郝麗俊,朱 耿,伍秀玭,王 選,司博宇
上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院, 上海 201318
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是以解決醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題,保障人類健康,為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)的一門學(xué)科。它具有理、工、醫(yī)相結(jié)合的交叉學(xué)科特點(diǎn),知識(shí)涉及面較廣,可為醫(yī)療器械等相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)專業(yè)人才[1]。產(chǎn)業(yè)發(fā)展,教育先行,2017年4月,教育部召開新工科建設(shè)研討會(huì),明確提出到2030年,要形成中國特色、世界一流的工程教育體系;到2050年,要建設(shè)成為工程教育強(qiáng)國,領(lǐng)跑全球工程教育[2]。2019年10月,教育部進(jìn)一步發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》,提出課程建設(shè)要堅(jiān)持分類建設(shè)和扶特扶強(qiáng),提升高階性、突出創(chuàng)新性、增加挑戰(zhàn)度[3],簡稱“兩性一度”。此后,各地高校以“兩性一度”理念為指導(dǎo),積極開展課程建設(shè)。2020年11月,教育部推出首批線上線下混合式在內(nèi)的國家級(jí)一流本科課程,共5118門[4]。
上海健康醫(yī)學(xué)院是上海市屬的具有“醫(yī)工結(jié)合,醫(yī)養(yǎng)結(jié)合,醫(yī)保結(jié)合”特色的應(yīng)用型本科院校[5],其醫(yī)療器械學(xué)院的前身是曾被譽(yù)為“醫(yī)療器械工程師搖籃”和被有關(guān)專家贊為“海上一寶”的上海醫(yī)療器械高等??茖W(xué)校。作為中國數(shù)字醫(yī)療產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的發(fā)起單位,學(xué)校將以“兩性一度”為導(dǎo)向,大力推進(jìn)課程建設(shè),形成特色專業(yè),在醫(yī)療器械工程教育領(lǐng)域繼續(xù)探索,為行業(yè)發(fā)展持續(xù)培養(yǎng)優(yōu)秀的工程技術(shù)人才[6-7]。
作為生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)的一門專業(yè)核心課程,“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程的主要目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方法,從臨床需求、設(shè)計(jì)原理和實(shí)際應(yīng)用三個(gè)層次研究醫(yī)學(xué)儀器。課程以典型醫(yī)學(xué)電子儀器為例,引領(lǐng)學(xué)生從工程學(xué)視角分析、理解和解決醫(yī)學(xué)相關(guān)問題,提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì),建立學(xué)生利用“工程技術(shù)”助力“大健康產(chǎn)業(yè)”的職業(yè)認(rèn)同感。
上海健康醫(yī)學(xué)院的“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程最早開設(shè)于2018年,應(yīng)用于2015級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)。該課程最初的定位是引導(dǎo)學(xué)生全面了解醫(yī)學(xué)儀器的應(yīng)用領(lǐng)域,涉及儀器較多、覆蓋面較廣,課程學(xué)習(xí)內(nèi)容繁多、知識(shí)點(diǎn)抽象。此外,該學(xué)科發(fā)展迅猛并不斷出現(xiàn)新的理論和技術(shù)。在有限的32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi),傳統(tǒng)的“教師講,學(xué)生聽”的“滿堂灌”教學(xué)方法,導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)知識(shí)更新不及時(shí),學(xué)生興趣缺乏的現(xiàn)象,教學(xué)效果很不理想。因此,這種過分依賴教師的課程開展形式,既不利于學(xué)生扎實(shí)理論基礎(chǔ)的培養(yǎng),也無法實(shí)現(xiàn)專業(yè)興趣的培養(yǎng),更沒有達(dá)到可持續(xù)性人才培養(yǎng)的目的。
醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)日新月異,授之以魚不如授之以漁。因此,如何有效利用有限的課堂,如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力成為課程建設(shè)的重點(diǎn),也成為很多醫(yī)學(xué)院校課改的方向。
“兩性一度”,即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度,是教育部提出的一流課程,即金課的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[8]。課程的高階性,旨在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。課程教學(xué)不應(yīng)該是簡單的知識(shí)傳授,而是知識(shí)、能力和素質(zhì)的有機(jī)融合。而課程的創(chuàng)新性,則體現(xiàn)在課程內(nèi)容新、教學(xué)理念新、教學(xué)形式新、教學(xué)方法新、學(xué)習(xí)結(jié)果新等方面。課程的創(chuàng)新性還要求能夠滿足學(xué)生的個(gè)性化需求方面,凸顯學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)。課程的挑戰(zhàn)度,則是指課程要有一定的難度,要能夠激發(fā)出學(xué)生解決困難問題的勇氣和能力[8]。
課程是人才培養(yǎng)的核心要素,是教育教學(xué)的基本單元,是學(xué)生最直接的知識(shí)來源。課程建設(shè)是教學(xué)改革與建設(shè)的首要任務(wù)?!皟尚砸欢取崩砟畹奶岢?,從培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等全方位為課程建設(shè)提出了指導(dǎo)意見。在“兩性一度”理念的指導(dǎo)下,中國各地高校紛紛進(jìn)行課改研究,挖掘課程特色,打破傳統(tǒng)課程開展模式,應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)了課程的高質(zhì)量建設(shè),保障了人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
為了有效融合“兩性一度”理念,打造具有“新工科”特色的專業(yè)課程,在開發(fā)“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程時(shí),課程組緊密依托行業(yè),以學(xué)生為中心,以立德樹人為目標(biāo),明確課程定位,優(yōu)化課程設(shè)計(jì),力求將其建設(shè)為極具“醫(yī)工”特色的專業(yè)核心課程[9]。
課程定位:既可傳授學(xué)生系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生“醫(yī)工交叉”的專業(yè)能力;也要引領(lǐng)學(xué)生拓展專業(yè)視野,為其今后進(jìn)入醫(yī)療器械行業(yè)奠定基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)理念:按照高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律,修訂課程教學(xué)計(jì)劃,制定可突出醫(yī)療器械行業(yè)工程人才能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn),并在課程建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)中充分體現(xiàn)“兩性一度”理念。
在“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程中,“兩性一度”理念具體表現(xiàn)為:
①高階性以典型醫(yī)學(xué)電子儀器為載體,深化理論學(xué)習(xí),提升工程應(yīng)用能力,樹立學(xué)生“以人為本”的價(jià)值觀,并初步形成“醫(yī)工交叉”的專業(yè)認(rèn)知;培養(yǎng)學(xué)生具備分析問題的能力,能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本知識(shí),剖析醫(yī)學(xué)儀器的工作原理,為其今后快速上手新型的醫(yī)學(xué)儀器奠定基礎(chǔ);通過學(xué)習(xí)項(xiàng)目的階梯式有序引導(dǎo),強(qiáng)化學(xué)生閱讀和信息獲取能力,系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,初步形成良好的職業(yè)素養(yǎng),如圖1所示。
圖1 課程的階梯式培養(yǎng)設(shè)計(jì)
②創(chuàng)新性創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式,打造線上線下雙線融通課程[4],打破時(shí)空界限,為學(xué)生提供可再現(xiàn)的多自由度學(xué)習(xí)空間;打造在線學(xué)習(xí)生態(tài)圈,增加師生互動(dòng);打通開放式實(shí)踐教育通道,線上線下聯(lián)動(dòng);設(shè)計(jì)分層化項(xiàng)目,尊重個(gè)體化差異。
③挑戰(zhàn)度設(shè)計(jì)拓展性項(xiàng)目,為學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我挑戰(zhàn)提供平臺(tái),增強(qiáng)學(xué)生自信心,并孵化培育創(chuàng)新人才[10]。拓展項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則是選取“綜合性強(qiáng)、有專業(yè)特色”的項(xiàng)目,通過舉一反三,做到活學(xué)活用,以促進(jìn)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力的提高。
在開發(fā)課程內(nèi)容時(shí),遵循三個(gè)原則:一是內(nèi)容符合認(rèn)知和職業(yè)發(fā)展規(guī)律;二是課程之間互相關(guān)聯(lián),有序遞進(jìn)(如圖2所示);三是融合現(xiàn)代技術(shù),體現(xiàn)教學(xué)高階性。
圖2 課程間的銜接
3.2.1以典型為抓手,由易到難
在設(shè)計(jì)課程內(nèi)容時(shí),應(yīng)該打破學(xué)科體制的限制,以部分常用的傳統(tǒng)典型醫(yī)學(xué)電子儀器為載體設(shè)計(jì)教學(xué)單元[11],突出儀器的原理分析和臨床應(yīng)用(如圖3所示)。
教學(xué)內(nèi)容簡化為六大版塊(如表1所示),除基礎(chǔ)知識(shí)和通用安全電氣知識(shí)外,還選擇了四類常用的設(shè)備,按照難易程度依次分析。以課程中的典型核心知識(shí)點(diǎn)為抓手,使學(xué)生逐步熟悉醫(yī)學(xué)儀器的組成結(jié)構(gòu)和特性,并掌握醫(yī)學(xué)儀器的基本分析方法和流程。
圖3 課程內(nèi)容的優(yōu)化
表1 課程六大知識(shí)版塊設(shè)計(jì)
在分析電路工作原理時(shí),教師將會(huì)選取不同儀器中的典型電路分別展開教學(xué)。學(xué)生通過多個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí),逐漸掌握醫(yī)學(xué)儀器中的常見電路工作原理(表2所展示的為部分醫(yī)學(xué)儀器的典型電路)。在各個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中,學(xué)生知行合一,在學(xué)習(xí)知識(shí)、提升能力的同時(shí),其專業(yè)素養(yǎng)也得以培養(yǎng)。
表2 部分醫(yī)學(xué)儀器的典型電路原理分析
3.2.2前后內(nèi)容融合,構(gòu)建課程體系
學(xué)習(xí)不是孤立的。在設(shè)計(jì)課程內(nèi)容時(shí),也要處理好先修課程和后續(xù)課程的銜接。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí),控制電路以微型計(jì)算機(jī)8086為核心,信號(hào)處理電路以典型的運(yùn)放電路、濾波電路等模擬電路為基礎(chǔ),融合多課程的教學(xué)內(nèi)容,將有效促使學(xué)生利用和鞏固先修課程知識(shí),將專業(yè)課程有機(jī)串聯(lián)起來。
3.2.3利用網(wǎng)絡(luò)資源,關(guān)注業(yè)界動(dòng)態(tài)
教學(xué)內(nèi)容要保持先進(jìn)性,體現(xiàn)時(shí)代性。為了及時(shí)了解快速發(fā)展的醫(yī)療儀器,師生將充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,關(guān)注某一熱點(diǎn),收集資料并上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),或在課堂上進(jìn)行共享,一起學(xué)習(xí)和討論。
3.3.1構(gòu)建線上線下雙線混合課程
教師在組織教學(xué)時(shí),可結(jié)合教學(xué)目標(biāo)將知識(shí)點(diǎn)分解成任務(wù)點(diǎn),在線定期發(fā)布給學(xué)生,并要求學(xué)生在上課前自主學(xué)習(xí),獨(dú)立完成;在線下課堂中,鼓勵(lì)學(xué)生上臺(tái)分享調(diào)研學(xué)習(xí)內(nèi)容和項(xiàng)目匯報(bào),在討論中學(xué)習(xí)新知;在線測驗(yàn)等措施,則可進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
3.3.2項(xiàng)目化推進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索
在教學(xué)實(shí)施中,以項(xiàng)目為引導(dǎo),即將相關(guān)課程內(nèi)容按實(shí)際項(xiàng)目所需的知識(shí)和技能目標(biāo)劃分成若干子項(xiàng)目[12],在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下,引導(dǎo)學(xué)生在“興趣中”主動(dòng)探索。具體措施為:
①在講述儀器原理之前,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)背景知識(shí)及解決思路和方法,使學(xué)生不僅知其然,還知其所以然,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;
②以典型為抓手,深入講解經(jīng)典醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)理念和工作原理等,使學(xué)生能夠舉一反三,在知識(shí)遷移中,拓展掌握同一類別的其他醫(yī)學(xué)儀器;
③在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)書本外的醫(yī)學(xué)儀器,拓寬學(xué)生視野,啟發(fā)其創(chuàng)新性思維[13]。
3.3.3虛擬仿真助力實(shí)踐教學(xué)
在教學(xué)中,有效應(yīng)用Proteus仿真平臺(tái),延展課程學(xué)時(shí)。學(xué)生可自行在個(gè)人PC機(jī)安裝Proteus仿真平臺(tái),設(shè)計(jì)醫(yī)用儀器中的典型電路,應(yīng)用微機(jī)原理編程知識(shí),完成從原理圖到編程全過程的設(shè)計(jì)和仿真,并自行把握整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程和進(jìn)度安排,不局限于課堂時(shí)間。學(xué)生只需在規(guī)定的截止日期內(nèi)完成即可。該方式可有效鍛煉學(xué)生的項(xiàng)目管理能力。
3.3.4教學(xué)設(shè)計(jì)階梯化,既體現(xiàn)個(gè)性化,又帶有挑戰(zhàn)度
醫(yī)學(xué)院的工科學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱,知識(shí)水平差異較大。在以項(xiàng)目為引導(dǎo)的教學(xué)中,為使各個(gè)層次的學(xué)生在項(xiàng)目中都能上手[14],學(xué)有所獲,在項(xiàng)目構(gòu)建時(shí),將進(jìn)行分層化項(xiàng)目設(shè)計(jì)。一般項(xiàng)目是所有學(xué)生都需要完成的,而水平層次較高的學(xué)生也可以挑戰(zhàn)更高的難度,完成拓展項(xiàng)目。學(xué)生在完成項(xiàng)目時(shí),心中不服輸?shù)膭蓬^被激發(fā)。為了“完成項(xiàng)目”這個(gè)目標(biāo),他們會(huì)主動(dòng)去查找資料,去發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí),克服困難和自主學(xué)習(xí)的能力在無形中都得到了極大提升。
根據(jù)“新工科”理念和社會(huì)對醫(yī)療器械專業(yè)人才的需求分析,為更加全面地評析教學(xué)效果,將強(qiáng)化過程考核[15]。該課程的評價(jià)體系由三大部分構(gòu)成:①期末成績主要反映學(xué)生對于專業(yè)基本知識(shí)的掌握程度。②課程參與度和項(xiàng)目評價(jià)均屬于過程性評價(jià),貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程。其中,課程參與度評分以線上記錄的全過程數(shù)據(jù)為依據(jù),體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,包括出勤、作業(yè)、課堂討論等方面。③項(xiàng)目部分則主要考察學(xué)生的綜合能力,將從“自評+互評+他評”三個(gè)維度進(jìn)行綜合考量。其基本評價(jià)指標(biāo)如圖4所示。
圖4 課程的評價(jià)體系
“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程改革始于2019年,并在2020年上半年對2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)的學(xué)生實(shí)施全面在線教學(xué)。經(jīng)過一學(xué)期的探索,課程組發(fā)現(xiàn),相比傳統(tǒng)的教學(xué),在線教學(xué)優(yōu)勢明顯;但也存在弊端,如教學(xué)過程不可控因素較多等。為此,課程組借鑒國家級(jí)“線上線下混合式”金課,進(jìn)一步改革完善“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程,并將其應(yīng)用于2018級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生。目前,課程建設(shè)已取得以下成效:
3.5.1初步形成“以學(xué)生為主體”的教學(xué)模式,提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
在線上線下雙線混合課程中,學(xué)生在線上教學(xué)任務(wù)的引導(dǎo)下完成自主學(xué)習(xí),形成自己的疑難知識(shí)圖譜;在線下教學(xué)中,學(xué)生主動(dòng)找教師答疑解惑。教師則可結(jié)合在線學(xué)習(xí)情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱項(xiàng)和痛點(diǎn),進(jìn)而有重點(diǎn)地講解和針對性練習(xí),真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)。
線上資源的共享和分層次的項(xiàng)目設(shè)計(jì),則在滿足學(xué)生個(gè)性化教學(xué)需求的同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí),使不同層次的學(xué)生均能獲得成就感,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。
3.5.2客觀有效的教學(xué)評估,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高
教師通過在線平臺(tái),借助AI智能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤分析在線教學(xué)過程,全過程了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況,形成更加客觀有效的教學(xué)評估,為教學(xué)改革提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
在跟蹤2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程時(shí),課程組發(fā)現(xiàn),部分學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差、自主學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生學(xué)習(xí)效果并不理想,學(xué)生的學(xué)習(xí)成績兩極化比較明顯,且隨著教學(xué)內(nèi)容和難度的增加,這種差異越來越明顯。在線教學(xué)更適用于具備較強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力的學(xué)生?;诖耍瑢?018級(jí)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生實(shí)施了線上線下混合式教學(xué)。線下環(huán)節(jié)增加了學(xué)生調(diào)研作業(yè),優(yōu)化了項(xiàng)目設(shè)計(jì);線上教學(xué)中則調(diào)整增加了知識(shí)檢測等環(huán)節(jié)。在一系列改進(jìn)措施后,2018級(jí)學(xué)生的平均成績(76.5分)較2017級(jí)(71.0分)有了明顯的提高,平均分提高了5.5分,優(yōu)秀率則由12.1%提高到45.9%,不及格率則下降至2.7%。
3.5.3提升學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力,培育創(chuàng)新性人才
人才是為社會(huì)服務(wù)的。我們鼓勵(lì)學(xué)生走出校園,零距離接觸行業(yè)熱點(diǎn),感受行業(yè)發(fā)展,激發(fā)學(xué)生由內(nèi)而外的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在2021年的“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生表現(xiàn)優(yōu)秀,取得了上海賽區(qū)1金4銀3銅的優(yōu)異成績。參賽項(xiàng)目專業(yè)性強(qiáng),涉及納米刀、除顫儀、腦部檢測儀、溫度監(jiān)測站等醫(yī)療儀器。其中,“PFA—納米刀”、“急救先鋒—超級(jí)AED”和“肢靈手巧—上肢康復(fù)的‘肢’心專家”3個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入國家級(jí)比賽。
教育的最終目的是賦予人自我學(xué)習(xí)的能力。大學(xué)應(yīng)該教授學(xué)生的不是固有的知識(shí),而是專業(yè)知識(shí)的可持續(xù)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。
在“新工科”教育大背景下,上海健康醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以“創(chuàng)建一流課程”為目標(biāo),以學(xué)生為本,推進(jìn)課程改革,優(yōu)化課程建設(shè),錯(cuò)位培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才。
實(shí)踐證明,以“兩性一度”金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)“醫(yī)學(xué)儀器原理及應(yīng)用”課程,可提升學(xué)生綜合能力,挖掘?qū)W生的可持續(xù)發(fā)展能力;通過引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)問題,可增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí),提升其創(chuàng)新能力,培育創(chuàng)新性人才。另外,通過將專業(yè)素質(zhì)、職業(yè)素質(zhì)和德育素質(zhì)貫穿于課堂,通過與行業(yè)的緊密掛鉤,增強(qiáng)了校企醫(yī)的合作,避免了學(xué)校教育到社會(huì)需求的“脫節(jié)”現(xiàn)象,有利于學(xué)生成長為職業(yè)意識(shí)強(qiáng)、對企業(yè)有高度認(rèn)同感、社會(huì)適應(yīng)能力強(qiáng)的德才兼?zhèn)湫腿瞬拧?/p>