康復(fù)工程專業(yè)人因工程學(xué)教學(xué)方法創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王多琎

1.上海理工大學(xué)康復(fù)工程與技術(shù)研究所（上海，200093）

2.上海康復(fù)器械工程技術(shù)研究中心（上海，200093）

3.民政部神經(jīng)功能信息與康復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海，200093）

0 引言

高等教育的發(fā)展決定了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也決定了其在全球價(jià)值鏈分工中的地位［1］。目前，我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)人才資源缺乏，與行業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)無(wú)法匹配，這需要高等教育機(jī)構(gòu)建立相應(yīng)的培養(yǎng)平臺(tái)，改變傳統(tǒng)的醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)人才培養(yǎng)方式，尤其是需要發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)和特色，實(shí)現(xiàn)醫(yī)工交叉復(fù)合型人才的培養(yǎng)［1］。高校的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中所開設(shè)的每一門課程都應(yīng)該為本專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，而且，理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)才能完成人才培養(yǎng)的任務(wù)。當(dāng)然，具體的課程設(shè)置需要根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的方向來(lái)定義。

上海理工大學(xué)在2006 年設(shè)立了我國(guó)第一個(gè)康復(fù)工程技術(shù)?？茖I(yè)與醫(yī)療器械工程（康復(fù)工程）本科專業(yè)，2013 年作為上海市應(yīng)用型本科試點(diǎn)專業(yè)進(jìn)行建設(shè)，經(jīng)過(guò)十余載的發(fā)展目前已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。在送走這培養(yǎng)了十余屆畢業(yè)生的同時(shí)，專業(yè)培養(yǎng)方案也在隨著市場(chǎng)需求的變化和學(xué)生自我發(fā)展的需要日趨成熟。但無(wú)論如何調(diào)整，最初為專門培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合型高級(jí)康復(fù)工程人才所設(shè)立的初衷沒有改變。所以，培養(yǎng)目標(biāo)中特別注重學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

人因工程是康復(fù)工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，該課程以人的生理、心理特性為依據(jù)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，分析研究人-機(jī)-環(huán)境之間的相互作用，使患者的康復(fù)過(guò)程效率更高、更安全、更舒適。歸根結(jié)底，人因工程是一門以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的學(xué)科，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要求同學(xué)們學(xué)生能運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。本文介紹針對(duì)康復(fù)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)所進(jìn)行的一系列課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)和改革嘗試。

1 課程內(nèi)容的優(yōu)化

人因工程學(xué)的基礎(chǔ)性教學(xué)模塊由各種理論、準(zhǔn)則、數(shù)據(jù)以及方法等原理性比較強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中約占60%［2］。經(jīng)調(diào)查，這些內(nèi)容比較枯燥導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。在這種情況下，要如何將人因工程課程應(yīng)用于康復(fù)工程課程體系中，則必須在教學(xué)內(nèi)容上尋求一定的教學(xué)方法創(chuàng)新。

1.1 課程內(nèi)容

人因工程課程具有較強(qiáng)的知識(shí)交叉特點(diǎn)和實(shí)踐性，并且涵蓋的內(nèi)容非常廣泛，因此有必要結(jié)合康復(fù)工程的專業(yè)特點(diǎn)，從內(nèi)容上進(jìn)行取舍。比如，我國(guó)目前實(shí)行的是分級(jí)康復(fù)治療模式，其中社區(qū)及家庭層面的后遺癥期康復(fù)在整個(gè)康復(fù)階段占有的比重最大，因此如何開發(fā)合適應(yīng)的家庭康復(fù)的產(chǎn)品，對(duì)廣大患者回歸正常生活意義重大，但目前市場(chǎng)上可供選擇的產(chǎn)品較少。鑒于考慮到產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)在整個(gè)康復(fù)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的重要性［3］，因此在課程內(nèi)容設(shè)置中加大了產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段的知識(shí)點(diǎn)，比如用戶需求分析，多目標(biāo)決策等。此外，康復(fù)產(chǎn)品的屬性決定了其較高的安全要求，為此結(jié)合不同的案例，將可用性測(cè)試的相關(guān)內(nèi)容穿插到了理論教學(xué)過(guò)程中，這樣更貼合本專業(yè)需求，也更具專業(yè)特色。

1.2 教材選擇

經(jīng)過(guò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)時(shí)間探索，確定盡量避免以某單一書本作為具體教材，這樣可以避免特定書本由于出版時(shí)間太久而導(dǎo)致某些內(nèi)容與目前實(shí)際情況有所出入的問(wèn)題。比如，Wickens 等所著的《人因工程學(xué)導(dǎo)論》里的案例稍顯陳舊，在授課過(guò)程中缺乏說(shuō)服力，所以，教學(xué)團(tuán)隊(duì)參考了大量國(guó)外資料并經(jīng)篩選后納入日常授課內(nèi)容中，其中包括Luczak 的《Arbeitswissenschaft》和Backhaus 的《Usability-Engineering in der medizintechnik》，另外還有關(guān)于醫(yī)療器械人因工程及可用性設(shè)計(jì)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 60601-1-6 和ISO/IEC 62366，以及交互系統(tǒng)的人因工程學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ISO 9241-210 等等。這些知識(shí)點(diǎn)立足于專業(yè)的需求，力求使學(xué)生意識(shí)到人因工程在康復(fù)工程中的地位與重要性，使他們明白無(wú)論在康復(fù)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)，還是在其使用及售后服務(wù)階段，人因工程的思想與方法始終貫穿于康復(fù)產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期管理中。

1.3 案例教學(xué)

案例教學(xué)法是英美國(guó)家法學(xué)院最主要的教學(xué)方法，后來(lái)被廣泛用于如醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等其它學(xué)科，是一種深受學(xué)生歡迎的教學(xué)方法［4］。理論知識(shí)只有通過(guò)不同案例的呈現(xiàn)，學(xué)生才能有切實(shí)的體驗(yàn)。但是在教學(xué)實(shí)踐中，要避免將舉例子認(rèn)為是案例教學(xué)的錯(cuò)誤觀念。案例教學(xué)中的主角是學(xué)生，通過(guò)引導(dǎo)使他們對(duì)事件進(jìn)行分析、討論、交流，作出正確的判斷和決策，從而提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。而舉例教學(xué)的主角是老師，在已經(jīng)對(duì)原理進(jìn)行了充分講解的情況下，用實(shí)例讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)該如何運(yùn)用原理或加深對(duì)原理的理解［4］。

在案例教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)案例的選擇遵循真實(shí)性、完整性、典型性、啟發(fā)性和時(shí)效性等原則，案例范圍涉及醫(yī)院、企業(yè)及康復(fù)生活的各個(gè)方面，這樣可以增進(jìn)學(xué)生與老師之間、課堂與外界之間、以及同學(xué)之間的平等互動(dòng)、對(duì)話和研討，這不但便于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，也更有利于系統(tǒng)化思維的養(yǎng)成。每一個(gè)案例的描述，要切入具體的知識(shí)點(diǎn)，并且引出可供討論的議題，便于分組討論。比如，在講解生理人因工程的安全與健康知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，可將塵肺病患者開胸驗(yàn)肺的新聞［5］作為教學(xué)案例，引導(dǎo)各小組學(xué)生根據(jù)不同的人因工程學(xué)研究方法提出自己的解決方案，進(jìn)行組間討論與交流。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生各自的設(shè)計(jì)和想法都會(huì)得到一定程度的提高與完善，課后再將本小組的成果通過(guò)書面作業(yè)的形式提交，老師對(duì)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。該方法的實(shí)際效果在每個(gè)小組的書面報(bào)告中便可體現(xiàn)，因?yàn)橄嗷サ慕涣魇箤W(xué)生學(xué)會(huì)了從多個(gè)角度對(duì)實(shí)際中工作場(chǎng)所的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析，如工作場(chǎng)所空間布局設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、人體的生理數(shù)據(jù)調(diào)查、用戶需求調(diào)查等。案例教學(xué)可以大大提高學(xué)生對(duì)課程的興趣，促進(jìn)其提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的提高，同時(shí)有利于創(chuàng)新性思維的養(yǎng)成，形成整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中師生互動(dòng)的良好學(xué)習(xí)氛圍。

2 授課方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)授課方式在現(xiàn)代大學(xué)的課堂里似乎顯得單調(diào)和乏味?，F(xiàn)在是一個(gè)信息化高速發(fā)展的時(shí)代，學(xué)生們也適應(yīng)了這種信息化的生活方式，相對(duì)于過(guò)去的信息傳播和獲取，現(xiàn)代大學(xué)生依靠網(wǎng)絡(luò)和各種終端設(shè)備，獲得的信息無(wú)論在速度還是在數(shù)量上都是質(zhì)的飛躍。但是，如何在課堂上將這個(gè)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，需要在授課方式上做出一定的調(diào)整。

2.1 明確分工

在人因工程的教學(xué)中，教師的任務(wù)是向?qū)W生教授各種研究方法，學(xué)生則是通過(guò)具體的項(xiàng)目來(lái)解決各種實(shí)際問(wèn)題。人因工程課程被安排在本科三年級(jí)下學(xué)期進(jìn)行，在這個(gè)階段，所有學(xué)生基本上都正在參加各種校內(nèi)外實(shí)習(xí)項(xiàng)目。這樣學(xué)生一方面可以在自己的項(xiàng)目中運(yùn)用所學(xué)的人因工程學(xué)知識(shí)，深刻領(lǐng)會(huì)各種理論和工具的用法；另一方面，學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)化思維分析和解決問(wèn)題，成果水平也會(huì)得到大幅度提升，實(shí)現(xiàn)雙贏的效果。

2.2 多種方式

在課堂上，為提高學(xué)生的參與感［6］，傾向于用多種方式來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。多媒體、實(shí)物模型、移動(dòng)端信息檢索、分組討論、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)卷調(diào)查以及實(shí)驗(yàn)等，都被用來(lái)作為教學(xué)手段。比如，在講到選擇性注意的時(shí)候，借助于細(xì)微特征變換的魔術(shù)視頻會(huì)起到很好的效果，因?yàn)榇蠹业淖⒁饬Χ荚谀g(shù)師手上，而忽略了其它變化；在講工作記憶的時(shí)候，使用類似雨課堂的手段，可以讓同學(xué)們掃描二維碼進(jìn)行線上答題，看看誰(shuí)可以準(zhǔn)確地記住視頻里給出的信息，回答完畢后老師可以在自己的手機(jī)端當(dāng)場(chǎng)看到大家的作答情況，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

游戲環(huán)節(jié)也是參與式教學(xué)法的一種常用手段，是一種學(xué)生比較容易接受的框架模式［7］。問(wèn)卷調(diào)查顯示，每個(gè)班級(jí)選擇“喜歡教學(xué)過(guò)程中增加游戲環(huán)節(jié)”的人數(shù)都超過(guò)總?cè)藬?shù)的90% 左右。這些教學(xué)方式信息量大、內(nèi)容相對(duì)直觀、生動(dòng)，通過(guò)多維度的感官刺激，增強(qiáng)了與學(xué)生的互動(dòng)，在課堂趣味性增加的同時(shí)也加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和印象，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，有助于提升學(xué)生主動(dòng)思考的能力以及對(duì)理論知識(shí)的鞏固，一定程度上也避免了課堂上學(xué)生因厭煩枯燥的講解而產(chǎn)生的抵觸情緒。

2.3 不同地點(diǎn)

所謂處處留心皆學(xué)問(wèn)。僅靠課堂教學(xué)是無(wú)法充分理解和掌握人因工程知識(shí)的，所以要求學(xué)生們?cè)卺t(yī)院實(shí)習(xí)、企業(yè)實(shí)習(xí)、展會(huì)參觀、康復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)中，帶著人因工程的思想，去發(fā)現(xiàn)康復(fù)應(yīng)用中的問(wèn)題以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷和不足，找出不符合人因工程的設(shè)計(jì)缺陷，找出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案等。通過(guò)不同地點(diǎn)、場(chǎng)景的思考與實(shí)踐，真正地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

人因工程課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)相對(duì)緊張。為了提高課程教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，對(duì)于一般性的教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，老師會(huì)提前通知大家進(jìn)行自學(xué)，課堂上直接進(jìn)入教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的講解，輔以對(duì)自學(xué)內(nèi)容的提問(wèn)和總結(jié)，既節(jié)約了時(shí)間，也使學(xué)生加深了對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。此教學(xué)方法也可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和表達(dá)能力。

3 考核方法的擴(kuò)展

傳統(tǒng)的試卷問(wèn)答在多元化的課程內(nèi)容和授課方式的影響下，逐漸過(guò)渡為更具專業(yè)特點(diǎn)和有更多選擇內(nèi)容的考核方式。平時(shí)成績(jī)的比重加大，占總成績(jī)的30%～50%，可以由用戶的需求分析報(bào)告、概念設(shè)計(jì)方案的多目標(biāo)決策分析和實(shí)踐項(xiàng)目匯報(bào)等內(nèi)容組成。期末考試成績(jī)只占總成績(jī)的50%～70%，通常需提交關(guān)于康復(fù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)類論文，綜合考量學(xué)生對(duì)人因工程這門課程的掌握情況。對(duì)平時(shí)成績(jī)的強(qiáng)調(diào)旨在提醒學(xué)生要注重積累，力求深刻理解和掌握課程中所介紹的具體研究方法和工具。

多種考核內(nèi)容，提高了學(xué)生參與本課程和項(xiàng)目實(shí)踐的主動(dòng)性和自覺性，進(jìn)一步加強(qiáng)了他們提出問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，也契合康復(fù)工程專業(yè)培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才的辦學(xué)目標(biāo)。

4 效果初顯

有研究顯示，學(xué)習(xí)者特征諸如年齡范圍、認(rèn)知水平、心智水平和心理接受能力、是否接受多樣化的教學(xué)方式、學(xué)習(xí)者控制能力等會(huì)影響教學(xué)方法創(chuàng)新［8］。本研究中，人因工程課程的教學(xué)對(duì)象為上海理工大學(xué)本科三年級(jí)的同學(xué)，年齡范圍為20～22 歲，其認(rèn)知與心智水平俱佳，控制能力、心理接受能力和參與度無(wú)缺陷。在每一屆上這門課的學(xué)生中隨機(jī)選擇30% 來(lái)進(jìn)行效果評(píng)估。在未告知實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，在? 次課后作業(yè)和期末考試中分別解決1 個(gè)類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題，該問(wèn)題可以反映出學(xué)生對(duì)用戶需求分析、決策以及產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)等所學(xué)內(nèi)容的掌握情況。分別對(duì)4屆學(xué)生前后兩次的成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，成績(jī)見表1。由表1 可見，4 屆學(xué)生的成績(jī)改進(jìn)比較明顯。

表1 學(xué)生第一次作業(yè)與期末成績(jī)比較Tab.1 Score comparison of students' first assignments and finals

對(duì)樣本進(jìn)行t檢驗(yàn)，4 屆學(xué)生的均值前后2 次成績(jī)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上有顯著差異（P＜0.05），但是4 屆學(xué)生的2 次差異并不明顯（P＞0.05）。

經(jīng)過(guò)近4 年的教學(xué)實(shí)踐，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、參加競(jìng)賽、專利申請(qǐng)與畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面學(xué)生參與的百分比呈上升的趨勢(shì)，如圖1 所示。

圖1 康復(fù)工程專業(yè)歷年本科生數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.1 Data comparison of undergraduates majoring in rehabilitation engineering over the years

每年都有多人申請(qǐng)或參加上海市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、國(guó)際大學(xué)生挑戰(zhàn)賽（Global Student Innovation Challenge），并屢獲佳績(jī)。這些成果的取得和人因工程課程的教學(xué)改革有著密切的聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)于該課程有了更深一步的了解，知識(shí)掌握更加牢固，在培養(yǎng)興趣的同時(shí)又可以激發(fā)學(xué)生的熱情，提出并參與一些有意義的課題，這些課題的提出又豐富了該課程的內(nèi)容，形成了一個(gè)良性的循環(huán)。

5 結(jié)語(yǔ)

人因工程課程在教學(xué)方面的大膽探索，在康復(fù)工程專業(yè)方向的人才培養(yǎng)方面起到了積極和正面的作用。這些改革措施也是在不斷探索、不斷積累、不斷完善，力求形成成熟的、有自身專業(yè)特色的人才培養(yǎng)機(jī)制。