基于DBL的电子类课程群混合教学模式的探索研究

申杰奋，毕彦平，朱永涛

（新乡医学院 医学工程学院，河南新乡 453003）

在新工科、新医科建设背景下，要打造真正的大学课程、造就卓越的本科专业、培养优秀的大学生，课程体系设计就需要打破学科之间的壁垒、专业之间的藩篱。课程群建设是一个系统工程，将专业人才培养作为首要目标，以课程之间的逻辑联系为纽带来构建一个完整的知识架构，形成具有“多学科交叉融合”和“实践围绕”特征的课程群[1]。在大数据、人工智能和“互联网+”等新一轮的科技革命，以及《中国制造2025》战略的形势下，结合我校实际情况，通过对生物医学工程专业电子类课程群的建设，可以制定符合专业特色的课程体系，提高教师的专业水平，突出“医工交叉”的专业特色，促进学生能力、素质与知识的全面提升和协调发展。

1 教学改革的意义

基于互联网与信息技术的混合式学习方式与以往传统的学习方式不同，这种方式突破了学生学习时间和空间的限制，实现了教育资源的共享化、学习过程的自主化、学习风格的个性化、学习评价的全程化以及教学管理的高效化[2-3]。因此，构建基于DBL 的电子类课程群混合教学模式对专业人才的培养具有重要意义。

本次尝试在实施混合式教学的过程中从新的角度进行电子类课程群体系的构建。医学电子类课程主要包括电路、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、信号与系统、数字信号处理、电子技术课程设计与医学仪器原理等，均为医学院校生物医学工程专业极其重要的专业基础课和专业核心课，具有很强的实践性。根据工科课程的特点，在高校实施混合教学模式具有一定的难度，在我院开展线上线下混合教学模式的课程又相对较少，在医学院校工科专业实施混合教学模式具有一定的意义和价值。

2 改革举措

2.1 以DBL 为中心开展教学

对电子类课程开展模块化教学，并针对典型电路提出设计思想和项目，包括具体要求和指标，根据要求整合核心课程的知识，实现专业知识的循序渐进和有机融合。

比如在模拟电子技术基础课程比例放大电路这一节的讲授过程中，首先由学生在课堂上交流课下的预习成果，其他学生如果有问题可以及时提出，大家进行讨论。为了能够开发学生的发散性思维和激发学习兴趣，教师提出问题，信号从反相输入端输入，可以得到一个相位相反的成一定比例的信号。在授课时可提出高阶性问题，如果需要设计一个控制系统电路，需要同时采集温度、湿度和压力等信号，需要将这些信号以uo=-3ui1-1.2ui2-0.5ui3 形式输出，可以设计什么样的电路来实现，通过以已学知识引导学生思考、讨论、设计，以此引出反相输入求和电路。通过提出问题-思考问题-解决问题的思路，来设计课堂教学环节。

通过以设计为中心的教学方法，促进学生思考，并用所学的知识来设计和解决问题。对于电子类课程来说，整体知识架构体系是互为关联、相互支撑的关系，每个知识点都可以根据实际情况来进行设计，使课堂教学活动的设计遵循“两性一度”的“金课”标准（高阶性、创新性、挑战度）[4]，教师应重视课程资源与学习活动的设计，以实现对人才的专业性和复合性的培养。

2.2 多元化课程体系的构建

在原有电子类课程建设的基础上，通过融合相关学科知识，引入科技行业新的技术与工艺，建设新的课程群，合理安排各课程理论与实践教学，改革实践体系课程群，与大数据、人工智能及互联网相结合[5]，可以培养适应时代变化的人才。

依据生物医学工程专业的特点，在培养计划原有框架的基础上，保持各课程的总学分不变，按照“理论与实践一体化”模式，以专业课程为核心，专业基础课程为支撑，面向新工科、新医科发展需求，构建以基础型实验项目、研究与探究型实验项目、综合应用型实验项目为主线的分层递进式实践教学体系，将内容具有关联性的理论课与实践教学环节完全有机融合。通过组建混合课程群，统筹安排教学活动，进一步使原本关联较少的专业课程形成联系更为紧密的课程群，实现多门课程的交叉融合，最终构建成为体系化、模块化专业课程群[6]。

2.3 课程群思政体系

根据生物医学工程专业人才培养方案，重新修订医学电子类教学大纲。根据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》和人才培养计划的要求，重新梳理课程教学理念和教学设计，确定教学过程中的教学理念，并开始进行课程思政库的建设，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。通过在课程中融入思政元素，注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[7]。

在教学过程中，以立德树人为着力点，将基础知识与工程应用、学科前沿发展相结合，将医学和科技发展相结合。从科技发展给社会和生活带来的变化出发，促进思政教育与专业课程教学之间的融合互动，实现显性教育和隐性教育的统一，“融物细无声”地促进理工科专业课与思政课的同向同行，最终实现价值导向下的知识传承。

2.4 创新型人才培养模式的构建

通过整合课程群内容，优化教学资源，针对生物医学工程专业人才培养目标，提出“一素质、四能力”的五模块培养模式。“一素质”指的是对学生的思想道德素质、伦理教育、个性发展、身体健康和心理健康教育，“四能力”指的是学习能力、设计能力、工程实践能力和创新应用能力[8]。在五个模块中有不同的课程支撑，各门课程在不同的能力模块中相互交叉，起着不同的作用。

在实施能力培养的过程中，以培养学生实践创新能力为目标，同时融入CDIO 工程教育的理念，搭建多层递进的实践教学体系，实施从单门课程实验到课程群系统综合设计，再到课外参与科研课题的阶梯式推进[9-10]，实现基础能力—专业能力—综合能力的多层面结合，完成从简单到复杂、从单一到综合的实践教学过程，符合新工科人才培养的基本要求。

3 教学效果

（1）通过构建电子类课程群，增加了课程负责人之间的联系，使相关课程内容互相融合。例如信号与系统，分析电路的时域电路时，既会用到电路原理的基尔霍夫定律和各种电路定理，又会用到模拟电子技术课程中的电路设计，课程内容的交叉使教师增加了讨论与交流的机会，同时也使学生了解每门课程的重要性，培养学生关联性思维能力，更为全面地看待问题，不是为了学而学，而是有层次的递进。通过建立全方位、多元化的知识结构，结合多门课程的混合教学模式，加强了课程知识的覆盖面，完善了学生的知识架构，同时也提高了学生的兴趣和热情，促进了学生思考和全面看待问题能力的提升。

（2）通过对医工专业学生推广以设计为中心（DBL）的教学理念，使学生积极地参与自主、协作、探究性的信息活动，获取专业知识，融合已具备的知识和经验，进行分析、讨论、调查，设计出具有创新性的作品[11-12]。例如在讲解电压比较器的过程中，让学生了解电路的实用性。课程结束后给学生布置拓展性的教学任务，以小组为单位查阅资料和文献，设计不同功能的电路，在课堂上以小组形式展示，并用仿真软件Multisim 或Proteus 仿真电路模拟仿真。整个过程提高学生的学习欲望，学会使用相关的软件，从而获得极大的成就感。

（3）通过构建电子类课程群，力图把教材内容体系转化为教学内容体系。从教学内容到教学方法，一直处于不断创新的过程中。目前，实行“教、学、做一体化”的教学模式，整个教学过程采用启发式、讨论法、项目式教学等方法，力图让学生成为教学的主体[13]。因此，我们近两年一直在践行新的教学方法和模式，采用线上和线下相结合的混合式教学，教学内容本着“精讲教学内容，突出重点、难点问题，讲解深刻、透彻”的教学理念，运用“案例导入、项目展示、教学视频或动画、实例应用、仿真教学”等多样化的教学方法和手段，鼓励学生参与整个教学过程，布置教学任务单，在课上讨论设计的合理性与创造性，激发学生的创造力和发散性思维。教师通过观察、适当的引入和指导，提高教学效率。

（4）通过改革教学模式，课堂氛围有显著变化，教学效果也明显提高。课程评价方式主要采用多元化的综合性评价方式。综合评价成绩=实验教学20%+平时表现30%+期末考试50%，其中平时表现主要包括视频观看、章节测试、学习次数、学习讨论、课堂表现、小组合作、课堂签到及课后作业等项目，这种评价方式更加全面和科学。从学生的期末成绩来看，混合式教学模式更加适合现代大学生的思维模式，更受学生欢迎。

4 结语

在新工科、新医科背景下，基于生物医学工程专业人才培养的基本要求，对医学电子类课程群的教学模式进行实践和研究，充分考虑各门课程的特点，将以DBL 为中心的混合式教学模式引入高校的教学活动中，建立模块化交叉的电子类课程体系，构建融合式的教学新模式，同时更新教学手段，打破教育资源的局限性，突出实践教学环节，实现考核的全面性。实践证明，相较于传统教学的教与学模式，融入了DBL 的混合式教学模式更有利于培养学生的自主学习、创新、探究及团队协作能力，促进了教学质量的提高，提升了学生的工程实践能力与创新创业能力[14]。根据目前的教学现状，依托现代化的教学手段，将来考虑将DBL 与智慧教育相融合，期望通过使用互联网与信息技术，更有效地提升电子类课程群的教学效果。