醫(yī)工交叉背景下生理學(xué)“金課”建設(shè)的思考與探索

孟紫君 劉曉芳 武林會(huì)

摘? 要：社會(huì)的發(fā)展要求高校培養(yǎng)可以解決復(fù)雜問(wèn)題的交叉學(xué)科人才，而交叉學(xué)科涉及的專業(yè)課范圍廣，內(nèi)容多，個(gè)別理論課之間容易相互脫離聯(lián)系，“水課”頻出，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)理論脫離實(shí)際，對(duì)課程認(rèn)可度較低。文章仔細(xì)分析了目前生理學(xué)課程存在的各種問(wèn)題，從重構(gòu)課程內(nèi)容，改革教學(xué)方法，融入思政元素，優(yōu)化課程評(píng)價(jià)方法四個(gè)方面進(jìn)行探討，構(gòu)建生理學(xué)“金課”。通過(guò)兩個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，結(jié)果表明課程改革有效提高了學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)可度，為交叉學(xué)科專業(yè)課的教學(xué)提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：金課；交叉學(xué)科；生理學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2023）05-0040-04

一、引言

隨著時(shí)代發(fā)展，為了解決復(fù)雜的社會(huì)問(wèn)題，交叉學(xué)科在近年來(lái)一直受到大學(xué)教育學(xué)界廣泛的關(guān)注，特別是第四次工業(yè)革命以來(lái)，這種趨勢(shì)愈加凸顯。2021年1月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部印發(fā)通知，新設(shè)置“交叉學(xué)科”門類，成為中國(guó)第14個(gè)學(xué)科門類，其重要性顯而易見(jiàn)。生物醫(yī)學(xué)工程是一門新興的邊緣學(xué)科，也是一門典型的交叉學(xué)科，是小眾專業(yè)，但綜合了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的理論和方法，在各種層次上研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化，并運(yùn)用工程技術(shù)手段去控制、監(jiān)測(cè)或者治療這類變化，其目的是協(xié)助醫(yī)生解決醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題，保障人類健康，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)。在新冠肺炎疫情的大背景下，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的作用也越來(lái)越被受到重視，許多一流大學(xué)都開(kāi)始將醫(yī)工交叉類人才的培養(yǎng)作為重點(diǎn)培養(yǎng)方向［1-2］。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)首先要求學(xué)生有較廣的生理學(xué)和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，在了解人體的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，其次要求學(xué)生具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，才可以將工程技術(shù)應(yīng)用到人體上，在醫(yī)學(xué)器械領(lǐng)域從事產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、服務(wù)及技術(shù)支持等工作。因此，國(guó)內(nèi)外的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)都將生理學(xué)列為首要的必修課程之一。然而由于課程本身理論性較強(qiáng)，工科學(xué)生又有其自身的興趣，導(dǎo)致生理學(xué)這門課很容易被學(xué)生所忽視。

2018年，教育部印發(fā)了《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》（教高函〔2018〕8號(hào)），提出各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”，打造具有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量［３］。以金課為標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)各大院校圍繞專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行了多層面、多類型的改革［4-8］，然而圍繞小眾的交叉學(xué)科，對(duì)交叉學(xué)科中重要又容易被學(xué)生邊緣化的課程討論較少。本文將對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行分析，并以打造工程生理學(xué)金課為目標(biāo)進(jìn)行了初步的改革實(shí)踐。

二、生理學(xué)課程概況與存在的問(wèn)題

生理學(xué)課程在本專業(yè)中被命名為《工程生理學(xué)》，在本專業(yè)建立初始就被列為專業(yè)基礎(chǔ)課，設(shè)置為大一新生在入學(xué)第一學(xué)期唯一的專業(yè)相關(guān)的必修課程，課程名稱中特意提到了“工程”兩字，意在提醒學(xué)生這是與工程相關(guān)的生理學(xué)，然而其教學(xué)內(nèi)容與生命科學(xué)專業(yè)或臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的《生理學(xué)》基本相同，雖然被設(shè)置為必修課，學(xué)生卻一直對(duì)課程的認(rèn)可度不高，有的學(xué)生甚至僅僅因?yàn)楸緦I(yè)需要學(xué)習(xí)這門課程而產(chǎn)生轉(zhuǎn)專業(yè)的想法，經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生反饋發(fā)現(xiàn)，究其原因有以下幾點(diǎn)：

（一）從學(xué)生角度分析

1. 工科學(xué)生自然地認(rèn)為工程技術(shù)才是自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，無(wú)法將生理學(xué)這種理論性很強(qiáng)的知識(shí)與工程技術(shù)的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，無(wú)法產(chǎn)生專業(yè)代入感，造成大多數(shù)學(xué)生毫無(wú)興趣，沒(méi)有學(xué)習(xí)積極性。這是造成學(xué)生排斥這門課程最主要的心理原因。

2. 生理學(xué)本身具有知識(shí)點(diǎn)繁多、抽象、理論性強(qiáng)，且晦澀難記的特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程類似醫(yī)學(xué)生，在理解的基礎(chǔ)上以強(qiáng)制記憶為主，一個(gè)學(xué)期要背400多頁(yè)的書(shū)，對(duì)于多數(shù)喜歡邏輯思維，不喜歡大量記憶的工科學(xué)生來(lái)說(shuō)缺乏趣味性。

3. 正常情況下，生物類專業(yè)在開(kāi)設(shè)生理學(xué)課程之前，要求學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)、人體解剖學(xué)等課程先進(jìn)行學(xué)習(xí)，然而本專業(yè)作為交叉學(xué)科，不可能將更多相關(guān)課程納入進(jìn)來(lái)，背景知識(shí)的缺乏加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)困難度，極容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

（二）從教師角度分析

1. 生理學(xué)課程內(nèi)容多而分散。該課程教材有400多頁(yè)，一共分為9個(gè)章節(jié)，有的相互獨(dú)立，有的相互聯(lián)系，教師還需自行添加必備的背景知識(shí)如人體解剖學(xué)等等，因課時(shí)只能設(shè)置為40學(xué)時(shí)，教師不得不在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能寬泛地講授知識(shí)點(diǎn)，因此一直延續(xù)著“以教師為中心，學(xué)生被動(dòng)接受”的傳統(tǒng)講授方式，這種教學(xué)方法雖然能快速、系統(tǒng)、全面地傳授知識(shí)，但學(xué)生的主觀能動(dòng)性易被嚴(yán)重忽略，導(dǎo)致課堂師生互動(dòng)不足，教師在講臺(tái)口沫橫飛，而學(xué)生打瞌睡，玩手機(jī)的現(xiàn)象屢禁不止，教學(xué)效果較差。

2. 正常的生理學(xué)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該配合有生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)通常能顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)并加深記憶，然而受學(xué)時(shí)和學(xué)科基礎(chǔ)設(shè)施限制，實(shí)驗(yàn)課程被省略，使本課程的學(xué)習(xí)過(guò)程更加無(wú)趣。

3. 課程的考核方法沿用了生命科學(xué)專業(yè)或臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的一般評(píng)價(jià)方法，以理論考試為主，80%為期末考試成績(jī)，即學(xué)生通過(guò)死記硬背得到成績(jī)，20%為平時(shí)成績(jī)，包括平時(shí)作業(yè)和出勤率等。這種評(píng)價(jià)方法嚴(yán)重忽略了工科學(xué)生的思維特點(diǎn)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)的探索精神，造成學(xué)生產(chǎn)生“平時(shí)上課睡一睡，考前一周背一背”的印象，進(jìn)一步使《工程生理學(xué)》成為名副其實(shí)的“水課”。

三、生理學(xué)課程改革策略

（一）重構(gòu)課程內(nèi)容

本課程一直選擇使用人教版生理學(xué)經(jīng)典教材，教材內(nèi)容廣，文字多，難度大，對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生已不再適合，因此，教師首先對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整理，精簡(jiǎn)教材內(nèi)容，去除課程內(nèi)“水”的成分，與專業(yè)相關(guān)程度不高的內(nèi)容可忽略不講，比如第11章內(nèi)分泌和第12章生殖，但如第4章血液循環(huán)，第9章感覺(jué)器官的功能等相關(guān)度較高的內(nèi)容需精講。

其次，PPT在教學(xué)過(guò)程中占有重要地位，是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸的第一手資料。制作精良的PPT可以有效提高學(xué)生在課堂的抬頭率。因此，任課教師收集了大量網(wǎng)絡(luò)資源，在PPT制作中盡量以彩色或動(dòng)態(tài)圖片代替理論文字、以流程圖形式描述生理過(guò)程，以此兼顧工科學(xué)生較強(qiáng)的邏輯思維能力，達(dá)到吸引學(xué)生注意力，彌補(bǔ)學(xué)生對(duì)人體解剖學(xué)等知識(shí)的不足，幫助學(xué)生進(jìn)行記憶的目的。另外，針對(duì)本專業(yè)因缺乏硬件設(shè)施無(wú)法設(shè)置實(shí)驗(yàn)課的缺點(diǎn)，任課教師應(yīng)在部分重要的知識(shí)點(diǎn)上增加實(shí)驗(yàn)視頻等資料，幫助學(xué)生加深理解。

為避免學(xué)生產(chǎn)生理論課程脫離工程實(shí)際的感覺(jué)，本課程除了以課本固有的知識(shí)點(diǎn)為主要講解內(nèi)容外，增加了科研前沿、技術(shù)前沿和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中醫(yī)療器械與生理學(xué)知識(shí)相關(guān)的教學(xué)案例，如在講解第5章第3節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸時(shí)，介紹fMRI成像技術(shù)中氧合血紅蛋白和血紅蛋白的作用的案例，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)家通過(guò)研究生理學(xué)，完成行業(yè)顛覆性成果的奇妙經(jīng)歷，引起學(xué)生興趣的同時(shí)也達(dá)到了引起學(xué)生對(duì)課程重視的目的。經(jīng)過(guò)課程重構(gòu)后，全部教學(xué)內(nèi)容共分為9章，除緒論外，每個(gè)章節(jié)至少添加了一個(gè)醫(yī)療器械相關(guān)案例，每個(gè)案例占時(shí)不超過(guò)5分鐘，不會(huì)對(duì)主要教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生時(shí)間影響，已經(jīng)形成了完整的教學(xué)案例體系，重構(gòu)后的部分課程內(nèi)容如表1所示。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，增加教學(xué)案例的介紹，可以讓學(xué)生充分體會(huì)到生理學(xué)知識(shí)與現(xiàn)代工程技術(shù)相結(jié)合后所形成的震撼的科技效果，學(xué)生課堂抬頭率明顯提高，課堂氛圍顯著提升，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而提高了對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣及認(rèn)可度。

（二）教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)改革

在教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)方法方面，本課程組也進(jìn)行了多種嘗試。首先，本課程以醫(yī)療器械案例為載體，通過(guò)課上直接設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂，比如：在第4章，提問(wèn)胎心測(cè)量?jī)x可以利用心臟內(nèi)哪些生理學(xué)信號(hào)？也可通過(guò)課前提出問(wèn)題，要求學(xué)生查閱資料，課上再介紹知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生理解。比如在第5章，課前可要求學(xué)生查閱資料，找到ECMO系統(tǒng)中哪些部件仿真了肺氣體交換的過(guò)程。通過(guò)問(wèn)題情境的設(shè)置，可以讓學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)入到生理學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，有效提高其學(xué)習(xí)興趣。

其次，嘗試實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。在重要的和文字內(nèi)容較多的章節(jié)中，要求學(xué)生課前對(duì)部分內(nèi)容先進(jìn)行預(yù)習(xí)，課上組織分組知識(shí)競(jìng)賽，生理學(xué)“小老師”等活動(dòng)。比如：在第四章血液循環(huán)——心臟的電生理現(xiàn)象中，可要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，課上將班級(jí)分為兩組，以兩組同學(xué)互相提問(wèn)和搶答的形式，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生自己找到學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在第8章尿的濃縮與稀釋部分，采用課前提供PPT，要求學(xué)生提前閱讀相關(guān)內(nèi)容，課上隨機(jī)抽選學(xué)生做“小老師”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主講，老師輔助的課堂教學(xué)方式，有效集中了學(xué)生注意力，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的印象。

最后，設(shè)置案例探索項(xiàng)目。本課程采用小班教學(xué)模式，每班30人左右，以3～4人為一組，組織學(xué)生完成分組案例探索項(xiàng)目，項(xiàng)目題目可以選擇課上介紹的醫(yī)療器械案例，也可由學(xué)生自己尋找其他感興趣的題目。學(xué)生在學(xué)期初就會(huì)收到項(xiàng)目通知，利用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間進(jìn)行案例選擇和準(zhǔn)備，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為對(duì)醫(yī)療器械中的生理學(xué)知識(shí)進(jìn)行探索和總結(jié)，最后以撰寫(xiě)項(xiàng)目匯報(bào)書(shū)、課堂小組匯報(bào)和答辯的形式完成學(xué)習(xí)。此項(xiàng)教學(xué)改革有效幫助學(xué)生建立了生理學(xué)與工程學(xué)之間的知識(shí)聯(lián)系，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

（三）思政元素的融入

高校的立身之本在于立德樹(shù)人，培養(yǎng)合格的社會(huì)主義接班人。現(xiàn)代教育中金課的打造也離不開(kāi)課程思政的建設(shè)?；诖?，本課程通過(guò)兩個(gè)途徑進(jìn)行了思政案例的融合。

第一，以醫(yī)療器械案例為載體，挖掘案例中的思政元素，將專業(yè)內(nèi)容與思政元素巧妙地融合在一起。在教學(xué)過(guò)程中可以將與生理學(xué)重大相關(guān)的部分例如醫(yī)療器械或科技發(fā)展史引入課程，如在講解第10章神經(jīng)系統(tǒng)的功能時(shí)，介紹當(dāng)下IT行業(yè)研究熱點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即起源于生理學(xué)家和數(shù)學(xué)家對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)的不懈探索，教育學(xué)生“不積跬步，無(wú)以至千里；不積小流，無(wú)以成江?！钡牡览怼５诙?，充分挖掘?qū)I(yè)課內(nèi)容中的思政元素，比如在講解血液循環(huán)時(shí)，可以聯(lián)系血液循環(huán)系統(tǒng)與中歐班列——一帶一路陸路運(yùn)輸?shù)摹按髣?dòng)脈”，教育學(xué)生支持國(guó)家重大發(fā)展政策，做好循環(huán)系統(tǒng)中的每一顆“細(xì)胞”。通過(guò)課程思政的建設(shè)，可以反向推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的記憶，有助于打造高水平金課，也促進(jìn)了學(xué)生堅(jiān)定科學(xué)動(dòng)機(jī)、堅(jiān)持創(chuàng)新思想、自主研發(fā)、家國(guó)情懷等高尚品質(zhì)的形成。

（四）課程評(píng)價(jià)方法的優(yōu)化

在經(jīng)過(guò)上述三點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)改革后，本課程也實(shí)現(xiàn)了多樣化過(guò)程考核，改善了期末一卷定輸贏的狀況，通過(guò)課堂參與度、分組項(xiàng)目、課程報(bào)告等多個(gè)方面考查學(xué)生學(xué)習(xí)情況。改革后的考試成績(jī)組成：期末試卷（50%）、課堂參與度（20%）、項(xiàng)目匯報(bào)（20%）、平時(shí)成績(jī)（10%）。其中，課堂參與度主要反映學(xué)生在回答課堂問(wèn)題、分組知識(shí)競(jìng)賽、生理學(xué)“小老師”等課堂中的表現(xiàn)情況，積極參與課堂教學(xué)的學(xué)生可以獲得高分。項(xiàng)目匯報(bào)為小組案例探索項(xiàng)目的成績(jī)，包括期末項(xiàng)目答辯、匯報(bào)書(shū)、匯報(bào)PPT三項(xiàng)內(nèi)容。平時(shí)成績(jī)則反映了學(xué)生出勤率、平時(shí)作業(yè)的情況。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程生理學(xué)金課的整體建設(shè)，按照上述策略進(jìn)行課程內(nèi)容重組，優(yōu)化教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)，革新課程評(píng)價(jià)方法等努力后，學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)可度有了顯著提高。學(xué)校通常以生評(píng)教分?jǐn)?shù)反映學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)可度，在初始進(jìn)行教學(xué)改革的學(xué)期，生評(píng)教分?jǐn)?shù)從學(xué)院墊底的91.9分增長(zhǎng)至97.8分，有了明顯進(jìn)步。

本門課程的教學(xué)改革雖取得了初步成效，但仍有不足。如課上組織分組知識(shí)競(jìng)賽等活動(dòng)時(shí)，部分學(xué)生由于惰性，未能充分進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，活動(dòng)中偶爾會(huì)出現(xiàn)冷場(chǎng)現(xiàn)象，部分教學(xué)活動(dòng)效果不如預(yù)期。且因?qū)W時(shí)有限，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)學(xué)生反應(yīng)慢、時(shí)間不夠、課程知識(shí)點(diǎn)不能按時(shí)完成教授的現(xiàn)象，這都需要教師進(jìn)一步合理安排課程設(shè)計(jì)，把控整個(gè)課堂流程。高科技手段可以更好協(xié)助教師完成課堂教學(xué)已經(jīng)是課程改革的共識(shí)，未來(lái)本課程還將拓展利用線上技術(shù)平臺(tái)，增強(qiáng)信息化教學(xué)意識(shí)，構(gòu)建線上線下混合教學(xué)模式，進(jìn)一步打造實(shí)實(shí)在在的工程生理學(xué)金課，為醫(yī)工交叉背景乃至所有交叉類學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)提供借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 孫安強(qiáng)，康紅艷，蒲放，等. 醫(yī)工交叉類專業(yè)課程建設(shè)的探索與實(shí)踐［J］. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2022，35（01）：163-167.

［2］ 王大珅，張濤，房蓓. 生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“醫(yī)·工”結(jié)合教學(xué)改革的研究［J］. 高教學(xué)刊，2019（12）：59-61.

［3］ 孫秀云，黃中華，張軒等. “金課”建設(shè)背景下的課程改革探索——以固體廢物處理工程為例［J］. 大學(xué)教育，2022（01）：64-66.

［4］ 王麗，王貞香，李倩. 金課背景下醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課堂教學(xué)創(chuàng)新探索與實(shí)踐［J］. 生命的化學(xué)，2021，41（12）：2726-2732.

［5］ 趙先英. 基于金課建設(shè)的醫(yī)學(xué)化學(xué)教學(xué)改革探索［J］. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2021，23（05）：229-302.

［6］ 李萍萍，王曉川，王樂(lè)攀，等. “金課”建設(shè)過(guò)程中現(xiàn)存問(wèn)題及對(duì)策研究［J］. 高教學(xué)刊，2020（20）：87-89.

［7］ 廖慶喜，張擁軍，廖宜濤，等. 基于學(xué)科交叉融合的農(nóng)業(yè)工程類一流專業(yè)建設(shè)探索與實(shí)踐［J］. 高等工程教育研究，2019（05）：11-15.

［8］ 朱東雨，蔣開(kāi)祥，王帥，等. 基于“金課”標(biāo)準(zhǔn)的化工原理課程思政探索［J］. 廣州化工，2022，50（06）：217-220.

（責(zé)任編輯：淳潔）