基于生物医学工程内涵开展专业基础课多元化实践教学

孙怀远，胡兆燕，廖跃华，杨丽英

（上海健康医学院，上海 200318）

“新工科”建设是在“卓越工程师教育培养计划”基础上提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划[1]，对我国工科教育提出了全新的挑战，其人才培养方案应当以工程技术应用能力培养为核心，以工程科技人才培养为宗旨[2]，采用新的教学模式，将传统注入式改为以问题导向、项目引导的启发研讨式教学，着重培养学生知识转移和应用知识解决实际问题的能力。生物医学工程是从事生物学、医学、行为学或卫生学研究的新兴边缘学科，其特点是理工医交叉，综合了工程学、物理学、生物学和医学的理论和方法；其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。在“新工科”建设背景下，针对上海健康医学院生物医学工程专业的特点，我们在专业基础课程中坚持理论与实践相结合、课上与课下相结合、课堂与工程相结合，开展多元化的实践教学，以学生为主、教师为辅，使学生在不同环境中，通过实操、探究、创新等多种形式的实践，自主进行产品设计、拟定实验方法与实施、撰写实践报告或研究报告等，以提升学生的学习能力和技术应用等能力。本文以“先进制造技术”课程为例，介绍基于生物医学工程内涵开展专业基础课多元化实践教学的设计原则、内容及其实施。

1 实践教学设计原则

实践教学是增强应用型本科专业学生的实践动手能力、分析能力和创新能力非常重要的环节和手段，对提高学生综合素质具有特殊作用，也是高校人才培养的重要组成部分[3]。“先进制造技术”是理论性与实践性很强的课程，具有知识覆盖面广、内容及学科跨度大、发展迅猛的特点，其内容核心是为加工产品而采用的一系列先进技术，其外延则是一个不断发展更新的技术体系。随着课程的逐步深入，生物医学工程专业有些学生对课程感到枯燥无味，出现了懈怠、缺乏学习动力和主动性等情况。因此，在教学实践中，必须结合生物医学工程及课程特点，从“新工科”建设意识出发，通过课程内容的有效设置和优化，改革教学方法和手段，强化和实施多元化实践性教学，从而充分调动学生的学习兴趣和积极性。进行“先进制造技术”课程实践教学设计时，应使学生达到如下目标：通过自主学习和实践，熟悉先进制造相关技术及其发展；掌握典型制造技术的特点，了解其在生物医学工程领域的应用；通过科学实验与研究，将课程理论与生物医学工程实践有机结合，培养动手与创新、分析问题与解决问题等多方面能力。所以，“先进制造技术”课程实践教学设计原则可归纳为：（1）实践教学多元化。课程实践教学必须具有综合性、探究性和创新性，通过多元化实践教学过程，以促进学生学习课程理论的兴趣和热情。（2）强化理实结合。以课程基本内容为基础，在实际动手操作的基础上，再密切结合先进制造理论的讲解与提高，以促进和提升学习效果，使学生能真正掌握职业岗位技术。（3）加强探索实践。以学生为主体、教师为主导，开展与生物医学工程有关的制造技术研讨、报告、论文撰写、检查评估等课内与课外相结合的教学过程，以培养学生的分析能力、文献查阅与应用能力和知识探究能力。（4）实现“学研结合”。充分利用科研平台和教师的研究项目，将生物医学工程科学研究与实践教学有机融合，实现以科研促教学的“教研结合”和“学研结合”的思路，使学生通过多学科的协同实践与研究，做到医工结合，有效促进学生的知识迁移、技术应用以及科研能力。

2 多元化实践教学内容与实施

“先进制造技术”课程涉及的内容很多，有先进制造技术的内涵与体系结构、现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、先进制造生产模式等。通过课程的教学，应使学生全面了解先进制造技术的概念与特点，熟悉先进制造技术在生物医学工程领域的应用，掌握先进设计与先进制造技术的基本原理和方法，具有先进设计技术和先进制造工艺的选型与应用能力。结合生物医学工程特点，有重点、有步骤、有层次地设计与实施多元化实践教学，并将其有机嵌入课程教学中，能够事半功倍地、有序有效地培养学生的关键职业能力，实现首岗能适应、多岗能迁移的目标[4]。因此，根据生物医学工程专业培养目标、“先进制造技术”课程教学要求与实践教学设计原则，多元化实践教学内容设置如表1所示。

表1“先进制造技术”课程实践教学内容与实施

综合性实践教学提供了一个相对独立的学习生态化空间，学生是这个空间的主导者，能以自我或团队为中心[5]，基于自己的技能和知识基础，推动实践教学过程的进行。在本课程实践过程中，学生自主进行综合性学习活动，体现对CAD等知识的综合应用和医疗产品的了解。所以，综合性实践教学是一种具有独立形态的课程层面的活动，着眼于发展学生的动手能力、计算机辅助设计技术应用等综合性能力。

探究性实践教学采用课内与课外相结合的手段，贯彻任务驱动、主题讨论、线上互动等方法，使学生结合课程中微纳制造、生物制造等知识点，运用多样方式独立或协作完成学习过程，或同步最新行业动态与主题（如机器人技术、智能制造）展开目标明确的、更富有现实性与挑战性的自主学习与讨论，旨在培养学生文献查阅与筛选、分析与总结、沟通与交流及文字撰写等方面的能力。

创新性实践教学是第二课堂教学，是学生在掌握一定专业知识的基础上、综合运用已学知识和实验方法所进行的一种学习活动，旨在提高学生的自主学习、独立思考、处理问题及科学研究的能力[6]，这不仅要求学生按现成方案完成实验，更要求学生能熟悉创新性实验（如本课程中的材料表面微喷涂层）所使用的技术及仪器设备，理解并进行实验设计、思考和分析实验结果及实验的内在逻辑。

3 结语

基于生物医学工程特点的多元化实践教学有助于学生理解课程理论知识和相关技术在生物医学工程领域的应用，有助于提升岗位能力、积累工作经验、培养职业素养。

实践证明，多元化实践教学的开展，促进了“先进制造技术”课程理实结合，改变了学生懈怠、缺乏主动性等情况，提高了学生学习课程的兴趣和学习效果；推进了课程改革，促使教师进行教学方法和手段的改进，使学生在多种教学方式中对理论知识的领悟更快、更透彻、响应度更高，更好地促进了教学目标的达成和对专业特点的掌握；实现了真正意义上的“学研结合”，使学生通过科学研究与课程实践教学的有机融合，提高了学生的综合素养，提升了技术应用能力以及就业竞争力。