PBL+LBL雙軌教學(xué)模式在生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)中的研究與探討

鄭萬挺 陳亮亮

摘 要： 本文分析了生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)中目前存在的問題，探索通過對實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)評價的重新設(shè)計，提出將PBL+LBL雙軌教學(xué)模式在日常實驗教學(xué)中進行應(yīng)用研究，并通過問卷調(diào)查及組織訪談的方式分析學(xué)生對PBL+LBL教學(xué)模式的效果評價。研究結(jié)果表明：合理使用PBL+LBL雙軌教學(xué)法，能夠達(dá)到兩種模式的優(yōu)勢互補，提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生綜合能力。

關(guān)鍵詞： PBL+LBL 雙軌教學(xué)模式 生物醫(yī)學(xué)工程 實驗教學(xué)

1.引言

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering，BME）是綜合物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)的理論和方法，多層次研究人體結(jié)構(gòu)、功能和各種生命現(xiàn)象的理、工、醫(yī)密切結(jié)合的邊緣學(xué)科，是多種工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)滲透的產(chǎn)物。21世紀(jì)是生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的世紀(jì)，隨著知識時代的來臨，生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展，正以前所未有的迅猛態(tài)勢滲透于社會的方方面面。如何培養(yǎng)“寬知識、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”的醫(yī)工結(jié)合人才是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)教育迫切需要解決的重要課題，但是傳統(tǒng)的實驗授課方式與培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)醫(yī)工結(jié)合人才的目標(biāo)嚴(yán)重沖突，只有改進實驗教學(xué)方法，才能達(dá)到實驗教學(xué)效果的最優(yōu)化，促使學(xué)生智力和多種能力不斷發(fā)展，滿足時代的要求。

2.實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，在國內(nèi)開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的高校仍然主要以傳統(tǒng)授課式講解（Lecture-Based Learning，LBL）的實驗教學(xué)模式為主，實驗教學(xué)中存在如下問題：（1）實驗教學(xué)由教師做主角，實驗設(shè)備、實驗材料、實驗設(shè)計，甚至于實驗記錄都是老師早就準(zhǔn)備好的，實驗結(jié)果也是教師了然于胸的。學(xué)生缺少自主性，抹殺實驗課的學(xué)生主體地位[1]。（2）傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容偏重驗證型實驗，綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗較少。實驗項目的設(shè)置常常是按照教學(xué)大綱的要求機械設(shè)定，忽略實驗項目之間的有機結(jié)合性和連貫性，存在實驗項目之間相對孤立、缺乏內(nèi)在聯(lián)系的缺陷。（3）傳統(tǒng)實驗教學(xué)沒有考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生通常沒有積極參與解決問題的意識。（4）原有實驗教學(xué)大綱中設(shè)置的演示性、驗證性實驗比較多，不僅造成課程擁擠，而且使基礎(chǔ)學(xué)科與實踐脫節(jié)，學(xué)生對知識的運用能力差，缺乏橫向思維。

因此，在生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)中引入國際上先進的PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式，結(jié)合傳統(tǒng)LBL學(xué)習(xí)策略，探索PBL+LBL教學(xué)法，是一個達(dá)到師生雙贏的教學(xué)設(shè)計[2]，必將在促進高等教育實驗教學(xué)改革、實驗室管理改革與發(fā)展、培養(yǎng)具有實踐能力的復(fù)合型醫(yī)工結(jié)合人才等方面具備重要意義。

3.實驗教學(xué)改革的研究方法

溫州醫(yī)科大學(xué)作為浙江省省屬高校里最早開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)校，越來越重視生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗課程的改革。我們在著手分析各門實驗課程特點的基礎(chǔ)上，尋找PBL與實驗課程的結(jié)合點，輔以LBL實驗教學(xué)模式，并在日常實驗教學(xué)中進行實踐，在這一框架下重新組織實驗教學(xué)內(nèi)容并進行實驗教學(xué)模式改革。

3.1實驗教學(xué)模型的構(gòu)建

本課題研究組根據(jù)我校生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)的師資力量和現(xiàn)有實驗室資源，按照專業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)，引入PBL教學(xué)模式，結(jié)合傳統(tǒng)LBL教學(xué)方法，分教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)評價5個方面提出基于PBL+LBL生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)模式的理論模型。

3.2實驗課程設(shè)計及應(yīng)用研究

為了使PBL+LBL教學(xué)模式在生物醫(yī)學(xué)工程實驗課程中實施的效果可以更直觀，筆者以生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗課程當(dāng)中重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》其中一個實驗項目“心電信號的測量”為例，根據(jù)提出的基于PBL+LBL生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)模式理論模型進行應(yīng)用研究。

《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)內(nèi)容設(shè)計：①實驗的系統(tǒng)知識：學(xué)生進行PBL+LBL實驗教學(xué)模式后，可以習(xí)得生理學(xué)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)傳感器等一系列內(nèi)容，增加知識覆蓋面。②實驗的問題設(shè)計：在實驗室現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，如何進行心電信號測量、血壓信號測量和血氧飽和度測量？

《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)目標(biāo)設(shè)計：①實驗前需要掌握的知識：導(dǎo)聯(lián)組合方式、人體心電信號提取、過壓保護電路設(shè)計、電極和導(dǎo)連線串入的高壓信號處理、導(dǎo)聯(lián)切換電路、前置放大電路、多級放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，等等。②實驗的能力培養(yǎng)：可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生掌握更多電路設(shè)計知識和綜合檢測等技術(shù)。③實驗后的習(xí)慣培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、習(xí)得系統(tǒng)化的文化知識并培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)活動設(shè)計：①實驗前資料搜集：實驗前，實驗教師通過LBL教學(xué)方法講解實驗的基本原理和要求后，學(xué)生首先通過查閱有關(guān)參考書和利用圖書館資料，結(jié)合實驗課程網(wǎng)絡(luò)資源的資料，了解心電信號的特點，明確測量心電信號的臨床意義，獨立設(shè)計詳細(xì)的實驗操作方案。其次教師要求學(xué)生查閱實驗有關(guān)的文獻資料，讓學(xué)生了解心電信號的采集過程，比較不同參考資料的實驗方法，在本實驗室現(xiàn)有條件下選擇適合的儀器，設(shè)計心電信號采集電路。②實驗中的小組討論：學(xué)生分組討論是PBL+LBL教學(xué)法的關(guān)鍵。筆者讓學(xué)習(xí)成績較好的與較差的學(xué)生混合編組，每組5～8人，使大家相互帶動，共同提高。通過小組討論和實驗指導(dǎo)教師引導(dǎo)使學(xué)生認(rèn)識實驗中必須解決的關(guān)鍵問題。在以上問題的基礎(chǔ)上，各小組對實驗如何操作進行討論，形成實驗的初步方案。然后教師對各小組實驗操作方案點評，確定最終的實驗操作方案。③實驗的操作與總結(jié)：各小組學(xué)生將依據(jù)討論制訂的最終方案進行實驗。在實驗操作結(jié)束后，由教師組織全班學(xué)生對各小組實驗結(jié)果進行比較、討論，對實驗中未解決的問題和新發(fā)現(xiàn)的問題進行探討、交流，將《醫(yī)學(xué)電子儀器》的理論知識與實際臨床問題聯(lián)系起來，進一步深化學(xué)生對理論知識的掌握。

3.3實驗教學(xué)考核評價機制改革

實驗最后成績包含如下幾個部分：資料搜集、小組討論情況、參與實驗方案制訂、實驗操作、實驗結(jié)果的分析處理。本課題組將以上實驗成績有關(guān)的幾部分效果評價權(quán)重分配為（過程評價：資料搜集（5%）、小組討論情況（10%）、參與實驗方案制訂（15%）、實驗操作（20%）；結(jié)果評價：實驗結(jié)果的分析處理（50%）），實施考核實驗過程評價與實驗結(jié)果評價并重的評價方式。這樣的設(shè)計有利于對教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)情況進行隨時評估，學(xué)生根據(jù)評估結(jié)果可以隨時反思自己仍存在的問題。

3.4實驗教學(xué)考核方法評估

筆者選擇生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)2012級學(xué)生開展實驗研究，共4個班級120名學(xué)生，在2013～2014學(xué)年第二學(xué)期和2014～2015學(xué)年第一學(xué)期進行實驗課程教學(xué)中應(yīng)用PBL+LBL實驗教學(xué)模型，對實驗前后得到的實驗成績數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并用SPSS 10.0軟件進行分析和T-student檢驗，P<0.05為統(tǒng)計學(xué)差異顯著性。

筆者通過設(shè)計問卷調(diào)查及組織訪談的形式，在實驗教學(xué)活動結(jié)束后，采用不記名的方法，從如下幾個方面調(diào)查學(xué)生對PBL+LBL實驗教學(xué)模式的效果評估。共發(fā)出調(diào)查問卷120份，回收率為100%。

在PBL+LBL實驗教學(xué)模式給學(xué)生帶來的收獲方面的問卷調(diào)查中，問卷中有96.5%的同學(xué)表示解決實踐問題的能力得到了提高，只有2.5%持不確定的態(tài)度，1%的同學(xué)認(rèn)為自己并沒有什么收獲；在PBL+LBL實驗教學(xué)模式對增強自學(xué)能力、拓寬知識面及增加信息量有多大影響的問卷中，95%的同學(xué)表示各方面能力得到了一定的提高，收獲頗豐；在PBL+LBL實驗教學(xué)模式對學(xué)生以后學(xué)習(xí)和工作的幫助方面，表明大約91%的學(xué)生認(rèn)為該課程對今后學(xué)習(xí)和工作非常有幫助、有幫助和有一定幫助；大約87%的同學(xué)對應(yīng)用PBL+LBL實驗教學(xué)模型感到非常滿意、滿意和基本滿意，表明實驗教學(xué)模式的設(shè)計獲得了學(xué)生的普遍認(rèn)可；大約84%的同學(xué)對實驗教學(xué)的評價方式持非常滿意、滿意和基本滿意的態(tài)度，表明PBL+LBL實驗教學(xué)模型評估方式獲得了學(xué)生的認(rèn)可。

4.結(jié)語

基于以上數(shù)據(jù)及分析，本課題研究組認(rèn)為基于PBL+LBL生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)模型及教學(xué)模式的教學(xué)效果在實驗班級得到證實，該理論模型可以在本校其他專業(yè)的實驗課程教學(xué)進行全面實踐和進一步完善，然后在其他院校的專業(yè)實驗課程教學(xué)進行應(yīng)用、推廣，具有很強的實踐推廣價值。

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資助項目：溫州市科技局軟科學(xué)研究項目（R20140019）；溫州醫(yī)科大學(xué)課堂教學(xué)改革項目（YB2012057）。