的重要步驟,也是評價高校教學質量的重要指標之一。筆者針對本科畢業設計(論文)教學過程中暴露出的問題,剖析了造成畢業設計(論文)質量不斷下滑原因的基礎上,探索并實踐了依托科研課題教學本科畢業設計(論文)的方法,通過形成科研團隊、選擇合適題目、開設學術報告和構建合理評價指標四個手段來提高畢業設計(論文)的質量,取得了一定的成效,已畢業學生的就業單位均反饋學生具有較強的科研能力、實踐能力和創新能力,較高的職業道德能力和水平,得到了社會的初步認可。然而,在教學改革和探索的過程,發現仍有一些問題,如畢業論文(設計)題目的難度選擇,畢業論文(設計)教學與學生考研和找工作的時間沖突等,這些問題尚需在實踐中不斷改進與完善。
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導師與研究生培養直接相關,是研究生培養質量的關鍵所在。研究生導師的理論、工程實踐和對學科前沿的洞察力與生物醫學學科研究生培養質量息息相關。目前大部分生物醫學工程學科的研究生指導老師來自機械、電子、光電、等專業,他們對自己的專業知識精通,但對于對生物醫學工程學科這一交叉學科中的眾多的其它學科并不熟悉。因此,生物醫學工程學科這一交叉學科需要兩個以上的導師來完成研究生的培養,這樣才能很好地體現學科的交叉性。另外,高校生物醫學學科中,具有工程背景的導師數量較少,能夠給予研究生實際指導的導師就更少,不能滿足研究生教育的需求。
工程能力培養的硬件條件問題
工程能力培養的條件包括工程實踐基地、工程實踐項目、工程實踐教學條件。生物醫學工程學科這一交叉學科,需要大量的工程時間基地,包括醫院、醫療器械生產銷售商、醫療器械檢測管理部門。還需要提供大量的工程實踐項目,以提供項目、資金的支持。一些高校缺少這些資源,不能夠提供基本的研究生工程能力培養的硬件條件。
生物醫學學科研究生工程能力培養的建議
針對以上分析的5個問題,我們提出以下的解決策略
1重視生物醫學學科研究生工程能力培養
二級學院領導、導師應重視生物醫學學科研究生工程能力培養。近年來工程碩士的擴招,目前,我校的工程碩士與科學碩士的比例達2:1,工程碩士培養的重點是工程能力,因此工程能力的培養顯得非常重要。另一方面,工程能力是一種需要不斷培養和開發的能力素養,要培養研究生對工程實踐的興趣,讓他們發揮從事工程實踐的主動性,自覺地投身工程實踐活動。
2提高生物醫學工程學科優秀研究生比例
采取各種方式,吸引優質生源報考生物醫學學科研究生。首先在本校的本科生中進行宣傳,鼓勵本校學生報考本校的研究生。這要在大二、大三和大四時多做工作。例如我校實行多年的大二本科生導師制,本科生從大二起,就進人導師實驗室,與導師一起進行科研。這樣學生和老師交流的機會更多,學生老師有更深的感情,能夠使一批學習成績好,科研能力強的本科生報考本校研究生。也可到本校別的相關專業,如機械、電子、化學等本科班級宣傳,吸引優質生源。
3研究生導師隊伍的建設
目前研究生的培養是采取導師責任制。但對生物醫學工程交叉學科研究生,特別是工程碩士而言,應實行由不同單位、不同研究方向組成的雙導師對研究生進行指導。導師的科研水平、科研課題、科研經費都會直接影響著研究生是否有機會參與好的課題的研究,制約著碩士研究生工程能力的培養,導師在碩士研究生工程能力培養中起至關重要的作用。因此,加強研究生工程基金項目:重慶理工大學基金項目(20102013);重慶市教委基金項目(KJ120807);重慶理工大學研究項目(2009026)作者簡介:王洪(1966一),男,四川樂山人,重仄理工大學藥學與生物工程學院副教授,從事生物醫學工程研兄;能力的培養需要應轉變導師的觀念,強化導師工程實踐意識。導師應在工程實踐方面給予研究生更多的指導,盡量給研究生提供更多的工程實踐機會,例如給研究生提供參與課題的機會,提供企事業工程實踐的機會等,幫助碩士研究生提高工程能力。重慶理工大學生物醫學工程學科建立于2002年5月,現為重慶理工大學校級重點學科。從2006年開始本科生和研究生招生。經過10年多的學科建設,引進了一批來自國內外著名大學的生物醫學工程學科學術帶頭人,組建了一支在教學和科研方面實力雄厚、結構搭配合理的師資隊伍,具備良好軟硬件條件。大多數老師具有工程背景,一些老師在公司兼職,與企業聯系廣泛。這就為我校的生物醫學工程學科的工程教學和工程實踐提供了很好的平臺。
4建立更多的工程實踐基地,獲取更多的工程實踐項目,支撐研究生的工程實踐
產學研一體化的研究生培養模式是建立企業和高校之間密切合作的基礎上,集研究生教學、實習、課題研究、企業的產品開發、就業于一體,隨著研究生培養規模的日益擴張,特別是工程碩士的大規模招生,產學研這一非常優質的研究生培養資源可以充分利用。在生物醫學工程學科研究生工程實踐能力培養上可以利用企業在生產實踐、資金、管理等方面的優勢,通過產學研合作建立起來的實踐基地,采用學校、企業雙導師制加強對研究生的工程能力培養。生物醫學工程學科研究生也可在這種產學研一體化培養模式的培養下,在知識結構、實踐能力和科研能力上滿足社會化的要求,同時更加貼近實際。產學研培養基地可以充分吸納社會科技教育資源,為研究生工程能力的培養服務,有效地節省研究生培養的社會成本。
這方面我校也取得了一定的成果。從硬件條件看,我校的生物醫學工程學科擁有各種相關的高端儀器設備和實驗室,能夠滿足研究生實踐教學和科研的需求。建有“重慶市現代中藥制藥工程技術研究中心”和“重慶市中英數字醫療中心”兩個省部級工程中心。現有設備551件,總值1509.40萬元,實驗場地3600m2。建有4個產學研示范基地和2個企業聯合實驗室,與10余家企業建立了技術和人才培養合作關系,搭建了良好的生物醫學工程學科平臺;從軟件條件看,本學科有生物醫學工程學科學術帶頭人及高水平的教師隊伍,在國內外核心期刊180余篇,SC工、E1收錄36篇,獲得專利10余項,省部級科技成果獎10項。承擔國家自然科學基金、省部級項目等100余項,科研經費3000余萬元。
5加強工程實踐管理,完善工程能力培養體系
首先制定具體的研究生工程實踐能力培養實施細則,在培養方案和制度設計上明確要求。其次,配備足夠的管理人員,為研究生的工程能力培養服務,一切以研究生為中心的管理模式,建立科學、高效的研究生管理體系,保障生物醫學學科研究生工程能力培養環節的落實。
結束語
生物醫學工程學是一個新興的、發展迅速的專業,除了具有很好的社會效益外,還有很好的經濟效益,前景非常廣闊,是目前各國爭相發展的高新技術之一。以1984年為例,美國生物醫學工程和系統的市場規模約為110億美元,到2000年其產值已達400~1000億美元。然而我們對這個專業的了解卻少之又少,似乎提到它我們就只想到推銷醫療器械的人,我們的思維和潛意識中已經把這個專業和推銷醫療器械畫上了等號。其實不然,本期我們將把這個專業簡單介紹給大家,供考生參考。
名詞解釋?生物醫學工程
生物醫學工程興起于20世紀50年代,它與醫學工程和生物技術有著十分密切的關系,而且發展非常迅速,已經成為世界各國競爭的主要領域之一。生物醫學工程學與其他學科一樣,其發展也是由科技、社會、經濟諸多因素所決定的。這個名詞最早出現在美國。1958年在美國成立了國際醫學電子學聯合會,1965年該組織改稱國際醫學和生物工程聯合會,后來成為國際生物醫學工程學會。
生物醫學工程是一門理、工、醫相結合的邊緣學科,是多種工程學科向生物醫學滲透的產物。它是運用現代自然科學和工程技術的原理和方法,從工程學的角度,在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系,揭示其生命現象,為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科。其目的是為了解決醫學中的有關問題,保障人類健康,為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。
有識之士認為,在新世紀,隨著自然科學的不斷發展,生物醫學工程的發展前景不可估量。生物醫學工程學科是一門高度綜合的交叉學科,這是它最大的特點。
生物醫學工程的主要課程:現代生物學導論、生理學、定量生理學、生物學專題、生物醫學工程概論、電路原理、數字電子技術基礎、模擬電子技術基礎、電磁測量、計算機文化基礎、高級語言程序設計、微機原理與應用、計算機圖形學、信號與系統、數字信號處理、自動控制原理、人體運動信息檢測與處理、生物醫學電子學、醫用電子儀器、醫學儀器設計、醫學圖像處理、醫學模式識別等。
畢業生具備以下基本能力:
1.掌握電子技術的基本原理及設計方法;
2.掌握信號檢測和信號處理及分析的基本理論;
3.具有生物醫學的基礎知識;
4.具有微處理器和計算機應用能力;
5.具有生物醫學工程研究與開發的初步能力;
6.具有一定的人文社會科學基礎知識;
7.了解生物醫學工程的發展動態;
8.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法。
名校盤點?國內外排名靠前的學校
國內生物醫學工程一級學科排名靠前的學校是:
東南大學、清華大學、北京大學、復旦大學、上海交通大學、華中科技大學、四川大學、北京航空航天大學、浙江大學、重慶大學、西安交通大學、天津大學。其中東南大學在多次評估中蟬聯第一。
美國生物醫學工程排名前十位的學校是:
約翰?霍普金斯大學、佐治亞理工學院、杜克大學、麻省理工學院、加利福尼亞大學圣地亞哥分校、萊斯大學、斯坦福大學、賓夕法尼亞大學、華盛頓大學、加州大學伯克利分校。
重點推薦?天津大學生物科學與醫學工程學院
天津大學環境科學與工程學院是環境、能源、市政等方面的人才培養基地和科學研究中心。學院定位和建設目標為“國內一流,世界知名”,按照“高起點、新機制、辦特色、創一流、持續發展”的建院方針,不斷招攬國內外高級優秀人才,在學科建設、人才培養、科研開發和應用推廣等方面協調發展,快速實現重點突破。
學院下設環境科學與生態系、環境工程系、建筑環境與設備工程系三個教學單位和中澳能源合作中心、建筑節能研究中心、座艙空氣革新性環境研究中心、建造環境研究室、中心實驗室、環評中心、遺傳工程研究所及植物生物技術研究所。擁有環境科學與工程一級學科,環境工程、環境科學、市政工程、熱能工程和供熱供燃氣、通風與空調工程5個二級學科。擁有覆蓋全部二級學科的博士點和碩士點,并與建筑學院聯合培養建筑技術專業博士研究生,建有環境科學與工程博士后流動站。
學院科研實力雄厚,先后承擔或參加“863”
“973”、國家“十五”“十一五”重大攻關項目、國家自然科學基金項目、博士點基金項目、天津市重點攻關和基層研究項目。
學院積極開展對外交流,與國際上著名大學、研究機構和企業開展合作,建立定期和不定期的互訪交流。通過國外企業資助,為學生建立了科技創新基金和創新獎,鼓勵學生積極創新,提高學習積極性。學院40%左右的本科畢業生繼續研究生的學習,其中有近一半的學生是經考核合格免試進入碩士研究生學習,一部分學生還能進入碩博連讀學習。學院還有一部分優秀學生可以選擇攻讀院內或校內其他專業第二學位,獲得雙學士學位證書。50多年來,學院已經為國家輸送了大量本科生、碩士生和博士生等高層次專業人才,為中國環境保護、能源利用和市政工程領域的發展作出了重要貢獻。
有問必答?關于報考
問題1:生物醫學工程有哪些著名企業?
通用公司、飛利浦、東芝、西門子、強生、日立、 中國邁瑞。
問題2:生物醫學工程相關產業發展前景?
生物醫學工程發展非常迅速,除了具有很好的社會效益外,還有很好的經濟效益,前景非常廣闊,是目前各國爭相發展的高新技術之一,已經成為世界各國競爭的主要領域之一。以醫療器械為例:
2005年開始,中國已成為僅次于美國和日本的世界第三大醫療器械市場。
2006年,中國醫療器械進出口額首次突破百億美元大關,進出口總值為105.52億美元,同比增長17.57%。
2010年,中國醫療器械總產值達1000億美元,在世界醫療器械市場上的份額達到5%,到2050年這一份額將達到25%。
問題3:我國生物醫學工程的創始人是誰?
我國生物醫學工程的創始人是韋鈺院士。她1940年出生,1965年南京工學院電子工程學研究生畢業,1981年獲西德亞琛工業大學工學博士學位,是第一位獲得博歇爾獎章的中國人,1994年當選為中國工程院首批院士。
問題4:生物醫學工程專業有何特點?
生物醫學工程是一門交叉學科,以理工科為基礎,學習各種相關技術在醫學診斷與治療中的運用。如影像技術,CT、B超的原理與應用;各種醫用傳感器;典型儀器的原理等。它最突出的特點是:交叉復合、知識融合。比如它融合了工程科學(信息、電子、材料)、醫學(生理、解剖)、生命科學(生物學、分子生物學)、理學(數學、化學、物理)、人文社科(文史哲)等學科知識。
問題5:畢業生有怎樣的出路?
近10年來,在醫療成像、生理建模、傳感系統及計算和網絡技術、可視化和虛擬現實、人機交互和自動化等方面的巨大進步,使得生物醫學工程有了快速、顯著的發展。生物醫學工程涉及了醫藥和生物科學的工程應用準則,包括生物醫藥、醫療成像、生理建模、實時系統、自動化控制、信號處理、圖像重建、模式識別及生物力學等領域。目前,生物醫學工程已經擁有了復雜的醫療診斷及治療手段,越來越多的研究成果已經應用于臨床,幫助我們開發新的植入物或假肢及創造新的醫學成像技術和完善的工具集技術以用于疾病的檢測、預防和治療。
全書由兩部分組成,共9章。第1部分先進的計算方法,包含第1-5章:1.生物醫學圖像分割中的圖形算法技術。用于分割三維醫學圖像結構的圖形方法,即圖割法和多物體、多表面的分層優化圖形圖像分割法;2.醫學圖像處理中的信息論聚類。回顧了最近信息論框架下的集群方法,介紹了其能夠在一幅表示不同組織特性的醫學圖像中尋找聚類的合適數量,提出了一種對于優化給定聚類配置質量的目標函數的聚類方法;3.多目標差分進化算法――基于模糊聚類的腦部MR圖像分割算法。介紹了應用于同步優化多集群的基于多目標差分進化模糊聚類技術,詳細地論述了用于底層優化的差分進化算法技術原理,闡述了在差分進化中聚類中心向量編碼技術;4.丘腦皮層神經質量模型振蕩動力學的功率譜及非線性分析。首先提出了在阿爾茨海默式癥中的異常腦震蕩研究中的多模態分析技術,接著介紹了一種結合了丘腦皮層神經質量模型功率譜分析與非線性行為分析;5.蛋白質功能預測元學習方法。介紹了多尺度蛋白質生物功能預測算法,討論了在蛋白質功能分析中使用元學習方法的優勢,尤其是在蛋白質序列分析、三維結構比較、生物功能解釋與分子間相互作用分析中,給出了對選定的生物系統進行整體行為預測的不同的計算方法及元學習預測系統。
第2部分生物醫學應用,包括第6-9章:6.三維超聲圖像頸動脈分割。本章介紹了一種精確可靠的從三維超聲圖像中進行頸動脈分割方法,闡速了頸動脈血管分割算法,并證明了三維超聲是一種對于在經動脈粥樣硬化中前期后期的定量分析中的可行算法;7.結構神經元可塑性定量圖像分析的一些當代問題。介紹了在微觀層面腦結構研究過程,闡釋了神經元可塑性過程,以解釋大量神經退化性疾病原因,使用熒光共聚焦顯微鏡對腦組織圖像進行定量分析;8.軟骨和軟骨下骨中的骨關節炎的先進核磁共振成像。概述了用以檢測軟骨及軟過下骨組織、軟骨生物組織的非植入性病理檢測的核磁共振成像技術,介紹了在該領域的最新發現,及骨關節炎的檢測和治療方法;9.計算機斷層掃描圖像中基于下頜骨骨折的發際線檢測的計算機視覺。本章介紹了可以從CT圖像中檢測下頜骨骨折的發際問題,闡述了解決該問題的方法,即首先在二維CT圖像切片中確定頜骨的骨折發際線,接著使用最大流最小割算法檢測的骨裂結構。
本書適合計算機科學、生物醫學工程、電氣工程與系統科學等專業碩士研究生閱讀和學習,亦可作為對圖像處理、三維重建、信息技術及生物醫學研究感興趣的其他專業學生參考書。對于在計算和分子生物學、生物工程以及圖像處理的研究人員或從業人員,本書也會提供很有用的幫助。作者: 張進興,本文來自《中國醫學工程》雜志
自主學習是學生在大學階段需要掌握的一個重要學習能力,對他們在將來的學習和工作都具有重要意義。這也是大學教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學校設立的生物醫學工程專業是以生物醫學電子為主要方向,強化學生的動手能力、設計能力和創新意識,培養具備生命科學、電子、信息、計算機技術的基礎知識,能在生物工程、生物醫學工程、醫學儀器、醫用電子設備、醫療信息技術及電子、儀器、信息領域等從事研究、設計、制造、應用和管理的復合型高級工程技術人才。因此,本專業所設立的專業課具有知識面廣、交叉性強的特點,尤其需要學生能夠具有很強的自主學習能力,將老師在課堂上傳授的各種知識相互貫通,并理解。在生物化學課程講授中,根據專業的特點,我們制定了如下方法來指導學生學會自主學習。首先,幫助學生制定學習計劃。要求學生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學習計劃,需要詳細列出學習內容和時間安排,該安排應該與教師上課內容一致,且學習計劃應具有針對性。在給生物醫學工程專業學生授課時,有一部分學生對生物化學非常感興趣,也表示出希望在研究階段從事生物專業的學習。而生物化學作為生物專業的必修課,也是生物方向考研的必考專業課之一。這樣,我們專業所教授的生物化學知識是無法滿足學生學習需要的。這就要求這部分學生需要制定更為全面的學習計劃,除涵蓋本專業的學習要求外,還應將生物專業的知識要求加入。而對于希望從事醫學電子方向的學生來說,只需完成本專業學習計劃即可。其次,將授課教師的聯系方式和辦公室地址公布,方便學生隨時聯系老師。最后,給出精品課程及網絡課程的網上資源地址、主要參考書目及主要文獻資料和主要實踐資料,使學生能夠更好地自主學習。在完成這些工作后,也要定時聯系學生,對學生自主學習情況進行評價,讓學生寫自主學習自我總結評價,來評價他們的學習結果,使學生的學習能力得到提升。
二、在生物化學教學中引入創新實踐型教學
生物醫學工程專業是由其復雜的、龐大的知識體系交叉形成的學科,在教學中如何將各個課程融會貫通也是其教學的一個難點。而生物化學作為生物和醫學共同的基礎課,其授課的效果對后續課程的教授具有重要的意義。而創新實踐型教學對該門學科的授課質量具有重要作用。這是因為生物化學就是建立在前人不斷實驗,并將實驗結果分析總結形成理論的學科。所以,實驗教學對教好、學好這門課具有至關重要的作用。同時,想要提高學生的綜合素質和創新能力,就需要在基礎教學的基礎上進行實踐的鍛煉和積累。我們針對實踐型教學做了如下的工作。首先,設置了課內實驗和專題實驗。課內實驗是在授課同時進行開設的,可對課堂學習的知識進行鞏固和加深了解。而專題實驗,我們一般開設在高年級,此時學生已經學習了大多的專業課程,而專題實驗可將生物化學和這些專業知識融會貫通,進而增加對生化進一步認識,也鍛煉學生動手能力和獨立思考能力。其次,讓學生加入到課題研究中。如大學生創新項目,鼓勵學生積極申報,并鍛煉學生通過查找資料提出與生物化學有關的題目,并在老師的指導下寫項目書、項目計劃、實驗方案,進行實驗,最終寫結題報告,發表文章。在這過程中,提高學生能力,對學生的綜合素質和創新能力進行了培養。將創新實踐型教學與生物化學傳統教學相結合,通過實踐教學將學生從傳統的課堂教學中拉了出來,走入實驗室,運用所學知識來解決問題,讓學生對學習的理論知識有了進一步認識,提高學習積極性。
三、結論
關鍵詞:生物化學;計量;教學改革
中圖分類號:Q5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-09-0230-1
項目資助:計量特色生物類專業就業競爭力提升研究(HE20041)
21世紀是生命科學的世紀,生物化學是生命科學相關專業的一門重要專業基礎課程。生物化學知識已經滲透到了生命科學的各個學科[1]。中國計量學院生命學院的《生物化學》為校平臺課程,課程組自建院以來,承擔本校生物技術、生物工程、食品科學與檢驗、藥學及生物醫學工程等專業的《生物化學》課程的教學工作。隨著中國計量學院生命學科的發展及形勢的變化,為體現相關專業的“計量”特色,我們積極采取了一系列方法和措施,收到了顯著的成效并積累了相當的經驗。
1 “計量”特色的《生物化學》教學實踐中存在的問題
1.1 生物化學課程的內容難度大而且復雜
眾所周知,《生物化學》屬于生命科學相關專業基礎課程中較難的課程,本課程各種分解與合成等生化反應途徑十分復雜,如許多酶(包括發揮酶的催化活性所需要的輔酶和輔基)的結構非常復雜。生物分子的合成與分解途徑十分復雜,有些生化反應途徑甚至多達數十步,如核苷酸的合成與分解[1]。
1.2 學科發展快、課程內容多,與學時相對較少的矛盾日益突出
隨著學科的交叉和不斷深入,在生物物質代謝及代謝組學等方面的研究更是取得了前所未有的進展[2][3]。然而,現實情況是,課程組成立近7年來,《生物化學》課程的學時數卻未有增長,事實上還有輕微的下降(從2009年起,中國計量學院由每個學分的17個學時改為16個學時,總學時由原來的120減少到112個)。因此,上述問題尤其顯得突出。
1.3 課程內容與生產實踐脫節嚴重
掌握《生物化學》的基本知識對發展有“計量”特色的生物技術、生物工程、食品檢驗和藥學等專業,對理解生命的基本規律具有極為重要且不可替代的作用[4],同時,掌握《生物化學》的基本知識對生命科學相關專業的其他相關課程的學習也十分必要[5]。因此中國計量學院的《生物化學》課程既具有基礎性,也具有互通性。酶的結構、DNA的復制、轉錄、蛋白質的生物合成、氧化磷酸化的機理等在《生物化學》課程中十分重要的內容。但是,在目前的生物相關產業的生產實踐上鮮有應用。
綜上所述,作為一門重要的基礎課,中國計量學院的《生物化學》在把握學科發展前沿的同時,適應培養、體現“計量”特色以及新的專業教育形勢的需要,將創新意識融入教學的全過程,對我們《生物化學》課程組來說也是一個全新的挑戰。
2 生物化學教學改革實踐
為解決上述問題,我們《生物化學》課程組通過組內討論,并汲取同行的寶貴經驗,采取了以下幾項措施:
2.1 針對現存的問題,修訂新的《生物化學》教學大綱
修訂新的教學大綱,調整教學內容,編寫了新的《生物化學》實驗教材(目前正在編寫理論課程的教材),自制了《生物化學》教學多媒體課件。我們刪減了和其他課程如遺傳學、分子生物學和基因工程、蛋白質工程等課程重復的內容,增加了生物分子信息傳遞、物質代謝調控等近年來發展迅猛的學科前沿內容。
2.2 鼓勵學生提高自學能力
由于我校《生物化學》開在二年級的第一個學期,許多學生對大學的學習方法還沒有完全適應,有的學生仍然像在中學時那樣,遇到有不懂的地方缺乏正確的方法。因此我們強調區分內容,提倡預習與復習,鼓勵學生提高自學能力。
2.3 注重生物化學理論與生產實踐的聯系
在教學中我們盡可能地理論聯系實際,如蛋白質的分離與純化技術與現代生物工程中蛋白質藥物的分離純化的聯系、酶抑制劑與食品、外來檢疫性害蟲的防治及科學研究中的廣泛應用、基因調節系統研究與基因工程技術的密切關系以及新技術如基因芯片,RNA干擾等在研究基因的結構與功能中的應用等等。既提高了學生對《生物化學》的興趣,又可以教育學生克服應試習慣,爭取能夠比較全面系統地掌握《生物化學》的基本知識。
2.4 加強《生物化學》教學過程中學生創新意識的培養
我們通過在講授生物化學發展中的重大發現時將所涉及到科學家及他們的研究思路和方法作為一項重要內容來介紹,從而使學生不僅獲得知識,同時受到解決問題方法論上的啟迪,這樣十分有利于對學生的創新思維的培養;我們還在總學時不變的情況下增加實驗課時,提高學生的動手能力和對《生物化學》的興趣。
參考文獻
[1] David L.Nelson,Michael M. Cox.Lehninger's Principles of Biochemistry,5th Edition [M].New York:W. H. Freeman,2008.1-21.
[2] 朱龍華.生物化學工程研究進展[J].中國計量學院學報,
2002(3):225-228.
[3] 成凡.生物化學實驗教學體會及存在的問題[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版),2003,5(4):398-399.
本書的主要對象是對生物力學(Biomechanics)和力學生物(Mechanobiology)的多尺度現象有一定了解和感性認識的讀者。本書主要介紹建立具有預見性的多尺度模型必要的數學結構和計算技術。
生物力學(Biomechanics)和力學生物(Mechanobiology),兩者既有微妙的差別,又有緊密的聯系。生物力學是利用力學工具來研究生物系統;而力學生物則研究力在調節生物系統中的作用。
本書編者邀請相關領域的專家,在分子、細胞、組織等尺度上介紹生命現象具有代表性的案例中所建立的計算模型,希望讀者能在這個基礎上,進一步推廣多尺度模化,研究其他生命系統。
本書內容分三部分11章,第1部分 分子水平的多尺度模化,含第1-4章:1.蛋白質,Ssp DnaE Intein;2.蛋白質晶體,基于晶體塑性理論的從分子到連續介質水平的模型;3.分子發動機,多重分子發動機的合作現象;4.生物纖維動力學: 從線到桿的水平上的描述。
第2部分 細胞和組織水平的多尺度模化,含第5-7章:5.初級纖毛的多尺度模化;6.生物支架的降階網絡模型;7.傳遞現象,毛細管和組織內對流和擴散的計算模型。
第3部分 器官水平的多尺度模化,含第8-11章:8.肌腱和韌帶,近況和未來的發展方向;9.動脈,力學、力學生物,以及發展新模型的需要;10.二尖瓣,計算結構;11.生物系統,基于混合物理論的多尺度模化。
三位編者的簡介:Suvranu De教授是美國紐約倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)機械、空間和核工程系的主任,從事計算力學和醫學的交叉研究。他是Journal of Computational Surgery、International Journal of Modern Mechanics、International Journal of Computational Methods,以及Computers & Structures等刊物的編委。他在2010年和別人合編了生物力學的模化(Computational Modeling in Biomechanics (Springer))一書。
Wonmuk Hwang 博士是計算生物物理專家。他在波士頓大學取得理論凝聚態物理的博士學位以后,到麻省理工學院做博士后,轉向生物分子的模擬研究,他的興趣在于力學、生物纖維的自組織和分子發動機,并且在有關的運作機理方面取得了多方面的發現。他最近擔任德州農工大學(Texas A&M University)生物醫學工程系的副教授。
1、嚴重心臟病(先天性心臟病經手術治愈,或房室間隔缺損分流量少,動脈導管未閉返流血量少,經二級以上醫院專科檢查確定無需手術者除外)、心肌病、高血壓病。
2、重癥支氣管擴張、哮喘,惡性腫瘤、慢性腎炎、尿素癥。
3、嚴重的血液、內分泌及代謝系統疾病、風濕性疾病。
4、重癥或難治性癲癇或其他神經系統疾病;嚴重精神病未治愈、精神活性物質濫用和依賴。
5、慢性肝炎病人并且肝功能不正常者(肝炎病原攜帶者但肝功能正常者除外)。
6、結核癥除下列情況外可以不予錄取。
(1)原發型肺結核、浸潤性肺結核已硬結穩定;結核型胸膜炎已治愈后治愈者遺有胸膜肥厚者;
(2)一切肺外結核(腎結核、骨結核、腹膜結核等等)、血行性播散型肺結核治愈后一年以上未復發,經二級以上醫院(或結核病防治所)專科檢查無變化者;
(3)淋巴腺結核已臨床治愈無癥狀者。
二、患有下列疾病者,學校有關專業可不予錄取
1、輕度色覺異常(俗稱色弱)不能錄取的專業:以顏色波長作為嚴格技術標準的化學類、化工與制藥類、藥學類、生物科學類、公安技術類、地質學類各專業,醫學類各專業;生物工程、生物醫學工程、動物醫學、動物科學、野生動物與自然保護區管理、心理學、應用心理學、生態學、偵察學、特種能源工程與煙火技術、考古學、海洋科學、海洋技術、輪機工程、食品科學與工程、輕化工程、林產化工、農學、園藝、植物保護、茶學、林學、園林、蠶學、農業資源與環境、水產養殖學、海淀漁業科學與技術、材料化學、環境工程、高分子材料與工程、過程裝備與控制工程、學前教育、特殊教育、體育教育、運動訓練、運動人體科學、民族傳統體育各專業。
2、色覺異常II度(俗稱色盲)不能錄取的專業,除同輕度色覺異常外,還包括美術學、繪畫、藝術設計、攝影、動畫、博物館學、應用物理學、天文學、地理科學、應用氣象學、材料物理、礦物加工工程、資源勘探工程、冶金工程、無機非金屬材料工程、交通運輸、油氣儲運工程等專業。專科專業與以上專業相同或相近專業。
3、不能準確識別紅、黃、綠、蘭、紫各種顏色中任何一種顏色的導線、按鍵、信號燈、幾何圖形者不能錄取的專業:除同輕度色覺異常、色覺異常II度兩類列出專業外,還包括經濟學類、管理科學與工程類、工商管理類、公共管理類、農業經濟管理類、圖書檔案學類各專業。不能準確在顯示器上識別紅、黃、綠、蘭、紫各顏色中任何一種顏色的數碼、字母者不能錄取到計算機科學與技術等專業。
4、裸眼視力任何一眼低于5.0者,不能錄取的專業:飛行技術、航海技術、消防工程、刑事科學技術、偵察。專科專業:海洋船舶駕駛及與以上專業相同或相近專業(如民航空中交通管制)。
5、裸眼視力任何一眼低于4.8者,不能錄取的專業:輪機工程、運動訓練、民族傳統體育。專科專業:烹飪與營養、烹飪工藝等。
6、乙型肝炎表面抗原攜帶者不能錄取的專業:學前教育、航海技術、飛行技術等。專科專業:面點工藝、西餐工藝、烹飪與營養、烹飪工藝、食品科學與工程等。
三、患有下列疾病不宜就讀的專業
1、主要臟器:肺、肝、腎、脾、胃腸等動過較大手術,功能恢復良好,或曾患有心肌炎、胃或十二指腸潰瘍、慢性支氣管炎、風濕性關節炎等病史,甲狀腺機能亢進已治愈一年的,不宜就讀地礦類、水利類、交通運輸類、能源動力類、公安學類、體育學類、海洋科學類、大氣科學類、水產類、測繪類、海洋工程類、林業工程類、武器類、森林資源類、環境科學類、環境生態類、旅游管理類、草業科學類各專業,及土木工程、消防工程、農業水利工程、農學、法醫學、水土保持與荒漠化防治、動物科學各專業。專科專業不宜就讀烹飪工藝、西餐工藝、面點工藝、烹飪與營養、表演、舞蹈學、雕塑、考古學、地質學、建筑工程、交通土建工程、工業設備安裝工程、鐵道與橋梁工程、公路與城市道路工程、公路與橋梁工程、鐵道工程、工業與民用建筑工程專業。
2、先天性心臟病經手術治愈,或房室間隔缺損分流量少,動脈導管未閉返流血量少,經二級以上醫院專科檢查確定無需手術者不宜就讀的專業同第三部分第一條。
3、肢體殘疾(不繼續惡化),不宜就讀的專業同第三部分第一條。
4、屈光不正(近視眼或遠視眼,下同)任何一眼矯正到4.8鏡片度數大于400度的,不宜就讀海洋技術、海洋科學、測控技術與儀器、核工程與核技術、生物醫學工程、服裝設計與工程、飛行器制造工程。專科專業:與以上相同或相近專業。
5、任何一眼矯正到4.8鏡片度數大于800度的,不宜就讀地礦類、水利類、土建類、動物生產類、水產類、材料類、能源動力類、化工與制藥類、武器類、農業工程類、林業工程類、植物生產類、森林資源類、環境生態類、醫學類、心理學類、環境與安全類、環境科學類、電子信息科學類、材料科學類、地質學類、大氣科學類及地理科學、測繪工程、交通工程、交通運輸、油氣儲運工程、船舶與海洋工程、生物工程、草業科學、動物醫學各專業。專科專業:與以上相同或相近專業。
6、一眼失明另一眼矯正到4.8鏡片度數大于400度,不宜就讀工學、農學、醫學、法學各專業及應用物理學、應用化學、生物技術、地質學、生態學、環境科學、海洋科學、海洋技術、生物科學、應用心理學等專業。
7、兩耳聽力均在3米以內,或一耳聽力在5米另一耳全聾的,不宜就讀法學各專業、外國語言文學各專業以及外交學、新聞學、偵察學、學前教育、音樂學、錄音藝術、土木工程、交通運輸、動物科學、動物醫學各專業、醫學各專業。
8、嗅覺遲鈍、口吃、步態異常、駝背,面部疤痕、血管瘤、黑色素痣、白癜風的,不宜就讀教育學類、公安學類各專業以及外交學、法學、新聞學、音樂表演、表演各專業。
9、斜視、嗅覺遲鈍、口吃不宜就讀醫學類專業。
此部分內容供考生在報考專業志愿時參考。學校不得以此為依據,拒絕錄取達到相關要求的考生。
四、其他
1、未列入專業目錄或經教育部批準有權自定新的學科專業,學校招生時可根據專業性質、特點,提出學習本專業對身體素質、生理條件的要求,并在招生章程中明確刊登,做好咨詢解釋工作。