新工科+新醫(yī)科交叉專業(yè)的機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)探索

孟青云，李建華，侯冰玉，楊麗英，孫麗萍，陳永強(qiáng)，王 莉，楊 暉

（1.上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院，上海 201318；2.上海穿戴式醫(yī)療技術(shù)與器械工程研究中心，上海 201318；3.上海健康醫(yī)學(xué)院教務(wù)處，上海 201318）

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)、臨床工程技術(shù)專業(yè)和康復(fù)工程技術(shù)專業(yè)是我校典型的醫(yī)工結(jié)合的工科專業(yè)。其中，臨床工程技術(shù)專業(yè)和康復(fù)工程技術(shù)專業(yè)更是我校首創(chuàng)的醫(yī)工融合專業(yè)。這些專業(yè)旨在培養(yǎng)學(xué)生具備臨床醫(yī)學(xué)工程技術(shù)素養(yǎng)和醫(yī)療器械技術(shù)基礎(chǔ)，使他們能夠?yàn)獒t(yī)學(xué)應(yīng)用提供服務(wù)，并具備從事醫(yī)療儀器設(shè)備的臨床應(yīng)用、維護(hù)、質(zhì)量控制等能力。《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》明確指出，先進(jìn)的醫(yī)療器械是建立健康保障體系的重要基礎(chǔ)。它不僅推動(dòng)了醫(yī)學(xué)診療技術(shù)的進(jìn)步，還是國(guó)家科技進(jìn)步和全民健康保障能力的關(guān)鍵標(biāo)志。同時(shí)，教育部提出的新工科人才培養(yǎng)要求學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，進(jìn)行大量的工程訓(xùn)練，提高專業(yè)能力。因此，學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)成為專業(yè)建設(shè)中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機(jī)械制圖課程是學(xué)生在大學(xué)階段接觸的第一個(gè)工程意識(shí)訓(xùn)練課程，也是后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和從事醫(yī)療器械工程領(lǐng)域工程技術(shù)工作的基礎(chǔ)。因此，如何更好地深化機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，將新醫(yī)科融入課程，同時(shí)貫徹新工科和應(yīng)用型本科培養(yǎng)計(jì)劃，成為我校機(jī)械制圖實(shí)踐課程小組深化教改工作重要而緊迫的課題。

1 機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)課程教學(xué)改革要求

深化機(jī)械制圖實(shí)踐課程的改革需要重點(diǎn)考慮醫(yī)工專業(yè)的需求，重新設(shè)計(jì)課程大綱以更好地滿足醫(yī)工領(lǐng)域的專業(yè)要求，使課程更具實(shí)際應(yīng)用性。改革涉及使用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)和工具，如計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件，以提高學(xué)生的繪圖技能。引入新工科+新醫(yī)科交叉案例和實(shí)踐項(xiàng)目有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，使他們能夠應(yīng)對(duì)醫(yī)療器械工程發(fā)展的挑戰(zhàn)。首先，在改革中教師的培訓(xùn)和發(fā)展也是關(guān)鍵，他們需要具備醫(yī)療器械工程領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，以更好地指導(dǎo)學(xué)生。建立與醫(yī)工行業(yè)的聯(lián)系是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際技能的關(guān)鍵，可以通過合作協(xié)議、實(shí)習(xí)計(jì)劃和畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。這些合作將為學(xué)生提供寶貴的實(shí)踐機(jī)會(huì)，幫助他們解決真實(shí)的醫(yī)療器械工程問題。其次，要深化機(jī)械制圖實(shí)踐課程的改革，還需要積極建立與醫(yī)工行業(yè)的聯(lián)系。與醫(yī)工行業(yè)的聯(lián)系將有助于為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓他們能夠參與真實(shí)的醫(yī)療器械工程項(xiàng)目。這可以通過合作協(xié)議、實(shí)習(xí)計(jì)劃和畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目來實(shí)現(xiàn)。通過這些合作，學(xué)生有機(jī)會(huì)與醫(yī)工專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)人員一起工作，親身體驗(yàn)醫(yī)療器械工程的實(shí)際應(yīng)用，為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，改革還需要特別注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，包括繪圖技能、工程設(shè)計(jì)和問題解決能力的提高。學(xué)生應(yīng)該在新工科+新醫(yī)科交叉實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用他們所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際工程問題，培養(yǎng)操作技能和醫(yī)工團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

2 全過程融合的機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)

為培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和應(yīng)用能力，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，我們實(shí)施了全過程融合的實(shí)踐教學(xué)模式，在教學(xué)方法和手段、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系上進(jìn)行了改革嘗試[1-5]。我們?cè)诮虒W(xué)中啟用一體化機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)地，形象、生動(dòng)及信息量大的多媒體課件和傳統(tǒng)測(cè)繪工具，可以加深學(xué)生對(duì)課程實(shí)踐的理解，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。針對(duì)機(jī)械制圖實(shí)踐課程的教學(xué)內(nèi)容改革，不僅采用傳統(tǒng)測(cè)繪實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目“減速箱測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”和“齒輪泵測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”項(xiàng)目，而且還開發(fā)了“血液透析蠕動(dòng)泵測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”和“康復(fù)器械測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”等典型的醫(yī)療器械作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用AutoCAD、Solidworks 等機(jī)械制圖軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，參加導(dǎo)師的課題研究小組，參加各項(xiàng)技能競(jìng)賽和學(xué)科競(jìng)賽，取得了多項(xiàng)上海市和國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。同時(shí)，我們?cè)诮虒W(xué)過程中注重多元素的有機(jī)融合，具體實(shí)施措施如下。

（1）課程內(nèi)容和教師示范實(shí)踐相融合。學(xué)習(xí)機(jī)械制圖實(shí)踐課程的通常是大一學(xué)生，但他們很少有機(jī)會(huì)接觸實(shí)際生產(chǎn)，并對(duì)專業(yè)領(lǐng)域知之甚少，缺乏實(shí)際動(dòng)手操作的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)這個(gè)問題，我們采用項(xiàng)目化的教學(xué)方法，借助自編的教材，并以項(xiàng)目目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力，利用AutoCAD 和Solidworks 等工具，將課堂教學(xué)與實(shí)際實(shí)踐相結(jié)合。在這一過程中，教師示范操作，每位學(xué)生有一臺(tái)電腦，可以同時(shí)學(xué)習(xí)和練習(xí)。在測(cè)繪實(shí)踐階段，教師會(huì)以Solidworks 模型和動(dòng)畫的形式示范演示，學(xué)生通過測(cè)繪減速箱、齒輪泵、蠕動(dòng)泵、假肢膝關(guān)節(jié)等項(xiàng)目，完成三維模型和二維視圖等實(shí)踐要求。學(xué)生需要提交紙質(zhì)測(cè)繪本、AutoCAD 圖紙、Solidworks 模型以及PPT 結(jié)題報(bào)告。這種基于項(xiàng)目的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際操作能力。

（2）學(xué)生綜合測(cè)繪實(shí)踐和專業(yè)相融合。機(jī)械制圖實(shí)踐測(cè)繪是學(xué)生在學(xué)完理論課程后進(jìn)行的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是他們首次進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，有助于其將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。在大學(xué)4 年的學(xué)習(xí)中，各門課程之間的銜接至關(guān)重要。如果這個(gè)實(shí)踐與學(xué)生所學(xué)的專業(yè)領(lǐng)域高度相關(guān)，將有助于他們后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。我們對(duì)機(jī)械制圖實(shí)踐課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，除了傳統(tǒng)的測(cè)繪實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如“減速箱測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”和“齒輪泵測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”，還引入了醫(yī)療器械相關(guān)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如“血液透析蠕動(dòng)泵測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”和“康復(fù)器械測(cè)繪實(shí)訓(xùn)”。這些項(xiàng)目不僅有助于更好地與后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)相銜接，還進(jìn)一步提高了學(xué)生CAD 軟件的應(yīng)用能力，提升了學(xué)生的工程意識(shí)和素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和交流溝通能力。

（3）技能競(jìng)賽和課程創(chuàng)新相融合。機(jī)械制圖課程相關(guān)的技能競(jìng)賽主要包括上海市“上圖杯”先進(jìn)成圖技術(shù)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。近年來，我校在這一項(xiàng)目中取得了較好的成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了以競(jìng)賽推動(dòng)學(xué)習(xí)、教學(xué)和發(fā)展的目標(biāo)。獲獎(jiǎng)情況具體見表1。

表1 上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)工交叉專業(yè)學(xué)生參加“上圖杯”獲獎(jiǎng)情況Table 1 Awards of students in the intersection major of new engineering+new medical disciplines at Shanghai University of Medicine & Health Sciences participating in the "Pictorial Cup"

（4）學(xué)科競(jìng)賽和課程拓展實(shí)踐相融合。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是多學(xué)科融合的結(jié)果，因此我們鼓勵(lì)該專業(yè)學(xué)生參加導(dǎo)師的課題研究小組，應(yīng)用AutoCAD、Solidworks 等機(jī)械制圖軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。近年來，項(xiàng)目組指導(dǎo)學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、全國(guó)大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽、全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“創(chuàng)青春”上海市大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽等各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽，取得了多項(xiàng)上海市和國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制圖實(shí)踐課程在高年級(jí)教學(xué)中的可持續(xù)應(yīng)用，具體見表2。

表2 上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況Table 2 Award of student subject competitions in the School of Medical Devices，Shanghai University of Medicine&Health Sciences

通過深化課程內(nèi)容和方法，強(qiáng)化教師培訓(xùn)，建立行業(yè)聯(lián)系，關(guān)注學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，我們能夠?yàn)閷W(xué)生提供更豐富的教育體驗(yàn)，更好地滿足醫(yī)工領(lǐng)域的需求。這也將有助于推動(dòng)醫(yī)療器械科技的創(chuàng)新，提高全民健康保障水平，為國(guó)家的科技進(jìn)步和全民健康作出更大的貢獻(xiàn)[6-10]。

3 展望

新工科建設(shè)計(jì)劃的啟動(dòng)標(biāo)志著多學(xué)科交叉的工程教育迎來新發(fā)展階段。面對(duì)這一新形勢(shì)，醫(yī)工結(jié)合的機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)模式融合多元素，包括課程內(nèi)容與教師示范實(shí)踐相融合、學(xué)生綜合測(cè)繪實(shí)踐和專業(yè)相融合、技能競(jìng)賽和課程創(chuàng)新相融合、學(xué)科競(jìng)賽和課程拓展實(shí)踐相融合等。通過構(gòu)建多教學(xué)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，提高學(xué)生的繪圖技能和工程意識(shí)。實(shí)踐表明，該模式能有效激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的濃厚興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。未來，全過程融合的實(shí)踐教學(xué)模式將推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)工程、臨床工程技術(shù)和康復(fù)工程技術(shù)等醫(yī)工結(jié)合工科專業(yè)的發(fā)展，為新工科人才的培養(yǎng)提供更多機(jī)會(huì)，滿足醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域需求，培養(yǎng)更多創(chuàng)新人才，促進(jìn)醫(yī)療器械科技創(chuàng)新，提高全民健康保障能力。