“三段式、五结合”人才培养实践教学研究

魏悦姿，阳范文△，章喜明，谢国喜，张 建，李结松

(1广州医科大学生物医学工程学院生物医学工程系，广州 511436；2广州医科大学基础医学院；△通讯作者)

高等教育的根本任务是人才培养质量问题[1]，学生创新精神和创新创业能力的培养则为其核心所在[2]。目前高校在创新创业教育方面存在亟须解决的问题有：创新创业教育理念跟不上时代发展，不能与专业教育密切结合；由于缺乏指导和帮扶，实践平台建设相对落后，导致与实践脱节[3-5]。故而，我们有必要进一步优化、健全实践教学模式，创新人才培养机制，寻找和探讨培养创新型生物医学工程(以下简称“生工”)人才的有效途径与方法。

在时代的创新大环境下，人类社会的发展将会被科技革命和工程科技进步、创新、产业变革所推动并改变。以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济呼唤新工科建设[6]，新工科的科技人才培养要面向未来、面向世界、主动布局，发挥对未来技术和产业的引领作用[7]。广州市大力发展人工智能、生物医药、健康医疗等交叉性新兴产业，目前已形成以再生医学、精准医疗等优势产业为新动力的生物医药健康产业体系[8]，以培养和提升学生创新实践能力为目标，紧跟粤港澳大湾区生物医学的产业发展政策，开展生工专业的实践教学模式改革，提升粤港澳大湾区生物医学行业的竞争力等方面具有实际意义。

综上，在日新月异的时代变迁下，生工专业教学实践改革应把人才培养质量和提高创新能力作为核心要求，以此促使人才培养机制随时代变化进行改革创新，打造学生科学实践和创新创业平台，探索拔尖创新型工科人才培养模式与方法。

1 以学生能力提升为目标，探索人才培养课程体系、有效机制及培养模式

传统的工科专业实践教学中存在科研与教学结合松散、校企融合不深入、科研实践和创新创业训练欠缺、产业化实践严重缺乏等问题。在医学院校生工专业实践教学中，还普遍存在创新创业教育体系不完善、工程实践不足、教学模式陈旧、个性化培养与教师帮扶不足、学生被动学习、创新意识及创新能力、工程应用能力亟待提高等。这些问题对创新型工科人才培养产生了不良的影响。现阶段，国家大力推行高水平本科教育建设并且大举实施创新创业教育，在生工专业教育中如何深入实现本科教育教学改革，培养具备创新意识、创新实践等能力的高素质创新型工科人才？课内、课外的实践教学和创新创业教育是培养高素质创新型工科人才的主要途径。

1.1 改进、优化我校生工专业人才培养课程体系

我们深化医学院校生工专业实践教学改革，树立以学生发展为中心、能力培养为导向的教育理念，以全面提高人才培养质量为核心，打造科研实践和创新创业训练校企协同育人平台，构建适合创新型人才培养的多元、递进、一体化的工科人才培养体系，以此解决生工专业实践教学中科教不能深入融合和校企融合不够深入、科研实践和创新创业训练欠缺、工程实践与产业化实践严重缺乏等教学问题。

1.2 更新教育教学理念，在生工专业探索“三早教学”与个性化培养的有效机制

“三早教学”指早参加实验、早参加科研、早社会实践[9]。在工科学生的实践教学中，我们创造条件开展“三早教学”，以学生为主体，注重能力培养，按照创新型工科人才培养要求，通过“三早教学”培养学生能力和促进个性化发展，依托大学生创新实验室与创新创业教育校企协同育人平台，开设科研训练与创新实践整合式课程，形成实验室开放-科研创新实践-工程实践与创新创业训练“三段式”实践教学体系。此教学体系在该专业前三年全程实施，同时试行实验室开放与实验技能培训、科研训练与大创项目、大创项目与学科竞赛培育、大创项目与创新创业项目培育、工程实践与创新创业训练相结合的“五结合”模式。

1.3 落实“导师制+个性化培养”

研究班从大学一年级至大学三年级，实行全程导师制，以科研小组(3-5人)为单位。每个导师带1个科研小组，全程指导学生开展“三段式”实践教学，因材施教，重视培养学生能力和关注学生个性的发展。通过导师制和个性化培养，提升学生创新意识，培育六大核心能力：自主学习能力、创新思维能力、创新实践能力、创新创业能力、决策与执行能力、工程应用能力。我们努力推动新工科建设，在实践中摸索培养生工卓越人才模式和有效途径，培养生物医药方向的创新型工科人才。

2 实施“三段式、五结合”实践教学模式

在2018级、2019级生工专业，我们连续2-3年开展该教学模式研究，开设科研训练与创新实践整合式课程。该课程包括实验室开放、科技创新实践及工程实践三个模块内容，形成实验室开放-科研创新实践-工程实践与创新创业训练“三段式”实践教学。这三个教学模块分别在大学一年级至三年级开展，“三段式”实践教学构建适合创新型人才培养的多元、递进、一体化的工科人才培养体系。与此同时，我们推进“五结合”模式：实验室开放与实验技能培训、科研训练与大创项目、大创项目与学科竞赛培育、大创项目与创新创业项目培育、工程实践与创新创业训练相结合，提升学生创新意识，培育学生创新实践能力等六大核心能力。“三段式、五结合”实践教学模式实施流程如图1所示。

图1 “三段式、五结合”工科实践教学模式

2.1 第一阶段和第一个结合

实验室开放阶段，我们通过实验室开放与实验技能培训相结合，为创新型工科人才培养提供支撑，依托医学电子、生物医学材料和医学智能大学生创新实验室进行实验室开放和实验技能培训。实验室开放包括实验技能与实验安全培训、常规实验项目开放、特色实验项目开放、自主设计实验开放等。该教学环节主要在大学一年级，研究班学生以科研小组为单位利用课内及课余时间开展实验室开放与相关的实验技能培训。同时，教师鼓励和支持有能力的学生加入高年级学生的大创、双创研究项目以及学科竞赛培育项目的训练，从而提早了解和熟悉科技创新活动的整套流程：通过查阅文献实现选题、制定实验方案、自主实验、实验结果统计与分析、撰写论文等。该环节致力于培养学生的科研素质和实验技能，为后续开展科技创新实践打好前期基础。

2.2 第二阶段和第二、三个结合

科研创新实践阶段，我们将科研训练与大创项目、学科竞赛与大创、双创项目结合起来，为创新型工科人才培养提供沃土，依托生工、基础医学大学生创新实验室以及创新创业教育、校企协同育人平台等开展科技创新实践。该教学环节主要在大学二年级，以科研小组为单位利用课内及课余时间开展科研创新实践。一是科研训练与大创项目相结合，通过申报与实施大创项目来训练学生的科研思维与设计能力。学生科研小组通过查找和阅读文献凝练研究方向和初步选出研究题目，然后在导师指导下确定符合要求的选题，再将实验方案进行设计，最后学习撰写大创项目的申报书，申报院级、校级、省级等各个级别的大创项目。大创项目立项后，科研小组在导师指导下自主开展科研实验。经过不断的科研创新训练和实验结果统计与分析、阶段性实验进展汇报以及撰写科研小论文等系列训练，学生自主获取资料信息的能力、创新思维能力和科研创新能力得以培养。二是将学科竞赛与大创、双创项目结合起来，我们筛选部分有前期基础或阶段性成果的大创、双创项目进行培育和进一步研发，再推荐作为参加“互联网+”创新创业大赛、挑战杯全国大学生课外科技作品大赛、全国大学生电子设计大赛等学科竞赛的项目，通过学科竞赛的全方位历练，培养学生的决策与执行能力、工程应用能力、创新实践能力等核心能力。该教学环节考核合格后，再进入工程实践环节。

2.3 第三阶段和第四、五个结合

工程实践与创新创业训练阶段，我们通过大创项目与创新创业项目培育、工程实践与创新创业训练相结合为创新型工科人才培养提供载体，实行双导师制，注重小组成员的个性化培养，努力提升学生的科研创新能力和创新创业能力、工程应用能力等[10]。该教学环节主要在大学三年级，以小组成员为单位利用课内、外时间开展。一是大创项目与创新创业项目培育相结合，通过前期大创项目的训练，选择部分有市场开发前景的项目开展培育，然后作为创新创业项目，从而得到创新创业能力的训练[10]。二是工程实践与创新创业训练相结合，首先，我们让学生到协同育人企业进行项目调研、研究性学习和见习等工程实践，在工程实践中着重开展产业体验、创业实践等创新创业训练；然后，根据工程实践训练的感悟和发现，学生对科研小组原来的双创项目的选题和实验方案等进行改进和优化，随后再自主开展科研实验和产品研发工作。此外，我们支持和鼓励有基础的项目申报专利、研发样品与样机以及发表论文，选出原创性成果和具有良好市场前景的项目，经进一步考核合格后，支持其在孵化器进行孵化[10]。

3 构建多元化、发展性的创新实践考核与评价体系

我们创新考核评价机制，科学设计各个教学环节的考核指标、权重和评价方法，探索适合创新型工科人才培养的多元化、发展性的创新实践考核与评价体系。考核方式以形成性考核与评价为主，评价指标则侧重学生的能力培养和可持续发展。实验室开放阶段考核内容与评价指标可以包括实验室安全知识考核、仪器设备的操作考核、常规与特色实验项目、设计性实验项目开放情况及效果、参与高年级学生课题组情况与表现等；科研创新实践阶段的考核内容与评价指标可以设计为选题与查阅资料、大创项目申报书、大创项目立项情况、学科竞赛获奖情况以及科研实验开展情况等；而工程实践与创新创业训练的考核内容与评价指标，则可以制定为创新创业项目立项情况、产业体验与创业实践开展情况、产品研发进展情况、发表论文与发明专利情况等。每个教学环节结束时，我们均按照各个教学环节的考核内容及评价指标进行考核与评价，由指导教师对科研小组及成员进行评价。考核合格及以上者，方可进入下一实践教学环节；考核不合格者必须通过重修相关内容并考核合格，方可进入下一教学环节。为顺利推进该项教学改革，我们科学评价该模式各教学环节的育人成效，可以将实验室开放、科技创新实践及工程实践三个模块内容整合成专业限选课独立开设，三个教学环节学时数分别为16，32，32学时，占课程总成绩的比例分别为20%、40%、40%。这种多元化、发展性的考核评价方法将促进学生在重视掌握学科知识和实验技能的同时，更注重核心能力的培养。

4 实践教学模式与考核方法的改进与优化

为持续提高教学效果和育人成效，我们根据国家、社会对人才培养的新要求提出改进思路，制定生工创新型人才培养实践教学模式与考核方法的改进方案，以便在下一轮的研究班中实施新方案。①教师建立定期的教学改革总结与完善机制，及时发现生工专业现有的人才培养课程体系及育人模式存在的问题，并制定改进方案及具体措施。②在三年培养周期结束后，教师通过问卷调查和教改专题会议，全面了解该教学模式的实施情况、考核方式、育人效果。

“三段式、五结合”的实践教学模式以高素质创新型工科人才培养为目标，以学生发展为中心，开展“三早教学”，构建和优化多元、递进、一体化的创新型工科人才培养体系；创新人才培养机制，以能力培养为导向，落实“导师制+个性化培养”，激发创新创业热情和潜能，促进学生主动学习，从而使学生的六大核心能力得到锻炼和提高；同时，创新实践考核与评价体系，建立以形成性考核和评价为主，能有效促进学生的能力培养和可持续发展的考核方法。该改革对于推动新工科建设、培养生物医药产业急需的创新型新工科人才具有一定的成效，但是实践时间还较短，仍需不断完善。