在生物医学工程专业开展基于项目的学习教学改革的探讨

中国医科大学 生物医学工程教研室，辽宁 沈阳 110001

在生物医学工程专业开展基于项目的学习教学改革的探讨

苏娟，于璐，尹勇，常世杰，沙宪政

中国医科大学 生物医学工程教研室，辽宁 沈阳 110001

本文通过对中国医科大学和丹麦奥尔堡大学的生物医学工程PBL教学实践的简述和比较，来了解两所大学在教学改革方面的实践情况，为更好地提高教学质量提供帮助。

PBL教学法；生物医学工程；教学改革

0 前言

生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）是一门新兴的边缘交叉学科，它将医学知识与工程技术手段紧密地结合起来，一方面用工程知识有效地解决医学上的问题，另一方面用医学背景指导应用方向，极大地促进了医疗技术的发展，在疾病的诊断、治疗及康复方面有着广阔的应用空间。然而也正由于BME学科的交叉性质，其本科教学的专业课要求科目较多，科目的分类也涉及较多，学生往往更专注于学习众多理论知识而利用所学理论解决实际问题的能力与经验欠缺。

PBL（Problem/Project Based Learning）是一种以问题或项目为导向的教学方法，该教学方法主张主动式学习，鼓励探索精神，培养学生合作、沟通能力及团队精神。在自其提出的40多年间，PBL有效弥补了传统教学方法的不足，许多高校的各类学科都进行了类似于PBL的教育改革[1-5]，取得了良好的效果。

我系自2007年也开始进行类似的改革尝试，根据本专业的特点，采用以“项目”为支撑的PBL模式，即项目实践课程，旨在提高生物医学工程学生的综合素质。同时，我系从2009年至今，每年派出1～2名教师或学生到丹麦奥尔堡大学进行交流学习，体验该校生物医学工程的PBL教学实践。本文就奥尔堡大学与我校PBL实施情况做一个简要的说明和总结。

1 奥尔堡大学PBL教学模式在生物医学工程的实践

奥尔堡大学在1970年开始进行“以项目为指导的基于问题的教学模式（The Project Oriented - PBL ，PO-PBL）”的改革，在实施过程中得到了广泛的好评[6]，并且在2008年，联合国教科文组织在丹麦奥尔堡大学召开的PBL研讨会上提出了工程教育的PBL定义[7]，该校到现在已经逐步完善形成完整、成熟的PBL教学模式[8]。

1.1 PO-PBL实施的时间与项目的准备

丹麦奥尔堡大学采用本硕5年制的学制，PO-PBL贯穿于1～4学年的每一个学期，也就是说在每个学期，学生们都要在PO-PBL的引导下进行学习。

在项目的准备方面，根据生物医学工程作为交叉性学科的特点，项目题目不仅仅是针对一门课程而设立的，而是考虑到要综合利用到本学期学生所学习的所有相关课程，同时教师根据该学期所学课程难度进行项目难度的相关调整，最终，将所有教师提供的项目题目综合汇总，在学期初期供学生们自由选择。

1.2 PO-PBL的实施过程

① 学生们根据教师提出的项目题目进行自由选择，组成4人左右的项目小组（Group），每小组获得一个小教室作为小组讨论的场所。在该学期内，组内成员要在学习理论课程的同时，完成相应的项目；② 在完成项目的过程中，采取以组内讨论为主，教师指导为辅的原则。当学生们最初拿到题目时，组内成员对解决该项目所需基本观点自主分地为若干部分，每一部分由一名组员完成，完成结果以文档的形式体现，并且通过Dropbox等网络共享文档随时更新，使其他组员在第一时间即可了解最新进展。下一次组会时由组员对所负责的问题在组内进行讲解，这样，通过合作的方式，组内所有成员就可以掌握该项目所有方面的知识点；③ 在解决项目的过程中，组内成员要随时交换任务，以便组内每名成员对项目的所有领域都有所掌握；④ 在项目实施过程中，如果该小组认为已经完成了阶段任务或者需要教师的指导，小组将联系导师召开一个指导会议，教师通过与每名组员对话了解项目进展情况，并且给予一定的指导意见。

1.3 PO-PBL的考核

在奥尔堡大学，PO-PBL作为每学期非常重要的科目，其考核也十分严格。PO-PBL的考核定在每学期期末，所有理论课程考试结束之后进行。考核主要分为4个方面：① 对文档资料的考核。教师检查小组上交的文档资料，查看小组是否完成了该项目相关知识点的学习，是否及时准确地记录了实验过程等；② 对小组陈述的考核。组内每一名成员都要准备一份幻灯片，展示自己在项目过程中对不同阶段任务的完成情况，教师根据学生的陈述为该组打分；③ 板报展示。学生以组为单位为所完成项目设计一个简单明了的板报，所有小组的板报一起展示，对全体学生与教师开放参观，同时可以向任何小组提出问题；④ 个人答辩。这一阶段类似于国内本科学生毕业答辩，教师会根据项目向学生进行提问，根据回答情况为每一名学生打分。

2 PBL教学模式在我校生物医学工程的初步实践

2.1 PBL实施的时间与项目的准备

我系在专业四年制中的第三年第一学期开展共60学时的项目实践课程，根据教学计划，这个时期学生们已经在本科阶段的第1～2年学习了一定的基础知识，如医学基础课程、高级编程语言、电子技术、计算机原理等课程，同时正在进行医用电子仪器、单片机原理等课程的学习，在解决项目问题上有了一定的理论基础。

在项目准备方面，要求教师从科研或者与实际应用中选择难度适中、并且可以与学生已经学习过的、或正在学习的知识有衔接的题目，目的在于使学生通过项目实践，更多地感受如何运用已学知识解决实际项目问题。

2.2 PBL 的实施过程

PBL在我系的具体实施过程与奥尔堡大学相类似，都是以学生自主讨论完成为主，教师指导为辅助手段。不同的是我系在实施过程中，学生按着课程安排的时间定期与指导教师见面，进行项目进展情况的了解与指导，这样更有助于教师及时了解项目实施进展及动态，对学生起到良好的督促作用。

2.3 PBL的考核

PBL的考核时间定在第三学年第一学期期末进行，在综合考虑了中国高等教育的特点后，我系将PBL的考核分为如下4个方面：① 开题审查。在该阶段，每一组都随机选出一名学生代表该组进行开题陈述，教师主要针对小组提出的解决方案进行审查，评价方案的合理性，该同学得分代表小组得分；② 中期检查。学生将到当日为止的工作成果以幻灯片或者实物形式呈现，教师检查其完成程度；③ 最终答辩。全组以陈述的方式进行，教师通过检查项目完成程度以及提问进行评价与评分；④ 综合性评价，即对实验记录、报告、海报情况进行评价。这4方面的平均得分将作为该小组的最终得分，分数最高的小组将获得一定的奖励。另外，对于项目完成创新性较好、结果完整的小组，教师将指导学生进行论文的写作，鼓励学生在论文发表方面进行初步尝试。

3 生物医学工程PBL教学在我校与奥尔堡大学实施情况的比较

在亲身参与了奥尔堡大学与我系的PBL教学后，将生物医学工程PBL教学在我校和在奥尔堡大学的实施情况在几个方面作了一个简要的比较，综合比较情况，见表1。

表1 生物医学工程PBL教学在我校与奥尔堡大学的比较

4 总结与讨论

生物医学工程是一门综合性学科，我系PBL教学与丹麦奥尔堡大学PBL教学设置总体思路相似，即PBL不是附属于某一门课程的教学方法，而是作为一门单独的项目实践课而存在，主要目的是培养学生利用所学知识综合解决问题以及团队合作的能力。相比普通医学学科中针对某一门课的PBL方式，我们认为这样的设置更加顺应生物医学工程的专业特点。

参与了两所高校的PBL教学，一个最为显著的感受就是通过PBL课程，学生们在解决问题能力方面有很大的进步，尤其是当学生面对一个陌生的问题时，在了解问题、提出方法方面不需要教师进行过多的帮助，都可以自主完成。这一点尤为体现在毕业设计完成方面，相对于之前毕业但是未参与过PBL的学生，有过PBL体验的学生执行能力更强。值得提到的另一点，在奥尔堡大学，研究生一年级的学生在学习专业课程的同时也要参与到PBL中来，实施效果很好。目前为止我系进行项目实践课程的对象仅限为本科学生，在以后的发展过程中，也可以尝试进行研究生一年级的PBL项目实践课程，对研究生未来更好地完成科研项目起到推波助澜的作用。

在参与比较PBL的过程中也发现，相对于我系学生，奥尔堡大学的学生对于PBL的适应似乎更迅速，解决问题更加积极主动，这可能与本系实施PBL时间尚短、PBL在学期内所占学时较少、国内学生课业相对更重有关。PBL教学在奥尔堡大学已经有40年的历史，其各个专业的PBL体系更为完整和成熟，在生物医学工程方面的PBL教学也非常具有代表性。我系将会继续每年派出1～2名师生亲身体现其实施情况，将其优秀经验转化为适合我国高等教育体系的有效经验，使两者有效融合，相信随着PBL在我系实施时间的增长、经验的增加，本专业的教学质量一定会有非常好的提升。

[1] 祝鸿程,刘浩,王迎伟,等．基础医学课程PBL教学应用的新思路[J]．基础医学与临床,2011,31(21):1410-1412．

[2] 常世杰,沙宪政．以项目设计为向导的单片机教学[A]．第二届全国高等学校实验室工作论坛论文集[C]．南京:东南大学出版社,2008．

[3] 杨宇祥,高宗海,王建．“PBL”教学法在《单片机原理及应用》课程教学中的应用[J]．价值工程,2011,30(10):308-309．

[4] 程辉龙,万小毛,车俊敏,等．LBL+PBL教学法在人体解剖学中的应用及体会[J]．基础医学教育,2012,14(9):654-656．

[5] 王可宁,张雄星,王伟．基于PBL的单片机原理课程教学改革探索[J]．信息技术,2011,(5):197-198,201．

[6] Carola HH,Chad L,Juan CO．Contextualizing a physics course in a PO-PBL model:students perception[M]．Denmark:Aalborg Universitetsforlag,2011．

[7] Xiangyun D,Erik de G,Anette K．Research on PBL practice in engineering education[M]．Denmark:Sense publishers,2009．

[8] Struijk JJ,Elberg PB,Andersen OK．Masters program in biomedical engineering and informatics-research-based teaching and teachingbased research[A]．15th Nordic-Baltic Conference on Biomedical Engineering and Medical Physics[C]．2011,34:180-182．

Discussion of Teaching Reform Based on PBL in Biomedical Engineering

SU Juan, YU Lu, YIN Yong, CHANG Shi-jie, SHA Xian-zheng
Department of Biomedical Engineering, China Medical University, Shenyang Liaoning 110001, China

Description and comparison of PBL teaching method in both China Medical University and Aalborg University are investigated in this paper. Understanding the practice of teaching reform in both two universities would give more help in the improvement of quality of teaching.

PBL teaching method; biomedical engineering; teaching reform

G642.0

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.044

1674-1633(2013)05-0120-03

2012-11-07

中国医科大学教学课题（YDJK2011005）。

沙宪政，教授，基础医学院副院长，生物医学工程系副主任。

通讯作者邮箱：xzsha@mail．cmu．edu．cn