基于生物醫(yī)學(xué)工程內(nèi)涵開展專業(yè)基礎(chǔ)課多元化實踐教學(xué)

孫懷遠，胡兆燕，廖躍華，楊麗英

（上海健康醫(yī)學(xué)院，上海 200318）

“新工科”建設(shè)是在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”基礎(chǔ)上提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃[1]，對我國工科教育提出了全新的挑戰(zhàn)，其人才培養(yǎng)方案應(yīng)當(dāng)以工程技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心，以工程科技人才培養(yǎng)為宗旨[2]，采用新的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)注入式改為以問題導(dǎo)向、項目引導(dǎo)的啟發(fā)研討式教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)生知識轉(zhuǎn)移和應(yīng)用知識解決實際問題的能力。生物醫(yī)學(xué)工程是從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為學(xué)或衛(wèi)生學(xué)研究的新興邊緣學(xué)科，其特點是理工醫(yī)交叉，綜合了工程學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的理論和方法；其目的是解決醫(yī)學(xué)中的有關(guān)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)。在“新工科”建設(shè)背景下，針對上海健康醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點，我們在專業(yè)基礎(chǔ)課程中堅持理論與實踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、課堂與工程相結(jié)合，開展多元化的實踐教學(xué)，以學(xué)生為主、教師為輔，使學(xué)生在不同環(huán)境中，通過實操、探究、創(chuàng)新等多種形式的實踐，自主進行產(chǎn)品設(shè)計、擬定實驗方法與實施、撰寫實踐報告或研究報告等，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和技術(shù)應(yīng)用等能力。本文以“先進制造技術(shù)”課程為例，介紹基于生物醫(yī)學(xué)工程內(nèi)涵開展專業(yè)基礎(chǔ)課多元化實踐教學(xué)的設(shè)計原則、內(nèi)容及其實施。

1 實踐教學(xué)設(shè)計原則

實踐教學(xué)是增強應(yīng)用型本科專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力、分析能力和創(chuàng)新能力非常重要的環(huán)節(jié)和手段，對提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有特殊作用，也是高校人才培養(yǎng)的重要組成部分[3]。“先進制造技術(shù)”是理論性與實踐性很強的課程，具有知識覆蓋面廣、內(nèi)容及學(xué)科跨度大、發(fā)展迅猛的特點，其內(nèi)容核心是為加工產(chǎn)品而采用的一系列先進技術(shù)，其外延則是一個不斷發(fā)展更新的技術(shù)體系。隨著課程的逐步深入，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)有些學(xué)生對課程感到枯燥無味，出現(xiàn)了懈怠、缺乏學(xué)習(xí)動力和主動性等情況。因此，在教學(xué)實踐中，必須結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程及課程特點，從“新工科”建設(shè)意識出發(fā)，通過課程內(nèi)容的有效設(shè)置和優(yōu)化，改革教學(xué)方法和手段，強化和實施多元化實踐性教學(xué)，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。進行“先進制造技術(shù)”課程實踐教學(xué)設(shè)計時，應(yīng)使學(xué)生達到如下目標(biāo)：通過自主學(xué)習(xí)和實踐，熟悉先進制造相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展；掌握典型制造技術(shù)的特點，了解其在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用；通過科學(xué)實驗與研究，將課程理論與生物醫(yī)學(xué)工程實踐有機結(jié)合，培養(yǎng)動手與創(chuàng)新、分析問題與解決問題等多方面能力。所以，“先進制造技術(shù)”課程實踐教學(xué)設(shè)計原則可歸納為：（1）實踐教學(xué)多元化。課程實踐教學(xué)必須具有綜合性、探究性和創(chuàng)新性，通過多元化實踐教學(xué)過程，以促進學(xué)生學(xué)習(xí)課程理論的興趣和熱情。（2）強化理實結(jié)合。以課程基本內(nèi)容為基礎(chǔ)，在實際動手操作的基礎(chǔ)上，再密切結(jié)合先進制造理論的講解與提高，以促進和提升學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生能真正掌握職業(yè)崗位技術(shù)。（3）加強探索實踐。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，開展與生物醫(yī)學(xué)工程有關(guān)的制造技術(shù)研討、報告、論文撰寫、檢查評估等課內(nèi)與課外相結(jié)合的教學(xué)過程，以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、文獻查閱與應(yīng)用能力和知識探究能力。（4）實現(xiàn)“學(xué)研結(jié)合”。充分利用科研平臺和教師的研究項目，將生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)研究與實踐教學(xué)有機融合，實現(xiàn)以科研促教學(xué)的“教研結(jié)合”和“學(xué)研結(jié)合”的思路，使學(xué)生通過多學(xué)科的協(xié)同實踐與研究，做到醫(yī)工結(jié)合，有效促進學(xué)生的知識遷移、技術(shù)應(yīng)用以及科研能力。

2 多元化實踐教學(xué)內(nèi)容與實施

“先進制造技術(shù)”課程涉及的內(nèi)容很多，有先進制造技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、先進制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、先進制造生產(chǎn)模式等。通過課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生全面了解先進制造技術(shù)的概念與特點，熟悉先進制造技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用，掌握先進設(shè)計與先進制造技術(shù)的基本原理和方法，具有先進設(shè)計技術(shù)和先進制造工藝的選型與應(yīng)用能力。結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程特點，有重點、有步驟、有層次地設(shè)計與實施多元化實踐教學(xué)，并將其有機嵌入課程教學(xué)中，能夠事半功倍地、有序有效地培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵職業(yè)能力，實現(xiàn)首崗能適應(yīng)、多崗能遷移的目標(biāo)[4]。因此，根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、“先進制造技術(shù)”課程教學(xué)要求與實踐教學(xué)設(shè)計原則，多元化實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置如表1所示。

表1“先進制造技術(shù)”課程實踐教學(xué)內(nèi)容與實施

綜合性實踐教學(xué)提供了一個相對獨立的學(xué)習(xí)生態(tài)化空間，學(xué)生是這個空間的主導(dǎo)者，能以自我或團隊為中心[5]，基于自己的技能和知識基礎(chǔ)，推動實踐教學(xué)過程的進行。在本課程實踐過程中，學(xué)生自主進行綜合性學(xué)習(xí)活動，體現(xiàn)對CAD等知識的綜合應(yīng)用和醫(yī)療產(chǎn)品的了解。所以，綜合性實踐教學(xué)是一種具有獨立形態(tài)的課程層面的活動，著眼于發(fā)展學(xué)生的動手能力、計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用等綜合性能力。

探究性實踐教學(xué)采用課內(nèi)與課外相結(jié)合的手段，貫徹任務(wù)驅(qū)動、主題討論、線上互動等方法，使學(xué)生結(jié)合課程中微納制造、生物制造等知識點，運用多樣方式獨立或協(xié)作完成學(xué)習(xí)過程，或同步最新行業(yè)動態(tài)與主題（如機器人技術(shù)、智能制造）展開目標(biāo)明確的、更富有現(xiàn)實性與挑戰(zhàn)性的自主學(xué)習(xí)與討論，旨在培養(yǎng)學(xué)生文獻查閱與篩選、分析與總結(jié)、溝通與交流及文字撰寫等方面的能力。

創(chuàng)新性實踐教學(xué)是第二課堂教學(xué)，是學(xué)生在掌握一定專業(yè)知識的基礎(chǔ)上、綜合運用已學(xué)知識和實驗方法所進行的一種學(xué)習(xí)活動，旨在提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、獨立思考、處理問題及科學(xué)研究的能力[6]，這不僅要求學(xué)生按現(xiàn)成方案完成實驗，更要求學(xué)生能熟悉創(chuàng)新性實驗（如本課程中的材料表面微噴涂層）所使用的技術(shù)及儀器設(shè)備，理解并進行實驗設(shè)計、思考和分析實驗結(jié)果及實驗的內(nèi)在邏輯。

3 結(jié)語

基于生物醫(yī)學(xué)工程特點的多元化實踐教學(xué)有助于學(xué)生理解課程理論知識和相關(guān)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于提升崗位能力、積累工作經(jīng)驗、培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。

實踐證明，多元化實踐教學(xué)的開展，促進了“先進制造技術(shù)”課程理實結(jié)合，改變了學(xué)生懈怠、缺乏主動性等情況，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣和學(xué)習(xí)效果；推進了課程改革，促使教師進行教學(xué)方法和手段的改進，使學(xué)生在多種教學(xué)方式中對理論知識的領(lǐng)悟更快、更透徹、響應(yīng)度更高，更好地促進了教學(xué)目標(biāo)的達成和對專業(yè)特點的掌握；實現(xiàn)了真正意義上的“學(xué)研結(jié)合”，使學(xué)生通過科學(xué)研究與課程實踐教學(xué)的有機融合，提高了學(xué)生的綜合素養(yǎng)，提升了技術(shù)應(yīng)用能力以及就業(yè)競爭力。