基于DBL的電子類(lèi)課程群混合教學(xué)模式的探索研究

申杰奮，畢彥平，朱永濤

（新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003）

在新工科、新醫(yī)科建設(shè)背景下，要打造真正的大學(xué)課程、造就卓越的本科專(zhuān)業(yè)、培養(yǎng)優(yōu)秀的大學(xué)生，課程體系設(shè)計(jì)就需要打破學(xué)科之間的壁壘、專(zhuān)業(yè)之間的藩籬。課程群建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，將專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)作為首要目標(biāo)，以課程之間的邏輯聯(lián)系為紐帶來(lái)構(gòu)建一個(gè)完整的知識(shí)架構(gòu)，形成具有“多學(xué)科交叉融合”和“實(shí)踐圍繞”特征的課程群[1]。在大數(shù)據(jù)、人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”等新一輪的科技革命，以及《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的形勢(shì)下，結(jié)合我校實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)電子類(lèi)課程群的建設(shè)，可以制定符合專(zhuān)業(yè)特色的課程體系，提高教師的專(zhuān)業(yè)水平，突出“醫(yī)工交叉”的專(zhuān)業(yè)特色，促進(jìn)學(xué)生能力、素質(zhì)與知識(shí)的全面提升和協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 教學(xué)改革的意義

基于互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的混合式學(xué)習(xí)方式與以往傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式不同，這種方式突破了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)了教育資源的共享化、學(xué)習(xí)過(guò)程的自主化、學(xué)習(xí)風(fēng)格的個(gè)性化、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的全程化以及教學(xué)管理的高效化[2-3]。因此，構(gòu)建基于DBL 的電子類(lèi)課程群混合教學(xué)模式對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要意義。

本次嘗試在實(shí)施混合式教學(xué)的過(guò)程中從新的角度進(jìn)行電子類(lèi)課程群體系的構(gòu)建。醫(yī)學(xué)電子類(lèi)課程主要包括電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與醫(yī)學(xué)儀器原理等，均為醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)極其重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)核心課，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。根據(jù)工科課程的特點(diǎn)，在高校實(shí)施混合教學(xué)模式具有一定的難度，在我院開(kāi)展線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式的課程又相對(duì)較少，在醫(yī)學(xué)院校工科專(zhuān)業(yè)實(shí)施混合教學(xué)模式具有一定的意義和價(jià)值。

2 改革舉措

2.1 以DBL 為中心開(kāi)展教學(xué)

對(duì)電子類(lèi)課程開(kāi)展模塊化教學(xué)，并針對(duì)典型電路提出設(shè)計(jì)思想和項(xiàng)目，包括具體要求和指標(biāo)，根據(jù)要求整合核心課程的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的循序漸進(jìn)和有機(jī)融合。

比如在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程比例放大電路這一節(jié)的講授過(guò)程中，首先由學(xué)生在課堂上交流課下的預(yù)習(xí)成果，其他學(xué)生如果有問(wèn)題可以及時(shí)提出，大家進(jìn)行討論。為了能夠開(kāi)發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，教師提出問(wèn)題，信號(hào)從反相輸入端輸入，可以得到一個(gè)相位相反的成一定比例的信號(hào)。在授課時(shí)可提出高階性問(wèn)題，如果需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)電路，需要同時(shí)采集溫度、濕度和壓力等信號(hào)，需要將這些信號(hào)以u(píng)o=-3ui1-1.2ui2-0.5ui3 形式輸出，可以設(shè)計(jì)什么樣的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)以已學(xué)知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、設(shè)計(jì)，以此引出反相輸入求和電路。通過(guò)提出問(wèn)題-思考問(wèn)題-解決問(wèn)題的思路，來(lái)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過(guò)以設(shè)計(jì)為中心的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生思考，并用所學(xué)的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題。對(duì)于電子類(lèi)課程來(lái)說(shuō)，整體知識(shí)架構(gòu)體系是互為關(guān)聯(lián)、相互支撐的關(guān)系，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使課堂教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)遵循“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)（高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度）[4]，教師應(yīng)重視課程資源與學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人才的專(zhuān)業(yè)性和復(fù)合性的培養(yǎng)。

2.2 多元化課程體系的構(gòu)建

在原有電子類(lèi)課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)融合相關(guān)學(xué)科知識(shí)，引入科技行業(yè)新的技術(shù)與工藝，建設(shè)新的課程群，合理安排各課程理論與實(shí)踐教學(xué)，改革實(shí)踐體系課程群，與大數(shù)據(jù)、人工智能及互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合[5]，可以培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代變化的人才。

依據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，在培養(yǎng)計(jì)劃原有框架的基礎(chǔ)上，保持各課程的總學(xué)分不變，按照“理論與實(shí)踐一體化”模式，以專(zhuān)業(yè)課程為核心，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程為支撐，面向新工科、新醫(yī)科發(fā)展需求，構(gòu)建以基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研究與探究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主線(xiàn)的分層遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系，將內(nèi)容具有關(guān)聯(lián)性的理論課與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)完全有機(jī)融合。通過(guò)組建混合課程群，統(tǒng)籌安排教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)一步使原本關(guān)聯(lián)較少的專(zhuān)業(yè)課程形成聯(lián)系更為緊密的課程群，實(shí)現(xiàn)多門(mén)課程的交叉融合，最終構(gòu)建成為體系化、模塊化專(zhuān)業(yè)課程群[6]。

2.3 課程群思政體系

根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，重新修訂醫(yī)學(xué)電子類(lèi)教學(xué)大綱。根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》和人才培養(yǎng)計(jì)劃的要求，重新梳理課程教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)計(jì)，確定教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)理念，并開(kāi)始進(jìn)行課程思政庫(kù)的建設(shè)，提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)在課程中融入思政元素，注重強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)[7]。

在教學(xué)過(guò)程中，以立德樹(shù)人為著力點(diǎn)，將基礎(chǔ)知識(shí)與工程應(yīng)用、學(xué)科前沿發(fā)展相結(jié)合，將醫(yī)學(xué)和科技發(fā)展相結(jié)合。從科技發(fā)展給社會(huì)和生活帶來(lái)的變化出發(fā)，促進(jìn)思政教育與專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)之間的融合互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)顯性教育和隱性教育的統(tǒng)一，“融物細(xì)無(wú)聲”地促進(jìn)理工科專(zhuān)業(yè)課與思政課的同向同行，最終實(shí)現(xiàn)價(jià)值導(dǎo)向下的知識(shí)傳承。

2.4 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

通過(guò)整合課程群內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)資源，針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出“一素質(zhì)、四能力”的五模塊培養(yǎng)模式?！耙凰刭|(zhì)”指的是對(duì)學(xué)生的思想道德素質(zhì)、倫理教育、個(gè)性發(fā)展、身體健康和心理健康教育，“四能力”指的是學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力[8]。在五個(gè)模塊中有不同的課程支撐，各門(mén)課程在不同的能力模塊中相互交叉，起著不同的作用。

在實(shí)施能力培養(yǎng)的過(guò)程中，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，同時(shí)融入CDIO 工程教育的理念，搭建多層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)施從單門(mén)課程實(shí)驗(yàn)到課程群系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)，再到課外參與科研課題的階梯式推進(jìn)[9-10]，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)能力—專(zhuān)業(yè)能力—綜合能力的多層面結(jié)合，完成從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，符合新工科人才培養(yǎng)的基本要求。

3 教學(xué)效果

（1）通過(guò)構(gòu)建電子類(lèi)課程群，增加了課程負(fù)責(zé)人之間的聯(lián)系，使相關(guān)課程內(nèi)容互相融合。例如信號(hào)與系統(tǒng)，分析電路的時(shí)域電路時(shí)，既會(huì)用到電路原理的基爾霍夫定律和各種電路定理，又會(huì)用到模擬電子技術(shù)課程中的電路設(shè)計(jì)，課程內(nèi)容的交叉使教師增加了討論與交流的機(jī)會(huì)，同時(shí)也使學(xué)生了解每門(mén)課程的重要性，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)聯(lián)性思維能力，更為全面地看待問(wèn)題，不是為了學(xué)而學(xué)，而是有層次的遞進(jìn)。通過(guò)建立全方位、多元化的知識(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合多門(mén)課程的混合教學(xué)模式，加強(qiáng)了課程知識(shí)的覆蓋面，完善了學(xué)生的知識(shí)架構(gòu)，同時(shí)也提高了學(xué)生的興趣和熱情，促進(jìn)了學(xué)生思考和全面看待問(wèn)題能力的提升。

（2）通過(guò)對(duì)醫(yī)工專(zhuān)業(yè)學(xué)生推廣以設(shè)計(jì)為中心（DBL）的教學(xué)理念，使學(xué)生積極地參與自主、協(xié)作、探究性的信息活動(dòng)，獲取專(zhuān)業(yè)知識(shí)，融合已具備的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行分析、討論、調(diào)查，設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)新性的作品[11-12]。例如在講解電壓比較器的過(guò)程中，讓學(xué)生了解電路的實(shí)用性。課程結(jié)束后給學(xué)生布置拓展性的教學(xué)任務(wù)，以小組為單位查閱資料和文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)不同功能的電路，在課堂上以小組形式展示，并用仿真軟件Multisim 或Proteus 仿真電路模擬仿真。整個(gè)過(guò)程提高學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，學(xué)會(huì)使用相關(guān)的軟件，從而獲得極大的成就感。

（3）通過(guò)構(gòu)建電子類(lèi)課程群，力圖把教材內(nèi)容體系轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容體系。從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方法，一直處于不斷創(chuàng)新的過(guò)程中。目前，實(shí)行“教、學(xué)、做一體化”的教學(xué)模式，整個(gè)教學(xué)過(guò)程采用啟發(fā)式、討論法、項(xiàng)目式教學(xué)等方法，力圖讓學(xué)生成為教學(xué)的主體[13]。因此，我們近兩年一直在踐行新的教學(xué)方法和模式，采用線(xiàn)上和線(xiàn)下相結(jié)合的混合式教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容本著“精講教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，講解深刻、透徹”的教學(xué)理念，運(yùn)用“案例導(dǎo)入、項(xiàng)目展示、教學(xué)視頻或動(dòng)畫(huà)、實(shí)例應(yīng)用、仿真教學(xué)”等多樣化的教學(xué)方法和手段，鼓勵(lì)學(xué)生參與整個(gè)教學(xué)過(guò)程，布置教學(xué)任務(wù)單，在課上討論設(shè)計(jì)的合理性與創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和發(fā)散性思維。教師通過(guò)觀(guān)察、適當(dāng)?shù)囊牒椭笇?dǎo)，提高教學(xué)效率。

（4）通過(guò)改革教學(xué)模式，課堂氛圍有顯著變化，教學(xué)效果也明顯提高。課程評(píng)價(jià)方式主要采用多元化的綜合性評(píng)價(jià)方式。綜合評(píng)價(jià)成績(jī)=實(shí)驗(yàn)教學(xué)20%+平時(shí)表現(xiàn)30%+期末考試50%，其中平時(shí)表現(xiàn)主要包括視頻觀(guān)看、章節(jié)測(cè)試、學(xué)習(xí)次數(shù)、學(xué)習(xí)討論、課堂表現(xiàn)、小組合作、課堂簽到及課后作業(yè)等項(xiàng)目，這種評(píng)價(jià)方式更加全面和科學(xué)。從學(xué)生的期末成績(jī)來(lái)看，混合式教學(xué)模式更加適合現(xiàn)代大學(xué)生的思維模式，更受學(xué)生歡迎。

4 結(jié)語(yǔ)

在新工科、新醫(yī)科背景下，基于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的基本要求，對(duì)醫(yī)學(xué)電子類(lèi)課程群的教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐和研究，充分考慮各門(mén)課程的特點(diǎn)，將以DBL 為中心的混合式教學(xué)模式引入高校的教學(xué)活動(dòng)中，建立模塊化交叉的電子類(lèi)課程體系，構(gòu)建融合式的教學(xué)新模式，同時(shí)更新教學(xué)手段，打破教育資源的局限性，突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)考核的全面性。實(shí)踐證明，相較于傳統(tǒng)教學(xué)的教與學(xué)模式，融入了DBL 的混合式教學(xué)模式更有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、探究及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高，提升了學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[14]。根據(jù)目前的教學(xué)現(xiàn)狀，依托現(xiàn)代化的教學(xué)手段，將來(lái)考慮將DBL 與智慧教育相融合，期望通過(guò)使用互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)，更有效地提升電子類(lèi)課程群的教學(xué)效果。