科研成果轉化為本科教學資源的探索

張賽 石波 李雷 張根選

摘?要：科研成果是教學資源的重要組成部分。文章將蚌埠醫科大學生物醫學工程創新團隊的科研成果轉化為教學內容和創新創業教育資源的形式進行了闡述。通過將科研成果轉化為教學資源，增強了教學內容的學術性和前沿性，激發了學生的學習熱情，培養了學生的創新能力，有利于課程的建設，有利于學校醫工交叉領域的融合發展與創新，有利于全面發展的高質量人才的培養。

關鍵詞：科研成果；教學資源；創新創業

科研成果轉化為本科教學資源是我國高等教育建設的戰略要求。隨著時代的變化和技術的進步，高等教育需要培養具有實踐能力、跨界整合能力和創新能力的人才，傳統的知識傳授型教學已經難以擔此重任，使得人才培養不適應社會需求。2019年，教育部發布《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，意見提出要“推動科研反哺教學”，要“強化科研育人功能，推動高校及時把最新科研成果轉化為教學內容，激發學生專業學習興趣?！保?］因此，將科研成果中的新理論、新知識和新技術及時轉化為教學資源，為本科生提供符合時代發展所需的課程體系和教學內容，不僅是提高教學和人才培養質量的重要途徑，也是深入貫徹全國教育大會精神和《中國教育現代化2035》的重要體現。

1?生物醫學工程創新團隊成果轉化為教學資源的可行性

生物醫學工程創新團隊依托數字醫學與智慧健康安徽省重點實驗室，研究方向為生物醫學信號采集與分析、可穿戴智能設備、醫學人工智能等醫工交叉領域，涉及理學、工學、醫學等全方位的基礎知識，獲批多項國家級省級科研基金項目，在國際期刊發表SCI或EI收錄論文多篇，授權多項實用新型專利，科研成果具有技術性、實踐性和應用性。近年來，團隊教師承擔了學校新開設的醫學儀器與創新設計、醫學技術創新探索、智能醫學工程創新實踐、機器學習等醫工交叉類課程，團隊的科研方向和這些課程的內容緊密相關，科研成果可以為以上課程提供新的教學素材和教學方法。在深化本科教學改革的背景下，團隊始終堅持將“科研成果轉化為本科生教學資源”作為課程建設和專業建設的核心內容之一，用最新、最前沿的科研成果作為教學改革的催化劑，來促成更好的育人成效。文章主要闡述了生物醫學工程創新團隊科研成果轉化為本科生教學內容以及創新創業資源的實踐。

2?科研成果轉化為本科教學資源的實踐

2.1?科研成果轉化為教學內容

課程教材內容更新缺乏時效性，在教學中只注重書本知識，很大程度上會脫離時代，導致學生畢業后難以滿足企業的實際需求。因此，課程的教學內容要緊跟行業、企業發展趨勢，要不斷更新新技術、新技能，提升課程的高階性，突出課程的創新性，增加課程的挑戰度。而科研成果能反映學科專業領域前沿知識和最新技術，將其轉化為教學資源，能夠緩解和解決教學資源的不足。團隊在生物醫學信號采集與分析、可穿戴智能設備、醫學人工智能等醫工交叉領域取得了多項科研成果，對醫工交叉類的課程，如醫用電子學、醫學儀器與創新設計、醫學技術創新探索、智能醫學工程創新實踐等課程的教學內容優化具有非常重要的指導作用。

團隊教師以上述課程為建設對象，從論文、專利等不同類型的科研成果中挖掘出與上述課程相關的教學內容，并以知識點、教學視頻、教學案例、電子課件、創新實驗項目等形式形成各種教學資源。

2.1.1?科研成果在醫用電子學課程的應用

科技發展使醫學和電子技術的聯系越來越緊密，醫用電子學課程作為一門醫工結合程度較高的課程，理論和實踐緊密結合，具有很強的應用性。課程主要包含電路基礎，模擬電子技術和數字電子技術三大部分內容，知識面覆蓋廣、基礎知識點眾多，課程的目的在于使醫學生了解電子技術的基本知識和基本思想，開闊知識面，提高綜合分析問題和解決問題的能力。課程內容應與時俱進，緊密跟隨電子技術的發展趨勢，結合學生的實際需求。在新醫工結合背景下，作為從事醫學生醫用電子學課程教學的工作者，團隊教師以團隊的科研成果為支撐，設計了能有效體現醫工知識交叉融合的教學案例——生物醫學放大器。在這個教學案例中，介紹了團隊研發的微型心電記錄系統所采用的直流耦合、低倍數放大等技術［2］，以心電信號為例，說明對于生物電信號采集，相比交流耦合方式，采用直流耦合的方式的放大器在電路性能、成本等方面更具優勢。同時將“生物醫學放大器的基本要求之一的高放大倍數”這部分內容更新為“在高分辨率模數轉換器時代，是不需要高放大倍數的”，體現了教學內容的前沿性與時代性。

2.1.2?科研成果在醫學儀器與創新設計課程的應用

醫學儀器與創新設計是面對我校物聯網工程專業、智能醫學工程專業的一門專業課程。教學目的是使學生了解醫療器械的法規、掌握常見儀器的基本原理和設計方法，激發創新思維和創業意識。在教學過程中，以團隊在體溫、心電和脈搏波領域的研究成果為基礎，設計了體溫測量應用與創新設計、脈搏波測量應用與創新設計、心電測量應用與創新設計三個教學案例。

在體溫測量應用與創新設計教學案例中，介紹了電子體溫計的設計流程，并以團隊研發的數字體溫探頭為例［3］，對數字體溫探頭的設計方法和實際應用進行了詳細的講述。在課程的實驗環節，讓學生以數字體溫探頭為核心部件設計一個體溫測量產品。通過利用Altium?Designer軟件繪制電路原理圖和電路板圖，電路板焊接調試等，讓學生體驗了完整的體溫測量產品的開發過程，每一個環節都親身體驗，充分發揮了學生的主觀能動性，培養了學生精益求精、崇尚質量、追求卓越的工匠精神，提高了學生的科研興趣。在這個過程中還幫助學生提高了期刊數據庫查閱、電子元器件資料查詢、器件手冊閱讀等技能。

在脈搏波測量應用與創新設計教學案例中，介紹團隊研究的基于視頻的脈搏波采集技術。此項技術直接使用手機攝像頭錄制指端視頻，將視頻進行時間單位上的分解，得到單幀圖像序列；通過將單幀圖像的所有空間像素值進行疊加求平均值，得到平均像素；將每幀圖像的平均像素按其發生的時間先后順序排列，合成一維信號，即脈搏波。通過這個教學案例鼓勵學生利用已有的知識、技能和資源，通過重新組合、改進或創新來解決問題，有效地激發學生的創新思維，培養學生的創新能力和解決問題的能力。

在心電測量應用與創新設計教學案例中，引入團隊提出的院前急救全程心電監測的概念，介紹團隊設計的一種便攜式院前急救心電監測儀［4］。此心電監測儀集快速心電檢測、連續心電監護和心電記錄永久保存等功能于一體，可滿足院前急救全程無縫心電監測的要求。此項研究以論文的形式已發表，通過此論文幫助學生深入理解心電采集的關鍵技術，以及心電監測在急救中的重要性和應用。

2.2?科研成果轉化為創新創業教育資源

2.2.1?科研成果轉化為創新創業類課程資源

隨著人工智能、大數據、云計算等新一代信息技術與醫療健康的深度融合，現代醫學正逐步由基礎的“生物醫學”向更高層次的“智能醫學”發展，人工智能正在成為創新驅動衛生與健康事業發展的先導力量，將逐步浸潤到醫療健康領域的各個環節。在這一背景下，學校開設了醫學技術創新探索和智能醫學工程創新實踐等面向各專業的創新創業類課程。課程將人工智能在醫學領域的新技術、新成果與創新創業理念相融合，引導學生開展創新研究，并圍繞學術論文撰寫、專利申報等環節開設專題內容。

團隊在醫學人工智能領域也有所建樹，研究的基于心率變異性和血清標記物的子宮頸癌淋巴結轉移預測模型取得了較好的性能，這類科研成果具有高度的學術創新性，并且具有極高的教學價值和轉化價值［5］。心率變異性是一種無創評估自主神經系統對心臟節律調控功能的指標，該指標可以用于預測和評估某些疾病的風險，以及監測治療效果，具有重要的科學和應用價值，在醫學領域的應用前景非常廣闊，團隊的很多科研成果是基于心率變異性分析研究得到的。機器學習作為人工智能的核心部分，能夠處理多維、多模態的海量數據，解決復雜場景下的科學難題，采用機器學習算法構建預測模型的研究越來越多，并取得一定的研究成果。團隊教師把課題研究中使用的心率變異性、機器學習等學科前沿技術工具應用于醫學技術創新探索課程和智能醫學工程創新實踐課程，向學生提供團隊在蚌埠醫科大學第一附屬醫院采集患者的心率變異性數據，讓學生使用Python編程搭建機器學習預測模型對患者進行淋巴結轉移預測，通過實際操作和親身體驗讓學生直觀地感知到這個領域科研的過程和方法，激發學生的興趣和創造性，使學生了解并把握學科前沿，培養學生的科學思維、創新能力和實踐能力。

教學團隊在教學過程中還安排了學生專業學術論文的閱讀與撰寫、專利和軟件著作權的申請等和科研相關的專題內容，培養學生的文獻閱讀能力，增強學生的學術規范意識，提高學生對創新和知識產權保護的認識。為了更好地培養學生科研思維和創新能力，拓寬學生的學術視野，團隊教師將和團隊科研成果相關的文獻讓學生分組學習討論，在課堂匯報學習成果，同步促進了學生小組成員之間的交流和合作，培養了學生的團結合作意識，鍛煉了學生的表達能力。

另外，團隊以在醫學人工智能領域的研究成果為切入點，聯合企業產學合作協同育人，搭建人工智能通識實驗室，訓練學生進行如肺結節良惡性鑒別診斷、乳腺腫瘤良惡性鑒別診斷、新輔助化療療效預測等項目，增加了課程的挑戰度，也為醫學生畢業后運用大數據和人工智能工程技術破解醫學問題打開思路。

2.2.2?科研成果轉化為創新創業活動

科研成果不能僅停留于專利、論文等形式上，更應轉化為大學生創新創業項目和大學生創新創業競賽，以提升大學生的科研能力和創新能力，從而助力學校創新創業教育高質量發展。團隊教師從科研項目中提取適合本科生完成的模塊轉化為大學生創新創業訓練項目，比如指導學生采集人體心電信號進行心率變異性分析等研究，培養學生的自主學習能力、創新能力、科研能力、溝通能力和團隊合作意識；鼓勵學生從科研成果中挖掘出具有產品化、商業化前景的醫工交叉項目，比如從體溫相關的成果中挖掘出新生兒體溫貼、測溫奶瓶等產品，以“挑戰杯”“互聯網+”等創新創業競賽為載體，進行創新創業實踐，培養學生解決實際問題的能力，塑造頑強拼搏、勇于挑戰的優良品格。

3?科研成果轉化為教學資源取得的成效

3.1?學生創新實踐能力明顯提升，學生綜合素養全面提高

把科研成果轉化為教學資源，提高了學生對所學知識的實踐價值和實際應用的認識，激發學生的學習興趣和動力，近幾年越來越多的學生愿意投身于創新創業實踐，突破了對知識的被動接受，不僅幫助學生更好地理解書本上的知識，還使學生接觸到先進的研究手段和技術，學生在不斷的實踐和思考中學會了如何利用理論知識解決現實問題。團隊教師也在積極參與指導學生進行大學生創新創業訓練項目和參加各種創新創業競賽，并獲得了一些獎項和榮譽。近年來，團隊教師指導學生獲批國家級大學生創新創業項目2項、省級4項、校級3項，獲安徽省“互聯網+”大學生創新創業大賽和挑戰杯安徽省大學生創新計劃競賽等創新創業大賽10余項。將科研成果轉化為創新創業資源，極大地促進了大學生創新創業教育，增強了大學生的創新精神、創業意識和創新創業能力，提高了學生的綜合素質。

3.2?團隊教師的教學水平和能力得到了提高

科研工作和教學相輔相成、相互促進?？蒲泄ぷ鞯拈_展開闊了教學的視野，在將科研成果轉化為教學資源的同時，也需要教師不斷更新教學方法和手段，不斷反思和改進自己的教學，以適應新的教學內容和目標。近幾年，團隊教師參加各種學術會議、交流活動和教育教學培訓10余次，不斷完善自己的知識體系和能力結構，積極探索和研究新的教學理念和方法，將其應用到實際教學中，不僅提高了學生的學習效果，同時提高了教學團隊的專業素養和教學水平，對教學能力提升起到了巨大的促進和推動作用。

3.3?課程的高階性、創新性和挑戰度得到提升

通過將團隊科研成果轉化為教育資源，培養學生科研思維和創新能力，提升了課程的高階性；將應用性科研成果以教學案例的形式充實到教學資源中提升了課程的創新性；在課程的實驗環節，提取團隊科研項目的部分內容讓學生親自體驗科研的過程和方法，提升了課程的挑戰度。依托團隊的科研優勢，課程建設也取得了一定的成果，團隊承擔的醫用電子學課程于2020年獲批了安徽省教學示范課。

結語

以蚌埠醫科大學生物醫學工程創新團隊的科研成果為引導，發揮其在醫工交叉領域方面的優勢，推進科研與教學的深度融合，推進創新創業教育，能夠強化學生知識、能力、素質的有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維［6］，提高學生的創新創業能力，推動課程的建設，促進學校醫工交叉領域的融合發展與創新，培養全面發展的高質量人才。

參考文獻：

［1］教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見［J］.中華人民共和國國務院公報，2019（09）：26-30.

［2］石波，劉勝洋，陳建方，等.自由活動狀態下的連續心電記錄［J］.生物醫學工程學雜志，2013，30（02）：296300.

［3］張根選，劉成，石波，等.一種用于體溫監測的數字探頭［J］.中國醫學物理學雜志，2014，31（01）：46714674.

［4］石波，張莉，曹陽，等.院前急救全程心電監測的概念及實現［J］.中國醫療器械雜志，2017，41（05）：349352.

［5］謝丹.高?？蒲谐晒D化為本科教學資源的研究［D］.西南大學，2018.

［6］教育部關于一流本科課程建設的實施意見［J］.中華人民共和國教育部公報.2020（05）：57-62.

基金項目：2020年安徽省高等學校省級教學示范課（1677）；安徽省高等學校省級質量工程項目（2022xjzlts?026）；蚌埠醫科大學質量工程項目（2021jyxm13）

作者簡介：張賽（1991—?），女，漢族，安徽亳州人，研究生，講師，研究方向：數字醫學技術。