林旭东 徐炳哲 吴万庆 陈巧珍

[摘 要] 课程思政是目前高校教育领域一种新的教育理念和实践。培养创新型人才更是新时代高等教育的核心要求。该文结合“生物医学传感器”的课程特点，从三方面：鲜活案例隐于课堂教学、动手实践现于课程实验、创新能力启于大学竞赛，初步探索课程思政建设和培养学生创新实践能力的融合教学，在潜移默化中引导学生，在实验创制中启发学生，在各项赛事中培养德才兼备的学生。

[关键词] 生物医学传感器;课程思政;创新实践

一、引言

作为一种极具新时代特色的教育理念，课程思政以立德树人为导向，要求课程门门有思政，教师人人讲育人[1]。随着我国经济的飞速发展，创新型人才的培养问题逐渐凸显。我国教育正呈现基础知识扎实，创新能力不足的现状[2]。因此，培养创新型人才是新时期高等教育的核心要求，课程思政是新时代党和国家对大学教育的重要指示。如何将两者充分融合到课程教学中，对于工科专业的课程来说是一个挑战。

“生物医学传感器”是生物医学工程专业的一门基础课，主要教授各式生物医学传感器的原理、设计和应用，历来有着知识点严重交叉，内容深度枯燥，讲授难度高等特点[3]。在让学生掌握知识点的基础上，重点培养其创新思维，创新技能及创新实践能力，同时潜移默化地培养学生良好的家国情怀及领袖气质，使学生成为德才兼备的优秀人才方可达成该门课程的教学育人目标[4]。针对上述情况，本文通过探索“生物医学传感器”的课堂及课外互联式，理论、实践及思政互融式教学，为该课程的深度改革提供一定的参考价值。

二、教学模式改革

（一）课堂理论教学模式探索

“生物医学传感器”的课堂教学既要传授基本知识要点，亦要不知不觉中融入课程思政，方可达成教学目标。因此，我们围绕该课特点——知识点高度交叉，从广义的传感器定义、原理剖析以及指标计算等逐渐过渡到种类繁多的传感器设计及应用，并适当融入学生普遍关心的古今中外人事时政、新兴技术及相关精神等思政元素。

首先，我们重梳知识网络：横向以人体五官“视觉”“听觉”“嗅觉”“味觉”和“触觉”作为各式传感器类别进行归类，纵向结合“光声电磁”等检测手段，将传感器的交叉网络进行清晰梳理，从简单到复杂逐层递进的方式，一一开展课程的讲解。为突出生物医学传感器与传统传感器之不同，我们强调极高的可靠性和测量准确性，不仅从技术上引导学生分析相关传感器设计的干扰和噪声，而且以课堂展示（例如红外感应器与红外体温传感器）的方式，具象化地对比两者的测量区别，并从中传授具体提高共模抑制比，屏蔽工频干扰及噪声等技术。针对每一章节的内容，我们的课堂教学均会分成传统生物医学传感器及新近开发的先进生物传感器两部分做介绍，使学生既能充分掌握课程的知识点，又能紧贴科学发展的前沿。往往新近开发的传感器，与时政、时事、人物和新兴技术等的结合程度会非常高。比如基于微流控的传感芯片，柔性传感器，植入式微型脑机接口等知识介入，新兴技术的吸引力已经足够强。在此基础之上，本课程改革探索融入思政元素，更容易引起学生的共鸣（图1）。

教学方式上，一味的知识讲解以及公式推导容易使学生感觉枯燥难懂。针对如何增加学生们的课堂学习乐趣，学院教研组提出在保证教学质量的前提下，适当进行多样化教学。因此，我们将个别课堂问答及讨论时间，改成辩论（例如：我国生物医学传感器的发展瓶颈在于技术创新;生物医学传感器的性能取决于芯片;植入式的生物医学传感器相较于体外的生物医学传感器更先进等）;头脑风暴（例如：可穿戴心电传感器设计方案;柔性植入式脑电传感器设计方案;无线通讯的医用传感器设计方案等）;案例剖析（例如：可降解植入式传感器;呼吸機中的生物医学传感器;磁导微纳生物医学传感器）等。多样化的教学模式使得课堂不再是一人讲、众人听的枯燥场面。这大大提高了学生的课堂参与度，亦可多重培养学生间的相互协作，独立思考以及创新意识，并且在不经意间融入了课程思政，达到德才双育的效果。

（二）课堂实验教学模式探索

为提升“生物医学传感器”课程教学效果，在理论教学方面，我们在传统的教学内容基础上，尝试梳理和改革课堂教学内容，增加教学模式的多样性;在实验教学方面，我们不再只是简单的“插线板式”实验教学：以项目制的方式，增加传感器自主设计，制造和验证等内容，让学生体会从零到一，从想法到实现的整体过程，极大地提高了学生参与实验课程的兴趣。

其中，与传统基于电子学的传感器设计实验相对比，学生对新型微纳传感器，可穿戴柔性传感器等的设计实验表现出浓厚的兴趣。例如基于微流控技术的传感芯片系统设计和制造实验，主要分为四大部分（图2）：利用微流动力学原理，通过SolidWorks软件设计所需微结构，并通过多物理场仿真软件Comsol进行设计优化;通过微加工设备，包括光刻和高精度CNC等方式制造微流控芯片，并通过等离子体处理等方式进行芯片封装;利用Multisim软件设计和仿真芯片外围电路，并通过PCB或焊接的方式完成电路制造;将微流控芯片与外围电路连接起来形成完整的传感器并进行功能验证。该部分实验无固定的实验内容，只限定实验方向。因此，学生们可根据自己的背景调研，自身的动手能力以及兴趣爱好进行实验选题。一旦题目选定，从传感器设计和仿真、优化制造、软硬调试以及最终的组装和功能验证，都需要自己动脑动手。虽然整体实验耗时比传统“插线板式”的实验长不少，教师的准备工作也繁重许多，实验期间出现的问题亦呈现多、杂等特点，但通过两届学生总体实验情况的比对，学生们的实验激情得到极大提升（主动要求课余时间进入实验室做传感器实验人数、实验中的讨论包括学生间的讨论，传感器设计成果增加许多等）。这在一定程度上实现了对学生创新思维的引导，同时培养了学生科学研究的毅力和正确的职业素养。

（三）课外实践教学模式探索

此次“生物医学传感器”教学模式的探索，不仅是课堂教学的改革，在课外时间中，我们亦进行了相关教学模式的试验：以大学生创新训练计划项目、学科比赛等为载体，引导学生实践，将课堂学习的知识应用到课外设计中。本次课程改革探索从学生实践中去启发创新，去培养正确的价值观人生观，以“润物细无声”的方式融入课程思政。

以高通量芯片系统为例，学生延续了实验课的相关内容，延伸并学习了相关技能，结合课堂上所学到的知识，将自己的创意付诸实践。教师作为指导角色，不单单要从方向上把握好项目进展，而且要在课外尽可能地引导和锻炼学生，使其能力、意志和品格得以提升。我们为此，在初期学生选题时教授本科生利用各式搜索引擎查阅最新文献的技巧，并让学生定期参与研究生组会，体会和理解项目的背景调查、技术对比、数据分析、结果讨论和项目总结等过程;项目进展中期，教研组以视频网络会议的方式，通过不同组别学生的展示以及组内同学的定期讨论，让学生相互启发，相互进步;项目末期，为了锻炼学生的抗压能力，我们通过两种方式：团队模拟答辩与个人模拟面试，对学生进行相关能力的锻炼。最终，学生不仅完成了传感器设计以及外围软硬件的搭建，还将设计以图文并茂及视频展播的方式展示出来，在校、市及省级创新创业比赛中荣获各种奖项。除却备受肯定的喜悦以及满满的成就感，在此过程中，学生们体会过实验不顺利，结果远不如预期的挫败;体验过比赛准备不充分，队员想法有分歧导致的比赛比分落后;感受过评委以及指导老师极为严厉的要求。此间种种，几乎不可能在课堂上教于学生。因此，鼓励学生参加课外实践，积极通过各种措施引导学生将实验成果转化为课外设计，将很大程度上有利于“生物医学传感器”课程培养德才兼备，家国情怀，领袖气质的教学要求。

三、教学效果分析

课堂上，由于教学形式不再单一，知识点与实际应用的结合更为紧密，不仅增加了学生与教师的互动，也给予学生一片广阔的天地去思索，去拓展。从课后的提问情况分析，绝大部分同学已将知识点融入自己的思维体系，问题均比较具有深度，甚至有部分是值得探索研究的问题。与思政元素的充分结合，使得教学内容相较传统课程丰富许多，极大地激发了学生的学习热情，树立了较强的民族意识。多样化的课堂教学模式的探索，能够引导学生与教师一起讨论，交流，在辩论中相互修正，在头脑风暴中相互补充，在案例分析中相互提升，很好地提高了教学质量，引导学生领会相关的科学知识，思考相关科学问题。

课程实验方面，我们通过真正的项目制开发，不再拘泥于传统生物医学传感器实验的“插板板式”、步骤化的教学，唤醒学生的主体意识。实验过程中，教师是引导的角色，学生是创造的角色。当一个个自行设计、自主制造、运行完好的传感器放置在眼前时，从学生的眼中可以读到成功的喜悦。针对同一个问题，在实验过程，学生们会渐渐领悟到解决方法不会只有一个。这充分调动了学生的学习积极性和主动性，不仅为学生开创了一个宽松的实验环境（自主发挥，自行定义），而且让学生深刻体会项目开发的困难，动手能力的重要性以及创新实践的乐趣。

课外实践方面，学生们依托课堂学习的知识，很好地将实验课所做的传感器延伸至生活中的实际应用，全方位地给予学生锻炼的机会。传授知识固然重要，但能力培养才是当代大学生最为欠缺的。在课外的各学科比赛及大学生创新创业项目中，学生们不再认为这是教师指派的任务或者是课程作业，而是学生自己的“事业”。在课外实践中，大部分学生的自我驱动力被充分调动起来，不再是教师给了指令不得不干，也不是因为要考试了才会去学习，而是在别人告知之前已经积极努力地完成自己设定的任务。即使有层出的问题和意料之外的挫折，学生们从项目中渐渐形成强大的意志和不断的正能量。兴趣是最好的老师，事业是最好的动力。当一份份获奖证书，一个个奖牌陈列眼前时，一方面代表着学生学有所获，另一方面说明教师教有所成。创新能力的培养显而易见，而思政建设亦以润物细无声的方式影响着同学们。大健康的概念，正确的职业素养，家国情怀及民族意识等，均在实践过程中渐渐影响着学生的思想。比起死板的教條灌输，课外的实践教学显得更为灵动及深入人心。

教学效果是每一门课程教学的落脚点，一切教学模式的改革最终目的都是要最大程度达到教学目的。因此，每一次教学模式的探索，都需要紧紧围绕德才兼备教育这一核心点。教师质量的评价总归要回到学生群体上。每一门课程的教学效果分析都应该是综合性的，只看成绩和教评，是一种片面的评价方式，还应该考量学生的创新思维能力，动手实践能力以及道德情操等方面的教学效果评估。

四、总结

本文通过课堂理论教学、课堂实验教学及课外实践教学三部分教学模式和方法的初步探索，证实在“生物医学传感器”课程教学过程中融入创新培养和课程思政是切实可行的，其不仅能够弥补传统教学模式下的种种弊端，而且能够极大地延伸课程及课外教学的深度和广度，既注重教学结果，又关注教学过程。融入思政元素，不是将工科课程变成政治教育课程，而是要用之吸引学生的关注、激发学生的学习积极性和主动性，从而提升学生对课程的关注度和参与度，使得课堂不晦涩、知识不枯燥、思政不死板，进而达到学有所专，立德树人的课程目标[5]。着重培养学生的创新意识，实践能力和辩证思维，既考验教师的知识广度以及课程深度，又需从思想和行动上去影响学生，因此，以大学各项学科竞赛为载体，积极融入学生群体，以小团队形式，可更深入地完成课外实践教学。总而言之，该探索为未来“生物医学传感器”课程教学的深度改革提供了一定的实例证据和改革思路，结合其他理工医科专业课程的特点和相关培养计划，我们充分相信本文的教学模式可根据实际教学情况加以改进并适用于其他综合性较强的交叉学科课程。

参考文献

[1]高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[3]吴松强.创新人才培养的文献综述及理论阐释[J].现代教育管理，2010（4）：68-70.

[3]张颖，罗志敏，武灵芝，等.浅析“生物医学传感器”课程理论与实验教学[J].当代教育实践与教学研究，2019（14）：62-66.

[4]陆道坤.课程思政推行中若干核心问题及解决思路——基于专业课程思政的探讨[J].思想理论教育（上半月综合版），2018（3）：64-69.

[5]田鸿芬，付洪.课程思政：高校专业课教学融入思想政治教育的实践路径[J].未来与发展，2018（4）：99-103.