PBL+LBL双轨教学模式在生物医学工程实验教学中的研究与探讨

郑万挺 陈亮亮

摘 要： 本文分析了生物医学工程实验教学中目前存在的问题，探索通过对实验教学内容、教学目标、教学活动、教学环境、教學评价的重新设计，提出将PBL+LBL双轨教学模式在日常实验教学中进行应用研究，并通过问卷调查及组织访谈的方式分析学生对PBL+LBL教学模式的效果评价。研究结果表明：合理使用PBL+LBL双轨教学法，能够达到两种模式的优势互补，提高教学质量，调动学生的学习积极性，提高学生综合能力。

关键词： PBL+LBL 双轨教学模式 生物医学工程 实验教学

1.引言

生物医学工程学（Biomedical Engineering，BME）是综合物理学、生物学、医学和工程技术科学的理论和方法，多层次研究人体结构、功能和各种生命现象的理、工、医密切结合的边缘学科，是多种工程学科向生物医学渗透的产物。21世纪是生命科学与医学的世纪，随着知识时代的来临，生物医学工程技术得到了日新月异的发展，正以前所未有的迅猛态势渗透于社会的方方面面。如何培养“宽知识、厚基础、强能力、高素质”的医工结合人才是生物医学工程学教育迫切需要解决的重要课题，但是传统的实验授课方式与培养创新型高素质医工结合人才的目标严重冲突，只有改进实验教学方法，才能达到实验教学效果的最优化，促使学生智力和多种能力不断发展，满足时代的要求。

2.实验教学现状分析

目前，在国内开设生物医学工程专业的高校仍然主要以传统授课式讲解（Lecture-Based Learning，LBL）的实验教学模式为主，实验教学中存在如下问题：（1）实验教学由教师做主角，实验设备、实验材料、实验设计，甚至于实验记录都是老师早就准备好的，实验结果也是教师了然于胸的。学生缺少自主性，抹杀实验课的学生主体地位[1]。（2）传统实验教学内容偏重验证型实验，综合型、设计型、创新型实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定，忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性，存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。（3）传统实验教学没有考虑学生的学习兴趣，学生通常没有积极参与解决问题的意识。（4）原有实验教学大纲中设置的演示性、验证性实验比较多，不仅造成课程拥挤，而且使基础学科与实践脱节，学生对知识的运用能力差，缺乏横向思维。

因此，在生物医学工程实验教学中引入国际上先进的PBL（Problem-Based Learning）教学模式，结合传统LBL学习策略，探索PBL+LBL教学法，是一个达到师生双赢的教学设计[2]，必将在促进高等教育实验教学改革、实验室管理改革与发展、培养具有实践能力的复合型医工结合人才等方面具备重要意义。

3.实验教学改革的研究方法

温州医科大学作为浙江省省属高校里最早开设生物医学工程专业的学校，越来越重视生物医学工程专业实验课程的改革。我们在着手分析各门实验课程特点的基础上，寻找PBL与实验课程的结合点，辅以LBL实验教学模式，并在日常实验教学中进行实践，在这一框架下重新组织实验教学内容并进行实验教学模式改革。

3.1实验教学模型的构建

本课题研究组根据我校生物医学工程实验教学的师资力量和现有实验室资源，按照专业教育人才培养目标，引入PBL教学模式，结合传统LBL教学方法，分教学内容、教学目标、教学活动、教学环境、教学评价5个方面提出基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式的理论模型。

3.2实验课程设计及应用研究

为了使PBL+LBL教学模式在生物医学工程实验课程中实施的效果可以更直观，笔者以生物医学工程专业实验课程当中重要的一门专业基础实验课程《医学电子仪器实验》其中一个实验项目“心电信号的测量”为例，根据提出的基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式理论模型进行应用研究。

《医学电子仪器实验》教学内容设计：①实验的系统知识：学生进行PBL+LBL实验教学模式后，可以习得生理学、信号与系统、数字信号处理、电子技术基础、医学传感器等一系列内容，增加知识覆盖面。②实验的问题设计：在实验室现有设备基础上，如何进行心电信号测量、血压信号测量和血氧饱和度测量？

《医学电子仪器实验》教学目标设计：①实验前需要掌握的知识：导联组合方式、人体心电信号提取、过压保护电路设计、电极和导连线串入的高压信号处理、导联切换电路、前置放大电路、多级放大电路、模数转换电路，等等。②实验的能力培养：可以充分调动学生的学习热情和求知欲，培养学生的创新和自主学习能力，让学生掌握更多电路设计知识和综合检测等技术。③实验后的习惯培养：培养学生解决问题的能力、习得系统化的文化知识并培养良好的学习习惯，为终身学习奠定基础。

《医学电子仪器实验》教学活动设计：①实验前资料搜集：实验前，实验教师通过LBL教学方法讲解实验的基本原理和要求后，学生首先通过查阅有关参考书和利用图书馆资料，结合实验课程网络资源的资料，了解心电信号的特点，明确测量心电信号的临床意义，独立设计详细的实验操作方案。其次教师要求学生查阅实验有关的文献资料，让学生了解心电信号的采集过程，比较不同参考资料的实验方法，在本实验室现有条件下选择适合的仪器，设计心电信号采集电路。②实验中的小组讨论：学生分组讨论是PBL+LBL教学法的关键。笔者让学习成绩较好的与较差的学生混合编组，每组5～8人，使大家相互带动，共同提高。通过小组讨论和实验指导教师引导使学生认识实验中必须解决的关键问题。在以上问题的基础上，各小组对实验如何操作进行讨论，形成实验的初步方案。然后教师对各小组实验操作方案点评，确定最终的实验操作方案。③实验的操作与总结：各小组学生将依据讨论制订的最终方案进行实验。在实验操作结束后，由教师组织全班学生对各小组实验结果进行比较、讨论，对实验中未解决的问题和新发现的问题进行探讨、交流，将《医学电子仪器》的理论知识与实际临床问题联系起来，进一步深化学生对理论知识的掌握。

3.3实验教学考核评价机制改革

实验最后成绩包含如下几个部分：資料搜集、小组讨论情况、参与实验方案制订、实验操作、实验结果的分析处理。本课题组将以上实验成绩有关的几部分效果评价权重分配为（过程评价：资料搜集（5%）、小组讨论情况（10%）、参与实验方案制订（15%）、实验操作（20%）；结果评价：实验结果的分析处理（50%）），实施考核实验过程评价与实验结果评价并重的评价方式。这样的设计有利于对教学效果和教学目标的实现情况进行随时评估，学生根据评估结果可以随时反思自己仍存在的问题。

3.4实验教学考核方法评估

笔者选择生物医学工程专业2012级学生开展实验研究，共4个班级120名学生，在2013～2014学年第二学期和2014～2015学年第一学期进行实验课程教学中应用PBL+LBL实验教学模型，对实验前后得到的实验成绩数据进行统计，并用SPSS 10.0软件进行分析和T-student检验，P<0.05为统计学差异显著性。

笔者通过设计问卷调查及组织访谈的形式，在实验教学活动结束后，采用不记名的方法，从如下几个方面调查学生对PBL+LBL实验教学模式的效果评估。共发出调查问卷120份，回收率为100%。

在PBL+LBL实验教学模式给学生带来的收获方面的问卷调查中，问卷中有96.5%的同学表示解决实践问题的能力得到了提高，只有2.5%持不确定的态度，1%的同学认为自己并没有什么收获；在PBL+LBL实验教学模式对增强自学能力、拓宽知识面及增加信息量有多大影响的问卷中，95%的同学表示各方面能力得到了一定的提高，收获颇丰；在PBL+LBL实验教学模式对学生以后学习和工作的帮助方面，表明大约91%的学生认为该课程对今后学习和工作非常有帮助、有帮助和有一定帮助；大约87%的同学对应用PBL+LBL实验教学模型感到非常满意、满意和基本满意，表明实验教学模式的设计获得了学生的普遍认可；大约84%的同学对实验教学的评价方式持非常满意、满意和基本满意的态度，表明PBL+LBL实验教学模型评估方式获得了学生的认可。

4.结语

基于以上数据及分析，本课题研究组认为基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模型及教学模式的教学效果在实验班级得到证实，该理论模型可以在本校其他专业的实验课程教学进行全面实践和进一步完善，然后在其他院校的专业实验课程教学进行应用、推广，具有很强的实践推广价值。

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资助项目：温州市科技局软科学研究项目（R20140019）；温州医科大学课堂教学改革项目（YB2012057）。