傳感器與醫(yī)學(xué)工程課程教學(xué)初探

陳瑞娟　鄭羽　田磊　王慧泉　王金海

摘 要： 傳感器與醫(yī)學(xué)工程是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，以培養(yǎng)學(xué)生具有傳感器檢測(cè)原理的理論知識(shí)和實(shí)踐技能相結(jié)合為目的的一門(mén)綜合性課程，對(duì)專(zhuān)業(yè)的其他課程具有承上啟下的作用。該課程不僅具有綜合性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣的特點(diǎn)，而且更新快，對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，涉及生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，需要考慮測(cè)試對(duì)象的生理信號(hào)特征，因此授課有別于一般傳感器檢測(cè)的課程。本文論述了在傳感器與醫(yī)學(xué)工程課程教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行的課程建設(shè)的嘗試和思考。

關(guān)鍵詞： 傳感器 課程建設(shè) 生物醫(yī)學(xué)

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，生命科學(xué)已經(jīng)處于從定性醫(yī)學(xué)走向定量醫(yī)學(xué)的嶄新階段。生物醫(yī)學(xué)工程即結(jié)合理、工、醫(yī)等各門(mén)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)手段解決醫(yī)學(xué)檢測(cè)、診斷、治療和信息化管理等問(wèn)題，為醫(yī)學(xué)診斷和研究提供高科技含量的現(xiàn)代醫(yī)療裝備。縱觀(guān)我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域醫(yī)療器械的發(fā)展，與世界先進(jìn)國(guó)家的水平相比，仍存在非常大的差距，國(guó)內(nèi)有近70%的醫(yī)療器械市場(chǎng)被發(fā)達(dá)國(guó)家的公司瓜分；在高檔醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)，更呈現(xiàn)出進(jìn)口產(chǎn)品幾乎獨(dú)霸天下的局面，其中以GE、西門(mén)子和飛利浦三大醫(yī)療集團(tuán)為突出代表。因此，發(fā)展我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程，提高醫(yī)療儀器的研發(fā)技術(shù)水平是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的；根據(jù)社會(huì)發(fā)展與市場(chǎng)需求，努力提高我國(guó)各個(gè)院校和科研機(jī)構(gòu)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)，是發(fā)展我國(guó)醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備研發(fā)水平的基礎(chǔ)和保障。生物醫(yī)學(xué)傳感器作為醫(yī)療儀器的第一個(gè)環(huán)節(jié)，延伸了醫(yī)生的感覺(jué)器官，可幫助醫(yī)生進(jìn)行客觀(guān)正確的定量分析；同時(shí)生物醫(yī)學(xué)傳感器的靈敏度和可靠性決定醫(yī)學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的精度和有效性，因此在醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備的研制和開(kāi)發(fā)及使用中都占據(jù)重要的地位。

對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的本科生教學(xué)來(lái)說(shuō)，《傳感器與醫(yī)學(xué)工程》在生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的課程體系中起到承上啟下的作用，上承模擬電路、數(shù)字電路及生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)課程，下接醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì)課程。傳感器與醫(yī)學(xué)工程不僅是對(duì)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)課程的必要補(bǔ)充，而且是生物醫(yī)學(xué)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐課程的重要基礎(chǔ)，該課程的學(xué)習(xí)能夠有效加深學(xué)生在醫(yī)學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)傳感器這一關(guān)鍵部件的理解。學(xué)生通過(guò)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)的學(xué)習(xí)，掌握信號(hào)檢測(cè)與處理的電路設(shè)計(jì)；通過(guò)嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)，提高信號(hào)處理的硬件編程能力；再經(jīng)過(guò)傳感器與醫(yī)學(xué)工程課程學(xué)習(xí)，學(xué)生具有從信號(hào)采集、檢測(cè)、分析到處理等一系列系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的能力。因此，作為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)是一門(mén)能直接應(yīng)用于工程實(shí)踐的技術(shù)課程，該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果直接決定該專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)傳感器和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢測(cè)概念的理解及新型醫(yī)療裝備的使用與設(shè)計(jì)。

一、目前在課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系方面存在的問(wèn)題

1.生物醫(yī)學(xué)工程是一個(gè)年輕的專(zhuān)業(yè)，與傳感器與醫(yī)學(xué)工程相關(guān)的課程資源不夠豐富，現(xiàn)有的傳感器與檢測(cè)原理的相關(guān)教材對(duì)醫(yī)用傳感器的特色介紹不夠突出，不能滿(mǎn)足傳感器與醫(yī)學(xué)工程課程的教學(xué)需求。相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源方面，大多只是對(duì)傳統(tǒng)傳感器的基本原理的介紹，特別針對(duì)生物醫(yī)學(xué)類(lèi)傳感器特點(diǎn)的內(nèi)容比較欠缺；僅有的教學(xué)資源以文字講解為主，即使有的內(nèi)容配備一定的圖表，也顯得單一，不利于給學(xué)生以更直觀(guān)更深刻的理解。

2.對(duì)于本課程在內(nèi)的任何一門(mén)課程的教學(xué)來(lái)說(shuō)，教師的教與學(xué)生的學(xué)都應(yīng)當(dāng)以教會(huì)和學(xué)會(huì)為目的；然而，目前衡量教會(huì)和學(xué)會(huì)的程度一般都只能通過(guò)期末考試的成績(jī)，這種教學(xué)缺乏學(xué)生的日常反饋的環(huán)節(jié)，不能使教師隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到的困難，以及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和方法，勢(shì)必影響授課質(zhì)量。

3.該課程的教學(xué)方式仍以傳統(tǒng)的課堂講授為主，偏重理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐，不利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的動(dòng)手積極性；學(xué)生只能紙上談兵，不能更好地解決具體的實(shí)際問(wèn)題，因此教學(xué)與社會(huì)需求有所脫節(jié)，造成學(xué)生的考試成績(jī)很好，但是不被用人單位認(rèn)可。

二、解決問(wèn)題的若干改革方法

1.改善教學(xué)資源，提高授課對(duì)象興趣。充實(shí)和完善傳感器與醫(yī)學(xué)工程的教學(xué)資源，具體可以從教師的課件制作及豐富的動(dòng)畫(huà)補(bǔ)充環(huán)節(jié)加以改善。優(yōu)秀的教學(xué)課件能夠使教師以多種軟件工具為載體，圍繞知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)形象生動(dòng)的講解，開(kāi)展以教師制作為主、學(xué)生為輔的課件制作方法的嘗試，既可以提高課件的多元化內(nèi)容，使學(xué)生更容易理解，又可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的聽(tīng)課積極性，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和應(yīng)用。

2.改進(jìn)教學(xué)方法，注意效果反饋。搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，并且將教師與學(xué)生的距離拉近，隨時(shí)隨地展開(kāi)提問(wèn)與討論，教師可從中獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和教學(xué)效果，并找到教學(xué)方式的改進(jìn)辦法。實(shí)時(shí)的教學(xué)反饋是教學(xué)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為媒介，建立學(xué)生的反饋機(jī)制有利于教師實(shí)時(shí)地調(diào)整授課內(nèi)容和授課進(jìn)度。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高動(dòng)手能力。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，例如動(dòng)手設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱。目前市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)的傳感器試驗(yàn)箱很多，但大多集成度較高，不利于學(xué)生了解傳感器的測(cè)試原理和嘗試基本測(cè)量電路的搭建。因此，試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)和搭建既是對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和鍛煉，又是彌補(bǔ)上文所述現(xiàn)狀分析中教學(xué)資源不足的一種重要手段。

三、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于傳感器與醫(yī)學(xué)工程的授課過(guò)程，通過(guò)提出如上的教學(xué)改進(jìn)思路，通過(guò)改善教學(xué)資源、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等途徑保證課程的有效講授，使該課程在生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)中發(fā)揮良好的作用。在教學(xué)中要重視培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人體生理信號(hào)特征和測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)的理解，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以增強(qiáng)整體教學(xué)效果。

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