基于“CDIO”理念的生物医学工程创新教育模式研究与实践

班 戈 靳瑞霞 王晓娜 陈 坤

（新乡医学院三全学院智能医学工程学院，河南 新乡453000）

2017年2 月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识、天大行动和北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》（教高〔2017〕6号）《关于推进新工科研究与实践项目的通知》（教高〔2017〕33号），希望高校发挥学科综合优势，推动学科交叉融合和跨界整合，培育新的工科领域，促进科学教育、人文教育、工程教育的有机融合，培养科学基础厚、工程能力强的工科人才。

CDIO（代表构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate）的理念继承和发展了国外工程教育改革经验，2017CDIO工程教育联盟会议上，600多名专家学者高度认可CDIO工程教育模式应用到我国高等学校工科专业。

基于我国新工科建设国家发展战略，我校将CDIO工程教育模式引入生物医学工程专业人才培养中，以期为社会培养多元化、创新型卓越医学工程人才，对我国积极推进“健康中国”国策具有现实意义。

1 “3+1”人才培养模式

“3+1”人才培养模式是指学生在学校进行理论学习3年，到企业实习1年。

这种人才培养模式实施操作起来较为容易，但通过实习发现，学生方与企业方均存在较多问题，集中表现在企业实践学习时间分散、周期短，导致学生实践学习不贯通、效果不明显、企业培养意愿不强。因此，学院调整培养计划实行订单式培养计划，即从第三学年第二学期开始，由各个校企合作单位进驻学校，进驻目标专业，针对专业方向、企业岗位，开展企业方—学生方双选，实行校企合作的“订单班”培养。订单班的学生在到企业实习之前会由学院组织到企业短暂见习，同时，接受企业方的岗位特色课程培养。在不同企业订单班的学生从四年级开始到订单对应企业实习。

2 C DIO三级梯度实践教学模式的构建

通过学生—企业双选，开展订单班培养，学生的岗位适应性、行业的认知程度大幅提高，企业对学生的满意度也逐年提高，但是在实习的过程中，仍然发现学生跨学科性知识的融合及综合应用能力不足，岗位适应性欠佳，尤其是工学知识与医学应用的密切结合，知识融合的创新能力有待提高。

因此，结合生物医学工程的学科特色，设计了的CDIR、CDIO、S-CDIO三级梯度教学模式，教学模式注重培养学生在医学工程类专业核心知识、知识运用能力、创新能力三个方面，以层级递进的方式完成医工类专业学生基础知识掌握、知识运用实践能力和创新能力人才培养全过程。

2.1 一级CDIR医工类专业人才培养模式

以CDIO工程教育模式为蓝本，延伸出CDIR（R来自Rethink，反思）创新人才培养模式，即“构思－设计－实现－反思”实践教学模式，适用于大一至大三年级。在教学应用中，将CDIR教学模式细化为CDIR实验教学模式和CDIR实践教学模式，其中CDIR实验教学模式，紧密结合学科教学，提倡在实验教学中增加创新和自设计元素，提高综合性、设计性实验比例。具体设计如表1所示。

表1 CDIR实验教学模式

CDIR实践教学模式，基于体验阶段的联合带教教学设计，即校内专职教师和校外工学教师同时带教综合实验。具体设计如表2所示。

表2 CDIR实践教学模式

2.2 二级CDIO医工类专业人才培养模式

针对高年级（大四、研一）学生设计二级CDIO人才培养模式，从实习实践的整体效果为切入点，并建立课外创新学分制度，规划一系列课外科技活动和社会实践项目（如大学生科技创新项目等）；参加教师的科研活动、校外企业实训活动、社会实践活动、各类学科竞赛、专业认证考试、发表学术论文等，按等级计入学分。创新学分制度使学生置身到产学研环境中，全方位开拓视野，提高能力。具体设计如表3所示。

表3 二级CDIO实践教学模式

二级CDIO人才培养模式注重全方位实践，针对创新思维和创新能力进行训练，实现思维、能力的双提升。

2.3 三级S-CDIO医工类专业人才培养模式

S-CDIO中的“S”来源于STEM，即基于STEM教育（Science，Technology，Engineering，Mathematics）理念，展开医学工程类专业人才培养。STEM教育强调的是跨学科知识的融合，注重理论学习与动手实践的联系，非常适合目前我国培养具有跨学科创新能力的医学工程类专业人才的需求。2018年5月，中国STEM教育2029行动计划启动仪式暨新闻发布会在北京举行。科技部、中国科学院、教育部综合改革司等政府机构、科研院所与会，会上强调以“科企合作”的方式，整合资源，调动机构、人才、装置、资金、项目的活力，形成推动科技创新的强大合力。因此，新乡医学院三全学院进行了S-CDIO医工类专业人才培养模式，将企业引入到高校人才培养体系中，构建以产促学、以学促研的科企合作生态圈。

该培养模式具体设计如表4所示。

表4 三级S-CDIO医工类专业人才培养模式

在一级CDIR培养模式下，医工类专业学生能够通过实践建构属于他们自己的知识结构，形成扎实的理论基础。

在二级CDIO培养模式下，高年级综合实践设计更契合企业和社会需求，医工类专业学生创新能力得到提高。

创新学分制度，使医工类专业学生更积极主动地投身到“产学研”环境中，最大化开拓学生创新视野。

三级S-CDIO培养模式下，完成医工类专业创新型人才培养。

3 实践效果

试行CDIO三级梯度实践教学改革后，学生培养质量的优劣由校内评价和用人企业评价构成，两项评价之和得到学生总体能力评价具体内容见表5。

表5 学生培养质量评价表

3.1 校内评价

校内评价主要由学生的思想道德、基础知识学习能力、专业技能三个方面评价指标构成。思想道德评价包括坚持正确的政治立场和政治方向，遵规守纪、学业态度认真严谨，团结协作精神、社会责任感。基础知识学习能力评价包括是否具备一定的文化基础知识和再学习能力，其中，文化基础知识包含外语、计算机、专业基础知识，再学习能力即是否具有独立调研、综合分析能力和基本科研能力。

专业技能是学生对专业核心课程知识、实训技能掌握程度以及毕业设计水平。

校内评价评分体系，结果。

3.2 用人企业评价

用人企业评价主要对学生在企业实习、实践过程中的职业素质和工作能力进行评价。

职业素质评价包括敬业精神，遵守企业、行业道德规范，岗位适应性。其中，岗位适应性是重要评价指标，它包括思维能力、行为方式、创新潜能，适应高技术含量工作，洞察和学习相关新技术、新方法、新工艺的自觉性。

工作能力评价主要是对职业技能的评价，具体由三部分组成。

第一，驾驭岗位能力。熟练运用岗位主要工具的能力、基本的试验能力和工程设计能力，掌握应知应会的技术规范能力，融会贯通并得心应手运用专业知识，对岗位有必要的驾驭能力和自信心。

第二，市场应变力。具备机敏的市场意识、快速应变、理性分析市场需求的综合能力。

第三，创新能力。是否能提出有价值的创新性建议。

综合以上评价，对完全进行CDIO三级梯度实践教学改革的2019届毕业生进行量化评价平均后除以2.得到百分制得分，与2017届和2018届毕业生评价相比，2019届毕业生的总体能力评价为87分，而2018部分从大二接受CDIO三级梯度实践教学培养的学生的总体能力评价得分为83分，未参加过CDIO三级梯度实践教学培养的2017届毕业生的总体能力评价平均值只有79分。毕业生总体能力评价图如图1所示。

图1 毕业生总体能力评价图

4 结语

以新工科为背景将CDIO教育理念引入到高等医学院校医工类专业教学改革中，拓展医工类专业教育教学改革新视野。从一级CDIR到二级CDIO，再到三级S-CDIO，实现从基础知识建构到创新能力提升再到创新能力培养全过程，创新医工类专业人才培养模式。课外创新学分制度极大地调动了学生投身产学研教学过程的积极性，创新医工类专业学生评价体系。以层级递进的方式完成医工类专业学生基础知识掌握、知识运用实践能力和创新能力人才培养全过程，契合我国“新工科”发展战略，从毕业生的总体能力评价中可以看出接受CDIO三级梯度实践教学培养的学生的在校学习能力、职业素质和工作能力都高于未接受或部分接受该改革的学生，此教学模式可为地方高校教育发展提供新的思路。