生物醫學工程專業的《人體解剖和組織胚胎學》教學實踐

董平　王勇　朱亞文　韓曉冬

摘要：按照學校教學計劃安排，《人體解剖和組織胚胎學》確定為南京大學生物醫學工程專業的醫學基礎課和必修專業基礎課，由于該專業與醫學專業學生的背景知識的不同和關注焦點的不同，其教學內容、教學方法和考核方式有其自身要求與特點。本文根據三年來從事該課程的教學實踐，從教學內容、存在問題和相應解決方法幾方面探討教學改革和創新，更加完善適用于生物醫學工程專業的《人體解剖和組織胚胎學》教學實踐，撰此文提供給全國各高校基礎醫學同仁討論、爭鳴和參考。

關鍵詞：人體解剖學；組織胚胎學；生物醫學工程；教學改革

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）37-0153-03

一、前言

隨著生物科學與醫學的發展，許多的研究成果需要工程化，越來越多的大學學院開設了生物醫學工程專業，我校電子學院和現代工學院也于近年分別開辦了電子生物醫學工程專業和材料生物醫學工程專業。《人體解剖學和組織胚胎學》是該專業學生的醫學基礎課程和必修的專業基礎課程。與醫學院學生的形態學課程相比，工程類專業的課程有其自身的特點和教學規律。我校解剖學教研室已承擔該課程三年，逐步形成了有針對性的教學體系。現對三年來的教學實踐進行總結，以期與同行進行交流，提高教學水平，從而使學生能夠在較短的教學時間內掌握人體結構和發生的基礎知識，啟發學生發現生物醫學和工程學的交叉點，進而在未來的工作學習中進行創新性研究和實踐。

二、生物醫學工程專業開設現狀和學生學習解剖學的必要性

生物醫學工程（BME）是現代生物醫學和工程學相互結合相滲透的交叉學科。自20世紀80年代至今國內已有70余所高校開設了生物醫學工程專業。[1]這些高校有的屬于醫學院校，其生命科學和醫學相關專業具有優勢，有的則屬于理工科學校，其工程類專業方面具備優勢。我校的電子學院和工程學院分別利用其自身的學科優勢開設了電子生物醫學工程專業和材料生物醫學工程專業，分別在電子和材料方面具有很強大的優勢，可以快速的將生物或醫學的成果轉化為產業。而作為一所綜合性的大學，我校還有自己開辦的醫學院。兩專業的《人體解剖和組織胚胎學》課程由醫學院人體解剖學教研室承擔。生物醫學工程專業是綜合了工程學、生物學和醫學的理論知識方法，從不同層次研究人體系統的狀態變化，并運用工程技術手段解決醫學中的相關問題。因此，生物醫學工程專業的學生培養需要生物學、醫學和工程學的相關理論知識。對生物醫學工程專業開設《人體解剖學和組織胚胎學》課程，是專業知識結構的需要，也是后續學習生物醫學信號處理，系統建模及仿真，醫療儀器等專業課程的重要醫學基礎。[2]無論以后學生的工作和研究方向是在醫學信息工程還是生命科學新材料方面，基礎的人體形態學知識都是必不可少的。[3]

三、教學內容設置、教材選擇和考核方式

1.解剖學總論。解剖學姿勢和常用術語的介紹，特別是方位術語和人體的軸面以及在影像學中的應用。

2.人體9大系統的主要組成和基本結構。重點介紹人體九大系統的主要器官和基本功能。學習期間的實踐課程不僅有模型的教學，更有解剖技術老師講解標本和參觀臨床醫學專業學生局部解剖課程中操作的整體標本。

3.組織胚胎學。人體的四大基本組織介紹以及1次顯微鏡下觀察切片的實踐課程。人體胚胎學總論以及受精，植入，胚胎的早期發育以及相對應的人工干預；人體各大系統的發生綱要。[4]

4.個性化的教學部分。以上三部分內容在12次課之內完成，其余4—6次內容按照以下方式安排：兩個專業的學生共20人左右，以2—3人為單位組成小組，結合自己感興趣的內容或正在進行的研究，分別提出一個和解剖學相關聯的興趣點并提交給老師，全部收集之后老師和同學同時準備教學內容，準備期間師生互動交流課程準備情況，然后以小組為單位進行學術報告形式的教學并集體討論。

5.最后測試分為三部分內容。平時小組表現20%，參照自己的興趣點或研究內容結合相關的解剖學知識寫出的綜述40%，理論測試卷40%。突出形成性考察，降低理論記憶內容所占比例。

6.教材。本專業最初所選用教材開始是科學出版社出版的《人體解剖和組織胚胎學》，現已根據教學內容需要改為人民衛生出版社的內容更為簡潔的版本：《正常人體結構》，后續我們準備將近幾年積累的教學資料匯編成冊，補充到教學資料中。

四、教學中存在的主要問題

在教學過程中，由于電子生物醫學工程與材料生物醫學工程兩個專業學生合班上課，同學們的專業不同，知識背景不同，加之教師首次接手非醫學院學生的形態學教學，我們發現了許多以往教學中沒有出現的問題，主要表現為以下幾個方面：

1.學生缺乏學習動機。本專業的學生之前的學習內容基本不會涉及到醫學的形態學方面，對于解剖學和組織胚胎學課程缺乏了解，整體印象是內容枯燥乏味，死記硬背的內容較多，對于課程抱著隨便聽聽，了解即可的類似選修課的態度。

2.教師跨學科知識儲備不足。本專業的學生需要了解的不僅是解剖學和組織學的基礎知識，更需要了解工程學和生命科學的交叉內容，而授課教師由于長年在醫學院教學，最初講授的內容結合重點難免出現內容繁雜，容易偏重結合臨床疾病而不是生物工程的情況。例如在講解闌尾炎為何會出現轉移性右下腹痛時，教師對于內臟痛和軀體痛的區別以及疼痛與疾病進展的關系進行了詳細的講解，這部分內容對于醫學生來講是非常有興趣的內容，但對于并非從事臨床工作的理工科學生來講就興趣不大了，這是教學過程中始料未及的情況。教師對理工科的知識儲備不足，對于交叉學科的了解也不夠，因此在教學中就會出現和學生知識結構及需求脫節的情況。[5]例如在講解心臟這部分內容時，解剖學老師通常的教學重點在于心臟內部的結構，對于和學生專業結合緊密的內容比如心電圖、瓣膜材料、心臟超聲原理等的講解就會力不從心。

3.教學內容側重點問題。這個問題和第二個問題有相關性。在實際教學過程中，我們期望達到兩個目的：一是通過不多的課時，使學生對于宏觀和微觀的形態學以及人體發生有一個全面和概括的了解，二是希望能與學生學習過的工程學方面知識相結合，對他們的工作研究給予一定程度的幫助。但由于教學經驗的不足和知識儲備的原因，對于教學內容的把握最初是不理想的：例如第一年教學的時候花費了大量的時間進行肌肉名稱位置和起止點的介紹，而這些內容既增加了學生的負擔，又對于學生的學科交叉學習沒有什么幫助。

4.學生實踐課程機會少，實驗課所占比例小。形態學學習必須要有大量的實驗課程，不僅要有大量看模型和標本的課程，最好還要有接觸人體整體標本的機會，到醫院臨床科室以及影像科、檢驗科等去實踐的機會。而由于時間和經費的原因以及教學內容和人員的難以協調，實踐課程的安排較少，教學效果難以得到保障。最初的兩年我們實踐內容占比很小，只有解剖標本觀摩和切片觀察兩次，學期末組織的學生反饋意見中表達了對于實踐課教學效果的肯定和增加實踐課時的迫切愿望。

五、解剖學教學的改進經驗

針對以上的各項問題，教學團隊逐年進行改進，我們做了以下的工作：

1.解決學習動力問題。首先教師在開課之初就和學生加強交流，了解學生的顧慮和需求，采取靈活多變的授課形式。例如：我們要求學生開課第一節課將自己的照片、姓名和個人簡介交給老師，老師承諾在學期結束時能記住每個同學的名字，很好的潤滑了師生關系，增加了學生的學習興趣。其次，在授課過程中結合老師自己的經歷和生活經驗，增加和日常生活相關的例子，避免使用過于專業的解剖學名詞。當學生對課程產生了濃厚的興趣時，教學效果自然事半功倍。

2.教師加強自身的素養。這是一個長期的過程，教師作為終身學習者，要有勇氣挑戰新的領域，避免出現知識老化，對于不同專業和知識背景的學生，教學的側重點不同，教學內容的選擇有差別，上課的方式和考核的手段也要有所區分。[5]在幾年的教學過程中我們不僅閱讀了大量工程學相關的文獻資料，更為重要的是和相關領域的老師們進行了交流合作，這對于我們自身的研究領域也是一種拓展和提升。比如：我們和電子學院研究光信號的老師合作探討了如何通過皮膚光信號檢測黃疸的問題。

3.教學內容。教學內容的調整需要有所取舍，給醫學生上課時過于細節和偏重臨床的問題需要減少，而對于工作研究有幫助的內容則需要精講細講。為解決學習內容和學生需求脫節的問題我們采取了以下措施：新學期學生入學前我們就對學生進行了分組，2—3人一組的學習小組，分組的依據是相似的專業背景和興趣。分組的目的有兩個：一是開課前了解每一組同學想達到的學習目標，最感興趣的人體結構知識并將這些信息反饋給授課教師，二是在全部基礎課結束之后的個性化教學中，每組同學結合自己的專業方向或者興趣點提供學習的素材并以學術報告的形式進行類似PBL的教學。具有代表意義的教學內容例如：血管支架、心臟起搏器、成分輸血、人工瓣膜和血液透析等。[6]在教學實踐中，學生們也提出了很多自己感興趣的問題，比如：有同學對采用功能性磁共振對大腦進行研究有興趣，所以需要了解大腦皮層的Brodmann分區，我們鼓勵該同學進行相關的文獻資料查閱和整理，為全班同學進行了大腦皮層分區的報告。此外，我們在和兩專業相關課程的老師交流過程中也參考了其他老師的意見，對于教學內容和側重點進行了進一步的調整。

4.在增加學生的實踐機會方面我們做了大量的工作。首先，醫學院的標本陳列室和模型室以及進行組織切片觀察的數字實驗室對于本專業學生是開放的。我們還利用了醫學院自身優勢：與醫學院同期開課的大三學生互動，利用局部解剖教學所使用的整體標本對學生進行教學，學生表現出了極大地學習熱情并參與了小部分的解剖操作。其次，我們每學年組織學生到附屬口腔醫院參觀牙模的制作，到其他附屬醫院的影像科和檢驗科參觀學習醫療儀器的運轉和原理，使學生對于部分生物材料和醫用的電子設備有了直觀的認識。另外我們還和3D打印設備制造商以及VR設備提供商合作，為學生爭取到親自制作3D打印建模并進行打印的操作機會。這些實踐都明顯提高了學生的學習熱情和參與的積極性。

六、形態學教學的展望

在三年的教學實踐中，我們逐漸摸索出了一套個性化的形態學課程教學方法：包括改進提高學生對學科的了解和學生的學習動力，調整和完善教學內容，注重教學和研究的結合，重視實驗教學，增加形成性測試在考核中所占的比例等。學生上課的積極性有了明顯的提高，對于課程教學效果的評價也逐年提高。雖然有了一些經驗，但也應該看到很多不足之處：教師的知識體系更新和擴充需要逐年積累，教學的側重點還需要每年調整，還沒有編寫針對性強的教材，另外就是由于資金、時間和課程協調的原因，每年的實踐課程并不能保證穩定。這些不利因素都需要進一步的化解和改進。

參考文獻：

[1]郭圣文，吳效明.理工類院校生物醫學工程專業人才培養模式探索與實踐[J].中國醫學物理學雜志，2013，30（02）：4084-4088.

[2]楊文偉，薛凌云，楊勇.生物醫學工程專業中《人體解剖生理學》課程教學模式改革與思考[J].教育教學論壇，2014，（42）：82-84.

[3]王永豪.生物醫學工程與解剖學的聯系[J].臨床解剖學雜志，1986，（01）：47-55.

[4]巨安麗，嚴欣，程秀文.關于生物醫學工程專業“醫學基礎”課程建設的思考[J].醫學信息，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]羅程，夏陽，堯德中.理工科院校生物醫學工程專業解剖教學探析[J].西部素質教育，2017，3（17）：200.