基于生物醫學工程內涵開展專業基礎課多元化實踐教學

孫懷遠，胡兆燕，廖躍華，楊麗英

（上海健康醫學院，上海 200318）

“新工科”建設是在“卓越工程師教育培養計劃”基礎上提出的一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃[1]，對我國工科教育提出了全新的挑戰，其人才培養方案應當以工程技術應用能力培養為核心，以工程科技人才培養為宗旨[2]，采用新的教學模式，將傳統注入式改為以問題導向、項目引導的啟發研討式教學，著重培養學生知識轉移和應用知識解決實際問題的能力。生物醫學工程是從事生物學、醫學、行為學或衛生學研究的新興邊緣學科，其特點是理工醫交叉，綜合了工程學、物理學、生物學和醫學的理論和方法；其目的是解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。在“新工科”建設背景下，針對上海健康醫學院生物醫學工程專業的特點，我們在專業基礎課程中堅持理論與實踐相結合、課上與課下相結合、課堂與工程相結合，開展多元化的實踐教學，以學生為主、教師為輔，使學生在不同環境中，通過實操、探究、創新等多種形式的實踐，自主進行產品設計、擬定實驗方法與實施、撰寫實踐報告或研究報告等，以提升學生的學習能力和技術應用等能力。本文以“先進制造技術”課程為例，介紹基于生物醫學工程內涵開展專業基礎課多元化實踐教學的設計原則、內容及其實施。

1 實踐教學設計原則

實踐教學是增強應用型本科專業學生的實踐動手能力、分析能力和創新能力非常重要的環節和手段，對提高學生綜合素質具有特殊作用，也是高校人才培養的重要組成部分[3]。“先進制造技術”是理論性與實踐性很強的課程，具有知識覆蓋面廣、內容及學科跨度大、發展迅猛的特點，其內容核心是為加工產品而采用的一系列先進技術，其外延則是一個不斷發展更新的技術體系。隨著課程的逐步深入，生物醫學工程專業有些學生對課程感到枯燥無味，出現了懈怠、缺乏學習動力和主動性等情況。因此，在教學實踐中，必須結合生物醫學工程及課程特點，從“新工科”建設意識出發，通過課程內容的有效設置和優化，改革教學方法和手段，強化和實施多元化實踐性教學，從而充分調動學生的學習興趣和積極性。進行“先進制造技術”課程實踐教學設計時，應使學生達到如下目標：通過自主學習和實踐，熟悉先進制造相關技術及其發展；掌握典型制造技術的特點，了解其在生物醫學工程領域的應用；通過科學實驗與研究，將課程理論與生物醫學工程實踐有機結合，培養動手與創新、分析問題與解決問題等多方面能力。所以，“先進制造技術”課程實踐教學設計原則可歸納為：（1）實踐教學多元化。課程實踐教學必須具有綜合性、探究性和創新性，通過多元化實踐教學過程，以促進學生學習課程理論的興趣和熱情。（2）強化理實結合。以課程基本內容為基礎，在實際動手操作的基礎上，再密切結合先進制造理論的講解與提高，以促進和提升學習效果，使學生能真正掌握職業崗位技術。（3）加強探索實踐。以學生為主體、教師為主導，開展與生物醫學工程有關的制造技術研討、報告、論文撰寫、檢查評估等課內與課外相結合的教學過程，以培養學生的分析能力、文獻查閱與應用能力和知識探究能力。（4）實現“學研結合”。充分利用科研平臺和教師的研究項目，將生物醫學工程科學研究與實踐教學有機融合，實現以科研促教學的“教研結合”和“學研結合”的思路，使學生通過多學科的協同實踐與研究，做到醫工結合，有效促進學生的知識遷移、技術應用以及科研能力。

2 多元化實踐教學內容與實施

“先進制造技術”課程涉及的內容很多，有先進制造技術的內涵與體系結構、現代設計技術、先進制造工藝技術、制造自動化技術、先進制造生產模式等。通過課程的教學，應使學生全面了解先進制造技術的概念與特點，熟悉先進制造技術在生物醫學工程領域的應用，掌握先進設計與先進制造技術的基本原理和方法，具有先進設計技術和先進制造工藝的選型與應用能力。結合生物醫學工程特點，有重點、有步驟、有層次地設計與實施多元化實踐教學，并將其有機嵌入課程教學中，能夠事半功倍地、有序有效地培養學生的關鍵職業能力，實現首崗能適應、多崗能遷移的目標[4]。因此，根據生物醫學工程專業培養目標、“先進制造技術”課程教學要求與實踐教學設計原則，多元化實踐教學內容設置如表1所示。

表1“先進制造技術”課程實踐教學內容與實施

綜合性實踐教學提供了一個相對獨立的學習生態化空間，學生是這個空間的主導者，能以自我或團隊為中心[5]，基于自己的技能和知識基礎，推動實踐教學過程的進行。在本課程實踐過程中，學生自主進行綜合性學習活動，體現對CAD等知識的綜合應用和醫療產品的了解。所以，綜合性實踐教學是一種具有獨立形態的課程層面的活動，著眼于發展學生的動手能力、計算機輔助設計技術應用等綜合性能力。

探究性實踐教學采用課內與課外相結合的手段，貫徹任務驅動、主題討論、線上互動等方法，使學生結合課程中微納制造、生物制造等知識點，運用多樣方式獨立或協作完成學習過程，或同步最新行業動態與主題（如機器人技術、智能制造）展開目標明確的、更富有現實性與挑戰性的自主學習與討論，旨在培養學生文獻查閱與篩選、分析與總結、溝通與交流及文字撰寫等方面的能力。

創新性實踐教學是第二課堂教學，是學生在掌握一定專業知識的基礎上、綜合運用已學知識和實驗方法所進行的一種學習活動，旨在提高學生的自主學習、獨立思考、處理問題及科學研究的能力[6]，這不僅要求學生按現成方案完成實驗，更要求學生能熟悉創新性實驗（如本課程中的材料表面微噴涂層）所使用的技術及儀器設備，理解并進行實驗設計、思考和分析實驗結果及實驗的內在邏輯。

3 結語

基于生物醫學工程特點的多元化實踐教學有助于學生理解課程理論知識和相關技術在生物醫學工程領域的應用，有助于提升崗位能力、積累工作經驗、培養職業素養。

實踐證明，多元化實踐教學的開展，促進了“先進制造技術”課程理實結合，改變了學生懈怠、缺乏主動性等情況，提高了學生學習課程的興趣和學習效果；推進了課程改革，促使教師進行教學方法和手段的改進，使學生在多種教學方式中對理論知識的領悟更快、更透徹、響應度更高，更好地促進了教學目標的達成和對專業特點的掌握；實現了真正意義上的“學研結合”，使學生通過科學研究與課程實踐教學的有機融合，提高了學生的綜合素養，提升了技術應用能力以及就業競爭力。