張 松，楊益民，艾海明

（1.北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，北京 100124；2.北京開放大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 1000081）

引言

生物醫(yī)學(xué)工程是綜合數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、電子信息、材料和工程理論方法，研究生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為科學(xué)以及人類健康的交叉性學(xué)科[1]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)在國(guó)家戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有顯著的影響地位，是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的核心保障和推動(dòng)力量，也是國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要支柱[2,3]。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的核心課程，該課程在專業(yè)人才培養(yǎng)和教學(xué)體系構(gòu)建中發(fā)揮重要作用，課程設(shè)計(jì)與教學(xué)輔導(dǎo)質(zhì)量更是直接關(guān)系本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的整體推進(jìn)和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)[4]。

生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論在實(shí)際教學(xué)過程中主要存在兩大難題[5]：（1）課程理論性太強(qiáng)，學(xué)生理解過于抽象，個(gè)別重難點(diǎn)知識(shí)很難理解透徹；（2）教師并不能及時(shí)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，很難做到個(gè)性化教學(xué)指導(dǎo)，不能有效地采取相應(yīng)措施提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。近年來，開放性問題教學(xué)方法已成為我國(guó)教學(xué)改革研究熱點(diǎn)，它一方面要從理論上反思、探討教法，另一方面要從實(shí)踐摸索，助力學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)[6-8]。本文基于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論教學(xué)難題，提出了該課程開放性問題教學(xué)方法中相關(guān)研究要點(diǎn)。

1 開放性問題內(nèi)涵界定

開放性問題通常被視為與封閉性問題相反的問題。封閉式問題可能是一個(gè)知識(shí)問題，它要求基本的、有限的、事實(shí)性信息，有一個(gè)正確的答案，并包含在提交給被告的備選方案列表中。它也可能指沒有正確答案的態(tài)度問題。開放式問題應(yīng)能捕捉到封閉式問題所不能捕捉的信息，開放式問題答案應(yīng)該屬于陳述性描述。因此，開放性問題可指結(jié)構(gòu)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，沒有唯一正確答案或簡(jiǎn)單解釋[9]。

現(xiàn)代課程教學(xué)要求培養(yǎng)學(xué)生解決問題的技能和學(xué)習(xí)小組協(xié)作談判技能，開放性問題教學(xué)方法為這兩種技能創(chuàng)造了最好的條件，但這也要求教師放棄對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)某種程度的控制。開放性問題教學(xué)給學(xué)生提供了實(shí)現(xiàn)其學(xué)習(xí)意圖的機(jī)會(huì)，而不僅僅只是教師的教學(xué)意圖，在很大程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和參與度，從而有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維以及實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2 開放性問題設(shè)計(jì)原則

2.1 問題設(shè)計(jì)符合學(xué)生專業(yè)水平

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生專業(yè)水平為起點(diǎn)，開放性問題設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位，無論是開放性問題邏輯結(jié)構(gòu)、內(nèi)容新穎程度，還是問題解答的難易程度均應(yīng)符合學(xué)生的專業(yè)水平和專業(yè)認(rèn)知度。教師要把控開放性問題設(shè)計(jì)時(shí)的難易度和命題范圍廣度，不能脫離學(xué)生的專業(yè)水平和專業(yè)背景，無限制地放大開放性問題的解答范圍和廣度。課堂教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生討論分析開放性問題時(shí)，也不應(yīng)讓學(xué)生毫無目的無限制地聯(lián)想展開，教師應(yīng)做好問題思考引導(dǎo)工作，掌握好問題解答的節(jié)奏，從而更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

2.2 問題設(shè)計(jì)區(qū)分出“開放性”與“隨意性”

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論中開放性問題的表述方式使其具有一些甚至許多的正確答案結(jié)果，并可通過多種途徑進(jìn)行的解答。當(dāng)向?qū)W生提供開放性問題時(shí)，對(duì)于專業(yè)能力低的學(xué)生應(yīng)該也可以給出答案。此外，開放性問題也要求學(xué)生通過推理來解釋他們的思維模式，這可以成為教師觀察學(xué)生能力的信息來源之一。但提出開放性問題時(shí)應(yīng)防止無意義和枯燥的學(xué)習(xí)，需要考慮的一個(gè)重要因素是問題本身的內(nèi)容，即提出的問題應(yīng)與學(xué)生文化基礎(chǔ)相適應(yīng)，問題內(nèi)容應(yīng)突出“開放性”而不是“隨意性”，從而保證開放性問題教學(xué)能夠吸引學(xué)生積極參與。

2.3 問題設(shè)計(jì)立足于“問題解決”為中心

問題解決是眾多醫(yī)療器械領(lǐng)域企業(yè)人才招聘所需要的核心技能。大量調(diào)研報(bào)告指出，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入職場(chǎng)時(shí)缺乏必要的問題解決技能。成功的問題解決者能夠很好地掌握解決問題所需的知識(shí)，構(gòu)建適當(dāng)?shù)谋硎拘问?，使用連接問題元素的邏輯策略，并評(píng)估其解決方案。教師要求學(xué)生解決開放性問題的目的是培養(yǎng)他們解決問題的技能，使其超出在本課程所遇到的知識(shí)點(diǎn)或概念問題范圍。有效的開放性問題解決應(yīng)側(cè)重于學(xué)生解答多次修改迭代，激發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性思維進(jìn)行協(xié)作分工，教師可通過提供結(jié)構(gòu)化知識(shí)框架作為腳手架，從而為學(xué)生合作問題解決行為創(chuàng)造有利條件。

3 開放性問題設(shè)計(jì)策略

3.1 問題結(jié)構(gòu)特征分析

開放性問題設(shè)計(jì)應(yīng)注重問題結(jié)構(gòu)特征分析，通常，良好的問題結(jié)構(gòu)特征應(yīng)包括三個(gè)要素，即問題結(jié)構(gòu)、問題情境和認(rèn)知沖突。問題結(jié)構(gòu)是指形成問題要素之間穩(wěn)定的相互關(guān)系，問題要素包含主觀性要素和客觀性要素。主觀性要素是學(xué)生對(duì)于問題的主觀能動(dòng)性認(rèn)識(shí)，表現(xiàn)在對(duì)問題已知和未知的理解把握上，可細(xì)分為已知要素和未知要素?？陀^性要素是指問題的方向和解答域，或者說問題具有明確的目的性。問題的“開放性”依賴于新穎的情境，并通過問題解決的實(shí)現(xiàn)，才能夠?qū)崿F(xiàn)其開放性潛能。教師在設(shè)計(jì)問題情境時(shí)，應(yīng)能引起學(xué)生認(rèn)知層次不平衡甚至沖突，從而激發(fā)學(xué)生求知欲望，促使他們積極思考問題。

3.2 問題設(shè)計(jì)方法

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論在開放性問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師可采取下列三種方法進(jìn)行編制：（1）逆向分析設(shè)計(jì)，由問題結(jié)論推導(dǎo)出問題解答的條件，將封閉性問題轉(zhuǎn)化為開放性問題，如“生物材料區(qū)別其他材料的顯著特征是什么？”（2）弱化或隱藏部分條件，開放性問題就需要分類討論其成立的前提條件，便構(gòu)建出由結(jié)論反演推理?xiàng)l件的開放性問題，如“PET系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多種校正，請(qǐng)列舉兩種以上校正方法，并分析該校正方法的原理過程？”（3）關(guān)聯(lián)性問題整合設(shè)計(jì)，可在某情境下，在原問題基礎(chǔ)上與其他問題進(jìn)行合理、適當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)整合，從而形成開放性問題，并通過醫(yī)學(xué)工程情境或模型展開討論，可有效提升課堂教學(xué)效果，如“請(qǐng)簡(jiǎn)述PET成像原理和過程，在這個(gè)過程中，如何從獲得的信號(hào)中去除散射事件和隨機(jī)事件”。

3.3 問題題型設(shè)計(jì)

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論中開放性問題可被設(shè)計(jì)為發(fā)散思維類問題和評(píng)價(jià)思維類問題兩大類，見表1所示。

表1 開放性問題題型設(shè)計(jì)

4 開放性問題教學(xué)與評(píng)價(jià)

4.1 問題教學(xué)引導(dǎo)

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論教學(xué)過程中，部分學(xué)生在選擇某個(gè)情境問題時(shí)往往不知如何下手，教師可從三個(gè)維度進(jìn)行展開引導(dǎo)，即基本問題、單元問題和內(nèi)容問題?；締栴}側(cè)重于思考生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科本質(zhì)問題，單元問題側(cè)重于問題預(yù)設(shè)的情境進(jìn)行思考，內(nèi)容問題側(cè)重于必要的事實(shí)性知識(shí)，是學(xué)生能力培養(yǎng)的知識(shí)積累前提。基本問題與單元是“上位”與“下位”關(guān)系，或可理解為“抽象”與“具體”的關(guān)系，“整體”與“部分”的關(guān)系等；而內(nèi)容問題又為單元問題和基本問題提供了知識(shí)支撐。在開放性問題教學(xué)方法中，教師應(yīng)正確引導(dǎo)學(xué)生理解開放性問題三個(gè)維度的內(nèi)涵與外延，從而幫助學(xué)生完成開放性問題思考解答。

4.2 問題教學(xué)評(píng)價(jià)

課程教學(xué)評(píng)價(jià)可包含三個(gè)要素即評(píng)價(jià)對(duì)象（如學(xué)習(xí)者、學(xué)生等）、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)判者（如課程主講教師、課程輔導(dǎo)教師等）見圖1所示。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)導(dǎo)論評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可包含內(nèi)容評(píng)價(jià)、準(zhǔn)確度、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。內(nèi)容評(píng)價(jià)要考慮開放性問題解答符合探究主題、定性定量分析結(jié)果合理以及高質(zhì)量論述過程；準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)要考慮信息正確、完整、有用和有意義；協(xié)作能力評(píng)價(jià)要考慮同學(xué)間互相尊重、組內(nèi)成員交流協(xié)作好；創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)要考慮開放性問題整體解答具有個(gè)人獨(dú)到見解。開放性問題教學(xué)評(píng)價(jià)也應(yīng)避免過于注重評(píng)價(jià)結(jié)果而忽略評(píng)價(jià)過程，以及利用動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果代替一次性靜態(tài)評(píng)價(jià)。

圖1 教學(xué)評(píng)價(jià)三要素相互關(guān)系

5 結(jié)語

開放性問題具有內(nèi)容新穎、問題形式多樣生動(dòng)、解題思維發(fā)散等特點(diǎn)。開放性問題教學(xué)方法可引領(lǐng)學(xué)生快速消化課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。采用這種教學(xué)方法，可讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，從而積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中來，有利于師生之間的交流互動(dòng)，并促成了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程之間無縫銜接，幫助學(xué)生理解掌握醫(yī)療器械行業(yè)最新知識(shí)結(jié)構(gòu)，使得醫(yī)工專業(yè)教學(xué)真正成為一個(gè)不斷創(chuàng)新的有機(jī)整體，特別對(duì)于貼近醫(yī)工職業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才培養(yǎng)具有重要的探討價(jià)值。