工程教育認證背景下生物醫學工程專業卓越工程師生產實習改革研究

摘 要：該文針對生物醫學工程專業卓越工程師生產實習中存在的三大問題（實習教學計劃與學生培養的終極目標間的匹配度不夠，校內外實習教學模式不先進導致學生實習熱情不高，實習考核評價體系不健全），基于工程教育認證的基本理念，對生產實習的教學體系、教學模式及教學評價進行了多層次的改革，包括構建面向“訂單培養”的多層次實習教學體系、基于 “翻轉課堂”的新型實習教學模式及多元化的實習評價體系，顯著提高了學生的創新能力和工程實踐能力，有力確保了生產實習效果。

關鍵詞：工程教育認證 生物醫學工程生產實習 教學改革

中圖分類號：G642.44;R-4 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2021）09（c）-0000-00

Research on Reform of Production Practice of Excellent Engineers Majoring in Biomedical Engineering Under the Backgroundof

Engineering Education Certification

ZHANG Xuming*

（College of Life Science and Technology， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan，Hubei Province，430074China）

Abstract： There exist the problems in the production practice of excellent engineers majoring in biomedical engineering，i.e.，the matching between the teaching plan and their cultivation goal is not enough，the unadvanced teaching mode inside and outside the school leads to the students insufficient enthusiasm for practice， and the practice assessment and evaluation system is not perfect. Aiming at these problems， this paper has proposed a multi-level reform scheme on the teaching system， teaching mode and teaching evaluation based on the basic concept ofengineering education certification. The reform includes the construction of the teaching system for order-orientated cultivation， the novel teaching mode based on "flipped class" and the diversified practice evaluation system. The reform has greatly improved students'innovative ability and engineering practice ability， thereby forcefully ensuring the effect of production practice.

KeyWords： Engineering education certification; Biomedical engineering;

Production practice; Teaching reform

華中科技大學生物醫學工程學科于2007年被評為國家一級重點學科，在2017年的全國第四輪學科評估中被評為A+[1]。該校生物醫學工程卓越工程師計劃（簡稱生卓計劃）于2011年開始實施，該計劃針對醫療器械領域的人才需求，著力培養具備國際視野和創新意識，具有實際工程能力的卓越工程技術人才。生產實習是生卓計劃的核心環節，對培養學生的創新能力及工程實踐能力具有重要價值。工程教育認證是工程師資格國際互認的重要基礎[2，3]，對加強高等工程教育與工業界的聯系及促進其國際交流具有十分重要的作用和價值。工程教育認證也是衡量卓越工程師培養質量的重要標準，對學生的工程實踐能力和創新能力提出了比較高的要求。近年來，我們遵循工程教育專業認證標準，圍繞生卓計劃中的生產實習課程，開展了包括實習教學體系、教學模式及教學評價等一系列教學改革，有效地解決了生產實習中存在的問題，大大提升了學生的創新思維和工程實踐能力，強化了生產實習效果。

1 ?生產實習存在的問題

此前的生產實習課程在教學計劃、教學模式及實習評價等方面存在一些問題和不足，具體體現在以下3個方面。

1.1 實習教學計劃與學生培養的終極目標間的匹配度不夠

由于校內有豐富工程實踐經驗的教師不多，實習教學計劃和大綱的編寫缺乏行業專家的指導，因此之前的教學計劃過多強調專業基礎應用方面的能力培養，而對工程應用能力和創新意識方面的培養力度不夠，使得實習內容與就業意向、市場需求等吻合度欠缺。

1.2 校內外實習教學模式未能與時俱進，導致學生實習熱情不高，實習效果不佳

此前校內實習與生物醫學工程專業的主流技術脫節，而互聯網技術、虛擬仿真等先進手段幾乎很少在校內實習中運用，同時在校外實習過程中，校內外導師主要充當實習的主導者，而學生則多為被動實習，這些因素導致學生自主實習熱情不高，難以保證實習效果。

1.3 實習考核評價體系不健全

此前生產實習效果評價手段比較單一，如僅通過學生考勤和實習報告等對實習效果做簡單評價，而未對學生在實習準備、現場實習和實習總結這3個重要階段所體現出的綜合素養進行全面評價。同時，生產實習考核評價目標比較含糊，成績評也定存在一定的主觀性和隨意性。

2 ?生產實習改革的整體思路

針對此前實習教學計劃缺乏針對性、校內外實習教學模式不先進和實習評價指標缺乏科學性等問題，基于工程教育專業認證的三大主要理念（即成果導向、以學生為中心和持續改進）[4]，在生卓計劃中對生產實習進行了改革，即以生產實習內容模塊化、實習過程和考核“問題”化、實習模式混合化為目標，通過構建面向“訂單培養”[5]的多層次實踐教學體系、建立基于翻轉課堂的新型教學模式、構建多元化的科學實習評價體系等措施，達到有效提升實習效果的目的。具體思路為：在系統分析工程教育專業認證對學生實踐能力要求、學生個體實習意愿、安全因素、實習經費和實習單位實際情況基礎上，確定有效的實習教學計劃、實習模式和實習內容;借助華中科技大學生物醫學工程本科教學實驗室和已建校外生產實習基地的現有資源，以翻轉課堂教學模式為手段，實施校內外模擬實習和現場實習;針對實習效果評價問題，形成以問題和答辯為主，以實習報告為輔，綜合考慮平時表現和現場表現的成績考核制度。由此，最終建立包含實習計劃總體方案優化、基于翻轉課堂的模擬實習與現場實習教學手段改革、基于現場操作和答辯的考核手段完善等環節的完整鏈條，為提升學生工程實踐能力提供了有效途徑。

3生產實習改革的具體措施

3.1 構建面向“訂單培養”的多層次實習教學體系

為解決此前的實習教學計劃與學生培養的終極目標間的匹配度不夠的問題，我們從教師隊伍和教學計劃的制訂這兩個方面入手，構建多層次實習教學體系。就教師隊伍而言，我們不斷完善校內專任教師到醫療器械產業領域的知名企業和研究機構進行一線學習交流的機制，在此機制的支持下，校內老師定期到上述企業和機構開展交流，充分了解產業技術需求和專業技術人才需求，同時熟悉了企業生產技術及工藝流程等，由此提高生物醫學工程專業的實踐教學水平。同時，進一步加強聘請醫療器械產業領域知名企業的技術骨干到學校兼職授課或參與實踐教學的制定工作。通過完善教師培訓、企業交流和深造的常規機制，形成一支了解醫療器械產業發展及人才需求和工程實踐經驗豐富的高水平專職和兼職結合的教師隊伍，為制訂合理的生產實習計劃打下了堅實的基礎。在教學計劃制訂方面，根據工程教育認證的要求，本著“為企業訂單培養人才”的原則，工程實踐經驗豐富的校內實習指導教師在企業導師的協助下，劃分實習模塊內容，強化實習教學環節，構建了基于OBE （Outcomes-Based Education）[6，7]的多元化生產實習教學體系，具體包括：推進人才培養與生產勞動和社會實踐相結合，以“啟迪創新思維和培養工程實踐能力”為核心，整合課程實踐教學內容，將實習中的各個環節圍繞強化醫療器械產業研發人才的培養目標進行有機整合和銜接，構建有利于培養理工醫交叉滲透的復合型研究開發類專業技術人才的實踐教學體系，使實踐教學環節形成為集“基礎、應用、綜合、設計、創新”為一體的多方位、多層次的有機整體，全面提高學生的創新思維和實際動手能力。在實踐教學體系的具體實施方面，先通過校內工程應用訓練和校外現場實習相結合方式，讓學生在校內實習基地開展短期的工程應用訓練，為后期去企業開展現場實習打下基礎，然后讓學生進入醫療器械公司，通過參觀公司、實際接觸和操作不同的醫療器械產品及在企業里完成企業交付的工作任務等形式，了解醫學儀器的基本原理、基本設計和實驗方法，應用掌握的基礎理論知識進行與醫學儀器相關的綜合性、工程性的設計和開發等，由此培養學生的創新思維能力及在實際中發現問題、分析問題和解決問題的工程實踐能力。

上述新的實習教學體系不僅為培養滿足醫療器械產業需要、在醫學影像和醫療設備等方面具有較強研究開發和工程實踐能力的復合型創新創業人才提供了實踐教學支撐，而且為探索培養適應生物醫學工程產業發展需求的實用型卓越人才的新模式提供了有效支撐。

3.2 建立基于“翻轉課堂”的新型實習教學模式

遵循“興趣驅動、學生自主、注重過程、虛實結合”原則，依托生物醫學工程本科教學實驗室中的兩大實習平臺（包括醫療器械設計技術訓練平臺、醫學影像和生物組織材虛擬仿真平臺）及已建立的十余家校外實習基地（包括深圳安科高技術股份有限公司、深圳市菲森科技有限公司、安翰科技（武漢）股份有限公司、武漢聯影醫療科技有限公司、武漢亞洲生物材料有限公司、武漢湖北銳世數字醫學影像科技有限公司及武漢迪正雅合科技有限責任公司等），圍繞生物醫學工程領域內主流的影像技術及生物材料，借助互聯網和虛擬仿真等先進手段，建立以“實習微課”為基礎的“翻轉課堂”[8，9]教學方式，激發學生的實習興趣，達到完善生產實習教學、培養學生自主創新思維和實踐技能的目標，上述“翻轉課堂”教學模式實現思路如下。

首先，校內導師在由來自醫療器械知名企業的兼職教師（包括企業家和工程技術人員）的協助下，制作“實習微課”，微課的核心是介紹實習基本情況，同時將課堂中講授的理論知識點融入實習之中，其主要內容包含校內實習基地情況（基地地點、設備和平臺情況、校內實習任務及安排等）各實習企業基本情況介紹（企業歷程、企業主要產品、企業實習任務具體要求及安排）、與實習任務相關的軟件和硬件設計核心技術介紹等核心信息。學生自主學習這些“實習微課”內容，包括觀看校內實習基地和企業相關視頻，學習相關課件及企業生產相關的資料等，初步熟悉校內生產實習基地及校外企業的相關情況，了解校內外實習任務的具體內內容，知悉開展生產實習必備的專業知識和工程實踐技能，并提前儲備相關知識和掌握基本實踐技能。

其次，在考慮學生的就業意向和職業規劃的前提下，校內導師結合“翻轉課堂”教學模式，指導學生開展個性化的“模擬實習”，該過程中學生自愿分組，在仿真或虛擬環境及實際操作環境下，借助虛擬現實和混合現實等手段及實際的醫療教學設備，在生物醫學工程本科教學實驗室自主完成校內實習任務，實習過程中學生有任何疑問或問題可以及時向老師請教，而指導老師也會有針對性地對學生進行提問或考查學生完成實習任務的情況。學生通過校內短期實習，初步掌握校外實習所需的專業知識和工程實踐技能，為后續的企業實習打下基礎。

最后，根據學生與企業的雙向選擇情況，學生進入醫療器械企業進行真正的頂崗實習。實習期間，由企業導師以“一對一”的方式，采用“翻轉課堂”模式指導學生開展實習工作。該模式下，指導老師每周實習前在“實習微課”的“每周計劃”單元發布周實習任務視頻，學生學習對應的任務視頻，并根據任務要求，自己設計任務方案和實施步驟，在自主完成相關周任務過程中，學生可以隨時就自己不懂的問題和導師和企業技術人員進行現場交流，向他們尋求幫助和指導，而導師會及時回答學生所提的問題并示范正確的操作或解決途徑。學生完成周任務后，會將任務完成具體情況以文字、圖片及視頻方式上傳至“實習微課”的師生互動單元，導師及實習的所有同學可以查閱這些信息，這不僅為導師考察學生階段成果提供了便捷手段，同時為學生間互相評分提供了客觀依據。

上述新的基于“實習微課”的“翻轉課堂”教學模式，在一定程度上克服了傳統填鴨式教學的不足，它利用生動和多維度的信息化資源，讓學生從被動實習者變為主動求知者，而老師由實習的主導者變為指導者，師生角色的轉變真正體現了以學生為中心的教學理念，大大提高了學生學習的主動性和自學能力。此外，“翻轉課堂”教學模式強調交互性、合作性和參與性，即實習中學生遇到的問題需師生雙方的積極參與及交互式學習和合作式討論來解決，此過程大大提升了學生分析問題和解決困難的能力。

3.3 構建多元化的科學實習評價體系

針對現有實習評價體系的不足，構建了包含評價主體、評價方式和評價指標多元化的實習評價新體系。

評價主體多元化包括學生自我評價（占比10%）、學生相互評價（占比20%）、校內外指導教師評價（校內外導師評分各占35%），其中學生自我評價主要反映學生對實習的自我認知情況，學生主體間交互評價則從側面反映了學生實習時的積極性、合作意識和團隊意識等信息，校內外指導教師評價則直觀反映學生實習態度、能力及實習任務完成情況等，納入多方主體的評價結果不僅能更客觀反映學生實習情況，而且可激發學生實習的主動性和積極性，強化評價指標的積極引導作用。

評價方式多元化則包括對學生的實習現場檢查、實習總結報告、技能實操和實習答辯等，我們采用了“平時表現評分+現場操作考核+實習成果報告+實習答辯”的方式對實習效果進行評價。

多元化評價指標包括學生知識能力評價（占比40%）、崗位適應性和實踐操作能力評價（占比40%）和實習表現（含遵守勞動紀律、責任心和主動性、團隊協作能力、溝通能力、處理實習中應急事情的能力等，占比20%），這些評價在學生自我評價、學生相互評價、校內外指導教師評價中皆被采用，為全面和客觀評價學生實習效果提供了有效支撐。

上述新的實習評價體系的建立不僅為客觀評價實習質量提供了可靠的依據，而且極大地促進了學生的實習技能和工程實踐能力的培養。

4 ?結語

近年來，華中科技大學生物醫學工程專業卓越工程師生產實習效果顯著，實習成果得到了學校和實習企業的高度認可，主要原因在于我們對生產實習做了以下3個方面的有效改革。

針對此前生卓計劃中生產實習教學體系的不足，結合工程教育認證要求和生物醫學工程學科特點，構建了基于OBE的多層次生產實習教學體系，確保了實習教學計劃與學生就業形勢和企業需求的高度一致性，為培養具備優異工程實踐能力的卓越工程師提供了堅實的保障。

針對傳統實習教學模式的不足，提出了基于“實習微課”的翻轉實習教學模式。相對于傳統實習模式，“翻轉課堂”這種逆序創新的教學方式讓學生從被動參觀式實習變為以解決問題為導向的主動式實習，不僅有效提高了學生實習的積極性和主動性，而且使學生分析問題和解決問題的能力得到了極大提升。

針對現有實習評價體系的不足，提出了“多元交互式”實習評價新體系。該體系結合了多元化的評價主體、評價手段和評價指標，有效克服了傳統評價體系目標含糊和評價結果具有隨意性和主觀性較大等缺點，為建立科學和操作性強的實習評價標準提供了保障。

參考文獻

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基金項目：華中科技大學教學研究項目《面向工程教育認證的生物醫學工程專業卓越工程師生產實習改革》（項目編號：2019096）。

通信作者：張旭明（1976—），男，博士，副教授，研究方向為手術機器人和手術導航，E-mail：zxmboshi@hust.edu.cn。

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-1261