模擬電子技術課程設計課程AOT教學模式的改革及實踐

徐林　寧旭　陳明生　孫建　許佳　王鳳　莊偉　秦明新

［摘 要］目的：結合陸軍軍醫大學模擬電子技術課程設計課程的特點，開展該課程AOT教學模式改革及實踐。方法：結合AOT教學模式和模擬電子技術基礎課程的特點，從教學內容、教學方法和過程評價等進行教學模式改革與實踐，以滿足部隊衛勤保障和社會需求。實踐結果：AOT教學模式調動了學員的學習熱情，增強了學習效果，使學員更好地掌握理論知識。結論：AOT教學模式符合生物醫學工程專業教學要求，可以有效提高教學質量。

［關鍵詞］AOT教學模式；模擬電子技術課程設計；教學內容；教學方法；過程評價

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）05-0074-04

模擬電子技術課程設計課程是陸軍軍醫大學（以下簡稱我校）面向生物醫學工程專業開設的專業基礎實驗課，旨在培養學員利用模擬電子技術電路解決實際醫學問題的能力，以支撐人才培養方案中關于“從事醫療儀器設備研發的專門人才”的培養目標[1-3]。

生物信號檢測是我校生物醫學工程專業教學的重要內容。模擬電子技術課程設計作為綜合性實踐教學環節產生于我校與重慶大學聯合辦學期間。根據我校實際，課程內容已從放大電路的仿真設計拓展到生物信號檢測電路的設計、制作。自2017年起，課程團隊結合AOT（Action?Oriented Teaching，行動導向教學法）模式開展了課程教學改革與實踐，旨在提高學員運用電子技術知識解決實際醫學問題的能力。隨著該教學模式的實施，課程團隊對過程評價進行了優化，學員的積極性和綜合素質得到了提高，崗位勝任能力也得到了提升。

一、課程現狀

生物醫學工程專業需要運用電子技術、信號檢測方法來解決相關醫學問題。以往的課程內容與生物醫學工程專業需求脫節，針對性不夠、特色不夠鮮明、挑戰度不夠，且缺乏設計電路和評估電路的平臺，以前僅進行了電路的仿真，導致部分學員入職初期對常用醫療設備缺乏認識和了解，教學培訓沒有滿足入職崗位需要，這與模擬電子技術課程設計課程教學直接相關[4]。因此課程教學改革首先要解決電子技術與醫學應用的融合問題。其次，由于應用電子學知識解決實際問題對知識、能力、素質要求較高，因此必須采用合適的教學方法和組織形式開展教學。最后，能力、素質的提升意味著評價標準也要有相應的調整[5-6]。

針對現有情況，課程團隊從優化教學內容、教學方法、過程評價三個方面著手對課程AOT教學模式進行了改革與實踐。

二、教學內容改革

課程團隊結合生物醫學信號檢測科研工作開展教學，將原來的電路仿真改成了實際生理信號采集電路的設計。這一設計任務的完成需要綜合運用模擬電子技術的知識和技能，同時涉及信號檢測、生理學、傳感器原理的相關知識。課程團隊在教學過程中，摒除了陳舊內容，對課程教學內容進行了改革（見圖1），加強了對以集成芯片為代表的現代模擬電路的構建，拓展了課程的深度和廣度，體現了課程的前沿性和專業性。此外，結合畢業設計要求，對課程設計、測試報告的撰寫進行規范，使學員養成科學嚴謹的工作習慣。同時，結合科研，要求學員自主學習、自主探索，體現了創新性。教學內容的優化提高了學員運用電子技術知識解決實際問題的能力，滿足了人才培養方案對學員的要求。

三、教學方法改革

AOT教學模式是德國職業教育自20世紀 80年代以來逐步形成的教育方法[1]，突出學生的主體地位，強調教的設計要服從學的需要，通過師生共同確定的情景任務開展教學。該模式強調學生在真實情境的驅使下，在探究完成任務或解決問題的過程中，在自主和協作的環境中，以及在討論的氛圍中進行學習[2]。其優勢在于激發學生學習的主動性，培養學生發現問題、解決問題的綜合能力。讓學生結合實際問題進行自主學習，這個自主學習過程包含了小組討論、問題提煉、任務布置、實踐探究、匯報總結等環節[7]。

基于AOT教學模式，課程團隊結合脈搏檢測電路設計案例，對教學方法改革進行探索。課程教學采用“總—分—總”的方式實施[8]，教學進度表如表1所示。第1次課為“總”，即研討課，要求完成脈搏檢測電路整體結構設計，明確脈搏采集電路模塊、總體電路性能參數、各分模塊電路性能參數；第2～7次課為“分”，即實驗及研討課，要求完成脈搏檢測電路各模塊電路的設計與評估，對每個模塊電路進行設計、仿真、面包板搭建、測試及評估；第8次課為“總”，即實驗課，要求完成脈搏檢測總體電路評估與優化。

基于AOT教學模式的脈搏檢測電路設計的教學組織實施環節包括課前問題擬建、資料搜集、交流研討、電路仿真、電路搭建、實驗研究、測試評估及匯報答辯等。

圖2為AOT教學模式示意圖，主要包括以下七個步驟：

一是實驗內容下發。根據教學計劃，將教學情景任務分模塊進行設置，下發脈搏檢測前置級接口電路的設計與評估實驗任務書。

二是分組及問題擬建。教師根據專業課成績、課堂表現及學員意見等進行分組，每3～4人為一組，其中組長1人，記錄1人，軟件設計和硬件設計各1人，分組在開課前完成。教師擬建AOT研討問題，下發給各組成員，學員以問題為導向，展開討論，明確薄弱的知識點并制訂學習計劃。

三是資料搜集及閱讀。組員根據擬建問題，搜集資料、查閱文獻，掌握重點，各組商討出解決實驗設計問題的初步方案，了解實驗設計過程中存在的問題。

四是交流研討。以擬建問題為導向，以小組為單位進行方案匯報。通過交流互動、頭腦風暴，激發學員提出新想法，完善實驗設計方案，解決重難點問題，明確研討重點。

五是確定解決方案。小組通過分析比較、電路仿真等方式得出電路設計的最優方案，經過小組討論及教師評價，確定電路設計方案。

六是方案的具體實施。學員完成元器件選型、器件測試、電路搭建、功能測試及評估等，得出理想的實驗結果。

七是實驗報告撰寫及匯報。學員按照要求撰寫實驗報告，總結設計過程的收獲和體會，進一步熟悉每個實驗步驟，加深對電路的理解和掌握。實驗內容完成后，以小組為單位匯報整個設計及評估過程的體會及經驗，同時要注重電路性能參數理論和實驗值誤差分析。

四、過程評價改革

基于AOT教學模式改革，課程團隊對成績考核方式進行了相應調整，包含了對自學情況、協作實踐情況、創新能力等的評價，并重點考慮完成項目的難易程度、貢獻大小。改革后，最終成績由形成性成績和考核成績兩部分組成，各占50%。

形成性成績包括平時成績、設計及測試報告與設計電路實物成績。其中，平時成績占總成績的20%，考核內容包括實驗操作和研討課表現；設計及測試報告與設計電路實物成績占總成績的30%，由設計測試報告和電路制作水平兩個部分的成績組成，參照方案設計論證、系統測試評估等多項考核指標進行考評。

考核成績包括匯報答辯成績、小組交叉考核成績、學員自評考核成績。其中，匯報答辯成績占總成績的40%，答辯考核由3～5名教師根據評分標準進行打分，取平均值，評分內容包括了電路設計、電路制作、功能演示、性能參數達標情況、問題與解決方法等，如果學員在設計過程中展現出較高的獨創性和新穎性，可適當予以加分鼓勵；小組交叉考核成績占總成績的5%，學員對其他小組成員進行評分；學員自評考核成績占總成績的5%，小組根據成員的貢獻大小進行評分。

表2為2020級學員成績單，相較于以往優、良、中、差的評價方式，新的考核方式增加了區分度。

五、AOT教學模式效果反饋

課程團隊對我校2016—2020級生物醫學工程專業畢業生進行了問卷調查。結果顯示（見圖3），88%以上的學員表示通過AOT教學模式教學，自己的各項能力素質得到了提高，團隊意識得到了增強。學員成功完成了脈搏檢測電路的設計調試，并且成功檢測到脈搏信號，這讓學員感到非常有成就感，他們的學習積極性和學習成效也明顯提高。

六、結語

通過基于AOT教學模式在我校模擬電子技術課程設計課程的改革和實踐，學員的學習興趣得到了培養，主動學習意識得到了增強，自我探究能力、動手和創新能力均得到了提升，團隊精神得到了鍛煉。課程團隊重塑并優化了課程教學內容以及實施標準，增加了電子工程技能實訓教學環節，強調了電子技術與醫學應用的有機融合，增加了生物信號檢測相關知識、能力的綜合培訓，體現了高階性和挑戰度。為更好地利用AOT教學模式開展模擬電子技術課程設計課程教學，還需要進一步考慮以下幾個方面的內容[9-11]：

一是整合教學內容。90%以上的學員表示該教學花費較多精力，占用大量課余時間。因此，擬將現有電子工藝和模擬電子技術課程設計課程的教學內容進行整合，打造模擬電子技術綜合訓練課程，共50學時。

二是完善評價指標。根據擬設的旨在提高學員知識、能力、素質的學習項目，建立評價指標模型，并根據具體內容明確考核標準，規范實施細節。

三是完善在線資源。完善網上課程，豐富教學案例，結合慕課開展教學。同時，增加對國內外電子器件發展動態的介紹，增強學員自信和自立精神。增加在線反饋環節，提高課堂討論的有效性，并跟蹤監督學員學習進展，為教學的開展創造更好的條件。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 寧旭，徐林，許佳，等.以設計為中心改革實踐教學，培養合格生物醫學工程人才[J]. 醫療衛生裝備，2018，39（12）：90-94.

[2] 寧旭，秦明新，金貴，等.生物醫學工程本科學員創新實踐能力培養的探索與思考[J]. 醫療衛生裝備， 2012，33（1）：128-131.

[3] 吳譽.《模擬電子技術》翻轉課堂教學改革與實踐[J]. 現代職業教育，2017（5）：24-25.

[4] 孫建，徐林，許佳，等.行動導向教學法在醫學電子學基礎課程教學的實踐與探索[J]. 醫療衛生裝備， 2018，39（10）：92-94.

[5] 陳明生，寧旭，秦明新，等.軍醫大學中醫學電子學基礎課程教學的實踐與探索[J].醫療衛生裝備，2018，39（3）：90-93.

[6] 孫建，鄒欣，徐林，等. 模擬電子技術設計性實驗的探索與研究[J].電子世界，2014（15）：13.

[7] 姜永生，王丹丹，鮑楠，等.以項目為載體的生物醫學工程專業人才能力培養[J]. 計算機教育，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”課程模塊化教學模式探索[J].邵陽學院學報（社會科學版），2022，21（4）：95-99.

[9] 李薇.虛擬仿真技術在模擬電子技術課程教學中的應用[J]. 現代職業教育，2021（28）：48-49.

[10] 張燕，杜磊，王月丹，等.基礎醫學實驗教學中心在創新型醫學人才培養中的建設與效果評價[J]. 實驗技術與管理，2010，27（7）：4-6.

[11] 崔棟，張光玉，郭永新，等.生物醫學工程專業電子學實驗教學改革的研究與實踐[J].中國醫學物理學雜志，2012，29（3）：3452-3454.

［責任編輯：蘇祎穎］