生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)課程思政的探索與實(shí)踐

徐航 李菁菁 時(shí)梅林 鞏萍 鄭紹輝 胡鵬程

2017 年國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)新形勢下高校思想政治工作的意見》中明確指出，高校肩負(fù)著人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承創(chuàng)新、國際交流合作的重要使命[1]。這些使命不僅是高校自身發(fā)展的需要，更緊密關(guān)聯(lián)著國家和社會的繁榮進(jìn)步。因此，加強(qiáng)和改進(jìn)高校思想政治工作被視為一項(xiàng)重大的政治任務(wù)和戰(zhàn)略工程。大學(xué)課程在學(xué)生成長中具有至關(guān)重要的地位，它不僅為學(xué)生提供知識和技能的培養(yǎng)，更關(guān)鍵的是使他們具備成為高素質(zhì)人才所需的能力。而其中的專業(yè)課則更強(qiáng)調(diào)對專業(yè)知識的深度掌握，使學(xué)生具備擔(dān)任專業(yè)角色所需的知識和技能[2-3]。課程思政是指將思想政治教育元素融入課程內(nèi)容、教學(xué)方法和評價(jià)體系中，以提高教育質(zhì)量和育人效果。通過深入挖掘各學(xué)科蘊(yùn)含的思想政治教育資源，可以實(shí)現(xiàn)思想政治教育與學(xué)科教學(xué)的有機(jī)融合。這種方式不僅讓學(xué)生了解和掌握各種思想觀點(diǎn)和學(xué)科思維方式，更重要的是引導(dǎo)他們增強(qiáng)思想道德修養(yǎng)、國家意識、社會責(zé)任感和家國情懷。在大學(xué)階段，這樣的全面發(fā)展對于塑造具有社會擔(dān)當(dāng)和國家意識的優(yōu)秀青年具有重要意義[4-5]。

1 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)課程思政探索的必要性

生物醫(yī)學(xué)工程是一門跨學(xué)科的學(xué)科，將工程學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的原理與技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和健康領(lǐng)域，旨在改善醫(yī)療保健、診斷和治療的效果。這一領(lǐng)域的目標(biāo)是開發(fā)新的醫(yī)療設(shè)備、技術(shù)和治療方法，以提高人類的健康水平和生活質(zhì)量[6]。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是徐州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程大類專業(yè)在大一學(xué)年開設(shè)的一門導(dǎo)論性質(zhì)的課程。主要介紹生物醫(yī)學(xué)工程的基本概念和原理及其應(yīng)用領(lǐng)域，使學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的體系有所了解，激發(fā)學(xué)生對該領(lǐng)域的興趣，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)也為學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃提供有益參考。

將思政教育元素滲透到生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)課程中，可以使學(xué)生在接受知識的同時(shí)，獲得思想政治教育的引導(dǎo)和熏陶，能夠更好地實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的教育目標(biāo)，提高育人效果[6]。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)作為交叉學(xué)科，涉及人體生命和健康，具有較強(qiáng)的科學(xué)倫理性和社會責(zé)任性。通過思政教育，可以加深學(xué)生對科學(xué)道德、人文關(guān)懷和社會價(jià)值的認(rèn)識，培養(yǎng)其對患者和社會負(fù)責(zé)的意識。第二，生物醫(yī)學(xué)工程涉及生命科學(xué)、信息技術(shù)等領(lǐng)域，其在醫(yī)療、生物安全等方面的應(yīng)用涉及國家安全和發(fā)展。通過思政教育，可以增強(qiáng)學(xué)生的國家意識和國際視野，讓他們在學(xué)習(xí)與研究中更加注重國家安全和發(fā)展的重要性。第三，思政教育可以促進(jìn)學(xué)科內(nèi)涵和發(fā)展導(dǎo)向的深入融合，激發(fā)學(xué)生對于科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的熱情，培養(yǎng)學(xué)生對于醫(yī)學(xué)前沿問題的思考能力和創(chuàng)新精神。同時(shí)，塑造學(xué)生積極向上、扎根人民、服務(wù)社會的價(jià)值取向，使他們成為德才兼?zhèn)涞尼t(yī)學(xué)工程人才[7-9]。

2 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)思政育人目標(biāo)

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的思政育人目標(biāo)是全面培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力和價(jià)值觀。通過將知識傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造的有機(jī)融合讓學(xué)生更加系統(tǒng)地了解生物醫(yī)學(xué)工程的基本理論和研究內(nèi)容，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識和探索精神，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，滿足學(xué)生個(gè)性成長需要。同時(shí)鼓勵學(xué)生追尋科學(xué)發(fā)展歷程，培養(yǎng)學(xué)生原始創(chuàng)新意識和尊重原創(chuàng)的科學(xué)素養(yǎng)，樹立學(xué)生熱愛科學(xué)、探究科學(xué)、精益求精的科學(xué)品質(zhì)。最后，通過本課程所有內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生如何利用所學(xué)知識解決醫(yī)學(xué)相關(guān)問題的思維，形成為人類疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)的意識，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，服務(wù)社會的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀。

3 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)課程思政的設(shè)計(jì)思路

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的課程思政，要立足課程自身的特點(diǎn)。該課程共有12次課，每次2個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論課10次，基于問題的學(xué)習(xí)討論（problem-based learning，PBL）2 次。而每次理論課都是生物醫(yī)學(xué)工程一個(gè)學(xué)科的濃縮，如生物傳感技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)及生物力學(xué)等。要想在2 個(gè)學(xué)時(shí)理論教學(xué)的課堂時(shí)間將某個(gè)學(xué)科的全貌完全呈現(xiàn)是極其困難的，同時(shí)還要考慮課程理論性強(qiáng)、較難理解的特點(diǎn)。因此，如何在授課過程中激發(fā)大一新生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，成為教師面臨的主要挑戰(zhàn)。因此，在課程設(shè)計(jì)時(shí)，所有課程教師均參與集體備課，并展開了熱烈的討論，深入挖掘課程內(nèi)蘊(yùn)含的思政元素，確定思政主題，梳理課程案例，形成貫穿整個(gè)課程的思政脈絡(luò)。同時(shí)所有教師潛心備課，多渠道查找資料，綜合運(yùn)用多種教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，采取有效的教學(xué)措施，多維度增強(qiáng)課程思政實(shí)效，將育人的主渠道融入專業(yè)課程，真正形成知識授業(yè)與思政教育的有機(jī)融合，見表1。

表1 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)各章節(jié)知識點(diǎn)對應(yīng)的思政目標(biāo)及思政元素

4 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)課程思政案例庫舉例

4.1 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)課程思政案例

醫(yī)學(xué)影像學(xué)是指為了醫(yī)療或醫(yī)學(xué)研究，對人體或人體某部分，以非侵入方式取得內(nèi)部組織影像的技術(shù)與處理過程。在講述醫(yī)學(xué)影像技術(shù)這一章節(jié)的時(shí)候，將介紹包括X 線及計(jì)算機(jī)體層成像、超聲成像、核磁共振成像、放射性核素成像、光學(xué)成像等的成像原理和相關(guān)設(shè)備。根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，本節(jié)確定以突破“卡脖子”技術(shù)，促進(jìn)國產(chǎn)高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備自主研發(fā)作為思政主題進(jìn)行思政案例庫設(shè)計(jì)。介紹我國醫(yī)療器械行業(yè)起步相對較晚，高性能醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)化能力相對較弱，進(jìn)口產(chǎn)品壟斷我國高端醫(yī)療器械市場，特別是大型設(shè)備及高端醫(yī)療設(shè)備，比如電子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（computed tomography，CT）、磁共振掃描儀（magnetic resonance，MR）、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像儀（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）等大型影像設(shè)備進(jìn)口占比在80%左右[11，16]。為擺脫此種不利局面，國家政策大力支持國產(chǎn)醫(yī)療器械創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)醫(yī)療器械企業(yè)的研發(fā)持續(xù)增加，加速推進(jìn)了中國醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程。并具體介紹聯(lián)影醫(yī)療在2021 年發(fā)布高端醫(yī)學(xué)影像PET/CT 專用“中國芯”，打破我國高端醫(yī)療裝備芯片必須依賴進(jìn)口的被動局面。通過對以上內(nèi)容的介紹，強(qiáng)化學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的認(rèn)識，同時(shí)提升學(xué)生的民族自豪感和專業(yè)歸屬感。

4.2 納米生物技術(shù)課程思政案例

納米生物技術(shù)是將納米尺度的材料和技術(shù)應(yīng)用于生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的交叉學(xué)科領(lǐng)域。它結(jié)合了納米科學(xué)和生物技術(shù)的原理，旨在研究、改進(jìn)和利用生物體內(nèi)微小尺度的結(jié)構(gòu)和生物分子，以開發(fā)新的治療方法、診斷工具和生物學(xué)研究技術(shù)。目前，納米生物技術(shù)在藥物傳遞、基因治療、組織修復(fù)、疫苗研究中均有著很大潛力[13，17]。但也可能面臨倫理方面的抉擇和挑戰(zhàn)。本節(jié)課教師準(zhǔn)備相關(guān)案例如下：某大型醫(yī)療科技公司研發(fā)了一種基于納米技術(shù)的醫(yī)療器械，可以在治療心血管疾病方面取得重大突破。該器械通過納米尺度的精準(zhǔn)操作，實(shí)現(xiàn)更精確的治療和手術(shù)效果。然而，這項(xiàng)技術(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未進(jìn)行大規(guī)模的臨床試驗(yàn)。通過這樣的案例來引起學(xué)生的思考和討論，公司是否需要繼續(xù)深入研發(fā)和臨床試驗(yàn)，驗(yàn)證該技術(shù)的安全性和有效性，還是將此項(xiàng)技術(shù)投入市場，盡快使患者獲益，但也面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)和潛在副作用。通過這樣的案例來引導(dǎo)學(xué)生思考工程師在開發(fā)和應(yīng)用納米技術(shù)時(shí)應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，并培養(yǎng)學(xué)生對倫理和社會責(zé)任的認(rèn)識。同時(shí)，通過辯論環(huán)節(jié)，學(xué)生的批判性思維和溝通能力也得到了進(jìn)一步的鍛煉。

4.3 深度學(xué)習(xí)課程思政案例

深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中一個(gè)新的熱點(diǎn)研究方向，通過學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，最終目標(biāo)是讓機(jī)器能夠具有分析學(xué)習(xí)、識別文字、圖像和聲音等數(shù)據(jù)的能力。深度學(xué)習(xí)使機(jī)器模仿視聽和思考等人類活動，解決了很多復(fù)雜的模式識別難題，使得人工智能相關(guān)技術(shù)取得了巨大進(jìn)步[18-19]。因此，在講解深度學(xué)習(xí)這一章節(jié)時(shí)，如何提高學(xué)生的興趣，使深奧的計(jì)算機(jī)知識便于理解，并自然融入課程思政是授課教師需要仔細(xì)思考的問題。經(jīng)過查閱相關(guān)資料，確定先通過2016 年阿爾法圍棋（AlphaGo）以4∶1 戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍李世石的事件，引出功能強(qiáng)大的人工智能機(jī)器人AlphaGo，并介紹其主要的工作原理就是深度學(xué)習(xí)。然后細(xì)化到在醫(yī)療領(lǐng)域，指出目前深度學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要集中于醫(yī)學(xué)圖像、基因組學(xué)分析、藥物研發(fā)和基因組學(xué)的分析等方面。具體示例為肺炎影像診斷中，有些肺炎患者早期CT 影像特點(diǎn)為肺部多發(fā)小斑片狀磨玻璃影等細(xì)微變化，如果僅依靠醫(yī)生肉眼進(jìn)行分析，分析一個(gè)病例大約需要耗時(shí)15 min，在大規(guī)模病毒篩查的情況下，所需工作量巨大，幾乎無法完成。但借助深度學(xué)習(xí)，醫(yī)生可以快速鑒別出這些微小變化，從而大大節(jié)省診斷時(shí)間，且診斷識別的準(zhǔn)確率在90%以上[20]。通過應(yīng)用案例講解，讓學(xué)生真實(shí)感受到深度學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)影像中所發(fā)揮的巨大作用。激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)自豪感。

4.4 生物力學(xué)課程思政案例

生物力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)原理和方法對生物體中的力學(xué)問題進(jìn)行定量研究的生物物理學(xué)分支，它主要通過模擬和實(shí)驗(yàn)來研究生物系統(tǒng)的動力學(xué)和力學(xué)響應(yīng)，以便更好地了解生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[21-22]。在介紹生物力學(xué)的近代發(fā)展史時(shí)重點(diǎn)介紹“生物力學(xué)之父”馮元楨先生。通過播放回憶錄視頻的方式，使學(xué)生對馮元楨先生有進(jìn)一步的了解。同時(shí)講述他如何在抗戰(zhàn)時(shí)期報(bào)考航空學(xué)專業(yè)，想通過自己的努力痛擊入侵者，之后致力于生物力學(xué)的研究，創(chuàng)立了著名的“馮氏隧道理論”。在70 年代中美關(guān)系解凍以后，他是最早來華訪問的學(xué)者之一。并多次在國際學(xué)術(shù)會議的講壇上自豪地宣稱：“我是中國人！”，并對中國赴美留學(xué)的青年學(xué)者多方扶掖并十分重視祖國的科學(xué)人才培養(yǎng)，多次回國訪問，并擔(dān)任中國十多所大學(xué)的名譽(yù)教授和名譽(yù)研究員[15]。通過典型人物的典型事跡，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀和學(xué)習(xí)觀，并激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，鼓勵學(xué)生通過自己努力為祖國的建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

5 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)云平臺建設(shè)

在學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺建立生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)網(wǎng)課，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課堂在靈活性和便捷性上的優(yōu)勢。在課下，學(xué)生可以根據(jù)自己的日程自主選擇何時(shí)學(xué)習(xí)，以便幫助學(xué)生更好地掌握知識。同時(shí)，在學(xué)生不能到校的情況下方便開展線上教學(xué)。在課程思政方面，云平臺也發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)作為專業(yè)課程，課堂時(shí)間有限，因此要很好地權(quán)衡課程專業(yè)內(nèi)容和思政內(nèi)容之間的時(shí)間分配。課程思政內(nèi)容過多，時(shí)間過長可能會讓學(xué)生產(chǎn)生疲勞和乏味，導(dǎo)致注意力無法集中。時(shí)間過短，學(xué)生可能沒有足夠的時(shí)間來深入理解思政內(nèi)容，或者只是淺嘗輒止，達(dá)不到預(yù)期的效果。因此，在網(wǎng)絡(luò)課堂的建設(shè)中可以充分解決這樣的矛盾。將更多的關(guān)于課程思政的資料放在課程的資料庫中便于學(xué)生課后學(xué)習(xí)。如在講述深度學(xué)習(xí)章節(jié)的時(shí)候，可以在資料區(qū)里增加ChatGPT、Midjourney 等基于深度學(xué)習(xí)的智能AI 工具的介紹，增加學(xué)生對于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的興趣。再如，在講述“生物力學(xué)之父”馮元楨先生時(shí)，可以將其回憶錄的完整視頻和鏈接放在資料區(qū)，供學(xué)生在課后觀看學(xué)習(xí)，進(jìn)一步強(qiáng)化思政育人效果。

徐州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以培養(yǎng)“醫(yī)工結(jié)合”的復(fù)合型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)這門導(dǎo)論課程上如何對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)引導(dǎo)，使其了解專業(yè)概況，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣具有重要作用。同時(shí)潛移默化間對學(xué)生的思想品德和價(jià)值觀念進(jìn)行了塑造。對生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進(jìn)行課程思政教學(xué)改革，可以探索“醫(yī)工結(jié)合”專業(yè)育人目標(biāo)的達(dá)成路徑，深入挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，增加課程知識性、引領(lǐng)性和時(shí)代性。為同類其他課程開展思政教育提供有益的參考和借鑒價(jià)值。