醫(yī)學(xué)院校醫(yī)用電子學(xué)教學(xué)改革初探*

張磊 石磊 敖敦格日樂 張海霞 周濤

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)計算機信息學(xué)院）

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型醫(yī)學(xué)電子儀器不斷涌現(xiàn)，電子技術(shù)已經(jīng)悄然滲透到醫(yī)學(xué)各個領(lǐng)域。醫(yī)科院校的學(xué)生學(xué)習(xí)掌握一定的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識和基本技能，盡量多地去了解電子技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，使學(xué)生具備正確使用和維護醫(yī)療儀器的電子學(xué)知識，為今后的醫(yī)療工作奠定基礎(chǔ)是很有必要的[1]。

醫(yī)用電子學(xué)是一門電子技術(shù)與醫(yī)學(xué)相互交叉、相互滲透的新興技術(shù)學(xué)科。醫(yī)用電子學(xué)的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了電路基礎(chǔ)、模擬電路及數(shù)字電路等相關(guān)知識，但它與理工科的電子學(xué)課程不同，主要體現(xiàn)在《醫(yī)用電子學(xué)》在教學(xué)中更加側(cè)重于醫(yī)療儀器上廣泛使用的電子技術(shù)知識，這就要求我們在選擇教學(xué)內(nèi)容時，要根據(jù)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的特點選取合適的內(nèi)容[2]。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

《醫(yī)用電子學(xué)》是我校醫(yī)學(xué)影像專業(yè)、醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的必修課，但醫(yī)用電子學(xué)在實際的教學(xué)中卻沒有達到理想的效果。之所以造成目前的局面，教師的教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度都是有問題的。所以，我們要從教師和學(xué)生兩個層面來進行分析。

（一）學(xué)生方面

（1）醫(yī)學(xué)生理工科知識較為薄弱，接觸電子學(xué)、電工學(xué)等電路基礎(chǔ)知識較少，學(xué)生對電子學(xué)沒有形成比較系統(tǒng)的認(rèn)識。電子學(xué)課程內(nèi)容本身比較抽象，加之學(xué)校分配的學(xué)時又少，使得醫(yī)用電子學(xué)這門課程的學(xué)習(xí)難度加大。

（2）醫(yī)學(xué)生覺得自己的專業(yè)是醫(yī)學(xué)，學(xué)習(xí)電子學(xué)和專業(yè)的關(guān)系不大，學(xué)起來往往感到枯燥，缺乏興趣。

（二）教師方面

（1）在教學(xué)中，電子學(xué)與醫(yī)學(xué)知識的結(jié)合度不夠?，F(xiàn)在的醫(yī)用電子學(xué)課程教學(xué)只是停留在某種電路類型的學(xué)習(xí)，對于電子技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床的應(yīng)用以及醫(yī)療儀器的電路構(gòu)造基本都沒有涉及到，使得該課程對提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)沒有起到太大的作用，讓學(xué)生覺得學(xué)習(xí)醫(yī)用電子學(xué)“沒用”。

（2）醫(yī)用電子學(xué)課程的教學(xué)手段比較單一。目前，醫(yī)用電子學(xué)的教學(xué)仍延續(xù)以前的“灌輸式”方式[3]。由于學(xué)生不能進行自主學(xué)習(xí)，只是被動接受，導(dǎo)致教學(xué)中互動性差，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。

（3）醫(yī)用電子學(xué)課程缺乏實踐教學(xué)?，F(xiàn)在的課程體系對學(xué)生的相關(guān)訓(xùn)練嚴(yán)重不足，缺乏設(shè)計性、綜合性實驗，應(yīng)增加能增強學(xué)生解決問題能力的實驗。

二、理論教學(xué)改革

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

醫(yī)學(xué)院校開設(shè)醫(yī)用電子學(xué)這門課程的主要目的是讓學(xué)生在使用某個醫(yī)療器械之前先掌握它的工作原理，進而可以開發(fā)儀器的潛能，創(chuàng)造新設(shè)備，所以沒有側(cè)重點而是把所有電子學(xué)的理論知識都講授給學(xué)生是不可取的。在教學(xué)中需要根據(jù)人才培養(yǎng)的特點，在教學(xué)內(nèi)容的選擇和設(shè)計上從以下兩個方面進行改革：

1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，把握重點

鑒于醫(yī)用電子學(xué)課程內(nèi)容多、學(xué)時少的特點，在教學(xué)內(nèi)容上作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，把教學(xué)重點放在基本電路原理和實際電路的模塊功能上，對一些內(nèi)容少講或不講，使學(xué)生利用較少的學(xué)時就可以理解電路的工作原理。在教學(xué)中采取模塊化的教學(xué)方式，在放大電路模塊，首先介紹三極管的放大原理，利用圖解法和微變等效電路法分析三極管的放大過程，使學(xué)生了解設(shè)置合適靜態(tài)工作點對避免放大電路非線性失真的重要性。重點介紹共射放大電路和分壓式放大電路，而對于共基、共集放大電路可作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容。對于生物放大器中常用的差分放大電路，重點介紹零點漂移產(chǎn)生的原因以及如何利用長尾式差分放大電路的對稱性和特殊元件的作用來消除共模干擾，而對于功率放大器、場效應(yīng)管等內(nèi)容可略去不講。內(nèi)容上進行調(diào)整后，相較原來泛泛地講解全部知識點，經(jīng)過改革后的教學(xué)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中更容易把握重點，學(xué)習(xí)的目的性增強了，學(xué)習(xí)效果明顯提高。

2.教學(xué)中體現(xiàn)醫(yī)學(xué)的特點

在教學(xué)中應(yīng)該不僅讓學(xué)生掌握一定的電子學(xué)基本知識，還應(yīng)該結(jié)合其專業(yè)特點，選擇合適的儀器，詳細介紹其與電子學(xué)各部分理論之間的聯(lián)系，要突出醫(yī)用特點，在講解基本原理的基礎(chǔ)上擴展相關(guān)知識在醫(yī)學(xué)儀器上的應(yīng)用。比如，在講解放大電路時，可以講解心電圖機的基本工作原理，使學(xué)生系統(tǒng)了解生物醫(yī)學(xué)信號的拾取、放大、濾波、記錄的處理過程，理解差分放大器在信號放大過程中抑制干擾的作用，這樣可以使學(xué)生對先前學(xué)習(xí)的理論知識有更為深入的掌握。

（二）教學(xué)模式改革

采用PowerPoint、Authorware、Flash等軟件制作形象、生動的多媒體課件，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到提高，從而讓深奧、難懂的電子學(xué)知識直觀化、簡單化，使學(xué)生的感性認(rèn)識加深、記憶難度下降。通過Multisim 或者 Matlab 等電路仿真軟件，將電路的原理、分析和設(shè)計可視化，使復(fù)雜的電路清晰化。利用仿真軟件，教師通過設(shè)置各元件參數(shù)和仿真參數(shù)，使學(xué)生能清晰地了解元件參數(shù)對電路中各個電學(xué)量的影響，加深學(xué)生對電路原理的理解[4]。

三、實驗教學(xué)

醫(yī)用電子學(xué)課程的理論知識是為實踐服務(wù)的，所以實驗教學(xué)是整個課程體系中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，它是培養(yǎng)學(xué)生理解、掌握和運用知識能力的重要途徑。傳統(tǒng)的醫(yī)用電子學(xué)實驗大多采用教師講授加演示、同學(xué)模仿操作的方式進行，因為缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高，所以醫(yī)用電子學(xué)實驗教學(xué)必須從模式到內(nèi)容進行全方位的改變。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用

目前開設(shè)的醫(yī)用電子學(xué)實驗，比如，二極管伏安特性的測量、戴維南定理及基爾霍夫定律等實驗，大多只是對電子學(xué)基礎(chǔ)知識的驗證，這和課程的培養(yǎng)目標(biāo)——培養(yǎng)懂技術(shù)的醫(yī)學(xué)人才的初衷是相悖的[5]。為了讓學(xué)生既學(xué)習(xí)到電子學(xué)的基礎(chǔ)知識，又能了解電子學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，應(yīng)適當(dāng)減少傳統(tǒng)的驗證性實驗，增加部分設(shè)計性實驗和綜合實驗，如心電信號的測試、人體脈搏的測量和人體生理參數(shù)的監(jiān)測器等。改革后的內(nèi)容使課程充分體現(xiàn)為電子學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，讓學(xué)生體會到了電子學(xué)在醫(yī)學(xué)中的重要作用。

（二）開放實驗室，提高創(chuàng)新能力

醫(yī)用電子學(xué)實驗大都是利用實驗箱進行的，且實驗項目多數(shù)都是對課上課程的定理、原理圖的一個驗證，這就造成了一種尷尬局面，學(xué)生學(xué)完電子學(xué)，但是連電子學(xué)中最基本的二極管、三極管都沒見過，對于電路設(shè)計更是一頭霧水。所以開放實驗室可以讓學(xué)生利用課余時間自主去設(shè)計實驗電路，并進行焊接和調(diào)試，使學(xué)生了解電子設(shè)計的思路和方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力[6]。為了更好地發(fā)揮開放實驗室的作用，需從以下兩個方面進行優(yōu)化調(diào)整：

1.優(yōu)化實驗內(nèi)容

開放實驗室要以學(xué)生為活動主體，結(jié)合醫(yī)用電子學(xué)的學(xué)科特點和實驗室特色，根據(jù)學(xué)生實際需求，靈活確定開放形式[7]。根據(jù)學(xué)生的年級和掌握程度的不同，將開放實驗室的實驗內(nèi)容分為三個層次。

（1）基本電路設(shè)計

低年級學(xué)生在學(xué)習(xí)了醫(yī)用電子學(xué)這門實踐性很強的課程后，都躍躍欲試想要把自己課堂上學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用于實際，這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生掌握電路設(shè)計的基本流程，即從最簡單的元器件識別入手，掌握一些典型電路的設(shè)計思想，進而嘗試簡單電路的仿真設(shè)計，最終焊接完成。圖1為學(xué)生作品“光控?zé)簟?，就是學(xué)生在了解了光敏電阻、三極管、光電二極管基本元器件，學(xué)習(xí)了典型放大電路——分壓式偏置放大電路后，教師引導(dǎo)學(xué)生完成的一個開放實驗項目，該作品可通過光照的變化來控制燈的亮滅。

圖1 光控?zé)舴抡骐娐穲D

（2）綜合性電路設(shè)計

積累了一定的電子學(xué)基礎(chǔ)知識后，教師可提出設(shè)計需求，學(xué)生通過查閱資料，不斷修改電路仿真設(shè)計，直至達到理想的設(shè)計要求，調(diào)試完成作品。對于這部分實驗，學(xué)生在實驗題目、實驗方案、實驗時間及實驗地點方面有一定的自由性和創(chuàng)新性。所以，綜合性電路設(shè)計對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的提高、對應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，都起到了重要的作用。圖2為學(xué)生作品“智能分類垃圾桶”，可通過語音實現(xiàn)垃圾自動分類，利用單片機來完成智能控制，需要軟硬件的配合才能實現(xiàn)上述功能，所鍛煉的不僅僅是學(xué)生的電路設(shè)計能力，還會對學(xué)生的計算機編程能力有所提高。

圖2 語音識別智能分類垃圾桶

（3）創(chuàng)新性電路設(shè)計

對于少部分專業(yè)基礎(chǔ)扎實、動手能力強的學(xué)生，在教師的引導(dǎo)下既可以結(jié)合所學(xué)的醫(yī)學(xué)知識自行設(shè)計一些簡單的醫(yī)療電子設(shè)備，從而體會到“學(xué)以致用”的樂趣，提高他們的綜合素質(zhì)，又可以讓學(xué)生根據(jù)生活中的發(fā)現(xiàn)，設(shè)計制作一些實用性強的電子產(chǎn)品。對于優(yōu)秀的創(chuàng)新實驗作品，鼓勵學(xué)生參加課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，如“互聯(lián)網(wǎng)+”“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”以及“挑戰(zhàn)杯”等，通過比賽幫助學(xué)生開闊眼界、尋找不足[8]。

2.優(yōu)化實驗管理

實驗室主要是滿足教學(xué)需要，每學(xué)期都會依據(jù)課程安排采購相應(yīng)的耗材，在開放實驗和教學(xué)實驗共享實驗室資源后，如果管理沒有做到位，就會導(dǎo)致資源混亂。另外，本科實驗課時較多，開放實驗室的使用時間減少，只能利用一些零散的時間安排開放實驗，所以實驗室使用時間能否合理安排是很重要的。這就需要完善實驗室管理制度，細化條例，單獨劃分出開放實驗室專用款，合理使用經(jīng)費。同時，提高對學(xué)生的開放程度，在教學(xué)實驗室的基礎(chǔ)上設(shè)立專門的開放實驗室，兩者統(tǒng)籌分配開放時間，最大程度地滿足學(xué)生的實驗需求。

四、結(jié)語

在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)電子學(xué)課程，應(yīng)突出醫(yī)學(xué)院校的特點，使學(xué)生既掌握電子學(xué)的基礎(chǔ)知識，又可以了解電子學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，這樣才能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生體會到醫(yī)用電子學(xué)用處所在。在教學(xué)手段上，要盡量使用現(xiàn)代教學(xué)方法，讓抽象的電子學(xué)知識生動化。因此，《醫(yī)用電子學(xué)》課程必須從內(nèi)容到授課形式都進行必要的改革，才能真正實現(xiàn)培養(yǎng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高素質(zhì)人才的需求。