時間:2023-06-12 16:06:31
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生物材料是一門分量較重的專業課程,主要通過學習生物醫用金屬材料、陶瓷材料與高分子材料的組成結構、物理化學性能以及生物相容性評價等,使學生對現代生物材料的基本原理、應用與發展趨勢形成較為全面的認識。通過借鑒國內外相關教材可以發現,較為完整的生物材料課程知識體系一般包括材料學與生物學層面的內容[3]。其中從材料學角度出發,生物材料課程需要講授的內容有生物材料的類型、性質、化學結構、物理性能、力學性能、降解、加工工藝、表面特性等。這些將為學生們打造良好的材料學基礎。從生物學層面來看,生物材料課程需要講授的內容有蛋白質、細胞與生物材料的相互作用、生物材料植入體引起的人體急性炎癥、血栓、免疫反應、感染、腫瘤和鈣化反應等。特別對于傳統的以儀器電子學為主要專業課的BME學生,由于較少接觸化學、醫學等基礎課程,可在生物材料課程里增授一些大學化學、生物化學、醫學免疫學等有關的基礎知識,以幫助學生更好的學習生物材料的基本知識。構建完整的生物材料課程知識體系具有重要意義,能讓BME專業學生報考國內外生物材料學方向的研究生時擁有更多的選擇空間。
2適當引入雙語教學環節
目前教育部鼓勵在大學課堂積極開展雙語教學活動,培養學生能夠熟練運用外語從事專業工作、學術交流的能力。適當引入雙語教學環節對于正處生命科學前沿領域研究熱點中的生物材料學意義更為重大。這不僅能及時向學生們介紹最新的研究進展,還能幫助學生們掌握生物材料的專業詞匯。這有利于學生們獨立閱讀外文資料或文獻,從而在潛移默化中鍛煉出獨立思考、探究的能力。這些是未來高素質復合型人才區別于普通人才的基本標志。當然,適當引入雙語教學環節也對授課教師也提出了更高的要求。筆者認為高水平的課堂不僅能熏陶出高素質的人才,還能更快地提升教師自身的授課、科研水平。
生物醫學工程專業是一門跨醫學和電子工程、計算機技術的綜合性學科,主要培養醫療儀器設備公司所需的設計、生產、調試和售后維修服務的技術人員,也可以向醫院提供從事影像技術和設備維護的技術人員。隨著計算機技術的發展,目前國內醫院都在進行醫療設備的更新換代,擁有大量現代化高技術含量的醫療設備成為醫院達標的重要指標。醫院正需要掌握這方面技術的人員。同時,衛生部已下達文件,到2010年大醫院實現醫學圖像數字化管理,中小型醫院要逐步實現數字化管理。而我們開辦的生物醫學工程專業突出了影像技術和計算機課程的教學,為學生掌握醫學圖像的獲取、傳輸、處理打下了良好的基礎。與此同時,國家正在加大醫療儀器設備國產化的力度,扶持和發展醫療儀器設備生產的民族企業,一大批從事醫療儀器設備生產的民營企業紛紛建立,它們需要大量的生物醫學工程專業的中級人才。
從以上的分析可以看出,社會對生物醫學工程專業的專業人才需求還有很大的空間。我校開設生物醫學工程專業,既有利于江西醫療儀器設備工業的發展,又能滿足周邊省份對這類人才的需求。通過我們對廠家和醫院的調查,以每年招生50人計年2月中算,5年內仍不能滿足人才市場需求,畢業生就業形勢看好。
二、生物醫學工程專業培養目標
培養目標是一個專業規定的人才培養方向和標準,是培養人才模式的重要內容。根據社會需求和我院的實際情況,我們將生物醫學工程專業的培養目標定為:培養具備醫學基礎知識、電子技術、醫療儀器設備技術和信息系統的基礎知識,掌握醫學影像技術、計算機技術和各種醫學儀器設備的專業知識,能在各企業從事各類醫學儀器設備系統的設計、制造、調試、維修及銷售的工程技術人才和在醫院從事醫療設備管理、維修和應用的技術人才。要求學生主要學習醫學基礎知識、電子技術、計算機技術、信息科學的基礎理論和基礎知識,接受電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用等技能的基本訓練。畢業生必須具有以下幾個方面的專業技術和能力:掌握電子技術的基本原理及設計方法,掌握信號檢測和信號處理及分析的基本理論,具有生物醫學的基礎知識,具有微處理器和計算機應用能力,具有醫學影像診斷方面的應用能力,具有生物醫學工程研究與開發的初步能力,掌握醫學電子儀器和影像設備維護與管理技術,具有醫院信息化管理、醫學圖像傳輸和處理、醫院辦公自動化、遠程醫療技術,了解生物醫學工程的發展動態。
三、生物醫學工程專業課程設置
學科的高度分化和高度綜合是現代科學技術發展的重要特征之一。生物醫學工程是運用工程技術的理論與方法解決醫學中的實際問題。因此,生物醫學工程應在現代醫學理論和工程技術理論及相關學科的基礎上,建立起自己的專業學科課程)體系。要培養復合應用型生物醫學工程人才,使之適應當前社會的要求,就必須對傳統的教學模式進行改革。而我們教學改革的原則是“拓寬專業、加強基礎、增多方向”,正確處理規模、結構、質量、效益的關系,從變革和發展內涵入手,在擴大專業基礎面的同時,分類加深加細應用型人才的培養,主動適應社會的實際需求。
生物醫學工程專業在我國開辦較晚,沒有現成的培養模式,也沒有配套教材。為了達到培養目標,確保培養規格,我院對生物醫學工程專業課程設置和教材選用十分慎重,尤其是課程設置方面。經過近十年的探索和實踐,我系已初步形成了一套科學完整的課程體系,其中學分為170分,學時為2500個左右,課程有40多門,主要課程如下:
1.通識課模塊。主要包括政治、體育、大學英語、大學物理、高等數學、計算機基礎、C語言程序設計、線性代數、大學物理實驗等課程。這些課程的設置是為學生的德智體全面發展和進一步學習專業基礎課及專業課奠定基礎。
2.醫學基礎課模塊。主要包括基礎醫學概論含人體解剖學、組織胚胎學、生理學、生物化學)、臨床醫學概論含診斷學、內科學、外科學)等課程。通過上述課程的學習,使學生較系統地掌握基礎醫學的基本知識和基本技能,為學生今后進一步學習專業知識,向醫學交叉學科方向發展提供知識儲備。
3.專業基礎課模塊。包括模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、電路分析基礎、電子測量與工藝、單片機及其應用、匯編語言、微機原理與接口、醫用傳感器原理、工程制圖、Matlab應用等課程。通過上述課程的學習,使學生能夠掌握電子技術、計算機技術、信號檢測和信號處理的基本原理及應用,為進一步學習專業課奠定牢固的基礎。
4.專業課模塊。主要包括超聲診斷儀器原理、X射線設備、醫用檢驗儀器、醫用電子儀器、醫用電動儀器、現代醫學影像技術概論、醫學圖像處理、醫用制冷設備、生物信號處理、臨床醫學工程技術等課程。通過這些專業課程的學習,使學生能掌握醫學影像技術和各種醫學儀器的專業知識,能成為在各企業從事各類醫學儀器的設計、制造、調試、維修及銷售的工程技術人才和在醫院從事醫療設備管理和應用的技術人才。
1前言
發酵工程是基因工程、酶工程和細胞工程等其他生物技術的最終手段和方法,是生物技術走向產業化的關鍵技術環節。發酵工藝原理是吉林大學生物工程專業開設的一門重要專業課,是綜合運用所學知識來解決工程實際問題的一門重要課程,同時也是學生后續進行畢業設計及進入相關領域工作的基礎。由于此課程內容豐富,涉及數學、物理、化學、微生物學及化工原理等理論,各學科間相互交叉滲透[1],學生學習難度較大。因此,如何激發學生的學習興趣,在有限的學時內對發酵過程有系統全面的認識,掌握發酵工藝的基本內容和操作過程,提高分析和解決實際問題的能力[2],其取得良好的教學效果,是高校教師在教學工作中需要探索的重要問題[3-4]。筆者根據近幾年的教學工作,從教學內容、教學手段等方面進行調整,取得一定的效果。
2教學改革探索
中圖分類號:H319.1 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)18-0077-02
生物醫學工程專業英語是高校生物醫學工程專業普遍開設的專業課程之一,課程內容包括本專業知識和英語知識,與學生在大一大二時上的大學英語課有所不同。筆者根據近年在河南科技大學醫學技術與工程學院生物醫學工程專業英語課中的教學經驗,結合大多數學生的反饋,總結生物醫學工程專業英語課程教學過程中的缺點與不足,并在教材編寫、教學方式、學習方法和技巧等方面提出改革措施。
1 教學中存在的問題
1.1 教材老化
河南科技大學醫學技術與工程學院生物醫學工程專業英語一直使用幾年前的自編教材,教材內容單調,沒有系統性。生物醫學工程領域的發展日新月異,教材無法緊跟時代,顯得有些老化,需要選擇更合適的教材。但目前生物醫學工程專業英語缺乏統一的教材,難以滿足教學要求,更達不到培養既通外語又懂專業的復合型人才的要求[1]。
1.2 教學方式落后
目前高校對專業英語的教學并沒有足夠的重視,教學方式大部分仍然是傳統的板書,而生物醫學工程專業英語的特點是醫學名詞多,合成詞多,單詞長,拼寫難,長句較多,但句子結構并不難,語法較簡單。以板書的方式教學,形式單一,實際講授內容較少,學生感覺枯燥而且難學,普遍不感興趣,因此急需改革教學方法,調動學生的積極性。
1.3 考核方式單一
專業英語期末考核往往是由任課教師從教材或其他英語文獻中摘取幾段讓學生翻譯成漢語,這種考核方式太單一,與一般的英語考試也有所區別,而且與學生聽說讀寫的英語綜合能力考核的要求相差甚遠。
2 教學改革的3個方面
針對以上教學中存在的問題,結合學院的實際,在生物醫學工程專業英語課程的教學改革中應明確:以提高學生專業英語水平為目標,重新編寫教材,改革教學方法,引入多媒體教學,提高學生的學習興趣,并改革課程考試方法,真正考察學生對課程掌握情況及英語水平的進步程度。
2.1 重新編寫教材
針對生物醫學工程專業已學完公共英語的大三學生重新編寫一本專業英語教材。生物醫學工程是運用工程技術手段解決生物學及醫學上的問題,保障人類健康,為疾病的預防、診斷、治療和康復服務的一門交叉學科,內容廣泛,因此在選材時要充分考慮專業領域最新的發展方向,系統規劃,利用各種資源開發教材,確保章節、單元內容適應專業課的教學需求。所編教材共有6個單元的內容:第一單元是生物醫學工程專業簡介,包括專業發展歷史及現狀、具體涉及的領域及生物醫學工程師的具體工作;第二單元是常用生物醫學儀器的介紹;第三單元是醫學影像學的各種方法、目前醫院及科研中常見的各種影像儀器的原理與使用等;第四單元是醫院管理,主要介紹醫院管理系統HIS及其下屬的各個小系統,以PACS為重點進行分析;第五單元是生物材料和組織工程;第六單元是康復工程和生物力學。
2.2 使用多媒體教學方式
專業英語課程使用板書的教學方式會因為書寫板書而浪費很多時間,課堂教學效果也不是很好。而采用多媒體教學,教師可以充分地利用課堂時間為學生講解課文中的生詞、長句,通過多媒體教學軟件的演示,將語言、文字、圖像等多種與課程內容相關的信息顯示在屏幕上,使原本枯燥的內容變得有聲有色,大大提高了學生學習的興趣,激發了學生學習的積極性、主動性,授課效率大有提高。比如較長的專業詞匯,學生剛學時感到很吃力,教師可以通過多媒體教學聲音與動畫結合的演示,將單詞的拼寫以動畫的形式在屏幕上演示,并在課件中加入單詞的讀音;而文中的長句則可以用不同的顏色標出句子的主干及關鍵詞,這樣加深學生對生詞和長難句的理解和記憶,教學效果很好。
2.3 課程考核方法的改進
盡管目前已有很多高校取消了英語四六級考試與畢業掛鉤的要求,但由于就業困難,許多大學生仍然十分重視四六級考試。因此,在專業英語的課程考核當中,可以考慮使用四六級考試的多樣化題型來考查專業英語的內容,而不僅僅像以前那樣簡單地出一些翻譯題型。這樣不僅考核了專業英語的學習情況,對學生來說也是一次四六級考試的實戰練習,引起學生的重視,也提高了積極性。
3 總結
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)10C-0135-02
一、生物醫學工程專業的特點
生物醫學工程旨在運用工程技術的原理和方法,研究和解決生物學和醫學問題的新興、邊緣、交叉學科。其主要任務是:從工程學角度研究、解釋生物體特別是人體的生理、病理變化過程。其主要研究方向包括:生物系統的建模與仿真、生物醫學信號的檢測與分析、生物醫學成像和圖像處理、電磁場生物效應、腦科學與認知、人工器官以及相關的醫療設備的研制等。生物醫學工程學是醫療衛生健康、保健性產業的重要基礎和動力,它所帶動的產業在國民經濟中占有重要地位,世界各國都在不斷加大對生物醫學工程的投入。經過本專業培養的學生,不僅應能夠在醫學中較熟練地運用電子技術、信息處理技術、計算機技術,而且還應具備生物科學理論基礎以及醫工結合的研究和實驗技能,以及醫療電子設備、醫學信息處理的初步開發、研究、應用、維護和管理能力。本專業畢業的學生擇業面寬,就業適應能力強。畢業生既可以在醫療儀器行業從事新產品的開發與應用,又可以在醫院醫學工程部門比如醫學儀器、醫學影像設備與技術,國家技術監督部門,以及其他電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、維護與維修、教學及管理等方面的工作。此外,本專業的學生還可以進入生物醫學工程、電子信息工程、通信工程與技術、計算機應用技術等方向繼續深造。生物醫學工程專業培養要求知識方面:打好堅實的數學、化學、物理學、外語、計算機與信息科學和電子技術的基礎,掌握寬厚的生物醫學工程專業知識,具備寬廣而深遠的科技視野、強烈的求知欲望、事業心和創新意識。
二、普通化學課程及其教學的基本要求
(一)課程的地位、性質和任務
化學是在原子、分子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的一門科學。在解決人類最關心的環境、材料、能源、醫藥保健、糧食增產、資源利用等問題中,化學科學處于中心地位。而普通化學則是化學的導言,它包含了現代化學的基本理論、基礎知識和基本技能,是現代大學生應該普遍掌握的自然科學基礎知識的重要部分,是高等院校非化學專業必修的一門重要的基礎課。通過本課程的學習,學生在一定程度上掌握一些必需的近代化學基本理論、基本知識和基本技能,并了解這些理論、知識和技能在生物醫學工程領域中的應用;培養學生具有應用化學觀點分析生活、生產中的一些簡單的化學問題的初步能力;為今后的專業學習和工作打下一定的化學知識基礎。
(二)課程教學的基本要求
通過對普通化學課程的學習,學生應掌握化學熱力學、化學動力學、化學平衡以及原子、分子結構等方面的基本理論和基礎知識;掌握一定的元素化合物的基本知識;掌握重要的有機化合物結構、性能以及一些重要的有機合成反應;掌握分析化學基本原理和一些重要的化學、儀器分析方法;并了解化學在生物醫學、環境保護、新材料的研究與應用、能源開發與利用以及生命科學研究等領域的作用,為生物醫學工程專業課程打下化學理論基礎。
三、普通化學教學改革的具體措施
(一)修改教學大綱
應根據生物醫學工程專業的培養方案,修改普通化學的教學大綱,并將本課程分為理論教學和實驗教學。理論課時為32學時,實驗課時為16學時。首先從普通化學課程的地位、性質和任務來定位。普通化學則是化學的導言,它包含現代化學的基本理論、基礎知識和基本技能,使學生掌握化學熱力學、化學動力學、化學平衡;掌握一定的元素化合物的基本知識;掌握重要的有機化合物結構、性能以及一些重要的有機合成反應;掌握分析化學基本原理和一些重要的化學、儀器分析方法;并了解化學在生物醫學以及生命科學研究等領域的作用,為生物醫學工程專業課程打下化學理論基礎。
為了培養學生的動手能力,應讓學生熟悉化學實驗及實驗室的基本規則;培養學生認真觀察實驗現象、正確記錄和實驗數據的習慣;了解常用化學儀器的性能、使用和維護方法。同時,應培養學生正確處理實驗數據,正確書寫實驗報告的能力;促使學生逐漸養成嚴謹的科學態度、實事求是的實驗習慣和工作作風,并初步具有獨立思考、獨立設計實驗、獨立進行實驗以及獨立分析、綜合問題的能力,從而為后續課程的學習和進一步的科學研究打下基礎。主要實驗項目如下:玻璃工操作實驗(2學時);離解平衡與沉淀一溶解平衡(2學時);銅、鋅、銀、鎘及其離子的鑒定(2學時);烴的性質和鑒定(2學時);粗鹽的提純(4學時)。
值得注意的是,理論教學大綱和實驗教學大綱的修訂,應體現專業特色明確、重點突出、思路清晰的教學思路。
(二)探索新的教學方法
1.理論聯系實際。普通化學是非化學化工類專業學生開設的一門基礎化學課,主要介紹化學學科基本情況,化學各個分支對社會發展的作用,化學學科的發展現狀、發展趨勢,化學與其他自然科學、工程技術學科的關系。因此,普通化學課程知識點多、內容復雜、概念跨度大,需要與學生所學專業及實際情況有機結合起來。然而,在教學實踐中,本課程的教學課時不足,教學過程中,化學理論和化學與專業結合選擇是,教師往往容易顧此失彼,使化學教學演變成一堆化學名詞和專業術語的堆積,枯燥乏味。同時,學生重視度不夠、學習興趣不濃。但是化學知識在各種領域中不斷滲透,在日常社會生活中起著越來越重要的作用。面對實際問題,針對生物醫學工程專業特點,在教學過程中,教師可首先和學生進行討論,解決如下問題:(1)學習的原動力。(2)學習的方法和習慣;告訴大學課程內容多,上課進度快、信息量大,并且輔導課和習題課少,要掌握好學習方法;設計了從實驗現象一引發思考一理論內容一實驗內容一在線測試的教學路線。(3)學習精神,只有更加刻苦才有可能適應大學階段的學習。通過討論和示范,激發學生的學習興趣,以求達到最佳教學效果。
將普通化學中基礎部分的講授與中學化學教學良好接軌,在上課時首先回顧一下中學化學相關知識點,再引入新的知識點。在講例題的采用為“先示例、后解析”的方式。上實驗課,采用實驗前提問和預習,代替實驗課先講實驗原理和步驟的方式,要求、鼓勵學生預習和思考。在指導實驗時,及時發現問題,引導學生深入思考。建議學校平時適當開放實驗室,為對化學感興趣的學生提供實際操作平臺。鼓勵學生根據個人興趣參加項目創新活動,和指導教師一起選題,查閱文獻,學習相關知識,進行科研活動。當然,也可結合其他課外科技活動展開教學。
2引入實例。在實際的教學過程中,針對生物醫學工程專業特點,可適當引入生活和專業應用中的具體實施例。課堂講授時,利用具體實例,引入每一章節內容,再將每一章節的重點、難點內容在學生深入挖掘的基礎上,將內容分解成若干小問題或將若干相關小問題合并起來,指導學生聯想、討論思考、聯想歸納、比較總結本課程的目標是系統講授化學基本理論和知識,加強基礎,提煉基本,按需拓寬,注重實踐性和應用性。
在講到酸堿時,可把知識點延伸,把電子舌知識和酸堿性結合起來。電子舌測量酸味時就是利用酸性,檢測出酸的濃度,也就是將酸的濃度通過化學傳感器轉化為可檢測的信號,信號的強弱就能反映酸的濃度。同樣,電子舌檢測其他味覺,就是將其味覺物質,通過化學傳感器轉化為可檢測的信號,通過信號的強弱來反映味覺物質的含量,進一步體現味道的內涵。
可引入直觀形象的化學反應動畫效果,加強學生對反應機理和抽象概念的理解;同時,可采用動態圖表,充分發揮各類圖形的優勢。
把握課程思想,創新教學方法
《信號與系統》既承接了先修課《電路分析》等課程,又為《數字信號處理》、《醫學圖像處理》等后續課程奠定了基礎。主要討論連續時間信號與系統,研究確定性信號經線性、時不變系統傳輸與處理的基本理論。此課程由《電路分析》中的微觀電路過渡到宏觀系統,以系統的觀點來研究信號處理過程及結果。因此,如何創新教學方法,以培養學生的整體系統思維方法,讓學生理解課程理論知識在實際中的應用,提高學生的學習興趣,成為我們的課程重點。我校堅實的醫學、生物學研究基礎,為BME專業的本科生提供了大量的研究問題與數據。2011年,我校BME系與美國通用電氣公司(GeneralElectricCompany,簡稱GE)建立聯合培養基地,加強BME專業理論及技術交流。
我們通過邀請醫學、生物學和GE公司的相關專家針對醫學信號問題、顯微鏡下的生物圖像問題以及CT、MRI等設備的圖像處理系統問題做報告,讓學生了解《信號與系統》的應用領域,以及在此領域中可以解決哪些具體問題、如何解決這些問題,讓他們帶著問題去學習。在講授課程的過程中,教師除了講解一些重要基礎理論之外,還要強調課堂互動,以某一信號的處理為例,激發學生們的小組討論熱情,在無形之中培養他們的動腦解決問題的能力和動口表達交際的能力。除了課堂授課之外,我們也需要重視課下交流,鼓勵同學們針對自己感興趣的問題提出一些想法,也可以通過電子郵件、群討論、博客、論壇等形式增強交流溝通,讓課堂學習與實踐應用相結合,促進同學們對此門課程學習的積極性和主動性。
豐富教學手段,重視專業術語
《信號與系統》課程的突出特點是數學公式多,利用數學工具解決生物醫學問題。如何把枯燥的理論學習和公式推導轉化成易于理解的形象思維過程是我們需要探索的方向。我們根據課程特點,重視課件制作,適當地利用聲音、動畫等手段,增加課件的生動性。另外,可以結合教學軟件的應用,實時演示一些計算過程或理論,如信號的相乘、相加、分解等,加深同學們對課堂內容的理解。為了更好地發展BME這一新興學科,積極應對經濟全球化、教育國際化挑戰,培養適應地方經濟發展和社會進步要求和具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的復合型、外向型人才,提高人才培養質量,我們需要盡快轉變傳統的教學思想和育人理念,融會中西方先進文化和科學成果。因此,在《信號與系統》的教學過程中,有意識地讓學生掌握一些信號處理方面的英文專業術語,為他們今后的學習、研究和工作打下一個良好的基礎,是十分必要的。一方面,教師可以在課件制作上下功夫,將教材中出現的與BME相關的專業名詞以圖像加文字的方式加以顯示,有利于學生對專業詞匯的理解和記憶。另一方面,由于本課程的課時限制,課堂上只能分配少量的時間來學習英文專業術語,教師可以鼓勵學生在課外閱讀英文原版教材AlanVOppenheim的《signals&systems》(第二版),并結合麻省理工學院《信號與系統》公開課,邊學習邊思考,培養學生的思維方式,也可以鼓勵學生閱讀外文文獻或心電圖機、B超等醫療儀器說明書的形式來進一步學習,使學生初步具備檢索、閱讀國外專業書籍和文獻的能力,拓寬BME本科生的學習視野,為將來先進醫療儀器的研發儲備知識。
挖掘應用實例,強調實踐教學
《信號與系統》教學離不開醫療儀器實驗室。我校各大附屬醫院擁有先進的醫療設備,為BME專業的學生提供了得天獨厚的資源優勢。通過“看”各種醫療儀器如何采集人體信號,經過哪些變換之后顯示在電腦屏幕上,來了解信號的產生過程,以及信號在各個系統中的處理過程。通過“聽”醫生對各種醫療儀器原理、使用方法及需要改善的功能等問題的介紹,了解信號處理領域亟待解決的問題,并在學習課程的過程中,分析問題、解決問題,提高科學研究的素質和開拓創新的意識。通過動手“做”各種小儀器,如便攜式生理信號檢測儀等,將課堂所學的理論知識與實踐應用相結合,提高自主解決問題的能力。在進行此類設計性、綜合性實驗時,一方面可以鞏固《電路分析》、《模擬電子技術》等課程中的硬件設計知識,另一方面可以學習Matlab和Labview等仿真軟件,以此構筑軟硬結合的實驗教學模式,與實際應用緊密聯系,在夯實學生的理論知識的同時,增強他們的實踐技能和創新能力。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)20-0095-02
Abstract Biomedical engineering is a new development of cross subject, putting forward higher requirements for innovative talent, it needs to reform the teaching methods, curriculum system and prac-tice, to strengthen the logical thinking and logic thinking training of students, strengthen the cultivation and education of comprehensive quality, improve the effect of classroom teaching, pay attention to theinnovation practice ability training and exercise, improve innovative ability of students.
Key words biomedical engineering; innovative talents; experiment platform
1 前言
生物醫學工程是一門新興發展起來的交叉學科,為人類的健康做出了重要的貢獻,培養能夠迎接未來挑戰的高素質的生物醫學工程專業創新人才至關重要[1]。因此,生物醫學工程專業以培養方向為引領,改革教學方式、課程結構、實踐方法,培育順應社會發展的、具備創新能力的應用型創新人才,是高等醫學院校教育者需要重點研究的課題。
2 打破傳統知識桎梏,注重學生創新思維方式的鍛煉與培養
創造力是人類知識結構的最高表現形式,除智力這個重要組成因素,還包括獨立的個性、廣泛的興趣、好奇心、自信心、堅韌的意志力、靈活的思維等。因此,只有在鍛煉學生的邏輯思維的同時加強鍛煉非邏輯思維,才能激發學生的創造力與創新精神。學生只有具備很強的非邏輯思維,才能突破思維定式,積極探索看似不相關的事物之間可能存在的內在關聯。這樣就有希望打破常規,發現那些別人無法想到的新事物和新規律,進而大膽地提出自己的新想法和新發現。
智力水平、學習動機是決定學生是否能做出創新成果的重要誘因,但并不是決定性的。非邏輯思維通常決定一個人能否做出創新成果,一些人智商高并且有較高創新欲望,但一直也沒有創新成果,主要原因在于他們在非邏輯思維能力方面還比較欠缺。愛因斯坦在創造活動中更加相信直覺與靈感,他覺得一個人的超強想象力比具備豐富的知識更為關鍵。所以,創新能力培養的目標也因此發生本質變化,既要讓學生學會發現問題、解決問題,又要鍛煉學生遇到問題的思考方式和研究方法,特別是有效地鍛煉他們的非邏輯思維。
3 優化課程教學模式,加強具有綜合能力的應用型人才培育
課程是院校依據教育大綱所制定的教學內容,課程教學結構的優與劣,直接決定了綜合素質人才的培養效果[2]。生物醫學工程作為一門交叉學科,既要有明確定位并與其他學科有所區別,又要加大與其他學科彼此的滲透與融合,以生物醫學工程專業自身的特點為核心,擬定合理的培訓目標,構建生物醫學工程專業的特色專業體系,促使學生更好地發揮自身的優勢與專長,為成為應用型、創新型專業人才做好充分準備。
為此,首要的是要壓縮課堂教學的學時,給學生的個性發展留下足夠的時間與空間,將學生置于創新活動的主導地位,鼓勵他們按照興趣與愛好學習,突破傳統的教學方式,建立新的教與學的方式,引導啟發他們主動學習和探索學習。在校內放寬轉換專業的限制,讓學生充分發揮自己的特長,允許學生跨學科、跨院(系)甚至跨校選課、輔修,攻讀雙學位。在建設生物醫學工程課程體系時,要在充分調研論證的基礎上,充分了解用人單位的人才需求,既要有一定的專業深度,也要有一定的專業廣度,避免專業知識的職業化傾向。對學生適當加強人文學科知識的熏陶,增加一定量的文科類選修課,大力強化他們的文化素質,以改變過去存在的過弱的人文陶冶問題,充分鍛煉學生的直覺思維和想象力。
對于生物醫學工程的實驗課,應盡量減少驗證性的簡單實驗,增加一些較新的有創造性的實驗,以利于培養學生的動手能力和一定的科研意識和創新能力。優化教學內容應注意拓寬專業基礎課,淡化專業方向,減少重復內容,追求課程的獨立性和完整性。
4 轉變教學方法手段,強化學生的創造力和綜合素質
當前,教育活動依然主要采取課堂教學的方式,是學生獲取知識、提高綜合能力的重要環節,教師的教學方式、方法和教學水平的好壞,主要由課堂教學效果來衡量。充分利用課堂教學有限的時間,啟發學生掌握創新性學習和高效率獲取新知識的方法是核心內容。但是,部分教學工作者認為課堂教學只是知識的傳遞過程,而忽略了營造以學生為核心的學習氣氛。教師應該探索互動交流式的教學模式,將創新思維融入課堂教學中,學生不僅將知識繼承,而且要在創新思維下將它們發揚光大。
采用討論式、啟發式、研究式的教學方式,將培養能力素質與傳授知識方法相互結合起來。在課堂教學過程中,教師應該壓縮理論授課時間,改變滿堂灌的教學方法,多給學生一些自由發揮、自由探索的時間,這樣對學生創新能力的培養是非常有益的。在課堂教學中,多采取引導式、互動式授課模式,讓學生能夠自由探索理論前沿,不斷激發他們的創新意識。選擇前沿的領域為學生設定研究的課題,發動學生利用所學的知識來分析和解決問題,進而使自己的創新意識和思維得到鍛煉。在課堂授課活動中,教師與學生通過互動、交流來激發創新的火花。
5 加強社會實踐教育,注重實踐環節的創新能力培養和鍛煉
創新實踐與解決問題有著密不可分的聯系,解決問題為創新實踐提供基礎,但不是所有的解決問題的過程都有創新的因素,而創新實踐的過程一定能夠解決一些問題。所以,既要加強實踐知識的傳授,又要加強實踐環節的鍛煉,尤其是對生物醫學工程專業學生創新思維的鍛煉起到十分重要的作用。
學生的創新精神與創造能力要靠大量的課外活動和社會實踐去培養,從課堂獲取的創造能力是遠遠不夠的。因此應進行教學模式改革,側重點放在實踐教學上,提高學生動手能力,一方面通過實驗將學習與研究、理論與實踐結合起來,在實踐中錘煉學生的科研能力和創新能力;另一方面通過實踐鍛煉、畢業設計和各類競賽,培養學生創造力和實際動手能力。
實驗平臺是生物醫學工程專業培養應用型技術人才的主要環境條件,是進行實踐和探索的主要場所[3]。在實驗課的課堂教學中,要引導并啟發學生用心仔細地觀察周圍事物。細心的觀察決定了開展創造的可能性,科學上的創新大都源于仔細地觀察與發現。因此,教師要有意識培養學生仔細觀察的能力,同時要倡導學生有目的地鍛煉發現問題、解決問題的能力。創新實驗要與理論教學相結合,在實驗教學過程中要讓學生在理論的指引下有所嘗試、有所觸動、有所發現。
通過實踐鍛煉、各類競賽使學生將所學理論與實踐鍛煉相融合滲透,培養學生創新能力和科學的思維方式與方法。在企業實習的教學實踐活動中,改變以往傳統的教學理念,在生產實踐中鍛煉學生的發散思維和求知欲望,讓學生互相學習、互相討論,使學生克服單一的、片面的思維方式,擴展和增強他們的優化思維和創新思維,從而使他們具備勇于創新思考、善于突破常規的能力。畢業設計和各類競賽的選題多數來自工程實際,在教師的指導下,讓學生以“生物醫學工程師”的身份去完成從課題的調研、設計、制作到調試以及修改處理的全過程,充分體驗“生物醫學工程師”應該具有什么樣的知識和能力,使他們對“工程能力”的認識產生升華,以最終達到從訓練到提高的目的。盡管有了校內實踐教學基地,但組織學生到真實的工程環境進行校外實習仍是非常必要的,在工程環境中學生可以感受工程運作過程,明確自己的努力方向,同時參與解決實際工程技術問題是校內實習無法代替的。
6 結語
生物醫學工程作為一門新興的交叉學科,對創新人才培養也提出更高的要求,傳統的創新教學模式已經無法滿足創新人才的培養需求,需要結合高校自身特點,探索新的途徑和方法,構建具有特色的創新人才培養策略。
參考文獻
一、我國醫療器械產業發展現狀及問題
近年來,我國醫療器械產業一直處于快速發展的時期,銷售額自2001年的179億不斷攀升,截止至2014年,銷售額已上升到2556億元[1]。鑒于政府政策的扶持以及人民健康意識的不斷增強,我國醫療器械市場的發展仍有很大的增長空間。在這樣的發展趨勢下,先后涌現出一批優秀的醫療器械公司,國產醫療器械的市場占有率越來越高。
盡管如此,我國的醫療器械產業仍然存在很多問題。首先,國產醫療器械多為技術含量較低的儀器,醫院內使用的高端醫療設備主要依賴進口。其次,高端醫療儀器的核心技術仍掌握在國外廠商手中,國內多數廠商處在產業鏈下端。最后,國內相關專業的大學多注重于理論研究,研究成果不能盡快轉化,這也是我國醫療器械設備技術落后的一個原因[2]。要升級、優化我國醫療器械產業結構,加強自主創新,必須調整產業人員結構,解決創新型人才急缺的問題。
二、生物醫學工程專業人才發展
生物醫學工程(以下簡稱BME)專業是電子與醫學結合的混合專業學科,以培養具有醫學與工程交叉研究能力的,能在生物醫學工程領域以及醫療器械領域從事研究、生產、設計等工作的高級工程技術人才為目標[3]。每年都有大批BME專業學生投入到醫療器械產業,是我國醫療器械產業從業人員的重要組成部分。為了了解本科專業教學對BME專業的教學效果,以我校BME專業的四屆畢業生為調查樣本進行了問卷調查。將回收的調查問卷做統計分析后發現,BME專業教學存在的問題主要為以下幾點:
第一,所學知識過于理論化,缺乏實際動手能力。很多畢業生反映,在工作后發現很多知識用不上,甚至已經落伍,需要從新學習。所開設的實驗課程多是在實驗箱上進行,無法培養學生解決實際問題的能力。
第二,缺乏查閱資料、獨自解決問題的能力。在我們傳統的教學方法中,學生在課堂上一直處于被動接受的狀態,甚至形成了“為老師學習”的觀念,在學習過程中有很強的惰性。
第三,團隊合作精神差。現階段的大學生個性張揚,缺乏團隊合作精神,尤其表現在學習、科研方面,缺少團隊合作的想法及行動。
三、《智能儀器》課程的重要性及教學中的問題
《智能儀器》課程將工科基礎類課程內容整合應用,與產品研制過程緊密結合,具有較強的綜合性以及實用性的特點。通過本課程的學習,學生能夠解決現代電子儀器開發過程中的實際問題,掌握智能儀器軟件及硬件的設計方法,能夠對學生的研究或工作起到積極的促進作用。因此,《智能儀器》課程對BME專業學生的培養具有重要作用。
就近4年教學效果看,在我校該課程的教學存在較大問題:學生基礎差,積極性差,無法快速接受課堂教學內容,并且教學內容與實際情況脫節,知識點陳舊。
四、《智能儀器》課程改革措施
為了有效的提高《智能儀器》的教學效果,經過反復的研究,我們擬實行項目化、層次化的教學方法[4]。項目化教學是由學校和企業共同組成項目小組,深入實際,在解決問題的同時,使學生應用已有的知識,在實踐的第一線培養解決問題的能力,非常適合對動手能力要求高的專業。《智能儀器》課程的應用型很強,適合項目化的教學方法。但這種教學方法對學生自身自學欲望有所要求,容易出現學生兩極分化的情況,因此我們增加了層次化教學的部分,從以下幾個措施改革目前的教學方法:
(一)調整課程內容。改革前教學按照智能儀器的硬件、軟件算法、產品性能以及產品指標的制定的順序進行,改革后按照產品的市場調研、研究、生產過程進行教學,更加貼合實際研發流程。
(二)改變教師和學生角色。傳統教學方法完全由教師主導整個教學過程,將知識解釋灌輸給學生,學生在這種模式下形成了惰性心理,缺乏獨立思考、獨自解決問題的能力,并且缺少對知識學習的熱情。教學方法改革后,教師負責問題的提出,引導思考方向,學生翻閱資料、集體討論等方法解決問題,促使學生養成獨立思考的習慣,學習方式由被動轉為主動。
(三)制定適合的教學方案及內容,分層次進行。為所有學生設計必選項目,保證基本功能的實現;另外開設選修部分,以便于高水平的學生提高。學生在產品研發過程中,不斷查閱資料,有助于接受新技術。研究過程中,有利于創新意識的培養。小組共同完成一個產品的研發,每個人根據自身特點,做適合自己的工作,有利于團隊合作。
(四)校企聯合,制定針對項目化教學的考核方法。各模塊及樣機作為成績評定一句,并邀請公司的檢驗人員進行真正的產品檢驗,給學生以更真實的教學環境,激勵學生不斷地提高。對于一些優秀的產品,可以與企業商討其商業化。
五、總結
BAO Xuan, CAI Li
(Anhui University of Chinese Medicine, Hefei 230012, China)
Abstract: This article takes the Bio-medical Engineering of Anhui University of Chinese Medicine Specialty as an example to discuss how to undergraduate professional knowledge from five aspects consist of orientation of market demand, basis of professional characteristics,post function as the goal, teacher's ability as a support and students' ability as a fundamental.Enable students to achieve full employment and perfect career.
Key words: bio-medical engineering;professional knowledge;medical imaging technology
作為一個理工醫相結合的高度綜合性邊緣交叉學科,生物醫學工程崛起于上世紀60年代,并從80年代開始,全球生物醫學工程醫療器械類產品銷售額每年保持6-10%的增長率,因而被譽為產業界的“常青樹”,是國民經濟可持續發展的生長點。如此大的規模和市場,對人才的需求自然不言而喻。所以,大多醫科類院校都開設生物醫學工程專業,由于是新開設的專業,難以在較短時間內形成一套系統的人才培養模式。這就造成了經濟社會的求賢若渴、高校教育的捉襟見肘、專業人才的鳳毛麟角互相矛盾的局面。所以,有針對性地作好思想教育疏導工作,并循序漸進地指導學生根據主客觀條件進行未來職業規劃,發揮學生主觀能動性,圓其成才夢,是新設專業的班主任、輔導員和任課教師以及學校各有關部門必須面臨的重要課題。
經過調查研究,學生在不同階段身心狀態的突出表現為:初期缺乏對專業的認知,導致思想困惑迷茫;中期課程學習任務繁重,導致心理壓力加大;后期就業前景不明朗,導致缺乏學習動力[1]。為了幫助學生消除以上的顧慮,本文以安徽中醫藥大學生物醫學工程專業為例,對如何使學生對于未來求業擇業有一個清晰而理智的認識作了探討。
1 以專業特點為基礎,培養什么人才
安徽中醫藥大學生物醫學工程專業(醫療器械方向)是一個集數學、物理學、計算機科學、信息技術以及醫學科學于一體的新興專業。所學跨學科的課程,既有醫學成像原理和電離輻射防護的知識,又有圖像重建算法和圖像后處理內容;既有理科工科知識,又有醫科內容。合理的教學計劃和科學的培養方式以具有堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識、熟練的實驗操作技術,可以從事各類醫學影像設備的研制、開發、技術支持的復合型高級專業技術人才為培養目標,使畢業生具備在醫學影像技術及相關領域,從事產品研發、設計制造、經營管理、技術服務、教育培訓等工作的能力。
此外,當今的醫學影像學科向數字化、網絡化、融合化、標準化的方向發展,高級人才也要與時俱進,掌握專業國內外學術發展動態,富有科學思維能力,勇于在專業前沿領域探索與創新,應具有使用新型功能設備和應用新穎科學技術的能力。
2 以市場需求為導向,需要什么技術
醫學影像技術主要是指為開展醫療或醫學研究,以非侵入方式獲得人體某部分內部組織影像的技術與處理過程,為臨床疾病診斷提供重要參考依據[2]。其中出現最早的裝置是X線機,隨著影像技術在不斷地探索中改進,超聲、磁共振、單光子等斷層成像技術和系統的大量涌現,為醫生在出示診斷中提供更為詳細、精確的信息依據,涵蓋了解剖、病理、功能、代謝等多個領域,更早、更準確地發現病變,也為臨床制訂治療方案、評價治療效果提供幫助。具體體現在:現代醫學影像率先建設并實現了數字化與網絡化體系,成為數字化醫院建設的基礎和重點;數字成像技術將數據遠距離傳輸,實現遠程診斷;從傳統的顯示宏觀結構發展到反映分子、生化水平的變化,為徹底治愈某種疾病提供了可能;從單一的診斷學過渡到了診斷與治療并舉的臨床學科[3];從簡單的信號傳導跟蹤到實現定量成像;電阻抗成像作為無創無放射損傷的成像技術,既能顯示形態改變又能反映功能變化;利用多模成像技術實現對疾病的早期診斷和活體病理成像;單光子發射成像和正電子成像根據醫學的放射性核素示蹤原理實現影像;無創、無害性的檢查技術不斷發展,輻射劑量的控制逐步得到強化等等[4]。時至今日,醫學影像的應用領域已經遍布人體主要的器官和疾病類型,從神經疾病、代謝紊亂到心腦血管疾病、傳染疾病,腫瘤診治方面的應用也有相當進展。醫學影像技術逐漸成為臨床研究的可靠工具和活力平臺。
3 以崗位職能為目標,從事什么工作
總結近些年生物醫學工程專業本科生的就業去向分析可知,從事本專業相關工作的畢業生主要集中在三大領域,綜合性醫院、醫療器械企業和醫療器械監督管理部門。
3.1 綜合性醫院的放射科、放療科、設備科、核醫學科
從事醫學影像設備的應用、管理和維護工作,主要涵蓋以下4個方面內容:①具有常規放射學、超聲醫學、核磁共振及CT等系統理論知識與操作技能;②具有臨床醫學、基礎醫學及電子學等有關理論知識;③在疾病診斷中比較熟悉各種影像診斷技術的應用;④比較熟悉醫學影像學各專業分支前沿技術及發展趨勢[2]。其中,理論知識內容在本科教學過程能夠充分體現,而技術應用及操作技能則必須在各功能科室第一線長期工作并積累經驗才能夠獲得,兩者是相互制約相互促進的關系。對前沿技術的關注是醫學影像技術工作者對自我提升的一個必然要求,也是為良好開展工作必須做到的知識儲備。
3.2 中外醫學影像設備研發機構和生產經營企業、教育培訓機構
相關工作崗位主要包括市場和銷售、研發和技術支持,產品注冊和產品質量檢測。前兩者對從業者個人能力的整體水平要求較高,如溝通交際和處事應變能力,從事產品營銷和市場推廣等工作;中間兩者看重專業素質,從事產品研制、開發設計、維修保養等工作;后兩者主要是在品管部門,需要熟悉產品質量監管相關的法律法規,從事質量檢測、控制和監督工作,了解產品注冊要求和撰寫標準并能獨立完成產品注冊、申報、體系認證等工作。
3.3 醫療器械監督管理部門
主要工作職責包括:組織擬訂醫療器械注冊管理制度并監督實施;組織擬訂醫療器械標準、分類規則、命名規則和編碼規則;擬訂醫療器械注冊許可工作規范及技術支撐能力建設要求并監督實施;組織擬訂醫療器械生產、經營、使用管理制度并監督實施,擬訂醫療器械互聯網銷售監督管理制度并監督實施;組織開展醫療器械不良事件監測和再評價、監督抽驗及安全風險評估;擬訂問題醫療器械召回和處置制度等[5]。
4 以教師能力為依托,具備什么知識
生物醫學工程本身是一門多交叉學科,教師具有多元化的學科背景對于研究和教學是至關重要的。在注重多種知識和技能的復合的同時,將生物醫學與藥學、化學、統計學、材料學、電子信息學等相關學科有機結合起來,努力將其他學科的思維方式引入到生物醫學領域中來,并將這種優勢帶到學生的學科設置以及綜合實驗當中,去啟發學生的思維。理工科背景的教師深入臨床接觸病例,醫科背景的教師參加理工科理論培訓,任課教師深入行業調研,企業專家走進校園,充分利用不同學科、不同領域間的優勢進行教學和科研,為共同促進學科發展起到了強大的推動作用。
5 以學生能力為根本,鍛煉什么技能
作者簡介:謝勤嵐(1968-),男,湖北武漢人,中南民族大學生物醫學工程學院,教授;曹匯敏(1972-),男,湖北鄂州人,中南民族大學生物醫學工程學院,副教授。(湖北 武漢 430074)
基金項目:本文系湖北省教學研究項目(項目編號:JYS11003)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0094-02
生物醫學工程是利用生命科學、電子信息科學、材料科學及機電控制技術的原理和方法,對與疾病的預防、診斷、治療、康復以及相關產業等方面有關的問題進行應用基礎理論和方法的研究,并進行產品開發與應用的一門工程技術學科。[1-3]在該學科的人才培養中,實踐教學有著重要的地位,是培養創新型人才的關鍵環節。電子電路在生物醫學工程研究和醫療儀器開發中有著重要作用,任何一臺現代醫學儀器或設備中都需要電子電路完成信息檢測與處理、系統控制等核心功能。[2-4]
“電子技術基礎”包括模擬電子技術和數字電子技術兩門主要課程,是理工科相關專業的技術基礎課程,也是生物醫學工程專業的重要專業基礎課和技術基礎課。生物醫學工程專業開設“電子電路課程設計”課程,對提高學生的電路設計能力、硬件制作能力和系統調試能力,以及培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力具有非常重要的意義。如何利用科學的選題在較短的時間內訓練和提高學生的這些能力,并有意識地培養學生的創新意識和科研能力,是該課程在教學過程中重要的教學研究課題。[4-6]
一、生物醫學工程專業“電子電路課程設計”教學中存在的問題
由于生物醫學工程專業的特殊性,目前在生物醫學工程專業的“電子電路課程設計”教學過程中,普遍存在以下幾個問題:
1.課程設計的選題沒有考慮專業特點,實施的目的性不強,與專業的整體發展建設結合較差,達不到課程設計要求
一個突出的問題是,課程設計的選題大部分是沿用電子信息類專業的傳統選題,如多級低頻阻容耦合放大器、功率放大器、語音放大器、函數發生器、交直流放大器、數字電子鐘、定時器、智力競賽搶答器、簡易數字電容測試儀等選題,這些題目與生物醫學工程專業的聯系較少。這樣既不能體現專業特點,也不能提高學生的興趣,從而使得學生對所學理論知識不能很好地運用于實際,造成與實踐的脫節。
2.課程設計內容不完善,所設計的內容不能充分體現課程設計的目標
“電子技術課程設計”課程應該是由許多關鍵環節構成的一個整體,從多個方面訓練和提高學生的能力和素質。但原有的教學過程中,往往會忽略其中的一些重要環節。這些問題表現在:只要求學生完成電路制作,對于任務分析、方案選擇、分析計算要求較少,把課程設計簡化成操作實訓;不重視測試和數據分析,不能充分鍛煉學生分析問題和解決問題的能力;不注重使用設計軟件和選擇流行器件,只使用過時的器件,甚至老舊的分立元件,制作的電路達不到任務要求。這些對于提高課程設計的效果都有不利的影響,導致學生實際動手能力練習不夠、電路設計能力偏低、綜合調試能力不高。
3.評價方法和標準簡單,隨意性大
教學過程中沒有嚴格的評價標準,課程成績評定基本上流于形式,從而造成課程設計質量下降。
在這種情況下,培養出來的學生普遍存在電路設計能力和系統調試能力不足,發現問題、分析問題、解決問題的能力偏低,這樣培養出來的學生難以在工程設計領域中發揮獨當一面的作用,不能快速適應社會要求。
二、“電子電路課程設計”的改革思路和實踐
幾年來,在“電子電路課程設計”教學過程中進行了幾點改革嘗試,取得了較好的教學效果。
1.明確專業培養目標,構建課程設計選題庫
“電子電路課程設計”是電子信息類專業的傳統課程,有大量的課程設計選題,但這些選題中,大部分與生物醫學工程專業和生物醫學電子技術課程的教學內容和要求有較大的區別。為此,學院組織教師從眾多的課程設計選題中,選出若干與專業相關的訓練內容,進行加工改造,并對每一個設計選題提出具體的訓練要求和目標,構成課程設計選題庫。題庫中題目所涉及到的課程內容和設計內容的統計分析見表1。從表中可以看出,與生物醫學工程專業的教學內容密切相關的選題占總選題的72%,這樣就形成了有專業特色的電子電路課程設計內容和要求。
另外還結合專業的特色,對與醫療儀器密切相關的設計,如測量心電、腦電、心音、血氧飽和度、脈搏波等信號的電子系統的采集電路部分,要求學生做成完整的模塊,作為以后系統課程設計的子模塊。
2.以學生為主體,改革傳統課程設計指導方式
改變過去教師全程指導,有問必答,甚至直接給出參考電路的指導方式。教師在給出選題和要求后,將學生分成若干小組,每個小組在選題范圍內選定設計題目。學生自己查閱資料,提出方案,獨立設計,最終完成設計并進行完整的調試和測試。在整個課程設計過程中,教師每周留出固定或靈活的課堂答疑時間,回答學生提出的問題或啟發學生提出問題,直至課程設計結束。
3.充分發揮學生潛能,加深加寬課程設計的訓練內容并提高要求
在課程設計過程中,教師提出設計的目的和要求后,實驗室只負責提供材料及儀器,其他工作全部由學生自己完成。為了更多地訓練學生的綜合素質,學生需要獨立完成實踐步驟確定、任務分析、方案選擇、電路設計、元件選擇、電路布線、印刷板設計及制造、元件測試、電路焊接、系統調試、測試方案設計、電路測試等訓練步驟,并將這些步驟作為課程考核的訓練點(見表2)。通過這種完整的訓練過程,學生不僅能夠初步掌握電子產品的設計開發流程,還能較好地鍛煉自己的專業素養。
4.重視現代電子技術的發展和應用,鼓勵學生掌握和使用工具軟件和最新芯片
做到軟件和硬件結合,學生除了完成電路設計以及硬件的焊接、安裝、調試外,還需要至少掌握一種印刷電路板設計軟件和一種電路仿真軟件,有條件的學生還應掌握一種數字電路設計軟件(如EDA軟件)。學生既要熟練掌握電阻、電容、電感、二極管、三極管等分立元件的選擇和使用外,還應盡量掌握和使用最新的集成芯片,以進一步訓練工程設計能力。這樣,電子電路課程設計可以達到更好的教學效果。
5.培養學生興趣,將課程設計與創新課題訓練相結合
鼓勵教師將本科創新課題、教師科研課題等進行簡化、分割,形成適合課程設計的課題,供學生選擇。鼓勵學生進行電子產品整機設計、開發、組裝、調試,并且組織學生共同交流,互相學習,不斷提高。
三、結束語
“電子技術”課程的理論性和實踐性都很強,而“電子電路課程設計”作為教學過程中的重要一環,體現出了越來越重要的作用。對該課程進行的一系列教學改革實踐,取得了良好的效果。按照改革后的教學模式,“電子電路課程設計”不斷能夠鞏固課堂上所學的理論知識,加深學生對課堂抽象概念的理解,提高了學生的設計能力和創新能力,還能使學生對生物醫學工程專業的認識更加明確具體,這些都有利于培養出理論基礎扎實、實際工作能力強的高素質生物醫學工程專業人才。
參考文獻:
[1]John D.Enderle.生物醫學工程學概論[M].封洲燕,譯.北京:機械工業出版社,2010.
[2]李剛,張旭.生物醫學電子學[M].北京:電子工業出版社,2008.
[3]余學飛.現代醫學電子儀器原理與設計[M].第二版.華南理工大學出版社,2007.