协同合作与创新思维训练在专修课程中的探索
丁惠君刁现芬陈昕
［摘要］随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理应运而生并得到了迅速发展。医学数字信号处理是一门涉及多学科而又广泛应用于众多领域的新兴学科，其课程是生物医学工程专业的核心基础课程，但理论性强、难懂且不易掌握。为了解决这些问题，从协作能力、创造性思维培养、课堂教学方法和教学理念等方面探索教学改革方案，以帮助学生在牢牢掌握科学、数学和工程基础知识的同时，契合未来工程行业对人才的需求。
［关键词］数字信号处理；生物医学工程；教学改革；合作；创新
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）21-0083-04［收稿日期］2022-08-12
生物医学工程是一门多学科融合的新兴专业，其基本任务是运用工程技术手段，研究和解决生物、医学领域中的工程问题，发达国家更是将其列入高技术领域。“医学数字信号处理”是一门涵盖数理分析、图像处理、信息技术等多方面知识的专业核心基础课程，主要涉及如何通过对生物医学信号的提取滤波和处理分析等过程提取有用的信息。由于“医学数字信号处理”课程具有理论性强、难懂且不易掌握等特征，对于一些数学基础薄弱、抽象能力不强、动手能力欠缺的学生来说较难理解与掌握，教学效果相对较差［1］。“医学数字信号处理”课程主要存在以下问题。
第一，教学定位不准。传统的教学模式注重理论知识及抽象公式的讲解，却忽视了学生的需求，不顾学生理解能力的差异，只是单方面“灌输”。同时，课堂教学主要以讲解一些复杂难懂的公式变换为主，学生一味地追求记忆公式通过考试，知其然而不知其所以然，更谈不上使用理论知识解决实际问题。
第二，教学方式单一。回顾目前的教学授课形式，大多数的教学活动局限于课堂上的“教”和“学”，单一乏味的输出难以让学生产生兴趣，主动参与到学习的过程中，因此，学生不能很好地全面掌握这门课程的内容。
第三，重理论，轻实践。目前的教学活动普遍存在的问题是：教师一味地“灌输”知识却没有给予学生实践的机会，忽视了学生学习的主观能动性。这种局限于课堂的教学方式难以很好地培养出满足社会需求的学生。
以上存在的种种问题对培养具有跨学科知识整合能力、终身学习能力、良好的沟通交流能力等能够适应行业发展的人才是一个巨大的挑战。因此，高校亟须推进生物医学工程专业的核心课程改革。
一、课程教学改革的关键要素
（一）课堂教学以学生的需求为主导，以教师的辅助为引导
回顾目前的教学授课形式，学生上课接触的多是教师冗长的演讲教学及铺满黑板的笔记，而这种长时间的教学很容易使学生处于疲惫、毫无兴趣甚至厌恶的状态。本文提出的课堂教学改革包括两个部分，即以学生为主体的分析讨论模式和以教师为主体的知识讲解模式。课前5分钟让学生成为课堂的主角主持学习练习，通过让学生对预设问题进行讨论与思考，并将概念与自己的想法进行口头描述，达到多重感官训练的目的。正式上课时，教师根据学生课前讨论需求开展教学活动，通过丰富的图片展示和生动的声音效果刺激学生的视觉与听觉，提高学生的学习兴趣和专注力。
（二）加强课堂教学与课外实践的结合
基于高校的课堂教学能帮助学生建立知识理论体系，而要培养具有实战能力的社会所需的人才需加强实践的锻炼。因此，要通过理论与实践结合的方式，让学生将所学知识融会贯通并使用自如。为了让学生更好地进行课外实践，学院除了建立实践基础教学、实践提升教学、课题能力培养等多层次的实践教学体系外，还将设置实验特色班，为学生提供全方位的专业实践训练。此外，学院与迈瑞医疗、理邦医疗、深圳市新产业生物医学工程股份有限公司等单位建立了长期合作实习产业基地等项目，使学生可以实地考察和学习，通过了解实际工程问题，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
（三）课程教学改革要以信息技术为引导
传统的教学方式是教师和学生面对面交流的一种自上而下的“一言堂”教学，虽然从知识传授角度来看，这样的教学方式无可厚非，但是从学习过程来看，传统教学方式缺乏学生和教师的交流。随着信息网络的发展，网络作为教学工具凭借其优越的开放性和交互性越来越受到教育工作者的重视［2］。教师可以通过网络直播或者录制的形式制作教学视频，以更加生动、形象地展现教学内容，方便学生随时随地反复学习。在遇到重点及难点或者需要更新的知识点时，教师可以通过网络直播授课的形式针对性解答，这样学生可以不受时间、地点的限制，只要在能上网的地方，就可以开展学习。此外，还可以建设网络课堂，包括网络教室、网络作业、网络互动等，让学生在课堂外也能与教师交流互动，提高学习的积极性。
二、课程教学改革的设计与实施
（一）教学方法的改革
1.以头脑风暴等形式开展翻转教学。翻转教学模式是指颠覆以教师讲授为主的授课模式，倡導以学生主导为开始、