李瑞霞

（長治醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，山西 長治046000）

《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中指出：調(diào)整高等教育結(jié)構(gòu)，推進高等教育分類發(fā)展、合理布局，推動具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，提高應(yīng)用型、技術(shù)技能型和復(fù)合型人才培養(yǎng)比例。長治醫(yī)學(xué)院確定以“特色鮮明、區(qū)域領(lǐng)先的教學(xué)應(yīng)用型醫(yī)學(xué)院?！睘榘l(fā)展目標，確立辦學(xué)定位為“立足山西、面向全國、服務(wù)區(qū)域社會，培養(yǎng)實踐能力強、具有崗位勝任力的高素質(zhì)應(yīng)用型醫(yī)學(xué)人才”。為此，生物醫(yī)學(xué)工程系在“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”課程教學(xué)中引入項目驅(qū)動教學(xué)法，以學(xué)科競賽項目為載體，在課程內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進行了一些探索和嘗試，使教師與學(xué)生的課程知識結(jié)構(gòu)在課程建設(shè)與改革中得到進一步的優(yōu)化，進一步提高了學(xué)生的工程實踐能力。

1 當前教學(xué)狀況現(xiàn)狀分析

作為生物醫(yī)學(xué)工程系的專業(yè)必修課程，“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”課程涉及到電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信號及圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等，目前在教學(xué)和實踐過程中存在著一些弊端，教學(xué)模式和環(huán)節(jié)比較單一，課程內(nèi)容老化、陳舊，更新不及時，缺乏實用性和針對性，課程課程內(nèi)容的組織與工作過程不一致，學(xué)生實訓(xùn)力度不足，沒有與臨床很好地結(jié)合起來。其中最突出的是課程內(nèi)容缺乏實用性和針對性，忽視了對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，不適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

該課程原來是12 學(xué)時的實驗教學(xué)時間，是在理論課后開設(shè)的實踐環(huán)節(jié)，實驗內(nèi)容為4個具體實驗，分別是50 Hz陷波器、心電放大器研究、心率顯示器、QRS 波檢出器，2～3 人為一組。學(xué)生對于醫(yī)學(xué)儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、電路的理解得到了加深，鞏固了理論教學(xué)內(nèi)容，但由于實驗以驗證性實驗為主，一定程度上限制了學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，甚至還束縛了學(xué)生創(chuàng)新才能的充分發(fā)揮。因此，需要改變以往單一的教學(xué)模式，引入項目驅(qū)動教學(xué)法，通過多學(xué)科知識的融合交叉來完成某一醫(yī)學(xué)儀器的產(chǎn)品設(shè)計，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的積極性和主動性，鍛煉學(xué)生運用專業(yè)知識來解決實際問題的能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，使其在畢業(yè)后就業(yè)與創(chuàng)業(yè)中發(fā)揮所長，實現(xiàn)自己的夢想。

2 課程教學(xué)改革和實踐過程

從2015 級生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生開始，分別在理論教學(xué)、實踐教學(xué)、項目實施和考核評價方面進行了實踐，旨在提高學(xué)生交流溝通、自主學(xué)習(xí)、專業(yè)知識應(yīng)用、產(chǎn)品設(shè)計等創(chuàng)新能力，并使之能得到可持續(xù)發(fā)展[1]。

2.1 理論教學(xué)整合與優(yōu)化

在以往所用教材的基礎(chǔ)上，將課程內(nèi)容進行了整合與優(yōu)化，從醫(yī)學(xué)儀器的基本原理出發(fā)，通過生理系統(tǒng)建模方法的講解，掌握醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計原則，然后以學(xué)生的崗位勝任力為導(dǎo)向，構(gòu)建項目化教學(xué)單元。每類典型醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計基礎(chǔ)作為一個教學(xué)項目，包括生理類醫(yī)學(xué)儀器、治療類醫(yī)學(xué)儀器、便攜式醫(yī)學(xué)儀器、遠程醫(yī)學(xué)儀器等，實行理論、實踐一體化的單元式教學(xué)。學(xué)生從原來的被動教育模式——教師課堂講授，學(xué)生聽課，課后答疑逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)式，使學(xué)生主動地參與教學(xué)過程，有目的地獲取有用的信息，并在一個團隊中發(fā)揮自己的作用，最大地發(fā)揮學(xué)生自身的主觀能動性，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。

2.2 課程教學(xué)網(wǎng)站

疫情期間的空中課堂與以往的教學(xué)模式相比，發(fā)生了很大的變化，在“停課不停教、停課不停學(xué)”的前提下，為了保證線上教學(xué)順利開展，分工協(xié)作，對教學(xué)內(nèi)容重組，精心設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，逐步建設(shè)和完善課程資源，包括錄制視頻、項目拓展資料、在線直播、互動討論等，結(jié)合具體案例進行分析，通過完成作業(yè)、課后討論與互動發(fā)言等及時了解學(xué)生在線學(xué)習(xí)狀況，解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，建立多元化、過程化、動態(tài)化評價體系，采取靈活多樣的考評方式，更有針對性地指導(dǎo)、引導(dǎo)和督查學(xué)生學(xué)習(xí)，增強了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，實現(xiàn)了特殊時期線上教學(xué)與開學(xué)后教學(xué)進度的有效銜接。

2.3 開放式實驗室教學(xué)

“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”課程知識點多、課時少、實用性強，教師除了講授重點、難點外，更多的是把握方向和指導(dǎo)，更好地發(fā)揮教師的監(jiān)督、協(xié)調(diào)和指導(dǎo)等作用。設(shè)立了實驗室開放日，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣與愛好，參與到學(xué)科競賽項目或者教師的橫縱向科研項目中，也可以自擬題目，組成課題小組，共同研究討論，鼓勵學(xué)生有自己的獨立見解，即使是不成熟的想法也可以講出來，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的潛力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)熱情。

在項目研究過程中，以學(xué)生研究為主，教師指導(dǎo)為輔，讓學(xué)生真正融入到項目研究的過程中[2]。首先，教師指導(dǎo)學(xué)生完成項目整體方案設(shè)計，確定研究目標；其次，學(xué)生廣泛查閱資料，為方案實施提供理論和原理支持；然后，學(xué)生根據(jù)已定方案，進行硬件和軟件設(shè)計，并進行仿真實驗和作品測試，這是最為關(guān)鍵的一步；最后，對項目研究過程及成果進行總結(jié)，教師指導(dǎo)學(xué)生撰寫設(shè)計報告。

在這里，學(xué)生完成了課堂到實踐的過渡，和教師可以進行全面溝通，為大學(xué)生科研能力的提升和創(chuàng)新能力的增強提供了平臺。

2.4 項目驅(qū)動教學(xué)

“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”教學(xué)環(huán)節(jié)是全面應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識的過程，要將前3年學(xué)過的電子技術(shù)、計算機、傳感器、信號處理等專業(yè)基礎(chǔ)課和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課有機地融合起來，實現(xiàn)知識的一個大貫通。通過對歷屆學(xué)科競賽項目的分析研究，結(jié)合企業(yè)、醫(yī)院真實工作情境或任務(wù)，經(jīng)過對項目進一步優(yōu)化整合，轉(zhuǎn)化為教學(xué)任務(wù)，貫穿于教材、教學(xué)、實訓(xùn)、參賽等多個環(huán)節(jié)。

項目選擇上既要符合教學(xué)計劃的要求，又要兼顧學(xué)生的知識水平、實際情況及課程設(shè)計時間的限制，同時還要有利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新能力、獨立分析問題、解決問題能力。采用學(xué)生自主擬題與教師擬題相結(jié)合的方式，學(xué)生需具備一定的電子實驗技能，并能綜合運用所學(xué)電子理論知識和醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理的理論知識，經(jīng)過一定努力方可完成。

教師不再用以前的以“知識點”為線索，而是改用以“項目”為線索，以“子項目”為模塊，各“子項目”對應(yīng)相應(yīng)課程，在項目實施過程中學(xué)生的知識水平節(jié)節(jié)攀升。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、小組協(xié)作等方式，在教學(xué)過程中不斷地根據(jù)“項目”的需求來學(xué)習(xí)，變被動地接受知識為主動地尋求知識，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀，由“學(xué)會”到“會學(xué)”，逐步完成項目任務(wù)。最后學(xué)生展示自己的項目成果，接受他人的評價和教師的反饋。

“項目驅(qū)動”在設(shè)計方面可分為“方案及原理分析、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試、產(chǎn)品制作、設(shè)計報告”6個“子項目”。

項目實施分解如圖1 所示。

圖1 項目實施分解圖

2.5 構(gòu)建完善的考核評價體系

該課程由于注重理論與實踐相結(jié)合，考核方式也進行了不同于傳統(tǒng)筆試的改革。改革如下：分筆試成績（50%）和課程設(shè)計考核成績（50%）兩部分，項目組限定2～3 人為一組。課程設(shè)計考核按組內(nèi)自評、學(xué)生評委評分、教師評分等多步進行，采取“過程性”與“結(jié)果性”相結(jié)合的考核方式[3]。

為了鼓勵學(xué)生動手、動腦，調(diào)動其學(xué)習(xí)的積極性，養(yǎng)成科學(xué)的工作態(tài)度，考核成績評定由3 部分組成：項目研究過程、項目研究成果及設(shè)計報告以及作品展示。項目研究過程成績是對項目研究進展及學(xué)生參與度給出的評價，包括工作態(tài)度、平時表現(xiàn)和團隊協(xié)作能力，占總成績的20%；項目研究成果及設(shè)計報告成績是對項目研究結(jié)果及撰寫設(shè)計報告情況給出的評價，占總成績的40%；作品展示成績是學(xué)生對項目研究的總結(jié)展示，占總成績的40%。最后匯總3 部分成績，給出“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”課程設(shè)計的考核成績。

在改革考核方式時，同樣要注重考試的導(dǎo)向作用，增強考核這一環(huán)節(jié)的靈活性，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，鞏固項目式教學(xué)成果，促進理論與實踐的有機融合。

3 基于競賽項目驅(qū)動的課程改革與實踐成果

將項目驅(qū)動教學(xué)法融入教學(xué)過程，以各類學(xué)科競賽為驅(qū)動，以學(xué)生為主體，指導(dǎo)教師和學(xué)生對競賽題目共同研究、設(shè)計、實踐，學(xué)生在項目研究過程中更加深刻理解醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理的相關(guān)知識，鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。同時，教師的教學(xué)和科研水平也得到了提升，還促進了學(xué)生和教師合作的默契感。醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計研究也將為專業(yè)發(fā)展指明方向，培養(yǎng)學(xué)生認識、分析、解決問題的科學(xué)思維和能力。

3.1 省級及以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽獲獎總數(shù)逐年提高

近5年來，生物醫(yī)學(xué)工程系在省級以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中共獲獎113 項，其中國家獎共26 項，國家級一等獎6 項。其中，全國大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計競賽共獲得國家一等獎4 項，二等獎3 項，三等獎14 項，全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中獲得國家一等獎2 項，國家二等獎3 項，在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+等競賽中也獲得省級以上獎項若干次。在多次獲得各類獎項的同時，學(xué)院的知名度得到了提升，更促進了學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)的提升。

3.2 論文、專利等研究成果逐年增加，學(xué)生就業(yè)前景良好

學(xué)生參與學(xué)科競賽或者教師科研項目后，研究成果凸顯，以本科生為第一作者發(fā)表的論文、專利等研究成果數(shù)量逐年增加。在研究生復(fù)試環(huán)節(jié)中，更看重實踐動手能力和科研水平，學(xué)生成績遙遙領(lǐng)先，得到招考院校的高度認可。在每年的企事業(yè)單位招聘中，參加過創(chuàng)新項目或者競賽的學(xué)生都是他們優(yōu)先招聘的對象，就業(yè)情況日漸良好。也對已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生進行了跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們在后續(xù)的企業(yè)工作中能夠較快地進入角色，發(fā)揮自身的才能[4]，為專業(yè)方向的拓展指明了方向。

4 結(jié)語

構(gòu)建以學(xué)科競賽為主要載體的“醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計原理”課程建設(shè)，通過對歷屆學(xué)科競賽項目的分析研究，結(jié)合企業(yè)、醫(yī)院真實工作情境或任務(wù)，經(jīng)過對項目進一步優(yōu)化整合，轉(zhuǎn)化為教學(xué)任務(wù)，貫穿于教材、教學(xué)、實訓(xùn)、參賽等多個環(huán)節(jié)，可以徹底改變單一文本課程知識與企業(yè)、醫(yī)院脫節(jié)的問題，使教師與學(xué)生的課程知識結(jié)構(gòu)在課程建設(shè)與改革中得到進一步的優(yōu)化，同時縮小了教學(xué)內(nèi)容與單位需求的差距，實現(xiàn)了教學(xué)過程的多樣化。

采用項目驅(qū)動教學(xué)模式，以各級各類學(xué)科競賽為項目主體，對學(xué)生進行醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計全過程的訓(xùn)練，學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報、競賽獲獎、論文發(fā)表、專利申請等方面較以前有了很大提高，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。同時以點帶面，對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)乃至其他專業(yè)課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新上能起到一定的借鑒作用。