《醫(yī)用傳感器》課程教學(xué)方法研究
——以生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)為例

◆徐建忠 于廣浩 蘇奎 呂思寧

（1.牡丹江醫(yī)學(xué)院 黑龍江 157011；2.牡丹江第九中學(xué) 黑龍江 157011）

醫(yī)用傳感器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被我們形象地稱為電子五感官。它可以對(duì)醫(yī)學(xué)設(shè)備采集的人體信息進(jìn)行探測(cè)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)生成我們?cè)陲@示器上觀察的人體信息。醫(yī)用傳感器在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和醫(yī)用檢驗(yàn)設(shè)備中有著廣泛地應(yīng)用，怎樣上好這門課，怎樣讓生物醫(yī)學(xué)工程方向的學(xué)生能夠產(chǎn)生興趣是我們教師應(yīng)該考慮和研究的問(wèn)題。

1 教學(xué)功底的掌握

醫(yī)用感器這門課程雖然講授的傳感器的門類不多，有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、熱電式傳感器、光學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器九大門類，但其涉及的知識(shí)領(lǐng)域很廣，包括醫(yī)學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、電子等領(lǐng)域[1]。要想講好這門課，要想讓生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)生能夠很好地掌握好這門課的知識(shí)，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)要做好充分的課前準(zhǔn)備。

教學(xué)大綱是課程教學(xué)的指導(dǎo)，它確定了課程的范圍和深度，認(rèn)真研究掌握教學(xué)大綱，才能使教學(xué)有的放矢。根據(jù)大綱的要求，認(rèn)真研讀教材，以其為重點(diǎn)來(lái)完成相應(yīng)知識(shí)儲(chǔ)備完成教學(xué)理論知識(shí)的保障。教師在掌握書(shū)本知識(shí)的同時(shí)還要利用實(shí)驗(yàn)室的醫(yī)用設(shè)備資源、網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)了解和認(rèn)知傳感器在醫(yī)用設(shè)備中的應(yīng)用及目前的發(fā)展?fàn)顩r，來(lái)彌補(bǔ)書(shū)本知識(shí)的不足之處。教師合理地將書(shū)本以外的知識(shí)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中去，會(huì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有所提高，對(duì)知識(shí)的掌握更加準(zhǔn)確。

在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)研究是我們提升理論水平的重要手段。它可以為我們提供學(xué)術(shù)的前沿理論，加深我們對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知程度。在教學(xué)中，我們應(yīng)該與科研內(nèi)容相結(jié)合，積極參與科研項(xiàng)目，積極申請(qǐng)科研項(xiàng)目，通過(guò)科學(xué)研究過(guò)程吸取新的知識(shí)和提高自己的研究能力，使我們的教學(xué)有廣度和深度。

2 理論課教學(xué)模式的綜合應(yīng)用

醫(yī)用傳感器的教學(xué)對(duì)象為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅要掌握醫(yī)用傳感器的工作原理，還要提高實(shí)際應(yīng)用傳感器、解決傳感器故障的能力[2]。多媒體教學(xué)是醫(yī)用傳感器理論教學(xué)的主要方法。在設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)課件時(shí)，我們應(yīng)將各類傳感器原理推導(dǎo)、測(cè)量電路的工作原理清楚的指明，例如電阻式傳感器工作原理需要原理公式的推導(dǎo)，但引起應(yīng)力與電阻變化主要是尺寸效應(yīng)和壓阻效應(yīng)，它們與電阻的相對(duì)變化量之間的關(guān)系可以在課件中通過(guò)動(dòng)畫的方式演示。課件中將抽象理論變?yōu)榫唧w實(shí)物、實(shí)例展示出來(lái)，使學(xué)生通過(guò)多媒體課件對(duì)醫(yī)用傳感器在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用有感官上的初步認(rèn)識(shí)。

適當(dāng)?shù)母淖兘虒W(xué)模式也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，醫(yī)用傳感器的理論課教學(xué)過(guò)程中要適當(dāng)?shù)卮┎錚BL 教學(xué)法使學(xué)生在翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)模式下學(xué)習(xí)。例如在講壓電式傳感器的時(shí)候，可以先確定醫(yī)用超聲設(shè)備是怎樣對(duì)人體信息進(jìn)行探測(cè)，然后以此為基礎(chǔ)讓學(xué)生進(jìn)行探討，進(jìn)而來(lái)講解壓電傳感器的工作原理。在壓電傳感器這一章節(jié)結(jié)束后，讓學(xué)生成為課堂的主角來(lái)對(duì)教師提出的問(wèn)題進(jìn)行講解，共同學(xué)習(xí)。這樣的方式不但使學(xué)生加深了壓電傳感器的原理及測(cè)量方法的認(rèn)知，又使學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中的超聲設(shè)備的探頭的結(jié)構(gòu)和功能有了提前的認(rèn)識(shí)。每一章節(jié)安排一次翻轉(zhuǎn)式教學(xué)，既可以提高學(xué)生理論課堂的注意力，又能激發(fā)學(xué)生課后的自學(xué)能力，即完成了一個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，又使教師能夠及時(shí)地了解到學(xué)生對(duì)本章的掌握程度。

利用學(xué)習(xí)通、云班課等線上教學(xué)工具可以合理、及時(shí)地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整合與指導(dǎo)。我們可以在課前將與本門課程有關(guān)的資源進(jìn)行上傳，減少學(xué)生的查找時(shí)間，有效地進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后的復(fù)習(xí)。利用線上教學(xué)工具合理安排理論課堂教學(xué)活動(dòng)，如問(wèn)卷、討論、搶答等課堂活動(dòng)，使同學(xué)們將手機(jī)與課堂學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，改變傳統(tǒng)教學(xué)的課堂氛圍，提高學(xué)生的積極性。

多媒體教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂與線上教學(xué)系統(tǒng)工具的有機(jī)結(jié)合使用，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的以教師為主體，以講課為中心的模式[3]，增加了學(xué)生參與的機(jī)會(huì)，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，使理論知識(shí)的理解和掌握有了很大提高。

3 重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)課教學(xué)在醫(yī)用傳感器這門課程教學(xué)中是必不可少的，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)能夠真正將在理論課堂學(xué)到的知識(shí)與真實(shí)器件、真實(shí)的電路聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐來(lái)完成非電信號(hào)到電信號(hào)轉(zhuǎn)換的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，亦能夠提高學(xué)生整體創(chuàng)新能力。我院實(shí)驗(yàn)室采用的是THQC-1 型典型傳感器特性綜合實(shí)驗(yàn)儀，它將每一類傳感器做成一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，通過(guò)模塊與實(shí)驗(yàn)箱的組合來(lái)完成對(duì)理論課講授的傳感器的特性進(jìn)行研究。

實(shí)驗(yàn)課的課前、課中、課后進(jìn)行的內(nèi)容我們要有計(jì)劃地進(jìn)行設(shè)計(jì)，使每一節(jié)實(shí)驗(yàn)課都有的放矢，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。使學(xué)生不是為了必須上實(shí)驗(yàn)課而上課，而是在完成實(shí)驗(yàn)后能夠充分體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)課的重要性。

實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)是為了使學(xué)生避免盲目在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只是按照實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。教師利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)THQC-1型典型傳感器特性綜合實(shí)驗(yàn)儀的試驗(yàn)箱、實(shí)驗(yàn)?zāi)K有了初步的認(rèn)知。每節(jié)實(shí)驗(yàn)課前學(xué)生應(yīng)做到將實(shí)驗(yàn)原理及涉及的電路原理進(jìn)行預(yù)習(xí)，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)課堂測(cè)試來(lái)了解學(xué)生的掌握情況。

實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行的過(guò)程中，改變傳統(tǒng)以教師講解，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑寣W(xué)生來(lái)講解實(shí)驗(yàn)原理及電路分析，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中教師只起到引導(dǎo)和啟發(fā)的作用，將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和分析。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程人為設(shè)置故障或設(shè)備本身在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生故障，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、修復(fù)，這樣既提高了對(duì)電子器件理論知識(shí)的理解，又增加了動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后有計(jì)劃的布置學(xué)生自己設(shè)計(jì)傳感器輸出信號(hào)的測(cè)量電路，例如電容傳感器實(shí)驗(yàn)我們采用了脈沖調(diào)制的測(cè)量電路完成信號(hào)的采集和輸出，課后就可以布置學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)算放大器的測(cè)量電路。通過(guò)擴(kuò)展電子器件的認(rèn)知來(lái)提高了學(xué)生的動(dòng)手能力使學(xué)生真正體驗(yàn)到“做中學(xué)，學(xué)中做”，真正地感受到實(shí)驗(yàn)課的重要性。

4 結(jié)論

醫(yī)學(xué)生物工程專業(yè)是近幾年學(xué)院剛剛成立的專業(yè)，醫(yī)用傳感器是這個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)課，在近幾年的醫(yī)用傳感器的講授過(guò)程中，教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)的廣度和深度都在不斷更新和完善。通過(guò)理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改進(jìn)，學(xué)生在理論課和實(shí)驗(yàn)課的考核結(jié)果都有明顯的提高，對(duì)本門課的學(xué)習(xí)都產(chǎn)生了濃厚的興趣，為以后醫(yī)學(xué)設(shè)備的學(xué)習(xí)起到了很好的銜接作用。今后我們將不斷完善醫(yī)用傳感器理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法和內(nèi)容，更好地滿足醫(yī)學(xué)設(shè)備發(fā)展的需要，與當(dāng)代醫(yī)療技術(shù)齊頭并進(jìn)，為學(xué)生今后走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。