摘 要:該文針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)卓越工程師生產(chǎn)實習(xí)中存在的三大問題(實習(xí)教學(xué)計劃與學(xué)生培養(yǎng)的終極目標(biāo)間的匹配度不夠,校內(nèi)外實習(xí)教學(xué)模式不先進(jìn)導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)熱情不高,實習(xí)考核評價體系不健全),基于工程教育認(rèn)證的基本理念,對生產(chǎn)實習(xí)的教學(xué)體系、教學(xué)模式及教學(xué)評價進(jìn)行了多層次的改革,包括構(gòu)建面向“訂單培養(yǎng)”的多層次實習(xí)教學(xué)體系、基于 “翻轉(zhuǎn)課堂”的新型實習(xí)教學(xué)模式及多元化的實習(xí)評價體系,顯著提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力,有力確保了生產(chǎn)實習(xí)效果。
關(guān)鍵詞:工程教育認(rèn)證 生物醫(yī)學(xué)工程生產(chǎn)實習(xí) 教學(xué)改革
中圖分類號:G642.44;R-4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ? ? ? ? 文章編號:1672-3791(2021)09(c)-0000-00
Research on Reform of Production Practice of Excellent Engineers Majoring in Biomedical Engineering Under the Backgroundof
Engineering Education Certification
ZHANG Xuming*
(College of Life Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan,Hubei Province,430074China)
Abstract: There exist the problems in the production practice of excellent engineers majoring in biomedical engineering,i.e.,the matching between the teaching plan and their cultivation goal is not enough,the unadvanced teaching mode inside and outside the school leads to the students insufficient enthusiasm for practice, and the practice assessment and evaluation system is not perfect. Aiming at these problems, this paper has proposed a multi-level reform scheme on the teaching system, teaching mode and teaching evaluation based on the basic concept ofengineering education certification. The reform includes the construction of the teaching system for order-orientated cultivation, the novel teaching mode based on "flipped class" and the diversified practice evaluation system. The reform has greatly improved students'innovative ability and engineering practice ability, thereby forcefully ensuring the effect of production practice.
KeyWords: Engineering education certification; Biomedical engineering;
Production practice; Teaching reform
華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科于2007年被評為國家一級重點學(xué)科,在2017年的全國第四輪學(xué)科評估中被評為A+[1]。該校生物醫(yī)學(xué)工程卓越工程師計劃(簡稱生卓計劃)于2011年開始實施,該計劃針對醫(yī)療器械領(lǐng)域的人才需求,著力培養(yǎng)具備國際視野和創(chuàng)新意識,具有實際工程能力的卓越工程技術(shù)人才。生產(chǎn)實習(xí)是生卓計劃的核心環(huán)節(jié),對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及工程實踐能力具有重要價值。工程教育認(rèn)證是工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[2,3],對加強高等工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系及促進(jìn)其國際交流具有十分重要的作用和價值。工程教育認(rèn)證也是衡量卓越工程師培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn),對學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力提出了比較高的要求。近年來,我們遵循工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),圍繞生卓計劃中的生產(chǎn)實習(xí)課程,開展了包括實習(xí)教學(xué)體系、教學(xué)模式及教學(xué)評價等一系列教學(xué)改革,有效地解決了生產(chǎn)實習(xí)中存在的問題,大大提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力,強化了生產(chǎn)實習(xí)效果。
1 ?生產(chǎn)實習(xí)存在的問題
此前的生產(chǎn)實習(xí)課程在教學(xué)計劃、教學(xué)模式及實習(xí)評價等方面存在一些問題和不足,具體體現(xiàn)在以下3個方面。
1.1 實習(xí)教學(xué)計劃與學(xué)生培養(yǎng)的終極目標(biāo)間的匹配度不夠
由于校內(nèi)有豐富工程實踐經(jīng)驗的教師不多,實習(xí)教學(xué)計劃和大綱的編寫缺乏行業(yè)專家的指導(dǎo),因此之前的教學(xué)計劃過多強調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)用方面的能力培養(yǎng),而對工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識方面的培養(yǎng)力度不夠,使得實習(xí)內(nèi)容與就業(yè)意向、市場需求等吻合度欠缺。
1.2 校內(nèi)外實習(xí)教學(xué)模式未能與時俱進(jìn),導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)熱情不高,實習(xí)效果不佳
此前校內(nèi)實習(xí)與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的主流技術(shù)脫節(jié),而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬仿真等先進(jìn)手段幾乎很少在校內(nèi)實習(xí)中運用,同時在校外實習(xí)過程中,校內(nèi)外導(dǎo)師主要充當(dāng)實習(xí)的主導(dǎo)者,而學(xué)生則多為被動實習(xí),這些因素導(dǎo)致學(xué)生自主實習(xí)熱情不高,難以保證實習(xí)效果。
1.3 實習(xí)考核評價體系不健全
此前生產(chǎn)實習(xí)效果評價手段比較單一,如僅通過學(xué)生考勤和實習(xí)報告等對實習(xí)效果做簡單評價,而未對學(xué)生在實習(xí)準(zhǔn)備、現(xiàn)場實習(xí)和實習(xí)總結(jié)這3個重要階段所體現(xiàn)出的綜合素養(yǎng)進(jìn)行全面評價。同時,生產(chǎn)實習(xí)考核評價目標(biāo)比較含糊,成績評也定存在一定的主觀性和隨意性。
2 ?生產(chǎn)實習(xí)改革的整體思路
針對此前實習(xí)教學(xué)計劃缺乏針對性、校內(nèi)外實習(xí)教學(xué)模式不先進(jìn)和實習(xí)評價指標(biāo)缺乏科學(xué)性等問題,基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大主要理念(即成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn))[4],在生卓計劃中對生產(chǎn)實習(xí)進(jìn)行了改革,即以生產(chǎn)實習(xí)內(nèi)容模塊化、實習(xí)過程和考核“問題”化、實習(xí)模式混合化為目標(biāo),通過構(gòu)建面向“訂單培養(yǎng)”[5]的多層次實踐教學(xué)體系、建立基于翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)模式、構(gòu)建多元化的科學(xué)實習(xí)評價體系等措施,達(dá)到有效提升實習(xí)效果的目的。具體思路為:在系統(tǒng)分析工程教育專業(yè)認(rèn)證對學(xué)生實踐能力要求、學(xué)生個體實習(xí)意愿、安全因素、實習(xí)經(jīng)費和實習(xí)單位實際情況基礎(chǔ)上,確定有效的實習(xí)教學(xué)計劃、實習(xí)模式和實習(xí)內(nèi)容;借助華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程本科教學(xué)實驗室和已建校外生產(chǎn)實習(xí)基地的現(xiàn)有資源,以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式為手段,實施校內(nèi)外模擬實習(xí)和現(xiàn)場實習(xí);針對實習(xí)效果評價問題,形成以問題和答辯為主,以實習(xí)報告為輔,綜合考慮平時表現(xiàn)和現(xiàn)場表現(xiàn)的成績考核制度。由此,最終建立包含實習(xí)計劃總體方案優(yōu)化、基于翻轉(zhuǎn)課堂的模擬實習(xí)與現(xiàn)場實習(xí)教學(xué)手段改革、基于現(xiàn)場操作和答辯的考核手段完善等環(huán)節(jié)的完整鏈條,為提升學(xué)生工程實踐能力提供了有效途徑。
3生產(chǎn)實習(xí)改革的具體措施
3.1 構(gòu)建面向“訂單培養(yǎng)”的多層次實習(xí)教學(xué)體系
為解決此前的實習(xí)教學(xué)計劃與學(xué)生培養(yǎng)的終極目標(biāo)間的匹配度不夠的問題,我們從教師隊伍和教學(xué)計劃的制訂這兩個方面入手,構(gòu)建多層次實習(xí)教學(xué)體系。就教師隊伍而言,我們不斷完善校內(nèi)專任教師到醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的知名企業(yè)和研究機構(gòu)進(jìn)行一線學(xué)習(xí)交流的機制,在此機制的支持下,校內(nèi)老師定期到上述企業(yè)和機構(gòu)開展交流,充分了解產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求和專業(yè)技術(shù)人才需求,同時熟悉了企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及工藝流程等,由此提高生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的實踐教學(xué)水平。同時,進(jìn)一步加強聘請醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域知名企業(yè)的技術(shù)骨干到學(xué)校兼職授課或參與實踐教學(xué)的制定工作。通過完善教師培訓(xùn)、企業(yè)交流和深造的常規(guī)機制,形成一支了解醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展及人才需求和工程實踐經(jīng)驗豐富的高水平專職和兼職結(jié)合的教師隊伍,為制訂合理的生產(chǎn)實習(xí)計劃打下了堅實的基礎(chǔ)。在教學(xué)計劃制訂方面,根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求,本著“為企業(yè)訂單培養(yǎng)人才”的原則,工程實踐經(jīng)驗豐富的校內(nèi)實習(xí)指導(dǎo)教師在企業(yè)導(dǎo)師的協(xié)助下,劃分實習(xí)模塊內(nèi)容,強化實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié),構(gòu)建了基于OBE (Outcomes-Based Education)[6,7]的多元化生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)體系,具體包括:推進(jìn)人才培養(yǎng)與生產(chǎn)勞動和社會實踐相結(jié)合,以“啟迪創(chuàng)新思維和培養(yǎng)工程實踐能力”為核心,整合課程實踐教學(xué)內(nèi)容,將實習(xí)中的各個環(huán)節(jié)圍繞強化醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研發(fā)人才的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行有機整合和銜接,構(gòu)建有利于培養(yǎng)理工醫(yī)交叉滲透的復(fù)合型研究開發(fā)類專業(yè)技術(shù)人才的實踐教學(xué)體系,使實踐教學(xué)環(huán)節(jié)形成為集“基礎(chǔ)、應(yīng)用、綜合、設(shè)計、創(chuàng)新”為一體的多方位、多層次的有機整體,全面提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實際動手能力。在實踐教學(xué)體系的具體實施方面,先通過校內(nèi)工程應(yīng)用訓(xùn)練和校外現(xiàn)場實習(xí)相結(jié)合方式,讓學(xué)生在校內(nèi)實習(xí)基地開展短期的工程應(yīng)用訓(xùn)練,為后期去企業(yè)開展現(xiàn)場實習(xí)打下基礎(chǔ),然后讓學(xué)生進(jìn)入醫(yī)療器械公司,通過參觀公司、實際接觸和操作不同的醫(yī)療器械產(chǎn)品及在企業(yè)里完成企業(yè)交付的工作任務(wù)等形式,了解醫(yī)學(xué)儀器的基本原理、基本設(shè)計和實驗方法,應(yīng)用掌握的基礎(chǔ)理論知識進(jìn)行與醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)的綜合性、工程性的設(shè)計和開發(fā)等,由此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力及在實際中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的工程實踐能力。
上述新的實習(xí)教學(xué)體系不僅為培養(yǎng)滿足醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)需要、在醫(yī)學(xué)影像和醫(yī)療設(shè)備等方面具有較強研究開發(fā)和工程實踐能力的復(fù)合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供了實踐教學(xué)支撐,而且為探索培養(yǎng)適應(yīng)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的實用型卓越人才的新模式提供了有效支撐。
3.2 建立基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的新型實習(xí)教學(xué)模式
遵循“興趣驅(qū)動、學(xué)生自主、注重過程、虛實結(jié)合”原則,依托生物醫(yī)學(xué)工程本科教學(xué)實驗室中的兩大實習(xí)平臺(包括醫(yī)療器械設(shè)計技術(shù)訓(xùn)練平臺、醫(yī)學(xué)影像和生物組織材虛擬仿真平臺)及已建立的十余家校外實習(xí)基地(包括深圳安科高技術(shù)股份有限公司、深圳市菲森科技有限公司、安翰科技(武漢)股份有限公司、武漢聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司、武漢亞洲生物材料有限公司、武漢湖北銳世數(shù)字醫(yī)學(xué)影像科技有限公司及武漢迪正雅合科技有限責(zé)任公司等),圍繞生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域內(nèi)主流的影像技術(shù)及生物材料,借助互聯(lián)網(wǎng)和虛擬仿真等先進(jìn)手段,建立以“實習(xí)微課”為基礎(chǔ)的“翻轉(zhuǎn)課堂”[8,9]教學(xué)方式,激發(fā)學(xué)生的實習(xí)興趣,達(dá)到完善生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新思維和實踐技能的目標(biāo),上述“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式實現(xiàn)思路如下。
首先,校內(nèi)導(dǎo)師在由來自醫(yī)療器械知名企業(yè)的兼職教師(包括企業(yè)家和工程技術(shù)人員)的協(xié)助下,制作“實習(xí)微課”,微課的核心是介紹實習(xí)基本情況,同時將課堂中講授的理論知識點融入實習(xí)之中,其主要內(nèi)容包含校內(nèi)實習(xí)基地情況(基地地點、設(shè)備和平臺情況、校內(nèi)實習(xí)任務(wù)及安排等)各實習(xí)企業(yè)基本情況介紹(企業(yè)歷程、企業(yè)主要產(chǎn)品、企業(yè)實習(xí)任務(wù)具體要求及安排)、與實習(xí)任務(wù)相關(guān)的軟件和硬件設(shè)計核心技術(shù)介紹等核心信息。學(xué)生自主學(xué)習(xí)這些“實習(xí)微課”內(nèi)容,包括觀看校內(nèi)實習(xí)基地和企業(yè)相關(guān)視頻,學(xué)習(xí)相關(guān)課件及企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的資料等,初步熟悉校內(nèi)生產(chǎn)實習(xí)基地及校外企業(yè)的相關(guān)情況,了解校內(nèi)外實習(xí)任務(wù)的具體內(nèi)內(nèi)容,知悉開展生產(chǎn)實習(xí)必備的專業(yè)知識和工程實踐技能,并提前儲備相關(guān)知識和掌握基本實踐技能。
其次,在考慮學(xué)生的就業(yè)意向和職業(yè)規(guī)劃的前提下,校內(nèi)導(dǎo)師結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式,指導(dǎo)學(xué)生開展個性化的“模擬實習(xí)”,該過程中學(xué)生自愿分組,在仿真或虛擬環(huán)境及實際操作環(huán)境下,借助虛擬現(xiàn)實和混合現(xiàn)實等手段及實際的醫(yī)療教學(xué)設(shè)備,在生物醫(yī)學(xué)工程本科教學(xué)實驗室自主完成校內(nèi)實習(xí)任務(wù),實習(xí)過程中學(xué)生有任何疑問或問題可以及時向老師請教,而指導(dǎo)老師也會有針對性地對學(xué)生進(jìn)行提問或考查學(xué)生完成實習(xí)任務(wù)的情況。學(xué)生通過校內(nèi)短期實習(xí),初步掌握校外實習(xí)所需的專業(yè)知識和工程實踐技能,為后續(xù)的企業(yè)實習(xí)打下基礎(chǔ)。
最后,根據(jù)學(xué)生與企業(yè)的雙向選擇情況,學(xué)生進(jìn)入醫(yī)療器械企業(yè)進(jìn)行真正的頂崗實習(xí)。實習(xí)期間,由企業(yè)導(dǎo)師以“一對一”的方式,采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式指導(dǎo)學(xué)生開展實習(xí)工作。該模式下,指導(dǎo)老師每周實習(xí)前在“實習(xí)微課”的“每周計劃”單元發(fā)布周實習(xí)任務(wù)視頻,學(xué)生學(xué)習(xí)對應(yīng)的任務(wù)視頻,并根據(jù)任務(wù)要求,自己設(shè)計任務(wù)方案和實施步驟,在自主完成相關(guān)周任務(wù)過程中,學(xué)生可以隨時就自己不懂的問題和導(dǎo)師和企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場交流,向他們尋求幫助和指導(dǎo),而導(dǎo)師會及時回答學(xué)生所提的問題并示范正確的操作或解決途徑。學(xué)生完成周任務(wù)后,會將任務(wù)完成具體情況以文字、圖片及視頻方式上傳至“實習(xí)微課”的師生互動單元,導(dǎo)師及實習(xí)的所有同學(xué)可以查閱這些信息,這不僅為導(dǎo)師考察學(xué)生階段成果提供了便捷手段,同時為學(xué)生間互相評分提供了客觀依據(jù)。
上述新的基于“實習(xí)微課”的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式,在一定程度上克服了傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)的不足,它利用生動和多維度的信息化資源,讓學(xué)生從被動實習(xí)者變?yōu)橹鲃忧笾?,而老師由實?xí)的主導(dǎo)者變?yōu)橹笇?dǎo)者,師生角色的轉(zhuǎn)變真正體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自學(xué)能力。此外,“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式強調(diào)交互性、合作性和參與性,即實習(xí)中學(xué)生遇到的問題需師生雙方的積極參與及交互式學(xué)習(xí)和合作式討論來解決,此過程大大提升了學(xué)生分析問題和解決困難的能力。
3.3 構(gòu)建多元化的科學(xué)實習(xí)評價體系
針對現(xiàn)有實習(xí)評價體系的不足,構(gòu)建了包含評價主體、評價方式和評價指標(biāo)多元化的實習(xí)評價新體系。
評價主體多元化包括學(xué)生自我評價(占比10%)、學(xué)生相互評價(占比20%)、校內(nèi)外指導(dǎo)教師評價(校內(nèi)外導(dǎo)師評分各占35%),其中學(xué)生自我評價主要反映學(xué)生對實習(xí)的自我認(rèn)知情況,學(xué)生主體間交互評價則從側(cè)面反映了學(xué)生實習(xí)時的積極性、合作意識和團(tuán)隊意識等信息,校內(nèi)外指導(dǎo)教師評價則直觀反映學(xué)生實習(xí)態(tài)度、能力及實習(xí)任務(wù)完成情況等,納入多方主體的評價結(jié)果不僅能更客觀反映學(xué)生實習(xí)情況,而且可激發(fā)學(xué)生實習(xí)的主動性和積極性,強化評價指標(biāo)的積極引導(dǎo)作用。
評價方式多元化則包括對學(xué)生的實習(xí)現(xiàn)場檢查、實習(xí)總結(jié)報告、技能實操和實習(xí)答辯等,我們采用了“平時表現(xiàn)評分+現(xiàn)場操作考核+實習(xí)成果報告+實習(xí)答辯”的方式對實習(xí)效果進(jìn)行評價。
多元化評價指標(biāo)包括學(xué)生知識能力評價(占比40%)、崗位適應(yīng)性和實踐操作能力評價(占比40%)和實習(xí)表現(xiàn)(含遵守勞動紀(jì)律、責(zé)任心和主動性、團(tuán)隊協(xié)作能力、溝通能力、處理實習(xí)中應(yīng)急事情的能力等,占比20%),這些評價在學(xué)生自我評價、學(xué)生相互評價、校內(nèi)外指導(dǎo)教師評價中皆被采用,為全面和客觀評價學(xué)生實習(xí)效果提供了有效支撐。
上述新的實習(xí)評價體系的建立不僅為客觀評價實習(xí)質(zhì)量提供了可靠的依據(jù),而且極大地促進(jìn)了學(xué)生的實習(xí)技能和工程實踐能力的培養(yǎng)。
4 ?結(jié)語
近年來,華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)卓越工程師生產(chǎn)實習(xí)效果顯著,實習(xí)成果得到了學(xué)校和實習(xí)企業(yè)的高度認(rèn)可,主要原因在于我們對生產(chǎn)實習(xí)做了以下3個方面的有效改革。
針對此前生卓計劃中生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)體系的不足,結(jié)合工程教育認(rèn)證要求和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科特點,構(gòu)建了基于OBE的多層次生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)體系,確保了實習(xí)教學(xué)計劃與學(xué)生就業(yè)形勢和企業(yè)需求的高度一致性,為培養(yǎng)具備優(yōu)異工程實踐能力的卓越工程師提供了堅實的保障。
針對傳統(tǒng)實習(xí)教學(xué)模式的不足,提出了基于“實習(xí)微課”的翻轉(zhuǎn)實習(xí)教學(xué)模式。相對于傳統(tǒng)實習(xí)模式,“翻轉(zhuǎn)課堂”這種逆序創(chuàng)新的教學(xué)方式讓學(xué)生從被動參觀式實習(xí)變?yōu)橐越鉀Q問題為導(dǎo)向的主動式實習(xí),不僅有效提高了學(xué)生實習(xí)的積極性和主動性,而且使學(xué)生分析問題和解決問題的能力得到了極大提升。
針對現(xiàn)有實習(xí)評價體系的不足,提出了“多元交互式”實習(xí)評價新體系。該體系結(jié)合了多元化的評價主體、評價手段和評價指標(biāo),有效克服了傳統(tǒng)評價體系目標(biāo)含糊和評價結(jié)果具有隨意性和主觀性較大等缺點,為建立科學(xué)和操作性強的實習(xí)評價標(biāo)準(zhǔn)提供了保障。
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基金項目:華中科技大學(xué)教學(xué)研究項目《面向工程教育認(rèn)證的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)卓越工程師生產(chǎn)實習(xí)改革》(項目編號:2019096)。
通信作者:張旭明(1976—),男,博士,副教授,研究方向為手術(shù)機器人和手術(shù)導(dǎo)航,E-mail:zxmboshi@hust.edu.cn。
DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-1261