工程教育认证背景下生物医学工程专业卓越工程师生产实习改革研究

摘 要：该文针对生物医学工程专业卓越工程师生产实习中存在的三大问题（实习教学计划与学生培养的终极目标间的匹配度不够，校内外实习教学模式不先进导致学生实习热情不高，实习考核评价体系不健全），基于工程教育认证的基本理念，对生产实习的教学体系、教学模式及教学评价进行了多层次的改革，包括构建面向“订单培养”的多层次实习教学体系、基于 “翻转课堂”的新型实习教学模式及多元化的实习评价体系，显著提高了学生的创新能力和工程实践能力，有力确保了生产实习效果。

关键词：工程教育认证 生物医学工程生产实习 教学改革

中图分类号：G642.44;R-4     文献标识码：A           文章编号：1672-3791（2021）09（c）-0000-00

Research on Reform of Production Practice of Excellent Engineers Majoring in Biomedical Engineering Under the Backgroundof

Engineering Education Certification

ZHANG Xuming*

（College of Life Science and Technology， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan，Hubei Province，430074China）

Abstract： There exist the problems in the production practice of excellent engineers majoring in biomedical engineering，i.e.，the matching between the teaching plan and their cultivation goal is not enough，the unadvanced teaching mode inside and outside the school leads to the students insufficient enthusiasm for practice， and the practice assessment and evaluation system is not perfect. Aiming at these problems， this paper has proposed a multi-level reform scheme on the teaching system， teaching mode and teaching evaluation based on the basic concept ofengineering education certification. The reform includes the construction of the teaching system for order-orientated cultivation， the novel teaching mode based on "flipped class" and the diversified practice evaluation system. The reform has greatly improved students'innovative ability and engineering practice ability， thereby forcefully ensuring the effect of production practice.

KeyWords： Engineering education certification; Biomedical engineering;

Production practice; Teaching reform

華中科技大学生物医学工程学科于2007年被评为国家一级重点学科，在2017年的全国第四轮学科评估中被评为A+[1]。该校生物医学工程卓越工程师计划（简称生卓计划）于2011年开始实施，该计划针对医疗器械领域的人才需求，着力培养具备国际视野和创新意识，具有实际工程能力的卓越工程技术人才。生产实习是生卓计划的核心环节，对培养学生的创新能力及工程实践能力具有重要价值。工程教育认证是工程师资格国际互认的重要基础[2，3]，对加强高等工程教育与工业界的联系及促进其国际交流具有十分重要的作用和价值。工程教育认证也是衡量卓越工程师培养质量的重要标准，对学生的工程实践能力和创新能力提出了比较高的要求。近年来，我们遵循工程教育专业认证标准，围绕生卓计划中的生产实习课程，开展了包括实习教学体系、教学模式及教学评价等一系列教学改革，有效地解决了生产实习中存在的问题，大大提升了学生的创新思维和工程实践能力，强化了生产实习效果。

1  生产实习存在的问题

此前的生产实习课程在教学计划、教学模式及实习评价等方面存在一些问题和不足，具体体现在以下3个方面。

1.1 实习教学计划与学生培养的终极目标间的匹配度不够

由于校内有丰富工程实践经验的教师不多，实习教学计划和大纲的编写缺乏行业专家的指导，因此之前的教学计划过多强调专业基础应用方面的能力培养，而对工程应用能力和创新意识方面的培养力度不够，使得实习内容与就业意向、市场需求等吻合度欠缺。

1.2 校内外实习教学模式未能与时俱进，导致学生实习热情不高，实习效果不佳

此前校内实习与生物医学工程专业的主流技术脱节，而互联网技术、虚拟仿真等先进手段几乎很少在校内实习中运用，同时在校外实习过程中，校内外导师主要充当实习的主导者，而学生则多为被动实习，这些因素导致学生自主实习热情不高，难以保证实习效果。

1.3 实习考核评价体系不健全

此前生产实习效果评价手段比较单一，如仅通过学生考勤和实习报告等对实习效果做简单评价，而未对学生在实习准备、现场实习和实习总结这3个重要阶段所体现出的综合素养进行全面评价。同时，生产实习考核评价目标比较含糊，成绩评也定存在一定的主观性和随意性。

2  生产实习改革的整体思路

针对此前实习教学计划缺乏针对性、校内外实习教学模式不先进和实习评价指标缺乏科学性等问题，基于工程教育专业认证的三大主要理念（即成果导向、以学生为中心和持续改进）[4]，在生卓计划中对生产实习进行了改革，即以生产实习内容模块化、实习过程和考核“问题”化、实习模式混合化为目标，通过构建面向“订单培养”[5]的多层次实践教学体系、建立基于翻转课堂的新型教学模式、构建多元化的科学实习评价体系等措施，达到有效提升实习效果的目的。具体思路为：在系统分析工程教育专业认证对学生实践能力要求、学生个体实习意愿、安全因素、实习经费和实习单位实际情况基础上，确定有效的实习教学计划、实习模式和实习内容;借助华中科技大学生物医学工程本科教学实验室和已建校外生产实习基地的现有资源，以翻转课堂教学模式为手段，实施校内外模拟实习和现场实习;针对实习效果评价问题，形成以问题和答辩为主，以实习报告为辅，综合考虑平时表现和现场表现的成绩考核制度。由此，最终建立包含实习计划总体方案优化、基于翻转课堂的模拟实习与现场实习教学手段改革、基于现场操作和答辩的考核手段完善等环节的完整链条，为提升学生工程实践能力提供了有效途径。

3生产实习改革的具体措施

3.1 构建面向“订单培养”的多层次实习教学体系

为解决此前的实习教学计划与学生培养的终极目标间的匹配度不够的问题，我们从教师队伍和教学计划的制订这两个方面入手，构建多层次实习教学体系。就教师队伍而言，我们不断完善校内专任教师到医疗器械产业领域的知名企业和研究机构进行一线学习交流的机制，在此机制的支持下，校内老师定期到上述企业和机构开展交流，充分了解产业技术需求和专业技术人才需求，同时熟悉了企业生产技术及工艺流程等，由此提高生物医学工程专业的实践教学水平。同时，进一步加强聘请医疗器械产业领域知名企业的技术骨干到学校兼职授课或参与实践教学的制定工作。通过完善教師培训、企业交流和深造的常规机制，形成一支了解医疗器械产业发展及人才需求和工程实践经验丰富的高水平专职和兼职结合的教师队伍，为制订合理的生产实习计划打下了坚实的基础。在教学计划制订方面，根据工程教育认证的要求，本着“为企业订单培养人才”的原则，工程实践经验丰富的校内实习指导教师在企业导师的协助下，划分实习模块内容，强化实习教学环节，构建了基于OBE （Outcomes-Based Education）[6，7]的多元化生产实习教学体系，具体包括：推进人才培养与生产劳动和社会实践相结合，以“启迪创新思维和培养工程实践能力”为核心，整合课程实践教学内容，将实习中的各个环节围绕强化医疗器械产业研发人才的培养目标进行有机整合和衔接，构建有利于培养理工医交叉渗透的复合型研究开发类专业技术人才的实践教学体系，使实践教学环节形成为集“基础、应用、综合、设计、创新”为一体的多方位、多层次的有机整体，全面提高学生的创新思维和实际动手能力。在实践教学体系的具体实施方面，先通过校内工程应用训练和校外现场实习相结合方式，让学生在校内实习基地开展短期的工程应用训练，为后期去企业开展现场实习打下基础，然后让学生进入医疗器械公司，通过参观公司、实际接触和操作不同的医疗器械产品及在企业里完成企业交付的工作任务等形式，了解医学仪器的基本原理、基本设计和实验方法，应用掌握的基础理论知识进行与医学仪器相关的综合性、工程性的设计和开发等，由此培养学生的创新思维能力及在实际中发现问题、分析问题和解决问题的工程实践能力。

上述新的实习教学体系不仅为培养满足医疗器械产业需要、在医学影像和医疗设备等方面具有较强研究开发和工程实践能力的复合型创新创业人才提供了实践教学支撑，而且为探索培养适应生物医学工程产业发展需求的实用型卓越人才的新模式提供了有效支撑。

3.2 建立基于“翻转课堂”的新型实习教学模式

遵循“兴趣驱动、学生自主、注重过程、虚实结合”原则，依托生物医学工程本科教学实验室中的两大实习平台（包括医疗器械设计技术训练平台、医学影像和生物组织材虚拟仿真平台）及已建立的十余家校外实习基地（包括深圳安科高技术股份有限公司、深圳市菲森科技有限公司、安翰科技（武汉）股份有限公司、武汉联影医疗科技有限公司、武汉亚洲生物材料有限公司、武汉湖北锐世数字医学影像科技有限公司及武汉迪正雅合科技有限责任公司等），围绕生物医学工程领域内主流的影像技术及生物材料，借助互联网和虚拟仿真等先进手段，建立以“实习微课”为基础的“翻转课堂”[8，9]教学方式，激发学生的实习兴趣，达到完善生产实习教学、培养学生自主创新思维和实践技能的目标，上述“翻转课堂”教学模式实现思路如下。

首先，校内导师在由来自医疗器械知名企业的兼职教师（包括企业家和工程技术人员）的协助下，制作“实习微课”，微课的核心是介绍实习基本情况，同时将课堂中讲授的理论知识点融入实习之中，其主要内容包含校内实习基地情况（基地地点、设备和平台情况、校内实习任务及安排等）各实习企业基本情况介绍（企业历程、企业主要产品、企业实习任务具体要求及安排）、与实习任务相关的软件和硬件设计核心技术介绍等核心信息。学生自主学习这些“实习微课”内容，包括观看校内实习基地和企业相关视频，学习相关课件及企业生产相关的资料等，初步熟悉校内生产实习基地及校外企业的相关情况，了解校内外实习任务的具体内内容，知悉开展生产实习必备的专业知识和工程实践技能，并提前储备相关知识和掌握基本实践技能。

其次，在考虑学生的就业意向和职业规划的前提下，校内导师结合“翻转课堂”教学模式，指导学生开展个性化的“模拟实习”，该过程中学生自愿分组，在仿真或虚拟环境及实际操作环境下，借助虚拟现实和混合现实等手段及实际的医疗教学设备，在生物医学工程本科教学实验室自主完成校内实习任务，实习过程中学生有任何疑问或问题可以及时向老师请教，而指导老师也会有针对性地对学生进行提问或考查学生完成实习任务的情况。学生通过校内短期实习，初步掌握校外实习所需的专业知识和工程实践技能，为后续的企业实习打下基础。

最后，根据学生与企业的双向选择情况，学生进入医疗器械企业进行真正的顶岗实习。实习期间，由企业导师以“一对一”的方式，采用“翻转课堂”模式指导学生开展实习工作。该模式下，指导老师每周实习前在“实习微课”的“每周计划”单元发布周实习任务视频，学生学习对应的任务视频，并根据任务要求，自己设计任务方案和实施步骤，在自主完成相关周任务过程中，学生可以随时就自己不懂的问题和导师和企业技术人员进行现场交流，向他们寻求帮助和指导，而导师会及时回答学生所提的问题并示范正确的操作或解决途径。学生完成周任务后，会将任务完成具体情况以文字、图片及视频方式上传至“实习微课”的师生互动单元，导师及实习的所有同学可以查阅这些信息，这不仅为导师考察学生阶段成果提供了便捷手段，同时为学生间互相评分提供了客观依据。

上述新的基于“实习微课”的“翻转课堂”教学模式，在一定程度上克服了传统填鸭式教学的不足，它利用生动和多维度的信息化资源，让学生从被动实习者变为主动求知者，而老师由实习的主导者变为指导者，师生角色的转变真正体现了以学生为中心的教学理念，大大提高了学生学习的主动性和自学能力。此外，“翻转课堂”教学模式强调交互性、合作性和参与性，即实习中學生遇到的问题需师生双方的积极参与及交互式学习和合作式讨论来解决，此过程大大提升了学生分析问题和解决困难的能力。

3.3 构建多元化的科学实习评价体系

针对现有实习评价体系的不足，构建了包含评价主体、评价方式和评价指标多元化的实习评价新体系。

评价主体多元化包括学生自我评价（占比10%）、学生相互评价（占比20%）、校内外指导教师评价（校内外导师评分各占35%），其中学生自我评价主要反映学生对实习的自我认知情况，学生主体间交互评价则从侧面反映了学生实习时的积极性、合作意识和团队意识等信息，校内外指导教师评价则直观反映学生实习态度、能力及实习任务完成情况等，纳入多方主体的评价结果不仅能更客观反映学生实习情况，而且可激发学生实习的主动性和积极性，强化评价指标的积极引导作用。

评价方式多元化则包括对学生的实习现场检查、实习总结报告、技能实操和实习答辩等，我们采用了“平时表现评分+现场操作考核+实习成果报告+实习答辩”的方式对实习效果进行评价。

多元化评价指标包括学生知识能力评价（占比40%）、岗位适应性和实践操作能力评价（占比40%）和实习表现（含遵守劳动纪律、责任心和主动性、团队协作能力、沟通能力、处理实习中应急事情的能力等，占比20%），这些评价在学生自我评价、学生相互评价、校内外指导教师评价中皆被采用，为全面和客观评价学生实习效果提供了有效支撑。

上述新的实习评价体系的建立不仅为客观评价实习质量提供了可靠的依据，而且极大地促进了学生的实习技能和工程实践能力的培养。

4  结语

近年来，华中科技大学生物医学工程专业卓越工程师生产实习效果显著，实习成果得到了学校和实习企业的高度认可，主要原因在于我们对生产实习做了以下3个方面的有效改革。

针对此前生卓计划中生产实习教学体系的不足，结合工程教育认证要求和生物医学工程学科特点，构建了基于OBE的多层次生产实习教学体系，确保了实习教学计划与学生就业形势和企业需求的高度一致性，为培养具备优异工程实践能力的卓越工程师提供了坚实的保障。

针对传统实习教学模式的不足，提出了基于“实习微课”的翻转实习教学模式。相对于传统实习模式，“翻转课堂”这种逆序创新的教学方式让学生从被动参观式实习变为以解决问题为导向的主动式实习，不仅有效提高了学生实习的积极性和主动性，而且使学生分析问题和解决问题的能力得到了极大提升。

针对现有实习评价体系的不足，提出了“多元交互式”实习评价新体系。该体系结合了多元化的评价主体、评价手段和评价指标，有效克服了传统评价体系目标含糊和评价结果具有随意性和主观性较大等缺点，为建立科学和操作性强的实习评价标准提供了保障。

参考文献

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基金项目：华中科技大学教学研究项目《面向工程教育认证的生物医学工程专业卓越工程师生产实习改革》（项目编号：2019096）。

通信作者：张旭明（1976—），男，博士，副教授，研究方向为手术机器人和手术导航，E-mail：zxmboshi@hust.edu.cn。

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-1261