新工科背景下醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革研究*

王忠華 鞏永強(qiáng)

(1濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院實(shí)踐教學(xué)管理處 濟(jì)寧 272067 2濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 日照 276826)

1 引言

教育是一個從理論到實(shí)踐再回歸到理論的過程，整個教育體系由理論教育與實(shí)踐教育構(gòu)成。由于教育理念和方式等原因，中國高等教育普遍存在重視理論知識傳授、忽略實(shí)踐技能和創(chuàng)新意識培養(yǎng)的問題[1]，培養(yǎng)對象專業(yè)技能無法勝任崗位能力需求的現(xiàn)象時有發(fā)生。作為專業(yè)辦學(xué)的重要組成部分，實(shí)踐教學(xué)決定培養(yǎng)對象的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，影響專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。新工科強(qiáng)調(diào)工程教育體系與實(shí)踐平臺構(gòu)建，重視工科專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[2]。醫(yī)學(xué)信息工程(medical information engineering，MIE)是以生命科學(xué)和信息科學(xué)為主的多學(xué)科交叉新型復(fù)合型工科專業(yè)，具備新工科新型、新生和新興3種典型特征，但由于專業(yè)交叉性和新穎性等原因，MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的模式、內(nèi)容和方式等存在諸多問題，無法滿足新工科專業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。因此本文嘗試論述MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀和面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在新工科理念指導(dǎo)下探索專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革措施和手段，以期進(jìn)一步提升專業(yè)培養(yǎng)對象的創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力，為相關(guān)研究提供參考和借鑒。

2 MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀和存在問題

2.1 實(shí)踐教學(xué)模式陳舊化

MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)依然遵循傳統(tǒng)模式，即校內(nèi)實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)以教師主導(dǎo)性講解和示范為主，培養(yǎng)對象基于實(shí)驗(yàn)案例重復(fù)訓(xùn)練，形式和本質(zhì)上仍是理論教學(xué)的補(bǔ)充和延續(xù)，屬典型被動式教育；校外見習(xí)和實(shí)習(xí)基地局限于醫(yī)院某些輔助科室，由工作人員說明科室工作性質(zhì)和內(nèi)容，實(shí)習(xí)人員觀摩參與部分工作，無論是實(shí)踐內(nèi)容還是形式表現(xiàn)都較固定和單一，缺少與行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域前沿的接觸，因此專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式存在一定滯后性。

2.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容同質(zhì)化

MIE專業(yè)是為滿足高校辦學(xué)特色和市場特殊需求設(shè)立的專業(yè)，存在其固有的特殊屬性，然而實(shí)踐教學(xué)中的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課和畢業(yè)設(shè)計(jì)選題多屬計(jì)算機(jī)類或生物醫(yī)學(xué)工程類專業(yè)學(xué)科內(nèi)容，或?yàn)槎咚槠R的拼湊，真正與學(xué)科和專業(yè)相關(guān)的案例比較匱乏；校外實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)內(nèi)容也多為醫(yī)院硬件設(shè)備的維護(hù)，無法接觸信息技術(shù)的醫(yī)療應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容，由此可見專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與計(jì)算機(jī)及生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)同質(zhì)化現(xiàn)象明顯，所學(xué)專業(yè)理論知識與技術(shù)無法通過實(shí)踐練習(xí)進(jìn)行整合。

2.3 實(shí)踐教學(xué)形式局限化

MIE專業(yè)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地的開放時間是固定的，培養(yǎng)對象無法深入?yún)⑴c專業(yè)內(nèi)容學(xué)習(xí)，集中式實(shí)踐教學(xué)機(jī)制缺少對培養(yǎng)對象創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；實(shí)踐教學(xué)制度僵硬規(guī)定實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的結(jié)束即為相關(guān)模塊的完結(jié)，實(shí)踐活動的不完全導(dǎo)致培養(yǎng)對象無法實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識與技能在實(shí)踐活動中的整合與應(yīng)用，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)形式未充分考慮培養(yǎng)對象的知識技能訴求和個性化發(fā)展意愿，存在諸多局限性。

2.4 實(shí)踐教學(xué)資源匱乏化

實(shí)踐教學(xué)資源包括實(shí)踐教學(xué)設(shè)備設(shè)施、師資隊(duì)伍和課程資源等多個方面。MIE專業(yè)由于設(shè)立時間較短，專業(yè)出身的師資相對較少，現(xiàn)有師資隊(duì)伍知識背景和工程經(jīng)驗(yàn)欠缺；其次現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要為任課教師基于系統(tǒng)化程度較高的課程教材設(shè)計(jì)，在理論內(nèi)容存在滯后性的同時，實(shí)驗(yàn)室軟硬件資源陳舊，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容和形式均比較落后，無法與行業(yè)前沿接軌，因此實(shí)踐教學(xué)資源匱乏嚴(yán)重。

綜上可知，MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀與新工科專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐性、工程性和創(chuàng)新性存在較大差距。為切實(shí)提高培養(yǎng)對象的實(shí)踐創(chuàng)新能力和崗位競爭力，本研究擬在新工科理念指導(dǎo)下對專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革與重構(gòu)，構(gòu)建新工科背景下的MIE專業(yè)實(shí)踐教育體系。

3 新工科背景下MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革措施

3.1 以專業(yè)素養(yǎng)提升為核心的實(shí)踐教育模式重構(gòu)

新工科實(shí)踐教學(xué)重視培養(yǎng)解決問題能力和專業(yè)素養(yǎng)，因此專業(yè)知識與技能的掌握應(yīng)為MIE實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)目標(biāo)。由于醫(yī)工交叉專業(yè)的新穎性和邊緣化，培養(yǎng)對象對專業(yè)在社會中的應(yīng)用及對口工作的內(nèi)容和性質(zhì)了解不足。為切實(shí)提高其對專業(yè)的認(rèn)知，實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)以專業(yè)知識學(xué)習(xí)、專業(yè)能力強(qiáng)化和專業(yè)素養(yǎng)提升作為核心和主線，覆蓋系統(tǒng)的職業(yè)領(lǐng)域和工作過程[3]，將實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)拆分至實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)不同教學(xué)模塊并匹配相應(yīng)的實(shí)習(xí)任務(wù)，基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同教育平臺的實(shí)踐驅(qū)動實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識、能力及素養(yǎng)的提升，見圖1。

圖1 以專業(yè)素養(yǎng)提升為核心的MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式

3.2 實(shí)踐教學(xué)時間、場地、形式的開放式設(shè)計(jì)

教學(xué)時間和場地是培養(yǎng)對象將理論知識與實(shí)踐融會貫通的基本前提和根本保障[4]。新工科的內(nèi)涵決定MIE專業(yè)具有系統(tǒng)化和開放式特征，因此專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)基于開放理念開展。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)部分將專業(yè)實(shí)驗(yàn)課時占比調(diào)整至40%以上，以增加實(shí)踐教學(xué)廣度[5]。同時將集中式實(shí)踐教學(xué)改為四年制全覆蓋模式，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場地在課余時間對學(xué)生完全開放并交由其管理。校外實(shí)習(xí)基地面向不同年級開設(shè)不同實(shí)習(xí)內(nèi)容，以增進(jìn)其對專業(yè)的了解。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)引入虛擬現(xiàn)實(shí)、系統(tǒng)仿真等現(xiàn)代教育技術(shù)以提升教學(xué)效果，借助數(shù)字技術(shù)進(jìn)一步構(gòu)建和完善教學(xué)資源。

3.3 跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)體系的模塊化和階梯式改進(jìn)

學(xué)科交叉與融合推動知識和技術(shù)的創(chuàng)新，跨學(xué)科教育是新工科建設(shè)的必然趨勢和重點(diǎn)。MIE專業(yè)主干學(xué)科包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多種學(xué)科，專業(yè)背景知識具有明顯的復(fù)雜性和交叉性。專業(yè)教學(xué)需整合不同學(xué)科內(nèi)容以實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教育[6]，這也是MIE專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)和根本。由于學(xué)科之間存在天然壁壘，跨學(xué)科知識教育應(yīng)將不同方向和領(lǐng)域的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容融合，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，以促進(jìn)單個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和掌握，然后嵌入由按照適應(yīng)性和可行性原則劃分的專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)綜合模塊以及專業(yè)創(chuàng)新模塊所構(gòu)成的實(shí)踐教學(xué)體系中。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容往往基于理論教學(xué)某個階段的任務(wù)，專業(yè)知識是多個不同難度和屬性的模塊有機(jī)構(gòu)成的，所以不同模塊間的銜接應(yīng)遵循培養(yǎng)對象個體發(fā)展和能力培養(yǎng)規(guī)律進(jìn)行階梯化設(shè)計(jì)，基于此可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)對象對專業(yè)知識和能力的漸進(jìn)掌握。

3.4 構(gòu)建校醫(yī)企協(xié)同育人平臺實(shí)現(xiàn)多方合作育人

實(shí)踐教學(xué)各階段推進(jìn)并非教學(xué)場景的切換，而是多種教學(xué)平臺有機(jī)互聯(lián)形成的教學(xué)系統(tǒng)，因此高校應(yīng)通過協(xié)同育人機(jī)制與醫(yī)療機(jī)構(gòu)、行業(yè)企業(yè)開展多元化合作，共建校醫(yī)企協(xié)同育人平臺滿足專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的多樣需求，見圖2。協(xié)同育人平臺中醫(yī)療機(jī)構(gòu)與行業(yè)企業(yè)既是培養(yǎng)對象專業(yè)知識實(shí)踐的場所，也是潛在的就業(yè)領(lǐng)域，其業(yè)務(wù)流程屬于專業(yè)學(xué)習(xí)重點(diǎn)，因此可以在此可開設(shè)“第二課堂”以拓展專業(yè)內(nèi)容實(shí)踐教育，同時高校應(yīng)充分利用假期和課余時間探索建立“智力-技術(shù)”長效交換機(jī)制，嘗試與地區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和行業(yè)企業(yè)開展靈活可行的合作教育模式[7]，有效調(diào)動學(xué)生積極性，增強(qiáng)其專業(yè)責(zé)任感、職業(yè)和身份認(rèn)同感。實(shí)習(xí)選擇應(yīng)充分尊重培養(yǎng)對象的興趣和意愿，對技術(shù)應(yīng)用類崗位感興趣者選擇醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，傾向于醫(yī)學(xué)信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)或技術(shù)研發(fā)者可選擇行業(yè)企業(yè)強(qiáng)化專業(yè)技能，計(jì)劃在學(xué)術(shù)領(lǐng)域探索者則可選擇留校跟隨專業(yè)導(dǎo)師從事科研工作，該模式不僅可滿足培養(yǎng)對象個性化發(fā)展需求，而且有助于提升專業(yè)技能，還可為企業(yè)和醫(yī)院提供人才儲備。

圖2 MIE專業(yè)校醫(yī)企協(xié)同育人平臺

3.5 圍繞真實(shí)工程項(xiàng)目進(jìn)一步完善實(shí)踐教學(xué)方式

項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)是工程人才的成長途徑，以項(xiàng)目為載體可有效集成理論知識和實(shí)踐技能。理論教學(xué)一般是問題導(dǎo)向和邏輯牽引，而實(shí)踐教學(xué)則是過程導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動[8]，因此應(yīng)按照階段性目標(biāo)設(shè)定任務(wù)模塊，然后根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)進(jìn)程拆解至具體的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，按照內(nèi)在邏輯串聯(lián)，支撐專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由專業(yè)班級按照相關(guān)原則細(xì)分出的學(xué)習(xí)小組集體組織、實(shí)施、攻堅(jiān)專業(yè)項(xiàng)目，完成項(xiàng)目的過程即運(yùn)用所學(xué)知識解決專業(yè)問題、完成專業(yè)任務(wù)的過程，在此過程中培養(yǎng)對象不僅運(yùn)用專業(yè)知識設(shè)計(jì)真實(shí)世界問題的解決方案，鍛煉了解決問題能力，而且增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，見圖3。

圖3 基于項(xiàng)目的MIE專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方式

3.6 由內(nèi)而外全面提升教師隊(duì)伍的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

新工科理念下，師資隊(duì)伍建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的根本和基礎(chǔ)，更是人才培養(yǎng)的引擎[9]。培養(yǎng)對象專業(yè)技能的強(qiáng)化是新工科建設(shè)的重要目標(biāo)，因此在傳統(tǒng)教學(xué)和科研職能的基礎(chǔ)上，教師隊(duì)伍應(yīng)提升工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以勝任新工科人才培養(yǎng)要求，建議采用引進(jìn)新生力量和完善已有隊(duì)伍的戰(zhàn)略。一是招納教師時除基本的科研成果外將工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)納入招聘標(biāo)準(zhǔn)，同時通過產(chǎn)學(xué)研合作吸納校醫(yī)企協(xié)同育人平臺中的工作人員參與校內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)課程施教等環(huán)節(jié)，完善師資隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)和組成。二是鼓勵和支持現(xiàn)任教師進(jìn)入醫(yī)療機(jī)構(gòu)或行業(yè)企業(yè)進(jìn)修以提升工程項(xiàng)目實(shí)施、維護(hù)和研發(fā)能力，并將教師自身工程實(shí)踐能力納入考評標(biāo)準(zhǔn)。從校內(nèi)到校外全面配合，使師資隊(duì)伍真正做到將學(xué)科專業(yè)與社會實(shí)際接軌。

3.7 借助創(chuàng)新賽事增強(qiáng)培養(yǎng)對象的實(shí)踐創(chuàng)新能力

專業(yè)競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動可激發(fā)培養(yǎng)對象的創(chuàng)新意識、獨(dú)立思考和科研探索能力[10]。由于MIE為新興專業(yè)，因此相關(guān)專業(yè)競賽少有開展，為增強(qiáng)培養(yǎng)對象專業(yè)基礎(chǔ)知識應(yīng)用能力和水平，應(yīng)鼓勵其積極參加橫向?qū)W科專業(yè)競賽、學(xué)院科研課題或開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時加強(qiáng)校內(nèi)外大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目開展以實(shí)現(xiàn)常態(tài)化申報(bào)?；趨f(xié)同創(chuàng)新平臺，按照校內(nèi)外師生雙向選擇的原則推行本科生導(dǎo)師制以及導(dǎo)師聘任制，培養(yǎng)對象在校內(nèi)外指導(dǎo)教師的聯(lián)合指導(dǎo)下基于實(shí)習(xí)內(nèi)容完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽結(jié)果和畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)出等相關(guān)成績、成果均可作為實(shí)踐學(xué)習(xí)考核依據(jù)進(jìn)行實(shí)踐學(xué)分認(rèn)定，以激勵培養(yǎng)對象參與。

3.8 構(gòu)建全過程跟蹤式實(shí)踐教學(xué)形成性考核機(jī)制

科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)踐教學(xué)考核機(jī)制能夠有效獲得實(shí)踐教學(xué)平臺的反饋，進(jìn)而完善實(shí)踐教學(xué)體系，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。新工科環(huán)境下的MIE專業(yè)對培養(yǎng)對象的知識能力要求更高，實(shí)踐教學(xué)考核機(jī)制應(yīng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)總要求拆解為實(shí)踐教學(xué)不同環(huán)節(jié)、階段、模塊的任務(wù)，并設(shè)置相應(yīng)考核點(diǎn)，構(gòu)建以項(xiàng)目為單位的技能指標(biāo)體系。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、校外見習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動以及畢業(yè)實(shí)習(xí)根據(jù)技能操作進(jìn)行基于成果的定量評價，實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)對象的表現(xiàn)由校內(nèi)及平臺指導(dǎo)教師根據(jù)培養(yǎng)環(huán)節(jié)記錄進(jìn)行基于過程的定性評價。從校內(nèi)到校外，多個考核節(jié)點(diǎn)跟蹤評價，克服傳統(tǒng)單一考核的片面性，杜絕主觀評價弊端，最終基于結(jié)果和過程給出綜合評測。

4 結(jié)語

本文在新工科建設(shè)理念下，基于MIE特殊屬性及實(shí)踐教學(xué)過程中存在的問題設(shè)計(jì)注重專業(yè)特色和優(yōu)勢的實(shí)踐教學(xué)模式，以專業(yè)知識、能力和素養(yǎng)提升為核心的實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新模式能夠有效激發(fā)教師隊(duì)伍和學(xué)生群體的積極性，專業(yè)教學(xué)效果有效提高。然而教學(xué)改革并非一蹴而就，結(jié)合學(xué)科和技術(shù)轉(zhuǎn)變對其不斷革新方能滿足時代和產(chǎn)業(yè)要求，為國家醫(yī)學(xué)信息領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展貢獻(xiàn)人才資源。