薛慧君　張楊　于霄　馬曉玉　呂昊

[摘 要] 為了探索解決醫(yī)學(xué)院校背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中長(zhǎng)期存在的“注重工科基礎(chǔ)、弱化醫(yī)工理念”問(wèn)題，以空軍軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“電路原理”課程教學(xué)為研究對(duì)象，分析“電路原理”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題與不足，分別從課程教學(xué)內(nèi)容整合、項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容的制定與實(shí)施、補(bǔ)充性實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)三方面進(jìn)行改革，使課程教學(xué)內(nèi)容得到了全面性、系統(tǒng)性的完善。項(xiàng)目化教學(xué)的開(kāi)展，有望實(shí)現(xiàn)“醫(yī)工”特色教學(xué)，為醫(yī)學(xué)院校背景下的軍事生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革提供有意義的借鑒和參考。

[關(guān)鍵詞] 生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè);電路原理;項(xiàng)目化教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2020年度空軍軍醫(yī)大學(xué)校級(jí)教學(xué)重點(diǎn)課題陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“機(jī)械作業(yè)振動(dòng)干擾下的UWB生物雷達(dá)人體目標(biāo)識(shí)別技術(shù)研究”（2020JQ-443）

[作者簡(jiǎn)介] 薛慧君（1983—），女（滿族），遼寧葫蘆島人，生物物理學(xué)博士，空軍軍醫(yī)大學(xué)軍事生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系醫(yī)學(xué)電子學(xué)教研室講師，主要從事非接觸生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)和處理技術(shù)研究;呂 昊（1981—），男（土家族），湖北宜昌人，生物物理學(xué)博士，空軍軍醫(yī)大學(xué)軍事生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系醫(yī)學(xué)電子學(xué)教研室主任，副教授（通信作者），主要從事非接觸生物雷達(dá)探測(cè)技術(shù)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）16-0056-04[收稿日期] 2021-08-02

一、引言

為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代社會(huì)發(fā)展需求，以及在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域從事教學(xué)、科研、技術(shù)開(kāi)發(fā)和管理的創(chuàng)新人才目標(biāo)，各高校都制定了“通識(shí)基礎(chǔ)+專業(yè)基礎(chǔ)+專業(yè)技能”相結(jié)合的教學(xué)體系，其中專業(yè)基礎(chǔ)課發(fā)揮了連接基礎(chǔ)知識(shí)和工程實(shí)踐的橋梁作用。然而，以醫(yī)學(xué)院校為背景的生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容與國(guó)內(nèi)外工科院校中生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程基本相同，這就使得以醫(yī)學(xué)院校為背景的生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)特色不突出，長(zhǎng)期存在“注重工科基礎(chǔ)、弱化醫(yī)工理念”的問(wèn)題。

本文以空軍軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“電路原理”課程為研究對(duì)象，在原有的教學(xué)理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，按照“以學(xué)生為中心，以醫(yī)工項(xiàng)目為牽引，培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)工人才”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)“電路原理”課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容改革，探索“醫(yī)工”結(jié)合教學(xué)新模式，為醫(yī)學(xué)院校背景下生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革提供有意義的借鑒和參考。

二、關(guān)于項(xiàng)目化教學(xué)的概述

所謂項(xiàng)目化教學(xué)，是把課程知識(shí)轉(zhuǎn)化為多個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過(guò)開(kāi)展以項(xiàng)目為核心的教學(xué)活動(dòng)，直接參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施整個(gè)過(guò)程的一種教學(xué)方式[1]。

項(xiàng)目化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)之間最大的區(qū)別在于，項(xiàng)目化教學(xué)改變了傳統(tǒng)課堂以教師為中心的教學(xué)模式，課堂教學(xué)變成了以學(xué)生、項(xiàng)目及實(shí)踐為中心的教學(xué);項(xiàng)目化教學(xué)更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和應(yīng)用能力，符合當(dāng)下高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的教學(xué)要求，有利于縮小學(xué)生畢業(yè)后任職崗位需求與自身能力之間的差距，讓學(xué)生更好地適應(yīng)新時(shí)代醫(yī)工發(fā)展需求。

三、“電路原理”課程定位

“電路原理”課程是我校生物醫(yī)學(xué)工程必修的電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是學(xué)生完成“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“大學(xué)物理”等基礎(chǔ)課程之后首次接觸的工程類課程，主要學(xué)習(xí)電路的基本概念、基本理論、基本分析和計(jì)算方法，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的入門(mén)課，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程體系中起著承前啟后的重要作用，為以后學(xué)習(xí)“醫(yī)用儀器”和“軍隊(duì)衛(wèi)生裝備與計(jì)量”等課程建立必要的理論基礎(chǔ)，其教學(xué)目的不僅是讓學(xué)生理解學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生工程思維與實(shí)踐的素質(zhì)[2]。

四、“電路原理”課程教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題

（一）課程教學(xué)內(nèi)容安排不合理

為了避免同一學(xué)科中不同課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)和累贅，結(jié)合人才培養(yǎng)方案，我校針對(duì)不同學(xué)科的課程進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容精簡(jiǎn)，這種做法在一定程度上降低了因?qū)W時(shí)有限導(dǎo)致的授課壓力[3]，但如果考慮不周則會(huì)影響課程的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。比如：考慮到“模擬電子技術(shù)”教學(xué)中會(huì)重點(diǎn)講授放大器，“電路原理”便將含有運(yùn)算放大器電阻電路部分進(jìn)行刪除，分析可知，“模擬電子技術(shù)”中放大器講授占用數(shù)十學(xué)時(shí)，詳細(xì)講授放大器的內(nèi)部組成、分類及工作原理等，知識(shí)點(diǎn)更加細(xì)致化，“電路原理”如果刪除此部分，不僅不能讓學(xué)生對(duì)含運(yùn)算放大器電阻電路產(chǎn)生系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，還會(huì)失去與放大器相關(guān)電阻電路的分析和設(shè)計(jì)，由于教學(xué)內(nèi)容不完整，可能會(huì)影響項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐拓展和創(chuàng)新。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容缺乏特色

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷和座談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為“電路原理”課程比較抽象難學(xué)，教師在授課過(guò)程中沒(méi)有將枯燥的理論知識(shí)與專業(yè)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，在教學(xué)內(nèi)容中較少引入醫(yī)學(xué)案例，較少使用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際醫(yī)學(xué)問(wèn)題，因此，部分學(xué)生無(wú)法理解課程學(xué)習(xí)意義，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。而我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)具有軍事和醫(yī)學(xué)雙重背景，人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)復(fù)合型軍事生物醫(yī)學(xué)工程人才，教學(xué)中要突出“軍事—醫(yī)學(xué)—工程”三者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合[4]。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以進(jìn)一步增進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握，還能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)[5]。受傳統(tǒng)教學(xué)模式影響，“電路原理”課程理論和實(shí)驗(yàn)部分是分開(kāi)教學(xué)的，實(shí)驗(yàn)課的主要作用是輔助理論教學(xué)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大于90%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上根據(jù)教師要求或?qū)嶒?yàn)教材內(nèi)容按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，缺乏主動(dòng)性和新鮮感，沒(méi)有真正理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚皇潜粍?dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，導(dǎo)致學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力較弱，如遇到難度稍微大的實(shí)際問(wèn)題便束手無(wú)策。

五、“電路原理”課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容改革

（一）課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合AE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1

選擇科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容是“電路原理”項(xiàng)目化教學(xué)改革的基礎(chǔ)和核心，將課程教學(xué)內(nèi)容與項(xiàng)目有機(jī)融合，是體現(xiàn)“醫(yī)工”特色教學(xué)、培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐應(yīng)用能力的前提[6]。本文擬結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有條件、學(xué)生實(shí)際情況和任職崗位需求，在基礎(chǔ)教學(xué)中增加工程背景知識(shí)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景分析[7]，在不增加學(xué)時(shí)的情況下，加強(qiáng)課程教學(xué)內(nèi)容整合，比如，將含有運(yùn)算放大器的電阻電路內(nèi)容納入教學(xué)計(jì)劃，將電路的方程矩陣形式知識(shí)調(diào)整為自學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)框架，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)串接各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，完成教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的講授，并將其應(yīng)用于學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐中，反復(fù)訓(xùn)練提升學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)體系的全面性、系統(tǒng)性和教學(xué)實(shí)踐的前后銜接性。

（二）項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容制定

“電路原理”課程的項(xiàng)目化教學(xué)就是結(jié)合學(xué)生和課程的特點(diǎn)，以項(xiàng)目實(shí)施為導(dǎo)線，將課程中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入項(xiàng)目應(yīng)用中，再將每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)任務(wù)劃分，把學(xué)生已學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)融入課程教學(xué)內(nèi)容中。按照不同章節(jié)的電路組成特點(diǎn)及信號(hào)分析方法，通?？蓪ⅰ半娐吩怼眱?nèi)容劃分為5個(gè)不同項(xiàng)目，教師根據(jù)學(xué)生情況再將項(xiàng)目進(jìn)行具體劃分，形成項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容[7]，“電路原理”項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

（三）項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容實(shí)施

完成課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容制定以后，便進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施，包括：學(xué)生組隊(duì)、下達(dá)任務(wù)、小組自主討論、分享設(shè)計(jì)思路和方案、確認(rèn)項(xiàng)目實(shí)施方案、項(xiàng)目實(shí)踐、項(xiàng)目結(jié)束和評(píng)價(jià)、項(xiàng)目總結(jié)等，具體設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

課前準(zhǔn)備：學(xué)習(xí)之前要求學(xué)生自由組隊(duì)，教師可通過(guò)“雨課堂”或班級(jí)微信群向?qū)W生推送相關(guān)優(yōu)質(zhì)MOOC資源，要求學(xué)生提前自學(xué)。

下達(dá)任務(wù)：教師根據(jù)課前推送的MOOC資源和項(xiàng)目進(jìn)展情況，給學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生按照要求進(jìn)行練習(xí)、電路的分析、設(shè)計(jì)、仿真等。

制定方案：主要在課堂教學(xué)階段完成，教師針對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)講授，通過(guò)問(wèn)題分析，引發(fā)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的思考，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容實(shí)施方案。

實(shí)踐操作：方案確定后，學(xué)生在仿真室或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行虛擬仿真或?qū)嵺`活動(dòng)，驗(yàn)證實(shí)施方案的可行性，進(jìn)一步修改方案、調(diào)試電路。

結(jié)果評(píng)價(jià)：在項(xiàng)目進(jìn)度的重要環(huán)節(jié)或項(xiàng)目完成后，組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目工作展示、學(xué)生答辯、分析和總結(jié)，此過(guò)程中學(xué)生可將項(xiàng)目進(jìn)行中遇到的困惑和問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明，教師和其他小組成員也可進(jìn)行提問(wèn)或給予可行建議，最后針對(duì)每個(gè)小組的項(xiàng)目展示進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

為保障項(xiàng)目化教學(xué)順利實(shí)施，教學(xué)組2019年購(gòu)置了一批NI myDAQ設(shè)備，可以提供8種基于Labview的儀器，包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用表、示波器、Bode圖儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀和數(shù)字I/O，學(xué)生可以利用這些常用儀器進(jìn)行工程實(shí)踐創(chuàng)新，與NI Multisim電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件結(jié)合，為“電路原理”項(xiàng)目化教學(xué)提供理想平臺(tái)。

（四）補(bǔ)充性實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)

以項(xiàng)目化課程教學(xué)理念為指導(dǎo)，在補(bǔ)充性實(shí)驗(yàn)教材中引入醫(yī)學(xué)應(yīng)用相關(guān)案例（比如：心電信號(hào)的放大和濾波），讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)踐操作，在補(bǔ)充性實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容設(shè)置中將驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性和探索性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)多層次有機(jī)結(jié)合[8]，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比重。按照驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括獨(dú)立元器件的伏安特性分析、實(shí)際電源等效、電阻電路原理、動(dòng)態(tài)電路分析、波形發(fā)生器、RLC諧振電路等，最后通過(guò)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合應(yīng)用電路知識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，讓學(xué)生牢固掌握并形成“醫(yī)工”結(jié)合理念。

針對(duì)醫(yī)學(xué)院校中生物醫(yī)學(xué)工程電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中長(zhǎng)期存在的“注重工科基礎(chǔ)、弱化醫(yī)工理念”問(wèn)題，提出項(xiàng)目化教學(xué)理念。本文以空軍軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程“電路原理”課程教學(xué)內(nèi)容研究項(xiàng)目為例，分析了醫(yī)學(xué)背景院校中“電路原理”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題與不足，分別從課程教學(xué)內(nèi)容整合、制定項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施內(nèi)容和補(bǔ)充性實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)方面進(jìn)行討論，對(duì)“電路原理”課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面性、系統(tǒng)性調(diào)整。通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)的開(kāi)展，在教學(xué)中體現(xiàn)醫(yī)工特色，學(xué)生真正理解課程教學(xué)意義，進(jìn)而提升自身的知識(shí)運(yùn)用能力和工程實(shí)踐能力。

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Abstract： To solve the problem of “emphasizing the engineering foundation and weakening the medical engineering concept” in the teaching of electrician and electronics courses of biomedical engineering majors in medical colleges. We took the teaching of Circuit Principle course of the biomedical engineering major of Air Force Military Medical University as the research object， and analyzed the problems and shortcomings in the Circuit Principle course teaching. The reform were conducted in three aspects： the course teaching content integration， the project teaching content formulation and implementation， and the supplementary experimental teaching materials construction. Through the reform， the course content has been comprehensively and systematically perfected. The development of project teaching is expected to realize the characteristic teaching? in medical engineering major， which provides a meaningful reference for the teaching reform of electrician and electronics courses in military biomedical engineering majors of medical colleges.

Key words： biomedical engineering major; Circuit Principle; project teachingAE514F2F-9F5D-4F01-B4F6-01F5FB51E0D1