醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容優(yōu)化研究

賀兵　伍佳　唐碧華

摘 要 為適應(yīng)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，需對醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容進行優(yōu)化。其優(yōu)化應(yīng)突出教學(xué)目標(biāo)，保持系統(tǒng)性并體現(xiàn)時代發(fā)展需要，以使學(xué)生對其知識有更深的理解和掌握。

關(guān)鍵詞 醫(yī)學(xué)電子學(xué)；基礎(chǔ)課程；電子技術(shù)

中圖分類號：G642.423 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）20-0094-02

Research on Course Content Optimization of Basic of Medical Electronics//HE Bing， WU Jia， TANG Bihua

Abstract In order to adapt to the rapid development of electronic technology， it is necessary to optimize the course content of basic of

medical electronics. The optimization should emphasize the teaching

goal， keep the systematicness and reflect the need of development， and enable students to have a better understanding and mastery.

Key words medical electronics； basic course； electronic technique

1 引言

隨著醫(yī)療儀器的不斷更新，迫切需要既掌握醫(yī)學(xué)知識又懂電子技術(shù)的高級人才。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)作為醫(yī)學(xué)院校影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)檢驗和臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)必修課或選修課的需求成為必然[1]。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)是一門理論性和實踐性均很強的學(xué)科，涉及醫(yī)學(xué)、電子學(xué)和工程學(xué)等知識，其內(nèi)容包括半導(dǎo)體器件、放大器基礎(chǔ)、振蕩電路、門電路與組合邏輯電路、醫(yī)用儀器干擾的抑制和安全用電等[2]。通過醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠了解和掌握電子學(xué)相關(guān)概念、理論和方法，而且能為以后使用、維護和開發(fā)電子儀器設(shè)備做好準(zhǔn)備。

為適應(yīng)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，要求醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容提供更加廣泛的理論指導(dǎo)和實踐支撐[3]。在保持該課程內(nèi)容相對穩(wěn)定的前提下，需要不斷優(yōu)化，以拓寬專業(yè)口徑，增強專業(yè)適應(yīng)性。另外，在高校教學(xué)改革過程中，醫(yī)學(xué)院校為減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，壓縮了醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程的課時，給教師教學(xué)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在有限的學(xué)時內(nèi)，把更多、更前沿的知識教授給學(xué)生，也需要對現(xiàn)有教材課程內(nèi)容進行重新調(diào)整、優(yōu)化，使之符合醫(yī)學(xué)院校本科生的教學(xué)要求。

2 課程內(nèi)容優(yōu)化應(yīng)突出教學(xué)目標(biāo)

醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容較多，教學(xué)重點應(yīng)以基本概念、原理和方法為主，應(yīng)把握各部分內(nèi)容知識的深度、難度，課程內(nèi)容優(yōu)化應(yīng)突出教學(xué)目標(biāo)。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)過程中不能局限于原有的傳統(tǒng)教學(xué)大綱內(nèi)容，應(yīng)盡量將知識面擴大到實際應(yīng)用中去。通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握電子元器件工作原理，理解電子線路的設(shè)計方法，提高學(xué)生對電子元器件的識別力以及性能、參數(shù)的測試力，了解電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展情況。教學(xué)內(nèi)容要精講精練，確保學(xué)生能掌握電路基礎(chǔ)、晶體管、放大器等基本知識點。

如晶體二極管和晶體三極管是電子電路和電子設(shè)備中的基本元件，可把這兩種晶體管進行對比介紹，便于分析、比較兩者的異同之處，鞏固加深對這兩種元件特性的理解。在介紹基本放大電路的組成時，由于三極管有共發(fā)射極、共基極、共集電極三種基本接法，因此，基本放大電路也相應(yīng)有三種類型。應(yīng)詳細(xì)介紹共發(fā)射極基本放大電路的組成，其他兩種類型的組成可由學(xué)生自己畫圖連接，達到觸類旁通的效果。

基本放大電路的工作過程是教學(xué)難點，對這部分內(nèi)容優(yōu)化時，應(yīng)避免知識的雜亂，可將內(nèi)容分為沒有輸入信號和有輸入信號兩種情況。沒有輸入信號時，由于電路中設(shè)置了直流電源，因此有直流電流和直流電壓。學(xué)生對電路中的直流分量有初步的認(rèn)識后，再分析輸入交流信號，這時電路中各量都由直流分量和交流分量疊加而成。這樣由淺入深、循序漸進，學(xué)生分析基本放大電路工作過程的思路將更清晰，教學(xué)難點將迎刃而解。

由于各院校專業(yè)特色不同，培養(yǎng)目標(biāo)不一，因此，醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱有各自的側(cè)重與特色。課程內(nèi)容上要分層次教學(xué)。由于課時減少，部分內(nèi)容無法詳細(xì)推導(dǎo)，可有意識地刪減一些內(nèi)容，注重舉一反三、引導(dǎo)式的內(nèi)容，注重各知識點之間的聯(lián)系。盡量繞開繁雜的數(shù)學(xué)運算、論證，突出直觀清晰的電路圖，使學(xué)生能夠在課堂上建立一個合理的知識結(jié)構(gòu)，理解電子學(xué)研究的方法體系。如在講解集成運算放大器時，可簡單介紹集成運算放大器電路的組成及性能，重點介紹理想集成運放工作于線性區(qū)和飽和區(qū)時的主要特點。

集成運放能組成各種運算放大器，實現(xiàn)各種數(shù)學(xué)運算，如反相比例運算放大器、同相比例運算放大器、加減運算放大器等，課堂上應(yīng)重點介紹這三種運算放大器，突出教學(xué)目標(biāo)，其應(yīng)用可讓學(xué)生課外查資料自學(xué)。集成運放除了在運算方面有應(yīng)用外，還經(jīng)常用于信號測量、信號比較、信號采樣保持及信號濾波等，教學(xué)中應(yīng)根據(jù)學(xué)生實際理解能力情況進行講解，做到有的放矢。

3 課程內(nèi)容優(yōu)化應(yīng)保持系統(tǒng)性

每一門學(xué)科都有具有自身特征的體系[4]，其系統(tǒng)性決定了教學(xué)的階段性和教材內(nèi)容的層次性。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容應(yīng)保持系統(tǒng)性，這是電子技術(shù)基礎(chǔ)知識展開和深化的前提。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)教材內(nèi)容的組成及順序可以根據(jù)教師的理解重新組合，但該學(xué)科發(fā)展的主要階段具有一定的對應(yīng)性，符合一般事物發(fā)展規(guī)律。在內(nèi)容講解上，應(yīng)由淺入深，由個別過渡到一般的認(rèn)識規(guī)律，保持課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性。若教學(xué)中片面追求創(chuàng)新而“斷章取義”，割裂學(xué)科知識的系統(tǒng)性，定會產(chǎn)生不良后果。endprint

如在講解放大電路的分析方法時，需要介紹靜態(tài)分析和動態(tài)分析，其中確定靜態(tài)工作點Q的位置非常重要。如果Q點位置設(shè)置不當(dāng)或輸入信號幅度過大，可能使放大電路超出三極管線性工作范圍所導(dǎo)致的輸出信號失真，即非線性失真。在教學(xué)過程中，若刪掉非線性失真這部分內(nèi)容，則基本放大電路不再保持系統(tǒng)性。若實際輸入正弦信號時，輸出將變成非正弦信號，學(xué)生將無法解釋這種現(xiàn)象，也無法解決類似問題，給學(xué)生帶來困惑。因此，教師在教學(xué)過程中需講解飽和失真和截止失真的概念，讓學(xué)生學(xué)會調(diào)整電路元件參數(shù)，以獲得電路的最大不失真輸出，真正理解實際放大電路中出現(xiàn)的這種非線性失真現(xiàn)象。只有系統(tǒng)地講解整個醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容，才能使學(xué)生全面、客觀、理性地分析和解決實際問題。

在醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容優(yōu)化保持系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，可淡化難、繁和技巧性強的內(nèi)容。如積分運算放大器和微分運算放大器，在講解的時候會涉及積分、微分等高等數(shù)學(xué)知識，學(xué)生對推導(dǎo)過程較難理解，教師可以簡單提示、說明，不用詳細(xì)介紹。組合邏輯電路是數(shù)字電路中最簡單的一類邏輯電路，其內(nèi)容包括邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、邏輯函數(shù)的化簡與轉(zhuǎn)換、組合邏輯電路的分析、組合邏輯電路的設(shè)計。大多數(shù)學(xué)生在分析組合邏輯電路時感覺有難度，在教學(xué)過程中應(yīng)強調(diào)在結(jié)構(gòu)上組合邏輯電路的基本單元是門電路，即可化難為宜。另外，加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等內(nèi)容較多，在有限的學(xué)時內(nèi)，為突出重點，可適當(dāng)選擇性講授。總之，構(gòu)建醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容框架，必須保持系統(tǒng)性，其內(nèi)容應(yīng)與學(xué)生已有的認(rèn)知水平、接收能力相匹配，并能充分發(fā)揮該學(xué)科理論的指導(dǎo)作用。

4 課程內(nèi)容優(yōu)化應(yīng)體現(xiàn)時代發(fā)展需要

醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)是信息領(lǐng)域中的一門重要基礎(chǔ)學(xué)科，主要研究并實現(xiàn)信息獲取、傳輸、存儲、處理和輸出，以實現(xiàn)電路的系統(tǒng)和集成為目的，實用性強，其發(fā)展水平會影響整個信息技術(shù)的發(fā)展。電子技術(shù)的發(fā)展水平是一個國家經(jīng)濟實力的重要標(biāo)志。目前醫(yī)學(xué)電子學(xué)發(fā)展極為迅速，高集成、低功耗、高性能、高可靠性是電子技術(shù)發(fā)展的方向。醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容優(yōu)化應(yīng)體現(xiàn)時代發(fā)展需要，注意及時更新內(nèi)容，增加最新發(fā)展的儀器設(shè)備知識，讓學(xué)生了解其前沿現(xiàn)狀，擴充學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會信息化的浪潮已席卷全球，也要求醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和個體化方向發(fā)展。

21世紀(jì)電子學(xué)技術(shù)發(fā)展有四個方面的趨勢：1）器件尺寸不斷縮??；2）集成度不斷提高；3）與電子技術(shù)相關(guān)的新材料不斷涌現(xiàn)；4）與其他學(xué)科結(jié)合發(fā)展。對一些納米量級的特征尺寸新器件、新結(jié)構(gòu)、新工藝，在醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容優(yōu)化中應(yīng)有所介紹。器件尺寸的持續(xù)縮小將遇到很多物理問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，使學(xué)生有更多的想象空間。

目前，整個電子系統(tǒng)或子系統(tǒng)都可集成在一個芯片里，形成集成系統(tǒng)芯片。這種系統(tǒng)芯片與集成電路設(shè)計的思想和方法是不同的。這就要求學(xué)生不僅要掌握書本的基礎(chǔ)知識，還要有設(shè)計思維、創(chuàng)新思維。因此，在課程內(nèi)容優(yōu)化中，教師應(yīng)注意學(xué)生能力方面的培養(yǎng)。

高k柵介質(zhì)、低k互連介質(zhì)、新型化合物半導(dǎo)體新材料等不斷涌現(xiàn)，在教學(xué)內(nèi)容中都可以用圖片展示的形式讓學(xué)生了解最新材料。與醫(yī)學(xué)電子學(xué)相關(guān)的學(xué)科有微電子學(xué)、集成光電子學(xué)、納電子學(xué)等，教師應(yīng)在教學(xué)過程中有目的地結(jié)合部分內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)這種跨學(xué)科、多學(xué)科結(jié)合的知識，使課程內(nèi)容優(yōu)化體現(xiàn)時代發(fā)展需要。

5 結(jié)語

醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容與社會實踐聯(lián)系緊密，專業(yè)設(shè)置針對性強，在進行該課程內(nèi)容優(yōu)化時，需要提供更加充分、實用、先進的理論和實踐信息，確保課程內(nèi)容具有針對性、科學(xué)性。通過對該課程內(nèi)容合理安排、精心設(shè)計，可開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維，以及發(fā)現(xiàn)、分析、解決電子技術(shù)問題的能力。優(yōu)化后的醫(yī)學(xué)電子學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容與教材上的內(nèi)容應(yīng)和諧統(tǒng)一，遵循高等教育基本規(guī)律，使其既能反映該學(xué)科的發(fā)展成就，又能適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的應(yīng)用需要。

參考文獻

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