《專業(yè)課程設(shè)計》實驗教學(xué)模式探索與實踐

【摘要】《專業(yè)課程設(shè)計》是廣東醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實踐類課程，為了鍛煉學(xué)生的實際動手能力和綜合運用專業(yè)知識的能力，本文在傳統(tǒng)課程實驗教學(xué)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了新的探討與實踐，經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐證明，新的教學(xué)模式改善了教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)工程 專業(yè)課程設(shè)計 實驗教學(xué) 教學(xué)模式

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0161-02

一、問題的提出

廣東醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)主要面向廣東省各級醫(yī)院和各類醫(yī)療儀器公司培養(yǎng)臨床工程方面的人才，在面向?qū)嶋H工作之前，需要掌握基本電子設(shè)備的使用、電子測量基本方法、簡單電路故障的檢查與排除以及計算機接口技術(shù)和軟件技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識和鍛煉，在專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中也會有以上幾方面實際動手能力的鍛煉，但都是在若干基礎(chǔ)課程的實驗環(huán)節(jié)中進(jìn)行的，這些課程的實驗教學(xué)僅為基礎(chǔ)的實驗教學(xué)，與面向?qū)嶋H工作的要求還有一定的距離，主要存在的問題有：

（1）實驗平臺是現(xiàn)成的實驗裝置，學(xué)生只需要按步驟動手接線，一旦離開了實驗裝置，學(xué)生幾乎不知道如何去動手進(jìn)行實驗；

（2）實驗內(nèi)容是對課本理論知識的驗證，內(nèi)容固定且單一，僅為驗證電路的原理；

（3）實驗時間較短，每次實驗一般只有2～3節(jié)課，可以完成基本實驗內(nèi)容，但無法進(jìn)行深層次的實驗研究；

（4）前后兩次實驗間隔較長，有些儀器設(shè)備或?qū)嶒灧椒ㄔ谇按螌嶒炛幸呀?jīng)用過，但在下次實驗中因為時間長又忘記了。

因此在這些基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行一個綜合性實驗，盡量多地解決上述問題，《專業(yè)課程設(shè)計》就是這樣一門實踐類課程。

二、《專業(yè)課程設(shè)計》課程實驗教學(xué)新模式探討

《專業(yè)課程設(shè)計》主要以實驗教學(xué)為主，而且是自主型實驗，由學(xué)生自行綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識，設(shè)計并實現(xiàn)一個包括硬件電路和計算機軟件在內(nèi)的系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)學(xué)信號的采集、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、傳輸以及計算機數(shù)字信號處理與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，還需要針對所設(shè)計的內(nèi)容、過程和結(jié)果撰寫設(shè)計報告，記錄設(shè)計過程與結(jié)果。

相對于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，主要進(jìn)行了實驗類型、實驗開展方式、實驗指導(dǎo)方式和實驗考核方式等幾個方面的改革。

1.實驗類型改為設(shè)計型

傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗教學(xué)是在一定的實驗內(nèi)容范圍內(nèi)，根據(jù)既定的實驗線路在實驗裝置上進(jìn)行電路連接，測量若干電路輸出結(jié)果，這種實驗是對所學(xué)理論知識的一種驗證，學(xué)生幾乎沒有進(jìn)行設(shè)計的機會，只是機械性地按一定的步驟和方法進(jìn)行實驗，即使要進(jìn)行電路連接，也是有確定的實驗線路圖進(jìn)行對照的，只要按照實驗步驟和實驗要求連接實驗線路圖，實驗結(jié)果就會得到。

專業(yè)課程設(shè)計實驗中，為了改變這種機械性按步驟進(jìn)行實驗的傳統(tǒng)模式，充分鍛煉學(xué)生的實際動手能力，改實驗內(nèi)容為設(shè)計型，根據(jù)給定的一個內(nèi)容，由學(xué)生自行設(shè)計實現(xiàn)方案，并且付諸實踐，在設(shè)計過程中，由學(xué)生先進(jìn)行各個單元模塊的設(shè)計與實現(xiàn)，然后再進(jìn)行總體系統(tǒng)的連接與實現(xiàn)。整個過程視學(xué)生能力不同，需要的時間不同，實驗時間不是傳統(tǒng)的固定時間，而是由學(xué)生自己安排與分配實驗時間，自由度與自主性很大，很快完成基本實驗內(nèi)容的可以繼續(xù)在廣度和深度方面進(jìn)行深入研究。

2.實驗分組，各司其職

如前所述，實驗過程中需要進(jìn)行很多模塊的設(shè)計，因此個人很難完成整個實驗，即使能完成也需要很長的時間，這對于一門確定課時的課程來說是不可能的，因此，專業(yè)課程設(shè)計采取了一種新的實驗開展方式，即實驗分組各司其職，由若干個學(xué)生自行組合成一個設(shè)計小組，共同進(jìn)行一個設(shè)計題目，每組根據(jù)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行模塊細(xì)化，每個人負(fù)責(zé)一定的子內(nèi)容，所有人同步進(jìn)行，由專人負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)，成員各司其職，這樣既可以保證實驗進(jìn)度，每個人又可以根據(jù)自己對專業(yè)知識的掌握程度，負(fù)責(zé)相應(yīng)的模塊設(shè)計工作。在進(jìn)行模塊設(shè)計時，大家各自進(jìn)行自己負(fù)責(zé)的內(nèi)容設(shè)計，一般是自己掌握的比較好的地方，但其他模塊可能就不是自己熟悉的，在模塊設(shè)計結(jié)束后需要各個模塊進(jìn)行連接測試，這時候就需要各個模塊設(shè)計者在一起進(jìn)行測試，需要和對方進(jìn)行溝通，了解對方設(shè)計的模塊，因此可以熟悉整個系統(tǒng)，達(dá)到實驗教學(xué)目的。

每年進(jìn)行設(shè)計實驗時，每組7人左右，有一個組長全權(quán)負(fù)責(zé)本組各項事物與實驗安排，其他成員按各自負(fù)責(zé)內(nèi)容分配有模擬硬件設(shè)計與測試、模數(shù)轉(zhuǎn)換與接口設(shè)計與測試、計算機端軟件設(shè)計與測試、設(shè)計報告撰寫以及電路板焊接等，整個系統(tǒng)的實現(xiàn)離不開每個人的工作，因此設(shè)計成員有壓力也有動力，在進(jìn)行設(shè)計時，大家的積極性都很高，都能全身心投入。

3.實驗指導(dǎo)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化嘗試

傳統(tǒng)實驗教學(xué)時，學(xué)生遇到問題無法解決需要老師指導(dǎo)，因為是特定的實驗內(nèi)容，事先都進(jìn)行了仔細(xì)的備課，因此老師指導(dǎo)起來得心應(yīng)手，遇到的問題大多都相同，可以在實驗前針對易出現(xiàn)的問題進(jìn)行統(tǒng)一講解。而在專業(yè)課程設(shè)計實驗中，由于實驗內(nèi)容廣泛，每次各組進(jìn)行的實驗進(jìn)度和實驗方案不同，每個人具體進(jìn)行的實驗內(nèi)容也不同，因此學(xué)生遇到的問題會很多，而且各不相同，每年都會有新問題出現(xiàn)，這給老師統(tǒng)一備課帶來很大的不便。

針對這個問題，在專業(yè)課程設(shè)計實驗教學(xué)中，進(jìn)行了基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的新模式探討，利用實驗室現(xiàn)有的計算機資源，搭建實驗室網(wǎng)絡(luò)，建立WEB服務(wù)器，開發(fā)基于實驗內(nèi)容和實驗指導(dǎo)的專題網(wǎng)站，將實驗內(nèi)容、相關(guān)參考資料、進(jìn)度安排、經(jīng)常會遇到的問題與解決方法、往年的設(shè)計經(jīng)驗等內(nèi)容等通過網(wǎng)站發(fā)布，學(xué)生在實驗室中可自行瀏覽。通過這種方式，學(xué)生遇到問題時，老師會首先要求學(xué)生查閱網(wǎng)站相關(guān)資料，如果沒有，老師就先著手解決問題，然后總結(jié)情況，將新問題與相應(yīng)的解決方法發(fā)布在網(wǎng)站上，這樣逐漸積累，網(wǎng)站內(nèi)容就會越來越豐富，老師的教學(xué)壓力也會越來越小。

4.實驗考核嘗試采用新的方式

傳統(tǒng)課程考核時，理論課程一般采取筆試的方法，實驗課程一般采取做實驗的方法。本課程既有理論環(huán)節(jié)也有實驗環(huán)節(jié)，且以實驗環(huán)節(jié)為主，因此，在考核時，采取了新的模式，不進(jìn)行理論筆試，也不進(jìn)行實驗，而是采取了多種方式結(jié)合的形式，主要進(jìn)行了以下幾方面的考核。

（1）集中匯報，現(xiàn)場演示，在設(shè)計的最后進(jìn)行一次集中上課，主要進(jìn)行每組設(shè)計的驗收，采取的形式是每組先進(jìn)行公開匯報設(shè)計內(nèi)容與成果，然后進(jìn)行現(xiàn)場操作，演示操作過程與設(shè)計結(jié)果。

（2）每組在結(jié)束時需要提交設(shè)計報告，每份報告都按照統(tǒng)一要求的行文格式，詳細(xì)記錄各組設(shè)計的過程和結(jié)果。

（3）提交每組設(shè)計的成品即電路板，電路板按照統(tǒng)一要求的制作標(biāo)準(zhǔn)，要求由各組自己焊接而成的。

（4）在實驗室服務(wù)器上提交設(shè)計過程中的相關(guān)電子材料。

因為要進(jìn)行集中匯報演示，因此每組在進(jìn)行設(shè)計實驗時，都有一定的壓力，互相之間也有競爭，都想著在全班同學(xué)面前表現(xiàn)一下，因此對自己的設(shè)計都非常用心，遇到問題也都積極去尋求解決方法，傳統(tǒng)的課程大多數(shù)是為了考試為了上課而去學(xué)習(xí)，而這個實驗課程真的是為了學(xué)東西做東西去學(xué)習(xí)，教學(xué)效果是不一樣的。

具體考核采用了分項評分的方法，具體考核項目和方式見見表1。

表1 實驗考核成績評分表

在實驗室的網(wǎng)站上有關(guān)于表1中的每項詳細(xì)的評分依據(jù)，設(shè)計匯報考核和操作演示是由各組代表組成的評分小組進(jìn)行現(xiàn)場評分的，其他都是由老師評閱，其中器件損耗一項因為目前條件不具備，暫時未計分。

5.教學(xué)模式改革效果分析

課程實驗教學(xué)過程中，通過設(shè)計型實驗，加強了學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握，通過分組進(jìn)行實驗鍛煉了學(xué)生團隊合作的能力，通過網(wǎng)絡(luò)化實驗指導(dǎo)加強了學(xué)生自主查找問題答案的能力。經(jīng)過設(shè)計實驗后，學(xué)生普遍反映，學(xué)了三年的專業(yè)知識，在這個設(shè)計實驗中真正地得到了應(yīng)用，自己的動手能力得到了充分的鍛煉，通過自己的實驗，也加深了對醫(yī)療儀器內(nèi)部的工作原理和產(chǎn)品的研發(fā)過程的理解，正如2009級學(xué)生在設(shè)計報告里寫的“通過自己親自動手，才能真正認(rèn)清理論和實踐的區(qū)別，才會知道自己的差距在哪里，問題出現(xiàn)在哪里，才能學(xué)到真正的東西”。同時，專業(yè)課老師也反映，在設(shè)計進(jìn)行時經(jīng)常有已經(jīng)學(xué)過的學(xué)生去問一些實際使用中的問題，并且這些學(xué)生會將學(xué)習(xí)心得告訴下一屆學(xué)生，讓他們在專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)中認(rèn)真學(xué)習(xí)。

三、結(jié)束語

《專業(yè)課程設(shè)計》課程實驗教學(xué)改革從2005級生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生開始逐步進(jìn)行，主要進(jìn)行了教學(xué)類型、實驗開展方式、實驗指導(dǎo)方式和考核方式等方面的探索與實踐，到目前為止已經(jīng)經(jīng)過了5屆學(xué)生共48組的教學(xué)，基本確定了新的教學(xué)模式，取得了明顯的教學(xué)效果。

新的教學(xué)模式雖然比傳統(tǒng)模式有了很大的改進(jìn)，但仍然需要繼續(xù)改進(jìn)，接下來將要進(jìn)行的是搭建實驗網(wǎng)上討論區(qū)，讓每年進(jìn)行設(shè)計的學(xué)生的交流能永久保留下來，這樣后面的學(xué)生就可以直接了解相關(guān)的問題，更加有助于設(shè)計實驗；另外就是學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計時，對器件的使用沒有節(jié)約的概念，電路測試結(jié)果不正確時，首先想到的是換一個新器件，因此需要構(gòu)建一個器件使用的審批與統(tǒng)計系統(tǒng)，記錄設(shè)計時損耗的器件，加強學(xué)生的成本概念。

課程教學(xué)模式的改革是一個嘗試，教學(xué)方法也在不斷完善，新的實驗內(nèi)容也在不斷充實中，既要與傳統(tǒng)課程不同，也要不斷有新的內(nèi)容充實進(jìn)去，這樣才能給學(xué)生以吸引力，前面的路還很長，還要不斷探索。

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