生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《醫(yī)學(xué)儀器學(xué)》研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索

王春雷，韓玲娜

（1.長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程系，山西 長(zhǎng)治 046000；2.長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院 生理教研室，山西 長(zhǎng)治 046000）

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《醫(yī)學(xué)儀器學(xué)》研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索

王春雷1，韓玲娜2

（1.長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程系，山西 長(zhǎng)治 046000；2.長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院 生理教研室，山西 長(zhǎng)治 046000）

文章介紹了長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生醫(yī)學(xué)儀器課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展情況，討論了如何在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上開(kāi)展研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，以達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

研究型實(shí)驗(yàn)；醫(yī)學(xué)儀器；教學(xué)模式

作為一門(mén)交叉學(xué)科，生物醫(yī)學(xué)工程（Biomedical Engineering，BME）崛起于20世紀(jì)60年代，同時(shí)是一門(mén)高度綜合性的學(xué)科。它是運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理與方法，從工程學(xué)的角度研究生物體特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能及其他生命現(xiàn)象；研究和開(kāi)發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的學(xué)科[l]。生命科學(xué)與工程相結(jié)合，既推動(dòng)了自身的進(jìn)步以及方法學(xué)的創(chuàng)新和技術(shù)平臺(tái)的建立，又促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，形成了許多新的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，也創(chuàng)造了可觀的社會(huì)效益，因而為發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視，甚至納入了國(guó)家發(fā)展目標(biāo)。自20世紀(jì)60年代，美國(guó)一些著名大學(xué)就已開(kāi)始了生物醫(yī)學(xué)工程高學(xué)歷層次人才的培養(yǎng)，目前大約有l(wèi)10余所高?；蜓芯吭核_(kāi)設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)課程。我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)30多年的發(fā)展，到2004年全國(guó)已經(jīng)有85家高校開(kāi)設(shè)了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)。近年來(lái)，有更多的高校，特別是醫(yī)學(xué)院校開(kāi)設(shè)了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)[2]。

醫(yī)學(xué)儀器課是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，是模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理、單片機(jī)、醫(yī)學(xué)傳感器等專修課程的綜合運(yùn)用。掌握醫(yī)學(xué)電子儀器的基本原理、設(shè)計(jì)方法、安裝調(diào)試過(guò)程，對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力有極大的幫助。

1 《醫(yī)學(xué)儀器學(xué)》研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革方向和目的

1.1 改革方向

如何將知識(shí)和能力加以融合，讓學(xué)生在學(xué)校里獲得更多的適應(yīng)社會(huì)的能力，是教育工作者經(jīng)常考慮的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課程教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重要途徑之一。經(jīng)過(guò)多年探索，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)如何服務(wù)于理論教學(xué)、如何有效地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方面，進(jìn)行了多方面的探索，進(jìn)一步明確了實(shí)驗(yàn)改革的方向，即由單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與研究型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方向發(fā)展、由傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)向開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的方向發(fā)展。

1.2 目的

加深學(xué)生對(duì)于醫(yī)學(xué)電子儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、電路的理解；培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力、工藝素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)精神、綜合設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、最終解決問(wèn)題的能力。

2 《醫(yī)學(xué)儀器學(xué)》研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具體實(shí)施措施

鑒于研究型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展對(duì)于課程教學(xué)的重要性，我們對(duì)醫(yī)學(xué)儀器課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了實(shí)踐探索。

2.1 研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)開(kāi)展分為以下5個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。①在學(xué)期初期，教師講解實(shí)驗(yàn)的整體安排。使學(xué)生從學(xué)期初就開(kāi)始準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案，并在學(xué)習(xí)理論課的過(guò)程中根據(jù)理論知識(shí)不斷地調(diào)整和完善自己的方案。②學(xué)生自選項(xiàng)目，設(shè)計(jì)方案。③準(zhǔn)備儀器設(shè)備與元器件。④學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)與監(jiān)督。⑤學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)論文，進(jìn)行考核。

2.2 課程設(shè)計(jì)開(kāi)展時(shí)間的確定

研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一定要在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上開(kāi)展。通過(guò)前面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，使學(xué)生基本掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能。研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在課程進(jìn)行到五分之三時(shí)再開(kāi)始，總時(shí)長(zhǎng)以八周為宜。從課程開(kāi)始至課程進(jìn)行五分之三時(shí)間段內(nèi)，進(jìn)行選題、方案設(shè)計(jì)；接著由教師和學(xué)生討論方案的可行性；然后用八周的時(shí)間實(shí)施方案和制作儀器。最后一周，總結(jié)并撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

最初，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由七次驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)組成。在使用實(shí)驗(yàn)室所配備的醫(yī)療器械基礎(chǔ)上，分別對(duì)于人體體溫、心電、血壓、呼吸、心音、脈搏等生理信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是就各種生理參數(shù)的采集和信號(hào)放大等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響進(jìn)行觀察和分析。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所使用的醫(yī)療器械基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路也有所涉及。電路原理圖在本系網(wǎng)站上可以下載，基本結(jié)構(gòu)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)時(shí)拆裝醫(yī)療器械來(lái)了解。而作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生，僅僅能夠使用醫(yī)療儀器進(jìn)行各種生理量的測(cè)量是不夠的，更重要的是如何提高測(cè)量生理參數(shù)的準(zhǔn)確性。

針對(duì)這一問(wèn)題，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革，增加研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)行小型醫(yī)學(xué)電子儀器的研究設(shè)計(jì)與制作。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，縮短了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)，使其僅占總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的三分之一；研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，占總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的三分之二。

2.4 研究題目的選定和研究方案的核準(zhǔn)

研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的題目選定是至關(guān)重要的。一方面，由教師確定了幾個(gè)題目，學(xué)生可以從中擇其一；另一方面，學(xué)生可以不選擇教師提供的題目，而進(jìn)行自我命題。學(xué)生根據(jù)選擇的題目，通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查詢，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)書(shū)面形式交于教師與相關(guān)專家評(píng)定。通過(guò)一定的討論，修訂一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)方案反饋給學(xué)生，確保方案的可行性，然后安排時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.5 研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推行“項(xiàng)目-導(dǎo)師制”

在實(shí)驗(yàn)的整個(gè)開(kāi)展過(guò)程中，教師須給予學(xué)生適當(dāng)?shù)暮图皶r(shí)的指導(dǎo)。對(duì)于學(xué)生自我命題給予充分的、認(rèn)真負(fù)責(zé)的論證，及時(shí)與學(xué)生溝通，修改設(shè)計(jì)方案，隨時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中不合理或不恰當(dāng)之處；通過(guò)階段性的檢查考核以督促學(xué)生的進(jìn)度；對(duì)于課程設(shè)計(jì)報(bào)告的寫(xiě)作給予格式和撰寫(xiě)注意事項(xiàng)的指導(dǎo)；為學(xué)生提供資源獲取途徑的指導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生利用各種渠道查閱相關(guān)資料；建立科學(xué)可行的考核體系和考核指標(biāo)，審定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告，給予公正的考核成績(jī)。

教師在研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中既是參與者，又是知識(shí)傳遞的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者。研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的成功與否，教師的指導(dǎo)起著十分關(guān)鍵的作用?！绊?xiàng)目-導(dǎo)師制”實(shí)驗(yàn)教學(xué)是根據(jù)教學(xué)大綱要求，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容借鑒科研課題負(fù)責(zé)制的方式，編制成類似研究課題的、具有相對(duì)獨(dú)立的完整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在項(xiàng)目教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)的一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)法[3]。這種教學(xué)法既是一種方法，又是一種機(jī)制。它是學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教師跟進(jìn)指導(dǎo)的開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選定到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果的考評(píng)，體現(xiàn)了嚴(yán)密的組織程序。并作為一種制度固定下來(lái)，有效地調(diào)動(dòng)了教師和學(xué)生的兩個(gè)積極性，集競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、管理機(jī)制和約束機(jī)制于一體。實(shí)踐證明，“項(xiàng)目-導(dǎo)師制”突破了傳統(tǒng)模式，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)推向了一個(gè)新階段；而且，由學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)實(shí)施，真正意義上形成了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。給予學(xué)生更多的實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)，特別是為探索性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供保證，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際操作能力、創(chuàng)新能力起著重要作用。

2.6 實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理模式的建立

為保障研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的順利完成，建立實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理模式是前提。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式，是把自主科學(xué)研究的主動(dòng)教育滲入本科教育，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅鞏固了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生個(gè)性化、主動(dòng)化、研究化、實(shí)踐化的學(xué)習(xí)，可以作為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的有益教學(xué)模式[4，5]。開(kāi)放的內(nèi)容包括以下幾方面。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)放。通過(guò)學(xué)生自我管理，建立開(kāi)放式的教學(xué)管理方法，學(xué)生可以自主使用實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室在保證完成課程表規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課課時(shí)前提下，對(duì)研究型實(shí)驗(yàn)實(shí)行預(yù)約開(kāi)放，以保證研究型實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備都向?qū)W生開(kāi)放，這樣使得學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)踐中一方面能夠熟悉這些設(shè)備的應(yīng)用，另外一方面，可以運(yùn)用很多實(shí)驗(yàn)手段對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試。

（2）教學(xué)資料的開(kāi)放具有廣泛性，所有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、教學(xué)多媒體課件的資料都以電子文檔和打印版的形式提供給學(xué)生。

（3）網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放擴(kuò)大了學(xué)生們的知識(shí)面，有效的補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn)室和書(shū)本中資料的不足。

（4）實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約系統(tǒng)的建立是基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)預(yù)約與教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，主要為本校實(shí)驗(yàn)課程實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)提供教學(xué)組織與管理、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、成績(jī)?cè)u(píng)定與查詢等在線服務(wù)。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放離不開(kāi)預(yù)約系統(tǒng)，預(yù)約系統(tǒng)可以有效地提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平、利用效率和管理效果。

2.7 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)和最終考核

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生，在校學(xué)習(xí)期間應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)撰寫(xiě)科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告。平時(shí)實(shí)驗(yàn)課中的實(shí)驗(yàn)大多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新性論述較少，強(qiáng)調(diào)學(xué)生必須按照科研實(shí)驗(yàn)報(bào)告和科研論文的撰寫(xiě)規(guī)范進(jìn)行撰寫(xiě)。實(shí)驗(yàn)論文的撰寫(xiě)是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的再認(rèn)識(shí)與提高的過(guò)程。撰寫(xiě)論文前，必須對(duì)自己的工作進(jìn)行歸納、分析和總結(jié)，收集有關(guān)資料為自己的結(jié)論佐證，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此撰寫(xiě)論文有助于學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入思考。我們要求每組同學(xué)都須在實(shí)驗(yàn)后期撰寫(xiě)出科技論文一篇，每個(gè)同學(xué)還需要書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告。對(duì)實(shí)驗(yàn)完成后的考核，我們考慮的因素是多方面的，如所選設(shè)計(jì)題目的難易程度；設(shè)計(jì)方案的先進(jìn)性、性價(jià)比；設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)寫(xiě)是否合理全面；實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確；設(shè)計(jì)的功能是否實(shí)現(xiàn)。另外，我們采用了多種考核方式相結(jié)合的方法進(jìn)行考核，把自愿抽查、組員抽查、目標(biāo)抽查等幾種方式結(jié)合起來(lái)，收到較好的效果。在沒(méi)有增加教師負(fù)擔(dān)的前提下，不僅體現(xiàn)了公平的原則，而且對(duì)于學(xué)生起到了很好的督促作用，為下一次進(jìn)行研究設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核打下良好的基礎(chǔ)。

3 《醫(yī)學(xué)儀器學(xué)》研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的意義

3.1 科研能力的培養(yǎng)

在選定實(shí)驗(yàn)題目之后，學(xué)生需按照設(shè)計(jì)要求，應(yīng)充分利用所有可以利用的資源，如圖書(shū)館的圖書(shū)、圖書(shū)館網(wǎng)站所鏈接文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及通過(guò)其它網(wǎng)絡(luò)搜索引擎所搜索到的相關(guān)資料。通過(guò)這些鍛煉，學(xué)生能夠掌握基本的查閱資源的途徑、方法和手段，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)展和畢業(yè)論文的撰寫(xiě)打下基礎(chǔ)。

3.2 培養(yǎng)學(xué)生工藝素質(zhì)

在模電、數(shù)電等課程中相應(yīng)的工程素質(zhì)已經(jīng)得到了初步的鍛煉，通過(guò)本門(mén)課程，進(jìn)一步加強(qiáng)工藝素質(zhì)和基本技能，這不僅僅包括焊接能力，還包括設(shè)計(jì)電路時(shí)防止干擾和噪聲的一系列措施的運(yùn)用。

3.3 培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神

每個(gè)小組由3至5名學(xué)生組成，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中既涉及分工問(wèn)題，同時(shí)也有合作部分，這樣可以鍛煉組長(zhǎng)的組織協(xié)調(diào)能力、組員的協(xié)作意識(shí)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中涉及到了模擬電路部分，也涉及到了數(shù)字部分，還有些題目是需要單片機(jī)知識(shí)的，這對(duì)于同學(xué)們對(duì)各門(mén)功課中基礎(chǔ)知識(shí)的綜合能力也是個(gè)考驗(yàn)。

4 總結(jié)

在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上開(kāi)展研究型實(shí)驗(yàn)的效果明顯。學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到提高，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工作聯(lián)系緊密，對(duì)于學(xué)生將來(lái)的就業(yè)大有好處；培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科研態(tài)度，團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。實(shí)踐證明，在專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)研究型實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。本文結(jié)合我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生所開(kāi)設(shè)的醫(yī)學(xué)儀器課的研究型實(shí)驗(yàn)，就具體方法和應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了初步的實(shí)踐和探索，實(shí)驗(yàn)效果得到的學(xué)生的一致認(rèn)可，希望能對(duì)其它院校的相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的借鑒意義。

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Abstract：Based on the author's teaching experience，this paper introduces the situation of the experiment teaching of medical instrument course for the junior student with major of biomedical engineering，and talks abouthow to combine the verification experimentwith the research design experiment.

Keywords：research design experiment；medical instrument；teachingmodel

（責(zé)任編輯 王璟琳）

Discussion on Experiment Teaching of Medical Instrument Course for the Specialty of Biomedical Engineering

WANG Chun-lei1，HAN Ling-na2
（1.School of Biomedical Engineering；2.School of Physiology,ChangzhiMedical College,Changzhi Shanxi 046000）

G642.0

A

1673-2014（2010）05-0080-03

2010—09—22

王春雷（1980— ），男，山西沁水人，助教，主要從事實(shí)驗(yàn)室教學(xué)研究。