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生物医学工程专业的《人体解剖和组织胚胎学》教学实践

来源:教育教学论坛     2019-6-10 18:30:11      点击:

董平 王勇 朱亚文 韩晓冬

摘要:按照学校教学计划安排,《人体解剖和组织胚胎学》确定为南京大学生物医学工程专业的医学基础课和必修专业基础课,由于该专业与医学专业学生的背景知识的不同和关注焦点的不同,其教学内容、教学方法和考核方式有其自身要求与特点。本文根据三年来从事该课程的教学实践,从教学内容、存在问题和相应解决方法几方面探討教学改革和创新,更加完善适用于生物医学工程专业的《人体解剖和组织胚胎学》教学实践,撰此文提供给全国各高校基础医学同仁讨论、争鸣和参考。

关键词:人体解剖学;组织胚胎学;生物医学工程;教学改革

中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)37-0153-03

一、前言

随着生物科学与医学的发展,许多的研究成果需要工程化,越来越多的大学学院开设了生物医学工程专业,我校电子学院和现代工学院也于近年分别开办了电子生物医学工程专业和材料生物医学工程专业。《人体解剖学和组织胚胎学》是该专业学生的医学基础课程和必修的专业基础课程。与医学院学生的形态学课程相比,工程类专业的课程有其自身的特点和教学规律。我校解剖学教研室已承担该课程三年,逐步形成了有针对性的教学体系。现对三年来的教学实践进行总结,以期与同行进行交流,提高教学水平,从而使学生能够在较短的教学时间内掌握人体结构和发生的基础知识,启发学生发现生物医学和工程学的交叉点,进而在未来的工作学习中进行创新性研究和实践。

二、生物医学工程专业开设现状和学生学习解剖学的必要性

生物医学工程(BME)是现代生物医学和工程学相互结合相渗透的交叉学科。自20世纪80年代至今国内已有70余所高校开设了生物医学工程专业。[1]这些高校有的属于医学院校,其生命科学和医学相关专业具有优势,有的则属于理工科学校,其工程类专业方面具备优势。我校的电子学院和工程学院分别利用其自身的学科优势开设了电子生物医学工程专业和材料生物医学工程专业,分别在电子和材料方面具有很强大的优势,可以快速的将生物或医学的成果转化为产业。而作为一所综合性的大学,我校还有自己开办的医学院。两专业的《人体解剖和组织胚胎学》课程由医学院人体解剖学教研室承担。生物医学工程专业是综合了工程学、生物学和医学的理论知识方法,从不同层次研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段解决医学中的相关问题。因此,生物医学工程专业的学生培养需要生物学、医学和工程学的相关理论知识。对生物医学工程专业开设《人体解剖学和组织胚胎学》课程,是专业知识结构的需要,也是后续学习生物医学信号处理,系统建模及仿真,医疗仪器等专业课程的重要医学基础。[2]无论以后学生的工作和研究方向是在医学信息工程还是生命科学新材料方面,基础的人体形态学知识都是必不可少的。[3]

三、教学内容设置、教材选择和考核方式

1.解剖学总论。解剖学姿势和常用术语的介绍,特别是方位术语和人体的轴面以及在影像学中的应用。

2.人体9大系统的主要组成和基本结构。重点介绍人体九大系统的主要器官和基本功能。学习期间的实践课程不仅有模型的教学,更有解剖技术老师讲解标本和参观临床医学专业学生局部解剖课程中操作的整体标本。

3.组织胚胎学。人体的四大基本组织介绍以及1次显微镜下观察切片的实践课程。人体胚胎学总论以及受精,植入,胚胎的早期发育以及相对应的人工干预;人体各大系统的发生纲要。[4]

4.个性化的教学部分。以上三部分内容在12次课之内完成,其余4—6次内容按照以下方式安排:两个专业的学生共20人左右,以2—3人为单位组成小组,结合自己感兴趣的内容或正在进行的研究,分别提出一个和解剖学相关联的兴趣点并提交给老师,全部收集之后老师和同学同时准备教学内容,准备期间师生互动交流课程准备情况,然后以小组为单位进行学术报告形式的教学并集体讨论。

5.最后测试分为三部分内容。平时小组表现20%,参照自己的兴趣点或研究内容结合相关的解剖学知识写出的综述40%,理论测试卷40%。突出形成性考察,降低理论记忆内容所占比例。

6.教材。本专业最初所选用教材开始是科学出版社出版的《人体解剖和组织胚胎学》,现已根据教学内容需要改为人民卫生出版社的内容更为简洁的版本:《正常人体结构》,后续我们准备将近几年积累的教学资料汇编成册,补充到教学资料中。

四、教学中存在的主要问题

在教学过程中,由于电子生物医学工程与材料生物医学工程两个专业学生合班上课,同学们的专业不同,知识背景不同,加之教师首次接手非医学院学生的形态学教学,我们发现了许多以往教学中没有出现的问题,主要表现为以下几个方面:

1.学生缺乏学习动机。本专业的学生之前的学习内容基本不会涉及到医学的形态学方面,对于解剖学和组织胚胎学课程缺乏了解,整体印象是内容枯燥乏味,死记硬背的内容较多,对于课程抱着随便听听,了解即可的类似选修课的态度。

2.教师跨学科知识储备不足。本专业的学生需要了解的不仅是解剖学和组织学的基础知识,更需要了解工程学和生命科学的交叉内容,而授课教师由于长年在医学院教学,最初讲授的内容结合重点难免出现内容繁杂,容易偏重结合临床疾病而不是生物工程的情况。例如在讲解阑尾炎为何会出现转移性右下腹痛时,教师对于内脏痛和躯体痛的区别以及疼痛与疾病进展的关系进行了详细的讲解,这部分内容对于医学生来讲是非常有兴趣的内容,但对于并非从事临床工作的理工科学生来讲就兴趣不大了,这是教学过程中始料未及的情况。教师对理工科的知识储备不足,对于交叉学科的了解也不够,因此在教学中就会出现和学生知识结构及需求脱节的情况。[5]例如在讲解心脏这部分内容时,解剖学老师通常的教学重点在于心脏内部的结构,对于和学生专业结合紧密的内容比如心电图、瓣膜材料、心脏超声原理等的讲解就会力不从心。

3.教学内容侧重点问题。这个问题和第二个问题有相关性。在实际教学过程中,我们期望达到两个目的:一是通过不多的课时,使学生对于宏观和微观的形态学以及人体发生有一个全面和概括的了解,二是希望能与学生学习过的工程学方面知识相结合,对他们的工作研究给予一定程度的帮助。但由于教学经验的不足和知识储备的原因,对于教学内容的把握最初是不理想的:例如第一年教学的时候花费了大量的时间进行肌肉名称位置和起止点的介绍,而这些内容既增加了学生的负担,又对于学生的学科交叉学习没有什么帮助。

4.学生实践课程机会少,实验课所占比例小。形态学学习必须要有大量的实验课程,不仅要有大量看模型和标本的课程,最好还要有接触人体整体标本的机会,到医院临床科室以及影像科、检验科等去实践的机会。而由于时间和经费的原因以及教学内容和人员的难以协调,实践课程的安排较少,教学效果难以得到保障。最初的两年我们实践内容占比很小,只有解剖标本观摩和切片观察两次,学期末组织的学生反馈意见中表达了对于实践课教学效果的肯定和增加实践课时的迫切愿望。

五、解剖学教学的改进经验

针对以上的各项问题,教学团队逐年进行改进,我们做了以下的工作:

1.解决学习动力问题。首先教师在开课之初就和学生加强交流,了解学生的顾虑和需求,采取灵活多变的授课形式。例如:我们要求学生开课第一节课将自己的照片、姓名和个人简介交给老师,老师承诺在学期结束时能记住每个同学的名字,很好的润滑了师生关系,增加了学生的学习兴趣。其次,在授课过程中结合老师自己的经历和生活经验,增加和日常生活相关的例子,避免使用过于专业的解剖学名词。当学生对课程产生了浓厚的兴趣时,教学效果自然事半功倍。

2.教师加强自身的素养。这是一个长期的过程,教师作为终身学习者,要有勇气挑战新的领域,避免出现知识老化,对于不同专业和知识背景的学生,教学的侧重点不同,教学内容的选择有差别,上课的方式和考核的手段也要有所区分。[5]在几年的教学过程中我们不仅阅读了大量工程学相关的文献资料,更为重要的是和相关领域的老师们进行了交流合作,这对于我们自身的研究领域也是一种拓展和提升。比如:我们和电子学院研究光信号的老师合作探讨了如何通过皮肤光信号检测黄疸的问题。

3.教学内容。教学内容的调整需要有所取舍,给医学生上课时过于细节和偏重临床的问题需要减少,而对于工作研究有帮助的内容则需要精讲细讲。为解决学习内容和学生需求脱节的问题我们采取了以下措施:新学期学生入学前我们就对学生进行了分组,2—3人一组的学习小组,分组的依据是相似的专业背景和兴趣。分组的目的有两个:一是开课前了解每一组同学想达到的学习目标,最感兴趣的人体结构知识并将这些信息反馈给授课教师,二是在全部基础课结束之后的个性化教学中,每组同学结合自己的专业方向或者兴趣点提供学习的素材并以学术报告的形式进行类似PBL的教学。具有代表意义的教学内容例如:血管支架、心脏起搏器、成分输血、人工瓣膜和血液透析等。[6]在教学实践中,学生们也提出了很多自己感兴趣的问题,比如:有同学对采用功能性磁共振对大脑进行研究有兴趣,所以需要了解大脑皮层的Brodmann分区,我们鼓励该同学进行相关的文献资料查阅和整理,为全班同学进行了大脑皮层分区的报告。此外,我们在和两专业相关课程的老师交流过程中也参考了其他老师的意见,对于教学内容和侧重点进行了进一步的调整。

4.在增加学生的实践机会方面我们做了大量的工作。首先,医学院的标本陈列室和模型室以及进行组织切片观察的数字实验室对于本专业学生是开放的。我们还利用了医学院自身优势:与医学院同期开课的大三学生互动,利用局部解剖教学所使用的整体标本对学生进行教学,学生表现出了极大地学习热情并参与了小部分的解剖操作。其次,我们每学年组织学生到附属口腔医院参观牙模的制作,到其他附属医院的影像科和检验科参观学习医疗仪器的运转和原理,使学生对于部分生物材料和医用的电子设备有了直观的认识。另外我们还和3D打印设备制造商以及VR设备提供商合作,为学生争取到亲自制作3D打印建模并进行打印的操作机会。这些实践都明显提高了学生的学习热情和参与的积极性。

六、形态学教学的展望

在三年的教學实践中,我们逐渐摸索出了一套个性化的形态学课程教学方法:包括改进提高学生对学科的了解和学生的学习动力,调整和完善教学内容,注重教学和研究的结合,重视实验教学,增加形成性测试在考核中所占的比例等。学生上课的积极性有了明显的提高,对于课程教学效果的评价也逐年提高。虽然有了一些经验,但也应该看到很多不足之处:教师的知识体系更新和扩充需要逐年积累,教学的侧重点还需要每年调整,还没有编写针对性强的教材,另外就是由于资金、时间和课程协调的原因,每年的实践课程并不能保证稳定。这些不利因素都需要进一步的化解和改进。

参考文献:

[1]郭圣文,吴效明.理工类院校生物医学工程专业人才培养模式探索与实践[J].中国医学物理学杂志,2013,30(02):4084-4088.

[2]杨文伟,薛凌云,杨勇.生物医学工程专业中《人体解剖生理学》课程教学模式改革与思考[J].教育教学论坛,2014,(42):82-84.

[3]王永豪.生物医学工程与解剖学的联系[J].临床解剖学杂志,1986,(01):47-55.

[4]巨安丽,严欣,程秀文.关于生物医学工程专业“医学基础”课程建设的思考[J].医学信息,2005,(01):16-18.

[5]Bergman,E.M.,et al.(2014).Influences on anatomical knowledge:The complete arguments.Clinical Anatomy 27(3):296-303.

[6]罗程,夏阳,尧德中.理工科院校生物医学工程专业解剖教学探析[J].西部素质教育,2017,3(17):200.


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