醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究

艾信友　江少鋒　周旭欣　王玉　余祖龍

摘要：培養(yǎng)具有醫(yī)療儀器軟硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試、應(yīng)用與維護(hù)的綜合能力和創(chuàng)新能力是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。該文通過對(duì)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現(xiàn)狀的分析，找出效果差的原因，改革醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、自主學(xué)習(xí)等方法進(jìn)行醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)全過程的訓(xùn)練，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；實(shí)踐教學(xué)；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；自主學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）05-0110-02

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》（國辦發(fā)〔2015〕36號(hào)）要求高校到2020年建立健全課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實(shí)踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。如何通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，是教學(xué)改革中值得探索的一個(gè)問題。對(duì)此，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)在“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”課堂教學(xué)中引入創(chuàng)新理念，實(shí)施理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的做法，基于自身的專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)需求做了一些探索和嘗試，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主的教學(xué)模式上，取得了較好的成效。

一、當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現(xiàn)狀分析

課程設(shè)計(jì)是高校開設(shè)的實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是高校培養(yǎng)合格技術(shù)人才的必要措施。目前在課程設(shè)計(jì)的教學(xué)與實(shí)踐過程中還存在著一些弊端，如過分注重課堂教學(xué)的知識(shí)傳授與灌輸，忽視了對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力、知識(shí)的綜合運(yùn)用和科研能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生的創(chuàng)新精神比較缺乏，創(chuàng)業(yè)手段比較貧乏，創(chuàng)業(yè)技能比較匱乏，以致創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)績效不突出。所以，我們?cè)诮虒W(xué)過程中，要抓住教師的主導(dǎo)地教與學(xué)生主動(dòng)地學(xué)這對(duì)牛鼻子，不遺余力地在教學(xué)的全過程注重發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，同時(shí)特別不能忽視學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

大多數(shù)高校所開設(shè)的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是教師指定一些實(shí)驗(yàn)題目由學(xué)生進(jìn)行選擇，再由實(shí)驗(yàn)室規(guī)定了可供使用的元器件明細(xì)表，由學(xué)生在其中選擇，讓學(xué)生按照已知的方法和步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，課程設(shè)計(jì)的題目也多以驗(yàn)證性為主，課程設(shè)計(jì)的考核方式也主要以學(xué)生驗(yàn)證性課程設(shè)計(jì)作品和教師對(duì)學(xué)生的主觀印象為主。結(jié)果這些做法在一定程度上限制了學(xué)生的思路，不利于對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，甚至在一定程度上還束縛了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)才能的充分發(fā)揮。

目前，本專業(yè)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)，主要要求學(xué)生利用單片機(jī)采集相關(guān)信息，進(jìn)行簡單處理，顯示相應(yīng)結(jié)果，或?qū)崿F(xiàn)簡單的控制功能，與醫(yī)療儀器專業(yè)聯(lián)系不緊密。在這種教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生在專業(yè)綜合應(yīng)用能力上沒有得到應(yīng)有的提高，與社會(huì)需求存在一定的差距，并且難以獲得應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)整體開發(fā)醫(yī)療儀器的經(jīng)驗(yàn)，難以樹立和提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

二、醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐課程進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的可行性

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育具體到專業(yè)學(xué)習(xí)時(shí)，必不可少地要通過實(shí)驗(yàn)技術(shù)大力培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力在學(xué)生實(shí)踐過程中主要體現(xiàn)在“交流溝通、自主學(xué)習(xí)、專業(yè)知識(shí)應(yīng)用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)”等方面。在目前的專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中，我們首次將“醫(yī)學(xué)儀器原理”與“單片機(jī)”課程整合為“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”的重創(chuàng)新設(shè)計(jì)的課程。其特色和優(yōu)勢(shì)在于該課程是以醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)為載體，通過對(duì)醫(yī)療儀器進(jìn)行分析，在選題、方案及原理分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、產(chǎn)品化設(shè)計(jì)、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)全過程的訓(xùn)練。將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，在工程實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

三、醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)踐

本課程分別從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)施和自主學(xué)習(xí)方面進(jìn)行了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐，旨在提高學(xué)生交流溝通、自主學(xué)習(xí)、專業(yè)知識(shí)應(yīng)用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，并使之能得到可持續(xù)發(fā)展。

1.“嵌入式”理論教學(xué)。在“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”課程教學(xué)中，通過精心選擇教學(xué)內(nèi)容，采用“嵌入式”教學(xué)方法，將一些先進(jìn)的醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)方法和創(chuàng)新理念融入到課堂教學(xué)中，從而提高學(xué)生專業(yè)知識(shí)、自主學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2.“啟發(fā)式及開放式”實(shí)踐教學(xué)。“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”課程，具有內(nèi)容雜、難度大、時(shí)間長、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，有必要結(jié)合課程實(shí)際采用啟發(fā)式學(xué)習(xí)及開放式實(shí)踐的教學(xué)模式，并以“學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)”的教學(xué)方法來提高課堂教學(xué)效率與效果。比如結(jié)合研究項(xiàng)目，在具體內(nèi)容、方法及其應(yīng)用方面進(jìn)行啟發(fā)式及開放式教學(xué)，可提高學(xué)生交流溝通、自主學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)?！搬t(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”教學(xué)環(huán)節(jié)，是全面應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的過程。項(xiàng)目選擇上體現(xiàn)以人為本、以學(xué)生為主的理念。項(xiàng)目擬題緊扣專業(yè)特點(diǎn)，采用學(xué)生自主擬題和教師擬題相結(jié)合，既符合學(xué)生運(yùn)用新思維、新方法將學(xué)到的知識(shí)用于實(shí)踐的愿望，又解決了部分學(xué)生擬題缺乏可行性和創(chuàng)新性的問題。

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐教學(xué)模式，其核心就是將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，即以項(xiàng)目為框架，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法細(xì)分為各個(gè)“子項(xiàng)目”作為支架，各“子項(xiàng)目”對(duì)應(yīng)相應(yīng)課程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)相應(yīng)課程時(shí)沿著“支架”逐步攀升。“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”在設(shè)計(jì)方面可分為“方案及原理分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、產(chǎn)品化、設(shè)計(jì)報(bào)告”6個(gè)“子項(xiàng)目”。其中硬件設(shè)計(jì)分為“電源電路、信號(hào)采集、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)處理、執(zhí)行電路、電路板設(shè)計(jì)”6個(gè)“子項(xiàng)目”；軟件設(shè)計(jì)又分為“系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)”2個(gè)“子項(xiàng)目”，并將系統(tǒng)調(diào)試再分為“硬件電路調(diào)試、軟件調(diào)試”2個(gè)“子項(xiàng)目”。各“子項(xiàng)目”對(duì)應(yīng)相應(yīng)課程，如“方案及原理分析”對(duì)應(yīng)“醫(yī)學(xué)儀器原理”和“微機(jī)式儀器設(shè)計(jì)”課程。項(xiàng)目實(shí)施分解圖如圖1所示。

采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”通過多門課程共同完成具體醫(yī)療儀器產(chǎn)品設(shè)計(jì)，把復(fù)雜問題簡單化，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)踐興趣，鍛煉了學(xué)生專業(yè)知識(shí)應(yīng)用、自主學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，能使其在今后就業(yè)與創(chuàng)業(yè)中大展身手，創(chuàng)造業(yè)績。

4.教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)建設(shè)。為了打破課內(nèi)課外教學(xué)的限制，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)，課題組在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)頁中構(gòu)建了“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”網(wǎng)絡(luò)課程，向?qū)W生提供教師團(tuán)隊(duì)、教學(xué)大綱、教學(xué)方法、教學(xué)條件、教學(xué)效果、參考教材、教學(xué)資源等內(nèi)容。通過互動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)、資源共享、移動(dòng)學(xué)習(xí)等功能，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供全方位支持。

四、結(jié)束語

在“醫(yī)學(xué)儀器原理及單片機(jī)實(shí)踐”課程中進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，對(duì)學(xué)生進(jìn)行醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)全過程的訓(xùn)練，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，掌握醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)開發(fā)的方法和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。通過本課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，學(xué)生在課題申報(bào)、論文發(fā)表、專利申請(qǐng)等創(chuàng)新能力較以前有了很大提高，為將來在醫(yī)療電子領(lǐng)域做出更大貢獻(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是一個(gè)值得普遍推廣的教學(xué)新法。

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