“STAR”創新教育模式在生物醫學工程專業“大學化學”教學改革中初探

摘"要：根據深圳技術大學的辦學定位和健康醫療行業應用型人才培養要求，結合生物醫學工程專業特點、專業知識架構和未來發展趨勢，在“大學化學”教學過程中，創新性地引入“STAR”創新教育模式教學改革：（1）Student-centered"（S）：學生為中心，產業為導向；（2）Technology"（T）：應用型新工科教育；（3）Admission"（A）：同行認可；（4）Reproductive"（R）：可復制和可推廣。充分考慮各部分知識的聯系，將生物醫學工程專業中“大學化學”專業基礎課與專業核心課、高級項目研究課進行有機組合，培養具有探索精神和創新意識的高素質應用技術人才。

關鍵詞：大學化學""學生為中心""應用技術型""模塊化""可復制

中圖分類號：Q5-3 文獻標識碼：A 文章編號：

A"Preliminary"Exploration"of"the"Innovative"Education"Model"of"\"STAR\""in"the"Teaching"Reform"of"\"University"Chemistry\""in"Biomedical"Engineering

HA"Enna"""WANG"Lyuyang"""WU"Jianghong"""HU"Xin"""DING"Lingyun"""SONG"Ting"""HU"Junqing*

（Shenzhen"Technology"University，"Shenzhen，"Guangdong"Province，"518118，"China）

Abstract："According"to"the"school-running"positioning"of"Shenzhen"Technology"University"and"the"requirements"of"application-oriented"talent"training"in"the"health"and"medical"industry，"combined"with"the"professional"characteristics，"professional"knowledge"structure"and"future"developmentnbsp;trend"of"biomedical"engineering，"the"teaching"reform"of"the"innovative"education"model"of"\"STAR\""is"innovatively"introduced"into"the"teaching"process"of"\"University"Chemistry\"."（1）"Student-centered"（S）："student-centered"and"industry-oriented."（2）"Technology"（T）："applied"new"engineering"education."（3）"Admission"（A）："peer"admission."（4）"Reproductive"（R）："reproductive"and"propagable."The"connection"of"the"knowledge"of"each"part"is"fully"considered，"and"the"professional"basic"course"of"\"University"Chemistry\""in"biomedical"engineering"is"organically"combined""with"the"professional"core"course"and"advanced"project"research"course，"so"as"to"cultivate"high-quality"applied"technical"talents"with"the"spirit"of"exploration"and"innovative"consciousness.

Key"Words："University"Chemistry；Student-centered；Applied"technology；Modularization；Reproductive

化學是創造新物質并發展新應用的中心科學。“大學化學”作為生物醫學工程專業開設的一門專業基礎課程，通過化學原理的學習，使學生了解現代化學的基本概念和原理，并能應用所學知識初步解決一些實際化學問題[1-2]。作為一所新建的國際化、高水平、示范性的深圳技術大學，根據《lt;中國制造2025gt;深圳行動計劃》、珠三角戰略性新興產業及未來產業發展需求，生物醫學工程專業涵蓋“納米醫學技術”“生物醫學儀器”"“生物醫學檢測”這3個專業方向的教學體系，不斷優化課堂教學模塊和實驗教學內容，不斷深化教學方法和教學手段的改革，實現多維度的教學模式。對于深圳技術大學生物醫學工程專業的本科生，“大學化學”不僅是后繼課程如生物化學、分析化學與儀器分析等的基礎，同時也與納米生物醫學技術、生物醫學材料及其評價、生物醫學傳感與檢測、免疫檢驗原理與技術等專業課程緊密相關，特別是在生命科學和醫學領域中的應用[3-5]。

根據深圳技術大學培養應用型人才的辦學定位和健康醫療行業應用型人才培養要求，結合生物醫學工程專業特點、專業知識架構和未來發展趨勢，緊密結合21世紀對應用型人才的科學技術和生產實踐知識需求，及時調整“大學化學”的課程內容和教學方法。在“大學化學”教學過程中，創新性地入“STAR”創新教育模式教學改革：Student-centered"（S）產業為導向，學生為中心：培養適應黨和國家事業發展需求，服務國家重大戰略部署，解決企業發展共性問題，造就大批德才兼備的應用型人才。Technology"（T）應用型新工科教育：聚焦如何教好基礎課程，模塊化教學；如何培養學生興趣，先進技術的吸引；針對如何改進實踐課程，引入產業“卡脖子”問題和科研熱點問題。Admission"（A）同行認可：利用“互聯網+教育”的模式對教學內容和教學方式的重構，形成跨區域線上與線下，及人與技術等諸多方面的有機結合，達到培養優秀人才的終極目標。Reproductive"（R）可復制和可推廣：結合應用型大學本科人才培養的需要，編寫“大學化學”課程相關課件與視頻錄制，可供粵港澳大灣區乃至全國生物醫學工程專業進行參考。

• 教學內容改革
  • 課程目前存在問題

“大學化學”主要是面向非化學化工類專業的公共基礎課，是大部分理工類專業后續課程學習的基礎。其目的是培養非化學化工類學生的化學素養和用化學思維解決所學專業中相關問題的能力。“大學化學”作為基礎學科，教材相對陳舊，往往重理論輕實踐。與傳統研究型院校相比，應用技術型大學的“大學化學”課程及團隊建設相對滯后，正在探索著與研究型院校不同的“大學化學”課程建設與教學團隊建設，如教學方法、教學內容、培養學生的實踐能力等均有不同。

• 改革方法

在深圳技術大學這所年輕具有特色（國際化、應用型、可示范和高水平）的應用型院校中，開設對象為生物醫學工程專業和能源科學與工程專業本科生。根據深圳技術大學的辦學定位和健康醫療行業應用型人才培養要求，結合生物醫學工程專業特點、專業知識架構和未來發展趨勢，在“大學化學”教學過程中，充分考慮各部分知識的聯系，不再使用傳統的對大學化學的簡單分類，如有機化學、無機化學、物理化學、分析化學等。通過Student-centered"（S）的以學生為中心的教育理念，將如何促進學生理解和掌握化學思維、學習方法和理論知識為首要任務，將“大學化學”的知識結構進行模塊化。具體包括：化學反應的基本原理、物質結構的基礎知識、溶液與離子平衡、元素化學、生命中的電化學基礎和有機化學。使學生在學習過程中，由理論到實踐，再逐步拓展到現實的產業難題，以產業為導向，理解各種知識與理論的要義。

針對新時代的應用型新工科教育，在教授的過程中不斷引入目前產業應用現狀和問題，通過Technology"（T）科技提升學生的學習興趣。例如：在講授溶液與離子平衡理論知識時，引入海水淡化所需反滲透膜的制作工藝與前沿發展；在介紹元素化學時，引入納米金的制作工藝，幫助理解新冠檢測試劑盒的顯色原理。面向“緊缺類”高端應用型技術人才的缺口，將企業實踐問題帶入“大學化學”課堂教學和實驗教學中，將基礎學科中的理論知識與實際問題相結合，與前沿科技相交織，并進一步接軌產業，為學生學習和從業打下較好的實踐基礎。

• 實驗內容改革
  • 問題和改革目的

作為“大學化學”課程的一個主要組成部分，“大學化學實驗”要求學生學習和掌握基本化學實驗技能，掌握主要元素及其化合物的性質，了解無機化合物和有機化合物常用制備方法，并將引入基于“納米醫學技術”的大學化學研究拓展性實驗。然而，在教學實驗的開展過程中發現由于教學器材較小且實驗班人數眾多，在對實驗的操作演示上往往很難讓每個同學抓到重點和學會基本操作。此外，大學化學作為大一或者大二開設的專業基礎課，往往無法與后續課程做好有效銜接，更無法與目前的科研前沿做好有效的知識互動，因此有必要對實驗內容的教授方式和知識拓展進行改革。

• 改革方法和效果

針對此類問題，教學團隊已開通了“化學實驗小助手”微信公眾號平臺，該平臺包括3個板塊：（1）大學化學實驗，包含不同實驗原理課件與拓展閱讀材料；（2）實驗助手，包含此次實驗的相關實驗和儀器操作視頻；（3）實驗安排，包含整個大學化學實驗課程的實驗安排詳情。在平臺上還可以觀看例如常見計量儀器的操作，離心機、分析天平、pH計的正規操作流程等。另外，由于課程的承接性，“化學實驗小助手”中還包含了專業核心課程生物化學實驗的有關內容。微信公眾號在同學間具有很高的傳播度，為教師與學生互動和問答提供了方便平臺，既豐富了教學思想，又開拓了教學視野。

作者基于自身的研究方向：金屬硫屬化合物的可控形貌合成及其光催化性能研究"[6-7]和新型腫瘤微環境響應的金屬硫屬化合物納米光熱試劑，開設的高級項目研究（課題、創新、校企合作）涵蓋了“可生物降解金屬摻雜M-MoOx納米晶的制備、表征和腫瘤診療探索”“基于局域等離子體共振效應的乳腺癌治療應用研究”“CeO2納米晶的制備、表征和生物小分子檢測初探”“貴金屬合金納米酶的制備、表征和模擬腫瘤微環境特征響應研究”等項目，充分對“大學化學”課程中的知識進行拓展和應用，包括無機化學物質結構基礎中半導體和金屬晶體的性質、有機化學應用醇類和脂類進行親水改性、物理化學部分化學反應動力學解釋納米材料的成核快慢等。這些高級項目研究不僅深化了學生對“大學化學”課程內容的理解，還為他們打開了科研的大門。同時，在“大學化學”課程中也引入了拓展性實驗，以學生為主體，培養學生從科研文獻中總結實驗方法，自主實驗的能力，學生參與大學生創新創業訓練項目的積極性顯著提高。

• 教學方法改革
  • 目前的問題

由于新冠疫情的爆發和流行，線上教育方式也變得普遍。但同時也存在較多的弊端，其中知識的碎片化就是較大的缺陷。學習者僅僅是學習了某些知識點，但是對整個課程知識體系和知識點之間的內在聯系沒有充分掌握，導致了應用時力不從心，特別是對綜合性較強的應用往往無從著手。學生在線上學習時容易產生視覺疲勞，造成思維渙散、昏昏欲睡等現象。師生交流不方便，學生在課堂學習中的參與度不如常規的線下課堂。因此，有必要對課程的教學內容和教學方式進行重構。

• 具體改革方法

對“大學化學”課程教學內容進行詳細的梳理，進行模塊化重構知識體系；研究不同的知識點采取何種最恰當的教學方式，便于學生理解和掌握；利用“互聯網+教育”的模式對教學內容和教學方式的重構研究，形成跨區域線上與線下、課堂與課外、遠程與面授以及人與技術等諸多方面的有機結合，達到Admission"（A）同行認可和Reproductive"（R）可復制和可推廣，實習培養優秀人才的終極目標。通過“輸入式+自主式”的創新方式，推進“大學化學”課程教學改革。引進國際先進的教材體系和問題導向式的教學方法，開拓學生的國際視野。教學團隊中多數教師有（美國、英國、日本、香港等）留學經歷，在教學過程中引入先進的案例教學和問題教學等教學方法，訓練學生的科研思維和解決實際問題的能力。同時，教師“自主式”創建和發展高水平應用型大學化學教育的新模式，通過充分發揮教學、科研的互補帶動作用，幫助教師取得更好的教學和科研成果，推動相關新技術轉移和新產品產業化應用。

利用深圳市健康醫療產業和坪山區國家生物科技產業園的獨特區域優勢建設生物醫學工程專業特色“大學化學”教學團隊，以產業需求為導向，跟蹤健康產業的科技創新熱點和產品轉化體系，與“大學化學”中六大模塊的知識體系相融合，有效地將基礎知識與實踐應用環節相聯系，注重將化學思想與科技前沿進展和企業實際問題的銜接，強調學生化學應用思維與技術能力的培養。前往多家深圳知名公司，如邁瑞公司、深圳麥普奇醫療科技有限公司、深圳無微華斯生物科技有限公司、深圳市健元醫藥科技有限公司，洽談校企合作并了解企業相關技術痛點和產業前沿課題，在線上課堂講授時，融入企業的最新資訊。在深圳技術大學特色課程行業認知與勞動中，“大學化學”教師團隊邀請多家知名企業技術人員為學生帶來行業認知講座，包括華大基因和智藥科技等。

• 改革成效

通過將“STAR”創新教育模式引入《大學化學》教學改革中，一方面，有利于學生在學習過程中對知識體系的有效梳理與總結歸納，提高學生的學習熱情和學習效率，獲得較大的“技術應用”和“學術科研”的多重體驗和感受；另一方面，有利于教師將自身對科研課題和應用項目的思考，傳遞到學生課堂教育中，培養學生的獨立思維和應用技術能力。基于生物醫學工程這一交叉領域，努力打造具有創新和開拓精神的“大學化學”教師團隊，課程內容上緊跟學科發展的科技前沿動向，突出生物醫學特色，實現技術應用、科學研究和教學實踐的相互促進；教學考評上將開放性論文，作業，實驗和期末考試進行有機結合，突出過程性考核和實驗的占比；教學方法上結合互聯網直播和微信公共平臺，實現對知識內容和實驗技術的有效拓展與傳播交流，讓學生們主動參與和熱愛“大學化學”的課程學習。結合深圳市健康醫療產業科技創新熱點和產品轉化新趨勢，在課程中引入產業工程前沿新問題和科研熱點問題，培養學生化學應用思維與技術能力。

參考文獻

[1]"哈恩娜，吳江紅，胡鑫，等.基于“納米技術”科學實踐構建生物醫學工程專業《大學化學》課程體系[J].教育教學論壇，2020（23）：327.

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[3]"胡鑫.關于本科無機化學教學的思考[J].教育，2015（12）：46.

[4]"劉曉瑭，余林梁，陳潔.基于OBE理論實施無機化學課程思政教學的案例[J].大學化學，2023，38（1）："76-87.

[5]"廖文超.基于OBE理念的“生物醫學工程”教學模式研究[J].教育教學論壇，2020（17）：236.

[6]"HA"E，"RUAN"S，"LI"D，"et"al."Surface"Disorder"Engineering"in"ZnCdS"for"Cocatalyst"Free"Visible"Light"Driven"Hydrogen"Production[J]."Nano"Research，"2022，"15（2）："996-1002.

[7]"ZHANG"J，"HA"E，"LI"D，"et"al."Ultrasmall"AgBiSe2"Nanodots"for"CT/thermal"Imaging-guided"Photothermal"Tumor"Therapy"in"the"NIR-II"Biowindow[J]."Nanoscale，2022"，14（30）：10750-10760.