基于软件应用和设计为核心的课程群建设改革探索

杨爽，赵若晗，史嘉翊，董默，汤有鹏

（1.牡丹江医学院，黑龙江 牡丹江；2.牡丹江医学院附属红旗医院，黑龙江 牡丹江）

医工融合学科的内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，是生命科学与理、工学科的交叉应用。由于医工融合学科专业具有知识结构交叉跨度大、综合性较强、各种高新技术交叉融合、发展速度快等特点[1]，对于融合学科应用型人才培养，不仅需要通过毕业后实际工作来完成，同样也需要在大学期间培养。医工融合学科人才要能够发展新的概念，建立新的知识，创立新的技术，开发新的材料和器械，为人类的健康事业服务，这就要求医工融合专业的学生应具有复合型的专业知识结构和较高的综合能力素质。

一 国内外医工融合专业教学现状

生物医学工程专业作为医工融合专业的代表之一于上世纪50年代美国首先在研究生院建立了其教学计划。这些教学计划通常招收工程或生物医学领域的学生[2]。直到研究生教育取得成功以后，各个大学才在传统的工程系将生物医学工程作为选修专业在本科教学计划中实施，从此，生物医学课程便纳入到传统的本科工程课程表中。

我国医工融合专业的本科教育起始于20世纪70年代末[3]，其中既包含理工类院校也包含医科院校，由于教学条件，教学目标，授课资源，就业形势的不同，导致了同为医工融合专业在人才培养模式及培养目标方向上均有较大的差异，经过30多年的发展，也各自形成了自己的特点[4-8]。

二 以软件应用与设计为核心的课程群建设的必要性

医学院校相对于理工类院校在医工融合专业人才培养方面有其自身的优势，首先，医学课程所配备的师资力量强，学生的医学知识掌握扎实。其次，医学院校的附属医院资源丰富，学生实习、毕业设计等教学活动可以更好地结合临床实际应用[9-10]。尽管如此，医学院校在培养医工融合人才方面对比理工类院校仍有诸多不足：

1.工程技术基础知识相对薄弱，实践资源缺乏，行业发展处于落后地位，学生工厂实习机会更少，致使学生动手能力、分析和解决问题的能力受到限制。

2.医学院校更注重医学相关知识的教授、采用医学人才培养模式，而工科课程往往较少或学得不够精细，尤其软件工具类课程更少。

3.医学院校的医工融合专业求职更加受限，绝大部分职位与医学相关，如医疗器械行业等，本身融合交叉学科的优势并没有显示出来。

面向本校医工融合专业学生展开的问卷调查结果显示：高达84%的学生针对从业及未来发展有一定的困惑，不清楚融合学科的实际意义和发展前景。因此，作者及其团队组织一次以软件应用与设计为核心的课程群建设改革，此次改革面向融合学科代表：生物医学工程专业学生全方位开展。

三 以软件应用与设计为核心的课程群建设方法介绍

（一） 面向对象

本文课程群建设改革方法选择了黑龙江省某医学院校2017级生物医学工程专业1班作为对象，该班级共26名学生，随机选择其中13人作为课改班对象。另外13名学生作为普通班，按照既定培养方案接受培养。

（二） 改革周期

本次改革于2018年9月开始，至2020年6月结束，进行为期4个学期的完整不间断的改革。

（三） 改革方案

1.授课内容调整。课改班的13名学生接受为期2年的理论课授课内容调整，包含11门专业课及专业基础课，普通班学生按照原始培养方案内容进行相关课程的学习。课改班与普通班学生学习内容详细差别如表1所示。

表1 课改班课程新增内容列表

（四） 以求职为导向的内容调整

为更快地适应医工融合专业未来求职与工作，为课改班学生设计了5项以就业为导向的任务，具体包括：

1.医疗器械英文说明书的翻译和讲解：针对毕业实习和工作的主要场所为医疗器械公司，且目前多种大型医疗器械主要生产自国外的现状，要求每名学生在一学期内完成一种大型医疗器械（CT/MRI等）主要操作说明的翻译与讲解，并以PPT汇报的形式对班级内同学展开。

2.软件设计与开发：在大二上学期完成对四门软件的学习后，在周末实验室开放时间，要求学生完成一项软件的开发和设计实现工作。学生3-4人一组共同完成，要求学生从调研→需求分析→概要设计→详细设计→代码撰写→测试等方面体验完整的软件开发流程。并在期末向班级同学展示开发软件的成果。

3.大学生科研项目申请书撰写：大二下学期和大三上学期，每学期要求每名同学撰写一份大学生科研立项申请书，同时以PPT汇报的形式将申请项目向班级同学进行讲解，并尝试申报。

4.科研论文撰写：大三下学期根据上述三项内容，完成学生小论文撰写工作（医疗器械的认知、软件开发及应用、科研项目总结等），并独立进行毕业论文的拟题工作。

5.简历制作：针对课改班的学生进行了简历制作级面试技巧的培训，并在大三实习单位招收实习生前完成了实际的模拟面试。

图2 课改班与普通班专业基础课及专业课平均成绩对比图

四 以软件应用与设计为核心的课程群建设改革成效

本次改革共经历完整的4个学期，取得了明显的效果。从学生专业课程成绩、申报大学生创新立项数目、外语成绩、毕业论文开题情况及毕业实习单位录取情况进行了公平准确的评价，现将改革成果进行详细展示。

（一） 专业课成绩分析

由于课改班和普通班的授课顺序不同（考试的学期不同），保证出题教师是同一人且试题难度接近。现将课改的主要专业课及专业基础课课程的平均成绩和优良率进行对比显示，如图1和2所示。

图1 课改班与普通班专业基础课及专业课优良率对比图

（二） 申报学生科研立项情况

学校在2019年4月和2020年4月分别进行了两次大学生创新创业实践项目的申报工作，在两次申报中，课改班的13名学生以主持人的身份申报了项目3项，作为参与者有10人参与了项目。普通班的13名学生以主持人的身份申报了项目1项，作为参与者有3人参与了项目。

（三） 英语四六级通过情况

截止到2020年6月，课改班的13名学生全部通过了大学英语4级考试，其中7名学生通过了6级英语测试。英语4级通过率比普通班高30%，6级通过率高39%。

（四） 毕业论文开题情况

学校在2020年5月学生进入实习前进行了毕业开题工作的布置，截止到2020年12月底，13名课改班的同学均已经顺利完成开题工作，其中9人毕业设计题目与课改使用软件相关，占比近70%。

（五） 毕业实习情况

2017级生物医学工程专业26名学生目前已经全部进入实习阶段，在实习单位招聘实习生的过程中，13名课改班的同学均在第一轮面试时被不同的实习单位选中（共进行了三轮实习面试）。

五 结语

本次以软件应用与设计为核心的课程群建设改革，以培养学生全面能力为主要目标，以学生实习就业为导向全方位的开展。在为期2年的改革中，从学生成绩、外语水平、申报科研项目、完成毕业开题及毕业实习招聘等方面进行了全方位综合考核，其主要效果体现在：

1.在医工融合专业学生未来职业中，软件的应用在占有较大比重，采用此种教学方法，可增强学生的动手能力，保证了其今后顺利就业。

2.以软件应用与设计为核心的课程群可涉及多学科，针对医工融合专业的主要专业课及专业基础课程课程均可使用本改革方法，改革整体性较强，既方便了不同学科老师统一掌握授课学生学习状态，同时也为实验室老师管理学生减少工作量，让医工融合专业学生从大二到大三实习前的两年时间有一个完整的计划。

3.改革的课程本身锻炼学生动手能力及设计思维，课程群建设改革不仅仅是增强了学生软件操作能力，还提升了学生设计思维，且学生体验了完整的软件开发流程（MATLAB语言软件设计），帮助学生更好更扎实的掌握所学知识。

4.在实践课及学生科研中引入应用与设计方法后，对以往大量的数据进行图表化分析、对比分析以及误差分析采用常规手绘的方式有了质的提升和优化，更好地帮助了学生完成实践课内容，提升了学生科研手段及对科研的兴趣。

本次以软件应用与设计为核心的课程群建设改革在生物医学工程开展后，预计继续引入其他软件进一步辅助改革授课内容，同时对其他医工融合专业进一步探索尝试，为医学院校培养合适的医工融合人才奠定基础。