余學(xué)飛， 余曉鍔， 張 寧， 郭淑艷， 張志德

(南方醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院， 廣東 廣州 510515)

PBL在“醫(yī)學(xué)電子儀器”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

余學(xué)飛， 余曉鍔， 張 寧， 郭淑艷， 張志德

(南方醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院， 廣東 廣州 510515)

本文針對我?！搬t(yī)學(xué)電子儀器”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的弊端，結(jié)合該課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)，探索將PBL教學(xué)法引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

PBL教學(xué)法；醫(yī)學(xué)電子儀器；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引言

PBL(Problem /Project Based Learning)是一種以問題或項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法。它強(qiáng)調(diào)以問題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心，主張主動式學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生合作、溝通能力及團(tuán)隊(duì)精神，進(jìn)而提高學(xué)生自學(xué)能力、綜合思考能力和解決實(shí)際問題能力。在其提出的40多年間，PBL 教學(xué)法有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，國內(nèi)外許多大學(xué)都進(jìn)行了基于PBL教學(xué)法的教學(xué)改革，取得了良好的效果[1-3]。我校從2010年開始在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的“醫(yī)學(xué)電子儀器”(簡稱:“醫(yī)儀”)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了基于PBL教學(xué)法改革嘗試，通過改革，激發(fā)了學(xué)生對“醫(yī)學(xué)電子儀器”實(shí)驗(yàn)的興趣，該方法有助于學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)及創(chuàng)新能力的提高，取得了優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)效果。

1 “醫(yī)儀”實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

“醫(yī)儀”屬于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)高年級學(xué)生的核心專業(yè)課程，有著極強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)電子儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、電路以及設(shè)計(jì)方法等。其中醫(yī)學(xué)電子儀器的設(shè)計(jì)包括原理設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作和調(diào)試(硬件和軟件調(diào)試)、樣機(jī)性能指標(biāo)測試等相關(guān)流程。而掌握基本設(shè)計(jì)方法的重要途徑是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的正確性直接影響整個(gè)課程的學(xué)習(xí)效果。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用灌輸式方法，學(xué)生參照教師提供的講義，依據(jù)固有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種以教師為主的授課方式難以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，遏制了學(xué)生的創(chuàng)造力。另外實(shí)驗(yàn)一般是編組進(jìn)行，一組當(dāng)中可能只有一兩個(gè)核心學(xué)生在認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，其他同組學(xué)生在搭“順風(fēng)車”而交差，實(shí)驗(yàn)課沒有達(dá)到提高全體學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力的目的。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)問題是實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)體系欠科學(xué)性，這種成績評價(jià)方法重結(jié)果而輕過程，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成績無法真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ矡o法反映團(tuán)隊(duì)合作精神[4，5]。

2 “醫(yī)儀”PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1 問題設(shè)計(jì)

問題設(shè)計(jì)是“醫(yī)儀”PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)的問題不僅要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的知識水平、實(shí)驗(yàn)技能等因素，同時(shí)要考慮問題的連貫性、前瞻性和趣味性。為此將該課程多個(gè)章節(jié)的內(nèi)容整合在一起，比如在“移動監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)”PBL案例中，既包括了心電測量、血壓測量、體溫測量、血氧飽和度測量等章節(jié)的內(nèi)容，還包括電氣安全、電磁兼容等相關(guān)知識，同時(shí)也將可穿戴技術(shù)和移動醫(yī)療等新技術(shù)涵蓋在內(nèi)。

2.2 教學(xué)實(shí)施

1)自主學(xué)習(xí)

授課教師將精心設(shè)計(jì)的問題傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。為了便于學(xué)生鍛煉自主解決問題的能力，教師應(yīng)提供期刊數(shù)據(jù)庫、電子元器件資料查詢、電子儀器設(shè)計(jì)類專業(yè)網(wǎng)站地址等信息。同時(shí)組建教學(xué)QQ群和微信群等網(wǎng)絡(luò)平臺，方便師生、學(xué)生之間討論溝通。例如學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐“移動監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)”中的“心電測量”時(shí)，學(xué)生首先要關(guān)注心電信號的特點(diǎn)(頻率范圍和幅度范圍)，明確測量心電信號的臨床意義；其次要求學(xué)生查閱有關(guān)心電信號測量文獻(xiàn)資料，了解心電放大電路的各種最新技術(shù)，比較不同放大電路的特點(diǎn)，在充分理解心電測量原理的基礎(chǔ)上，依據(jù)“滿足應(yīng)用要求、方便調(diào)試、應(yīng)用最新技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性”的基本原則，最終設(shè)計(jì)出心電信號采集電路的實(shí)驗(yàn)方案、技術(shù)路線和驗(yàn)收測試參數(shù)等。

2)小組討論

分組討論是PBL教學(xué)法的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生以4-6人為一個(gè)小組,按學(xué)習(xí)成績和平時(shí)表現(xiàn)合理搭配。通過小組討論并通過互動平臺與教師進(jìn)行交流討論，例如，在“心電測量模塊設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)中，教師先向?qū)W生明確必須解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題：心電信號放大、干擾抑制、1 mV定標(biāo)電路、電氣安全及電磁兼容等問題。而后，各小組對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論，形成實(shí)驗(yàn)的初步設(shè)計(jì)方案，包括原理框圖、電路原理圖、軟件框圖、所需電子元器件列表、實(shí)驗(yàn)各階段時(shí)間安排表以及小組各成員在實(shí)驗(yàn)中的分工等內(nèi)容。再按時(shí)間進(jìn)度安排舉行開題報(bào)告會，每組選派一名成員做開題匯報(bào)，其他成員可以補(bǔ)充并且回答現(xiàn)場各種提問，教師對各小組實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評并確定最終的實(shí)驗(yàn)操作方案。

3)實(shí)驗(yàn)過程

各小組學(xué)生將依據(jù)討論制定的最終方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括電路板的設(shè)計(jì)和制作、元器件的購買和焊接、硬件電路調(diào)試、軟件程序編寫和調(diào)試等。

4)成果答辯

每一過程都有詳細(xì)的記錄，軟硬件調(diào)試成功后進(jìn)行參數(shù)測試，當(dāng)各參數(shù)測試符合設(shè)計(jì)要求后可提請答辯。答辯委員會由指導(dǎo)教師和各小組各派一名學(xué)生組成。小組匯報(bào)15分鐘，提問交流15分鐘。通過現(xiàn)場成果展示及答辯交流，對各小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、對實(shí)驗(yàn)中未解決的問題和新發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行探討、交流，最終由答辨委員會對每組成績按表1各分項(xiàng)進(jìn)行打分。通過這一完整的過程，學(xué)生將“醫(yī)儀”的理論知識與實(shí)際應(yīng)用問題聯(lián)系起來，進(jìn)一步深化對理論知識的掌握[6]。

2.3 成績評價(jià)

在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)中制定合理的實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)方法對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果將產(chǎn)生直接的影響。為此，必須做到“實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果并重”，實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)也在表1中有所體現(xiàn)。

3 “醫(yī)儀”PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果分析

我們采用問卷調(diào)查、論文答辯、座談等形式對“醫(yī)儀”PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行了評價(jià)，了解學(xué)生對PBL教學(xué)方法的認(rèn)同程度及提高自身能力方面的作用。調(diào)查在我院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)2008、2009、2010級共270名學(xué)生中展開，其中有效問卷240份，調(diào)查結(jié)果見表2。調(diào)查顯示85%以上學(xué)生認(rèn)為PBL教學(xué)法能達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對學(xué)習(xí)方法的影響也很大，信息收集加工、整理運(yùn)用，獨(dú)立思考和解決問題的能力等得到很大提高。90%以上學(xué)生認(rèn)為團(tuán)隊(duì)協(xié)作在PBL教學(xué)中非常重要，分工合作，信息共享可以提高學(xué)習(xí)效率，討論過程可以彌補(bǔ)知識的不足，表達(dá)溝通能力得到鍛煉和提高[7]。

表1 成績考核表

表2 PBL教學(xué)效果問卷調(diào)查結(jié)果分析表

4 “醫(yī)儀”PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施體會

4.1 有利于組建教學(xué)團(tuán)隊(duì)、提升教師教學(xué)水平

PBL教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)對教師的要求更高：設(shè)計(jì)合適、有吸引力的問題，提出清晰可達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)；適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生討論的深入，在軟硬件調(diào)試過程中發(fā)揮引導(dǎo)者和促進(jìn)者的作用。

醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計(jì)涉及的知識面廣，需要教師具備廣博的專業(yè)知識和豐富的醫(yī)學(xué)儀器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為此我們組建了由具有豐富科研和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師擔(dān)綱的PBL實(shí)驗(yàn)課教師團(tuán)隊(duì)，還將在讀碩士研究生吸收入團(tuán)隊(duì)中，他們對學(xué)生的指導(dǎo)能夠切中要害，做到有的放矢。教師團(tuán)隊(duì)都要充分理解PBL教學(xué)的理念和實(shí)施步驟，使得教學(xué)技能規(guī)范化，問題設(shè)計(jì)科學(xué)化，局面掌控專業(yè)化。

4.2 提高學(xué)生的綜合能力

研究性學(xué)習(xí)、同伴學(xué)習(xí)是PBL教學(xué)法的兩大特點(diǎn)。在開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)觀和學(xué)習(xí)方法得到了改變，能將“醫(yī)儀”前后各章的內(nèi)容融會貫通，并在教師指導(dǎo)下學(xué)會如何查閱文獻(xiàn)資料、如何提取有效信息，分析問題和解決問題的能力也得到提高。

4.3 形成科學(xué)評價(jià)體系

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核往往只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而PBL實(shí)驗(yàn)考核更重視考核實(shí)驗(yàn)全過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，注重科研精神的養(yǎng)成考核，注重實(shí)驗(yàn)過程中各種能力的考核。為配合PBL教學(xué)的開展，我們在學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范指引下編制了完善的考核體系。

5 結(jié)語

“醫(yī)學(xué)電子儀器”實(shí)驗(yàn)是涉及多門基礎(chǔ)知識綜合運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生從查閱資料、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、利用專業(yè)軟件繪制電路原理圖(SCH)、電路制板圖(PCB)、微處理器算法編程、實(shí)驗(yàn)儀器使用、實(shí)驗(yàn)操作、問題分析到撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等每一個(gè)環(huán)節(jié)都親力親為，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)了他們對“醫(yī)學(xué)電子儀器”實(shí)驗(yàn)課的興趣，體驗(yàn)了完整的醫(yī)學(xué)電子儀器的開發(fā)過程。教師團(tuán)隊(duì)和諧的團(tuán)隊(duì)精神對學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作產(chǎn)生了積極的影響，使他們更深地體會到了團(tuán)結(jié)合作的力量; 教師與學(xué)生的零距離互動及問題自主討論的方式密切了師生關(guān)系，也增進(jìn)了師生之間的相互關(guān)注、相互理解及情感交流。凡此種種，都從側(cè)面提升了學(xué)生的就業(yè)能力。

[1] 馬穎哲, 張桂榮, 劉劍凱等. PBL教學(xué)法在醫(yī)學(xué)八年制生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中應(yīng)用的嘗試[J]. 杭州: 中國高等醫(yī)學(xué)教育, 2013, 9: 85-86

[2] 王紅成, 李洪濤, 凌東雄. 基于問題學(xué)習(xí)的“光學(xué)”課程教學(xué)改革[J]. 南京: 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 36(2): 71-75

[3] 蘇娟，于璐，尹勇等. 在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)教學(xué)改革的探討[J]. 北京：中國醫(yī)療設(shè)備, 2013,28(5): 120-122

[4] 屈曉超, 王建勛, 朱守平等. 淺談《醫(yī)學(xué)電子儀器》實(shí)踐教學(xué)中的創(chuàng)新與發(fā)展[J]. 成都: 時(shí)代教育, 2014, 8: 205

[5] 周晶, 邱媛媛, 王敬時(shí). 《醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)》課程的教改探索[J]. 濟(jì)南: 科技信息, 2013,11: 28, 36

[6] 李正美. 基于PBL教學(xué)法的《醫(yī)學(xué)電子儀器》實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J], 中國科技信息. 北京: 2012, 11: 242

[7] 張婷, 許健, 陶方方等. PBL教學(xué)法在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J]. 西安: 西北醫(yī)學(xué)教育2014, 22(1): 114-116

Application of PBL in Medical Electronic Instrument Experiment Teaching

YU Xue-fei, YU Xiao-e, ZHANG Ning, GUO Shu-yan, ZHANG Zhi-de

(SchoolofBiomedicalEngineering,SouthernMedicalUniversity，Guangzhou510515，China)

Combining the characteristics of the experiment content of the Medical Electronic instrument, PBL is being adopted in order to solve the existed problems arising from the use of traditional teaching method. It can stimulate students' interest, improve their self-learning ability, train them to solve problems independently and creatively. In this way, we can enhance the effectiveness and quality of experiment teaching.

PBL teaching method; medical electronic instrument; experiment teaching

2015-07-02;

2015-12- 23

廣東省2014年高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目(編號GDJG20142116)

余學(xué)飛(1965-)男，博士，教授，主要從事智能醫(yī)學(xué)儀器研究及教學(xué)工作,E-mail:xuefeiyu@smu.edu.cn 張志德(1981-)，男，碩士，講師，主要從事生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)和管理工作，E-mail:zider@fimmu.com

G642.0

A

1008-0686(2016)02-0112-04