基于軟件應(yīng)用和設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)改革探索

楊爽，趙若晗，史嘉翊，董默，湯有鵬

（1.牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江 牡丹江；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院，黑龍江 牡丹江）

醫(yī)工融合學(xué)科的內(nèi)涵是將工程科學(xué)的原理和方法與生命科學(xué)的原理和方法相結(jié)合，是生命科學(xué)與理、工學(xué)科的交叉應(yīng)用。由于醫(yī)工融合學(xué)科專業(yè)具有知識(shí)結(jié)構(gòu)交叉跨度大、綜合性較強(qiáng)、各種高新技術(shù)交叉融合、發(fā)展速度快等特點(diǎn)[1]，對(duì)于融合學(xué)科應(yīng)用型人才培養(yǎng)，不僅需要通過畢業(yè)后實(shí)際工作來完成，同樣也需要在大學(xué)期間培養(yǎng)。醫(yī)工融合學(xué)科人才要能夠發(fā)展新的概念，建立新的知識(shí)，創(chuàng)立新的技術(shù)，開發(fā)新的材料和器械，為人類的健康事業(yè)服務(wù)，這就要求醫(yī)工融合專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具有復(fù)合型的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和較高的綜合能力素質(zhì)。

一 國(guó)內(nèi)外醫(yī)工融合專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)作為醫(yī)工融合專業(yè)的代表之一于上世紀(jì)50年代美國(guó)首先在研究生院建立了其教學(xué)計(jì)劃。這些教學(xué)計(jì)劃通常招收工程或生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生[2]。直到研究生教育取得成功以后，各個(gè)大學(xué)才在傳統(tǒng)的工程系將生物醫(yī)學(xué)工程作為選修專業(yè)在本科教學(xué)計(jì)劃中實(shí)施，從此，生物醫(yī)學(xué)課程便納入到傳統(tǒng)的本科工程課程表中。

我國(guó)醫(yī)工融合專業(yè)的本科教育起始于20世紀(jì)70年代末[3]，其中既包含理工類院校也包含醫(yī)科院校，由于教學(xué)條件，教學(xué)目標(biāo)，授課資源，就業(yè)形勢(shì)的不同，導(dǎo)致了同為醫(yī)工融合專業(yè)在人才培養(yǎng)模式及培養(yǎng)目標(biāo)方向上均有較大的差異，經(jīng)過30多年的發(fā)展，也各自形成了自己的特點(diǎn)[4-8]。

二 以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)的必要性

醫(yī)學(xué)院校相對(duì)于理工類院校在醫(yī)工融合專業(yè)人才培養(yǎng)方面有其自身的優(yōu)勢(shì)，首先，醫(yī)學(xué)課程所配備的師資力量強(qiáng)，學(xué)生的醫(yī)學(xué)知識(shí)掌握扎實(shí)。其次，醫(yī)學(xué)院校的附屬醫(yī)院資源豐富，學(xué)生實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)活動(dòng)可以更好地結(jié)合臨床實(shí)際應(yīng)用[9-10]。盡管如此，醫(yī)學(xué)院校在培養(yǎng)醫(yī)工融合人才方面對(duì)比理工類院校仍有諸多不足：

1.工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，實(shí)踐資源缺乏，行業(yè)發(fā)展處于落后地位，學(xué)生工廠實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)更少，致使學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力受到限制。

2.醫(yī)學(xué)院校更注重醫(yī)學(xué)相關(guān)知識(shí)的教授、采用醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)模式，而工科課程往往較少或?qū)W得不夠精細(xì)，尤其軟件工具類課程更少。

3.醫(yī)學(xué)院校的醫(yī)工融合專業(yè)求職更加受限，絕大部分職位與醫(yī)學(xué)相關(guān)，如醫(yī)療器械行業(yè)等，本身融合交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)并沒有顯示出來。

面向本校醫(yī)工融合專業(yè)學(xué)生展開的問卷調(diào)查結(jié)果顯示：高達(dá)84%的學(xué)生針對(duì)從業(yè)及未來發(fā)展有一定的困惑，不清楚融合學(xué)科的實(shí)際意義和發(fā)展前景。因此，作者及其團(tuán)隊(duì)組織一次以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)改革，此次改革面向融合學(xué)科代表：生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生全方位開展。

三 以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)方法介紹

（一） 面向?qū)ο?/h3>

本文課程群建設(shè)改革方法選擇了黑龍江省某醫(yī)學(xué)院校2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)1班作為對(duì)象，該班級(jí)共26名學(xué)生，隨機(jī)選擇其中13人作為課改班對(duì)象。另外13名學(xué)生作為普通班，按照既定培養(yǎng)方案接受培養(yǎng)。

（二） 改革周期

本次改革于2018年9月開始，至2020年6月結(jié)束，進(jìn)行為期4個(gè)學(xué)期的完整不間斷的改革。

（三） 改革方案

1.授課內(nèi)容調(diào)整。課改班的13名學(xué)生接受為期2年的理論課授課內(nèi)容調(diào)整，包含11門專業(yè)課及專業(yè)基礎(chǔ)課，普通班學(xué)生按照原始培養(yǎng)方案內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。課改班與普通班學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容詳細(xì)差別如表1所示。

表1 課改班課程新增內(nèi)容列表

（四） 以求職為導(dǎo)向的內(nèi)容調(diào)整

為更快地適應(yīng)醫(yī)工融合專業(yè)未來求職與工作，為課改班學(xué)生設(shè)計(jì)了5項(xiàng)以就業(yè)為導(dǎo)向的任務(wù)，具體包括：

1.醫(yī)療器械英文說明書的翻譯和講解：針對(duì)畢業(yè)實(shí)習(xí)和工作的主要場(chǎng)所為醫(yī)療器械公司，且目前多種大型醫(yī)療器械主要生產(chǎn)自國(guó)外的現(xiàn)狀，要求每名學(xué)生在一學(xué)期內(nèi)完成一種大型醫(yī)療器械（CT/MRI等）主要操作說明的翻譯與講解，并以PPT匯報(bào)的形式對(duì)班級(jí)內(nèi)同學(xué)展開。

2.軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)：在大二上學(xué)期完成對(duì)四門軟件的學(xué)習(xí)后，在周末實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，要求學(xué)生完成一項(xiàng)軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作。學(xué)生3-4人一組共同完成，要求學(xué)生從調(diào)研→需求分析→概要設(shè)計(jì)→詳細(xì)設(shè)計(jì)→代碼撰寫→測(cè)試等方面體驗(yàn)完整的軟件開發(fā)流程。并在期末向班級(jí)同學(xué)展示開發(fā)軟件的成果。

3.大學(xué)生科研項(xiàng)目申請(qǐng)書撰寫：大二下學(xué)期和大三上學(xué)期，每學(xué)期要求每名同學(xué)撰寫一份大學(xué)生科研立項(xiàng)申請(qǐng)書，同時(shí)以PPT匯報(bào)的形式將申請(qǐng)項(xiàng)目向班級(jí)同學(xué)進(jìn)行講解，并嘗試申報(bào)。

4.科研論文撰寫：大三下學(xué)期根據(jù)上述三項(xiàng)內(nèi)容，完成學(xué)生小論文撰寫工作（醫(yī)療器械的認(rèn)知、軟件開發(fā)及應(yīng)用、科研項(xiàng)目總結(jié)等），并獨(dú)立進(jìn)行畢業(yè)論文的擬題工作。

5.簡(jiǎn)歷制作：針對(duì)課改班的學(xué)生進(jìn)行了簡(jiǎn)歷制作級(jí)面試技巧的培訓(xùn)，并在大三實(shí)習(xí)單位招收實(shí)習(xí)生前完成了實(shí)際的模擬面試。

圖2 課改班與普通班專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課平均成績(jī)對(duì)比圖

四 以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)改革成效

本次改革共經(jīng)歷完整的4個(gè)學(xué)期，取得了明顯的效果。從學(xué)生專業(yè)課程成績(jī)、申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)數(shù)目、外語成績(jī)、畢業(yè)論文開題情況及畢業(yè)實(shí)習(xí)單位錄取情況進(jìn)行了公平準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，現(xiàn)將改革成果進(jìn)行詳細(xì)展示。

（一） 專業(yè)課成績(jī)分析

由于課改班和普通班的授課順序不同（考試的學(xué)期不同），保證出題教師是同一人且試題難度接近。現(xiàn)將課改的主要專業(yè)課及專業(yè)基礎(chǔ)課課程的平均成績(jī)和優(yōu)良率進(jìn)行對(duì)比顯示，如圖1和2所示。

圖1 課改班與普通班專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課優(yōu)良率對(duì)比圖

（二） 申報(bào)學(xué)生科研立項(xiàng)情況

學(xué)校在2019年4月和2020年4月分別進(jìn)行了兩次大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目的申報(bào)工作，在兩次申報(bào)中，課改班的13名學(xué)生以主持人的身份申報(bào)了項(xiàng)目3項(xiàng)，作為參與者有10人參與了項(xiàng)目。普通班的13名學(xué)生以主持人的身份申報(bào)了項(xiàng)目1項(xiàng)，作為參與者有3人參與了項(xiàng)目。

（三） 英語四六級(jí)通過情況

截止到2020年6月，課改班的13名學(xué)生全部通過了大學(xué)英語4級(jí)考試，其中7名學(xué)生通過了6級(jí)英語測(cè)試。英語4級(jí)通過率比普通班高30%，6級(jí)通過率高39%。

（四） 畢業(yè)論文開題情況

學(xué)校在2020年5月學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)前進(jìn)行了畢業(yè)開題工作的布置，截止到2020年12月底，13名課改班的同學(xué)均已經(jīng)順利完成開題工作，其中9人畢業(yè)設(shè)計(jì)題目與課改使用軟件相關(guān)，占比近70%。

（五） 畢業(yè)實(shí)習(xí)情況

2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)26名學(xué)生目前已經(jīng)全部進(jìn)入實(shí)習(xí)階段，在實(shí)習(xí)單位招聘實(shí)習(xí)生的過程中，13名課改班的同學(xué)均在第一輪面試時(shí)被不同的實(shí)習(xí)單位選中（共進(jìn)行了三輪實(shí)習(xí)面試）。

五 結(jié)語

本次以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)改革，以培養(yǎng)學(xué)生全面能力為主要目標(biāo)，以學(xué)生實(shí)習(xí)就業(yè)為導(dǎo)向全方位的開展。在為期2年的改革中，從學(xué)生成績(jī)、外語水平、申報(bào)科研項(xiàng)目、完成畢業(yè)開題及畢業(yè)實(shí)習(xí)招聘等方面進(jìn)行了全方位綜合考核，其主要效果體現(xiàn)在：

1.在醫(yī)工融合專業(yè)學(xué)生未來職業(yè)中，軟件的應(yīng)用在占有較大比重，采用此種教學(xué)方法，可增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，保證了其今后順利就業(yè)。

2.以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群可涉及多學(xué)科，針對(duì)醫(yī)工融合專業(yè)的主要專業(yè)課及專業(yè)基礎(chǔ)課程課程均可使用本改革方法，改革整體性較強(qiáng)，既方便了不同學(xué)科老師統(tǒng)一掌握授課學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)室老師管理學(xué)生減少工作量，讓醫(yī)工融合專業(yè)學(xué)生從大二到大三實(shí)習(xí)前的兩年時(shí)間有一個(gè)完整的計(jì)劃。

3.改革的課程本身鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力及設(shè)計(jì)思維，課程群建設(shè)改革不僅僅是增強(qiáng)了學(xué)生軟件操作能力，還提升了學(xué)生設(shè)計(jì)思維，且學(xué)生體驗(yàn)了完整的軟件開發(fā)流程（MATLAB語言軟件設(shè)計(jì)），幫助學(xué)生更好更扎實(shí)的掌握所學(xué)知識(shí)。

4.在實(shí)踐課及學(xué)生科研中引入應(yīng)用與設(shè)計(jì)方法后，對(duì)以往大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表化分析、對(duì)比分析以及誤差分析采用常規(guī)手繪的方式有了質(zhì)的提升和優(yōu)化，更好地幫助了學(xué)生完成實(shí)踐課內(nèi)容，提升了學(xué)生科研手段及對(duì)科研的興趣。

本次以軟件應(yīng)用與設(shè)計(jì)為核心的課程群建設(shè)改革在生物醫(yī)學(xué)工程開展后，預(yù)計(jì)繼續(xù)引入其他軟件進(jìn)一步輔助改革授課內(nèi)容，同時(shí)對(duì)其他醫(yī)工融合專業(yè)進(jìn)一步探索嘗試，為醫(yī)學(xué)院校培養(yǎng)合適的醫(yī)工融合人才奠定基礎(chǔ)。