基于大工程觀的醫用化學教學改革研究

賈光鋒　趙晨　陸文總　張亮

【摘 要】大工程觀教育是培養生物醫學工程應用創新型人才的主流方向。結合我?！按髮W生目標教育”和“卓越工程師教育”的實際，率先將大工程觀應用于醫用化學的教學。通過優化和整合教學內容，強化工程實踐，探索靈活多樣的教學方法，滲透人文精神和職業責任，培養集科學、技術、人文和工程實踐為一體的現代高級工程人才。

【關鍵詞】醫用化學；大工程觀；教學改革

大工程觀是針對現代工程教育出現的“過度工程科學化”而提出來一種教育新理念和新模式，其本質就是將人文與科學、技術及工程實踐融為一體，建立具有實踐性、綜合性和創新性的“工程模式”教育理念體系[1]。目前，大工程觀教育已越來越被工科高校所青睞。

近年來，我校秉承大工程觀的教學理念，相繼在大學生中開展了“目標教育”、“卓越工程師教育”和“創新創業訓練”等活動，使學生的綜合素質得到明顯的提高，取得了良好的社會效果。醫用化學是我校生物醫學工程專業開設的一門綜合應用型專業基礎課程。因此，在大工程觀的指導下開展醫用化學教學，一方面可以培養學生化學專業知識，另一方面可以培養應用創新型人才。

一、優化教學內容，促進知識融合

大工程觀不是指工程規模之“大”，而是更加注重工程的系統性和整體性，是從整體、系統、靈活和再循環的角度去分析復雜系統的一種思維[2]。生物醫學工程是一門知識高度融合和學科充分交叉的綜合性學科。因此，在人才培養的初期，應在大工程觀的指導下，強化對學生知識背景和整體性的思維的訓練。

醫用化學作為本專業的第一門專業基礎課，主要講授四大化學內容。但是，多年來，四大化學已經形成了完善的教學體系， 嚴密的教學邏輯，具有很強的科學理論性，相互缺乏協調，明顯落后于現代科學綜合發展的趨勢[3]。因此，醫用化學課程要以大工程觀為指導，整體性優化教學內容，為學生解決復雜工程問題提供基礎。在教學中，我們要打破傳統化學的明顯界限，以解決醫學問題為突破口，建立起知識之間的聯系，剔除重復內容，加強理論與實踐相結合，激發學生的學習興趣，提高他們的學習效率。面對教學課時的不斷壓縮，在醫用化學中，應把握住四條主線： 一是以四大化學平衡為基礎的四大滴定分析，并融合于醫學檢驗之中；二是以配位化合物為主線，建立起無機與有機的融合，促進新藥和醫學傳感器的開發；三是以化學熱力學和動力學過程統領無機和有機反應，為藥物合成指明方向，并有效促進新藥研發進度；四是以化學反應和過程為基礎的膠體、表面化學的應用。形成理論、性質、應用三階段遞進式教學。當然，在教學中，還應以大工程觀為指導，建立起與后續的生物化學和生理解剖學等課程的聯系，適當取舍相關內容，形成相互呼應的課程群。

二、加強實踐教學，突出工程應用

實踐是檢驗真理的唯一標準，實踐更是培養創新應用型人才的利劍?？v觀古今中外，許多著名的科學家和發明家無不以實踐為本，無不是理論聯系實踐的典范。高等工科院校的教育更要強化實踐，弱化工程科學化。因為相比科學理論教育，實踐教學在培養學生創新意識、創新能力和工程觀方面更加突出直觀。

基于大工程觀的醫用化學實踐教學體系的構建可以改變過去四大化學實驗自成體系，相互脫節的傳統模式，同時也克服了實驗內容過細過窄的不良弊端[4]?，F代醫用化學實踐教學體系立足于學產研相結合的方式，可以實現基本技能、提高設計、綜合應用和創新能力的不同層次培養目標。在教學計劃組織方面，要充分利用第一課堂，積極開展第二課堂，滿足不同學生差異性培養的需求。抓住校內、校外和教師科研三大基地，為學生創造實踐的機會?；诖蠊こ逃^的實踐體系由產業認知、基本技能實訓、崗位體驗實習等層次組成；按照從興趣感知到學習探索，再到研究開發這樣一個循序漸進的過程。

三、探索靈活多樣的教學方法，培養創新思維

教學內容相對固定，然而，教學方法可以根據教師、學生和教學環境的變化而調整。靈活多樣的教學方法，在提高教學質量和改善教學效果方面起到事半功倍的效果。在醫用化學教學過程中，對于重點和難點知識，教師應以講座式精講教學為主，加強師生互動及學生自主學習能力的培養。在學習化學平衡和化學反應速率時，可以結合學生畢業論文設計的實際問題，向學生介紹單因素實驗和正交實驗，并通過引入響應面優化分析軟件，讓學生體會到工藝優化的本質是數學建模和統計分析。

對于概述性內容，采用PBL式（ problem based leaning）泛講，推行“以問題為引導，以學生為主體，以教師為主導”的教學模式[5]。PBL法教學對培養學生獨立思考、自我管理和分析解決問題的能力均有促進作用[6]。如在講授單糖時，教師可以預設如下問題：（1）葡萄糖和果糖的結構是如何發現的？（2）日常生活中存在哪些糖代謝障礙疾??？（3）糖尿病的成因是什么？（4）如何檢測血糖和尿糖？學生帶著問題思考，并在課后利用網絡、期刊等搜集相關資料，在小組內進行交流討論形成報告結論。最后，由教師總結并點評知識點。 這樣，可以充分激發學生的學習興趣和提高學習效率。

探索以醫學臨床需求為導向，引入案例教學，培養了學生科研思維能力。在講解滲透壓時，可選擇案例如下：醫院輸液時使用的生理鹽水和葡萄糖溶液分別為308mmol/L和 278mmol/L，如果濃度偏高或偏低，可以使用嗎？再如氯霉素眼藥水治療角膜炎，它的濃度可否隨意配制？在整個教學過程中，教師只需扮好“導航”、“導游”、“導演”的角色就可以了，學生可以分組進行探究，體驗專業知識解決臨床實際問題的樂趣。

四、滲透人文精神和責任意識，倡導和諧工程觀

現代工程已經向巨型化和集成化發展，呈現出技術密集型趨勢，同時大型工程對生態環境、人文和政治經濟都會產生顯著的影響。所以，在培養現代工程師的過程中，既要滲透人文精神和責任意識，強調以人為本“和諧工程觀理念”，又要尊重自然規律和合理改造自然，追求人與自然及社會之間的和諧統一[2]。

在醫用化學教學中，教師既要傳授專業知識，又要幫助學生樹立以人為本的觀念。比如：在講述藥物合成時，可以引導學生堅持綠色化學，減少有毒有害物質的排放；堅持廢棄物的循環利用，實現可持續發展。在講述滴定分析時，引導學生認真細心是關乎生命健康的大事，堅持良好的職業道德，生產質量合格的藥品。講授乙醇時，引導學生既要認識到燃料乙醇對環境的保護作用，又要認識到糧食資源短缺危急人類生存；同時，還要認識到飲酒過量造成的身心健康和危急社會安全的問題，以及如何有效地檢測出血液酒精含量預防酒駕。在講授化學鍵時，利用微觀分子中的共價鍵形成機制，引導學生敞開心扉，與別人真誠交流，不計較得失，才能形成團結向上，不斷創新的團隊，最終實現個人價值和社會價值。

五、結語

醫用化學教學改革是一項系統工程，需要與其他相關學科相配合，形成符合大工程觀培養目標的生物醫學工程專業的培養方案。醫用化學作為生物醫學工程專業的第一門專業基礎課，在整個大工程觀的構建中負有不可推卸的責任，必須秉承大工程觀的教育理念，立足我校目標教育和卓越工程師教育活動的實際，不斷通過課程改革與創新，努力培養全面發展的高素質工程人才。

參考文獻：

[1]李蘭平.基于大工程觀的工程教育改革研究[J].科教導刊，2015（2）：36-37.

[2]謝笑珍.“大工程觀”的涵義、本質特征探析[J].高等工程教育研究，2008（3）：35-38.

[3]陳若愚，朱建飛，王國平.建立與大工程觀相適應的基礎化學課程體系[J].江蘇工業學院學報， 2006，7（3）：39-40.

[4]黃敏，黃艷仙，農蘭平等.大工程觀下基礎化學實驗課程體系的構建[J].廣州化工，2009，37（7）：205-208.

[5]張慶云， 朱輝， 韓香.PBL與LBL有機結合的教學模式在醫用化學教學中的應用[J].中國高等醫學教育，2010（12）：97-98.

[6]賈永艷，祝俠麗，黃海英，等.PBL教學法在《中藥藥劑學》教學中的應用[J].中國西部科技，2012（3） ： 81-82.

基金項目：

陜西省高等學校人才培養模式創新實驗區項目（陜高教[2014]16號）；西安工業大學教學改革研究項目（13JGY12）。

作者簡介：

賈光鋒（1977-），男，陜西武功，博士，副教授，主要從事生物化學教學與研究工作。