，，，

上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院(上海，200093)

【關(guān)鍵字】 生物醫(yī)學(xué)工程； 實(shí)踐教育體系； CDIO

0 引言

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是理工醫(yī)相結(jié)合，應(yīng)用工程技術(shù)的理論和方法，研究解決醫(yī)學(xué)防病治病，保障人民健康的一門新興的綜合性科學(xué)。它屬于實(shí)踐性極強(qiáng)的工科專業(yè)，設(shè)置有醫(yī)院實(shí)習(xí)﹑生產(chǎn)實(shí)習(xí)﹑綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等重要的專業(yè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，旨在提高本專業(yè)人才的創(chuàng)新能力﹑動(dòng)手能力及專業(yè)素質(zhì)。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生才能從更深層次理解所學(xué)專業(yè)知識(shí)，實(shí)踐的重要性可見一斑[1]。

1 專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的問題

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科是上海理工大學(xué)的一個(gè)特色專業(yè)。實(shí)踐環(huán)節(jié)擁有大量的課時(shí)，近3年專業(yè)綜合實(shí)踐的學(xué)時(shí)平均為18周，共18學(xué)分，占總學(xué)分10.9%； 配合豐富的教學(xué)形式，卻收不到良好的預(yù)期效果。教學(xué)運(yùn)行中存在較集中的問題： 觀念上重理論學(xué)習(xí)，輕實(shí)踐訓(xùn)練； 條件上重?cái)?shù)量，輕質(zhì)量，政策支持缺乏； 操作中重形式，輕效果[1]； 教學(xué)過程控制力不足，考核難以公平[2]； 反饋調(diào)控機(jī)制不健全[3]。集中表現(xiàn)為走馬觀花式的企業(yè)參觀和醫(yī)院見習(xí)，流于形式的課題設(shè)計(jì)，向就業(yè)傾斜的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，使得實(shí)踐重要性被嚴(yán)重低估，學(xué)生接受專業(yè)訓(xùn)練的權(quán)益受到損害。追根溯源，上述問題主要源于以下5個(gè)方面。

1.1 觀念上： 重理論﹑輕實(shí)踐

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)需要學(xué)習(xí)生命科學(xué)﹑電子技術(shù)﹑計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的理工醫(yī)綜合性基本理論和知識(shí)，在有限的學(xué)分設(shè)定下，開設(shè)的理論課程較多，達(dá)到29門； 同時(shí)電子技術(shù)﹑計(jì)算機(jī)技術(shù)等應(yīng)用的基本訓(xùn)練和專業(yè)綜合實(shí)踐卻被忽視，即技術(shù)性和實(shí)踐性不被重視。

1.2 條件上： 重?cái)?shù)量﹑輕質(zhì)量

生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)綜合實(shí)踐18學(xué)分的設(shè)置數(shù)量上基本滿足要求。但是以具有特色的醫(yī)院實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)為例，由于醫(yī)療行業(yè)的特殊性，使醫(yī)院科室無法很好地接納每屆平均150名本科生進(jìn)行實(shí)習(xí)，醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)也無法很好地安排眾多的學(xué)生進(jìn)行深入體驗(yàn)。長(zhǎng)此以往各類實(shí)習(xí)演變成走馬觀花的短期參觀，學(xué)生心目中也忽視此類實(shí)習(xí)。

1.3 操作中： 重形式﹑輕效果

生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)綜合實(shí)踐包括醫(yī)院實(shí)習(xí)﹑生產(chǎn)實(shí)習(xí)﹑綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等多種形式，具體由醫(yī)生/工程師的現(xiàn)場(chǎng)講解﹑專家講座﹑醫(yī)療器械裝置實(shí)訓(xùn)﹑部件拆裝測(cè)繪﹑企業(yè)實(shí)習(xí)和課題研究構(gòu)成。盡管這些形式交叉組合形式多樣，但實(shí)際效果卻無法衡量，例如，醫(yī)用設(shè)備關(guān)鍵部件的實(shí)物拆裝測(cè)繪，很難達(dá)到考查機(jī)械制圖能力的目標(biāo)； 各類企業(yè)參觀實(shí)習(xí)難以保證與專業(yè)緊密相關(guān)聯(lián)。

1.4 控制上： 少控制﹑難公平

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)既是專業(yè)課程的深入與延續(xù)，也是獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)，自有獨(dú)立的體系與內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容與過程的控制力不足。實(shí)習(xí)報(bào)告僅僅將醫(yī)院各科室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)寫成流水帳式“日記”，部件拆裝測(cè)繪圖設(shè)計(jì)專業(yè)性不足，有些甚至堪比“素描”?？己诵问絾我坏厝砸云綍r(shí)出勤和實(shí)習(xí)報(bào)告/測(cè)繪圖紙構(gòu)成，無法準(zhǔn)確而公平地反映學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力[4]。

1.5 反饋上： 無反饋﹑少改進(jìn)

實(shí)踐中的教學(xué)環(huán)節(jié)脫離學(xué)校的環(huán)境，以醫(yī)院科室﹑企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)﹑企業(yè)實(shí)訓(xùn)室﹑實(shí)習(xí)單位等為主要場(chǎng)合，醫(yī)院或企業(yè)的外聘教師負(fù)責(zé)帶教，而專業(yè)教師不便參與，教學(xué)質(zhì)量控制有限。外聘教師對(duì)學(xué)生的要求和評(píng)價(jià)，學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容和形式的感受，雙方面無法及時(shí)溝通，沒有搭建反饋通道，整體實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)就無從談起。

2 CDIO工程教育模式建立及改革措施

近十年生物醫(yī)學(xué)工程的實(shí)踐教學(xué)體系的管理和改革越來越受到重視，尤其在提出“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”之后，國(guó)內(nèi)許多大學(xué)都紛紛提出符合各具特色的改革措施[5-8]。調(diào)研表明國(guó)內(nèi)外大學(xué)在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)存在差異，尤其美國(guó)大學(xué)強(qiáng)調(diào)將專業(yè)訓(xùn)練滲透到一些課程的大作業(yè)中，更突出對(duì)某研究領(lǐng)域的專項(xiàng)訓(xùn)練，貫穿于本科高年級(jí)的課程[7]。華中科技大學(xué)提出“培養(yǎng)興趣、自主學(xué)習(xí)、層次教學(xué)、學(xué)以致用”的指導(dǎo)思想，從新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建立、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、實(shí)踐基地建設(shè)三方面進(jìn)行模式探索[5]； 西安交通大學(xué)特別強(qiáng)調(diào)綜合型、設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)在整個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的主導(dǎo)地位，注重了靈活性、多樣化和學(xué)生的自主性[6]； 清華大學(xué)著重于研究型綜合訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)改革，確立了“1個(gè)目標(biāo)、3個(gè)環(huán)節(jié)、5種模式、4個(gè)主攻方向” 的方針，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)[7]； 當(dāng)面對(duì)卓越工程師培養(yǎng)新要求，南方醫(yī)科大學(xué)進(jìn)一步提出實(shí)踐內(nèi)容整合、建設(shè)“雙師型”教師隊(duì)伍、推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)方法和考核方式等方面的實(shí)踐[8]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年全國(guó)有67個(gè)大學(xué)設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)，我校的專業(yè)排名位列19。根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)踐的重要性，針對(duì)目前實(shí)踐環(huán)節(jié)中存在的問題，參照借鑒國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系教改中的經(jīng)驗(yàn)，提出針對(duì)3個(gè)不同專業(yè)方向(醫(yī)用電子技術(shù)﹑精密醫(yī)療器械﹑醫(yī)療器械質(zhì)量與安全)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方案，尤其引入卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)要求，更應(yīng)在實(shí)踐環(huán)節(jié)中提高專業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.1 確立CDIO模式，觀念上重視

實(shí)踐出真知，創(chuàng)新無止境。專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要性被忽視的根本改變要來自于觀念的改變。在現(xiàn)有學(xué)分和形式的范圍內(nèi)，整合最佳的醫(yī)院和先進(jìn)企業(yè)的實(shí)踐資源，重視各類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容安排和控制。興趣是最好的老師。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)領(lǐng)域的廣泛興趣，樹立發(fā)展目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和研究，充分利用實(shí)踐環(huán)節(jié)親身體驗(yàn)先進(jìn)技術(shù)。針對(duì)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的特色，確立基于CDIO工程教育模式，即以構(gòu)思(Conceive) ﹑設(shè)計(jì)(Design) ﹑實(shí)現(xiàn)(Implement) ﹑運(yùn)作(Operate)四個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生以主動(dòng)﹑實(shí)踐﹑課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式，這是學(xué)習(xí)和獲取綜合能力的一種教育模式[9]，尤其在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段可實(shí)現(xiàn)以完整的項(xiàng)目研發(fā)為載體，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識(shí)﹑創(chuàng)新思考能力﹑職業(yè)能力和態(tài)度﹑團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力，培養(yǎng)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行構(gòu)思﹑設(shè)計(jì)﹑實(shí)施﹑運(yùn)行等綜合素質(zhì)[10]。

2.2 制度上保證，過程嚴(yán)格控制

形式多樣的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境往往很難控制教學(xué)效果，必須從教學(xué)制度的多方面予以控制。每個(gè)實(shí)踐課程從教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教材編寫的基本環(huán)節(jié)抓起，做到學(xué)生可以了解所需的預(yù)備知識(shí)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度，有必要的輔導(dǎo)參考資料。教學(xué)過程中，在學(xué)生動(dòng)員、實(shí)習(xí)組織、知識(shí)補(bǔ)充、教學(xué)控制、課程考核、雙向反饋多方面進(jìn)行改革。以生產(chǎn)實(shí)習(xí)和醫(yī)院實(shí)習(xí)為例，課程正式開始之前的動(dòng)員課程中明確課程的內(nèi)容、時(shí)間安排、考核要求，包括必要的預(yù)備知識(shí)的復(fù)習(xí)與補(bǔ)充； 面對(duì)人數(shù)眾多的學(xué)生和有限的資源的矛盾，合理劃分實(shí)習(xí)小組，任命小組長(zhǎng)，便于有效管理、分期分批地進(jìn)行實(shí)習(xí)活動(dòng)。

教學(xué)方法上，提倡以學(xué)生為中心，一個(gè)小組為單位，帶教老師主導(dǎo)，專業(yè)教師為輔的教學(xué)形式，采取啟發(fā)式﹑討論式﹑提問式﹑基于項(xiàng)目的探究性學(xué)習(xí)模式[11]。教學(xué)過程中，教師具有監(jiān)督學(xué)生實(shí)習(xí)過程﹑聽取帶教老師的反饋﹑評(píng)價(jià)本次實(shí)習(xí)效果的責(zé)任，及時(shí)調(diào)研學(xué)生小組長(zhǎng)對(duì)課程的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)雙向反饋通路，為下一次實(shí)習(xí)安排調(diào)整給以指導(dǎo)性建議。

實(shí)踐類課程的考核改變以往考勤加流水賬式的報(bào)告的形式，采取基于各實(shí)習(xí)內(nèi)容的提問式或討論式主觀題以及實(shí)踐分析建議的不同組合，3種不同組合對(duì)應(yīng)于3個(gè)不同專業(yè)，占50%； 考核內(nèi)容還包括考察實(shí)踐全過程﹑現(xiàn)場(chǎng)提問記錄，占50%； 客觀的考核形式真實(shí)地反映了學(xué)生學(xué)習(xí)過程和認(rèn)知程度，避免了千篇一律的簡(jiǎn)單介紹和評(píng)分的不公平，成績(jī)分布反映學(xué)習(xí)效果的差距，符合正態(tài)分布。

2.3 優(yōu)化整合資源，發(fā)揮自身特色

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)離不開建設(shè)系列優(yōu)秀的實(shí)踐基地，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)發(fā)揮與各大醫(yī)療器械企業(yè)和高水平醫(yī)院聯(lián)系廣泛的優(yōu)勢(shì)，建立醫(yī)院和企業(yè)兩大類實(shí)習(xí)基地。近年來合作的三甲醫(yī)院有新華醫(yī)院﹑仁濟(jì)東院﹑東方醫(yī)院，二甲醫(yī)院包括市東醫(yī)院﹑肺科醫(yī)院等，提供多科室﹑多設(shè)備﹑多層次的臨床醫(yī)學(xué)部門親身體驗(yàn)，包括放射科﹑放療科﹑康復(fù)科﹑心內(nèi)科﹑血液透析中心﹑理療科﹑口腔科﹑檢驗(yàn)科等。結(jié)合本專業(yè)的醫(yī)學(xué)特色，還組織心肺復(fù)蘇急救CPR的特色培訓(xùn)實(shí)習(xí)，購(gòu)置了5套的心肺復(fù)蘇模擬人，邊講解邊實(shí)踐的實(shí)習(xí)形式受到了學(xué)生歡迎，達(dá)到初步增進(jìn)急救能力﹑培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任的目的。

篩選具備帶教師資力量和實(shí)習(xí)條件﹑管理規(guī)范，以及醫(yī)療器械行業(yè)內(nèi)具有一定影響力的公司成為企業(yè)實(shí)習(xí)基地，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)先后和奧林巴斯中國(guó)醫(yī)療技術(shù)培訓(xùn)中心﹑上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司﹑微創(chuàng)醫(yī)療﹑上海市醫(yī)療器械檢測(cè)所﹑上海康德萊醫(yī)療器械股份有限公司等知名企事業(yè)單位建立了共同培養(yǎng)本科生的校外實(shí)踐基地。每年的假期還設(shè)置有飛利浦醫(yī)療蘇州有限公司為期2周的研究實(shí)習(xí)。實(shí)現(xiàn)3個(gè)專業(yè)方向有側(cè)重地前往不同實(shí)習(xí)基地，最大限度地發(fā)揮各基地的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生真實(shí)參與企事業(yè)單位的實(shí)際生產(chǎn)﹑研發(fā)和銷售過程，對(duì)學(xué)生實(shí)踐知識(shí)的擴(kuò)展﹑眼界和思路的擴(kuò)展起到較好的作用[6]。

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)還邀請(qǐng)上海諾誠(chéng)電氣股份有限公司﹑德國(guó)貝朗愛敦有限公司﹑德爾格醫(yī)療設(shè)備有限公司﹑日本光電工業(yè)株式會(huì)社﹑富士膠片投資有限公司多家企業(yè)以共建實(shí)驗(yàn)室形式設(shè)立了校內(nèi)聯(lián)合培訓(xùn)基地，德國(guó)Droger﹑Storz公司共建的模擬手術(shù)室則全方位展示現(xiàn)代化醫(yī)院的手術(shù)室應(yīng)用場(chǎng)景。公司無償提供大量先進(jìn)的醫(yī)療器械和設(shè)備，一方面培訓(xùn)員工，一方面供學(xué)生實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實(shí)習(xí)基地實(shí)力。另外依托生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的教育部微創(chuàng)醫(yī)療器械工程研究中心，學(xué)生們也可直接接受微創(chuàng)器械的培訓(xùn)。校內(nèi)基地相對(duì)獨(dú)立﹑靈活，保證學(xué)生們足不出戶就可以獲得專業(yè)領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)見習(xí)機(jī)會(huì)。

2.4 借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿專業(yè)課

美國(guó)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程的課程體系中并沒有一門專業(yè)綜合訓(xùn)練的課程，而是把專業(yè)綜合訓(xùn)練滲透到一些課程的大作業(yè)中，持續(xù)貫穿在本科高年級(jí)的各學(xué)期中的某一門(些)課程里，更突出對(duì)某一研究領(lǐng)域的專項(xiàng)訓(xùn)練[7]； 杜克大學(xué)本科階段≥2/3的學(xué)生參與了獨(dú)立學(xué)習(xí)為主的研究，≥40 %的學(xué)生參與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)[12]。在本專業(yè)高年級(jí)的課程中已引入專項(xiàng)綜合訓(xùn)練的部分，采取PBL(Problem-Based learning)﹑CBL(Case-Based learning)﹑基于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的探究性學(xué)習(xí)模式[11]； 將專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練提前至第3學(xué)年專業(yè)(基礎(chǔ))課程中，盡早培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，領(lǐng)略專業(yè)特色和風(fēng)采，也符合卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求。實(shí)踐課程和部分專業(yè)基礎(chǔ)課都已進(jìn)行綜合訓(xùn)練的改革嘗試[13-14]。

2.5 進(jìn)一步教學(xué)改革的思考

實(shí)踐課程時(shí)間上和類型上都較分散，造成學(xué)生對(duì)實(shí)踐重要性體驗(yàn)不夠，各課程中管理學(xué)生形式不統(tǒng)一。目前利用微信群組織任務(wù)和管理過程，但是與教學(xué)制度的聯(lián)系松散，比如了解課程內(nèi)容﹑課程安排﹑預(yù)備知識(shí)等需要額外查詢信息，不及時(shí)不靈活?？梢曰凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”思維[15]，開發(fā)微信小程序，將專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)整合起來； 引入微課和論壇等多種形式，利于各課程教學(xué)效果的整合優(yōu)化。

深入開展校企醫(yī)相結(jié)合的產(chǎn)學(xué)研模式，充分調(diào)動(dòng)全院教師的積極性，充分利用學(xué)校和學(xué)院的社會(huì)影響力，爭(zhēng)取更多的社會(huì)力量(企業(yè)和醫(yī)院)投入到實(shí)踐教學(xué)的深入改革中。校企醫(yī)三方共同孵化的科研項(xiàng)目，可以吸收本科學(xué)生參與其中，從而提早鍛煉工程意識(shí)﹑自學(xué)能力﹑團(tuán)隊(duì)精神，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的開展。

3 結(jié)果與分析

上述措施經(jīng)過2年的執(zhí)行初見成效，達(dá)到生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實(shí)踐模塊與學(xué)生能力的對(duì)應(yīng)關(guān)系要求。以生產(chǎn)實(shí)習(xí)﹑醫(yī)院實(shí)習(xí)﹑畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，實(shí)踐課程與學(xué)生知識(shí)(自然科學(xué)﹑醫(yī)學(xué))﹑能力(工程技術(shù)﹑提出分析解決問題﹑實(shí)踐動(dòng)手﹑創(chuàng)新能力)﹑素質(zhì)(職業(yè)道德﹑溝通合作﹑學(xué)習(xí)能力)培養(yǎng)緊密相關(guān)。學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的反映良好，學(xué)生評(píng)教分?jǐn)?shù)較高，且2018屆BME專業(yè)就業(yè)率達(dá)到98.44%。

4 討論

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的綜合性使得實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)更加重要，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的要求，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神是教學(xué)改革的首要目的，教學(xué)改革在現(xiàn)有基礎(chǔ)上還需要進(jìn)一步有序地探討和深化。