模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程AOT教學(xué)模式的改革及實(shí)踐

徐林　寧旭　陳明生　孫建　許佳　王鳳　莊偉　秦明新

［摘 要］目的：結(jié)合陸軍軍醫(yī)大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，開(kāi)展該課程AOT教學(xué)模式改革及實(shí)踐。方法：結(jié)合AOT教學(xué)模式和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和過(guò)程評(píng)價(jià)等進(jìn)行教學(xué)模式改革與實(shí)踐，以滿足部隊(duì)衛(wèi)勤保障和社會(huì)需求。實(shí)踐結(jié)果：AOT教學(xué)模式調(diào)動(dòng)了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果，使學(xué)員更好地掌握理論知識(shí)。結(jié)論：AOT教學(xué)模式符合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)要求，可以有效提高教學(xué)質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］AOT教學(xué)模式；模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；過(guò)程評(píng)價(jià)

［中圖分類號(hào)］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）05-0074-04

模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程是陸軍軍醫(yī)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱我校）面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，旨在培養(yǎng)學(xué)員利用模擬電子技術(shù)電路解決實(shí)際醫(yī)學(xué)問(wèn)題的能力，以支撐人才培養(yǎng)方案中關(guān)于“從事醫(yī)療儀器設(shè)備研發(fā)的專門人才”的培養(yǎng)目標(biāo)[1-3]。

生物信號(hào)檢測(cè)是我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)的重要內(nèi)容。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)作為綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生于我校與重慶大學(xué)聯(lián)合辦學(xué)期間。根據(jù)我校實(shí)際，課程內(nèi)容已從放大電路的仿真設(shè)計(jì)拓展到生物信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)、制作。自2017年起，課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合AOT（Action?Oriented Teaching，行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法）模式開(kāi)展了課程教學(xué)改革與實(shí)踐，旨在提高學(xué)員運(yùn)用電子技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際醫(yī)學(xué)問(wèn)題的能力。隨著該教學(xué)模式的實(shí)施，課程團(tuán)隊(duì)對(duì)過(guò)程評(píng)價(jià)進(jìn)行了優(yōu)化，學(xué)員的積極性和綜合素質(zhì)得到了提高，崗位勝任能力也得到了提升。

一、課程現(xiàn)狀

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)需要運(yùn)用電子技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)解決相關(guān)醫(yī)學(xué)問(wèn)題。以往的課程內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)需求脫節(jié)，針對(duì)性不夠、特色不夠鮮明、挑戰(zhàn)度不夠，且缺乏設(shè)計(jì)電路和評(píng)估電路的平臺(tái)，以前僅進(jìn)行了電路的仿真，導(dǎo)致部分學(xué)員入職初期對(duì)常用醫(yī)療設(shè)備缺乏認(rèn)識(shí)和了解，教學(xué)培訓(xùn)沒(méi)有滿足入職崗位需要，這與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)直接相關(guān)[4]。因此課程教學(xué)改革首先要解決電子技術(shù)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用的融合問(wèn)題。其次，由于應(yīng)用電子學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題對(duì)知識(shí)、能力、素質(zhì)要求較高，因此必須采用合適的教學(xué)方法和組織形式開(kāi)展教學(xué)。最后，能力、素質(zhì)的提升意味著評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也要有相應(yīng)的調(diào)整[5-6]。

針對(duì)現(xiàn)有情況，課程團(tuán)隊(duì)從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、過(guò)程評(píng)價(jià)三個(gè)方面著手對(duì)課程AOT教學(xué)模式進(jìn)行了改革與實(shí)踐。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)科研工作開(kāi)展教學(xué)，將原來(lái)的電路仿真改成了實(shí)際生理信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)任務(wù)的完成需要綜合運(yùn)用模擬電子技術(shù)的知識(shí)和技能，同時(shí)涉及信號(hào)檢測(cè)、生理學(xué)、傳感器原理的相關(guān)知識(shí)。課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)過(guò)程中，摒除了陳舊內(nèi)容，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革（見(jiàn)圖1），加強(qiáng)了對(duì)以集成芯片為代表的現(xiàn)代模擬電路的構(gòu)建，拓展了課程的深度和廣度，體現(xiàn)了課程的前沿性和專業(yè)性。此外，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，對(duì)課程設(shè)計(jì)、測(cè)試報(bào)告的撰寫進(jìn)行規(guī)范，使學(xué)員養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣。同時(shí)，結(jié)合科研，要求學(xué)員自主學(xué)習(xí)、自主探索，體現(xiàn)了創(chuàng)新性。教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化提高了學(xué)員運(yùn)用電子技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，滿足了人才培養(yǎng)方案對(duì)學(xué)員的要求。

三、教學(xué)方法改革

AOT教學(xué)模式是德國(guó)職業(yè)教育自20世紀(jì) 80年代以來(lái)逐步形成的教育方法[1]，突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)教的設(shè)計(jì)要服從學(xué)的需要，通過(guò)師生共同確定的情景任務(wù)開(kāi)展教學(xué)。該模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實(shí)情境的驅(qū)使下，在探究完成任務(wù)或解決問(wèn)題的過(guò)程中，在自主和協(xié)作的環(huán)境中，以及在討論的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)[2]。其優(yōu)勢(shì)在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力。讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，這個(gè)自主學(xué)習(xí)過(guò)程包含了小組討論、問(wèn)題提煉、任務(wù)布置、實(shí)踐探究、匯報(bào)總結(jié)等環(huán)節(jié)[7]。

基于AOT教學(xué)模式，課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合脈搏檢測(cè)電路設(shè)計(jì)案例，對(duì)教學(xué)方法改革進(jìn)行探索。課程教學(xué)采用“總—分—總”的方式實(shí)施[8]，教學(xué)進(jìn)度表如表1所示。第1次課為“總”，即研討課，要求完成脈搏檢測(cè)電路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，明確脈搏采集電路模塊、總體電路性能參數(shù)、各分模塊電路性能參數(shù)；第2～7次課為“分”，即實(shí)驗(yàn)及研討課，要求完成脈搏檢測(cè)電路各模塊電路的設(shè)計(jì)與評(píng)估，對(duì)每個(gè)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、面包板搭建、測(cè)試及評(píng)估；第8次課為“總”，即實(shí)驗(yàn)課，要求完成脈搏檢測(cè)總體電路評(píng)估與優(yōu)化。

基于AOT教學(xué)模式的脈搏檢測(cè)電路設(shè)計(jì)的教學(xué)組織實(shí)施環(huán)節(jié)包括課前問(wèn)題擬建、資料搜集、交流研討、電路仿真、電路搭建、實(shí)驗(yàn)研究、測(cè)試評(píng)估及匯報(bào)答辯等。

圖2為AOT教學(xué)模式示意圖，主要包括以下七個(gè)步驟：

一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容下發(fā)。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，將教學(xué)情景任務(wù)分模塊進(jìn)行設(shè)置，下發(fā)脈搏檢測(cè)前置級(jí)接口電路的設(shè)計(jì)與評(píng)估實(shí)驗(yàn)任務(wù)書。

二是分組及問(wèn)題擬建。教師根據(jù)專業(yè)課成績(jī)、課堂表現(xiàn)及學(xué)員意見(jiàn)等進(jìn)行分組，每3～4人為一組，其中組長(zhǎng)1人，記錄1人，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)各1人，分組在開(kāi)課前完成。教師擬建AOT研討問(wèn)題，下發(fā)給各組成員，學(xué)員以問(wèn)題為導(dǎo)向，展開(kāi)討論，明確薄弱的知識(shí)點(diǎn)并制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃。

三是資料搜集及閱讀。組員根據(jù)擬建問(wèn)題，搜集資料、查閱文獻(xiàn)，掌握重點(diǎn)，各組商討出解決實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題的初步方案，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

四是交流研討。以擬建問(wèn)題為導(dǎo)向，以小組為單位進(jìn)行方案匯報(bào)。通過(guò)交流互動(dòng)、頭腦風(fēng)暴，激發(fā)學(xué)員提出新想法，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，解決重難點(diǎn)問(wèn)題，明確研討重點(diǎn)。

五是確定解決方案。小組通過(guò)分析比較、電路仿真等方式得出電路設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案，經(jīng)過(guò)小組討論及教師評(píng)價(jià)，確定電路設(shè)計(jì)方案。

六是方案的具體實(shí)施。學(xué)員完成元器件選型、器件測(cè)試、電路搭建、功能測(cè)試及評(píng)估等，得出理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

七是實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫及匯報(bào)。學(xué)員按照要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程的收獲和體會(huì)，進(jìn)一步熟悉每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，加深對(duì)電路的理解和掌握。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成后，以小組為單位匯報(bào)整個(gè)設(shè)計(jì)及評(píng)估過(guò)程的體會(huì)及經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要注重電路性能參數(shù)理論和實(shí)驗(yàn)值誤差分析。

四、過(guò)程評(píng)價(jià)改革

基于AOT教學(xué)模式改革，課程團(tuán)隊(duì)對(duì)成績(jī)考核方式進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，包含了對(duì)自學(xué)情況、協(xié)作實(shí)踐情況、創(chuàng)新能力等的評(píng)價(jià)，并重點(diǎn)考慮完成項(xiàng)目的難易程度、貢獻(xiàn)大小。改革后，最終成績(jī)由形成性成績(jī)和考核成績(jī)兩部分組成，各占50%。

形成性成績(jī)包括平時(shí)成績(jī)、設(shè)計(jì)及測(cè)試報(bào)告與設(shè)計(jì)電路實(shí)物成績(jī)。其中，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的20%，考核內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)操作和研討課表現(xiàn)；設(shè)計(jì)及測(cè)試報(bào)告與設(shè)計(jì)電路實(shí)物成績(jī)占總成績(jī)的30%，由設(shè)計(jì)測(cè)試報(bào)告和電路制作水平兩個(gè)部分的成績(jī)組成，參照方案設(shè)計(jì)論證、系統(tǒng)測(cè)試評(píng)估等多項(xiàng)考核指標(biāo)進(jìn)行考評(píng)。

考核成績(jī)包括匯報(bào)答辯成績(jī)、小組交叉考核成績(jī)、學(xué)員自評(píng)考核成績(jī)。其中，匯報(bào)答辯成績(jī)占總成績(jī)的40%，答辯考核由3～5名教師根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，取平均值，評(píng)分內(nèi)容包括了電路設(shè)計(jì)、電路制作、功能演示、性能參數(shù)達(dá)標(biāo)情況、問(wèn)題與解決方法等，如果學(xué)員在設(shè)計(jì)過(guò)程中展現(xiàn)出較高的獨(dú)創(chuàng)性和新穎性，可適當(dāng)予以加分鼓勵(lì)；小組交叉考核成績(jī)占總成績(jī)的5%，學(xué)員對(duì)其他小組成員進(jìn)行評(píng)分；學(xué)員自評(píng)考核成績(jī)占總成績(jī)的5%，小組根據(jù)成員的貢獻(xiàn)大小進(jìn)行評(píng)分。

表2為2020級(jí)學(xué)員成績(jī)單，相較于以往優(yōu)、良、中、差的評(píng)價(jià)方式，新的考核方式增加了區(qū)分度。

五、AOT教學(xué)模式效果反饋

課程團(tuán)隊(duì)對(duì)我校2016—2020級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。結(jié)果顯示（見(jiàn)圖3），88%以上的學(xué)員表示通過(guò)AOT教學(xué)模式教學(xué)，自己的各項(xiàng)能力素質(zhì)得到了提高，團(tuán)隊(duì)意識(shí)得到了增強(qiáng)。學(xué)員成功完成了脈搏檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)調(diào)試，并且成功檢測(cè)到脈搏信號(hào)，這讓學(xué)員感到非常有成就感，他們的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)成效也明顯提高。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)基于AOT教學(xué)模式在我校模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程的改革和實(shí)踐，學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣得到了培養(yǎng)，主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)得到了增強(qiáng)，自我探究能力、動(dòng)手和創(chuàng)新能力均得到了提升，團(tuán)隊(duì)精神得到了鍛煉。課程團(tuán)隊(duì)重塑并優(yōu)化了課程教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，增加了電子工程技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)了電子技術(shù)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用的有機(jī)融合，增加了生物信號(hào)檢測(cè)相關(guān)知識(shí)、能力的綜合培訓(xùn)，體現(xiàn)了高階性和挑戰(zhàn)度。為更好地利用AOT教學(xué)模式開(kāi)展模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)，還需要進(jìn)一步考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容[9-11]：

一是整合教學(xué)內(nèi)容。90%以上的學(xué)員表示該教學(xué)花費(fèi)較多精力，占用大量課余時(shí)間。因此，擬將現(xiàn)有電子工藝和模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，打造模擬電子技術(shù)綜合訓(xùn)練課程，共50學(xué)時(shí)。

二是完善評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)擬設(shè)的旨在提高學(xué)員知識(shí)、能力、素質(zhì)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)模型，并根據(jù)具體內(nèi)容明確考核標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范實(shí)施細(xì)節(jié)。

三是完善在線資源。完善網(wǎng)上課程，豐富教學(xué)案例，結(jié)合慕課開(kāi)展教學(xué)。同時(shí)，增加對(duì)國(guó)內(nèi)外電子器件發(fā)展動(dòng)態(tài)的介紹，增強(qiáng)學(xué)員自信和自立精神。增加在線反饋環(huán)節(jié)，提高課堂討論的有效性，并跟蹤監(jiān)督學(xué)員學(xué)習(xí)進(jìn)展，為教學(xué)的開(kāi)展創(chuàng)造更好的條件。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 寧旭，徐林，許佳，等.以設(shè)計(jì)為中心改革實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)合格生物醫(yī)學(xué)工程人才[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2018，39（12）：90-94.

[2] 寧旭，秦明新，金貴，等.生物醫(yī)學(xué)工程本科學(xué)員創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的探索與思考[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備， 2012，33（1）：128-131.

[3] 吳譽(yù).《模擬電子技術(shù)》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 現(xiàn)代職業(yè)教育，2017（5）：24-25.

[4] 孫建，徐林，許佳，等.行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)的實(shí)踐與探索[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備， 2018，39（10）：92-94.

[5] 陳明生，寧旭，秦明新，等.軍醫(yī)大學(xué)中醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)的實(shí)踐與探索[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2018，39（3）：90-93.

[6] 孫建，鄒欣，徐林，等. 模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索與研究[J].電子世界，2014（15）：13.

[7] 姜永生，王丹丹，鮑楠，等.以項(xiàng)目為載體的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才能力培養(yǎng)[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2013（21）：79-82.

[8] 向澤，宋娟，楊期柱，等.新工科背景下“土木工程概論”課程模塊化教學(xué)模式探索[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2022，21（4）：95-99.

[9] 李薇.虛擬仿真技術(shù)在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（28）：48-49.

[10] 張燕，杜磊，王月丹，等.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)中的建設(shè)與效果評(píng)價(jià)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（7）：4-6.

[11] 崔棟，張光玉，郭永新，等.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012，29（3）：3452-3454.

［責(zé)任編輯：蘇祎穎］