激發變革 陽明大學從基礎科學出發培育生醫創新人才

2017.10.19
激發變革  陽明大學從基礎科學出發培育生醫創新人才
陽明大學
當生物醫學遇到基礎科學,會產生什麼火花?答案是,激發學生以理解取代背誦、以實作輔助課堂講授,能以系統化的方式解決問題、因應各種挑戰。

數位浪潮來襲,政府、學校與企業莫不積極培育熟悉數位科技的新人才,作為台灣指標性醫學大學,陽明大學早就意識到數位科技對生醫領域的重要性,積極透過互動式課程激發學生對STEM(科學、技術、工程與數學)的興趣並且開始動手玩創意。

「隨著後基因體時代的來臨,數位科技對生物醫學具有舉足輕重的影響性。」陽明大學副校長高閬仙面帶笑容地回憶道,大約在1999年左右,陽明大學開始執行染色體解碼專案,然後意識到資料分析等數位科技的重要性,便著手開始深化莘莘學子對數位科技的掌握,而這幾年,數位科技的發展更是快速,引發的產業變革也遠遠超過以往的想像,對生醫人才來說,只要能掌握數位科技的要領,便能夠更順遂的因應、解決未知挑戰。

對於STEM相關課程規劃,高閬仙表示:「我們要教的不是特定的技術,而是培養學生俱備挖掘與解決問題的觀念與能力。」

從觀念著手 讓生醫學生體驗到數位科技的奧妙

生物醫學是個極適合以數位科技進行相關研究與課程教學的領域。高閬仙進一步解釋:「因為細胞核是不容易觀看的,十分適合以擴增實境/虛擬實境(AR/VR)技術進行各項模擬工作,例如透過AR教材模擬大體解剖手術等,而這也是陽明大學會開始動手打造擴增實境與虛擬實境教學平台的原因。」至於在教材方面,高閬仙表示,除添購商用教材,陽明大學將與台科大合作設計、製作符合生醫課程需求的擴增實境教材。

事實上,除了引進擴增實境/虛擬實境技術,陽明大學也開始透過3D列印、人工智慧與巨量資料分析等數位科技。陽明大學生物醫學資訊研究所副教授巫坤品表示:「生醫領域的學生第一次上資訊科技相關課程時,最常出現的反應是:『這個課程跟我有什麼關係?』,為了引起學習興趣,必須教授適合生醫學生的資訊科學,讓學生明瞭資訊科學是有助於其解決生物醫學相關的問題,從而改變學生的價值觀、激發學生主動學習的意願。」

值得特別注意的是,由於資訊科學涉及的領域極深且廣,因此,巫坤品特別著重於培養學生的計算機運算思維邏輯(Computational Mode of Thinking),以及跨領域的問題解決方案。前者強調透過各個擊破(Decomposition)、掌握規律(Pattern Recognition)、抽象化與一般化(Abstraction and Generalization),以及設計演算法(Algorithm Design)等四個步驟解決問題,後者則是進一步抽絲剝繭地找出問題背後的系統/原因。巫坤品表示,由於跨領域的問題解決方案著重於以資料分析手法分析實際系統產生的資料與隨機模擬模型產生的資料並做比對,因此,傳授很多數據分析方法,如微分方程、統計檢定、隨機模擬與建模、機器學習與人工智慧等等。

「我們的目標是每年改變一定數量的生醫學生對資訊科學的態度,讓學生們自覺到資訊科技與生物醫學是息息相關的。」歷經4、5年的努力,巫坤品表示,大約有70%的大學生都上過程式課程,平均一般會有5%的生醫學生轉往資訊科學領域發展。

為了培育未來的生醫創新人才,陽明大學除了開設資訊課程,普通物理課程也沒落下。

透過互動式課程 吸引生醫學生動手做實驗的意願

「一開始,以傳統方式教授普通物理課程時,遇到的問題跟巫老師一樣,因而意識到,傳統的教法是不夠的,必須設法透過同儕影響、更活潑互動的授課方式,如DIY實作等,引發學生對物理課程的興趣。」陽明大學生物醫學工程學系副教授羅俊民指出,一開始是為了增加學生的學習樂趣而在課程中加入「DIY實作」,但到了後來,幾乎成為每一個學生最喜愛的環節,也看到許多極具創意的作品,例如LED數字電子鐘、光感數位錄音機、紅外線熱感應與賽馬賓果等。

羅俊民表示,從傳統的授課方式轉變成目前的互動式課程,其實是一個摸索、循序漸進的過程,每一次,都會在課程中加入一些新玩意,然後,發現學生們的反應良好,就在下一次的課程中多加一點。例如學期中的分組專題報告(Team Project),藉由互評的方式,既能發揮學生的創造力,還可以從閱讀聆聽其他組別的報告,學習到更多物理在生物及醫學上應用的知識。「有些人會擔心,讓同儕相互評分會不會有評分不公平的狀況發生,事實證明,我們多慮了,同儕的評分是反映真實的,不會夾雜個人喜好。」

陽明大學的目標是培育跨領域的生醫人才,因此,當陽明大學的學生對資訊科學、普通物理等基礎科學有一定的接受度後,高閬仙計畫打破學科框架,開設融入數學、物理、化學與資工等知識的主題式課程,如教導基因、蛋白質與細胞等,以有別以往的教學方式與內容教導生醫學生該如何系統化的解決問題,培養其因應未知挑戰的能力。

「目前,已有十餘位老師投身基礎科學課程,相信在不久的未來,陽明大學的學生都將具備跨領域問題解決能力。」高閬仙如是總結。

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