淺探問題驅(qū)動法在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

周　慧,楊丹丹,李正義

（武漢市中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院,武漢 430074）

淺探問題驅(qū)動法在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

周慧,楊丹丹,李正義

（武漢市中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院,武漢 430074）

針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子技術(shù)課程偏重于理論教學(xué)，無法與專業(yè)特色相關(guān)聯(lián)的問題，本文提出將問題驅(qū)動的教學(xué)模式應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)課程，探討了在實(shí)施過程中教師需要考慮的問題。

電子技術(shù);生物醫(yī)學(xué)工程;問題驅(qū)動

1　引言

生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的新興學(xué)科，其主要研究方向是運(yùn)用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)技術(shù)問題保障人類健康為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)[1]。多學(xué)科的交叉使得生物醫(yī)學(xué)工程不同于那些經(jīng)典的學(xué)科，也有別于生物醫(yī)學(xué)和純粹的工程學(xué)。我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是工程技術(shù)為主，醫(yī)學(xué)知識相結(jié)合的專業(yè)，以培養(yǎng)能在醫(yī)療儀器、醫(yī)學(xué)信息處理等領(lǐng)域從事研發(fā)、教學(xué)、管理等工作的人才為目標(biāo)。電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程研究和醫(yī)療儀器開發(fā)中有著重要作用，任何一臺現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器或設(shè)備中都需要電子技術(shù)完成信息檢測與處理、系統(tǒng)控制等核心功能[2]。

“電子技術(shù)”包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門主要課程，課程的技術(shù)性和實(shí)踐性較強(qiáng)。通過理論知識的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本概念，基本電路和基本技能，同時(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新能力以及自主設(shè)計(jì)的基本能力[3]。目前，國內(nèi)很多高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的電子技術(shù)理論和實(shí)驗(yàn)課程都普遍存在著一些問題：

（1）理論知識和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出；

（2）偏重于理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)為輔，學(xué)生被動的接受知識，學(xué)習(xí)興趣不高；

（3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，缺乏學(xué)生自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。因此，探索切實(shí)可行的適合于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)課程的教學(xué)模式與教學(xué)方法已成為提高電子技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的必然要求。

2　問題驅(qū)動法

問題驅(qū)動式教學(xué)方法近年來得到了很多教學(xué)人員的關(guān)注，在眾多的課程中得到了應(yīng)用[4-5]。百度百科中定義：問題驅(qū)動教學(xué)法即基于問題的教學(xué)方法(Problem-BasedLearning，PBL)，區(qū)別于傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Basedlearning，LBL)[6]，PBL教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，以問題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的學(xué)習(xí)方法。

問題驅(qū)動教學(xué)法要求學(xué)生與教師轉(zhuǎn)變在傳統(tǒng)LBL教學(xué)中的固有地位，學(xué)生由被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥男畔⒓庸ふ吆椭R構(gòu)建者，教師從知識的灌輸者轉(zhuǎn)變成為學(xué)生主動加工信息、構(gòu)建知識的引導(dǎo)者。問題驅(qū)動教學(xué)法大概分為四個步驟：（1）提出問題；（2）分析問題；（3）解決問題；（4）結(jié)果評價(jià)[7]。教師在教學(xué)前期，要明確教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)執(zhí)行方案，提出問題。在教學(xué)過程中，教師安排學(xué)生活動，引導(dǎo)學(xué)生自主分析，相互討論和交流。然后在分析的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生們提出解決問題的方法，進(jìn)行實(shí)踐。最后，對過程和結(jié)果進(jìn)行評價(jià)?？梢钥闯觯瑔栴}驅(qū)動法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性以及在教學(xué)過程中的參與程度，激起學(xué)生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了，這種教學(xué)方法對教師的要求更高，教師必須具備較強(qiáng)的課堂掌控能力和引導(dǎo)能力。

《電子技術(shù)》課程作為是工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，具有理論性和實(shí)踐性并重的特點(diǎn)。其課程內(nèi)容、基本概念、技術(shù)術(shù)語、電路種類多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難。為了提高電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，很多學(xué)校都開展了電子技術(shù)課程的教學(xué)改革，其中問題驅(qū)動法就是選擇的新教學(xué)模式之一。但是，由于各種原因，如教學(xué)目標(biāo)的定位、問題驅(qū)動法的理解、具體實(shí)施過程中的執(zhí)行力等，基于問題驅(qū)動法的教學(xué)改革并不是一帆風(fēng)順的。作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，《電子技術(shù)》又有其特殊性，其課程的教學(xué)目標(biāo)側(cè)重于讓學(xué)生掌握面向生物醫(yī)學(xué)及醫(yī)學(xué)儀器的電子技術(shù)，如果理論知識和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出，學(xué)生對于課程內(nèi)容在專業(yè)上的應(yīng)用不甚了解，就會影響到對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，甚至影響到將來從事生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)工作的能力。因此，有必要研究具有生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色的電子技術(shù)課程的問題驅(qū)動法。

3　問題驅(qū)動法的實(shí)施

進(jìn)行問題驅(qū)動的教學(xué)模式，需要教師有效掌控和恰當(dāng)引導(dǎo)。下面，主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題，對問題驅(qū)動法的四個步驟進(jìn)行分析。

（1）提出問題；在課程開始之前，教師要制定問題，需要其具有全局的概念，考慮各方面因素，包括：教學(xué)大綱、培養(yǎng)方案、授課教材等。在問題的選擇上應(yīng)該考慮以下幾個方面[8]：

1）問題是否和某個單元的教學(xué)內(nèi)容相關(guān)；

2）問題是否對學(xué)生具有吸引力；

3）問題實(shí)施的時(shí)間和硬件條件是否能夠保證；

4）問題是否聯(lián)系實(shí)際，是否與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的應(yīng)用相關(guān)；

5）問題之間是否具有連續(xù)性，是否具有系統(tǒng)性；

為了突出生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，問題設(shè)計(jì)必須貼近專業(yè)應(yīng)用。問題之間最好具有關(guān)聯(lián)性，由小的模塊小的問題，最終組合而成大的模塊大的系統(tǒng)，解決與專業(yè)相關(guān)的問題。

舉例說明：在模擬電子技術(shù)中，所選用的教材為高等教育出版社出版，童詩白、華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版》[9]。根據(jù)教材中的內(nèi)容，結(jié)合生醫(yī)專業(yè)應(yīng)用，可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開，設(shè)計(jì)以下問題：微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設(shè)計(jì)。下表1中顯示設(shè)計(jì)問題與教材章節(jié)的知識點(diǎn)對應(yīng)。從表中可以看出，除了第九章的內(nèi)容沒有體現(xiàn)，其他章節(jié)的知識在問題中均有涉及。由于學(xué)時(shí)的限制，教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫(yī)學(xué)工程的模擬電子技術(shù)教學(xué)大綱中。

在布置問題的時(shí)候，加入情景帶入，首先向?qū)W生講解人體心電信號的特點(diǎn)，心電監(jiān)測的臨床意義，再提出心電監(jiān)測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分，涉及的知識點(diǎn)較多，要對前級放大和后級主放大進(jìn)行分開設(shè)計(jì)和說明。隨著課程內(nèi)容不斷深入，問題不斷得到解決之后，可以將各個模塊組合，并加入右腿驅(qū)動電路或50Hz陷波電路，實(shí)現(xiàn)簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進(jìn)行實(shí)際人體測試，用示波器觀察信號，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)知識的同時(shí)，鍛煉了實(shí)踐動手能力，還能與專業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來，了解電子技術(shù)知識在生醫(yī)專業(yè)中的用武之地，一舉三得。

表1　設(shè)計(jì)問題與教材章節(jié)對應(yīng)

（2）分析問題；在課程教學(xué)中，教師按照進(jìn)度向?qū)W生一一展示問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，對問題進(jìn)行分析。在這個階段，教師需要做到以下幾點(diǎn)：

1）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組，任務(wù)分配；

2）引導(dǎo)學(xué)生對問題內(nèi)容進(jìn)行分析；

3）引導(dǎo)學(xué)生將問題與所學(xué)知識相關(guān)聯(lián)；

4）引導(dǎo)學(xué)生文獻(xiàn)查閱資料；

由于學(xué)生的基礎(chǔ)有限，在這個階段，可能會遇到以下情況：對問題的分析存在偏差，無法與知識點(diǎn)相結(jié)合、查閱獲取文獻(xiàn)的能力不足，教師要及時(shí)的提供幫助，在學(xué)生為主導(dǎo)的前提下，掌控整體過程。

（3）解決問題。在問題分析完成的前提下，學(xué)生提出解決問題的方案，并具體實(shí)施。教師需要考慮的是：

1）方案是否具有可行性；學(xué)生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案，是放手讓學(xué)生嘗試，還是進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)提示其改正，需要教師結(jié)合具體情況進(jìn)行操作。

2）方案實(shí)施是否順利；方案的實(shí)施需要時(shí)間與精力的付出，《電子技術(shù)》中的問題解決往往需要實(shí)際的電路焊接和調(diào)試環(huán)節(jié)，課程的學(xué)時(shí)如何安排，硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境如何保證是教師需要考慮和協(xié)調(diào)的。此外，對于初次進(jìn)行電路制作的學(xué)生，教師運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)為學(xué)生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調(diào)試訓(xùn)練等實(shí)踐方面的幫助，也是必不可少的。

解決問題的整個過程由學(xué)生完成，教師不可代辦，但是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提供幫助，能夠提高完成效率，保證進(jìn)度。

（4）結(jié)果評價(jià)。對于整個過程中學(xué)生的表現(xiàn)，需要比較客觀的評價(jià)。常用的方法將自我評價(jià)、小組互評、教師評價(jià)三個方面相結(jié)合。

自我評價(jià)是學(xué)生回顧和反思過程中的得失，對自我形成清楚客觀的認(rèn)識。小組互評是組間成員根據(jù)參與度、貢獻(xiàn)度、工作表現(xiàn)、溝通能力等對組員同學(xué)進(jìn)行分析點(diǎn)評。

雖然在問題驅(qū)動的教學(xué)模式中，教師的身份發(fā)生了轉(zhuǎn)變，但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關(guān)注學(xué)生的狀態(tài)和表現(xiàn)，最終對其進(jìn)行評價(jià)。為了激勵學(xué)生，幫助學(xué)生正確認(rèn)識自我，樹立學(xué)習(xí)后續(xù)課程的興趣和信心，教師在對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)的時(shí)候要注意以下幾點(diǎn)：

1）評價(jià)公正，也不忘因人而異；對待學(xué)生的評價(jià)要做到客觀中肯，但是也需要考慮學(xué)生的差異性。成績優(yōu)異的學(xué)生與基礎(chǔ)較差的學(xué)生在小組中的分工不同，貢獻(xiàn)度有區(qū)別。為了激發(fā)學(xué)生的積極性，教師的評價(jià)不能采用單一標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)該多元化，從合作精神、交流能力、文獻(xiàn)收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手，照顧到各個層面的學(xué)生。

2）評價(jià)能力，也不忘評價(jià)態(tài)度；對待學(xué)生的評價(jià)不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態(tài)度方面的表現(xiàn)。課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)只是一個方面，關(guān)注學(xué)生知識技能之外的情意發(fā)展，有助于其更長遠(yuǎn)的進(jìn)步和成長。

3）評價(jià)結(jié)果，也不忘評價(jià)過程；教師的評價(jià)不應(yīng)該過分關(guān)注最終解決問題的結(jié)果是否正確，而是要側(cè)重于學(xué)生在分析問題、解決問題的過程中所表現(xiàn)出來的能力、態(tài)度和情感。學(xué)生在過程中的提升和收獲，才是教育的主要目的。

4）評價(jià)個人，也不忘評價(jià)團(tuán)隊(duì)；教師的評價(jià)除了針對學(xué)生個人，還要涉及到團(tuán)隊(duì)。強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)的分工合作，有利于培養(yǎng)學(xué)生交流溝通，與人協(xié)作的能力。

4　結(jié)論

問題驅(qū)動法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激起學(xué)生的求知欲，其教學(xué)模式十分適合《電子技術(shù)》此類工程性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在許多高校教學(xué)改革項(xiàng)目中得到應(yīng)用。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)課程要與學(xué)科特點(diǎn)相結(jié)合起來，因此問題驅(qū)動法的實(shí)施既有與其他課程的共性，也有其自身特點(diǎn)。教師在問題的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)應(yīng)用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)知識和技能的同時(shí)，對專業(yè)發(fā)展及就業(yè)方向有一定的認(rèn)識，同時(shí)也為后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)課打下基礎(chǔ)。

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[3]李正義,曹匯敏,謝勤嵐.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子類綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].中國西部科技,2015(01):95-96.

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[5]曹春萍，陳平.問題驅(qū)動法在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中的應(yīng)用探討[J]，中國電力教育,2014(23):78-79.

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[9]童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版[M].北京:高等教育出版社,2006.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.130

中南民族校級教改項(xiàng)目（編號：JXZX2014314，JG2014002）

周慧（1983-）,女,湖北鄂州人,博士,講師,主要研究方向?yàn)樯镝t(yī)學(xué)信息處理、生物醫(yī)學(xué)電子技術(shù)。