医工融合背景下高职专业课混合式教学的构建与实践——以《医用传感器》为例

胡童宜

(重庆医药高等专科学校 基础部，重庆 401331)

引言

近年来，医学与工程技术结合的交叉融合(即医工融合)逐渐作为引领未来医学创新的主导方向[1]。在此背景下，培养医工交叉复合型人才逐渐融入各高校人才培养体系，医工融合的理念被应用在课程教学过程中[2][3]。

医疗设备应用技术专业是高职院校设立的医学和工程交叉专业，该专业培养掌握生命科学、电子技术、计算机技术基础知识，具备医学与工程技术相结合的工程实践能力，能在医院、医疗器械企业等领域从事医疗设备制造维修、技术管理、应用开发等工作的应用型、复合型技能人才。《医用传感器》是高职医疗设备应用技术专业的一门重要课程。医用传感器作为拾取生命体征信息的“感官”[4]，是医疗设备、智能系统定量获取信息的关键器件。从该专业的整个知识体系来看，该课程以物理、电子电路等为基础，后续衔接医学电子仪器等专业课程，起着承上启下的重要作用；从应用能力培养上看，无论是参加各种竞赛或者设备制造维修，都离不开该课程的知识作为支撑。

目前《医用传感器》教学过程中有三方面的问题：一是教学内容抽象枯燥，学生缺乏学习兴趣。医用传感器从转换原理、测量电路及应用三部分进行讲授，涉及概念抽象、公式繁琐等特点，高职学生学习能力和逻辑抽象思维能力相对欠缺，传统课堂教学方式以教师讲解灌输为主，让学生被动地接受知识，往往使得学生产生畏难情绪，丧失学习兴趣和积极主动性。二是实践教学呆板，学生应用能力薄弱。传统的实践教学为验证型实验，学生缺乏对传感器应用的主动思考，无法获得传感器选用、测试电路的设计和调试等应用能力的锻炼和培养，而这些恰恰是引导学生如何将理论知识应用于实际的关键环节。三是课程能力培养无专业特色。课程教学以传统工科知识为主，没有突出医工融合背景下传感器与医学知识的融合，缺乏传感器技术的医学应用和工程实践能力的培养，使培养出来的学生虽然能够掌握传感器的基本理论知识，但缺乏应用工程思维解决生命领域问题的能力。与人才培养目标要求的医学与工程思维兼备，具有医工交叉融合的应用型人才相背离。

本文基于智慧职教云平台，针对传统教学中的问题开展了《医用传感器》课程的教学改革，探索和实践以医工融合、应用创新为核心素养目标的混合式教学，将线下课堂的面授教学、基于网络的在线教学、移动学习三种方式完全融合，真正发挥混合式教学的优势，实现医工融合的应用型人才培养目标。

一、以医工融合、应用创新为核心素养目标的混合式教学总体设计

2014年，教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》明确指出，教育部将组织研究各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[5]。强调知识的主动建构，重视知识的迁移运用，立足于真实问题的解决，培养学生的核心素养，是当今教育的热点和方向[5]。以核心素养为导向的教学设计要求我们在教学设计时改变传统的以学科知识为本的价值取向，秉持以学生能力为本的价值理念，由知识传递的设计转变为能力培养的设计[6]。相应地，其教学模式也从传统的以教师讲授为主、学生被动学习转向多采用以探究式教学为代表的生成性教学策略，即由“教师为中心”或“知识为中心”向“学生为中心”转变，教师的主要职责也从知识传递者向学习促进者或者设计者转变。

《医用传感器》课程以医工融合、复合创新为核心素养目标，进行了混合式教学的总体设计。在混合式教学模式的设计中，充分发挥医学院校的优势，重新规划教学内容，构建了分层次、多阶段、多学科融合的立体教学体系。教学过程中强调“医工结合”，教学内容中注重“医工渗透”，教学方法上注重“医工联合”[7]，教学评价中注重“工为医用”，从而达到“医工融合”。

(一)教学过程设计

教学过程分为课前导学、课中研学和课后拓学三个阶段，具体过程如图1所示。通过合理的教学过程设计，实现线上线下教学的完全混合，提供给学生良好的学习体验，充分发挥学生的自主化学习和个性化学习，从而获得能力上的不断提升。

图 1 混合式教学过程设计总体框图

1.课前导学阶段

采用线上教学，教师发布导学资源，导学资源分为情景导学和问题导学两部分，激发学习兴趣，学生在课前进行自主学习，完成导学测试，教师分析测试结果，以学促教。

2.课中研学阶段

采用线下面对面课堂，教师根据导学自测结果进行针对性答疑解惑，然后发布项目路标任务，引导学生开展小组讨论如何解决问题并合理分工完成项目任务，最后进行成果展示和点评总结。这部分主要采用理实一体教学方法，加强知识的内化和迁移。在理实一体的项目式教学活动中，通过问题导向的项目教学，以实际工作任务驱动学习，鼓励学生自己去探索问题、参与探究过程、寻求解决方案，支持学生在自主探究过程中实现专业知识的建构，让学生在此过程中感受到自主学习的成就感，并体会到所学内容的价值，培养学生沟通表达、团队合作等职业素养。

3.课后拓学阶段

采用线上+线下结合的方式进行，通过个性化资源推送，针对不同能力层次的学生进行个性化教学，同时开展线上线下拓展项目，组织学生去医院、企业进行实践，提高教学与行业的融合度，鼓励和指导优秀学生参加各种技能竞赛，以赛促教，满足一些学生的个性化学习和能力成长，进一步加强学生各方面能力的提升。

(二)教学内容与资源设计

在混合式教学模式中，教师的角色从由知识的传递者转变为学习的设计者和学习的支持者[8]。精心设计的教学内容帮助和引导学生完成学习任务，达成学习目标。学习资源支撑每个学习活动步骤，兼顾学生的学习能力和认知情况，满足学习需求。学习资源“以学生实际需求为中心”进行构建，主要包括学习任务、案例讨论、知识点PPT、视频、在线题库、个性化拓展学习资料包、竞赛资源等。

《医用传感器》传统授课内容以工科内容为主，偏重工作原理的讲解和相关测量电路的分析，以学科为中心，注重理论上系统阐述，强调的是知识传授，以教师为中心，较少融合医学知识，不满足培养医工融合复合型人才的要求。因此，对传统教材内容进行了重新整合，提出了基于医工融合的“理实一体”的项目化教学方案。教学内容的设计坚持“以项目为引领，以任务来驱动，以能力为本位，岗位需求为导向”“基础性与实用性有机结合、工程与医学有机结合”的原则，适当重组教材，重点针对医疗设备技术人员的技术技能要求，简化繁杂的公式推导，减少晦涩枯燥的理论阐述，重点培养学生的动手能力，实现一体化教学。对原有学科体系框架进行重构，侧重工程技术在生命医学领域的问题解决，将教材上十几种传感器整合为医疗仪器上常用的六种类型传感器，对温度、血压、呼吸、心电、血氧和血糖的测量作为项目进行教学，每个项目又细分为多项任务，引导学生在任务中理解专业知识，培养专业技能。

(三)教学效果评价设计

混合式学习评价遵循“以学生能力发展为中心”的原则，采取 “线上+线下”结合、“课前+课中+课后” 分阶段、“过程性评价+期末总结性评价”结合的立体化评价方式，具体评价方式及内容如表1所示。

表 1 学习行为评价方式及内容

课前：线上，利用职教云平台收集的学习行为数据比如课件和视频学习时长、线上讨论发帖回帖数和自学测试正确率，教师精准识别学生的学习基础、学习动机、学习兴趣，及时调整教学策略，学生通过测试正确率客观认识自己，调整学习策略，实现以评促学，以评促教。

课中：线下课堂，通过师生互动参与度、学生课题发言积极性、小组讨论参与度评价学生的沟通能力，学生实训技能掌握程度及项目结果展示评价了解学生学习情况，教师可根据学习评价结果定制个性化学习路径。

课后：线上和线下结合，线上拓展学习测试结果，线下职业证书通过率及竞赛成果评价学习目标达成情况及个性化学习情况，教师形成总体的学习评价报告，促进教学迭代和改进。

二、混合式教学模式实践示例

本研究选择某高职院校“医疗设备应用技术”专业大二两个平行班级作为研究对象，其中实验班级38人，开展《医用传感器》课程的混合式教学，对照班级35人，采用传统教学模式。表2展示了温度传感器项目混合式教学的具体实施流程。

表 2 温度传感器项目的混合式教学具体实施

三、教学效果评估

为检验混合式教学的实施是否达到核心素养的培养目标，本文从专业知识技能、自主学习能力和素质能力三方面进行教学效果评估。

(一)专业知识和技能评估——实验班与对照班期末成绩前后对比

实验班与对照班期末成绩从以下三个方面进行对比分析：(a)理论考试成绩；(b)实训考试成绩；(c)期末总评成绩。实验班和对照班的成绩是否存在差异使用SPSS软件进行独立样本 T 检验。

从图2可以明显看出，实验班的理论考试、实训考试和期末总评成绩都较对照班有明显的提升，T检验结果表明两个班学生的成绩差异显著(p<0.01)。上述结果说明通过混合式教学的实施，明显有效地提高了学生的理论知识水平和实训技能水平。

图 2 实验班和对照班期末考试成绩分布图

(二)自主学习能力和素质能力评估——实验班与对照班能力前后对比

采用问卷调查的方式研究实验班和对照班在混合式教学模式实施前后的自主学习能力和素质能力情况。在本次问卷调查中，对照班在前测和后测中发出问卷35份，回收问卷35份，有效问卷数量为35份；实验班在前测和后测中共发出问卷38份，回收问卷38份，有效问卷数量为38份。问卷调查结果分析如表3所示。这些数据均表明，相比传统课堂讲授，采用混合式教学模式，大大提高了学生的学习兴趣、自主学习能力、团队合作能力、表达沟通能力及创新能力。

表 3 认知能力和素质能力前后对比

结语

在医工融合背景下，针对高职医疗设备应用技术专业课《医用传感器》进行了混合式教学模式的构建和实施，主要对教学内容进行了理实一体项目设计，对医学知识和工科知识进行了深度融合，旨在培养兼备医学思维和工科思维的交叉应用型人才。同时，利用信息化技术的便利，开展了线上与线下结合的混合式教学。从教学效果评估来看，学生的专业知识、职业技能、自主学习能力、创新能力及素质能力都有了较大的提升，说明该教学改革的实施具有明显成效。混合式教学模式克服了传统教学的一些弊病，发挥了以学生为主体，教师引导启发的特点，更好地实现了高职人才的培养目标。