周　慧,楊丹丹,李正義

（武漢市中南民族大學生物醫(yī)學工程學院,武漢 430074）

淺探問題驅動法在生物醫(yī)學工程專業(yè)電子技術課程中的應用

周慧,楊丹丹,李正義

（武漢市中南民族大學生物醫(yī)學工程學院,武漢 430074）

針對生物醫(yī)學工程專業(yè)電子技術課程偏重于理論教學，無法與專業(yè)特色相關聯(lián)的問題，本文提出將問題驅動的教學模式應用于生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術課程，探討了在實施過程中教師需要考慮的問題。

電子技術;生物醫(yī)學工程;問題驅動

1　引言

生物醫(yī)學工程是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的新興學科，其主要研究方向是運用工程技術手段，研究和解決生物學和醫(yī)學中的有關技術問題保障人類健康為疾病的預防、診斷、治療和康復服務[1]。多學科的交叉使得生物醫(yī)學工程不同于那些經(jīng)典的學科，也有別于生物醫(yī)學和純粹的工程學。我校生物醫(yī)學工程專業(yè)是工程技術為主，醫(yī)學知識相結合的專業(yè)，以培養(yǎng)能在醫(yī)療儀器、醫(yī)學信息處理等領域從事研發(fā)、教學、管理等工作的人才為目標。電子技術在生物醫(yī)學工程研究和醫(yī)療儀器開發(fā)中有著重要作用，任何一臺現(xiàn)代醫(yī)學儀器或設備中都需要電子技術完成信息檢測與處理、系統(tǒng)控制等核心功能[2]。

“電子技術”包括模擬電子技術和數(shù)字電子技術兩門主要課程，課程的技術性和實踐性較強。通過理論知識的學習要求學生掌握電子技術的基本概念，基本電路和基本技能，同時相關的實驗培養(yǎng)學生的工程素質、動手能力、創(chuàng)新能力以及自主設計的基本能力[3]。目前，國內很多高校生物醫(yī)學工程專業(yè)開設的電子技術理論和實驗課程都普遍存在著一些問題：

（1）理論知識和實驗內容與生物醫(yī)學工程專業(yè)的關聯(lián)性不突出；

（2）偏重于理論教學為主，實驗為輔，學生被動的接受知識，學習興趣不高；

（3）實驗內容固定，驗證性實驗過多，缺乏學生自主創(chuàng)新的設計性實驗。因此，探索切實可行的適合于生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術課程的教學模式與教學方法已成為提高電子技術課程教學質量的必然要求。

2　問題驅動法

問題驅動式教學方法近年來得到了很多教學人員的關注，在眾多的課程中得到了應用[4-5]。百度百科中定義：問題驅動教學法即基于問題的教學方法(Problem-BasedLearning，PBL)，區(qū)別于傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Basedlearning，LBL)[6]，PBL教學模式是一種以學生為主體、以專業(yè)領域內的各種問題為學習起點，以問題為核心規(guī)劃學習內容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的學習方法。

問題驅動教學法要求學生與教師轉變在傳統(tǒng)LBL教學中的固有地位，學生由被動的知識接受者轉變?yōu)橹鲃拥男畔⒓庸ふ吆椭R構建者，教師從知識的灌輸者轉變成為學生主動加工信息、構建知識的引導者。問題驅動教學法大概分為四個步驟：（1）提出問題；（2）分析問題；（3）解決問題；（4）結果評價[7]。教師在教學前期，要明確教學目標，設計執(zhí)行方案，提出問題。在教學過程中，教師安排學生活動，引導學生自主分析，相互討論和交流。然后在分析的基礎上，讓學生們提出解決問題的方法，進行實踐。最后，對過程和結果進行評價?？梢钥闯?，問題驅動法能夠提高學生學習的主動性以及在教學過程中的參與程度，激起學生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了，這種教學方法對教師的要求更高，教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。

《電子技術》課程作為是工科專業(yè)的基礎必修課，具有理論性和實踐性并重的特點。其課程內容、基本概念、技術術語、電路種類多，學生學習起來比較困難。為了提高電子技術課程的教學質量，很多學校都開展了電子技術課程的教學改革，其中問題驅動法就是選擇的新教學模式之一。但是，由于各種原因，如教學目標的定位、問題驅動法的理解、具體實施過程中的執(zhí)行力等，基于問題驅動法的教學改革并不是一帆風順的。作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的基礎必修課，《電子技術》又有其特殊性，其課程的教學目標側重于讓學生掌握面向生物醫(yī)學及醫(yī)學儀器的電子技術，如果理論知識和實驗內容與生物醫(yī)學工程專業(yè)的關聯(lián)性不突出，學生對于課程內容在專業(yè)上的應用不甚了解，就會影響到對后續(xù)專業(yè)課程的學習，甚至影響到將來從事生物醫(yī)學工程專業(yè)相關工作的能力。因此，有必要研究具有生物醫(yī)學工程專業(yè)特色的電子技術課程的問題驅動法。

3　問題驅動法的實施

進行問題驅動的教學模式，需要教師有效掌控和恰當引導。下面，主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題，對問題驅動法的四個步驟進行分析。

（1）提出問題；在課程開始之前，教師要制定問題，需要其具有全局的概念，考慮各方面因素，包括：教學大綱、培養(yǎng)方案、授課教材等。在問題的選擇上應該考慮以下幾個方面[8]：

1）問題是否和某個單元的教學內容相關；

2）問題是否對學生具有吸引力；

3）問題實施的時間和硬件條件是否能夠保證；

4）問題是否聯(lián)系實際，是否與生物醫(yī)學工程專業(yè)的應用相關；

5）問題之間是否具有連續(xù)性，是否具有系統(tǒng)性；

為了突出生物醫(yī)學工程專業(yè)特點，問題設計必須貼近專業(yè)應用。問題之間最好具有關聯(lián)性，由小的模塊小的問題，最終組合而成大的模塊大的系統(tǒng)，解決與專業(yè)相關的問題。

舉例說明：在模擬電子技術中，所選用的教材為高等教育出版社出版，童詩白、華成英主編的《模擬電子技術基礎第四版》[9]。根據(jù)教材中的內容，結合生醫(yī)專業(yè)應用，可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開，設計以下問題：微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設計。下表1中顯示設計問題與教材章節(jié)的知識點對應。從表中可以看出，除了第九章的內容沒有體現(xiàn)，其他章節(jié)的知識在問題中均有涉及。由于學時的限制，教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫(yī)學工程的模擬電子技術教學大綱中。

在布置問題的時候，加入情景帶入，首先向學生講解人體心電信號的特點，心電監(jiān)測的臨床意義，再提出心電監(jiān)測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分，涉及的知識點較多，要對前級放大和后級主放大進行分開設計和說明。隨著課程內容不斷深入，問題不斷得到解決之后，可以將各個模塊組合，并加入右腿驅動電路或50Hz陷波電路，實現(xiàn)簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進行實際人體測試，用示波器觀察信號，這樣學生在學習模擬電子技術知識的同時，鍛煉了實踐動手能力，還能與專業(yè)應用結合起來，了解電子技術知識在生醫(yī)專業(yè)中的用武之地，一舉三得。

表1　設計問題與教材章節(jié)對應

（2）分析問題；在課程教學中，教師按照進度向學生一一展示問題，引導學生根據(jù)所學知識，對問題進行分析。在這個階段，教師需要做到以下幾點：

1）引導學生進行分組，任務分配；

2）引導學生對問題內容進行分析；

3）引導學生將問題與所學知識相關聯(lián)；

4）引導學生文獻查閱資料；

由于學生的基礎有限，在這個階段，可能會遇到以下情況：對問題的分析存在偏差，無法與知識點相結合、查閱獲取文獻的能力不足，教師要及時的提供幫助，在學生為主導的前提下，掌控整體過程。

（3）解決問題。在問題分析完成的前提下，學生提出解決問題的方案，并具體實施。教師需要考慮的是：

1）方案是否具有可行性；學生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案，是放手讓學生嘗試，還是進行適當?shù)母深A提示其改正，需要教師結合具體情況進行操作。

2）方案實施是否順利；方案的實施需要時間與精力的付出，《電子技術》中的問題解決往往需要實際的電路焊接和調試環(huán)節(jié)，課程的學時如何安排，硬件實驗環(huán)境如何保證是教師需要考慮和協(xié)調的。此外，對于初次進行電路制作的學生，教師運用經(jīng)驗為學生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調試訓練等實踐方面的幫助，也是必不可少的。

解決問題的整個過程由學生完成，教師不可代辦，但是在適當?shù)臅r候提供幫助，能夠提高完成效率，保證進度。

（4）結果評價。對于整個過程中學生的表現(xiàn)，需要比較客觀的評價。常用的方法將自我評價、小組互評、教師評價三個方面相結合。

自我評價是學生回顧和反思過程中的得失，對自我形成清楚客觀的認識。小組互評是組間成員根據(jù)參與度、貢獻度、工作表現(xiàn)、溝通能力等對組員同學進行分析點評。

雖然在問題驅動的教學模式中，教師的身份發(fā)生了轉變，但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關注學生的狀態(tài)和表現(xiàn)，最終對其進行評價。為了激勵學生，幫助學生正確認識自我，樹立學習后續(xù)課程的興趣和信心，教師在對學生進行評價的時候要注意以下幾點：

1）評價公正，也不忘因人而異；對待學生的評價要做到客觀中肯，但是也需要考慮學生的差異性。成績優(yōu)異的學生與基礎較差的學生在小組中的分工不同，貢獻度有區(qū)別。為了激發(fā)學生的積極性，教師的評價不能采用單一標準，而是應該多元化，從合作精神、交流能力、文獻收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手，照顧到各個層面的學生。

2）評價能力，也不忘評價態(tài)度；對待學生的評價不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態(tài)度方面的表現(xiàn)。課程內容的學習只是一個方面，關注學生知識技能之外的情意發(fā)展，有助于其更長遠的進步和成長。

3）評價結果，也不忘評價過程；教師的評價不應該過分關注最終解決問題的結果是否正確，而是要側重于學生在分析問題、解決問題的過程中所表現(xiàn)出來的能力、態(tài)度和情感。學生在過程中的提升和收獲，才是教育的主要目的。

4）評價個人，也不忘評價團隊；教師的評價除了針對學生個人，還要涉及到團隊。強調團隊的分工合作，有利于培養(yǎng)學生交流溝通，與人協(xié)作的能力。

4　結論

問題驅動法能夠提高學生學習的主動性，激起學生的求知欲，其教學模式十分適合《電子技術》此類工程性和實踐性較強的課程，在許多高校教學改革項目中得到應用。生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術課程要與學科特點相結合起來，因此問題驅動法的實施既有與其他課程的共性，也有其自身特點。教師在問題的設計環(huán)節(jié)，要結合生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術應用，讓學生在學習電子技術知識和技能的同時，對專業(yè)發(fā)展及就業(yè)方向有一定的認識，同時也為后續(xù)的專業(yè)基礎課打下基礎。

[1]謝勤嵐,曹匯敏,黃敏.生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系建設[J].教育教學論壇,2013(47):86-88.

[2]謝勤嵐，曹匯敏，陳軍波.生物醫(yī)學工程專業(yè)“電子電路課程設計”教學探究[J].中國電力教育,2013(28):94-95.

[3]李正義,曹匯敏,謝勤嵐.生物醫(yī)學工程專業(yè)電子類綜合實驗教學探索[J].中國西部科技,2015(01):95-96.

[4]曾鈺,韓曉艷，陳丕煒.基于問題驅動模式的高等數(shù)學教學研究[J].才智,2016(23):95.

[5]曹春萍，陳平.問題驅動法在“數(shù)據(jù)結構”教學中的應用探討[J]，中國電力教育,2014(23):78-79.

[6]鐘麗莎,李佳凌,黃志偉,曹高飛,肖波.生物醫(yī)學工程專業(yè)“電子技術課程設計”教學改革初探[J].福建電腦,2013(01):168-169. [7]胡端平,李小剛,楊向輝.問題驅動教學法的研究與實踐[J].高等數(shù)學研究,2013,16(01):80-82.

[8]秦紅霞.項目教學法在中?！峨娮蛹夹g》課程中的應用研究[D].武漢:華中師范大學,2013.

[9]童詩白,華成英.模擬電子技術基礎第四版[M].北京:高等教育出版社,2006.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.130

中南民族校級教改項目（編號：JXZX2014314，JG2014002）

周慧（1983-）,女,湖北鄂州人,博士,講師,主要研究方向為生物醫(yī)學信息處理、生物醫(yī)學電子技術。