林 嵐 張柏雯 吳水才

北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院 北京 100124

生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理是一門涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科的交叉性課程。該課程基于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域存在的問題[1]，應(yīng)用信號(hào)處理的原理及算法進(jìn)行解決。經(jīng)過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理已比較成熟。近年來,現(xiàn)代通信、信息理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，也給其在現(xiàn)代理論中的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間[2]。鑒于對(duì)醫(yī)學(xué)信號(hào)處理中現(xiàn)代化理論日益增長的需求，為滿足學(xué)科發(fā)展的需要，北京工業(yè)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系從21世紀(jì)初就開始對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)研究生開設(shè)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號(hào)處理這一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程的教育已經(jīng)取得了不少的成績，但也存在著一些不足。(1)由于該課程知識(shí)結(jié)構(gòu)的體系具有多元化的結(jié)構(gòu)，且處于學(xué)科快速發(fā)展的領(lǐng)域，教學(xué)內(nèi)容的編排往往會(huì)落后于該領(lǐng)域的最新發(fā)展[3]。(2)由于該課程具有較強(qiáng)理論性，涉及較多數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易產(chǎn)生挫敗感，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。因此，教師在考慮課程教學(xué)模式上必須把激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性放在重要的地位[4]。專題研討課這種新型教學(xué)模式在一定程度上可以較好地解決這兩個(gè)問題，并促進(jìn)傳統(tǒng)的以教師傳授知識(shí)為主的教學(xué)模式向研究型教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

專題研討課是一種將教學(xué)與科研相結(jié)合的新型模式，也是促進(jìn)研究生創(chuàng)新思維的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[5]。根據(jù)《教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》的目標(biāo)要求，以我校獲批為教育部學(xué)術(shù)學(xué)位研究生課程建設(shè)首批試點(diǎn)單位為契機(jī)，為進(jìn)一步構(gòu)建與國際知名、高水平研究型大學(xué)相適應(yīng)的高質(zhì)量研究生教育，我校提出了“教育部課程建設(shè)試點(diǎn)—北工大研究生精品課程建設(shè)”的設(shè)想。精品課程建設(shè)的內(nèi)容之一就是在為研究生開設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程中安排一定數(shù)量的專題研討課，及時(shí)反映本學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果，培養(yǎng)學(xué)生的研究型思維和方法，不僅有利于研究生掌握系統(tǒng)深入的專門知識(shí)，加強(qiáng)先進(jìn)性和實(shí)踐性，并且有利于高層次創(chuàng)新人才的培養(yǎng)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號(hào)處理的課程在內(nèi)容上可以分為適合傳統(tǒng)講授和適合研討的兩個(gè)部分，在課程內(nèi)容適合研討的部分引入專題研討，可以加強(qiáng)師生間的互動(dòng)，擺脫傳統(tǒng)束縛，提高教學(xué)質(zhì)量[6]。

1 課堂組織形式及內(nèi)容

1.1 課程基礎(chǔ)

幾十年來，國內(nèi)外研討課的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，小班授課利于實(shí)現(xiàn)師生之間和學(xué)生之間交流與互動(dòng)，便于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教育指導(dǎo)，有較好的教學(xué)效果[7,8]。本課程長期以來選修學(xué)生人數(shù)一直在10～20人之間，非常適合開展小班研討的模式。同時(shí)，為了保證學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和積極性，研討課一般需要有高水平且經(jīng)驗(yàn)豐富的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。通過幾代任課教師的持續(xù)建設(shè)和發(fā)展，我院已形成了一個(gè)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)類課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)由具有較高專業(yè)學(xué)術(shù)造詣的老、中、青教師相結(jié)合組成，擁有1位北京市高等學(xué)校教學(xué)名師，1位北京工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀教師。

1.2 研討目標(biāo)

研討課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過課堂研討，在了解學(xué)科領(lǐng)域前沿進(jìn)展的同時(shí)，也能夠強(qiáng)化歸納和總結(jié)的能力。在研討過程中，教師和學(xué)生圍繞教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)問題展開研討。通過查閱、分析和歸納文獻(xiàn)，學(xué)生可以進(jìn)一步掌握主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力；發(fā)現(xiàn)問題、提煉問題；逐步提出自己的見解。

1.3 研討內(nèi)容與實(shí)施環(huán)節(jié)

研討課的實(shí)施是一個(gè)由教師引導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，師生互動(dòng)的過程。每一部分研討課程所用的學(xué)時(shí)為3～6個(gè)學(xué)時(shí)不等，占總課堂教學(xué)時(shí)間比例的40%。課前，教師需擬出詳細(xì)的研討選題，學(xué)生結(jié)合興趣可以選擇教師提出的題目或自行選題。根據(jù)題目的選擇，以2～3人組成研究小組，以組為單位查閱資料，通過分析、歸納，逐步形成自己的見解。通過小組內(nèi)部的大量討論，制作用于匯報(bào)的多媒體課件。學(xué)生報(bào)告與主持討論是研討課的重要組成部分。各小組推選1名學(xué)生為代表進(jìn)行主題發(fā)言，在匯報(bào)的前幾天將相關(guān)資料分發(fā)給教師和同學(xué)。研討分為兩個(gè)部分，在學(xué)生和教師都認(rèn)真閱讀相關(guān)資料的基礎(chǔ)上展開。第一部分是對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行報(bào)告；第二部分是由報(bào)告者主持的討論。根據(jù)各個(gè)小組的匯報(bào)內(nèi)容，教師進(jìn)行逐一點(diǎn)評(píng)，給出進(jìn)一步改進(jìn)的建議。研討課教學(xué)內(nèi)容分為生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特征與特征提取、信號(hào)分類器與預(yù)測(cè)器的比較、心電信號(hào)分析、信號(hào)處理在神經(jīng)影像中的應(yīng)用及從醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)到深度學(xué)習(xí)5個(gè)模塊。

2 教學(xué)成果與體會(huì)

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐，學(xué)生對(duì)這項(xiàng)教學(xué)模式的改革給予了正面的評(píng)價(jià)。雖然現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號(hào)處理這門課理論性比較強(qiáng)，但研討課的形式并沒有給學(xué)生枯燥的感覺。學(xué)生對(duì)所學(xué)課程產(chǎn)生了興趣，不知不覺接受了知識(shí)，自我的創(chuàng)新精神也得到了提升。

2.1 加強(qiáng)了以學(xué)生為本的教育理念 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

研討課在內(nèi)容選擇上主要服務(wù)于本專業(yè)研究生在實(shí)際研究中的需求和遇到的問題，更注重學(xué)生能力、興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格的培養(yǎng)，教師起的是促進(jìn)者和推動(dòng)者的作用。課堂內(nèi)外的交流體現(xiàn)了以學(xué)生為本的核心教育理念，以師生互動(dòng)為主，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.2 強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握

研討課的題目設(shè)計(jì)圍繞課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求，通過相互研討，吸納他人意見和修正自己觀點(diǎn)，開闊了眼界，鞏固和加強(qiáng)了課堂教學(xué)所學(xué)中知識(shí)。

2.3 促進(jìn)了教學(xué)與科研相結(jié)合的研究探索式學(xué)習(xí)

教師將自己的科學(xué)研究寓于教學(xué)內(nèi)容中，提出的問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，師生共同承擔(dān)起了研究者的角色，學(xué)生通過對(duì)大量閱讀和分析加工，思考如何解釋和回答問題。在主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索未知的過程中，提出創(chuàng)造性的問題解決方法或方案，有利于對(duì)自己研究領(lǐng)域的進(jìn)行一個(gè)全面深入的了解，使學(xué)習(xí)更接近于研究發(fā)展的前沿領(lǐng)域。

2.4 團(tuán)隊(duì)意識(shí)及合作精神得到提升

以小團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式開展學(xué)習(xí)討論，建立互相啟發(fā)、互相學(xué)習(xí)的氛圍，體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)的樂趣，營造一個(gè)相互合作與信賴的和諧的外部環(huán)境，學(xué)會(huì)通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作推進(jìn)今后的學(xué)習(xí)和工作。

2.5 有利于教師教學(xué)水平的提高

教師在應(yīng)對(duì)學(xué)生們?cè)谘杏懻n上可能提出的各種問題的過程中，必須不斷拓寬自己的知識(shí)面，促進(jìn)了教師教學(xué)水平的提高。

3 教學(xué)中需注意的問題

由于研討課的新穎性以及課堂組織形式的特殊性，在嘗試過程中也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。

(1)研討課的一個(gè)特點(diǎn)是它以學(xué)生為主體展開討論。由于學(xué)生提出的問題具有隨機(jī)性，教師需要對(duì)教學(xué)過程的各個(gè)具體環(huán)節(jié)進(jìn)行通盤考慮，設(shè)計(jì)好情景讓學(xué)生來討論。因此，教師課程準(zhǔn)備時(shí)間要遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)備課時(shí)間，對(duì)教師需要有更高要求。

(2)在研討課中，每個(gè)學(xué)生必須動(dòng)手大量查閱資料，并要認(rèn)真分析和歸納，無形中也提高了對(duì)學(xué)生的要求[9]。學(xué)生有一個(gè)適應(yīng)的過程，部分學(xué)生會(huì)對(duì)這種需要自己歸納總結(jié)并討論的方式不是很習(xí)慣，表現(xiàn)不是很活躍，需要教師花精力引導(dǎo)。今后需要進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生興趣，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性上下功夫。

4 結(jié)語

研討課作為一種不同于常規(guī)的教學(xué)組織方式，具有鮮明的教學(xué)特點(diǎn)和獨(dú)特的教育價(jià)值，對(duì)課堂教學(xué)方法的改革具有重要的意義。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號(hào)處理的研討課建設(shè)中，討論課學(xué)時(shí)不少于總學(xué)時(shí)的40%，通過較易引起學(xué)生共鳴的討論主題，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，師生互動(dòng)學(xué)習(xí)，注重于培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力[10]。總體而言，研討課目前還是一個(gè)新生事物，發(fā)展過程中還存在這樣那樣的問題。因此，需要學(xué)校、教師、學(xué)生多方的配合努力，才能充分發(fā)揮它的特點(diǎn)和作用，為培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才和促進(jìn)研究生教育的發(fā)展發(fā)揮更大的效益。

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