“大工程观”教育理念下组织工程学科美育渗透论析

摘  要：“大工程观”教育理念的指导下，工科教育开始更加注重工程实际和系统性，这对工科美育提出更高要求。组织工程学科因其研究对象为生命交互体，是培养技术过硬、审美高雅、身心全面发展的新工科人才的良好载体。分析组织工程的教育美学意蕴、美学教育目标和美学教育机制的基础，探讨美学教育在组织工程领域中的应用和渗透，对于更好地理解和实践以组织工程学科为载体的工科美育，培养具有审美能力和综合素养的工程人才具有重要意义。

关键词：组织工程；大工程观；新工科；美学教育；工科教育

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）34-0080-05

Abstract： Guided by the educational concept of "The Great Engineering View"， engineering education has begun to place greater emphasis on practical engineering and systematic thinking. This poses higher demands on the aesthetic education within engineering disciplines. Organizational engineering， focusing on the interaction of living systems， serves as an excellent platform for cultivating "new engineering" talents who are not only technically proficient but also aesthetically refined， and holistically developed in mind and body. This paper， based on the analysis of the educational aesthetics inherent in tissue engineering， its educational aesthetic objectives， and the modes and practical paths of educational aesthetics， explores the application and integration of aesthetic education in the field of organizational engineering. Understanding and practicing aesthetic education in the context of organizational engineering is essential for nurturing engineering professionals with aesthetic competence and comprehensive literacy.

Keywords： tissue engineering; large-scale engineering concept; emerging engineering education， aesthetics education; engineering education

苏联著名美学家、哲学博士列·斯托洛维奇认为美好社会应当是具有审美的社会。自2019年教育部出台《教育部关于切实加强新时代高等学校美育工作的意见》以来，各个高校加大了对工科教学的美育要求[1]。“组织工程”一词最早由美国生物力学家冯元桢（Y. C. Fung）提出，在20世纪末形成完整的独立学科体系（1987年被美国国家科学基金委认定）[2]。组织工程学属于再生医学领域，是材料科学、生物科学、基础医学的交叉学科，是保持、修复、替代组织器官功能的重要民生工程学科。与绝大部分工程类学科相同，组织工程的美育教学目前还在探索阶段。

20世纪90年代前，教育界和工程界多秉持传统工程观[3]。传统工程观重视经验积累与技能培养，但忽视了对学生思维能力和创新能力的培养。20世纪90年代后美国教育家麻省理工学院工学院院长Joel Moses率先提出了“大工程观”的教育理念[4]。“大工程观”指导下的工科教育更注重“工程实际以及工程教育本身的系统性和完整性”。“大工程观”教育理念以“和谐”为特征价值、以“综合”为实践核心、以“素养”为育才要求[5]。组织工程学是我国再生医学领域工作者展开科学研究的重要阵地。现阶段我国高校组织工程教学以多学科融合为特点，致力于培养具有有传承、有创新、有思想的优秀工科人才。在组织工程教学中进行“大工程观”教育理念的践行是全球化语境下时代对人才培养的要求，也是工程类学生的美育路径。因此，在“大工程观”视角下阐释组织工程教学中的美育渗透具有重要意义。

自1795年德国诗人席勒首次提出“美学教育（即：美育）”这一概念以来，美育体系逐渐完善成为一门独立的教育学科[6]。当下学界对美育的阐释有狭义和广义之分。狭义的美育即艺术教育，是对艺术和自然的审美教育和欣赏能力的教育。广义的美育包括艺术美、社会美、科学美、体感美等，是对思想的升华教育，是对愉悦自我、适应自然和社会的“人”的能力的全面培养[7]。显然本文所述组织工程的美育是广义范畴的美育。至此，笔者认为，组织工程学科的美育，是以组织工程课程教授为载体，传达物质美和意识美的理念的教育实践活动。根据美育的教学因素可将其分为美育意蕴、美育目标和美育路径三个方面进行分析阐述。

一  组织工程的教育美学意蕴

（一）  组织工程的美学属性

组织工程学以多学科交叉为特征，以体内外生物组织再造为手段，以实现对原始组织的修复、治疗和替换为工程目标[8]。以此为前提，组织工程学美学是科学美学的分支，并因其研究对象为生命交互体而具有独特性。具体地，组织工程学的美学属性包括：①机体应对组织损伤启动自愈进程的生命美；②同一组织内不同细胞分工合作的协同美；③不同组织结构及功能差异的多样美；④组织内繁复微观事件精准调控的独一美；⑤脱氧核糖核酸编码调控一切生命体的统一美；⑥外力或疾病导致组织不可修复损伤的残缺美；⑦基于支架材料进行组织修复的科技美。

（二）  组织工程教学的美学属性

组织工程教学的首要美学属性为“图画美”。组织工程学作为再生医学领域的多领域交叉学科，素来以图文并茂的形式阐释复杂的科学知识。“图画美”是教育美学和美学教育最直接的对话，是学生美学素养培养的最佳载体。施教者采用多媒体形式的缤纷科技绘图描述缜密严谨的科学知识，讲授科学的唯一真理性，并启发学生个体对美的响应。从课堂设计角度，这种“图文并茂”的授课方式通过视觉吸引，调动学生的学习兴趣；从知识传授角度，这种“以图授识”的美育理念是对组织工程复杂知识结构的视觉表达、形象概括、直观解析；从能力培养角度，这种“非文字依赖性”解析是工程问题的讲解和技术操作演示的最优载体[9]。

组织工程教学的突出美学属性为“数据美”。组织工程教学继承了工科教学的共性，需要进行海量生物学数据的归纳总结和决策。复杂数据的可视化设计和大数据共享是知识传授跨越语言障碍的重要工具[10]。因而，教学过程中的数据可视化设计赋予了组织工程教学“数据美”的美学属性。组织工程教学中的数据可视化设计能够增强学生对专业知识的直观性认知，能够引导学生洞察隐藏在数据背后的规律和趋势。这种将抽象的数据转化为图表、图形等视觉元素的过程让枯燥的数据知识变得生动，给了学生通过更轻松的视觉认知获取复杂工科知识的途径，更提供给教者和学者对知识感悟的个性化交流和表达平台。

组织工程教学的独特美学属性为“思维美”。该思维美首先体现在基础思维层面。教学者以讲授组织工程科学理论和实验方法为手段，授以学生运用这些知识解决具体学科问题的基础思维模式。其次，体现在创造性思维层面。在这一层面教学者以提出新假设、构建新理论、发明新技术为驱动，授以学生解决现存问题的思维动力。最后，在跨学科思维层面，教学者需要丰富跨学科知识、调动跨学科思维，传授学生对前沿科学融会贯通以解决复杂工程问题的能力。以施用最广的上海交通大学曹谊林教授在科学出版社出版的《组织工程学》一书中提出的组织工程学知识的思维脉络为例[11]。全书分为两篇十三章，第一篇讲授组织工程学的建立与发展以及组织工程学的基本原理，第二篇讲授组织构建和组织修复的关键技术。该课程讲授思维脉络以组织工程学的发展和应用现状为双引导，注重实验技能及操作的规范性和可重复性。从基础思维、创新思维和多学科交叉思维多层次全面展示了组织工程学独特的“思维美”。

二  组织工程的美育目标

（一）  美育知识目标

以组织工程的美学属性为指导，组织工程的美育知识目标为引导学生体悟组织工程学的美学意蕴。现以组织工程学科中的“急慢性创面治疗”章节为例，对美育知识目标进行分析。①生命美：创面的愈合进程包括止血期、炎性期、增殖期和重塑期四个相互级联的复杂病理生理进程。该进程受脱氧核糖核酸调控，遵循着基因复制、基因转录、蛋白表达及组装的一切结构及功能规律。自愈进程中蛋白组装的熵最小原则、代谢反应的能耗最小原则、组织重塑的结构代偿原则等无一不体现着组织工程学科知识目标中的“生命美”；②协同美：急慢性创面的修复通常涉及上皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞、脂肪细胞、神经纤维细胞等多种细胞的迁移、增殖、分化和熟化。该过程中任一细胞因子的释放都能引起瀑布式的级联反应，影响伤口部位其他细胞的招募和归巢，最终影响伤口愈合的进程。该过程中不同细胞之间的分工协作展示了组织工程知识目标中的“协同美”；③独一美：氧气是急慢性创面愈合中的关键调控节点。受损组织部位的局部氧分压影响着细胞的能量代谢、氧化应激水平和局部宿主反应，进而决定着组织重塑速率的快慢和伤口感染风险的高低。因而，基于微血管系统或外援供氧系统的氧气输送在组织修复中体现着“独一美”；④科技美：对于大创面急性伤口或者慢性伤口（如糖尿病伤口、烧烫伤）而言，机体自愈进程较缓慢。无治疗条件下，大量体液流失、伤口疼痛、微生物感染等在这一长周期的愈合过程中不可避免。这凸显了皮肤支架材料，如水凝胶敷料、静电纺丝薄膜等施用的必要性。先进皮肤支架材料可以通过溶胀吸收组织渗液，通过保湿实现湿性愈合从而减轻患者疼痛，通过递送细胞因子、药物分子、递送氧气等加速伤口愈合。缤纷的先进功能材料加速了组织工程和再生医学的科技化进程，体现了其美育知识目标中的“科技美”[12]。

笔者认为，组织工程美育知识目标的学习动力是美学动力；学习过程是对组织工程学科体系发生、发展本质规律的认识；学习结果将使学生认识到生物组织、生物材料、组织再生等物象及过程中的宏大的、复杂的、深邃的美。

（二）  美育能力目标

组织工程的美育能力目标是：以组织工程相关物象和过程为载体，教会学生发现美、感受美、创造美。其美育标准是：①启发学生发生美的情感和思维体验，促进审美过程的开展；②协助学生掌握美的规律，加速创美的进程、提升创美的频率。

美是客观存在于生命科学领域的，无论你是否感受到，它都客观存在在那里。人非生而知之，而是学而知之[13]。人的审美意识和能力需要后天的美学培养。得益于组织工程之美的欣赏和研究对象是每一个观察者自身——“人”，组织工程所属的大生命科学领域是美学培养的最佳载体。在组织工程的教学过程中，通过对不同层次美育知识目标的讲授，让学生认识到每个人机体内时刻存在的组织发生、发展、修复、替代的生命进程的美；认识到从原子尺度到宏观尺度的材料结构、理化性质和生物相容性之美。在组织工程授课过程中完成学生的审美训练，收获“发现美”的能力。