在生物醫學工程專業開展基于項目的學習教學改革的探討

中國醫科大學 生物醫學工程教研室，遼寧 沈陽 110001

在生物醫學工程專業開展基于項目的學習教學改革的探討

蘇娟，于璐，尹勇，常世杰，沙憲政

中國醫科大學 生物醫學工程教研室，遼寧 沈陽 110001

本文通過對中國醫科大學和丹麥奧爾堡大學的生物醫學工程PBL教學實踐的簡述和比較，來了解兩所大學在教學改革方面的實踐情況，為更好地提高教學質量提供幫助。

PBL教學法；生物醫學工程；教學改革

0 前言

生物醫學工程（Biomedical Engineering，BME）是一門新興的邊緣交叉學科，它將醫學知識與工程技術手段緊密地結合起來，一方面用工程知識有效地解決醫學上的問題，另一方面用醫學背景指導應用方向，極大地促進了醫療技術的發展，在疾病的診斷、治療及康復方面有著廣闊的應用空間。然而也正由于BME學科的交叉性質，其本科教學的專業課要求科目較多，科目的分類也涉及較多，學生往往更專注于學習眾多理論知識而利用所學理論解決實際問題的能力與經驗欠缺。

PBL（Problem/Project Based Learning）是一種以問題或項目為導向的教學方法，該教學方法主張主動式學習，鼓勵探索精神，培養學生合作、溝通能力及團隊精神。在自其提出的40多年間，PBL有效彌補了傳統教學方法的不足，許多高校的各類學科都進行了類似于PBL的教育改革[1-5]，取得了良好的效果。

我系自2007年也開始進行類似的改革嘗試，根據本專業的特點，采用以“項目”為支撐的PBL模式，即項目實踐課程，旨在提高生物醫學工程學生的綜合素質。同時，我系從2009年至今，每年派出1～2名教師或學生到丹麥奧爾堡大學進行交流學習，體驗該校生物醫學工程的PBL教學實踐。本文就奧爾堡大學與我校PBL實施情況做一個簡要的說明和總結。

1 奧爾堡大學PBL教學模式在生物醫學工程的實踐

奧爾堡大學在1970年開始進行“以項目為指導的基于問題的教學模式（The Project Oriented - PBL ，PO-PBL）”的改革，在實施過程中得到了廣泛的好評[6]，并且在2008年，聯合國教科文組織在丹麥奧爾堡大學召開的PBL研討會上提出了工程教育的PBL定義[7]，該校到現在已經逐步完善形成完整、成熟的PBL教學模式[8]。

1.1 PO-PBL實施的時間與項目的準備

丹麥奧爾堡大學采用本碩5年制的學制，PO-PBL貫穿于1～4學年的每一個學期，也就是說在每個學期，學生們都要在PO-PBL的引導下進行學習。

在項目的準備方面，根據生物醫學工程作為交叉性學科的特點，項目題目不僅僅是針對一門課程而設立的，而是考慮到要綜合利用到本學期學生所學習的所有相關課程，同時教師根據該學期所學課程難度進行項目難度的相關調整，最終，將所有教師提供的項目題目綜合匯總，在學期初期供學生們自由選擇。

1.2 PO-PBL的實施過程

① 學生們根據教師提出的項目題目進行自由選擇，組成4人左右的項目小組（Group），每小組獲得一個小教室作為小組討論的場所。在該學期內，組內成員要在學習理論課程的同時，完成相應的項目；② 在完成項目的過程中，采取以組內討論為主，教師指導為輔的原則。當學生們最初拿到題目時，組內成員對解決該項目所需基本觀點自主分地為若干部分，每一部分由一名組員完成，完成結果以文檔的形式體現，并且通過Dropbox等網絡共享文檔隨時更新，使其他組員在第一時間即可了解最新進展。下一次組會時由組員對所負責的問題在組內進行講解，這樣，通過合作的方式，組內所有成員就可以掌握該項目所有方面的知識點；③ 在解決項目的過程中，組內成員要隨時交換任務，以便組內每名成員對項目的所有領域都有所掌握；④ 在項目實施過程中，如果該小組認為已經完成了階段任務或者需要教師的指導，小組將聯系導師召開一個指導會議，教師通過與每名組員對話了解項目進展情況，并且給予一定的指導意見。

1.3 PO-PBL的考核

在奧爾堡大學，PO-PBL作為每學期非常重要的科目，其考核也十分嚴格。PO-PBL的考核定在每學期期末，所有理論課程考試結束之后進行。考核主要分為4個方面：① 對文檔資料的考核。教師檢查小組上交的文檔資料，查看小組是否完成了該項目相關知識點的學習，是否及時準確地記錄了實驗過程等；② 對小組陳述的考核。組內每一名成員都要準備一份幻燈片，展示自己在項目過程中對不同階段任務的完成情況，教師根據學生的陳述為該組打分；③ 板報展示。學生以組為單位為所完成項目設計一個簡單明了的板報，所有小組的板報一起展示，對全體學生與教師開放參觀，同時可以向任何小組提出問題；④ 個人答辯。這一階段類似于國內本科學生畢業答辯，教師會根據項目向學生進行提問，根據回答情況為每一名學生打分。

2 PBL教學模式在我校生物醫學工程的初步實踐

2.1 PBL實施的時間與項目的準備

我系在專業四年制中的第三年第一學期開展共60學時的項目實踐課程，根據教學計劃，這個時期學生們已經在本科階段的第1～2年學習了一定的基礎知識，如醫學基礎課程、高級編程語言、電子技術、計算機原理等課程，同時正在進行醫用電子儀器、單片機原理等課程的學習，在解決項目問題上有了一定的理論基礎。

在項目準備方面，要求教師從科研或者與實際應用中選擇難度適中、并且可以與學生已經學習過的、或正在學習的知識有銜接的題目，目的在于使學生通過項目實踐，更多地感受如何運用已學知識解決實際項目問題。

2.2 PBL 的實施過程

PBL在我系的具體實施過程與奧爾堡大學相類似，都是以學生自主討論完成為主，教師指導為輔助手段。不同的是我系在實施過程中，學生按著課程安排的時間定期與指導教師見面，進行項目進展情況的了解與指導，這樣更有助于教師及時了解項目實施進展及動態，對學生起到良好的督促作用。

2.3 PBL的考核

PBL的考核時間定在第三學年第一學期期末進行，在綜合考慮了中國高等教育的特點后，我系將PBL的考核分為如下4個方面：① 開題審查。在該階段，每一組都隨機選出一名學生代表該組進行開題陳述，教師主要針對小組提出的解決方案進行審查，評價方案的合理性，該同學得分代表小組得分；② 中期檢查。學生將到當日為止的工作成果以幻燈片或者實物形式呈現，教師檢查其完成程度；③ 最終答辯。全組以陳述的方式進行，教師通過檢查項目完成程度以及提問進行評價與評分；④ 綜合性評價，即對實驗記錄、報告、海報情況進行評價。這4方面的平均得分將作為該小組的最終得分，分數最高的小組將獲得一定的獎勵。另外，對于項目完成創新性較好、結果完整的小組，教師將指導學生進行論文的寫作，鼓勵學生在論文發表方面進行初步嘗試。

3 生物醫學工程PBL教學在我校與奧爾堡大學實施情況的比較

在親身參與了奧爾堡大學與我系的PBL教學后，將生物醫學工程PBL教學在我校和在奧爾堡大學的實施情況在幾個方面作了一個簡要的比較，綜合比較情況，見表1。

表1 生物醫學工程PBL教學在我校與奧爾堡大學的比較

4 總結與討論

生物醫學工程是一門綜合性學科，我系PBL教學與丹麥奧爾堡大學PBL教學設置總體思路相似，即PBL不是附屬于某一門課程的教學方法，而是作為一門單獨的項目實踐課而存在，主要目的是培養學生利用所學知識綜合解決問題以及團隊合作的能力。相比普通醫學學科中針對某一門課的PBL方式，我們認為這樣的設置更加順應生物醫學工程的專業特點。

參與了兩所高校的PBL教學，一個最為顯著的感受就是通過PBL課程，學生們在解決問題能力方面有很大的進步，尤其是當學生面對一個陌生的問題時，在了解問題、提出方法方面不需要教師進行過多的幫助，都可以自主完成。這一點尤為體現在畢業設計完成方面，相對于之前畢業但是未參與過PBL的學生，有過PBL體驗的學生執行能力更強。值得提到的另一點，在奧爾堡大學，研究生一年級的學生在學習專業課程的同時也要參與到PBL中來，實施效果很好。目前為止我系進行項目實踐課程的對象僅限為本科學生，在以后的發展過程中，也可以嘗試進行研究生一年級的PBL項目實踐課程，對研究生未來更好地完成科研項目起到推波助瀾的作用。

在參與比較PBL的過程中也發現，相對于我系學生，奧爾堡大學的學生對于PBL的適應似乎更迅速，解決問題更加積極主動，這可能與本系實施PBL時間尚短、PBL在學期內所占學時較少、國內學生課業相對更重有關。PBL教學在奧爾堡大學已經有40年的歷史，其各個專業的PBL體系更為完整和成熟，在生物醫學工程方面的PBL教學也非常具有代表性。我系將會繼續每年派出1～2名師生親身體現其實施情況，將其優秀經驗轉化為適合我國高等教育體系的有效經驗，使兩者有效融合，相信隨著PBL在我系實施時間的增長、經驗的增加，本專業的教學質量一定會有非常好的提升。

[1] 祝鴻程,劉浩,王迎偉,等．基礎醫學課程PBL教學應用的新思路[J]．基礎醫學與臨床,2011,31(21):1410-1412．

[2] 常世杰,沙憲政．以項目設計為向導的單片機教學[A]．第二屆全國高等學校實驗室工作論壇論文集[C]．南京:東南大學出版社,2008．

[3] 楊宇祥,高宗海,王建．“PBL”教學法在《單片機原理及應用》課程教學中的應用[J]．價值工程,2011,30(10):308-309．

[4] 程輝龍,萬小毛,車俊敏,等．LBL+PBL教學法在人體解剖學中的應用及體會[J]．基礎醫學教育,2012,14(9):654-656．

[5] 王可寧,張雄星,王偉．基于PBL的單片機原理課程教學改革探索[J]．信息技術,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

中國醫科大學教學課題（YDJK2011005）。

沙憲政，教授，基礎醫學院副院長，生物醫學工程系副主任。

通訊作者郵箱：xzsha@mail．cmu．edu．cn