“腦機(jī)接口研究”課程考核改革探索

田銀　趙德春　王岫鑫　王偉　李章勇

【摘 要】腦機(jī)接口是當(dāng)前新興的一門學(xué)科，近年來已經(jīng)成為具有國際前沿特性的學(xué)科。目前考試多采用已有的統(tǒng)一考試制度，其過于單一不利于考核研究生課程學(xué)習(xí)效果。因此在本課程中擬采取靈活的考核方式，提高研究生學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生科研素質(zhì)，探索適應(yīng)新時(shí)期研究生培養(yǎng)和教學(xué)改革的教學(xué)運(yùn)行管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新為主的綜合改革實(shí)踐目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】腦機(jī)接口；考核改革；交叉融合

0 引言

腦機(jī)接口研究是一門腦科學(xué)前沿性科學(xué)相關(guān)的課程，為提高研究生在本課程學(xué)習(xí)中的自主學(xué)習(xí)的能力，突出其實(shí)踐創(chuàng)新能力，充分調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，積極探索其在研究生教育中的課程考試改革勢在必行。因此，本文將從該課程的考核內(nèi)容，考核方案和預(yù)期效果等方面進(jìn)行探討。通過更新傳統(tǒng)模式下集中試卷命題模式，建立一套適合新時(shí)期的腦科學(xué)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式，期望通過采取自主靈活的考核方法，最大化激發(fā)研究生主動學(xué)習(xí)，提升分析解決問題的能力，充分提高研究生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，真正成為具有高層次水平的創(chuàng)新型人才。

1 考核方案探索

腦機(jī)接口（Brain and Computer Interface， 簡稱BCI），其涉及到人腦結(jié)構(gòu)、腦功能與認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)及其交互作用等方面。從BCI出現(xiàn)以來，其已經(jīng)成為當(dāng)前最具有挑戰(zhàn)性和最為活躍的前沿學(xué)科之一，已成為全球性的共同研究熱點(diǎn)。BCI通常意義上是指在個(gè)體大腦和個(gè)體計(jì)算機(jī)或其他相關(guān)電子設(shè)備之間建立通過大腦意志傳到大腦信息輸出通路（包括外周神經(jīng)和其相關(guān)的肌肉組織）的全新通訊模式和大腦控技術(shù)。然而，腦機(jī)接口從其出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)40多年，迄今為止還沒有系統(tǒng)講授該學(xué)科的教材。因此，本研究生課程根據(jù)授課組教師在該領(lǐng)域多年的科研經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)學(xué)校的教學(xué)和科研要求，對腦機(jī)接口BCI研究所涉及到的理論知識和科研進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)理，形成了一套比較完善的知識體系和授課框架，在此基礎(chǔ)上來探索改革該課程的考核模式。授課組從考核內(nèi)容和考核預(yù)期結(jié)果進(jìn)行了初步的規(guī)劃和探索。

1.1 腦機(jī)接口課程考核內(nèi)容探索

本課程的考核內(nèi)容主要由三部分組成：大腦的基本結(jié)構(gòu)、認(rèn)知科學(xué)、和認(rèn)知計(jì)算及系統(tǒng)。腦結(jié)構(gòu)是在腦科學(xué)中的主要內(nèi)容，為腦的基本構(gòu)造，腦科學(xué)知識的應(yīng)用和人工腦構(gòu)成；在認(rèn)知科學(xué)部分的主要內(nèi)容為：注意、感知覺、學(xué)習(xí)/記憶、情感/情緒、意識和思維等；在認(rèn)知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分主要涉及到不同的認(rèn)知計(jì)算和智能認(rèn)知系統(tǒng)構(gòu)建等；最后利用人腦的各種生理信號（如：腦電信號、磁共振信號和腦磁信號）控制個(gè)體計(jì)算機(jī)。

腦機(jī)接口技術(shù)的研究手段涉及到以腦電信號和磁共振信號為主的認(rèn)知動態(tài)過程成像，包括成像原理（比如：Fmri、EEG、和PET等）和成像功能等。腦科學(xué)所涉及的內(nèi)容多為基本的生理現(xiàn)象包括腦解剖結(jié)構(gòu)，腦認(rèn)知和生理功能。此外，特別注重對認(rèn)知加工過程的信號變化進(jìn)行信號處理和功能成像處理。同時(shí)為了讓研究生對腦機(jī)接口有直觀的感受和認(rèn)識，進(jìn)行了多個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示和動手能力鍛煉。因此，本課程考核內(nèi)容要求能體現(xiàn)出：

——緊跟腦學(xué)科前沿技術(shù)，反映腦機(jī)接口最新的研究成果和趨勢。考核命題的內(nèi)容及形式根據(jù)國內(nèi)外該領(lǐng)域最新的研究成果進(jìn)行，測試研究生對本領(lǐng)域的國際前沿掌握程度，形成自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新性探索的科研能力；

——特別注重體現(xiàn)出腦機(jī)接口所涉及到的多學(xué)科交叉融合特點(diǎn)。 腦機(jī)接口是腦科學(xué)（或神經(jīng)科學(xué)）與工程實(shí)踐（信息科學(xué)）交叉學(xué)科，是心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)、人工智能以及自然哲學(xué)等學(xué)科交叉發(fā)展融合創(chuàng)新的結(jié)果。 因此該課程的考核測試原則上強(qiáng)調(diào)選取上述各學(xué)科門類的相互交叉、相互聯(lián)系的部分，科學(xué)地將這些知識進(jìn)行融合和貫通；

——強(qiáng)調(diào)具有實(shí)用性并將知識引入到人們的生活實(shí)踐生活中，使研究生能夠科學(xué)理解生活中與此相關(guān)的某些現(xiàn)象，具有較強(qiáng)的實(shí)用性（比如，臨床神經(jīng)康復(fù)和工程腦控智能小車）；能體現(xiàn)現(xiàn)代信息整合和工程應(yīng)用結(jié)合的特性，符合理工科專業(yè)高層次研究的需求，并匯集大腦或認(rèn)知加工過程模型，以及對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和系統(tǒng)平臺搭建。

1.2 腦機(jī)接口課程考核方式改革

傳統(tǒng)的考試模式多為集中試卷命題，而該課程具有較強(qiáng)的科研針對性和專業(yè)特性，不適用于該考試方式。 因此將現(xiàn)有的集中卷面命題模塊化考試方式，改革為充分體現(xiàn)研究生學(xué)習(xí)課程的主觀能動性，凸顯個(gè)體能力創(chuàng)新得到發(fā)揮的課程研究報(bào)告。考核命題可考慮教學(xué)組根據(jù)研究生能力和研究興趣，選取腦機(jī)接口相關(guān)的各個(gè)學(xué)科門類相互交叉聯(lián)系的部分，科學(xué)地將這些知識進(jìn)行融合并結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，充分體現(xiàn)研究生獨(dú)立的研究思維能力，又能調(diào)動主動學(xué)習(xí)和調(diào)研文獻(xiàn)的能力，提高學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生提升科研和創(chuàng)新能力。采用課程報(bào)告模式，課題組首先針對不同學(xué)生指導(dǎo)性給與題目，然后研究生根據(jù)題目可進(jìn)行課題調(diào)研，查閱文獻(xiàn)和實(shí)際操作。該方式靈活性在于不同的學(xué)生題目不同，又要在總體上體現(xiàn)可比性，這就要求學(xué)生在報(bào)告上具有新穎性，要能體現(xiàn)自我的科研能力。因此，考核的課程報(bào)告強(qiáng)調(diào)新穎性和創(chuàng)新性，也是考核的重要衡量部分。

1.3 腦機(jī)接口課程考核成績構(gòu)成改革

本課程的總體考核評價(jià)成績，仍然包括平時(shí)成績和期末考試成績，計(jì)算模式為：課程總成績=平時(shí)成績*40% +期末考試成績*60% 。課堂出勤率一直是一個(gè)令人頭疼的問題，為了鼓勵研究生堅(jiān)持到課堂上課，因此在平時(shí)成績的設(shè)計(jì)上比原有30%增加了10%即占總分?jǐn)?shù)的40%，以增加學(xué)生到課率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

平時(shí)成績40分=理論課成績*40%。其中，理論課成績包括：作業(yè)（30分）和理論課出勤（70分），為了提高研究生上課的主觀能動性，作業(yè)部分的課堂討論由所有參加課堂討論的學(xué)生和老師共同打分。理論課作業(yè)全部完成且皆為A以上得30分否則扣10分，缺一次作業(yè)扣10分；理論課堂出勤中，全勤滿分70分。缺勤（包括病事假，曠課）扣分原則：缺全課程的1/4或6次，則平時(shí)成績只能計(jì)為60分；缺勤1/6或4次，扣20分；缺勤1/12或2次，扣10分。

期末考試成績即課程報(bào)告成績，占總成績的60%。課程報(bào)告的評分標(biāo)準(zhǔn)要按照國際雜志論文撰寫的基本模式所包含的五部分，包括摘要、引言、正文、今后的發(fā)展方向 和參考文獻(xiàn)，并且滿足報(bào)告的基本要求即可獲得90分，如語句通順符合當(dāng)前研究發(fā)展方向，邏輯清楚即可獲得1-5分的加分，有一定的創(chuàng)新性可酌情加分，但不能超過滿分（100分），兩部分內(nèi)容共計(jì)最高100分。

2 考核方案改革預(yù)期結(jié)果

腦機(jī)接口是研究腦結(jié)構(gòu)、腦功能以及腦的動態(tài)加工過程及工程應(yīng)用的重要手段。使研究生結(jié)合相關(guān)教學(xué)要求，對腦機(jī)接口知識進(jìn)行系統(tǒng)的梳理，形成一套比較完善的知識體系，對腦機(jī)接口有直觀的感受和認(rèn)識，使學(xué)生熟練掌握所學(xué)的基本知識，熟練掌握和運(yùn)用基本理論和方法，有助于加強(qiáng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)，通過該考核模式，可是學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展得到提升，可極大提升學(xué)生的科研能動性和創(chuàng)新性，提升高層次人才的培養(yǎng)。

3 考核方案改革小結(jié)

總之，我們希望通過本課程考核改革的探索，積累科學(xué)研究新形勢下多變特性的經(jīng)驗(yàn)，獲取最佳的課程評定標(biāo)準(zhǔn)，確實(shí)保證在公平競爭的基礎(chǔ)上最大化提升研究生科研適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力。

致謝

感謝重慶郵電大學(xué)教改項(xiàng)目（#YKC2015007、#XJG1519），重慶市重點(diǎn)教改項(xiàng)目（#1202014、#yjg122001）對本教改研究的支持。

[責(zé)任編輯：王偉平]