安榮榮 杜若瑜 馬千里 王俊

摘? 要：“四新”理念的提出，為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)注入獨(dú)特的醫(yī)工融合特色，從而對生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出全新的挑戰(zhàn)。該文以醫(yī)學(xué)儀器原理課程改革為例，在突出醫(yī)工交叉融合的教學(xué)思想指導(dǎo)下，以提升學(xué)生專業(yè)理論知識、綜合設(shè)計(jì)能力、工程創(chuàng)新思維為目的，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法構(gòu)建、教學(xué)手段創(chuàng)新等方面為入手點(diǎn)，對醫(yī)學(xué)儀器原理課程教學(xué)體系進(jìn)行重構(gòu)。通過一系列的教學(xué)創(chuàng)新改革，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得以綜合提升，為培養(yǎng)醫(yī)工融合高素質(zhì)生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：醫(yī)工融合；生物醫(yī)學(xué)工程；教學(xué)體系；醫(yī)學(xué)儀器原理；教學(xué)創(chuàng)新

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）35-0089-04

Abstract： The proposal of the "Four New" concept has injected a unique feature of medical and engineering integration into the biomedical engineering specialty， which puts forward a new challenge for the training of biomedical applied talents. Taking the course reform of The Principles of Medical Instruments as an example， this paper reconstructs the teaching system of The Principles of Medical Instruments course from the aspects of teaching content design， teaching method construction and teaching means innovation to improve students' professional theoretical knowledge， comprehensive design ability and engineering innovation under the guidance of teaching ideology highlighting the cross-integration of medical and industrial engineering. Through a series of teaching innovation reforms， students' practical ability and innovation ability can be comprehensively improved， laying a foundation for training high-quality biomedical engineering science innovation and technical talents that integrate medical and industrial fields.

Keywords： medical and industrial integration; biomedical engineering; teaching system; Principles of Medical Instruments; teaching reform

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是一門綜合性強(qiáng)、交叉性高的前沿學(xué)科，涵蓋了物理學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域技術(shù)等多學(xué)科知識，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中遇到的相關(guān)問題，它是新工科和新醫(yī)科改革背景下的醫(yī)工融合橋頭堡[1-6]。

習(xí)近平總書記提出，要集中力量開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，解決一批藥品醫(yī)療器械、疫苗等領(lǐng)域“卡脖子”問題[7]?！吨袊圃?025》[8]也將高性能醫(yī)療器械列入重點(diǎn)領(lǐng)域。在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中，醫(yī)學(xué)儀器原理課程是一門至關(guān)重要的專業(yè)核心課程，它將現(xiàn)代高新信息科學(xué)的發(fā)展、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的研究及醫(yī)學(xué)生物學(xué)的應(yīng)用有機(jī)融合在一起，是一門關(guān)鍵的“紐帶”課程。課程主要培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)研發(fā)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的能力，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要課程，為進(jìn)行生命科學(xué)研究和培養(yǎng)醫(yī)療器械行業(yè)卓越工程師奠定基礎(chǔ)。

一? 課程現(xiàn)狀分析

課程團(tuán)隊(duì)在長期教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生局限于掌握理論知識和儀器設(shè)計(jì)方法，對醫(yī)學(xué)儀器綜合分析設(shè)計(jì)能力不足，缺乏融會貫通，導(dǎo)致應(yīng)用實(shí)踐與理論脫離，無法滿足“厚基礎(chǔ)、精專業(yè)、強(qiáng)實(shí)踐、重創(chuàng)新”的專業(yè)特色培養(yǎng)要求（圖1）。同時(shí)，醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)日新月異，現(xiàn)有課程結(jié)構(gòu)僵化，知識來源單一，內(nèi)容抽象，與醫(yī)工融合所需的復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)脫節(jié)，育人功能不夠凸顯。

基于以上分析，秉持“德育為先、學(xué)生中心、研學(xué)融合、持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念，對標(biāo)新醫(yī)科、新工科醫(yī)工融合人才培養(yǎng)需求，課程團(tuán)隊(duì)對醫(yī)學(xué)儀器原理課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等多方面的深入改革。

二? 課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

課程團(tuán)隊(duì)以學(xué)生為中心，堅(jiān)持“四緊齊驅(qū)，六性并舉”，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。

（一）? 緊抓基礎(chǔ)知識，整合課程內(nèi)容，體現(xiàn)課程科學(xué)性

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以基本概念和原理為主線，進(jìn)行知識內(nèi)容的建構(gòu)和整合，以達(dá)到更高層次的知識構(gòu)建，精心打造了高品質(zhì)的線上課程——醫(yī)學(xué)儀器原理，課程教學(xué)資源豐富，持續(xù)更新保障，知識框架合理，單元獨(dú)立清晰。目前主要包含教學(xué)視頻、教學(xué)課件、隨堂測驗(yàn)、問題研討、典型習(xí)題、章節(jié)測驗(yàn)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)七大核心內(nèi)容，為開展系列創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)提供有力支撐。

（二）? 緊盯學(xué)科前沿，提升知識內(nèi)涵，體現(xiàn)課程時(shí)代性和先進(jìn)性

醫(yī)學(xué)電子儀器技術(shù)日新月異，傳統(tǒng)教材的知識點(diǎn)內(nèi)容已無法滿足科研項(xiàng)目和工程實(shí)踐對人才更新迭代的需求。教學(xué)團(tuán)隊(duì)密切關(guān)注學(xué)科前沿，持續(xù)不斷地更新教學(xué)內(nèi)容，融入最新的技術(shù)和方法，以提升知識的廣度和深度。除此，教學(xué)周期開始階段，由學(xué)生分組調(diào)研舉薦當(dāng)前社會熱點(diǎn)儀器，作為新增知識點(diǎn)進(jìn)行原理和關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)習(xí)。

（三）? 緊貼實(shí)踐項(xiàng)目，升華知識體系，體現(xiàn)課程高階性和創(chuàng)新性

課程團(tuán)隊(duì)以創(chuàng)新引領(lǐng)為出發(fā)點(diǎn)，基于高端醫(yī)療器械領(lǐng)域的國家戰(zhàn)略性、知識前沿性、技術(shù)創(chuàng)新性和工程系統(tǒng)性等特點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生科技創(chuàng)新使命感、責(zé)任感和知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新與工程實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。課程團(tuán)隊(duì)圍繞“強(qiáng)實(shí)踐、重創(chuàng)新”的醫(yī)工融合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，將線上線下、自主探究相結(jié)合，緊貼實(shí)踐項(xiàng)目，精心設(shè)計(jì)儀器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)基本理論知識與實(shí)際問題之間的融會貫通，進(jìn)行知識體系拓展升華。依托5個(gè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和6個(gè)儀器模塊設(shè)計(jì)作業(yè)和1個(gè)團(tuán)隊(duì)自選綜合儀器設(shè)計(jì)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生將理論運(yùn)用到實(shí)踐中去，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力，做到以學(xué)促用；通過參加醫(yī)學(xué)儀器創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型競賽，培養(yǎng)學(xué)生儀器設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維，達(dá)到以創(chuàng)促新；在推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研醫(yī)工融合項(xiàng)目的過程中，調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，實(shí)現(xiàn)以思促行。

（四）? 緊扣課程思政，強(qiáng)化知識育人，體現(xiàn)課程思想性

課程團(tuán)隊(duì)以教師為出發(fā)點(diǎn)，提高自身專業(yè)素養(yǎng)，打造高效課堂，做到微光引路星火燎原，實(shí)現(xiàn)“傳道授業(yè)解惑，詮釋大學(xué)之道”德智相融；以知識點(diǎn)為主線，以科技報(bào)國和民族復(fù)興的使命擔(dān)當(dāng)、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力、工匠精神等思政元素與紅色校史文化[9]為抓手，形成五大思政模塊，建立課程思政案例庫（表1），蘊(yùn)育“儀”路報(bào)國藍(lán)色夢想，潤物無聲地浸潤教與學(xué)的全過程；將線拓展為面，組織學(xué)生參與醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)的公益活動(dòng)、科普活動(dòng)，使課程育人功能延伸，讓課程變得有溫度。課程組構(gòu)建了以點(diǎn)引線、以線帶面，點(diǎn)線面螺旋上升課程思政模型，做到顯性育人和隱性育人結(jié)合[10]、課內(nèi)育人和課外育人結(jié)合。

三? 教學(xué)方法和手段創(chuàng)新

團(tuán)隊(duì)于2020年開始利用在線課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式。采用PBL教學(xué)法，并輔以分組學(xué)習(xí)的TBL教學(xué)法，融入課程思政、培養(yǎng)儀器設(shè)計(jì)能力，強(qiáng)調(diào)過程化管理和形成性評價(jià)。

（一）? 融入多環(huán)教學(xué)設(shè)計(jì)，構(gòu)建“探究混合式”教學(xué)模式

整個(gè)教學(xué)過程課程團(tuán)隊(duì)實(shí)施“探索混合式”教學(xué)，具體流程（圖2）如下。

1? 課前導(dǎo)學(xué)

依托線上平臺進(jìn)行，是學(xué)生進(jìn)行知識點(diǎn)廣度、深度學(xué)習(xí)的第一步。教師提前發(fā)布知識單元教學(xué)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)、任務(wù)點(diǎn)截止時(shí)間等。首先，學(xué)生明確每節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)，帶著引導(dǎo)性問題進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)，期間可參與小組成員之間交流及平臺討論分享觀點(diǎn)；其次，學(xué)生需完成課前導(dǎo)學(xué)知識點(diǎn)測試；此外，學(xué)生可通過完成實(shí)踐作業(yè)，提高利用基本原理解決實(shí)際儀器設(shè)計(jì)問題的能力；通過閱讀應(yīng)用拓展和學(xué)術(shù)前沿資料，開闊眼界，了解基礎(chǔ)知識在科學(xué)前沿問題研究中的作用。

2? 課中研學(xué)

是線上線下相融合的過程，教師融入多元化教學(xué)手段和方法有針對性地設(shè)計(jì)線下翻轉(zhuǎn)課堂的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)重難點(diǎn)知識的內(nèi)化，彌補(bǔ)線上學(xué)習(xí)的不足。首先，教師根據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)中學(xué)生對該知識點(diǎn)反饋情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，有針對性地設(shè)計(jì)線下翻轉(zhuǎn)課堂的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，對知識點(diǎn)進(jìn)行重難點(diǎn)講解；其次，針對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課中測，進(jìn)一步鞏固學(xué)生對知識的理解；再次，針對重難點(diǎn)問題設(shè)置課堂分組討論題目，合作探究，通過搶答選取若干學(xué)習(xí)組進(jìn)行匯報(bào)展示。最后教師對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充講解和總結(jié)。

3? 課后延學(xué)

學(xué)生通過線上平臺或線下與教師實(shí)現(xiàn)答疑互動(dòng)交流，定期完成相關(guān)知識點(diǎn)的作業(yè)測驗(yàn)。教師根據(jù)學(xué)生三個(gè)階段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，預(yù)測學(xué)生下一階段的學(xué)習(xí)質(zhì)效，對學(xué)習(xí)困難的學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的干預(yù)和幫扶。

4? 設(shè)計(jì)實(shí)踐

鞏固學(xué)生儀器設(shè)計(jì)能力，通過電路模塊設(shè)計(jì)、電路糾錯(cuò)、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告加強(qiáng)對理論知識的理解和融會貫通。

整個(gè)混合課程實(shí)施過程中，任課教師均以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生知識點(diǎn)掌握情況動(dòng)態(tài)調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，切實(shí)做到針對每一個(gè)知識點(diǎn)、每一堂課、每一個(gè)知識單元和每一輪翻轉(zhuǎn)教學(xué)都進(jìn)行學(xué)情分析，通過“教”與“學(xué)”的反思總結(jié)，持續(xù)進(jìn)行課程教學(xué)改進(jìn)，形成閉環(huán)。

（二）? 融入多元化教學(xué)模式，打造高效翻轉(zhuǎn)課堂

本課程形成了以“課程講授”為主，“在線自主課堂、專題討論、案例教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、實(shí)物演示、專家進(jìn)課堂”等相結(jié)合的“1+N”多元化翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。例如，在心電圖、腦電圖、除顫儀和血壓測量等知識環(huán)節(jié)采用“專家進(jìn)課堂”教學(xué)模式，通過科室醫(yī)生、儀器工程師、科研學(xué)者等專家的講解、交流和操作，讓學(xué)生了解第一線的需求，學(xué)習(xí)最前沿的技術(shù)，掌握更專業(yè)的知識。互動(dòng)環(huán)節(jié)除必答環(huán)節(jié)和搶答環(huán)節(jié)外，還設(shè)置主題討論環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)競賽環(huán)節(jié)、游戲互動(dòng)環(huán)節(jié)、項(xiàng)目研究匯報(bào)和學(xué)生問卷調(diào)查等多種教學(xué)手段。根據(jù)不同的單元內(nèi)容，融入不同的教學(xué)方式和互動(dòng)手段實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的多維立體式教學(xué)，打造高效翻轉(zhuǎn)課堂。

（三）? 融入網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，構(gòu)架開放拓寬學(xué)習(xí)環(huán)境

通過將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)深度融入整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，建構(gòu)融合線上的線下的混合式教學(xué)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生課堂內(nèi)外高效學(xué)習(xí)。課前，開展線上學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)過程中督促和督導(dǎo)；課中，課堂授課以學(xué)生為主體互動(dòng)式教學(xué)是關(guān)鍵；課后的后臺移動(dòng)管課以反思為核心。教師通過把控、分析全過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，掌握學(xué)習(xí)狀況，反思教學(xué)質(zhì)效，持續(xù)改進(jìn)。教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)師生線上線下多渠道高效聯(lián)動(dòng)；前測、中測與后測及時(shí)反饋學(xué)習(xí)質(zhì)效，教學(xué)張弛有度；突出課程整體性，打造開放延伸多元課堂。

四? 課程考核評價(jià)體系構(gòu)建

為了實(shí)現(xiàn)課程評價(jià)主體的多元化、評價(jià)手段的多樣化及評價(jià)內(nèi)容的綜合化，課程團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了以學(xué)生為主體的“四位一體”考核評價(jià)體系，其中包括知識點(diǎn)測試類（知識點(diǎn)前測、知識點(diǎn)后測、章節(jié)測和期中測試）診斷性評價(jià)、隨堂習(xí)題研討類（隨堂測試、思維導(dǎo)圖和結(jié)構(gòu)式研討等）的形成性評價(jià)、 學(xué)期期末試卷的終結(jié)性評價(jià)及儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)類（醫(yī)學(xué)儀器模塊設(shè)計(jì)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、大型綜合實(shí)驗(yàn)等）的特色性評價(jià)四個(gè)部分。

五? 改革成效

教學(xué)創(chuàng)新改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性大幅提高，反饋評價(jià)效果好（圖3），醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì)能力明顯提升，獲得多項(xiàng)國家級省部級醫(yī)學(xué)電子儀器創(chuàng)新設(shè)計(jì)類競賽獎(jiǎng)項(xiàng)；在教學(xué)改革期間，課程組建設(shè)了省級在線開放課程，被多所學(xué)校選為異步SPOC課程進(jìn)行線上學(xué)習(xí)；教師通過技能競賽和指導(dǎo)學(xué)生參加競賽，大幅提高了創(chuàng)新教學(xué)水平，課題組成員多次獲得省部級教師技能競賽一等獎(jiǎng)，在構(gòu)建與實(shí)踐生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)醫(yī)工融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)新體系方面取得了較為顯著的教學(xué)成果。

六? 結(jié)束語

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是一門綜合性強(qiáng)、交叉性高的前沿學(xué)科，是新工科和新醫(yī)科改革背景下的醫(yī)工融合橋頭堡。本文以醫(yī)學(xué)儀器原理課程改革為例， 在突出醫(yī)工交叉融合的教學(xué)思想指導(dǎo)下，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法構(gòu)建、教學(xué)手段創(chuàng)新等多方面入手，探討了醫(yī)工融合背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程的教學(xué)創(chuàng)新模式。本文的研究不僅為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)課程的改革提供了參考依據(jù)，同時(shí)也為其他相關(guān)專業(yè)提供了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林佳，王莉，賀寶玲，等.創(chuàng)新教學(xué)理念下生物化學(xué)課程新型教學(xué)體系的重構(gòu)[J].高教學(xué)刊，2022，8（36）：59-62.

[2] 王伯初，劉德芳，徐志玲，等.基于工程需求的多維度知識融通研究生教學(xué)模式探究——以生物力學(xué)與醫(yī)學(xué)工程課程為例[J].高教學(xué)刊，2023，9（5）：10-13，20.

[3] 王晨波，班戈，陳坤.高質(zhì)量發(fā)展階段基于醫(yī)工融合的醫(yī)學(xué)工程綜合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方法初探[J].科技風(fēng)，2022（11）：145-147.

[4] 閻紅燦，谷建濤，趙艷君，等.醫(yī)工融合通識拓展課程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2022（10）：192-196.

[5] 謝蒙蒙，周越，葉堅(jiān).關(guān)于生物醫(yī)學(xué)工程研究生培養(yǎng)改革的思考與探索[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進(jìn)展，2022，43（4）：246-250.

[6] 劉旭輝，劉祎，桂志國，等.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“醫(yī)工深度融合”人才培養(yǎng)模式探討[J].新課程教學(xué)（電子版），2022（23）：174-176.

[7] 習(xí)近平在教育文化衛(wèi)生體育領(lǐng)域?qū)＜掖碜剷系闹v話[EB/OL].http：//jhsjk.people.cn/article/31871323.

[8] 國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知（國發(fā)〔2015〕28號）[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_9 784.htm.

[9] 李飛，王昆，季薇，等.紅色文化融入研究生課程思政的價(jià)值意蘊(yùn)與實(shí)踐邏輯[J].研究生教育研究，2023（4）：46-51，55.

[10] 趙亮.“三全育人”視角下高校思想政治教育協(xié)同育人機(jī)制研究——以隱性教育與顯性教育的有機(jī)融合為例[J].高教學(xué)刊，2023，9（8）：160-163.