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關鍵詞:生理學 教學 生物醫(yī)學工程
一、引言
生物醫(yī)學工程學是多學科交叉邊緣學科,結合了生物學、醫(yī)學、工程學等專業(yè)。生物醫(yī)學工程的前身是生物醫(yī)學電子學專業(yè),其建立起源于電生理學。國內眾多理工科、醫(yī)科及綜合性院校都開設了生物醫(yī)學工程專業(yè),其培養(yǎng)目標是使畢業(yè)生能夠理解、闡明并應用數(shù)學、物理學、工程學原理解決醫(yī)學問題;能夠成功地從事職業(yè)實踐并繼續(xù)深造;具有獨立的學習和工作能力,高度重視職業(yè)及倫理責任。相應的課程設置主要包括工程類課程和醫(yī)學類課程等。
其中,生理學是研究生命現(xiàn)象及其本質,全面介紹人體各系統(tǒng)的功能及活動本質的學科,內容詳盡,覆蓋知識面廣。不論對于醫(yī)科院校還是工科院校,生理學是生物醫(yī)學工程專業(yè)必修基礎醫(yī)學課程之一,對于將工科課程與醫(yī)學知識有機融合起到不可替代的橋梁作用。生理學作為生物醫(yī)學工程專業(yè)中一門有代表性的基礎醫(yī)學課,其課程設置需考慮如何平衡有限學時與廣泛的生理學知識點、結合考慮工科院校學生的思維個性、工科院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)方案特色等。本文重點討論工科院校生物醫(yī)學工程專業(yè)生理學的教學問題。
二、生理學教學的現(xiàn)狀分析
(一)授課對象與醫(yī)學院教材的沖突
目前國內尚無生物醫(yī)學工程專用的生理學教材,而大多數(shù)院校選用人民衛(wèi)生出版社的《生理學》教材。首先,該生理學教材原本針對醫(yī)藥衛(wèi)生專業(yè)撰寫,有很強的專業(yè)性,與生物化學、組織與胚胎學、病理學、藥理學等眾多基礎醫(yī)學課程關聯(lián)密切,又離不開臨床醫(yī)學課程知識。其次,生理學是一門以實驗科學為基礎的學科。再次,生理學課程的系統(tǒng)性非常強,當選擇性講授教材內容時對知識點的取舍需非常慎重。對于缺乏基礎醫(yī)學知識、醫(yī)學實驗技能及實驗經驗的工科院校學生而言,在有限的學時內完全照搬傳統(tǒng)教材是不現(xiàn)實的,而且嚴重影響學生的學習效果。
(二)教師背景與生物醫(yī)學電子學專業(yè)知識的沖突
工科院校中生理學教師多為醫(yī)學類專業(yè)出身,而基于生理學為綜合性實驗學科,醫(yī)學背景的教師能將生理學中有關基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學背景的概念、理論解釋清楚,但是對于生理學中諸多涉及理工科的實驗技術及儀器原理卻不一定能理解透徹,并闡述清楚。因為沒有扎實的工科知識背景和豐富的生理學實驗經驗,是無法與工科背景的學生良好的互動,從而影響生理學的教學效果。
三、對策分析與討論
(一)教學大綱及生理學教材的建設
須對生理學的教學大綱內容謹慎斟酌。要綜合考慮以下幾方面的因素。第一,引導和培養(yǎng)學生的學習興趣,適當增強疾病與健康管理的內容。第二,結合本院校系的學科特色,增強教學大綱內容與本院校系生物醫(yī)學工程專業(yè)學科特色的關聯(lián)。第三、工科院校的生理學學時安排比較少。例如,重慶大學生理學的理論學時是32個,第三軍醫(yī)大學生理學理論學時是70個。因此建議重點講特定生理系統(tǒng)的研究方法,對于未講授內容,建議學生自學。在此基礎上,編撰適合工科院校生物醫(yī)學工程專業(yè)的特色生理學教材。
重慶大學生物醫(yī)學工程系的學科特色是電子信息與儀器,所以在具體生理系統(tǒng)原理及介紹中,盡量結合該生理系統(tǒng)的相關醫(yī)學儀器為例,一方面,應用實例有助于學生更生動地理解該生理系統(tǒng)的工作原理,另一方面,也能將空洞的生理學理論與后續(xù)的醫(yī)學儀器原理及設計課程結合起來,引導學生理解醫(yī)學儀器的設計原理,提高學生對專業(yè)的興趣。
例如,講授肺在生理狀態(tài)下的彈時,補充呼吸疾病患者的肺喪失彈性情況做對比;在講授第五章呼吸調節(jié)類型分為自主呼吸與隨意呼吸時,強調臨床上重癥患者在清醒狀態(tài)與睡眠,麻醉狀態(tài)下呼吸機的意義;講授呼吸系統(tǒng)的呼吸運動原理時,結合人工呼吸、簡易呼吸機及智能性呼吸機的原理與設計等。
(二)生理學教師應增強儀器及設備專業(yè)知識的培訓
提高工科院校生理學授課教師的綜合素質,可從三方面開展工作。第一,增強生理學教師的專業(yè)技能培訓,包括派遣其到醫(yī)藥院校生理學教研室旁聽生理學精品課程,豐富基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學知識;同時增加生理學教師參加各種生理學實驗及新型醫(yī)療儀器的使用培訓,增強各種醫(yī)療儀器原理及操作技能。第二,生理學教師的選拔,要重視醫(yī)學背景與工科背景的綜合。例如,本科為醫(yī)學專業(yè),研究生階段為工科背景或者本科為工科背景,研究生階段為醫(yī)學專業(yè)為佳。第三,通過開展科研項目來訓練生理學教師,從而豐富生理學教師的綜合專業(yè)技能。一個科研項目的順利完成,融匯貫穿了醫(yī)學問題的發(fā)現(xiàn)、生理機制分析及工科技術解決方案的全過程。重慶大學于2012年7月與第三軍醫(yī)大學成立生物醫(yī)學工程聯(lián)合學院,對兩校的生物醫(yī)學工程專業(yè)本科生實行相同的培養(yǎng)方案中,醫(yī)學類課程由第三軍醫(yī)大學教師與重慶大學教師組成聯(lián)合課程教學組進行授課。
事實上,生理學教師的綜合性高素質要求也符合生物醫(yī)學工程專業(yè)本科教育的廣泛性特征。在本科教育排名第一的約翰霍普金斯大學認為:最新的生物醫(yī)學工程本科教育就是使其能繼續(xù)在研究生、醫(yī)學以及職業(yè)學校中接受教育或在產業(yè)領域謀求職業(yè)。
(三)加強生理學實驗及實驗教材的建設
生理學是一門實驗性學科,生理學教學的建設離不開生理學實驗室及實驗教材的建設。一方面,生理學的概念和理論來源于大量動物實驗和臨床病例;另一方面,生理學實驗可以讓學生對課本上的概念和理論有更加感官、形象的認識,訓練學生的實驗技能,提高學生的學習興趣。
工科院校生物醫(yī)學工程專業(yè)教研室在開展生理學實驗的過程中,不具備醫(yī)藥院校的實驗條件,所以應該充分發(fā)揮工科院校的特色,充分利用現(xiàn)有的工科院校特有的實驗資源。工科院校的教師和學生對生理學實驗中各種儀器的理解更深刻,儀器操作能力更強,對各種生理信號分析處理水平更高。首先,增強醫(yī)學儀器在生理學實驗設置中的比重。利用學生對強大的虛擬軟件的熟悉,通過醫(yī)學儀器的操作,加強學生對生理系統(tǒng)機制的理解。其次,提高各種生理信號分析處理在實驗內容中的比重。充分利用工科學生對數(shù)據處理軟件的熟悉對生理信號進行深度處理,增強學生對生物醫(yī)學信號的印象和理解。例如,重慶大學生物醫(yī)學工程專業(yè)生理學的設置應該結合本系生物醫(yī)學電子與儀器的優(yōu)勢,在生理學實驗的設置中增強醫(yī)學電子信號的檢測比重,具體表現(xiàn)在增加各種生物醫(yī)學傳感器的實驗,開展各種生理信號的采集實驗。
四、小結
生理學在生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系中承擔著承上啟下的綜合性作用。首先,生理學教學需傳授給學生豐富復雜的基礎醫(yī)學理論與實驗知識,從而訓練學生在將來的學習與研究中能提出需要解決的醫(yī)學問題。再次,使學生理解各種生物醫(yī)學儀器的設計原理,提高學生學習各種醫(yī)學儀器設計的興趣。因此,生理學教學的宗旨無論是對教學大綱,還是專業(yè)教師以及生理學實驗都提出了更高的要求。所以,生理學的教學改革研究需要理清發(fā)展思路,充分利用工科院校的特色資源,發(fā)揮工科院校的教學優(yōu)勢,準確定位本單位的教學大綱,提高專業(yè)教師的綜合素質,豐富生理學實驗,最終才能提高教學水平,把學生培養(yǎng)成能夠成功從事職業(yè)實踐并繼續(xù)深造的合格的生物醫(yī)學工程本科畢業(yè)生。
參考文獻:
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美國生物醫(yī)學工程本科教育注重學生生物醫(yī)學以及相關的工程學背景雙方向的培養(yǎng),使學生不僅在生物醫(yī)學工程、生物醫(yī)學科學及其相關領域內可以繼續(xù)深造,同時能為在醫(yī)學、管理和法律等方面繼續(xù)謀求發(fā)展打下堅實基礎[2]。通過分析約翰霍普金斯和凱斯西部保留地2個美國具有代表性的大學的學生畢業(yè)情況,發(fā)現(xiàn)在過去幾年里約有2/3生物醫(yī)學工程本科畢業(yè)生選擇繼續(xù)深造,研究方向涉及醫(yī)學、生物學和工程學在內的各個領域。美國生物醫(yī)學工程本科教育的培養(yǎng)目標集中在如何提高學生運用數(shù)學、物理學、工程學的原理去解決醫(yī)學問題的能力,培養(yǎng)學生在相關研究領域的學習興趣,筑牢學生在職業(yè)中的實踐基礎抑或拓展其未來繼續(xù)深造的可能性,加強學生對職業(yè)操守與倫理責任的認識。我國生物醫(yī)學工程本科教育的培養(yǎng)目標相比美國較具體,主要是以適應崗位需求導向為教育思路,注重培養(yǎng)學生的專業(yè)性,畢業(yè)生所從事的研究及工作領域相比之下較為局限,缺乏為畢業(yè)生后續(xù)發(fā)展奠基和能力塑造的前瞻性。中美生物醫(yī)學工程本科教育培養(yǎng)目標出現(xiàn)如此的差異化,主要因為兩國在生物醫(yī)學工程領域發(fā)展的階段、程度及背景上存在差距,這重點反映在教育理念上的不同:美國更加注重本科通識性教育和職業(yè)素質的培養(yǎng),特別是學生可持續(xù)發(fā)展能力和產業(yè)服務技能的培養(yǎng);中國仍然是以專業(yè)化的教育為主,更加注重培養(yǎng)學生在具體專業(yè)領域內從事具體工作的技能。
2師資隊伍之比較
在美國高校的生物醫(yī)學工程專業(yè),不僅有負責課程性教學、專業(yè)化指導以及自身科研的本系導師,還擁有大量外系以及與研究所聯(lián)合的教師。以霍普金斯大學為例,它的生物醫(yī)學工程專業(yè)擁有100多名教師,但其本系的教師只有42名,其他均為外系教師,這些教師主要來自于藥學院和工程學院。其學科背景更是豐富,涉及到電子學、材料學、數(shù)學及統(tǒng)計學、機械、化工等諸多方面,這種充分利用學科間的優(yōu)勢進行教學的模式,不僅豐富了生物醫(yī)學工程專業(yè),更為共同促進學科發(fā)展發(fā)揮了強大的推動作用[3]。隨著近些年的發(fā)展,我國各高校的生物醫(yī)學工程專業(yè)的師資水平有了顯著提升。但與美國相比,在聯(lián)合培養(yǎng)方面還有一定的欠缺,在與其他專業(yè)相關領域專家教授的聯(lián)系方面做的還不夠,各高校間的交流程度有待提升。
3課程設置之比較
美國高校的本科課程突出通識化、職業(yè)化,學制采用四年制,課程主要分為5個方面:(1)科學基本知識;(2)工程類核心課程;(3)生物醫(yī)學類核心課程;(4)人文與社會科學;(5)工程類選修課程。其中工程類核心課程類似于國內的專業(yè)基礎課,而工程類選修課類似于專業(yè)課[4]。在4a本科教育中,第1a主要進行通才教育,學習基礎知識;第2a學生可根據個人興趣及就業(yè)取向選擇主修專業(yè),學校安排相關專業(yè)領域的教師幫助選修工程課程并進行科研實踐研究指導;最后2a學生則主要進行某一傳統(tǒng)工程領域及其生物應用方面的學習。美國生物醫(yī)學工程本科教育以能力為導向,特別關注于知識背景領域的寬度以及課程與職業(yè)發(fā)展的密切性,重視人文、社會科學等方面的教育,為今后學生在職業(yè)選擇上創(chuàng)造了廣泛有利的發(fā)展條件。我國生物醫(yī)學工程本科的課程設置則主要集中于影像設備和醫(yī)學電子工程學這種更為專業(yè)化的課程上,基本上沒有高校針對生物醫(yī)學工程自身產業(yè)化的過程及其背景等相關知識進行認知性教育。相對于專業(yè)教育,在學生職業(yè)素養(yǎng)和人文素質方面的培養(yǎng)稍顯不足。學生本人對專業(yè)課程的自主選擇度不高,能夠選擇的專業(yè)課程有一定的局限性。由此可見,我國的生物醫(yī)學工程本科教育課程設置更加突出技術性和專業(yè)性,學科之間的跨度不夠,學科交叉性不足,很難實現(xiàn)學科間的共同促進和發(fā)展,導致能夠幫助學生在未來的職業(yè)選擇和發(fā)展中跨領域發(fā)展的可能性降低。各高校在教學科研方面的特長開展,聯(lián)系實際不夠緊密,過分強調專業(yè)型技術人才培養(yǎng),一定程度上與當前知識快速更新的時代脫節(jié)。
4實驗實踐能力之比較
美國高校非常重視學生實驗實踐能力的培養(yǎng)。生物醫(yī)學工程專業(yè)最早在美國發(fā)展,積累下了豐厚的科研基礎力量,并且大多高校具備條件優(yōu)越的實驗室,且實驗室資源十分充足,為學生科研實踐能力的提升提供了優(yōu)越的條件。例如,哥倫比亞大學和萊斯大學在生物醫(yī)學工程本科教育中,實驗室課程占很大比例;杜克大學重視培養(yǎng)該專業(yè)的學生在實驗中解決實際問題的能力;弗吉尼亞大學生物醫(yī)學工程專業(yè)的實驗課程平均每周超過3h。由于我國生物醫(yī)學工程專業(yè)發(fā)展時間相對較晚,目前各高校的專業(yè)實驗室資源有限,并且對本科生不完全開放,實驗條件相對落后,因而在課程設置中實驗課比重相對較少。另外,在實踐實驗能力培養(yǎng)方面相比之下重視程度不高,設置的實驗課多半是驗證性實驗等,缺乏創(chuàng)新性,不能充分調動學生的積極性,也不能發(fā)揮學生的主觀能動性,因此學生的動手能力得不到充分有效的鍛煉。據統(tǒng)計,我國許多高校本科生的實驗課時不到總課時的1/6,較美國高校水平差距較大。
5對我國生物醫(yī)學工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)發(fā)展模式的啟示
通過比較中美兩國生物醫(yī)學工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)模式,發(fā)現(xiàn)了我國在該專業(yè)本科教育領域存在的不足。針對如何更好地開展生物醫(yī)學工程本科人才培養(yǎng),更好地發(fā)展我國生物醫(yī)學工程教育,總結了以下感受與啟示。(1)結合我國生物醫(yī)學工程的發(fā)展趨勢,確立適合我國生物醫(yī)學工程發(fā)展現(xiàn)狀的人才培養(yǎng)目標。目前,我國生物醫(yī)學工程專業(yè)還處于發(fā)展的初期階段,但伴隨我國經濟的持續(xù)發(fā)展、技術領域的更新進步,該專業(yè)將會進入到一個快速發(fā)展的時期。因此,我國生物醫(yī)學工程本科教育應適當借鑒美國高校的培養(yǎng)模式,更加注重為研究生培養(yǎng)打下堅實基礎,而本科階段主要集中在理工基礎知識的掌握以及生物學與醫(yī)學背景的了解上,從而為學生下一階段在某個研究領域的繼續(xù)深造創(chuàng)造有利條件[5]。同時,我國生物醫(yī)學工程本科教育還要注意與產業(yè)發(fā)展相結合,致力于培養(yǎng)既能推動科研發(fā)展又能滿足產業(yè)化需求的高素質復合型人才,為該專業(yè)下階段的跨越式發(fā)展進行力量儲備。(2)根據學科發(fā)展的規(guī)律及特點,逐步實現(xiàn)我國高校師資隊伍的有機整合。生物醫(yī)學工程專業(yè)屬于交叉學科,是理、工、醫(yī)等多學科的交織融合。美國生物醫(yī)學工程本科教育的教師很多都是各學科分支的領軍人物,將他們整合在一起組成師資隊伍順應了學科發(fā)展規(guī)律,發(fā)展勢頭必然明顯。隨著我國生物醫(yī)學工程專業(yè)的發(fā)展,目前國內也有一大批該領域的專家學者,他們在各自的研究領域都有著不菲的成績,掌握著豐富的理論知識與科技前沿技術,對臨床需求有著深刻的認識與理解。因此,各高校在師資隊伍建設方面應當充分考慮生物醫(yī)學工程專業(yè)的發(fā)展規(guī)律,真正理解交叉學科的內涵,一方面通過高校聯(lián)合優(yōu)勢,集中解決各個分支專業(yè)的教學問題;另一方面,盡可能將該領域的專家融入到教育隊伍當中,高效整合師資隊伍,使其充分體現(xiàn)醫(yī)工融合的特點,從而為學生提供優(yōu)質的教學資源,使其真正領會醫(yī)工結合的真諦與內涵,那么優(yōu)秀的生物醫(yī)學工程人才必將源源不斷地被挖掘、培養(yǎng)出來。(3)筑牢學生人文素養(yǎng)基礎,強化學生實踐能力,課程體系設置應基于產業(yè)市場需求和科研發(fā)展。美國生物醫(yī)學工程的本科課程尤其以專業(yè)課程設置突出其學科本身涉及面廣的特點,同時注重學生人文素質的綜合培養(yǎng)以及實驗實踐能力的有效鍛煉,具有相當?shù)撵`活性,并且能夠結合科研優(yōu)勢突顯重點。我國開設生物醫(yī)學工程的各高校應該充分借鑒學習這些經驗做法,并結合各高校的實際情況,貼合自身的科研方向與優(yōu)勢,有針對性地指導學生進行科研實踐,提升學生的實驗實踐能力。同時,要強化研究與產業(yè)的雙方面發(fā)展,將市場需求納入課程設置的考慮因素,并且融合學生自身的興趣及未來就業(yè)形勢等相關方面,靈活創(chuàng)新地設計課程,爭取培養(yǎng)出具有特點鮮明的、發(fā)展方向廣泛的、綜合素質與競爭力強大的醫(yī)工人才。
6結語
自主學習是學生在大學階段需要掌握的一個重要學習能力,對他們在將來的學習和工作都具有重要意義。這也是大學教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學校設立的生物醫(yī)學工程專業(yè)是以生物醫(yī)學電子為主要方向,強化學生的動手能力、設計能力和創(chuàng)新意識,培養(yǎng)具備生命科學、電子、信息、計算機技術的基礎知識,能在生物工程、生物醫(yī)學工程、醫(yī)學儀器、醫(yī)用電子設備、醫(yī)療信息技術及電子、儀器、信息領域等從事研究、設計、制造、應用和管理的復合型高級工程技術人才。因此,本專業(yè)所設立的專業(yè)課具有知識面廣、交叉性強的特點,尤其需要學生能夠具有很強的自主學習能力,將老師在課堂上傳授的各種知識相互貫通,并理解。在生物化學課程講授中,根據專業(yè)的特點,我們制定了如下方法來指導學生學會自主學習。首先,幫助學生制定學習計劃。要求學生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學習計劃,需要詳細列出學習內容和時間安排,該安排應該與教師上課內容一致,且學習計劃應具有針對性。在給生物醫(yī)學工程專業(yè)學生授課時,有一部分學生對生物化學非常感興趣,也表示出希望在研究階段從事生物專業(yè)的學習。而生物化學作為生物專業(yè)的必修課,也是生物方向考研的必考專業(yè)課之一。這樣,我們專業(yè)所教授的生物化學知識是無法滿足學生學習需要的。這就要求這部分學生需要制定更為全面的學習計劃,除涵蓋本專業(yè)的學習要求外,還應將生物專業(yè)的知識要求加入。而對于希望從事醫(yī)學電子方向的學生來說,只需完成本專業(yè)學習計劃即可。其次,將授課教師的聯(lián)系方式和辦公室地址公布,方便學生隨時聯(lián)系老師。最后,給出精品課程及網絡課程的網上資源地址、主要參考書目及主要文獻資料和主要實踐資料,使學生能夠更好地自主學習。在完成這些工作后,也要定時聯(lián)系學生,對學生自主學習情況進行評價,讓學生寫自主學習自我總結評價,來評價他們的學習結果,使學生的學習能力得到提升。
二、在生物化學教學中引入創(chuàng)新實踐型教學
生物醫(yī)學工程專業(yè)是由其復雜的、龐大的知識體系交叉形成的學科,在教學中如何將各個課程融會貫通也是其教學的一個難點。而生物化學作為生物和醫(yī)學共同的基礎課,其授課的效果對后續(xù)課程的教授具有重要的意義。而創(chuàng)新實踐型教學對該門學科的授課質量具有重要作用。這是因為生物化學就是建立在前人不斷實驗,并將實驗結果分析總結形成理論的學科。所以,實驗教學對教好、學好這門課具有至關重要的作用。同時,想要提高學生的綜合素質和創(chuàng)新能力,就需要在基礎教學的基礎上進行實踐的鍛煉和積累。我們針對實踐型教學做了如下的工作。首先,設置了課內實驗和專題實驗。課內實驗是在授課同時進行開設的,可對課堂學習的知識進行鞏固和加深了解。而專題實驗,我們一般開設在高年級,此時學生已經學習了大多的專業(yè)課程,而專題實驗可將生物化學和這些專業(yè)知識融會貫通,進而增加對生化進一步認識,也鍛煉學生動手能力和獨立思考能力。其次,讓學生加入到課題研究中。如大學生創(chuàng)新項目,鼓勵學生積極申報,并鍛煉學生通過查找資料提出與生物化學有關的題目,并在老師的指導下寫項目書、項目計劃、實驗方案,進行實驗,最終寫結題報告,發(fā)表文章。在這過程中,提高學生能力,對學生的綜合素質和創(chuàng)新能力進行了培養(yǎng)。將創(chuàng)新實踐型教學與生物化學傳統(tǒng)教學相結合,通過實踐教學將學生從傳統(tǒng)的課堂教學中拉了出來,走入實驗室,運用所學知識來解決問題,讓學生對學習的理論知識有了進一步認識,提高學習積極性。
三、結論
【關鍵詞】《醫(yī)學超聲儀器》原理 生物醫(yī)學工程 教學內容 教學方法
【中圖分類號】R722.12 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949(2014)08-0143-01
1教學內容的優(yōu)化設計
1.1教材與課程教學內容
我校生物醫(yī)學工程專業(yè)分流后,課程增多,課時減少。《醫(yī)學超聲儀器原理》按教學計劃,理論36學時,實驗3學時,課時非常有限。講授內容需突出重點,去粗取精,點面結合。其次,生物醫(yī)學工程專業(yè)的主要目標是培養(yǎng)醫(yī)學儀器的操作人員、維護人員、銷售人員、設備管理人員和研發(fā)人員,授課過程中要既重基礎又結合實際。綜合各方面因素考慮,我們選擇西安交通大學萬明習教授主編的《生物醫(yī)學超聲學》作為教材。該書是目前國內對醫(yī)學超聲學的基礎理論、關鍵技術及超聲新技術發(fā)展介紹最為全面的一本專著,但內容較多且難,并不完全適用于3時的本科教學。因此,在教學過程中,我根據實際需要對其內容進行了相應篩選調整,并結合具體超聲儀器實例進行授課,真正做到既重基礎又結合應用實際。
具體課程內容歸結為如下6個章節(jié)。(1)緒論:介紹醫(yī)學超聲儀器的分類,發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢。(2)醫(yī)學超聲的物理基礎:介紹描述超聲波的重要物理參數(shù),超聲波的傳播特性、波動方程、多普勒效應,超聲波的生物特性及安全劑量。(3)醫(yī)用超聲換能器:介紹壓電效應及壓電材料特性,醫(yī)用超聲換能器的種類與結構、聲場的形成與分布。(4)超聲波束的接收、預處理與DSC數(shù)字掃描變換器:介紹B型超聲診斷儀超聲回波信號的前置放大、接收多路轉換、可變孔徑技術、相位調整技術、增益控制與動態(tài)濾波、對數(shù)放大、檢波與勾邊技術,以及DSC數(shù)字掃描變換器。(5)超聲多普勒血流測量與成像:介紹多普勒血流測量的基本原理,所需提取的主要參數(shù),血流速度大小及方向的檢測方法,多種多普勒血流儀系統(tǒng)和各自距離選通的原理,彩色多普勒血流成像的基本方法和原理。(6)其他醫(yī)學超聲技術及發(fā)展:介紹超聲治療技術、超聲顯微技術、超聲CT,以及醫(yī)學超聲研究的新進展。
1.2實驗設置
在教學實踐的第一學年,我們采取的是以學生為檢測對象,指導學生完成對頸部主動脈、肝、腎的縱向和橫向掃查,并對圖像進行分析,但是教學效果不很理想。原因有兩個:一是雖然學生有一些解剖學基礎,但是實驗中讓其獨立準確找到解剖學位置仍有一定難度;二是教學資源有限,男女生同組,實驗過程中進行腹部檢測時難免尷尬,學生積極性難以調動。因此在第二學年,我們借鑒了其他高校的經驗[2],將檢測對象由人換成熟雞蛋,不僅可以形象地顯示超聲波在不同介質中的傳播特性,而且很容易探測到熟雞蛋的蛋白與蛋黃的切面圖,避免了上述兩個問題的存在。同時還可引導學生向雞蛋內注入色拉油等物質,模擬組織內部發(fā)生病變的狀況,極大地提高了學生的學習興趣,教學效果鮮明、生動、直觀。
2 生物醫(yī)學工程的生物化學教學現(xiàn)狀
生物化學相對于其他基礎學科具有抽象難懂、內容繁雜等特點,是醫(yī)學院學生感覺最難的課程之一。尤其是對于生物醫(yī)學工程專業(yè),缺乏一部為該專業(yè)量身打造的教材,內容多與課時少的矛盾極為突出。就本校而言,該專業(yè)的生物化學理論學時數(shù)僅為40學時,而使用的教材為劉新光主編、科學出版社出版的《生物化學(案例版)》,該書系統(tǒng)全面完整,但課時數(shù)遠遠不夠,如果按照一般醫(yī)學本科教學大綱進行講授,學生感覺難以消化,對生物化學課程的畏難情緒和抵觸情緒增加。其次,教學模式單一,以教師為課堂的絕對主體,進行傳統(tǒng)填鴨式教學,學生缺乏主動學習的興趣,容易疲勞。第三,考查形式單一,僅對書本知識進行閉卷考試的單一評價考核體系,既不能反映學生的綜合素質,也難以激發(fā)學生的創(chuàng)造力,容易使學生投機取巧,僅關注考點,而忽視對學科知識的整體把握。
針對教學內容,靈活應用多種教學方法。例如,采用啟發(fā)式教學,在每一章節(jié)授課前先根據教學內容針對性地設置幾個問題,讓學生帶著問題聽課,在課堂中尋求答案,變“填鴨式”的被動學習為主動學習。同時,為了培養(yǎng)學生的學習興趣,可利用介紹本學科的發(fā)展動態(tài),國內外重大研究成果、新方法、新應用等內容來激勵學生,讓他們充分認識到這門課程的實用性和重要性。
3存在的問題及解決思路
經過兩個學年的教學實踐,我在《醫(yī)學超聲儀器原理》課程的教學中已積累了不少經驗,也存在不足之處,其中最突出的是實驗教學內容略顯單薄。針對這一問題,我已著手解決,將在原3個學時實驗的基礎上再設置相應的開放性實驗,如生物組織超聲參數(shù)的測量與估計、單陣元圓形超聲換能器輻射聲場分布特性測試與分析、彩色超聲多普勒血流儀的操作及數(shù)據分析等。所設計的實驗項目將與課程教學內容密切結合,進一步有效地增強教學效果。
4 結束語
綜上所述,醫(yī)學超聲儀器原理涉及多個學科,內容較為抽象,且課時量有限,因此教學難度較大。我在教學過程中根據本專業(yè)的實際需求,以著重培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識為目標,結合教學體會和學生的反饋信息,從教學內容優(yōu)化、教學手段、教學方法等方面入手,經過兩年多時間的實踐,取得了較好的教學效果。
參考文獻
[1]萬明習.生物醫(yī)學超聲學[M].北京:科學出版社,2010.
關鍵詞生物醫(yī)學工程;電子類專業(yè)課程;教學模式改革
0引言
大學本科專業(yè)課程教學模式的改革和創(chuàng)新是一項需要頂層設計的復雜系統(tǒng)工程,生物醫(yī)學工程專業(yè)具有理、工、醫(yī)相結合的交叉學科特點,它應用工程的理論、技術和方法,研究和解決生物醫(yī)學領域中的科學問題。近些年,隨著科學及社會的發(fā)展,對這個領域高素質的創(chuàng)新型人才的需求有不斷增長的趨勢。美國勞工組織的數(shù)據顯示,生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的就業(yè)在工程勞動力市場中的增長最大,預計2008年至2018年有72%的增長率。在歐盟,專利的數(shù)量在生物醫(yī)學技術的范疇中也是最高的[1]。醫(yī)科大學的生物醫(yī)學工程專業(yè),具有在豐富臨床資源的醫(yī)學大背景和大環(huán)境下的特色,需要在教學中體現(xiàn)兩個結合,即理工科學與生物醫(yī)學緊密結合、基礎研究與臨床實際緊密結合。面對新的形勢,只有積極探索并對教學模式進行不斷改革才能促使高校培養(yǎng)的人才滿足新時代更高的要求。以往的教學模式習慣是以教師為主導,課程教學更多是教師對知識的講授,缺少對學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),學生在課堂上是被動灌輸,教學效果差強人意。教學工作需要更新整體教師隊伍的教育教學理念,構建“指導性傳授知識與主動性學習相結合”的互動性專業(yè)課程教學模式[2],既加強教師的個性化指導,也尊重學生個性化發(fā)展的要求。本研究團隊調研了國內外相關專業(yè)教育課程的主要目標和課程設置,學習了國內外生物醫(yī)學工程實驗室主要開展的研究成果以及工程培訓的內容[3-5]。國外大多數(shù)生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生,除了學習數(shù)學和基礎工程課程之外,還要學習生物電子、生物信息、生物材料或生物力學等專業(yè)知識,并且在畢業(yè)前有機會在校外相關機構實習或見習,同時許多工程系還會與生物醫(yī)學工程系在一些項目中聯(lián)合,以培養(yǎng)更高素質的學生。結合國內實際情況,在電子類課程的教學過程中,重點培養(yǎng)學生的工程設計能力、工程實踐能力、思辨和創(chuàng)新能力、終身自主學習能力和自我發(fā)展能力,激發(fā)學生探究與創(chuàng)新的興趣,培養(yǎng)良好的學習和科研習慣,以便不斷提高專業(yè)課程的教學質量和專業(yè)人才的培養(yǎng)質量,實現(xiàn)整體學科的內涵式發(fā)展。
1教學模式改革
1、1制定專業(yè)課程教學設計方案
“教”是為了“學”,整合化的教學設計理論強調教學條件的確定必須以學習者的學習過程與需求為依據,教師在教學設計時,建立以學生為中心、以學為本的教學觀念,依據學科發(fā)展,不斷挖掘并更新教材中的相關知識點,對專業(yè)課程內容的知識結構和脈絡體系進行有機整合,培養(yǎng)學生的思辨能力,激發(fā)學生的創(chuàng)新性思維。結合調研學習的情況,形成專業(yè)課程教學設計方案模板,如圖1所示。教學內容與教學活動的設計通常包含7個環(huán)節(jié),即回顧知識溫故知新、以實例開場引入新課、創(chuàng)設情境提出問題、層層推導突破難點、前后呼應解答問題、應用知識課堂練習、拓展思維延伸課堂。教師在各自教授的專業(yè)課程中分別優(yōu)化教學設計并不斷完善,執(zhí)行順序可以根據教授內容的不同而有所調整。
1、2改進教學方法
結合專業(yè)特點將全部專業(yè)課程按照年級進行頂層設計,大學二年級通過3門專業(yè)基礎課程提高學生自主學習的能力,大學三年級通過7門專業(yè)課程培養(yǎng)學生探究學習的能力和思辨能力,大學四年級通過3門專業(yè)課程提高學生解決實際問題的能力,以便為完成畢業(yè)設計奠定良好的基礎。以理論和實踐相結合為中心,倡導自主性、研究性和創(chuàng)造性的學習。授課過程中,授課內容上充分體現(xiàn)理論和實踐的緊密聯(lián)系,引導學生在學習過程中積極思考;授課方法上多采用啟發(fā)式、討論式及案例分析式等教學方法,以促進學生對基礎知識的理解,能夠運用知識創(chuàng)造性解決實際問題。教學方法的改進,不僅要求教師具備創(chuàng)新意識和積極進取的精神,還要求教師具有很強的工程實踐能力[6]。本著繼承和創(chuàng)新的原則,對大學二年級的電工與電路分析、模擬電子技術、電子技術實驗3門課程的教學內容進行整合和規(guī)劃[7],挑選出一些適合自主學習的知識點或者課程章節(jié)內容。如在電工與電路分析課程中,結合4大模塊(電阻電路的時域分析、動態(tài)電路的時域分析、動態(tài)電路的變換域分析、電機原理)的教學基本內容所涉及的知識結構,挑選出“無源器件的認識”、“步進電機的原理及應用”、“常見電機原理及應用”、“對偶性的理論知識與分析方法”、“含受控源電路分析方法的總結”、“戴維南定理的應用意義”、“相量的定義、使用和意義”、“MATLAB在電路分析中的應用”、“使用Multisim進行電路仿真”、“一階電路和閃光燈電路的原理分析及仿真”和“RLC電路的動態(tài)特性綜合研究與仿真”共計11個知識點,培養(yǎng)學生自主學習的能力。首先在授課前,將相關學習資源上傳至各課程的網絡平臺上,提出若干個難度適中的問題,并對自主學習提出具體的要求。然后根據學生意愿或隨機分成幾個小組,每個小組針對某個問題查閱文獻資料,通過對所查資料的分析、整理、歸納,制成PPT課件。前期準備好后,在課堂上每小組派出代表分別演示并講解10min左右,教師與學生共同針對其演講的內容進行提問和討論。最后教師對所涉及的知識范圍和討論熱點進行總結,并對學生講不清楚的或者理解有偏差的問題進行補充和更正。這個過程以學生自主學習為主,教師起輔助指導作用,可以事先講解課題分析的方法、提供必要的相關資料、介紹必備的專業(yè)背景知識,既要讓學生領會課程的知識重點和應用領域,又要充分激發(fā)學生的學習興趣。大學三年級有信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、脈沖數(shù)字電子技術、醫(yī)用傳感器、單片機原理與應用、電子學測量方法和電子工藝實習7門課程,在理論課的教學方式上,采取教師講授與學生交流討論并重的方法進行。針對基本原理知識,教師重點講授,采用啟發(fā)式、推理式及案例分析式等教學方法,引導學生積極思考,激發(fā)學生的學習熱情和興趣。如在數(shù)字信號處理課程中,將功能電刺激研究課題的成果作為一個實例,講授功能電刺激實現(xiàn)膀胱排尿功能障礙治療的原理和方法,并加深醫(yī)學信號處理理論在本專業(yè)領域的重要作用。例如,在信號與系統(tǒng)課程中,將拉曼光譜研究課題的成果作為講授卷積和反卷積的一個實例,將公式和概念與實際應用結合起來,通過反卷積解決基地信號不一致的問題,確保信號處理和特征提取的可靠性,為實現(xiàn)疾病的可靠診斷提供條件。如在脈沖數(shù)字電子技術課程中,利用“雨課堂”平臺,新增“發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)電”專題,引導學生自主學習生活中比較常見的數(shù)字電路應用實例,介紹其電路功能、電路結構、工作原理、應用范圍等。又如在單片機原理與應用課程中,教師在課堂上現(xiàn)場演示“電子節(jié)能定時轉換器”等工程產品工作過程,幫助學生通過實踐體驗,進一步理解單片機功能和工作原理,同時引導學生觀察學校食堂切面機器人等日常場景中的應用,以及觀看該領域最新流行技術(Arduino開源硬件平臺)應用視頻,自行分析感興趣的單片機應用實例的工作原理、可能出現(xiàn)的問題等,從而加深對知識點的理解和掌握。在實驗教學中,針對基本原理設計實驗方案及技術路線,主要采取探究型教學方式,通過討論交流,讓學生主動探索知識、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和思辨能力。如針對數(shù)字信號處理課程的實驗教學內容,采用探究式教學方式,改變傳統(tǒng)實驗過程,以教師為主導,結合理論課教學內容,合理地設計實驗方案,以學生為主體展開實驗,使過去被動式的實驗教學方式變?yōu)閷W生主動設計實驗過程,獨立完成實驗內容,并撰寫論文式實驗報告進行歸納和總結。整個實驗過程相對獨立、開放,從實驗的預習、操作到最終的實驗報告撰寫全部以學生為主體,一方面可以更好地與理論課內容相結合,驗證相關原理和方法,達到提高教學質量的目的;另一方面加深了學生對所學知識的理解,激發(fā)了學生的學習興趣,培養(yǎng)了獨立分析問題、解決問題的能力。依據大學四年級的醫(yī)學儀器原理與實驗、嵌入式系統(tǒng)原理與應用、臨床工程學3門課程特點,給學生提供若干個小項目,在學生明確要解決的問題后,教師指導學生對項目需求進行詳細的分解,同時列出要用到的專業(yè)知識點,引導學生尋找每個問題的解決方案和技術路線。將解決問題的實踐與理論的知識點密切結合,這種項目式學習、協(xié)作式學習或問題式學習對于促進學生深刻理解專業(yè)知識并解決實際問題具有重要意義[8]。學生邊學習邊設計,逐步實現(xiàn)項目的全部功能。如在嵌入式系統(tǒng)原理與應用課程教學中,涉及嵌入式文件系統(tǒng)和Android嵌入式系統(tǒng)及應用開發(fā)的理論部分,配合Android界面設計實驗和Android應用程序設計及醫(yī)療平板應用實驗兩個綜合性項目。最終要求學生設計一個人機交互UI界面,并對學生的設計成果,檢查驗證其正確性和可靠性。同時,借鑒國內外生物醫(yī)學工程教育教學經驗,結合醫(yī)學院校的特點,從創(chuàng)新實驗室和第二課堂、學生科研訓練等方面開辟生物醫(yī)學工程專業(yè)課外教學的形式和內容,以彌補課堂教學的不足,為培養(yǎng)合格的、創(chuàng)新的應用型人才提供幫助[9]。
1、3改革考核方式
區(qū)別于傳統(tǒng)的“一張試卷定乾坤”,為了促進自主學習的開展,對學生的學業(yè)進行全方位考核。結合調研學習的情況,加大過程考核的比例,擬定各門課程的考核方案。加大專題討論、探究學習、項目設計等學習模式的比重,注重學生在整個學期的過程考核,激勵學生在學習過程中逐步培養(yǎng)各項能力和素質。如電子學測量方法課程的考核方案為綜合考察,即實驗占30%,協(xié)作學習占30%,閉卷考試占40%。協(xié)作學習有兩部分內容,第一部分為電子測量的新進展和新應用,第二部分涉及示波器原理及測量方法。要求以小組為單位,課下自主學習,課上匯報討論。圖2所示是這門課程協(xié)作學習組內自評評分表,圖3是這門課程第一次協(xié)作學習的課堂匯報評分表。這兩部分的成績,再加上學生完成課下自主學習,并在BlackBoard網絡教學平臺上網絡課程中按時提交PPT的成績,共同構成協(xié)作學習的成績。
2教學改進成果
進行教學模式改革3年來,收獲了良好的教學效果,學生網絡評教成績均在93分以上,同時積累了一些教學改革成果。如電工與電路分析、模擬電子技術、脈沖數(shù)字電子技術、電子技術實驗課程梯隊,累計共獲批7項校級教改項目,發(fā)表4篇教學文章。又如單片機原理與應用、嵌入式系統(tǒng)原理與應用課程梯隊,連續(xù)獲得網絡課程建設、在線開放課程等4個校級項目的資助,發(fā)表了3篇關于這兩門課程的教學方法探索文章,指導本科生多次參加全國大學生生物醫(yī)學工程類創(chuàng)新設計競賽并獲獎。再如信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理課程梯隊獲批2項校級教改項目,發(fā)表5篇與教學改革相關的文章,梯隊教師榮獲2016年全國大學生生物醫(yī)學工程類創(chuàng)新設計競賽優(yōu)秀指導教師和2017年第九屆挑戰(zhàn)杯首都大學生課外學術科技作品競賽優(yōu)秀指導教師的榮譽稱號。
1實驗教學在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用
創(chuàng)新是民族進步的靈魂,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是高等教育的根本任務。就高等學校而言,創(chuàng)新能力培養(yǎng)是隨著新一輪技術革命和知識經濟的來臨,社會經濟、文化發(fā)展對高級專門人才所應具有的特征提出的新要求。創(chuàng)新型人才具備的素質概括起來應該具有以下幾個方面的能力:與人合作、共事和溝通的能力;分析、批判和發(fā)現(xiàn)的能力;參與、分享和表達的能力等等[2,3]。實驗教學作為高等教育的重要環(huán)節(jié),是提高學生實踐能力的重要途徑,對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著更為重要的作用。實驗教學的目的是幫助學生掌握實驗的基本技能、提高學生實際的動手能力、加深學生對所學理論知識的理解。在此基礎上,實驗教學可以引導學生通過實驗發(fā)現(xiàn)問題、分析問題,通過對實驗數(shù)據的分析處理,從實踐的探索中找到解決問題的方法。同時,幫助學生在實驗的基礎上,發(fā)現(xiàn)新方法,探索新觀點,掌握新技術。實驗教學的根本目的就是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此,電子學實驗教學體系建設必須以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為目標[4]。
2電子學實驗教學改革實踐
圍繞創(chuàng)新教育的目標,我們從實驗教學方法、實驗教材、實驗教學內容、實驗設備管理和實驗教學場地等多方面積極探討電子學實驗教學改革并加以實踐。
2.1改進實驗教學方法,更新實驗教材
傳統(tǒng)的電子學實驗教學方法突出“驗證性”,主要是老師指導學生做實驗,目的是為了驗證某一定理或結論。實驗過程一般是老師首先介紹實驗的目的和實驗器材的使用方法,然后把實驗涉及到電路做相關的講解,然后學生開始搭建電路,測量實驗數(shù)據。通過驗證性實驗可以更好的反饋學生學到的理論知識,但這種實驗方法也很容易讓學生產生依賴性,學生只是根據老師的講解機械的操作,學生很少去想實驗為什么這樣做,有沒有更好的方案,在實驗過程中一直處于被動地位,不利于學生創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此,我們逐步改變老師在實驗中的角色,突出學生在實驗中的主體地位,老師由傳統(tǒng)的講解者、傳遞者、灌輸者轉變?yōu)閷W生學習的指導者、幫助者、促進者。老師把主要精力由傳遞知識轉化到如何教導學生自己學習的方法上,指導學生動的“從哪里”和“怎么樣”獲得自己所需要的知識,掌握獲得知識的工具和處理獲取信息的方法,不斷激發(fā)和培養(yǎng)學生學習的積極性和主動性。同時,在基于注重基礎、強化實踐的原則下,針對醫(yī)學院校工科專業(yè)的特點與實際需求,我們在2011年編寫了清華大學出版社十二五規(guī)劃教材《電子學實驗教程》,以利于因材施教[5]。
2.2優(yōu)化實驗教學內容,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
隨著電子技術的飛速發(fā)展,電子的新技術、新知識、新產品不斷涌現(xiàn)。面向電子技術發(fā)展的方向,我們更新電子學實驗教學大綱,優(yōu)化實驗教學內容。降低了電子學實驗中驗證型實驗的比重,逐步將實驗分為基礎驗證型試驗、設計型試驗和研究型實驗三部分。在設計型實驗中老師根據專業(yè)特點提供一些設計課題,只給出實驗的任務和設計原理,提供一定的參考電路和參考資料,由學生根據要求自行設計電路,并組裝調試完成。學生可以根據自己的情況選擇難易不同的實驗項目進行設計。學生在實驗過程中首先利用計算機仿真軟件對電路進行分析和設計,然后根據設計、完成電路,最后利用實驗儀器對電路進行測量和調試,在設計性實驗的過程中提高學生獨立思考的能力;在研究型實驗中老師根據課程內容和學科發(fā)展,提出若干研究主題,并向學生介紹這些主題的基本情況和研究背景,學生可根據自己興趣自由選題。在老師的指導下,學生通過查閱資料進行綜合性的研究分析,給出主題的研究策略,提交研究論文。研究型實驗主要是為了發(fā)揮學生在學習中的主體作用、擴寬學生的知識面、培養(yǎng)學生思考創(chuàng)新的能力,對學生綜合素質的提高起到了積極的作用。在輔導學習進行研究型實驗同時,輔導老師也可以更好的掌握本專業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展動態(tài),提高自身的業(yè)務水平[6,7]。
2.3建立預約開放式的實驗室管理模式
為保障電子學實驗教學改革的順利進行,我們建立了預約開放式的實驗室教學管理模式。電子學實驗中心配備專職的實驗教學人員,實行實驗室預約開放制度,學生通過電話或網絡提前預約實驗時間和實驗內容,實驗室提供實驗設備、實驗材料和技術資料,同時提供相應的指導或協(xié)助,從而充分利用實驗室資源,提高學生動手能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。充分利用學校構建的教學平臺系統(tǒng),學生可以在教學平臺中找到所有實驗室設備、教學多媒體課件的資料。同時,指導學生使用學校購買的中國期刊全文數(shù)據庫、超星電子圖書館、萬方數(shù)據知識服務平臺等資料數(shù)據庫,擴寬學生視野,有效補充電子學教材和實驗室資料的不足?;诮虒W平臺,建立實驗預約與教學管理網絡平臺,有效地提高實驗室的利用效率、管理水平和管理效果[8,9]。
2.4實行實驗課程學分制
傳統(tǒng)的實驗教學模式中,我們通常將學生的考勤和實驗報告作為評定學生實驗成績的主要依據。導致一些學生過分重視實驗數(shù)據的準確性,忽略了做實驗本身的目的是培養(yǎng)自己的實踐能力,而不是片面地追求實驗數(shù)據與理論的誤差。同時由于實驗成績在課程最終評定成績所占比例較低,也造成一些學生不認真對待實驗,或是直接抄襲其他同學的實驗數(shù)據。因此,我們將電子技術學實驗課程與理論課程分離,將實驗單獨設課(2學分),引起學生的足夠重視。同時,改變依靠實驗報告評定成績的該方法,從多方面考察學生的實驗能力來評定學生實驗課程的成績。首先,采取抽取選題的方式進行實際能力操作的考核,這部分成績占實驗總成績的60%;然后,以設計性實驗和綜合性實驗的報告來考察學生綜合利用所學知識和科研工作能力的依據,根據報告質量給定成績占25%;最后將平時考勤和實驗報告的成績占實驗總成績的15%。通過考試改革使學生進一步認識到實驗課程的重要性,而不是僅僅將實驗課看做理論課的附屬[10]。
3電子學實驗教學改革實踐效果
在實驗教學改革的過程,我們明確教學思路,秉承著實驗的一個重要特點“動手、觀察、思考、感悟、發(fā)現(xiàn)”。不段提高電子學實驗教學的質量,取得了明顯成效。通過實驗教學可以幫助學生鞏固和加深理解所學的原理知識(表1所示為(2005級~2008級)生物醫(yī)學工程本科電子技術學理論課程考試成績統(tǒng)計表),同時,開闊了學生的視野、增強了學生的興趣、提高了學生的動手能力和科研能力,學生從事電子學技術應用研究的興趣有了空前的提高,學生科技活動也空前活躍。生物醫(yī)學工程本科專業(yè)學生在山東省第五屆~第八屆大學生機電產品創(chuàng)新設計競賽和第十二屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽中取得了優(yōu)異的成績,多次榮獲一等獎[11]。
生物醫(yī)學光子學是作為生命科學和醫(yī)學研究的輔助手段而發(fā)展起來的,它以生物或醫(yī)學樣品為研究對象,以醫(yī)學、生物學和光學工程等學科的基礎知識的充分融合為基礎,通過工程技術手段為生物醫(yī)學研究或臨床應用提供檢測或監(jiān)控儀器和方法,所以生物醫(yī)學光子學的發(fā)展和成功應用除了對生物或醫(yī)學學科本身的發(fā)展具有促進作用外,對工程學、物理學、化學、材料學等學科也提出了新的要求,并客觀上推動和促進了這些學科的交叉和技術的融合[4]。生物醫(yī)學光子學可分為生物光子學和醫(yī)學光子學兩個部分,分屬于生物學和醫(yī)學領域,但二者的研究內容并無嚴格界限。也可以根據應用目的的不同,將生物醫(yī)學光子學劃分為光子診斷醫(yī)學技術和光子治療醫(yī)學技術兩個領域[5]。由于生物醫(yī)學光子學的學科跨度大,不能明確界定在某一單一學科領域內,所以并無生物醫(yī)學光子學專業(yè),而是根據導師隸屬單位情況和科研項目需要,在光學工程、電子工程、生物醫(yī)學工程、生物技術、臨床醫(yī)學等一級學科下設置該研究方向,招收并培養(yǎng)研究生。
2當前生物醫(yī)學光子學研究生培養(yǎng)面臨的困難和問題
生物醫(yī)學光子學的研究需要生物醫(yī)學和工程技術兩方面多學科知識的交融,需要生物學、醫(yī)學、藥理學、病理學、腦科學、光學、電子學、圖形圖像學、信號處理等多學科專家學者的參與,因而具有復雜性和綜合性的特色。這種特點促使我們在生物醫(yī)學光子學專業(yè)研究生培養(yǎng)時需要特殊的學術環(huán)境,需要觀念上的轉變和政策上的支持,更需要高水平的導師隊伍和先進的培養(yǎng)模式來保證。目前,生物醫(yī)學光子學方向的研究生培養(yǎng)還面臨以下問題。
2.1缺乏新技術和新知識的傳授,知識培養(yǎng)體系亟需完善
生物醫(yī)學光子學的理論知識和技術更新都很快,不斷有新的應用領域和市場需求出現(xiàn),國家和社會要求我們培養(yǎng)具有更強創(chuàng)新意識和應用實踐能力的研究生,可以在某一行業(yè)領域擔當領頭人。但當前的研究生培養(yǎng),對新技術和新知識的傳授不足,教材內容嚴重滯后,缺乏讓學生開拓視野、跟隨學科領域發(fā)展前沿的綜合交叉性課程。
2.2研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺乏規(guī)范性
從事生物醫(yī)學光子學交叉學科的研究生,其本身的專業(yè)背景多屬于傳統(tǒng)的單一學科范圍,攻讀的研究生學位也多屬于此范圍等。由于生物醫(yī)學光子學這門交叉學科涉及的知識內容非常廣博,而導師的科研課題又非常具體,使這種以導師科研課題作為研究生培養(yǎng)載體的方式,具有較大的不確定性和隨意性,無法兼顧研究生的專業(yè)背景、科研興趣和科研課題幾方面的因素,常常是為了完成課題而進行相應的學習,未能在研究生對知識的綜合—消化—應用方面下足功夫,在研究生的科研培訓和能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)性和規(guī)范性。
2.3研究生的培養(yǎng)質量受限于導師的研究課題
當前生物醫(yī)學光子學的研究生培養(yǎng)大多依托于導師現(xiàn)有科研項目,因此在培養(yǎng)過程中存在一系列問題,如:以完成特定生物醫(yī)學光子學研究課題為目標的研究生培養(yǎng),對培養(yǎng)目標以及培養(yǎng)過程等沒有清晰明確的認識,無法讓學生既具備合理的知識結構,又具備綜合多學科知識的素質和能力;有的導師的研究課題僅是借用了其它學科的名詞和概念,而未真正開展跨學科領域的研究內容,結果是研究生的理解、認識混亂,甚至出現(xiàn)概念錯誤等現(xiàn)象;還有研究課題僅僅是生物醫(yī)學和光學內容的簡單疊加,缺乏真正的融合和借鑒,研究生在課題研究中無法深入下去。以上種種,不但不能產生創(chuàng)新成果,反而影響了研究生培養(yǎng)質量,阻礙了研究生的學術水平提高。
2.4現(xiàn)行的教學管理體制難以滿足學科交叉研究和研究生培養(yǎng)的需要世界各國對交叉學科研究極為重視。英、美等發(fā)達國家都相繼成立了生物醫(yī)學相關的交叉研究中心,便于來自不同學科背景的科研人員相互交流和溝通,為前沿學科建設開辟道路。反觀國內,只有少數(shù)幾所重點大學或中科院的研究所設立了專門從事生物醫(yī)學相關領域的交叉學科研究院或研究中心,如,北京大學的前沿交叉學科研究院建立的生物醫(yī)學跨學科研究中心,而大部分學校院、系劃分都是長時間不變的。從事生物醫(yī)學光子學研究方向的教師要有確定的學科“歸屬”才具有所在學科的資源(包括經費和科研設施等)使用權,而研究生也是通過某一特定學科的入學考試內容,遵循其培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標進行學習和科研培訓[6]。嚴格的學科界限使生物醫(yī)學光子學研究方向的導師無法合理整合校內資源為交叉學科研究服務,是開展交叉學科研究生培養(yǎng)的直接障礙。
3生物醫(yī)學光子學研究生培養(yǎng)模式的探索和建議
完善培養(yǎng)和管理工作是生物醫(yī)學光子學方向研究生培養(yǎng)順利進行的保證,我們需要在人才輸入(招生)—人才培養(yǎng)—人才輸出(學位授予)這三個方面都留有足夠的空間,給予適當?shù)恼邇A斜,并完善配套的管理運行機制。
3.1采取靈活的招生政策,鼓勵跨學科招生
招生機制是人才培養(yǎng)機制三步曲中的第一步,高質量的生源是高水平人才培養(yǎng)的第一關。我們的目標是選擇合適的人,創(chuàng)造適合的環(huán)境,讓通過適當?shù)臋C制選拔進來的人能在這樣的環(huán)境中成為優(yōu)秀的交叉學科人才[7]。因此,為發(fā)展生物醫(yī)學光子學交叉學科研究,調動導師在交叉學科培養(yǎng)研究生的積極性,調動學生從事交叉學科研究的熱情和興趣,學校對交叉學科研究生的招生工作應采取特殊的政策:首先,對交叉學科的招生名額分配有傾斜政策,以支持交叉學科的學科發(fā)展和人才培養(yǎng);第二,鼓勵跨學科招生和報考,例如,光學工程專業(yè)生物醫(yī)學光子學方向招生,即可以招生簡章中列出歡迎生物、醫(yī)學相關學科研究生報考,并增加相應的入學考試可選科目;第三,學校保留部分名額優(yōu)先錄取優(yōu)秀的跨學科學生或接收跨學科推免生等。
3.2規(guī)范研究生培養(yǎng)和管理環(huán)節(jié)
(1)設立跨學科聯(lián)合指導教師小組。目前的研究生培養(yǎng)主要采取導師責任制,是一對一的責任關系。但對生物醫(yī)學光子學研究生而言,應結合科研需要、本單位研究特色以及研究生的專業(yè)背景,合理配置跨學科聯(lián)合指導老師小組,整合本校內的優(yōu)勢力量,實行多對一或多對多的師生關系,如,以生物顯微成像為特色的單位,應配備細胞生物學、光學工程和圖像處理技術方面的導師隊伍,以光學醫(yī)療儀器為特色的單位,應配備光學、測控技術和臨床醫(yī)學方面的導師組。來自相關學科的高水平教師共同培養(yǎng)交叉學科的人才,對研究生相關學科知識結構的建構和高水平研究課題的選定都具有重要作用,同時,研究生也可以在導師組的指導下以補修和自學等方式學習欠缺的跨學科知識。
(2)嚴把培養(yǎng)環(huán)節(jié)質量關。導師指導小組要對研究生從入學、選課、選題、科研實踐、、畢業(yè)答辯各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)全面負責,將知識傳授和能力培養(yǎng)相結合。首先,入學之初,指導小組即對每個研究生的學科背景和能力進行評估,針對學生的背景和興趣初步確定科研方向,并制訂課程學習計劃,為學生完成生物醫(yī)學光子學交叉學科研究課題儲備必要的專業(yè)知識,同時鼓勵學生選修具有“新興、前沿和交叉”特點的課程;其次,安排跨學科的學生補修部分相關學科的本科生課程,以補充知識上的欠缺;第三,指導小組要為學生提供參與科研實踐的平臺,在未正式進入課題之前,指導學生參與短期(2~3個月)科研輪訓,使學生對本學科方向正在進行的科研內容有所了解,進而因勢利導明確研究課題;第四,導師指導組應隨時跟進研究生的科研進度,在研究生論文選題和中期檢查時對所開展科研工作進行正確的引導和調整,保證培養(yǎng)過程的順利進行。
(3)構建科研大平臺,引導研究生學術成長。良好的科研環(huán)境是個人學術成長的關鍵因素。構建生物醫(yī)學光子學科研大平臺,吸引更多相關學科優(yōu)秀的科研人員加入到導師隊伍中來,是提高研究生培養(yǎng)質量的重要舉措,不同學科學術思想的熏陶,不同思維方式的影響以及多學科導師在科學研究方面的通力合作和團隊精神也會對研究生產生潛移默化的影響,有利于其學術成長;此外,導師要充分調動研究生的積極性,保護研究生跨學科研究的科研熱情,重視研究生個人的主觀能動性和興趣,只要使用正確、合理的引導方式,不同專業(yè)背景的研究生與導師之間可以碰撞出很多新的思想火花,獲得意想不到的收獲。
(4)多途徑培養(yǎng)創(chuàng)新人才,完善知識體系。在當今這個多元化的時代,人才培養(yǎng)的途徑也是多種多樣的。為了適應生物醫(yī)學光子學領域對創(chuàng)新型人才的需求,學校應設立專項基金,支持和鼓勵研究生從事學術交流,如吸引學生參加國際會議、科技競賽、制作大賽等活動,激發(fā)學生主動學習的興趣,引導學生掌握正確、科學的學習方法,尤其是適應自身特點的學習方法及獲取知識的能力,引導學生學會用所學的知識創(chuàng)造性地解決實際問題,提升學生實踐能力與創(chuàng)新精神。此外,針對課程設置方面存在的問題,建議在專業(yè)培養(yǎng)目標指導下,從師資隊伍、課程內容、實驗教學資源全方位的整合。鼓勵老師多開設前沿性課程,邀請本領域國外專家為研究生開設講座類課程;通過汲取國內外相關領域的先進經驗,結合科研和實驗教學資源,建設生物醫(yī)學光子學交叉學科系統(tǒng)、完善的知識體系,重視課程內容的系統(tǒng)性、前沿性及與本單位研究特色的相關性,重視學生集成—融合—應用能力的培養(yǎng)。
3.3正確把握學位內涵,嚴格學位授予工作
學位是評價個人學術水平的一種尺度,是表明個人學術水平的資格證書,是在某一學科、專業(yè)上達到一定標準的憑證。具體到生物醫(yī)學光子學方向,完成研究生教學環(huán)節(jié),達到生物醫(yī)學光子學方向研究生學位授予要求的研究生,是表明該研究生在生物醫(yī)學光子學領域達到一定學術水平標志,應具備以下特點:了解本學科的研究現(xiàn)狀和前沿問題,能夠在相應的學術背景之中提出和確定具體的研究課題,能夠論證該課題的學術意義和社會意義;明確自己研究問題的難度和解決問題的關鍵之所在,能夠在導師指導下提出可行的研究方案和周密的實施計劃;能夠在導師的指導下獨立研究問題、解決問題,獨立完成實驗,能夠做到理論與實踐的有機結合,并將結果整理成規(guī)范的學術論文。因此,研究生培養(yǎng)單位、尤其是研究生導師組,除在入學之初對學生進行必要的引導外,更應加強對研究生培養(yǎng)過程中各環(huán)節(jié)的檢查與監(jiān)督,嚴格課程教學、論文選題、答辯等方面的工作,嚴審研究生畢業(yè)資格,扭轉學生重結果輕過程的心態(tài),真正為社會輸送合格的、具有革新和創(chuàng)造力的生物醫(yī)學光子學人才。
【關鍵詞】血壓;實驗教學;虛擬儀器;LabVIEW
在高等教育中,實驗課程是必不可少的教學環(huán)節(jié)[1]。對生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生而言,醫(yī)療儀器實驗是其一個必修實驗課程[2]。這門課程的一部分重要內容就是對人體生理信號(血壓、心電、呼吸等)的檢測與處理,通過相關實驗使學生不僅從理論上還要從實踐中掌握這些信號的特點和采集處理方法[3]。但是真正在教學中一直有一些弊端存在,比如相關醫(yī)療儀器實驗系統(tǒng)結構復雜,而實驗設備成本偏高等原因,導致實驗教學缺乏靈活性,提不起學生學習興趣,也不利于培養(yǎng)學生探索和創(chuàng)新能力[4-6]。
為了摒除傳統(tǒng)實驗教學的弊端,提高教學水平,我們對醫(yī)療儀器教學開展了一系列教學改革,把虛擬儀器引入測量系統(tǒng),其中血壓信號的測量就是一個重要環(huán)節(jié)[5]。虛擬儀器技術是利用高性能的模塊化硬件,結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用[5]。本設計在基于LabVIEW平臺開發(fā)的的血壓測量系統(tǒng),血壓信號經過數(shù)據采集卡提取,送入軟件系統(tǒng)進行分析處理,可以顯示常見的血壓參數(shù)和血壓波形,另外若血壓值超出設定閾值,進行報警;還可以根據要求對采集數(shù)據進行存儲、調用、波形回放等。
1.系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
圖1 系統(tǒng)的結構框圖
本血壓測量系統(tǒng)設計依據示波法(測振法)原理[7]。圖1是采集系統(tǒng)的結構框圖。工作過程,先在手臂肱動脈處纏繞水銀血壓計袖帶,在袖帶內塞入血壓振蕩波傳感器其直接接觸皮膚,然后血壓氣波傳感器用一個不銹鋼三通和水銀血壓計的氣閥連接,最后監(jiān)聽柯氏音采用水銀計聽筒。測量系統(tǒng)將采集到的血壓波信號通過數(shù)據采集卡送入設計的虛擬儀器LabVIEW軟件平臺對其進行分析處理。
傳感器及前級放大電路如圖2所示。
本系統(tǒng)硬件設計部分的任務是對人體血壓信號的采集和調理。圖2是系統(tǒng)設計的傳感器及放大電路。這部分主要工作過程:(1)有一個恒流源電路由運放IC2及其外接電阻電路組成,其運放輸出端輸出一個恒定電流,電流供給壓力傳感器SE1的第2端子;(2)溫度補償電路主要有運放IC4構成,運放IC4的第6端輸出與運放IC5的第5端相連接;(3)壓力傳感器SE1接收血壓信號進行壓電變化,轉換后電壓信號輸出接至運放IC5的第2和3引腳。電路放大倍數(shù)可以通過改變電位器RP1大小調節(jié),最后經過差動運算放大實現(xiàn)驅動輸出,壓力的變化通過AI2的電壓變化反映出來。
在硬件電路里面,傳感器的驅動電路主要選用由精密、低噪聲的通用型運放OP07和德州儀器公司的TL431穩(wěn)壓二極管;傳感器的輸出以差分方式輸入到前級放大器,前級放大器采用價格低、共模抑制比高、可靠性好的AD620。壓力傳感器選擇臺灣APM公司專為電子醫(yī)療器械開發(fā)的一款氣體壓力傳感器BP300T,其結構簡單、性價比高。
2.系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)
圖3 血壓測量系統(tǒng)的軟件設計框圖
從人體采集的血壓信號預處理后通過數(shù)據采集卡送入計算機在LabVIEW環(huán)節(jié)對其進行后置放大、低通濾波、頻譜分析,得到所需收縮壓、舒張壓、平均壓、脈率等具有臨床意義的生理信號數(shù)據和相關血壓波形等生理信息。具體的軟件設計流程如圖3所示。
在整個測量系統(tǒng)中數(shù)據采集卡的選擇是很關鍵的,其性能直接影響采集信號的質量,本文設計選用的是美國LabJack公司研發(fā)性價比高,在教學實驗儀器廣泛使用的LabJack U12。另外本測量系統(tǒng)采用幅度系數(shù)法原理識別血壓參數(shù),幅度系數(shù)算法實現(xiàn)簡單,可靠性高,因其本身來自大量的臨床數(shù)據,即用所測收縮壓、舒張壓和脈搏波波動最大幅值的比系數(shù)關系確定血壓值。
3.實驗結果與分析
圖4 系統(tǒng)設計面板圖
本文設計的血壓測量系統(tǒng)運用血壓信號采集調理電路和LabJACK數(shù)據采集卡在LabVIEW平臺上完成一個虛擬人體血壓儀,實現(xiàn)了血壓信號的采集、波形回放,收縮壓和舒張壓的計算顯示及報警等功能。系統(tǒng)前面板圖如圖4所示。
為了驗證本文設計的測量系統(tǒng)的準確性,在課堂上抽取了幾名同學分別用本文設計的測量系統(tǒng)和電子血壓計進行測試。經過對兩組血壓測試數(shù)據比較分析:人體收縮壓(高壓)基本一致,而舒張壓(低壓)與實際尚有誤差,說明傳感器調理電路和軟件程序需再優(yōu)化。但是針對實驗教學取得了很好的教學效果,同學們一致反映對血壓測量的原理有了更透徹的認識,對數(shù)據采集、數(shù)字濾波、頻譜分析等相關知識均可得到充分地了解[8-10]。
4.結論
本文用LabVIEW軟件和相關硬件設計的血壓測量儀,能夠連續(xù)準確測量血壓信號,而且可以直觀顯示收縮壓、舒張壓、平均壓及脈率和相關血壓的波形。利于LabVIEW強大的通用和擴展功能,設計測量系統(tǒng)可由血壓信號逐步擴展比如呼吸、心電、脈搏等信號測量,對生物醫(yī)學工程專業(yè)醫(yī)療儀器教學改革與發(fā)展具有很大幫助,并且給醫(yī)學研究血壓信號帶來極大方便,具有很大的現(xiàn)實意義。
參考文獻
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1生物-心理-社會醫(yī)學模式的形成
早期神靈醫(yī)學模式、自然哲學醫(yī)學模式為經驗醫(yī)學,生物醫(yī)學模式強調醫(yī)學技術的進步與突破。生物-心理-社會醫(yī)學模式在不否認生物醫(yī)學研究對主流醫(yī)學進步的巨大貢獻同時,強調病人的經驗以及不同時代或文化對身體和疾病認知的差異。
1.1心理和社會因素的作用生物-心理-社會醫(yī)學模式以一元論為基本的指導思想,既考慮到疾病的生物學因素,也要考慮到心理因素以及環(huán)境和社會因素對疾病的影響,將所有這些因素都看作是相互聯(lián)系、相互影響的。
1.1.1疾病譜和死因譜的改變凸顯心理和社會因素的作用隨著社會的進步、工業(yè)化程度的提高,人類的病因譜、疾病譜也發(fā)生了很大的變化。19世紀末與20世紀初在發(fā)達國家主要的健康問題是急性疾病。急性疾病經常由環(huán)境中的疾病因素引起,起病快、病程發(fā)展快或迅速導致死亡,這些致病因素可以對所有個體進行攻擊而不論其年齡、性別、種族或社會地位;全體人口的各個部分本質上都面臨同等風險。在現(xiàn)代工業(yè)社會這些疾病已經明顯減少,但是在一些欠發(fā)達國家它們仍然構成了主要的健康威脅。到20世紀中期,發(fā)達國家的急性病發(fā)病率下降,慢性病和功能退化逐漸成為主要的健康問題。這一轉變得益于居住條件和公共衛(wèi)生條件的改善。上述改善導致的人口“老化”又進一步強化了慢性病的主導模式。
1.1.2對健康與疾病的認識隨著社會觀念的轉變逐漸深入一些醫(yī)療效果的不足并不是因為缺乏適當?shù)募夹g干預措施,而是因為觀念上的思考不夠。隨著人們對保護健康、防治疾病的經驗積累,認識也有了深刻的變化,對疾病的發(fā)生和變化由生物層次深入到心理與社會層次;對健康的思維也日趨全方位、多層次。20世紀開始,醫(yī)學的主要模式是疾病的醫(yī)療模式。二戰(zhàn)前人們相信這種醫(yī)療模式會使各種造成大部分死亡的流行病被消除。但由于急性疾病的重要性衰減,與生活方式、遺傳甚至心理狀態(tài)有關的慢性疾病和退化性疾病越來越重要,上述醫(yī)學模式逐漸失去意義。健康與疾病之間以及身體完好與生病之間的界限并不那么明確、明晰,因為他們還混雜有文化、社會和心理方面的考慮。1946年世界衛(wèi)生組織對健康作出了新定義,健康不僅是沒有疾病和痛苦,而是個體在身體上、精神上、社會上完全安好的狀態(tài)。這一概念體現(xiàn)了醫(yī)學轉換的基本精神。
1.2醫(yī)學隨著自然科學的發(fā)展完成了從經驗到技術到科學的轉型醫(yī)學最早階段帶有明顯的巫術的性質,被歸屬于巫術;在古希臘希波克拉底時代,它與哲學水融;在很長一段歷史時期內,醫(yī)學被視為自然哲學;17世紀、18世紀,醫(yī)學被認為一種“妙手回春”的技術;在生物醫(yī)學模式主導時期,醫(yī)學被自然而然看作是自然科學。隨著自然科學的長足進步,特別是物理、化學、生物等學科的形成和應用于醫(yī)學,它逐步完成了從技術到科學的轉型。
1.2.1自然科學的理論成就推動基礎醫(yī)學的發(fā)展古代醫(yī)學的形成和發(fā)展一方面得益于臨床經驗的積累和哲學思辨,另一方面也與當時的科學技術發(fā)展程度相關。近代以來,物理、化學的發(fā)展不僅是推動工業(yè)社會發(fā)展的杠桿,這些領域的理論成就應用于醫(yī)學直接推動生理、生化、病理的研究,特別是從生物角度深入研究人的生命活動,從細胞到分子到基因,人類逐漸認識到生命的本質。20世紀中葉,自然科學和工程技術科學的廣泛滲透和應用使得基礎醫(yī)學取得了巨大的成就,為臨床醫(yī)學形成獨立的專業(yè)體系、為臨床實踐的發(fā)展奠定了堅實基礎。
1.2.2技術革命的成就推動醫(yī)學技術的進步歷次技術革命的成就為醫(yī)學發(fā)展提供了基礎和條件。日益復雜化的醫(yī)學實驗技術和實驗設備,日益發(fā)達的臨床檢測技術,日益精密的治療儀器,生物醫(yī)學工程、影像學等新興學科的出現(xiàn),直至器官移植等高難度醫(yī)學技術。實踐證明,醫(yī)學越是要發(fā)展越要更深入研究人的健康和疾病,越是需要技術的支持。
1.2.3科學方法論的發(fā)展推動了醫(yī)學方法變革醫(yī)學成為一門科學得益于科學方法論的應用,醫(yī)學方法發(fā)展的一條重要途徑就是移植其他自然科學各學科的方法并改造和發(fā)展。數(shù)學方法成為醫(yī)學的常規(guī)方法;生理、病理的各種定量測量大多是以物理學、化學為基礎發(fā)展;醫(yī)學的實驗方法的應用和發(fā)展得力于自然科學;20世紀社會學在醫(yī)學領域的強力滲透,社會科學興起了頗為矚目的研究方法。在現(xiàn)代條件下,科學技術的新方法以日益增快的速度向醫(yī)學滲透,改變著醫(yī)學研究和臨床診治的面貌。
1.3哲學與科學的對立統(tǒng)一醫(yī)學模式是在自然辯證法的發(fā)展中誕生,醫(yī)學觀是在辯證法和唯物主義科學觀的指導下對醫(yī)學深入研究并與其結合??v觀醫(yī)學發(fā)展史,一些西方哲學思想和方法如希波克拉底古代哲學、笛卡爾推理、演繹方法,培根經驗主義、歸納法,以及波普爾和皮爾士抽象主義、反繹思考的方法等起到了很大的推動作用,并且醫(yī)學的每次飛躍與歷史上幾次文藝運動有著直接的關系。
1.3.1現(xiàn)代哲學的認識論、方法論與醫(yī)學的發(fā)展系統(tǒng)理論提供了概念性的方法,不僅適用于提出的疾病的生物心理社會概念,也用于研究作為相互關聯(lián)進程的疾病和醫(yī)學護理。由于系統(tǒng)理論認為組織所有水平都在層次結構關系上相互聯(lián)系,以至于一個的改變就會影響其他的變化,采用它作為一種科學方法是以減輕整體-還原二分法和改善跨科學學科的聯(lián)系。更整體和全面的健康和疾病概念的主要方法是西格蒙德•弗洛伊德的心理動力學方法和精神分析,以及阿道夫•邁耶的反應-生活-應激途徑和心理生物學的概念和方法。心身醫(yī)學術語本身是一個二元論的痕跡,它成為一個媒介,借此生物和社會心理這兩個平行但獨立的醫(yī)學體系之間的間隔被連結。
1.3.2歷史上的文藝運動與醫(yī)學的發(fā)展①文藝復興運動。中世紀末文藝復興運動席卷整個歐洲。人文主義者提倡人性、尊重知識、主張研究、認識自然和人體自身,將被禁錮了千余年的文化和科學技術從宗教神學的枷鎖下解放出來。1543年比利時學者維薩里解剖學名著《人體之構造》出版,對近代醫(yī)學的發(fā)展產生了重要影響,從此,醫(yī)學科學發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn),呈現(xiàn)出醫(yī)學史上值得大書特書的繁榮局面。病因學、生理學、內科學、外科學等取得了重要進展,醫(yī)學進入多學科發(fā)展階段。②科學主義思潮。文藝復興“人的發(fā)現(xiàn)”之后,科學和理性繼續(xù)在科學技術昌明、現(xiàn)代工業(yè)崛起的時代潮流中出演主角。19世紀中葉,黑格爾、馬克思、恩格斯辯證法思想揭示生命的本質。隨著愛因斯坦相對論的物理學革命和電力應用及內燃機的使用為主的技術形態(tài)的動力革命,科學主義思潮風起云涌。推崇自然科學,主張哲學應當效仿科學,哲學由此成為對科學進行分析的認識論和方法論。③科學人文主義思潮運動。20世紀以來,生物醫(yī)學的基本指導思想就是還原論,基本方法是還原方法。醫(yī)學呈現(xiàn)技術主義傾向發(fā)展的勢頭,學術界批評蜂起,但收效甚微。由叔本華的生命意志哲學、尼采的強權意志論和柏格森的生命哲學所形成的人文主義思潮有力地沖擊著思想界。人本主義思潮以人和社會問題作為哲學的研究對象,關注人的生存、人的本質等,關注生存環(huán)境、社會環(huán)境等社會問題。在人本主義思潮的影響下,醫(yī)學人文精神不斷升溫,人們開始對醫(yī)學科學技術和醫(yī)學人文精神的對峙進行反思,醫(yī)學僅僅關注生物人的局面正在為對病人進行生理、心理和社會3個方面的整體關懷所替代。
2啟示
恩格爾提出:“為了解疾病的決定因素、達到合理治療和保健模式,醫(yī)學模式必須也應考慮到病人、病人生活的社會環(huán)境和由社會決定去對付疾病的破壞性效應的補充系統(tǒng),那就是,醫(yī)生的作用和健康護理系統(tǒng)”。生物-心理-社會醫(yī)學模式的提出及發(fā)展為護理模式的理論構建提供了參考和借鑒。護理曾經是臨床醫(yī)學學科群的子成員,在我國目前已成為一級學科,不僅需要有獨立的理論體系,更需要體現(xiàn)自身學科的特色。借鑒醫(yī)學發(fā)展之路,護理學科從哲學指導思想到具體研究方法,都應該在更寬闊的領域中學習、領會、吸收、融合,最后形成護理學獨特的研究模式和路徑。
2.1下設二級學科,注重基礎護理的研究有學者提出,在將護理學設置為一級學科后還需要設置若干培養(yǎng)方向明確、研究方法成熟、社會需求量大的二級學科。護理學二級學科的設立有利于護理專科化發(fā)展及各領域專家的培養(yǎng),形成護理學學科體系;有利于在特定領域重點方向上取得突破,提高學術研究的自主創(chuàng)新力。生物-心理-社會醫(yī)學模式是在生物醫(yī)學的肥沃土壤里開出了人文之花?;A醫(yī)學的深入研究為臨床實踐創(chuàng)造了科學可行的條件。護理學學科建設也要注重基礎護理深入、細化的研究,保持研究方法的科學性,為臨床護理在技術、生理層面保駕護航。
2.2學習先進的科學方法,加強與其他學科的交叉融合醫(yī)學本身是理論要素、經驗要素、技術要素綜合而成的體系。護理學同醫(yī)學一樣屬于“異質綜合體”,這種復雜性決定了人們對它的認識難免產生眾多分歧,需要把握多重屬性才能逐漸逼近其本來面目。醫(yī)學發(fā)展是綜合各時代科學技術的成果,自然科學先進科學的實驗方法、研究方法是醫(yī)學得以發(fā)展并走上科學之路的基石。護理學要注重學科之間互相滲透、交叉,形成立體網絡結構,吸取其他學科的先進方法、先進成果發(fā)展自我理論和實踐。