楊涵崧 朱永長 李國晶 張云龍 王濤 彭太

摘 要：為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化形勢下產(chǎn)業(yè)發(fā)展對創(chuàng)新工程人才的需求，實施制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略，2016年教育部成立CDIO工程教育聯(lián)盟。佳木斯大學(xué)2012年組建CDIO工程教育團(tuán)隊，對《生物醫(yī)學(xué)材料》課程采用CDIO工程教育模式，在培養(yǎng)目標(biāo)與課程教學(xué)大綱的CDIO工程定位、課程教學(xué)內(nèi)容改革、翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計、開展模擬項目訓(xùn)練、教學(xué)反思與反饋活動等方面改革，取得了預(yù)期成效。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育 生物醫(yī)學(xué)材料 改革

中圖分類號：F016.3;G642.0? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2022）04-204-02

CDIO由構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)以及運作（Conceive、Design、Implement、Operate）構(gòu)成[1，2]?，F(xiàn)將佳木斯大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)課程《生物醫(yī)學(xué)材料》CDIO工程教育的改革予以總結(jié)。

一、課程CDIO工程教育定位

（一）培養(yǎng)目標(biāo)與課程教學(xué)大綱的CDIO工程定位

筆者所在的佳木斯大學(xué)分別在2012、2016、2019年對無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)分別進(jìn)行了三次培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱的重新定位與調(diào)整，更加突出工程教育理念，使學(xué)生的學(xué)科知識和產(chǎn)品研發(fā)實踐結(jié)合，融產(chǎn)業(yè)發(fā)展與產(chǎn)品發(fā)展同步的CDIO工程教育模式。2019版專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)可以分解為5個目標(biāo)和12條要求[3]。

（二）課程CDIO工程教育定位

《生物醫(yī)學(xué)材料》課程對學(xué)生的能力大綱要求見表1[3-5]。

二、課程CDIO工程教育改革

（一）課程教學(xué)內(nèi)容改革

1.部分課程內(nèi)容取材于實際案例，向?qū)W生滲透工程意識。在講授鈦與鈦合金的生物醫(yī)用領(lǐng)域時，選取了兩個真實素材。在顱腦外科使用方面，教師把協(xié)和醫(yī)院2010年11月成功用人工鈦頭骨實現(xiàn)“半腦兒”男孩顱骨修復(fù)手術(shù)的事例引入課程。貴陽少年強(qiáng)強(qiáng)（化名），患上了世界上罕見的怪病——戈勒姆癥，中醫(yī)稱為“溶骨癥”，牙齒全部脫落，其下頜骨也完全溶解消失。經(jīng)國內(nèi)外多家醫(yī)院治療都沒有效果。第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院多名專家教授，于2008年11月為強(qiáng)強(qiáng)的下巴成功實施安裝仿生鈦材料和自體骨移植手術(shù)。

這兩例醫(yī)用鈦及鈦合金的臨床應(yīng)用，涉及鈦及鈦合金材料的冶煉、成形、表面處理等工藝，都體現(xiàn)著工程應(yīng)用的能力，借此機(jī)會向?qū)W生灌輸工程與實踐、綜合性學(xué)習(xí)的思想。將我國制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略傳達(dá)給學(xué)生，增強(qiáng)對CDIO工程教育模式必要性、重要性的理解。

2.將最新知識和科技成果教給學(xué)生。例如學(xué)習(xí)組織工程學(xué)內(nèi)容時，把干細(xì)胞工程、克隆技術(shù)作為課程內(nèi)容的延續(xù)，拓寬學(xué)生知識視野。利用人工皮膚的培養(yǎng)、兔子耳朵上復(fù)制“人耳”、克隆猴以及利用人工流產(chǎn)進(jìn)行的胚胎干細(xì)胞培育等知識，一方面讓學(xué)生了解最前沿的學(xué)科內(nèi)容與熱點，培養(yǎng)學(xué)生建立學(xué)科交叉融合的思想，增加開放度;一方面對學(xué)生進(jìn)行思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)自豪感和專業(yè)認(rèn)同感，鼓勵學(xué)生樹立建設(shè)祖國理想，努力學(xué)習(xí)。同時通過任務(wù)驅(qū)動，向?qū)W生說明核心技術(shù)是國之重器，核心技術(shù)需牢牢掌握在自己手中的思政教育[6]。

（二）“翻轉(zhuǎn)課堂”設(shè)計[7]

長期以來，教師的教學(xué)常常是教師講、學(xué)生聽、學(xué)生與教師交流少的傳統(tǒng)模式。鑒于《生物醫(yī)學(xué)材料》課程學(xué)時少、教學(xué)內(nèi)容多、理論知識需要程度不深的特點，將部分教學(xué)內(nèi)容如仿生材料、干細(xì)胞工程等，提前進(jìn)行錄像，課前一周發(fā)給學(xué)生，同時利用微信班級群、智慧樹學(xué)習(xí)活動板塊留下學(xué)習(xí)的思考題，讓學(xué)生提前自主學(xué)習(xí);上課時先隨機(jī)抽查學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，在課堂授課過程中將思考題進(jìn)行解答;課堂與開啟智慧樹見面課同時進(jìn)行，每節(jié)課進(jìn)行2～3次投票、搶答、頭腦風(fēng)暴等活動，同時采取智慧軟件隨機(jī)點名方式，防止學(xué)生“掛機(jī)”人不在，也可隨時把握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的專注度;對需要討論學(xué)習(xí)的內(nèi)容，提前把任務(wù)分配到各學(xué)習(xí)小組，小組討論得出結(jié)果或結(jié)論后，由其他組進(jìn)行點評，最后教師再進(jìn)行總結(jié)。

通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的設(shè)計，克服了課程教學(xué)內(nèi)容容量大、學(xué)時偏少的狀況，有效地防止學(xué)生上課溜號、玩手機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，課堂秩序、授課質(zhì)量明顯好于傳統(tǒng)上課模式。

（三）開展工程模擬訓(xùn)練

一是進(jìn)行一次完整的實踐工程項目模擬訓(xùn)練。將自主設(shè)計和制備致密生物活性羥基磷灰石陶瓷、制備多孔生物材料、制備生物玻璃等實訓(xùn)內(nèi)容發(fā)給各學(xué)習(xí)小組，要求各小組集體完成從原料制備與檢測、成型、燒結(jié)、性能測試等內(nèi)容的方案設(shè)計，構(gòu)建學(xué)生綜合素質(zhì)、個人能力、過程和系統(tǒng)的能力。

二是研究、篩選和判別無機(jī)非金屬材料工程復(fù)雜問題的影響因素。在上課第一周，給每名學(xué)生留一個綜述性的課題，一人一題，要求課程結(jié)束前一周完成。參考文獻(xiàn)數(shù)量不少于30篇，近五年文獻(xiàn)不少于10篇，外文文獻(xiàn)不少于5篇。按照擬定的期刊格式要求成文，并準(zhǔn)備一個PPT課件，教師向?qū)W校申請4學(xué)時的多媒體教室，每名學(xué)生對自己的綜述性論文進(jìn)行講解，并由學(xué)生組成的答辯委員會當(dāng)場給出成績。

（四）做好課程反思與反饋活動

1.教師課程反思活動。知人為聰，知己為明，知人不易，知己更難。教師以課堂教學(xué)為切入點，通過實踐、反思、再實踐的過程，不斷提高對教學(xué)能力和理論的認(rèn)識，提高教學(xué)的實戰(zhàn)能力。

借助“翻轉(zhuǎn)課堂”的錄像錄音、學(xué)校的教學(xué)視頻、上課過程中給自己錄的聲音等信息，自我反思教師上課存在的問題和需要改進(jìn)的細(xì)節(jié)，及時予以改進(jìn)和改正。比如2020春季學(xué)期，利用釘釘網(wǎng)絡(luò)課程的回放功能，發(fā)現(xiàn)主講教師存在“啊”“那么”“然后”等承接語過多，語速偏快、偶爾吐字不清晰等問題，事后進(jìn)行了針對性自我調(diào)整，短期內(nèi)取得了明顯改觀;在《生物醫(yī)學(xué)材料》課程每一個教學(xué)周期，規(guī)定課程教學(xué)團(tuán)隊教師互聽互評至少三次課，將每次聽課的評價反饋給授課教師;利用教研室開會、集體備課、課程總結(jié)的機(jī)會，用“紅紅臉、出出汗”的做法，指出教師上課存在的問題，教師對照予以整改。

2.教師不斷提升教學(xué)能力。首先，教師要定準(zhǔn)自己位置，“我們是干什么的——教書育人。”往大了說，我們要講黨性原則，忠誠黨的教育事業(yè)，往小了說，我們要對得起良心道德，尊重教師這一職業(yè)，對得起這份工作。把對學(xué)生的授課當(dāng)成自己的生命線，安身立命之本，從嚴(yán)治學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)教。其次，發(fā)揮教師的主導(dǎo)地位，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動學(xué)習(xí)。明確告知學(xué)生，工科專業(yè)課的學(xué)習(xí)，枯燥晦澀難懂是正常的，要耐得住寂寞，學(xué)習(xí)需要啃骨頭的精神。教育學(xué)生正視大學(xué)的學(xué)習(xí)生活;幫助學(xué)生克服焦躁和浮躁情緒;與學(xué)生平等共處;對學(xué)生要有愛心;教育要公正;與學(xué)生進(jìn)行換位思考，關(guān)心學(xué)生愛護(hù)學(xué)生，要求他們自立自強(qiáng)[8]。第三，及時進(jìn)行自我調(diào)整和心理疏導(dǎo)，不把工作、同事、家庭瑣事的不愉快情緒帶到課堂，用舒緩平和的心態(tài)上課。上課中如出現(xiàn)學(xué)生知識掌握差、聽課狀態(tài)不好、玩手機(jī)吃零食等現(xiàn)象時，及時管理但不能影響自己的教學(xué)狀態(tài)。

《生物醫(yī)學(xué)材料》課程教學(xué)團(tuán)隊秉承一個信念，那就是教好每一門課和每一次課，一下子達(dá)到高水平不現(xiàn)實，有計劃地在一個教學(xué)輪次中，刻意地著重提升某些章節(jié)的教學(xué)能力，利用三到五個教學(xué)周期實現(xiàn)整體水平提高。多向同行學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。

3.學(xué)生對課程反饋。利用期中教學(xué)檢查、師生座談會、組織調(diào)查問卷等形式，讓學(xué)生對課程教學(xué)把想說的話說出來，讓學(xué)生對教師提出改進(jìn)意見，請學(xué)生提出對教師的授課內(nèi)容、授課形式的要求，信息反饋給授課教師。課程團(tuán)隊教師本著“有則改之、無則加勉”的虛心態(tài)度，接受學(xué)生的批評建議并予以改進(jìn)調(diào)整。

三、結(jié)果對比

通過對比，《生物醫(yī)學(xué)材料》課程在實施CDIO工程教育后，課堂教學(xué)手段更加靈活，課堂學(xué)習(xí)氣氛活躍。學(xué)生綜合設(shè)計能力、工程意識明顯提高，考試成績比實施CDIO工程教育前平均分提高5～7分，達(dá)到了預(yù)期成效。

[基金項目：佳木斯大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（編號2020JY2-18）;黑龍江省高等教育學(xué)會規(guī)劃課題（課題編號14G133）]

參考文獻(xiàn)：

[1] 周細(xì)林.基于CDIO的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J].科技與創(chuàng)新，2020（22）：113-114.

[2] 李順年，王銳.基于CDIO模式的產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)模式實踐探究[J].教育教學(xué)論壇，2020（33）：207-209.

[3] 佳木斯大學(xué)年本科專業(yè)培養(yǎng)方案（2019）：499-510.

[4] 佳木斯大學(xué)《生物醫(yī)學(xué)材料》課程教學(xué)大綱（2019）：218-223.

[5] 百度文庫.CDIO介紹[OL].（2010-11-04）[2020-01-04].http：//wenku.baidu.com/view/b2df686e58fafab069dc02c4.html

[6] 張苗玲，張?zhí)?大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入高校思想政治教育的研究.國際公關(guān)，2020（10）：42-43.

[7] 魯建輝.地方高校慕課翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)的適宜性探析[J].黑龍江教育，2020（01）：70-72.

[8] 楊涵崧，李國晶，李慕勤，等.無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革初探[J].實驗室科學(xué)，2012（04）：6-8.

（作者單位：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯 154000）

（責(zé)編：若佳）