創(chuàng)新實(shí)踐課程助力醫(yī)學(xué)院?！敖】祵?dǎo)向型”生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)

吳昊，朱松盛，劉賓，向文濤，吳小玲，段磊，李建清

（南京醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程與信息學(xué)院，江蘇南京 211166）

生物醫(yī)學(xué)工程是多學(xué)科交叉融合的專業(yè)，課程內(nèi)容廣、知識結(jié)構(gòu)難以系統(tǒng)化。南京醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)在過去辦學(xué)過程中，堅(jiān)持“校院企深度融合，醫(yī)理工協(xié)同育人”理念，立志于培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的“健康導(dǎo)向型”醫(yī)理工復(fù)合型人才。然而在以往教學(xué)實(shí)踐中，我們深刻體會到傳統(tǒng)工程類課程內(nèi)容與臨床實(shí)際問題結(jié)合不緊密，醫(yī)工融合度不高，部分專業(yè)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用場景不明確，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)目標(biāo)與內(nèi)在動力，容易導(dǎo)致學(xué)生“見木不見林”。 因此，如何在培養(yǎng)階段早期，建設(shè)一門創(chuàng)新實(shí)踐類課程起到承上啟下、融合醫(yī)工學(xué)科的作用，是生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)中亟待解決的問題[1]。

我校作為醫(yī)科院校，具有豐富的臨床資源，在學(xué)生培養(yǎng)過程中充分利用醫(yī)科院校優(yōu)勢。 依據(jù)“健康導(dǎo)向型”醫(yī)理工復(fù)合人才的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，嘗試引導(dǎo)學(xué)生以健康需求問題為導(dǎo)向，學(xué)習(xí)“醫(yī)、理、工”交叉融合的多學(xué)科知識，進(jìn)而提升自身運(yùn)用先進(jìn)的工程技術(shù)解決生物醫(yī)藥領(lǐng)域問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力[2]。本文將從課程資源建設(shè)、課程實(shí)施情況和課程建設(shè)規(guī)劃三個(gè)方面展開討論。

1 課程內(nèi)容與資源建設(shè)

開設(shè)于大一學(xué)年下學(xué)期的《生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論》課程，雖對生物醫(yī)學(xué)工程的行業(yè)發(fā)展、臨床應(yīng)用、科技前沿進(jìn)行了宏觀介紹，但教學(xué)中學(xué)生缺乏臨床場景的理解與體驗(yàn)。 而開設(shè)于大四學(xué)年上學(xué)期的綜合實(shí)踐課程《課程設(shè)計(jì)》與《生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論》間隔時(shí)間長，未能實(shí)現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課與實(shí)踐課程的有效銜接。 若為低年級學(xué)生直接引入原來的綜合實(shí)踐類課程，雖然可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)認(rèn)同感，但學(xué)生的專業(yè)知識儲備支撐度不夠。 因此，在培養(yǎng)階段早期，針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)內(nèi)容廣、知識“碎片化”，學(xué)生對專業(yè)缺乏系統(tǒng)認(rèn)知的難點(diǎn)，依據(jù)我校生物醫(yī)學(xué)工程“醫(yī)工結(jié)合，貼近臨床、注重創(chuàng)新”的發(fā)展思路，采用“臨床問題-項(xiàng)目案例-知識技能-創(chuàng)新實(shí)踐”的模式，為大二學(xué)生開設(shè)了《生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)》專業(yè)必修課（課程目標(biāo)見圖1）。

圖1 《生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)》的課程目標(biāo)

課程內(nèi)容方面，建設(shè)了《臨床工程學(xué)教程（基礎(chǔ)編）》《臨床工程學(xué)教程（專業(yè)編）》《臨床工程學(xué)教程（關(guān)聯(lián)編）》《生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)》《Feature Engineering and Computational Intelligence in ECG Monitoring》 等教材，緊密結(jié)合臨床問題，構(gòu)建了10 個(gè)醫(yī)工融合案例庫，如：穿戴式心電信號監(jiān)測、醫(yī)療智能情緒監(jiān)測系統(tǒng)、肌電接口控制系統(tǒng)和腹腔壓無創(chuàng)檢測系統(tǒng)等，對其進(jìn)行知識點(diǎn)、實(shí)踐技能、思政目標(biāo)的梳理提煉、優(yōu)化學(xué)生臨床工程創(chuàng)新實(shí)踐能力。

課程在軟硬件資源開發(fā)、 實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練條件建設(shè)等方面累計(jì)投入教學(xué)經(jīng)費(fèi)50 萬元。依托江蘇省級生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，與聯(lián)想合作研發(fā)的穿戴式三導(dǎo)聯(lián)心電圖系統(tǒng)作為教學(xué)設(shè)備，并采購了40 臺Analog Discovery Studio 一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，制作網(wǎng)絡(luò)課程資源，上線到超星學(xué)習(xí)通平臺，便于學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。

2 課程教學(xué)組織及實(shí)施

本課程旨在從貼近臨床、醫(yī)工結(jié)合、多元課程、和協(xié)同創(chuàng)新多方面著手，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，兼顧任務(wù)部署、反饋教學(xué)質(zhì)量，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）貼近臨床方面：課內(nèi)組織一線臨床教師與課程教師共同參與集體備課與課堂教學(xué)，參考學(xué)校豐富的醫(yī)學(xué)類PBL 課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并甄選了多個(gè)“醫(yī)工結(jié)合”典型教學(xué)案例，以案例為主線將相關(guān)的工程學(xué)基本知識和技術(shù)串聯(lián)，采用“臨床問題-項(xiàng)目案例-知識技能-創(chuàng)新實(shí)踐”模式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生打破學(xué)科壁壘，從工科視角看待和思考醫(yī)學(xué)問題。 課外組織學(xué)生赴醫(yī)院及醫(yī)療設(shè)備相關(guān)企業(yè)進(jìn)行見習(xí)，提升專業(yè)認(rèn)同感，體現(xiàn)醫(yī)學(xué)院校辦生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的亮點(diǎn)[3]。

（2）醫(yī)工融合方面：以“項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，依據(jù)臨床需求，提煉典型的“醫(yī)工融合”案例（如：穿戴式心電信號監(jiān)測、醫(yī)療智能情緒監(jiān)測系統(tǒng)、肌電接口控制系統(tǒng)和腹腔壓無創(chuàng)檢測系統(tǒng)），將項(xiàng)目內(nèi)容按照實(shí)施的時(shí)間，劃分成單元，確定每單元的目標(biāo)，在內(nèi)容上突出系統(tǒng)性、完整性和醫(yī)工融合性，增強(qiáng)與后續(xù)課程緊密銜接[4]。

（3）多元課程方面：結(jié)合項(xiàng)目內(nèi)容，講授與項(xiàng)目相關(guān)的多學(xué)科基礎(chǔ)知識，如：生醫(yī)材料實(shí)驗(yàn)（講解生物醫(yī)學(xué)材料及其效應(yīng)的知識，使學(xué)生對其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用有所了解）、Matlab 編程（講解程序設(shè)計(jì)的基本流程，旨在提高學(xué)生整理分析數(shù)據(jù)的能力和軟件編程應(yīng)用能力）、電路設(shè)計(jì)和仿真（提高學(xué)生的自主開發(fā)及搭建系統(tǒng)的能力）等，進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（4）協(xié)同創(chuàng)新方面：以課程案例為切入點(diǎn)，學(xué)生在課后進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)、深化拓展，協(xié)調(diào)合作、輪流展示學(xué)習(xí)成果等[5]。 在此過程中孵化成熟的項(xiàng)目案例，參加相應(yīng)的學(xué)科競賽（如：依托教學(xué)項(xiàng)目案例——智能醫(yī)療情緒系統(tǒng)，學(xué)生通過后期孵化，獲2020年江蘇省第一屆生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)一等獎），促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力可持續(xù)性發(fā)展。 該部分內(nèi)容還能夠彌補(bǔ)專業(yè)使命感和專業(yè)認(rèn)同感相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。 學(xué)生的評教座談和調(diào)查顯示，學(xué)生對專業(yè)認(rèn)可度提高，學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果顯著提高。

此外，在課程考核方面，本門課采用過程性考核：即教學(xué)作業(yè)占比20%、實(shí)驗(yàn)操作占40%、案例設(shè)計(jì)方案占40%。 同時(shí)，為進(jìn)一步提升學(xué)生參加競賽的積極性，可根據(jù)報(bào)名參賽項(xiàng)目的完成情況適當(dāng)加分。

3 課程進(jìn)一步建設(shè)計(jì)劃

目前，以本課程教學(xué)為主要依托的成果已于2020年獲批教育部新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目；依托本課程中的案例（穿戴式心電信號監(jiān)測、 醫(yī)療智能情緒監(jiān)測系統(tǒng)、肌電接口控制系統(tǒng)）亦取得了可觀的以本課程實(shí)施為主要依托的教學(xué)及研究成果，包括競賽獎勵、軟件著作權(quán)、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（省級）、軟件著作權(quán)等。 在此后的課程實(shí)施過程中，我們將主要優(yōu)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)資源。

在教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，將致力于“醫(yī)工復(fù)合”型教學(xué)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步深度融合，充分發(fā)揮醫(yī)科院校優(yōu)勢，將臨床醫(yī)學(xué)、 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等學(xué)科背景師資引入到本課程教學(xué)中來，通過多學(xué)科多背景師資的深度溝通和合作，不斷挖掘工程技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的案例，深化課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[6]。

在教學(xué)資源建設(shè)方面，對“醫(yī)工交叉”教學(xué)案例進(jìn)行知識點(diǎn)、實(shí)踐技能、思政目標(biāo)的梳理提煉；豐富本課程的線上資源，提升在線平臺數(shù)據(jù)收集能力，使教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施覆蓋課前—課上—課后全流程；與國內(nèi)外優(yōu)勢教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器公司合作，拓展醫(yī)工結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)；構(gòu)建針對學(xué)習(xí)產(chǎn)出目標(biāo)的層次性評價(jià)體系，優(yōu)化評分點(diǎn)，系統(tǒng)性多元評價(jià)專業(yè)知識掌握、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作、項(xiàng)目管理等綜合素質(zhì)[7]。

4 結(jié)語

在課程實(shí)施過程中，重視學(xué)生的學(xué)業(yè)反饋，收集學(xué)生的學(xué)習(xí)心得，并據(jù)此及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施流程。通過本門課程的實(shí)施，將最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)認(rèn)同感，提升學(xué)生核心競爭力，同時(shí)激發(fā)他們投身于人民生命健康事業(yè)的使命感，從而培養(yǎng)其成為具有家國情懷的復(fù)合型工程技術(shù)人才。