生物醫(yī)學工程學課程思政的探索與實踐

徐航 李菁菁 時梅林 鞏萍 鄭紹輝 胡鵬程

2017 年國務院印發(fā)的《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》中明確指出，高校肩負著人才培養(yǎng)、科學研究、社會服務、文化傳承創(chuàng)新、國際交流合作的重要使命[1]。這些使命不僅是高校自身發(fā)展的需要，更緊密關聯(lián)著國家和社會的繁榮進步。因此，加強和改進高校思想政治工作被視為一項重大的政治任務和戰(zhàn)略工程。大學課程在學生成長中具有至關重要的地位，它不僅為學生提供知識和技能的培養(yǎng)，更關鍵的是使他們具備成為高素質(zhì)人才所需的能力。而其中的專業(yè)課則更強調(diào)對專業(yè)知識的深度掌握，使學生具備擔任專業(yè)角色所需的知識和技能[2-3]。課程思政是指將思想政治教育元素融入課程內(nèi)容、教學方法和評價體系中，以提高教育質(zhì)量和育人效果。通過深入挖掘各學科蘊含的思想政治教育資源，可以實現(xiàn)思想政治教育與學科教學的有機融合。這種方式不僅讓學生了解和掌握各種思想觀點和學科思維方式，更重要的是引導他們增強思想道德修養(yǎng)、國家意識、社會責任感和家國情懷。在大學階段，這樣的全面發(fā)展對于塑造具有社會擔當和國家意識的優(yōu)秀青年具有重要意義[4-5]。

1 生物醫(yī)學工程學課程思政探索的必要性

生物醫(yī)學工程是一門跨學科的學科，將工程學、醫(yī)學和生物學的原理與技術應用于醫(yī)學和健康領域，旨在改善醫(yī)療保健、診斷和治療的效果。這一領域的目標是開發(fā)新的醫(yī)療設備、技術和治療方法，以提高人類的健康水平和生活質(zhì)量[6]。生物醫(yī)學工程學是徐州醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程大類專業(yè)在大一學年開設的一門導論性質(zhì)的課程。主要介紹生物醫(yī)學工程的基本概念和原理及其應用領域，使學生對生物醫(yī)學工程學科的體系有所了解，激發(fā)學生對該領域的興趣，為后續(xù)的專業(yè)學習打下良好基礎，同時也為學生的職業(yè)規(guī)劃提供有益參考。

將思政教育元素滲透到生物醫(yī)學工程學課程中，可以使學生在接受知識的同時，獲得思想政治教育的引導和熏陶，能夠更好地實現(xiàn)生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的教育目標，提高育人效果[6]。主要表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，生物醫(yī)學工程學作為交叉學科，涉及人體生命和健康，具有較強的科學倫理性和社會責任性。通過思政教育，可以加深學生對科學道德、人文關懷和社會價值的認識，培養(yǎng)其對患者和社會負責的意識。第二，生物醫(yī)學工程涉及生命科學、信息技術等領域，其在醫(yī)療、生物安全等方面的應用涉及國家安全和發(fā)展。通過思政教育，可以增強學生的國家意識和國際視野，讓他們在學習與研究中更加注重國家安全和發(fā)展的重要性。第三，思政教育可以促進學科內(nèi)涵和發(fā)展導向的深入融合，激發(fā)學生對于科學研究和技術創(chuàng)新的熱情，培養(yǎng)學生對于醫(yī)學前沿問題的思考能力和創(chuàng)新精神。同時，塑造學生積極向上、扎根人民、服務社會的價值取向，使他們成為德才兼?zhèn)涞尼t(yī)學工程人才[7-9]。

2 生物醫(yī)學工程學思政育人目標

生物醫(yī)學工程專業(yè)的思政育人目標是全面培養(yǎng)學生的知識、能力和價值觀。通過將知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造的有機融合讓學生更加系統(tǒng)地了解生物醫(yī)學工程的基本理論和研究內(nèi)容，并培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識和探索精神，以促進學生全面發(fā)展，滿足學生個性成長需要。同時鼓勵學生追尋科學發(fā)展歷程，培養(yǎng)學生原始創(chuàng)新意識和尊重原創(chuàng)的科學素養(yǎng)，樹立學生熱愛科學、探究科學、精益求精的科學品質(zhì)。最后，通過本課程所有內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生如何利用所學知識解決醫(yī)學相關問題的思維，形成為人類疾病的預防、診斷、治療和康復服務的意識，增強學生的社會責任感，服務社會的責任和擔當，樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀。

3 生物醫(yī)學工程學課程思政的設計思路

生物醫(yī)學工程學的課程思政，要立足課程自身的特點。該課程共有12次課，每次2個學時，其中理論課10次，基于問題的學習討論（problem-based learning，PBL）2 次。而每次理論課都是生物醫(yī)學工程一個學科的濃縮，如生物傳感技術、醫(yī)學影像技術及生物力學等。要想在2 個學時理論教學的課堂時間將某個學科的全貌完全呈現(xiàn)是極其困難的，同時還要考慮課程理論性強、較難理解的特點。因此，如何在授課過程中激發(fā)大一新生學習的主動性和積極性，成為教師面臨的主要挑戰(zhàn)。因此，在課程設計時，所有課程教師均參與集體備課，并展開了熱烈的討論，深入挖掘課程內(nèi)蘊含的思政元素，確定思政主題，梳理課程案例，形成貫穿整個課程的思政脈絡。同時所有教師潛心備課，多渠道查找資料，綜合運用多種教學設計和教學方法，采取有效的教學措施，多維度增強課程思政實效，將育人的主渠道融入專業(yè)課程，真正形成知識授業(yè)與思政教育的有機融合，見表1。

表1 生物醫(yī)學工程學各章節(jié)知識點對應的思政目標及思政元素

4 生物醫(yī)學工程學課程思政案例庫舉例

4.1 醫(yī)學影像技術課程思政案例

醫(yī)學影像學是指為了醫(yī)療或醫(yī)學研究，對人體或人體某部分，以非侵入方式取得內(nèi)部組織影像的技術與處理過程。在講述醫(yī)學影像技術這一章節(jié)的時候，將介紹包括X 線及計算機體層成像、超聲成像、核磁共振成像、放射性核素成像、光學成像等的成像原理和相關設備。根據(jù)課程內(nèi)容特點，本節(jié)確定以突破“卡脖子”技術，促進國產(chǎn)高端醫(yī)學影像設備自主研發(fā)作為思政主題進行思政案例庫設計。介紹我國醫(yī)療器械行業(yè)起步相對較晚，高性能醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)化能力相對較弱，進口產(chǎn)品壟斷我國高端醫(yī)療器械市場，特別是大型設備及高端醫(yī)療設備，比如電子計算機斷層掃描儀（computed tomography，CT）、磁共振掃描儀（magnetic resonance，MR）、正電子發(fā)射計算機斷層顯像儀（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）等大型影像設備進口占比在80%左右[11，16]。為擺脫此種不利局面，國家政策大力支持國產(chǎn)醫(yī)療器械創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)醫(yī)療器械企業(yè)的研發(fā)持續(xù)增加，加速推進了中國醫(yī)學影像設備的國產(chǎn)化進程。并具體介紹聯(lián)影醫(yī)療在2021 年發(fā)布高端醫(yī)學影像PET/CT 專用“中國芯”，打破我國高端醫(yī)療裝備芯片必須依賴進口的被動局面。通過對以上內(nèi)容的介紹，強化學生對生物醫(yī)學工程領域的認識，同時提升學生的民族自豪感和專業(yè)歸屬感。

4.2 納米生物技術課程思政案例

納米生物技術是將納米尺度的材料和技術應用于生物學和生物醫(yī)學領域的交叉學科領域。它結合了納米科學和生物技術的原理，旨在研究、改進和利用生物體內(nèi)微小尺度的結構和生物分子，以開發(fā)新的治療方法、診斷工具和生物學研究技術。目前，納米生物技術在藥物傳遞、基因治療、組織修復、疫苗研究中均有著很大潛力[13，17]。但也可能面臨倫理方面的抉擇和挑戰(zhàn)。本節(jié)課教師準備相關案例如下：某大型醫(yī)療科技公司研發(fā)了一種基于納米技術的醫(yī)療器械，可以在治療心血管疾病方面取得重大突破。該器械通過納米尺度的精準操作，實現(xiàn)更精確的治療和手術效果。然而，這項技術目前仍處于實驗室階段，尚未進行大規(guī)模的臨床試驗。通過這樣的案例來引起學生的思考和討論，公司是否需要繼續(xù)深入研發(fā)和臨床試驗，驗證該技術的安全性和有效性，還是將此項技術投入市場，盡快使患者獲益，但也面臨較大的風險和潛在副作用。通過這樣的案例來引導學生思考工程師在開發(fā)和應用納米技術時應承擔的社會責任，并培養(yǎng)學生對倫理和社會責任的認識。同時，通過辯論環(huán)節(jié)，學生的批判性思維和溝通能力也得到了進一步的鍛煉。

4.3 深度學習課程思政案例

深度學習是機器學習領域中一個新的熱點研究方向，通過學習樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，最終目標是讓機器能夠具有分析學習、識別文字、圖像和聲音等數(shù)據(jù)的能力。深度學習使機器模仿視聽和思考等人類活動，解決了很多復雜的模式識別難題，使得人工智能相關技術取得了巨大進步[18-19]。因此，在講解深度學習這一章節(jié)時，如何提高學生的興趣，使深奧的計算機知識便于理解，并自然融入課程思政是授課教師需要仔細思考的問題。經(jīng)過查閱相關資料，確定先通過2016 年阿爾法圍棋（AlphaGo）以4∶1 戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍李世石的事件，引出功能強大的人工智能機器人AlphaGo，并介紹其主要的工作原理就是深度學習。然后細化到在醫(yī)療領域，指出目前深度學習在醫(yī)學中的應用主要集中于醫(yī)學圖像、基因組學分析、藥物研發(fā)和基因組學的分析等方面。具體示例為肺炎影像診斷中，有些肺炎患者早期CT 影像特點為肺部多發(fā)小斑片狀磨玻璃影等細微變化，如果僅依靠醫(yī)生肉眼進行分析，分析一個病例大約需要耗時15 min，在大規(guī)模病毒篩查的情況下，所需工作量巨大，幾乎無法完成。但借助深度學習，醫(yī)生可以快速鑒別出這些微小變化，從而大大節(jié)省診斷時間，且診斷識別的準確率在90%以上[20]。通過應用案例講解，讓學生真實感受到深度學習在醫(yī)學影像中所發(fā)揮的巨大作用。激發(fā)了學生的專業(yè)自豪感。

4.4 生物力學課程思政案例

生物力學是應用力學原理和方法對生物體中的力學問題進行定量研究的生物物理學分支，它主要通過模擬和實驗來研究生物系統(tǒng)的動力學和力學響應，以便更好地了解生物系統(tǒng)的結構和功能[21-22]。在介紹生物力學的近代發(fā)展史時重點介紹“生物力學之父”馮元楨先生。通過播放回憶錄視頻的方式，使學生對馮元楨先生有進一步的了解。同時講述他如何在抗戰(zhàn)時期報考航空學專業(yè)，想通過自己的努力痛擊入侵者，之后致力于生物力學的研究，創(chuàng)立了著名的“馮氏隧道理論”。在70 年代中美關系解凍以后，他是最早來華訪問的學者之一。并多次在國際學術會議的講壇上自豪地宣稱：“我是中國人！”，并對中國赴美留學的青年學者多方扶掖并十分重視祖國的科學人才培養(yǎng)，多次回國訪問，并擔任中國十多所大學的名譽教授和名譽研究員[15]。通過典型人物的典型事跡，引導學生樹立正確的價值觀和學習觀，并激發(fā)學生的愛國情懷，鼓勵學生通過自己努力為祖國的建設貢獻力量。

5 生物醫(yī)學工程學云平臺建設

在學習通網(wǎng)絡平臺建立生物醫(yī)學工程學網(wǎng)課，充分發(fā)揮網(wǎng)絡課堂在靈活性和便捷性上的優(yōu)勢。在課下，學生可以根據(jù)自己的日程自主選擇何時學習，以便幫助學生更好地掌握知識。同時，在學生不能到校的情況下方便開展線上教學。在課程思政方面，云平臺也發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢。生物醫(yī)學工程學作為專業(yè)課程，課堂時間有限，因此要很好地權衡課程專業(yè)內(nèi)容和思政內(nèi)容之間的時間分配。課程思政內(nèi)容過多，時間過長可能會讓學生產(chǎn)生疲勞和乏味，導致注意力無法集中。時間過短，學生可能沒有足夠的時間來深入理解思政內(nèi)容，或者只是淺嘗輒止，達不到預期的效果。因此，在網(wǎng)絡課堂的建設中可以充分解決這樣的矛盾。將更多的關于課程思政的資料放在課程的資料庫中便于學生課后學習。如在講述深度學習章節(jié)的時候，可以在資料區(qū)里增加ChatGPT、Midjourney 等基于深度學習的智能AI 工具的介紹，增加學生對于生物醫(yī)學工程專業(yè)的興趣。再如，在講述“生物力學之父”馮元楨先生時，可以將其回憶錄的完整視頻和鏈接放在資料區(qū)，供學生在課后觀看學習，進一步強化思政育人效果。

徐州醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)以培養(yǎng)“醫(yī)工結合”的復合型創(chuàng)新人才為目標，在生物醫(yī)學工程學這門導論課程上如何對學生進行專業(yè)引導，使其了解專業(yè)概況，激發(fā)學習熱情和學習興趣具有重要作用。同時潛移默化間對學生的思想品德和價值觀念進行了塑造。對生物醫(yī)學工程學進行課程思政教學改革，可以探索“醫(yī)工結合”專業(yè)育人目標的達成路徑，深入挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，增加課程知識性、引領性和時代性。為同類其他課程開展思政教育提供有益的參考和借鑒價值。