《醫(yī)用電子儀器原理與實驗》課程教改初探

梁志遠 鄧軍民 石宏理 李春林

（首都醫(yī)科大學 生物醫(yī)學工程學院，中國 北京100069）

0 引言

隨著生物醫(yī)學工程技術的發(fā)展，從物理學和醫(yī)學派生的各種應用技術已經(jīng)緊密和醫(yī)學儀器結合。醫(yī)學電子技術是所有醫(yī)學儀器、設備的基本技術，醫(yī)學電子儀器已經(jīng)廣泛應用在臨床檢驗、診斷、治療等領域和基礎研究工作中。有關醫(yī)用電子儀器的基本原理、結構和使用、典型的醫(yī)用電子儀器設計是生物醫(yī)學工程專業(yè)學生應具備的基本能力?！夺t(yī)用電子儀器原理與實驗》課程是為生物醫(yī)學工程專業(yè)的四年級本科生開設的一門專業(yè)課，課程為必修、考試課。主要學習討論醫(yī)學儀器的設計和常用醫(yī)學電子儀器的原理。我校安排的總學時為90，其中理論學時54，實驗學時36。在學習這門專業(yè)課之前，學生在工程方面已經(jīng)系統(tǒng)學習了普通物理學A、高等數(shù)學A、電工與電路分析、模擬電子技術、信號與系統(tǒng)、脈沖數(shù)字電子技術、嵌入式原理與應用、電子技術實驗等課程，在醫(yī)學方面學習了與專業(yè)相關的生理學和解剖學等課程，因此，可以說《醫(yī)用電子儀器原理與實驗》課程是上述知識的匯集點，也是工程學與醫(yī)學基礎教育的結合點，這正是本課程學習的特點，而這也正是醫(yī)科大學的優(yōu)勢所在。如何在有限的課堂教學時間里，突出本課程學習的特點，發(fā)揮優(yōu)勢，使學生終身受益；如何避免學生的被動學習，提高學習的興趣和主動性，是教學中不得不面對的重要問題，因此，教師必須認真研究改進教學，豐富教學內(nèi)容，適應學生學習的特點，更好地實現(xiàn)教學目標[1]。

1 教學改革的出發(fā)點和動力

我國光學界的元老王大絎先生曾說過：“儀器是認識世界和改造世界的工具”。醫(yī)學電子儀器是現(xiàn)代醫(yī)學研究和臨床診療不可或缺的特殊工具，借助這個特殊的工具，使人類的感知能力和體力技能都得到極大的拓展。現(xiàn)代醫(yī)學的不斷發(fā)展促進了醫(yī)學電子儀器的不斷更新?lián)Q代，新理論、新方法、新技術、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，更進一步地促進了醫(yī)學的深入發(fā)展。所以，醫(yī)學電子儀器是現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的動力，而醫(yī)學的發(fā)展又成為醫(yī)學電子儀器發(fā)展的發(fā)動機。

醫(yī)學與醫(yī)學電子儀器相互依存，交叉融合，共同發(fā)展。這種發(fā)展模式要求對生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生培養(yǎng)要具有寬厚的學識基礎，豐富的專業(yè)知識，醫(yī)學電子儀器的教學內(nèi)容需要適應生物醫(yī)學工程學和臨床醫(yī)學的發(fā)展變化，重點培養(yǎng)學生工程化的思維方式，通過對典型儀器的解剖分析，幫助學生理解儀器設計的一般過程和規(guī)律，將以前學習的分散知識，匯集到對儀器原理的分析和理解的過程中，不斷鞏固原有知識，串聯(lián)新的知識，形成完整的生物醫(yī)學工程專業(yè)的知識結構。從而具備從事生物醫(yī)學工程專業(yè)技術工作的知識、能力和素質。這也是我們研究討論課程教學改革的新視角。

適應醫(yī)學電子儀器的快速發(fā)展和滿足人才培養(yǎng)的需要就是教學改革的主要出發(fā)點和原動力。

2 教學改革主要探索的內(nèi)容和實效

《醫(yī)用電子儀器原理與實驗》課程包括理論課和實驗課兩個部分，教學改革一般涉及教學內(nèi)容及其優(yōu)化、教學方法、以及考核方法等[2]，本文嘗試從新的視角研究討論課程教學的改革。

2.1 根據(jù)醫(yī)學電子儀器的發(fā)展適時調整教學內(nèi)容

由于醫(yī)學電子儀器的種類眾多，涉及的技術面廣，任何一種技術進步都會引起醫(yī)學電子儀器的更新?lián)Q代。因此，發(fā)展十分迅速，技術更新速度快是醫(yī)學電子儀器一個顯著的特點。由此產(chǎn)生不斷增加的新內(nèi)容與有限教學時數(shù)的矛盾。因此，必須緊跟學科發(fā)展，及時更新教學內(nèi)容，刪減已被淘汰儀器的相關內(nèi)容。教學的重點仍然在對典型儀器的基本原理理解之上，使理論與實際相符合，充分講授醫(yī)學電子儀器設計中的最新技術特點。

2.2 有效利用現(xiàn)代教學手段

大四年級的學生已經(jīng)完成基礎課的學習，具有一定專業(yè)理論基礎知識，具備了初步的分析問題的能力，部分的學生還參加過科研實踐的鍛煉，因此對專業(yè)課程的學習理解能力得到很大程度的提高。但普遍不足的是對臨床使用的醫(yī)用電子儀器接觸和了解得很少，特別是在臨床如何使用缺少了解，這是學生學習的主要障礙，僅僅依靠平面媒介教學很難讓學生理解儀器工作的動態(tài)過程，既浪費時間，又影響效果。而通過制作微視頻和動畫展示醫(yī)用電子儀器的工作原理和臨床應用的動態(tài)過程，形象而又生動，可以明顯提高學生的關注度，提升學習興趣，加深對知識的理解。同時，有助師生之間展開交流，深入討論儀器的科學原理及其臨床應用。例如，在講解激光治療治療機的過程中，同學們對為什么有十幾種不同波長不同工作模式的激光治療機都用可于臨床治療，而對特定的適應癥又只有一種最適合的治療機，感到難于理解，為什么一種治療機不能用于治療多種適應癥，這是教學中出現(xiàn)的難點，以往需要通過介紹大量的圖表和照片，占用較多的學時才能夠講清楚，而通過微視頻，很容易觀察到激光與靶組織相互作用的過程，以及不同治療機在臨床治療中的區(qū)別，用較短的學時就可以讓學生理解激光治療機的原理、作用過程和治療效果，對學生提出的問題也容易對比微視頻進行解答，通過學習，學生也積極想?yún)⑴c實驗活動。

2.3 理論課與實驗課教學的相互促進

與理論課程同步開展的實驗課程的初衷是圍繞生物醫(yī)學工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，安排學生通過使用接近實際臨床醫(yī)療設備的實驗模塊試驗，掌握人體常見生理參數(shù)的采集與處理及分析方法，提高學生的分析能力和實際動手解決問題的能力，可以加深對理論課知識的理解。但存在的缺點是學生自主性較差和實驗缺少設計環(huán)節(jié)，無法實現(xiàn)對學生的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)。由于醫(yī)學電子儀器的設計是離不開實驗的，一方面通過實驗驗證儀器的工作原理；另一方面，通過實驗檢驗設計的正確性。可以說，通過實驗可以檢驗學生學習效果，評價學生的動手能力。因此，實驗課對學習專業(yè)課的知識具有重要的作用。

可以有兩種方法提高實驗課的教學質量和學生的綜合能力，第一種方法是按原有的實驗課安排，對學生提出實驗項目名稱和實驗器材清單，由學生設計實驗，提出實驗目的、方法、測試對象，給出采集的數(shù)據(jù)、分析處理的結果。第二種方法是讓學生自主設計實驗，在學校提供的開放式實驗室，由學生自主設計并開展醫(yī)學電子儀器的實驗，報告結果。采用第二種方法進行實驗的學生可以適當減少實驗次數(shù)要求，獲得更多的自由學習時間，參與更多的科研活動，獲得高于第一種實驗方法的評價分數(shù)。有利于發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)更具有創(chuàng)新能力的學生。

2.4 教學應當結合學生的課外科研活動

興趣是學習第一益友，對有興趣學習和研究醫(yī)學電子儀器的學生，教師應當給予特別的關注，注意提供更多的科研實踐機會。第一是學生參與教師的科研項目，承擔一定科研工作或輔助教師進行科學實驗，更多地了解醫(yī)學電子儀器的設計開發(fā)過程，培養(yǎng)潛在的科研人才。第二是開設第二課堂活動，開闊眼界，補充更多的知識。也應該鼓勵學生利用醫(yī)學電子儀器的專業(yè)知識參與高校的科技競賽，展示學生的科研才能和學識素質。從學生的課外科研活動可以發(fā)現(xiàn)專業(yè)課教學的亮點，為教學改革指出方向，從而使教學活動更富有成效。

2.5 教學應當結合學科建設

學科是實現(xiàn)人才培養(yǎng)、科學研究、社會服務的依托基礎，承擔醫(yī)學電子儀器課程教學任務的教師團隊成員分別處于不同的學科方向，從實際教學效果看，反而比處于單一學科的教師教學效果要好。一方面這是由于醫(yī)學電子儀器課程本身就是一個跨越多種學科的知識體系，教師十分熟悉自己所處學科的學術和技術發(fā)展狀況，使教學的相關內(nèi)容更貼近實際，精簡課程教學內(nèi)容，更容易串聯(lián)相關課程的知識點，使教學內(nèi)容不斷跟上學科的發(fā)展。多學科的參與有助于提升教學水平和教學質量。另一方面，有利于學生對多個學科方向的了解，從而為其結合自身實際，參與科研活動創(chuàng)造了條件，擴大了選擇范圍。同時培養(yǎng)了學生對交叉學科的興趣與綜合能力的提高。

3 結束語

生物醫(yī)學工程學科是一個快速發(fā)展的學科，越來越多地與其他學科交叉融合?！夺t(yī)用電子儀器原理與實驗》課程作為該學科重要的專業(yè)課，成為本專業(yè)教學內(nèi)容的匯集點，對檢驗學生的學習狀況，培養(yǎng)學生的專業(yè)綜合能力，具有重要的作用。同時，由于醫(yī)用電子儀器在不斷更新?lián)Q代，快速發(fā)展，《醫(yī)用電子儀器原理與實驗》課程的教學需要不斷改革，才能跟上科學發(fā)展的潮流，滿足社會對生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的需要。為此，在教學中，要適時調整教學內(nèi)容，有效利用教學手段，理論課與實驗課相互促進，注意結合學生的課外科研活動，充分依托學科建設的成果?？傊?，教學是一門藝術，需要不斷地探索前行，目的只有一個，就是為社會培養(yǎng)有用的工程技術人才。

［1］吳凱,吳效明.醫(yī)學電子儀器課程改革研究與人才培養(yǎng)的探索[J].中國醫(yī)學物理學雜志,2007,6(24)：461-463.

［2］周晶,邱媛媛,王敬時,沈曉燕.《醫(yī)學電子儀器原理與設計》課程的教改探索[J].科技信息,2013(11)：28.