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關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué)工程;校企醫(yī)合作;人才培養(yǎng)模式
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)42-0001-03
生物醫(yī)學(xué)工程是一門工程應(yīng)用型專業(yè),醫(yī)院是該專業(yè)的服務(wù)對象,醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)是該專業(yè)服務(wù)醫(yī)學(xué)診斷的途徑。作為以人才培養(yǎng)為目標(biāo)的高校,培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才,必然需要依托與企業(yè)、醫(yī)院之間的緊密合作。當(dāng)然高校是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要力量,也是責(zé)任方、組織方。高校在專業(yè)課程設(shè)置、教學(xué)過程的組織執(zhí)行與監(jiān)督以及學(xué)生質(zhì)量的評價與監(jiān)控等方面都應(yīng)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主場,這在很多文獻(xiàn)中都有非常詳細(xì)的討論[1-7],本文主要分析與討論生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科內(nèi)涵中所賦予責(zé)任的企業(yè)與醫(yī)院在生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)過程中的作用。
一、企業(yè)和醫(yī)院在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中起到非常重要的作用
1.參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè),為專業(yè)建設(shè)提供導(dǎo)向。專業(yè)建設(shè)是人才培養(yǎng)的最重要工作[8,9]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)只有得到企業(yè)或醫(yī)院的認(rèn)同與參與,才能確保在人才培養(yǎng)過程中始終圍繞社會對該專業(yè)人才目標(biāo)進(jìn)行[10]。通過企業(yè)與醫(yī)院的信息反饋,為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)提供依據(jù)與導(dǎo)向,避免課程體系、教學(xué)內(nèi)容與社會的實際需求存在較大差距,學(xué)生畢業(yè)后無法適應(yīng)專業(yè)崗位要求等現(xiàn)象。
生物醫(yī)學(xué)工程是一門多學(xué)科高度交叉、高度融合的學(xué)科專業(yè),其在各個學(xué)校的辦學(xué)方向不盡相同,所牽涉到的企業(yè)也不一樣,因此在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)中要緊緊圍繞其辦學(xué)方向,選擇好合作辦學(xué)的企業(yè)和醫(yī)院。
企業(yè)與醫(yī)院參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)的形式多樣。首先成立由高校、企業(yè)與醫(yī)院相關(guān)專家共同組成的專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會,該委員會的作用與職能是確定以企業(yè)和醫(yī)院相關(guān)崗位對人才需求為導(dǎo)向,以能力、知識為依據(jù)的專業(yè)人才培養(yǎng)方案。并定期召開委員會會議,高校及時了解企業(yè)的發(fā)展動向,醫(yī)院的現(xiàn)實需求,為及時修正專業(yè)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式提供有力的依據(jù)。
2.參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)活動,為專業(yè)教學(xué)提供支持。生物醫(yī)學(xué)工程,作為一門工科專業(yè),與企業(yè)生產(chǎn)實際、醫(yī)學(xué)診斷與治療技術(shù)發(fā)展相聯(lián)系是至關(guān)重要的。企業(yè)和醫(yī)院可以更新生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式,使得課程和教材內(nèi)容與發(fā)展前沿同步更新。用企業(yè)經(jīng)驗和醫(yī)院需求支持專業(yè)課程的充實與改革,培養(yǎng)學(xué)生先進(jìn)的專業(yè)思維和創(chuàng)新意識。
與企業(yè)醫(yī)院共建課程是校企、校醫(yī)在教學(xué)上合作的形式之一。高校可以聘請企業(yè)、醫(yī)院的技術(shù)專家到校為本科生開設(shè)專業(yè)課程,在教學(xué)內(nèi)容上與生產(chǎn)實際,與醫(yī)學(xué)問題直接發(fā)生聯(lián)系。特別是對于工程性很強(qiáng)的課程,可以與企業(yè)或醫(yī)院共建課程。另外,邀請相關(guān)高級技術(shù)人員到學(xué)校來講學(xué),為本科生講授國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展資訊,可以進(jìn)一步拓展學(xué)生的專業(yè)知識。
3.提供生物醫(yī)學(xué)工程實習(xí)場所,為提高學(xué)生專業(yè)實踐能力提供條件。工程實踐能力是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容之一。實習(xí)是學(xué)生工程實踐能力提高的必經(jīng)之路[11-13]。實習(xí)場所的選擇、實習(xí)時間與形式上的保障、實習(xí)內(nèi)容的組織都會影響實習(xí)的效果,也會影響學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)與提高。然后生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的實習(xí),除了選擇生產(chǎn)企業(yè)去實習(xí)外,還應(yīng)到醫(yī)院的相關(guān)科室實習(xí)。
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)應(yīng)安排兩次實習(xí)。一是在進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)之前,安排一個專業(yè)認(rèn)識實習(xí)。在這次實習(xí)中,既到生產(chǎn)企業(yè)參觀產(chǎn)品生產(chǎn)線,了解企業(yè)的經(jīng)營狀況等,也到醫(yī)院相關(guān)的科室了解醫(yī)生對工程上的需求,參觀醫(yī)院里的設(shè)備,了解其原理、應(yīng)用對象等。這次實習(xí)的主要目的就是要讓學(xué)生了解在接下來的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容和服務(wù)對象,激發(fā)學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。二是在畢業(yè)之前安排生產(chǎn)實習(xí)。這次實習(xí)可以由學(xué)生自己的專業(yè)發(fā)展規(guī)劃自由選擇到生產(chǎn)企業(yè)去實習(xí)還是到醫(yī)院去實習(xí),切實提高學(xué)生的專業(yè)工程實踐能力。
4.參與專業(yè)教師隊伍建設(shè),為提高專業(yè)教師教學(xué)能力提供幫助。教師是教學(xué)過程的主導(dǎo)者,是專業(yè)教學(xué)計劃與活動的執(zhí)行者,教師隊伍質(zhì)量的高低往往直接影響到本科教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣[14-16]。對于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的教師,其教學(xué)能力所涉及的面很寬泛,要求也更高。特別是青年教師教學(xué)經(jīng)驗不足,雖然在理論知識方面比較扎實,但在工程實踐能力方面較弱,項目經(jīng)驗缺乏導(dǎo)致其教學(xué)能力的不足。企業(yè)和醫(yī)院在專業(yè)教師隊伍建設(shè)中可以發(fā)揮非常重要的作用。一是向高校提供兼職教師,專業(yè)工程實踐相關(guān)的課程可以與企業(yè)或醫(yī)院共建,聘請相關(guān)校外專家擔(dān)任課程的任課老師,作為高校專業(yè)教師隊伍的有效補(bǔ)充。二是通過科研合作、企業(yè)掛職鍛煉等形式為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教師提供工程實踐能力鍛煉的機(jī)會,逐步提高教師的教學(xué)能力,特別是在工程實踐方面的教學(xué)能力。
5.提供資金與設(shè)備支持,增進(jìn)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。企業(yè)相較高校,資金比較寬裕,擁有專業(yè)領(lǐng)域設(shè)備的生產(chǎn)線與研發(fā)環(huán)境。醫(yī)院擁有充足的醫(yī)學(xué)臨床檢查設(shè)備,這些設(shè)備一般都比較貴,如磁共振成像、CT成像等,高校一般都沒有如此雄厚的資金來購買這些設(shè)備。而這些企業(yè)和醫(yī)院所擁有的這些設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)與實踐中非常重要。企業(yè)和醫(yī)院能夠支持生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué),對于切實提高學(xué)生專業(yè)工程實踐能力有著非常重要的意義。另外,有些企業(yè)為了提高知名度、回報社會等,常常通過捐助基金、設(shè)立獎學(xué)金等形式對高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)與發(fā)展給予資金支持。
二、充分發(fā)揮高校、醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)、醫(yī)院的優(yōu)勢,進(jìn)一步完善生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)工程實踐教學(xué)體系
高校擁有大量的科研能力很強(qiáng)的師資隊伍,具備承擔(dān)國家、自治區(qū)重大科研項目的能力,在專業(yè)理論、科學(xué)試驗和工程實踐方面具備豐富的經(jīng)驗。是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的主要力量,也是責(zé)任方。因此,高校應(yīng)通過課程實驗、課程設(shè)計等活動初步訓(xùn)練學(xué)生的工程實踐能力,通過組織學(xué)生參加教師科研課題、大學(xué)生創(chuàng)新活動和科協(xié)等來提升強(qiáng)化工程實踐能力。
醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的優(yōu)勢是直接面向生產(chǎn),擁有大量的工程技術(shù)人員,掌握著大量工程技術(shù)問題及其解決方案,可以為學(xué)生提供良好工程實踐場所和技術(shù)指導(dǎo)等條件。企業(yè)可以通過指導(dǎo)實習(xí)、畢業(yè)論文、講學(xué)以及參與制定培養(yǎng)方案等方式參與到學(xué)生的工程實踐能力的培養(yǎng)活動中。
醫(yī)院是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的服務(wù)對象,其優(yōu)勢是掌握大量的醫(yī)學(xué)診斷和治療的醫(yī)學(xué)問題,并擁有大量的醫(yī)學(xué)設(shè)備和經(jīng)驗非常豐富的醫(yī)生,可以為學(xué)生的工程實踐能力的培養(yǎng)提供問題來源和實踐對象??梢酝ㄟ^提供認(rèn)識實習(xí)的場地、到高校講學(xué)、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計等形式融合到學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)體系。
三、充分考慮高校、醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)院的文化差異和價值取向,構(gòu)建長期有效的人才培養(yǎng)合作機(jī)制
高校與企業(yè)、醫(yī)院之間的利益并不完全相同,為了找到校企醫(yī)合作的利益共同點,三方應(yīng)該從社會進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認(rèn)識校企合作的長期效益。在校企醫(yī)具有共同一致的合作理念和互惠互利的合作宗旨的前提下,共同對合作項目進(jìn)行系統(tǒng)管理,在思路上要站得高、看得遠(yuǎn),從學(xué)校和企業(yè)、醫(yī)院發(fā)展的共同愿望出發(fā),將各方關(guān)心的熱點問題提升到戰(zhàn)略的層面上溝通并統(tǒng)籌;在具體合作項目的操作上則要重心低,在具體的作業(yè)層面直接接觸和開展工作,學(xué)校與企業(yè)、醫(yī)院直接融合;在融合中開展多種形式的項目合作,形成良性循環(huán)的合作機(jī)制;建立全方位的校企醫(yī)合作體系,實現(xiàn)校企醫(yī)各方的資源共享與整合。
如圖1所示,建立以科學(xué)研究為紐帶、以人才輸出為手段的高校、企業(yè)、醫(yī)院之間的長期合作機(jī)制,為生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生的工程培養(yǎng)提供良好的條件。科學(xué)研究是高校的三項職能之一,是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要支撐;是企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量,提升企業(yè)核心競爭力的重要手段;也是醫(yī)院提高醫(yī)療服務(wù)水平的關(guān)鍵手段。因此,在高校與相關(guān)企業(yè)和醫(yī)院之間建立良好的科學(xué)研究合作關(guān)系,符合三者的價值取向。高校提升自己的科研能力和解決醫(yī)療器械關(guān)鍵核心技術(shù)問題的能力,以與企業(yè)、醫(yī)院保持良好的合作關(guān)系,可以為學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)提供良好的條件。
同時,對于企業(yè)和醫(yī)院來說,提升競爭力或服務(wù)水平關(guān)鍵在于人才,高校與企業(yè)、醫(yī)院聯(lián)合起來可以培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人才,企業(yè)、醫(yī)療可以優(yōu)先選擇這些人才。同時,因為人才對相關(guān)企業(yè)或醫(yī)院在就業(yè)之前就有一定的了解,在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的知識和能力在工作中可以用得上,相比其他人來說更快地進(jìn)入工作狀態(tài),他們更愿意選擇合作企業(yè)或醫(yī)院,企業(yè)和醫(yī)院也愿意接受。
在我們的教育實踐中,已經(jīng)成功建立了高校、企業(yè)與醫(yī)院在人才培養(yǎng)方面合作的長效機(jī)制。6年來的實踐表明,我校充分調(diào)動醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)院參與到生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)活動的人才培養(yǎng)模式是成功的。這既得到了畢業(yè)生的歡迎,也受到企業(yè)和醫(yī)院的青睞。我們將繼續(xù)推進(jìn)三者緊密合作,旨在為我國醫(yī)療器械行業(yè)培養(yǎng)切實可用的高端技術(shù)人才。
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Mechanism and Practice of Enterprises and Hospitals Integration in Biomedical Engineering Professional Personnel Training
CHEN Hong-bo
(School of Life and Environmental Science,Guilin University of Electronic Technology,Guilin,Guangxi 541004,China )
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);生物醫(yī)學(xué)工程;問題驅(qū)動
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.130
1 引言
生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的新興學(xué)科,其主要研究方向是運用工程技術(shù)手段,研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)技術(shù)問題保障人類健康為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)[1]。多學(xué)科的交叉使得生物醫(yī)學(xué)工程不同于那些經(jīng)典的學(xué)科,也有別于生物醫(yī)學(xué)和純粹的工程學(xué)。我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是工程技術(shù)為主,醫(yī)學(xué)知識相結(jié)合的專業(yè),以培養(yǎng)能在醫(yī)療儀器、醫(yī)學(xué)信息處理等領(lǐng)域從事研發(fā)、教學(xué)、管理等工作的人才為目標(biāo)。電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程研究和醫(yī)療儀器開發(fā)中有著重要作用,任何一臺現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器或設(shè)備中都需要電子技術(shù)完成信息檢測與處理、系統(tǒng)控制等核心功能[2]。
“電子技術(shù)”包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門主要課程,課程的技術(shù)性和實踐性較強(qiáng)。通過理論知識的學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本概念,基本電路和基本技能,同時相關(guān)的實驗培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新能力以及自主設(shè)計的基本能力[3]。目前,國內(nèi)很多高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的電子技術(shù)理論和實驗課程都普遍存在著一些問題:
(1)理論知識和實驗內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出;
(2)偏重于理論教學(xué)為主,實驗為輔,學(xué)生被動的接受知識,學(xué)習(xí)興趣不高;
(3)實驗內(nèi)容固定,驗證性實驗過多,缺乏學(xué)生自主創(chuàng)新的設(shè)計性實驗。因此,探索切實可行的適合于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)課程的教學(xué)模式與教學(xué)方法已成為提高電子技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的必然要求。
2 問題驅(qū)動法
問題驅(qū)動式教學(xué)方法近年來得到了很多教學(xué)人員的關(guān)注,在眾多的課程中得到了應(yīng)用[4-5]。百度百科中定義:問題驅(qū)動教學(xué)法即基于問題的教學(xué)方法(Problem-Based Learning,PBL),區(qū)別于傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學(xué)習(xí)起點,以問題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容,讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的學(xué)習(xí)方法。
問題驅(qū)動教學(xué)法要求學(xué)生與教師轉(zhuǎn)變在傳統(tǒng)LBL教學(xué)中的固有地位,學(xué)生由被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥男畔⒓庸ふ吆椭R構(gòu)建者,教師從知識的灌輸者轉(zhuǎn)變成為學(xué)生主動加工信息、構(gòu)建知識的引導(dǎo)者。問題驅(qū)動教學(xué)法大概分為四個步驟:(1)提出問題;(2)分析問題;(3)解決問題;(4)結(jié)果評價[7]。教師在教學(xué)前期,要明確教學(xué)目標(biāo),設(shè)計執(zhí)行方案,提出問題。在教學(xué)過程中,教師安排學(xué)生活動,引導(dǎo)學(xué)生自主分析,相互討論和交流。然后在分析的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生們提出解決問題的方法,進(jìn)行實踐。最后,對過程和結(jié)果進(jìn)行評價??梢钥闯?,問題驅(qū)動法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性以及在教學(xué)過程中的參與程度,激起學(xué)生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了,這種教學(xué)方法對教師的要求更高,教師必須具備較強(qiáng)的課堂掌控能力和引導(dǎo)能力。
《電子技術(shù)》課程作為是工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,具有理論性和實踐性并重的特點。其課程內(nèi)容、基本概念、技術(shù)術(shù)語、電路種類多,學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難。為了提高電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量,很多學(xué)校都開展了電子技術(shù)課程的教學(xué)改革,其中問題驅(qū)動法就是選擇的新教學(xué)模式之一。但是,由于各種原因,如教學(xué)目標(biāo)的定位、問題驅(qū)動法的理解、具體實施過程中的執(zhí)行力等,基于問題驅(qū)動法的教學(xué)改革并不是一帆風(fēng)順的。作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,《電子技術(shù)》又有其特殊性,其課程的教學(xué)目標(biāo)側(cè)重于讓學(xué)生掌握面向生物醫(yī)學(xué)及醫(yī)學(xué)儀器的電子技術(shù),如果理論知識和實驗內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出,學(xué)生對于課程內(nèi)容在專業(yè)上的應(yīng)用不甚了解,就會影響到對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí),甚至影響到將來從事生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)工作的能力。因此,有必要研究具有生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色的電子技術(shù)課程的問題驅(qū)動法。
3 問題驅(qū)動法的實施
進(jìn)行問題驅(qū)動的教學(xué)模式,需要教師有效掌控和恰當(dāng)引導(dǎo)。下面,主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題,對問題驅(qū)動法的四個步驟進(jìn)行分析。
(1)提出問題;在課程開始之前,教師要制定問題,需要其具有全局的概念,考慮各方面因素,包括:教學(xué)大綱、培養(yǎng)方案、授課教材等。在問題的選擇上應(yīng)該考慮以下幾個方面[8]:
1)問題是否和某個單元的教學(xué)內(nèi)容相關(guān);
2)問題是否對學(xué)生具有吸引力;
3)問題實施的時間和硬件條件是否能夠保證;
4)問題是否聯(lián)系實際,是否與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的應(yīng)用相關(guān);
5)問題之間是否具有連續(xù)性,是否具有系統(tǒng)性;
為了突出生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點,問題設(shè)計必須貼近專業(yè)應(yīng)用。問題之間最好具有關(guān)聯(lián)性,由小的模塊小的問題,最終組合而成大的模塊大的系統(tǒng),解決與專業(yè)相關(guān)的問題。
舉例說明:在模擬電子技術(shù)中,所選用的教材為高等教育出版社出版,童詩白、華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版》[9]。根據(jù)教材中的內(nèi)容,結(jié)合生醫(yī)專業(yè)應(yīng)用,可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開,設(shè)計以下問題:微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設(shè)計。下表1中顯示設(shè)計問題與教材章節(jié)的知識點對應(yīng)。從表中可以看出,除了第九章的內(nèi)容沒有體現(xiàn),其他章節(jié)的知識在問題中均有涉及。由于學(xué)時的限制,教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫(yī)學(xué)工程的模擬電子技術(shù)教學(xué)大綱中。
在布置問題的時候,加入情景帶入,首先向?qū)W生講解人體心電信號的特點,心電監(jiān)測的臨床意義,再提出心電監(jiān)測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分,涉及的知識點較多,要對前級放大和后級主放大進(jìn)行分開設(shè)計和說明。隨著課程內(nèi)容不斷深入,問題不斷得到解決之后,可以將各個模塊組合,并加入右腿驅(qū)動電路或50Hz陷波電路,實現(xiàn)簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進(jìn)行實際人體測試,用示波器觀察信號,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬
電子技術(shù)知識的同時,鍛煉了實踐動手能力,還能與專業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來,了解電子技術(shù)知識在生醫(yī)專業(yè)中的用武之地,一舉三得。
(2)分析問題;在課程教學(xué)中,教師按照進(jìn)度向?qū)W生一一展示問題,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識,對問題進(jìn)行分析。在這個階段,教師需要做到以下幾點:
1)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組,任務(wù)分配;
2)引導(dǎo)學(xué)生對問題內(nèi)容進(jìn)行分析;
3)引導(dǎo)學(xué)生將問題與所學(xué)知識相關(guān)聯(lián);
4)引導(dǎo)學(xué)生文獻(xiàn)查閱資料;
由于學(xué)生的基礎(chǔ)有限,在這個階段,可能會遇到以下情況:對問題的分析存在偏差,無法與知識點相結(jié)合、查閱獲取文獻(xiàn)的能力不足,教師要及時的提供幫助,在學(xué)生為主導(dǎo)的前提下,掌控整體過程。
(3)解決問題。在問題分析完成的前提下,學(xué)生提出解決問題的方案,并具體實施。教師需要考慮的是:
1)方案是否具有可行性;學(xué)生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案,是放手讓學(xué)生嘗試,還是進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)提示其改正,需要教師結(jié)合具體情況進(jìn)行操作。
2)方案實施是否順利;方案的實施需要時間與精力的付出,《電子技術(shù)》中的問題解決往往需要實際的電路焊接和調(diào)試環(huán)節(jié),課程的學(xué)時如何安排,硬件實驗環(huán)境如何保證是教師需要考慮和協(xié)調(diào)的。此外,對于初次進(jìn)行電路制作的學(xué)生,教師運用經(jīng)驗為學(xué)生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調(diào)試訓(xùn)練等實踐方面的幫助,也是必不可少的。
解決問題的整個過程由學(xué)生完成,教師不可代辦,但是在適當(dāng)?shù)臅r候提供幫助,能夠提高完成效率,保證進(jìn)度。
(4)結(jié)果評價。對于整個過程中學(xué)生的表現(xiàn),需要比較客觀的評價。常用的方法將自我評價、小組互評、教師評價三個方面相結(jié)合。
自我評價是學(xué)生回顧和反思過程中的得失,對自我形成清楚客觀的認(rèn)識。小組互評是組間成員根據(jù)參與度、貢獻(xiàn)度、工作表現(xiàn)、溝通能力等對組員同學(xué)進(jìn)行分析點評。
雖然在問題驅(qū)動的教學(xué)模式中,教師的身份發(fā)生了轉(zhuǎn)變,但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關(guān)注學(xué)生的狀態(tài)和表現(xiàn),最終對其進(jìn)行評價。為了激勵學(xué)生,幫助學(xué)生正確認(rèn)識自我,樹立學(xué)習(xí)后續(xù)課程的興趣和信心,教師在對學(xué)生進(jìn)行評價的時候要注意以下幾點:
1)評價公正,也不忘因人而異;對待學(xué)生的評價要做到客觀中肯,但是也需要考慮學(xué)生的差異性。成績優(yōu)異的學(xué)生與基礎(chǔ)較差的學(xué)生在小組中的分工不同,貢獻(xiàn)度有區(qū)別。為了激發(fā)學(xué)生的積極性,教師的評價不能采用單一標(biāo)準(zhǔn),而是應(yīng)該多元化,從合作精神、交流能力、文獻(xiàn)收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手,照顧到各個層面的學(xué)生。
2)評價能力,也不忘評價態(tài)度;對待學(xué)生的評價不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態(tài)度方面的表現(xiàn)。課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)只是一個方面,關(guān)注學(xué)生知識技能之外的情意發(fā)展,有助于其更長遠(yuǎn)的進(jìn)步和成長。
3)評價結(jié)果,也不忘評價過程;教師的評價不應(yīng)該過分關(guān)注最終解決問題的結(jié)果是否正確,而是要側(cè)重于學(xué)生在分析問題、解決問題的過程中所表現(xiàn)出來的能力、態(tài)度和情感。學(xué)生在過程中的提升和收獲,才是教育的主要目的。
4)評價個人,也不忘評價團(tuán)隊;教師的評價除了針對學(xué)生個人,還要涉及到團(tuán)隊。強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊的分工合作,有利于培養(yǎng)學(xué)生交流溝通,與人協(xié)作的能力。
4 結(jié)論
問題驅(qū)動法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,激起學(xué)生的求知欲,其教學(xué)模式十分適合《電子技術(shù)》此類工程性和實踐性較強(qiáng)的課程,在許多高校教學(xué)改革項目中得到應(yīng)用。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)課程要與學(xué)科特點相結(jié)合起來,因此問題驅(qū)動法的實施既有與其他課程的共性,也有其自身特點。教師在問題的設(shè)計環(huán)節(jié),要結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的電子技術(shù)應(yīng)用,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)知識和技能的同時,對專業(yè)發(fā)展及就業(yè)方向有一定的認(rèn)識,同時也為后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)課打下基礎(chǔ)。
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生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)(Biomedical Engineering,BME)是綜合物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)的理論和方法,多層次研究人體結(jié)構(gòu)、功能和各種生命現(xiàn)象的理、工、醫(yī)密切結(jié)合的邊緣學(xué)科,是多種工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)滲透的產(chǎn)物。21世紀(jì)是生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的世紀(jì),隨著知識時代的來臨,生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展,正以前所未有的迅猛態(tài)勢滲透于社會的方方面面。如何培養(yǎng)“寬知識、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的醫(yī)工結(jié)合人才是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)教育迫切需要解決的重要課題,但是傳統(tǒng)的實驗授課方式與培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)醫(yī)工結(jié)合人才的目標(biāo)嚴(yán)重沖突,只有改進(jìn)實驗教學(xué)方法,才能達(dá)到實驗教學(xué)效果的最優(yōu)化,促使學(xué)生智力和多種能力不斷發(fā)展,滿足時代的要求。
2.實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析
目前,在國內(nèi)開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的高校仍然主要以傳統(tǒng)授課式講解(Lecture-Based Learning,LBL)的實驗教學(xué)模式為主,實驗教學(xué)中存在如下問題:(1)實驗教學(xué)由教師做主角,實驗設(shè)備、實驗材料、實驗設(shè)計,甚至于實驗記錄都是老師早就準(zhǔn)備好的,實驗結(jié)果也是教師了然于胸的。學(xué)生缺少自主性,抹殺實驗課的學(xué)生主體地位[1]。(2)傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容偏重驗證型實驗,綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗較少。實驗項目的設(shè)置常常是按照教學(xué)大綱的要求機(jī)械設(shè)定,忽略實驗項目之間的有機(jī)結(jié)合性和連貫性,存在實驗項目之間相對孤立、缺乏內(nèi)在聯(lián)系的缺陷。(3)傳統(tǒng)實驗教學(xué)沒有考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生通常沒有積極參與解決問題的意識。(4)原有實驗教學(xué)大綱中設(shè)置的演示性、驗證性實驗比較多,不僅造成課程擁擠,而且使基礎(chǔ)學(xué)科與實踐脫節(jié),學(xué)生對知識的運用能力差,缺乏橫向思維。
因此,在生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)中引入國際上先進(jìn)的PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)模式,結(jié)合傳統(tǒng)LBL學(xué)習(xí)策略,探索PBL+LBL教學(xué)法,是一個達(dá)到師生雙贏的教學(xué)設(shè)計[2],必將在促進(jìn)高等教育實驗教學(xué)改革、實驗室管理改革與發(fā)展、培養(yǎng)具有實踐能力的復(fù)合型醫(yī)工結(jié)合人才等方面具備重要意義。
3.實驗教學(xué)改革的研究方法
溫州醫(yī)科大學(xué)作為浙江省省屬高校里最早開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)校,越來越重視生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗課程的改革。我們在著手分析各門實驗課程特點的基礎(chǔ)上,尋找PBL與實驗課程的結(jié)合點,輔以LBL實驗教學(xué)模式,并在日常實驗教學(xué)中進(jìn)行實踐,在這一框架下重新組織實驗教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行實驗教學(xué)模式改革。
3.1實驗教學(xué)模型的構(gòu)建
本課題研究組根據(jù)我校生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)的師資力量和現(xiàn)有實驗室資源,按照專業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo),引入PBL教學(xué)模式,結(jié)合傳統(tǒng)LBL教學(xué)方法,分教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)評價5個方面提出基于PBL+LBL生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)模式的理論模型。
3.2實驗課程設(shè)計及應(yīng)用研究
為了使PBL+LBL教學(xué)模式在生物醫(yī)學(xué)工程實驗課程中實施的效果可以更直觀,筆者以生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗課程當(dāng)中重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》其中一個實驗項目“心電信號的測量”為例,根據(jù)提出的基于PBL+LBL生物醫(yī)學(xué)工程實驗教學(xué)模式理論模型進(jìn)行應(yīng)用研究。
《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)內(nèi)容設(shè)計:①實驗的系統(tǒng)知識:學(xué)生進(jìn)行PBL+LBL實驗教學(xué)模式后,可以習(xí)得生理學(xué)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)傳感器等一系列內(nèi)容,增加知識覆蓋面。②實驗的問題設(shè)計:在實驗室現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上,如何進(jìn)行心電信號測量、血壓信號測量和血氧飽和度測量?
《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)目標(biāo)設(shè)計:①實驗前需要掌握的知識:導(dǎo)聯(lián)組合方式、人體心電信號提取、過壓保護(hù)電路設(shè)計、電極和導(dǎo)連線串入的高壓信號處理、導(dǎo)聯(lián)切換電路、前置放大電路、多級放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,等等。②實驗的能力培養(yǎng):可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和自主學(xué)習(xí)能力,讓學(xué)生掌握更多電路設(shè)計知識和綜合檢測等技術(shù)。③實驗后的習(xí)慣培養(yǎng):培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、習(xí)得系統(tǒng)化的文化知識并培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
《醫(yī)學(xué)電子儀器實驗》教學(xué)活動設(shè)計:①實驗前資料搜集:實驗前,實驗教師通過LBL教學(xué)方法講解實驗的基本原理和要求后,學(xué)生首先通過查閱有關(guān)參考書和利用圖書館資料,結(jié)合實驗課程網(wǎng)絡(luò)資源的資料,了解心電信號的特點,明確測量心電信號的臨床意義,獨立設(shè)計詳細(xì)的實驗操作方案。其次教師要求學(xué)生查閱實驗有關(guān)的文獻(xiàn)資料,讓學(xué)生了解心電信號的采集過程,比較不同參考資料的實驗方法,在本實驗室現(xiàn)有條件下選擇適合的儀器,設(shè)計心電信號采集電路。②實驗中的小組討論:學(xué)生分組討論是PBL+LBL教學(xué)法的關(guān)鍵。筆者讓學(xué)習(xí)成績較好的與較差的學(xué)生混合編組,每組5~8人,使大家相互帶動,共同提高。通過小組討論和實驗指導(dǎo)教師引導(dǎo)使學(xué)生認(rèn)識實驗中必須解決的關(guān)鍵問題。在以上問題的基礎(chǔ)上,各小組對實驗如何操作進(jìn)行討論,形成實驗的初步方案。然后教師對各小組實驗操作方案點評,確定最終的實驗操作方案。③實驗的操作與總結(jié):各小組學(xué)生將依據(jù)討論制訂的最終方案進(jìn)行實驗。在實驗操作結(jié)束后,由教師組織全班學(xué)生對各小組實驗結(jié)果進(jìn)行比較、討論,對實驗中未解決的問題和新發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行探討、交流,將《醫(yī)學(xué)電子儀器》的理論知識與實際臨床問題聯(lián)系起來,進(jìn)一步深化學(xué)生對理論知識的掌握。
3.3實驗教學(xué)考核評價機(jī)制改革
實驗最后成績包含如下幾個部分:資料搜集、小組討論情況、參與實驗方案制訂、實驗操作、實驗結(jié)果的分析處理。本課題組將以上實驗成績有關(guān)的幾部分效果評價權(quán)重分配為(過程評價:資料搜集(5%)、小組討論情況(10%)、參與實驗方案制訂(15%)、實驗操作(20%);結(jié)果評價:實驗結(jié)果的分析處理(50%)),實施考核實驗過程評價與實驗結(jié)果評價并重的評價方式。這樣的設(shè)計有利于對教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)情況進(jìn)行隨時評估,學(xué)生根據(jù)評估結(jié)果可以隨時反思自己仍存在的問題。
3.4實驗教學(xué)考核方法評估
筆者選擇生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)2012級學(xué)生開展實驗研究,共4個班級120名學(xué)生,在2013~2014學(xué)年第二學(xué)期和2014~2015學(xué)年第一學(xué)期進(jìn)行實驗課程教學(xué)中應(yīng)用PBL+LBL實驗教學(xué)模型,對實驗前后得到的實驗成績數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計,并用SPSS 10.0軟件進(jìn)行分析和T-student檢驗,P
筆者通過設(shè)計問卷調(diào)查及組織訪談的形式,在實驗教學(xué)活動結(jié)束后,采用不記名的方法,從如下幾個方面調(diào)查學(xué)生對PBL+LBL實驗教學(xué)模式的效果評估。共發(fā)出調(diào)查問卷120份,回收率為100%。
在PBL+LBL實驗教學(xué)模式給學(xué)生帶來的收獲方面的問卷調(diào)查中,問卷中有96.5%的同學(xué)表示解決實踐問題的能力得到了提高,只有2.5%持不確定的態(tài)度,1%的同學(xué)認(rèn)為自己并沒有什么收獲;在PBL+LBL實驗教學(xué)模式對增強(qiáng)自學(xué)能力、拓寬知識面及增加信息量有多大影響的問卷中,95%的同學(xué)表示各方面能力得到了一定的提高,收獲頗豐;在PBL+LBL實驗教學(xué)模式對學(xué)生以后學(xué)習(xí)和工作的幫助方面,表明大約91%的學(xué)生認(rèn)為該課程對今后學(xué)習(xí)和工作非常有幫助、有幫助和有一定幫助;大約87%的同學(xué)對應(yīng)用PBL+LBL實驗教學(xué)模型感到非常滿意、滿意和基本滿意,表明實驗教學(xué)模式的設(shè)計獲得了學(xué)生的普遍認(rèn)可;大約84%的同學(xué)對實驗教學(xué)的評價方式持非常滿意、滿意和基本滿意的態(tài)度,表明PBL+LBL實驗教學(xué)模型評估方式獲得了學(xué)生的認(rèn)可。
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是運用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)原理與方法,從工程學(xué)的角度研究生物體(特別是人體)的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示生命現(xiàn)象、探索生命本質(zhì),研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的一門綜合性學(xué)科[1],是理工類學(xué)科與生物醫(yī)學(xué)學(xué)科深度交叉、高度融合的邊緣性學(xué)科,所涵蓋的領(lǐng)域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等其他學(xué)科不具有的特點。根據(jù)研究側(cè)重點,生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科可分為信息技術(shù)型、材料技術(shù)型、生物技術(shù)型、生物醫(yī)學(xué)研究型、醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)型、臨床生物醫(yī)學(xué)工程、軍事生物醫(yī)學(xué)工程等7類[2]。當(dāng)前討論和研究的熱點領(lǐng)域主要有:生物醫(yī)學(xué)材料、生物力學(xué)、醫(yī)療信息技術(shù)、生物芯片與傳感技術(shù)、組織工程及再生醫(yī)學(xué)、介入醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)療器械等7個方面[3]。
二、醫(yī)科院校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)教育現(xiàn)狀分析
高等醫(yī)科院校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合緊密,醫(yī)學(xué)大背景很深厚,具備豐富的醫(yī)學(xué)類學(xué)科教學(xué)資源和優(yōu)越的臨床設(shè)備實踐條件等優(yōu)勢,但同時因?qū)W科體系不完善、教學(xué)師資力量比較薄弱、專業(yè)實驗室建設(shè)投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)的高效快速發(fā)展。
1.理工學(xué)科體系不完善。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)科涵蓋面非常廣,廣到什么程度呢?可以用四個字形容———“包羅萬象”,如果用“學(xué)科頻譜”來描述學(xué)科涵蓋面寬度,生物醫(yī)學(xué)工程無疑是88個一級學(xué)科中“頻譜寬度”最寬的學(xué)科。目前大多數(shù)開設(shè)生物工程學(xué)的高等醫(yī)科院校,物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科相比理工科院校比較薄弱,而且缺乏材料、自動化等重要工程學(xué)科的有力支撐,這些支撐學(xué)科的缺少會導(dǎo)致相應(yīng)課程設(shè)置不完善以及綜合性實踐訓(xùn)練平臺缺乏,學(xué)生無法系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工程類課程,得不到系統(tǒng)扎實的工程技術(shù)訓(xùn)練,影響人才培養(yǎng)目標(biāo)的整體實現(xiàn)。
2.復(fù)合型師資比較缺乏。要實現(xiàn)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合與交叉的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才目標(biāo),首先需建設(shè)一支醫(yī)工結(jié)合與交叉的復(fù)合型師資隊伍方陣。在高等醫(yī)科院校,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)師資隊伍中具有理工科教育背景和醫(yī)學(xué)教育背景的教師比較多,而既懂醫(yī)學(xué)又懂工程技術(shù),能將工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)需求緊密結(jié)合起來的復(fù)合型、交叉型、融合型師資比較缺乏,教師隊伍知識結(jié)構(gòu)普遍不夠合理,與各相關(guān)學(xué)科交叉融合能力弱,這些現(xiàn)狀一定程度上影響了課程體系構(gòu)建以及教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)不扎實。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)85%以上的基礎(chǔ)課和專業(yè)(基礎(chǔ))課程都要開展實踐教學(xué),必須建設(shè)相應(yīng)的實踐教學(xué)平臺,這些實驗室建設(shè)要求高、儀器設(shè)備多、投入大,部分院校在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程實驗條件建設(shè)經(jīng)費投入不足,單獨開設(shè)的實驗課程比較少,實踐教學(xué)體系不夠完善;課程標(biāo)準(zhǔn)中演示性、驗證性等基礎(chǔ)性實驗設(shè)置比較多,而綜合性、設(shè)計性實驗設(shè)置比較少[4];缺乏“大學(xué)生電子設(shè)計創(chuàng)新基地”等綜合性實訓(xùn)實驗硬件軟件平臺和組織管理經(jīng)驗;學(xué)生規(guī)模小,缺少其他理工科學(xué)科支撐,組隊參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯設(shè)計競賽等活動較為困難。
4.學(xué)生專業(yè)思想不牢固。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)作為一門新興的邊緣學(xué)科,覆蓋面廣,涉及領(lǐng)域跨度大,專業(yè)知識體系復(fù)雜,專業(yè)課程內(nèi)容在各學(xué)科之間交叉頻繁,本科學(xué)生對本專業(yè)缺乏深入的了解、足夠的信心和學(xué)習(xí)熱情;相對材料、自動化、機(jī)械、通信以及臨床、醫(yī)學(xué)影像等專業(yè),生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生所學(xué)知識普遍存在“寬而不精”,“廣而不細(xì)”等問題,就業(yè)時相對處于劣勢;部分學(xué)生由于學(xué)習(xí)任務(wù)重、壓力大,導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性、主動性不高,專業(yè)思想不夠牢固,甚至影響到專業(yè)整體的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。
三、對策初探
高等醫(yī)科院校要盯準(zhǔn)醫(yī)工結(jié)合的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo),突出學(xué)科交叉綜合培養(yǎng)、工程技術(shù)意識培養(yǎng)、創(chuàng)新能力素質(zhì)培養(yǎng),深化教學(xué)改革,加大教學(xué)投入,改善教學(xué)環(huán)境,加強(qiáng)隊伍建設(shè),充分發(fā)揮醫(yī)學(xué)院校資源優(yōu)勢,積極探索具有醫(yī)科院校特色的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育培養(yǎng)模式,構(gòu)建科學(xué)合理的課程體系和實踐教學(xué)體系,不斷提升生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。
1.堅持走“先研究生后本科生”的教育培養(yǎng)模式。“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等特點決定了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)的開設(shè)和建設(shè),對教學(xué)基本建設(shè)、課程體系構(gòu)建、師資隊伍力量、實踐教學(xué)平臺等方面要求比較高,必須具備一定水平的軟硬件條件。醫(yī)科院校在開設(shè)建設(shè)之初,往往存在培養(yǎng)方向不明確、課程體系不科學(xué)、平臺條件不完善、師資力量不足等困難和問題,因此,對于計劃開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的高等醫(yī)科院校來說,要堅持走“先研究生培養(yǎng)后本科生培養(yǎng)”的教育培養(yǎng)模式,通過5-10年時間的研究生培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè),加強(qiáng)教學(xué)基本建設(shè),積累教學(xué)經(jīng)驗,規(guī)范教學(xué)管理,建設(shè)一支高素質(zhì)師資隊伍和一批高水平的實驗教學(xué)平臺,構(gòu)建完善的課程培養(yǎng)體系和實踐教學(xué)體系,為本科生培養(yǎng)創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件和學(xué)習(xí)環(huán)境。
[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學(xué)儀器分析;課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu);實踐性教學(xué)
國內(nèi)外的儀器分析課程是建立在物理和化學(xué)基礎(chǔ)上的儀器分析方法,主要針對化學(xué)、材料、藥學(xué)、環(huán)境、食品等專業(yè)的學(xué)生設(shè)置。而新興的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科,其研究領(lǐng)域包括生物醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)和力生物學(xué)、生物材料、組織工程等?;谏飿悠返奶匦裕瑢ι镝t(yī)學(xué)儀器的分析要求已深入到基因、蛋白、細(xì)胞等水平。傳統(tǒng)的儀器分析課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)科研的要求。[1]在高校中已設(shè)置的儀器分析課程中的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)跟上生物醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。但隨著生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展,人們對生物醫(yī)學(xué)儀器的應(yīng)用能力的要求也越來越高,迫切需要具有針對性、實用性和先進(jìn)性的生物醫(yī)學(xué)儀器分析課程。[2][3]我們針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的研究生開設(shè)了生物醫(yī)學(xué)儀器分析這門課程。我們在對課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)及實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)等方面不斷進(jìn)行探討和改進(jìn),為本課程進(jìn)一步特色化、系統(tǒng)化、前沿化的建設(shè)奠定了一定的基礎(chǔ)。
一、課程內(nèi)容體系建設(shè)
傳統(tǒng)的儀器分析課程主要涵蓋色譜法、電化學(xué)分析法、光學(xué)分析法、質(zhì)譜法等四大類儀器分析方法。生物醫(yī)學(xué)儀器分析課程內(nèi)容建設(shè)區(qū)別于以往普通儀器分析課程的內(nèi)容設(shè)置,重點突出“生物醫(yī)學(xué)”的特點,以滿足解決生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程領(lǐng)域的科學(xué)問題的要求。課程內(nèi)容設(shè)置既要服務(wù)于解決科學(xué)問題,避免課程設(shè)置和實踐應(yīng)用脫節(jié),又必須在掌握生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典的儀器和方法的同時,緊跟前沿領(lǐng)域的高端儀器和方法。因此本課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)包括以下三個部分,如圖1所示,幫助學(xué)生通過儀器手段獲取不同層面生物樣本的定性、定量、形態(tài)及分布等信息從而解決生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程領(lǐng)域的科學(xué)問題。
(一)第一部分:基因或蛋白層面的檢測儀器
該部分重點介紹基于基因或蛋白的生物樣品的半定量或定量的檢測儀器?;蛩降臋z測儀器包括:經(jīng)典儀器———聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、RNA電泳和核酸印跡分析,前沿儀器——實時熒光定量PCR儀。蛋白水平的檢測儀器包括:經(jīng)典儀器———熒光酶標(biāo)儀、蛋白質(zhì)印跡分析、酶聯(lián)免疫吸附測定分析,前沿技術(shù)——二維電泳。
(二)第二部分:組織或細(xì)胞層面的觀察或檢測儀器
該部分重點介紹基于組織或細(xì)胞的生物樣品的觀察或檢測儀器。組織或細(xì)胞層面的觀察儀器包括:經(jīng)典儀器———倒置顯微鏡、相差顯微鏡、微分干涉顯微鏡、熒光顯微鏡,前沿儀器———激光共聚焦掃描顯微鏡。細(xì)胞層面的檢測儀器:前沿儀器———流式細(xì)胞儀。
(三)第三部分:有機(jī)大分子或活性物質(zhì)層面的分析或分離儀器
該部分重點介紹基于有機(jī)大分子或活性物質(zhì)的生物樣品的分析或分離儀器。蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸、多糖類等生物大分子的分離或分析儀器包括:經(jīng)典儀器———高效液相色譜法、氣相色譜法,前沿儀器———超臨界流體色譜、毛細(xì)管色譜、高效薄層色譜等技術(shù)。這三部分的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生掌握前沿生物醫(yī)學(xué)儀器分析手段,對生物樣品進(jìn)行定量、定性分析,觀察樣品形態(tài)、分布,對樣品進(jìn)行分離等,訓(xùn)練學(xué)生解決科學(xué)問題的能力,使學(xué)生掌握必備的理論知識、科研思維和實踐技能,提高科研能力。
二、實踐性教學(xué)的建設(shè)
實踐性教學(xué)是理論教學(xué)的擴(kuò)展和延深,對于增加學(xué)生對理論知識的理解和感性體會,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神,具有十分重要的作用。[4]它可以彌補(bǔ)單純理論教學(xué)的不足,提高將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的能力,與理論教學(xué)環(huán)節(jié)相得益彰。而現(xiàn)有的儀器分析課程所設(shè)立的實驗項目大多為驗證性實驗,實驗方法較為固定,實驗內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)和研究方向脫節(jié),不能及時更新。因此,本課程提出了設(shè)計性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性三個層次的實踐環(huán)節(jié)。
(一)設(shè)計性實驗
設(shè)計性實驗是指給學(xué)生基于經(jīng)典實驗的實驗項目,但不提供成熟的實驗步驟,由學(xué)生自主設(shè)計實驗計劃。設(shè)計性實驗不是簡單重復(fù)的驗證性實驗,不能機(jī)械地套用做過的實驗來解決問題,而是讓學(xué)生必須獨立思考,設(shè)計實驗方案,使其有發(fā)揮創(chuàng)造力的余地。要求學(xué)生在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計實驗方案,包括所用方法、原理、儀器和具體實驗步驟,經(jīng)指導(dǎo)教師審閱后進(jìn)行上機(jī)操作,完成整個實驗過程,記錄實驗結(jié)果,處理實驗數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)果,驗證實驗方案設(shè)計的可行性,最后寫出規(guī)范的實驗報告。舉例:采用高效液相色譜法測定柑橘種子中的檸檬苦素的含量,樣品來自教師的教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目,但樣品的濃度未知。由學(xué)生來設(shè)計實驗方案,確定高效液相色譜參數(shù),對樣品進(jìn)行定量測試。
(二)創(chuàng)新性實驗
創(chuàng)新性實驗是指不限定實驗題目,給學(xué)生提供一個開放的實踐平臺,由學(xué)生自主提出感興趣的實驗題目,實驗選題要求具有創(chuàng)新性、綜合性。學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱,選擇合理的儀器分析方法,設(shè)計具體的實驗方案,共同討論方案的可行性,在設(shè)計好具體的實驗方案后,上機(jī)操作,獲取實驗結(jié)果。注重利用本學(xué)院的前沿科學(xué)研究項目來引領(lǐng)學(xué)生的創(chuàng)新性實驗。教師可以根據(jù)自己負(fù)責(zé)或參與的科研項目,提供樣品或科學(xué)問題給學(xué)生,鼓勵學(xué)生研究自己導(dǎo)師的項目中的科學(xué)問題或是由項目引申出來的科學(xué)問題,緊跟學(xué)科前沿,并體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)研究應(yīng)用的特色。通過引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計創(chuàng)新性實驗,可以使學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題。舉例:宇航員在失重情況下會產(chǎn)生骨質(zhì)疏松,那么在失重條件下成骨細(xì)胞會發(fā)生什么變化?這是由教師的自然科學(xué)基金項目引申出來的科學(xué)問題。學(xué)生可采用多種生物醫(yī)學(xué)儀器,如流式細(xì)胞儀、實時熒光定量PCR儀及激光共聚焦顯微鏡來研究成骨細(xì)胞的細(xì)胞周期、特異性基因及細(xì)胞形態(tài)等多方面的變化,綜合運用所掌握的儀器全面地探索細(xì)胞發(fā)生的變化,深入研究科學(xué)問題。
(三)挑戰(zhàn)性實驗
挑戰(zhàn)性實驗是指學(xué)生挑戰(zhàn)生物醫(yī)學(xué)研究前沿領(lǐng)域或是教師的前沿科研項目中還沒有解決的科學(xué)問題,通過生物醫(yī)學(xué)儀器手段探索這類沒有答案的、高難度的科學(xué)問題。挑戰(zhàn)性實驗給予學(xué)生沒有約束的思維空間,充分激發(fā)學(xué)生的潛能,為學(xué)生提供自由思索、探究的平臺,對于學(xué)生的超越性、創(chuàng)新性研究具有極大的推動作用,非常有利于培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。舉例:細(xì)胞結(jié)構(gòu)的三維重建是一個前沿?zé)狳c問題,如何利用激光來重建細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)更是沒有現(xiàn)成的方法可供參考。學(xué)生在理解激光共聚焦顯微鏡工作原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計詳細(xì)的實驗方案來觀察細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu),并進(jìn)行細(xì)胞三維重建。通過多層次的實踐教學(xué),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與程度和主動性,取得了良好的教學(xué)效果。學(xué)生表示不僅僅掌握了實驗技能,更重要的是建立了獨立從事科研活動所必需的科研方法、科研思維和科研精神,對于以后課題的科研工作充滿了信心,并滿懷期望。本課程與國內(nèi)許多高校類似課程相比,針對性強(qiáng),具有鮮明的生物醫(yī)學(xué)特色,注意引入學(xué)科前沿的科學(xué)問題,與教師的科研項目有機(jī)結(jié)合,強(qiáng)調(diào)對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng),提升學(xué)生的學(xué)術(shù)研究水平,對儀器分析在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)方面的教學(xué)具有很大的意義。
[注釋]
[1]王芳群,衛(wèi)星,李天博.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“醫(yī)學(xué)儀器”課程教學(xué)方法分析[J].中國電力教育,2010(184):133-134.
[2]趙于前,湯井田,李凌云.從交叉學(xué)科角度談生物醫(yī)學(xué)工程教育改革[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2004(6):239-240.
[3]王志遠(yuǎn),陳武凡,何明娥.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的實踐與探索[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育,2006(4):42-43.
關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué);測試技術(shù);傳感器
中圖分類號:O6-33;G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)49-0131-02
一、引言
面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)《測試技術(shù)與傳感器》是一門以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容,集光、機(jī)、電于一體,綜合物理、化學(xué)、生物、材料、電子、電氣、計算機(jī)、機(jī)械等學(xué)科技術(shù)的實踐性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。杭州電子科技大學(xué)生儀學(xué)院目前開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程的課程目的為系統(tǒng)論述測試系統(tǒng)及其基本特性;介紹測試系統(tǒng)中傳感器的結(jié)構(gòu)、基本原理和典型應(yīng)用,以及傳感器的發(fā)展趨勢、選用原則等,它是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié),儀器專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,也是自控原理、智能儀器課程設(shè)計、虛擬儀器課程設(shè)計的基礎(chǔ)。
二、存在問題
目前該課程的教學(xué)狀況及存在的問題:(1)測試技術(shù)與傳感器技術(shù)屬于多學(xué)科交叉滲透課程,涉及電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等學(xué)科,對先修課要求較高,現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容,以教師課堂講授為主,側(cè)重于原理的介紹及公式的推導(dǎo),學(xué)生看不見,摸不著,缺乏感性認(rèn)識,容易出現(xiàn)枯燥、難以學(xué)好的感覺,加上很大一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性差,學(xué)習(xí)態(tài)度上不太重視,沒有投入必要的精力和時間,直接影響教學(xué)效果。(2)現(xiàn)行傳感器教材比較繁多,有的以傳感器原理為主線,有的以過程參數(shù)測量為主線,但是很多教材都沒有涉及新型傳感器的理論知識及其應(yīng)用,不利于學(xué)生拓寬知識面,不符合寬口徑人才培養(yǎng)模式。(3)目前傳感器課程的實驗環(huán)節(jié)以驗證性實驗為主,主要使學(xué)生掌握常用傳感器的使用和標(biāo)定方法,以及相應(yīng)傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計。(4)課程考核方式一般是以考試為主,輔以作業(yè)、實驗、考勤評價,這種考核方法很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,不能真實反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、對知識的掌握程度及其專業(yè)應(yīng)用能力。
傳感課程教學(xué)方法研究大多是自動化、精密儀器專業(yè)中對該課程的教學(xué)方法研究。結(jié)合本專業(yè)優(yōu)勢,本文提出通過使用啟發(fā)式教學(xué)、結(jié)合臨床實際教學(xué)、結(jié)合多媒體等手段豐富教學(xué)方法,提高生物醫(yī)學(xué)傳感教學(xué)效果。這些方法對提高生物醫(yī)學(xué)專業(yè)的傳感教學(xué)提供了重要改進(jìn)措施,對提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。改革和完善《測試技術(shù)與傳感器》課程的教學(xué)模式,通過研究型教學(xué),訓(xùn)練學(xué)生的高級思維能力和解決實際問題的操作能力,培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨立學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力,使學(xué)生具備一流大學(xué)本科生的素養(yǎng),提高核心競爭力。
三、改革目標(biāo)
1.本文擬從課堂教學(xué)模式、課程教材多樣性模式、實驗課教學(xué)模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)特色的“測試技術(shù)與傳感器”研究型教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力、解決實際問題的操作能力、交流溝通能力,在大學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)束后,離開校園和教師,具有繼續(xù)自主學(xué)習(xí)的能力。
2.在以基本傳感測試單元為框架的知識體系的基礎(chǔ)上,收集整理基于生理學(xué)與工程應(yīng)用或醫(yī)學(xué)臨床現(xiàn)象結(jié)合的傳感學(xué)科交叉內(nèi)容,為編寫生物醫(yī)學(xué)工程等工科專業(yè)適用的生物傳感教材、論文等提供教學(xué)資料并制定教材理論體系框架。
四、具體措施
(一)課堂教學(xué)模式探索
1.教師課堂講授重點為最核心的知識點,對具有遷移價值的學(xué)科基本原理進(jìn)行闡述。講授內(nèi)容少而精,對重點、難點講深講透,引導(dǎo)學(xué)生多角度、深層次地理解基本原理,而對事實性知識點,則少講或不講;講授內(nèi)容寬而新,以學(xué)科的發(fā)展為大背景,了解課程基本原理在大學(xué)科中的定位,以及與學(xué)科最新發(fā)展的聯(lián)系。
教學(xué)內(nèi)容較多,面面俱到的教學(xué)難以完成教學(xué)任務(wù),教學(xué)效果并不佳。根據(jù)傳感檢測特點和生物醫(yī)學(xué)工程等相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)需要,設(shè)計該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主,尤其是電感、電容、電壓、應(yīng)變片、磁電式傳感等章節(jié)作為教學(xué)重點和難點,其中的各個章節(jié)的應(yīng)用與心電、腦電、肌電內(nèi)容相關(guān)聯(lián),引入生物醫(yī)學(xué)工程重要的研究領(lǐng)域――腦機(jī)交互,作為重點講解;而光敏、氣敏、熱敏等章節(jié)內(nèi)容相對簡單,容易理解,不做重點講解。因此,可據(jù)此分配授課時間,突出教學(xué)重點。
2.教師根據(jù)核心知識點,提出知識點總結(jié)分析歸納問題、實際應(yīng)用相關(guān)問題等,由學(xué)生課程小組分別選擇問題,課后參閱書本、資料,提出解決方案,并由課程小組代表發(fā)言,課堂展示并交流。
此外,在各個傳感系統(tǒng)中識記結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容瑣碎難記,而生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)對這部分內(nèi)容的要求并不高,不要求掌握詳細(xì)結(jié)構(gòu),在理解傳感結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上,日后工作或科研中用到這部分內(nèi)容時能夠通過查閱參考書獲得信息即可,課堂講解突出章節(jié)綱要,對其中涉及的工程應(yīng)用現(xiàn)象補(bǔ)充材料介紹。
3.課堂教學(xué)中,教師講述研究課題開題報告基本格式及其具體實例,由學(xué)生自我提出學(xué)科感興趣的實際問題,參閱相關(guān)資料和解決方法,模擬寫作研究課題開題報告。為更好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)科交叉特點,在生物醫(yī)學(xué)傳感的教學(xué)過程中注意整理、添加與工程應(yīng)用和醫(yī)療儀器的內(nèi)容。比如,在講解壓電傳感基礎(chǔ)上增加相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用講解,如人工瓣膜、血壓監(jiān)測計等器件的工作原理內(nèi)容;在講解電感基礎(chǔ)上,增加當(dāng)前無創(chuàng)呼吸電感檢測的原理等介紹,這些內(nèi)容對激發(fā)學(xué)生興趣、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有重要作用。然而,這部分內(nèi)容還比較零散,沒有形成良好的體系,此外,目前還沒有專門適用于生物醫(yī)學(xué)工程等工科專業(yè)的生物傳感生理學(xué)教材。在講解醫(yī)療方向的應(yīng)用時,要注意資料的收集、整理和系統(tǒng)化,不僅可以很好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)的培養(yǎng)要求,還將對編寫工科專業(yè)專用的生物醫(yī)學(xué)傳感教材提供課程資料和理論框架。
4.課程教材模式探索。課程教材采用開放性體系,教師圍繞教學(xué)目標(biāo)研讀現(xiàn)行的先進(jìn)教材的基礎(chǔ)之上,為學(xué)生推薦至少2本以上國內(nèi)外先進(jìn)教材,包括英文原版教材,對應(yīng)于不同核心知識點,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會知識點的尋找、分析、歸納、比較,并利用各種國內(nèi)外文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最新相關(guān)進(jìn)展的補(bǔ)充和學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生盡可能或完全避免學(xué)一門課程只讀一本書的現(xiàn)象。
在課堂教學(xué)中,除了使用多媒體和板書進(jìn)行理論教學(xué)之外,還有意識地利用網(wǎng)絡(luò)公開課等引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在我校圖書館的視頻資源中有國內(nèi)外著名大學(xué)的視頻公開課,利用這些強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)資源可以彌補(bǔ)課時少、課程任務(wù)重的矛盾。比如,在該課程教學(xué)中,原理介紹部分占課時較少,在對重點器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)課堂講解的前提下,其中一些具體的設(shè)計內(nèi)容布置給學(xué)生自學(xué)。除了緩解課時不足的矛盾,網(wǎng)絡(luò)課程資源還可補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,加深學(xué)生對知識的理解。
教師發(fā)展學(xué)習(xí)平臺中的相關(guān)傳感課程講述,由經(jīng)驗豐富的名師授課,通過網(wǎng)絡(luò)觀看可加深對理論學(xué)習(xí)的印象,還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源,更重要的是,在這種教學(xué)過程中,向?qū)W生示范了資料收集和獲取信息的方法,提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
(二)實驗課教學(xué)模式探索
1.基礎(chǔ)性實驗:圍繞測試技術(shù)與傳感器的核心知識點,掌握傳感器的基本原理及信號檢測,這類實驗主要屬于驗證性實驗。
2.綜合性實驗:模擬生產(chǎn)或生活實際中的某一具體項目開展,學(xué)生可根據(jù)被測對象的不同選擇各自合適的傳感器,實驗室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計數(shù)器等設(shè)備,用于學(xué)生自行完成線路的連接,也可根據(jù)學(xué)生的具體情況拓展知識點,綜合性實驗可在做的過程中讓學(xué)生將學(xué)到的理論知識貫穿起來,整個項目采用3~4人為一小組的團(tuán)隊形式,以學(xué)生為主體,教師可適時地進(jìn)行引導(dǎo),循序漸進(jìn)地實施項目,完成知識、技能和相關(guān)能力的學(xué)習(xí)。
3.提高性實驗:對于提高階段,我們將嘗試結(jié)合虛擬儀器實驗平臺,虛擬儀器技術(shù)是儀器智能化發(fā)展的一個重要方向。我們增設(shè)實驗內(nèi)容要求學(xué)生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開發(fā)工具,設(shè)計直觀友好的用戶交互界面。如有可能還可根據(jù)檢測分析的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號。
4.除了實驗教學(xué),在與醫(yī)療儀器相關(guān)的腦機(jī)交互研究方面還可成立大學(xué)生科研活動小組,開展多種課外科技活動。其中申請者是該科研活動小組的指導(dǎo)教師之一。結(jié)合該課程的教學(xué)改革,擬吸收對生物醫(yī)學(xué)方向感興趣的同學(xué)加入,主要以觀摩實驗和學(xué)習(xí)實驗方法為主,在活動參與中激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣、促進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)。
五、總結(jié)
本文針對面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程當(dāng)前存在的問題,結(jié)合生物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)科交叉特色,提出了相應(yīng)的改革目標(biāo)和措施,使學(xué)生能自主使用各種通用傳感和專用醫(yī)療儀器平臺,靈活選擇信號分析方法,加強(qiáng)對儀器平臺分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識,發(fā)揮該課程的實踐性優(yōu)勢。通過施行開放式的《測試技術(shù)與傳感器》課程教學(xué)模式改革,注重實驗知識的延伸,完善考核制度等改革措施,最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性,培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型、外向型的“醫(yī)工結(jié)合”型儲備人才。
參考文獻(xiàn):
[1]杭州電子科技大學(xué)教務(wù)處.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)及醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)培養(yǎng)計劃[Z].杭州電子科技大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)計劃,2011.
自主學(xué)習(xí)是學(xué)生在大學(xué)階段需要掌握的一個重要學(xué)習(xí)能力,對他們在將來的學(xué)習(xí)和工作都具有重要意義。這也是大學(xué)教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學(xué)校設(shè)立的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是以生物醫(yī)學(xué)電子為主要方向,強(qiáng)化學(xué)生的動手能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識,培養(yǎng)具備生命科學(xué)、電子、信息、計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識,能在生物工程、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)儀器、醫(yī)用電子設(shè)備、醫(yī)療信息技術(shù)及電子、儀器、信息領(lǐng)域等從事研究、設(shè)計、制造、應(yīng)用和管理的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。因此,本專業(yè)所設(shè)立的專業(yè)課具有知識面廣、交叉性強(qiáng)的特點,尤其需要學(xué)生能夠具有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)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(xué)課程講授中,根據(jù)專業(yè)的特點,我們制定了如下方法來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)。首先,幫助學(xué)生制定學(xué)習(xí)計劃。要求學(xué)生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學(xué)習(xí)計劃,需要詳細(xì)列出學(xué)習(xí)內(nèi)容和時間安排,該安排應(yīng)該與教師上課內(nèi)容一致,且學(xué)習(xí)計劃應(yīng)具有針對性。在給生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生授課時,有一部分學(xué)生對生物化學(xué)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(xué)習(xí)。而生物化學(xué)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(xué)知識是無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要的。這就要求這部分學(xué)生需要制定更為全面的學(xué)習(xí)計劃,除涵蓋本專業(yè)的學(xué)習(xí)要求外,還應(yīng)將生物專業(yè)的知識要求加入。而對于希望從事醫(yī)學(xué)電子方向的學(xué)生來說,只需完成本專業(yè)學(xué)習(xí)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(xué)生隨時聯(lián)系老師。最后,給出精品課程及網(wǎng)絡(luò)課程的網(wǎng)上資源地址、主要參考書目及主要文獻(xiàn)資料和主要實踐資料,使學(xué)生能夠更好地自主學(xué)習(xí)。在完成這些工作后,也要定時聯(lián)系學(xué)生,對學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價,讓學(xué)生寫自主學(xué)習(xí)自我總結(jié)評價,來評價他們的學(xué)習(xí)結(jié)果,使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到提升。
二、在生物化學(xué)教學(xué)中引入創(chuàng)新實踐型教學(xué)
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是由其復(fù)雜的、龐大的知識體系交叉形成的學(xué)科,在教學(xué)中如何將各個課程融會貫通也是其教學(xué)的一個難點。而生物化學(xué)作為生物和醫(yī)學(xué)共同的基礎(chǔ)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(xué)對該門學(xué)科的授課質(zhì)量具有重要作用。這是因為生物化學(xué)就是建立在前人不斷實驗,并將實驗結(jié)果分析總結(jié)形成理論的學(xué)科。所以,實驗教學(xué)對教好、學(xué)好這門課具有至關(guān)重要的作用。同時,想要提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,就需要在基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實踐的鍛煉和積累。我們針對實踐型教學(xué)做了如下的工作。首先,設(shè)置了課內(nèi)實驗和專題實驗。課內(nèi)實驗是在授課同時進(jìn)行開設(shè)的,可對課堂學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行鞏固和加深了解。而專題實驗,我們一般開設(shè)在高年級,此時學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了大多的專業(yè)課程,而專題實驗可將生物化學(xué)和這些專業(yè)知識融會貫通,進(jìn)而增加對生化進(jìn)一步認(rèn)識,也鍛煉學(xué)生動手能力和獨立思考能力。其次,讓學(xué)生加入到課題研究中。如大學(xué)生創(chuàng)新項目,鼓勵學(xué)生積極申報,并鍛煉學(xué)生通過查找資料提出與生物化學(xué)有關(guān)的題目,并在老師的指導(dǎo)下寫項目書、項目計劃、實驗方案,進(jìn)行實驗,最終寫結(jié)題報告,發(fā)表文章。在這過程中,提高學(xué)生能力,對學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力進(jìn)行了培養(yǎng)。將創(chuàng)新實踐型教學(xué)與生物化學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合,通過實踐教學(xué)將學(xué)生從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中拉了出來,走入實驗室,運用所學(xué)知識來解決問題,讓學(xué)生對學(xué)習(xí)的理論知識有了進(jìn)一步認(rèn)識,提高學(xué)習(xí)積極性。
三、結(jié)論
關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué)工程;卓越工程師;實踐教學(xué)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)06-0005-02
一、引言
“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是高校工程教育改革的一項重大舉措,其目的重在培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展需要的工程技術(shù)人才,為我國建設(shè)創(chuàng)新型國家和人力資源強(qiáng)國、提升國家核心競爭力提供堅實的人才支撐和智力保證。多年來南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院以《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》(教高〔2011〕1號)為指導(dǎo),通過改革建設(shè)符合卓越工程師培養(yǎng)計劃要求的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)模式和體系,突出我校理醫(yī)工結(jié)合的鮮明專業(yè)特色,進(jìn)一步探索在醫(yī)科院校開辦工科專業(yè)的規(guī)律與特點。堅持以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力為核心,通過建設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程廣東省級示范教學(xué)實驗中心、大力開展綜合設(shè)計性實驗等途徑,我校生物醫(yī)學(xué)工程實踐教育改革取得了一定的成效。在多年的教學(xué)改革實踐中,探索以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心的立體式、多層次實驗教學(xué)平臺,深化教學(xué)體系改革,逐步研究和探索出了一些行之有效的新理念和模式,使學(xué)生在綜合素質(zhì)增強(qiáng)的同時,工程理念和素養(yǎng)得到全面提高,為保證卓越工程師培養(yǎng)計劃的貫徹落實奠定基礎(chǔ)[1-3]。
二、傳統(tǒng)實踐教學(xué)中存在的主要問題
1.實踐教學(xué)內(nèi)容和方法。傳統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置存在與人才培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合不夠,驗證性實驗內(nèi)容比重偏大,缺乏系統(tǒng)性工程實踐訓(xùn)練內(nèi)容,導(dǎo)致學(xué)生不能利用所學(xué)理論知識解決工程實際問題。在實驗教學(xué)中,教師普遍采用灌輸式教學(xué)方法,即實驗前實驗講義,講義包括實驗內(nèi)容、操作方法與步驟、每一步預(yù)期結(jié)果、實驗報告格式等,學(xué)生機(jī)械性按照講義完成操作,缺乏主動思考,扼制了學(xué)生的創(chuàng)造能力。
2.實踐條件建設(shè)方式。實驗室、實踐基地包括學(xué)生實踐的場地、設(shè)備和工程環(huán)境,對學(xué)生的實踐教學(xué)質(zhì)量起著舉足輕重的作用。目前,我國高校教學(xué)實驗室一般是根據(jù)理論課程的教學(xué)內(nèi)容而設(shè)置的,其功能是輔助理論教學(xué),其特點是課程專用、功能單一、實驗室規(guī)模小、利用率低,不利于學(xué)生實驗技能、綜合能力、創(chuàng)新能力以及工程素養(yǎng)培養(yǎng);實踐教學(xué)基地一般是建在與學(xué)校有業(yè)務(wù)往來校外企業(yè),但是大多數(shù)企業(yè)在安排學(xué)生實習(xí)實踐方面積極性并不高,多流于形式,甚至有企業(yè)將來實習(xí)基地實習(xí)的學(xué)生作為廉價勞動力使用,并未達(dá)到系統(tǒng)工程訓(xùn)練的目標(biāo)。
3.師資隊伍知識結(jié)構(gòu)。目前高等院校特別是研究教學(xué)型高校的教師大多具備良好教育背景、名牌大學(xué)畢業(yè)并具備博士學(xué)位,具有良好的科學(xué)研究經(jīng)歷,參與過高水平科研項目并發(fā)表過高水平科研論文,但大多數(shù)缺乏工程實踐經(jīng)歷,因此高校教師中具有企業(yè)經(jīng)歷的“雙師型”的教師數(shù)量不足,知識結(jié)構(gòu)不合理。實驗教師缺乏工程實踐環(huán)節(jié)的專門訓(xùn)練,因此難以勝任相關(guān)的實踐指導(dǎo)工作。
三、基于卓越工程師培養(yǎng)計劃的實踐改革措施
1.加強(qiáng)實驗室和實習(xí)基地建設(shè)。根據(jù)“卓越計劃”培養(yǎng)目標(biāo),進(jìn)一步加強(qiáng)實驗室和實習(xí)基地建設(shè)。擴(kuò)大實驗室開放力度,加大專業(yè)實驗室投入,提高實驗室綜合利用率;引進(jìn)企業(yè)的資源和設(shè)備,與企業(yè)合作共建實驗室;利用省級實驗教學(xué)示范中心平臺,為卓越工程師的培養(yǎng)搭建具有工程環(huán)境的實踐教學(xué)平臺。具體措施包括以下幾個方面:
(1)教學(xué)實驗室建設(shè)。①近年來生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院在省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)項目經(jīng)費的支持下,大大改善了實驗教學(xué)條件,并取得了豐碩的建設(shè)成果。為此我院將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)實驗中心建設(shè),充分發(fā)揮其示范帶動作用,推進(jìn)廣東省高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗教學(xué)邁上新臺階。②充分利用社會資源進(jìn)一步加強(qiáng)實驗室建設(shè)。我院先后和北京微信斯達(dá)科技發(fā)展有限公司聯(lián)合建立了“醫(yī)學(xué)信息檢測聯(lián)合實驗室”,和無錫祥生醫(yī)學(xué)影像有限公司建立了“醫(yī)學(xué)影像聯(lián)合實驗室”,這些公司無償提供實驗設(shè)備,這些實驗室投入使用,大大增強(qiáng)了我院實驗室實力。為此我院將充分調(diào)動全院教師的積極性,充分利用我們學(xué)校和學(xué)院的社會影響力,爭取更多的社會力量投入到教學(xué)實驗室的建設(shè)中。③通過自主研制實驗設(shè)備以及聯(lián)合研制實驗設(shè)備,大大降低實驗設(shè)備成本,提高了實驗室設(shè)備數(shù)量并且鍛煉了教師隊伍。④通過整合學(xué)院內(nèi)部教學(xué)資源,組建綜合實驗室及大學(xué)生創(chuàng)新實驗室,這些實驗室不僅能進(jìn)行認(rèn)識、驗證型和綜合型實驗,而且能完成設(shè)計型和創(chuàng)新型實驗,實現(xiàn)實驗設(shè)備資源的交叉綜合利用,充分提高實驗室裝備的使用效率。
(2)教學(xué)科研共用實驗室建設(shè):我院科研力量雄厚,科研實驗條件優(yōu)越,建有數(shù)字化診斷治療設(shè)備教育部工程研究中心、醫(yī)學(xué)圖像廣東省重點實驗室、廣州市大型醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量檢測工程中心。面向卓越工程師培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗基地建設(shè),需要大量的科研項目來支撐,因此在這些重點實驗室和工程中心的建設(shè)中既兼顧科研的需求,又充分考慮實驗教學(xué)的需要,建成科研和學(xué)生實驗教學(xué)共用模式。達(dá)到科研促進(jìn)實驗教學(xué)的目的,并且把這種模式拓展到校外實踐基地的建設(shè)中。
(3)實習(xí)基地建設(shè)。篩選具備帶教師資力量和實習(xí)條件、管理規(guī)范,并在醫(yī)療器械行業(yè)內(nèi)具有一定影響力的公司確定為卓越工程師培養(yǎng)基地,我院先后和飛利浦(PHILIPS)、西門子(SIEMENS)、杉山醫(yī)療器械有限公司、深圳新開元信息技術(shù)有限公司、雅培中國診斷部簽訂了卓越工程師聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議,確定為我院的校外實習(xí)基地。充分利用附屬醫(yī)院和教學(xué)醫(yī)院的資源,建立穩(wěn)定的校內(nèi)外實習(xí)基地;為學(xué)生的課程實踐、實習(xí)、課程設(shè)計、學(xué)科競賽、科研實踐等創(chuàng)造良好的工程實踐環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實踐能力[4]。
2.加強(qiáng)實踐教學(xué)內(nèi)容整合。
(1)教學(xué)內(nèi)容改革。整合傳統(tǒng)實驗內(nèi)容,將單一性、驗證性實驗整合為綜合性、設(shè)計型實驗,結(jié)合企業(yè)項目補(bǔ)充工程訓(xùn)練內(nèi)容,強(qiáng)化課程設(shè)計,將各種國家級、省級設(shè)計大賽內(nèi)容納入綜合分析能力培養(yǎng)的實驗項目。在畢業(yè)設(shè)計前必須完成一門綜合實踐必修課,綜合實踐題目由學(xué)校老師和企業(yè)老師聯(lián)合設(shè)置,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣及特長選擇,形成具有產(chǎn)學(xué)特色的實踐教學(xué)培養(yǎng)模式。
(2)推進(jìn)實踐教學(xué)方法和考核方式改革。為適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的需要,必須改革傳統(tǒng)的實踐教學(xué)方法和考核方式。在教學(xué)方法改革中,大力推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。老師只給出實驗項目的技術(shù)指標(biāo)要求。要求學(xué)生完成原理方案設(shè)計、理論計算與分析;經(jīng)與帶教老師討論通過后完成硬件實驗樣機(jī)搭建、樣機(jī)性能指標(biāo)測試等環(huán)節(jié),形成完整的工程化的訓(xùn)練過程。
在考核改革中,改變傳統(tǒng)的實驗結(jié)果加實驗報告評價方式,采取考察實踐全過程、實作作品展示、現(xiàn)場答辯、實踐總結(jié)分析等方式,重在考核學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維[5]。
3.加強(qiáng)雙師型教師隊伍建設(shè)。參與“卓越計劃”實踐教學(xué)的教師應(yīng)具有在企業(yè)、醫(yī)院工作或培訓(xùn)的經(jīng)歷,熟悉工程實踐環(huán)境和過程。沒有相關(guān)經(jīng)歷的新任教師必須到企業(yè)或者附屬醫(yī)院相關(guān)科室頂崗工作一年,提高工程實踐能力;專業(yè)教師利用科研合作機(jī)會去合作企業(yè)與企業(yè)工程師共同指導(dǎo)學(xué)生,了解工程環(huán)境和生產(chǎn)過程,積累工程經(jīng)驗;聘請醫(yī)院工程科室、企業(yè)中技術(shù)水平高、實踐工作經(jīng)驗豐富、綜合素質(zhì)好的高級技術(shù)人員作為兼職教師,開設(shè)實踐性強(qiáng)的課程。推動附屬醫(yī)院設(shè)備科、信息科成立教研室,充分利用附屬醫(yī)院工程科室的人員力量,直接參與專業(yè)實踐課教學(xué)。
加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)高級研究人才隊伍建設(shè),大力引進(jìn)海內(nèi)外高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才,探索實施選聘優(yōu)秀科技企業(yè)家、高級工程師擔(dān)任“兼職教授”,推行產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生的“雙導(dǎo)師制”[6-7]。
四、結(jié)束語
針對卓越工程師培養(yǎng)計劃,構(gòu)建立體化、多層次的實踐教學(xué)平臺,在實踐教學(xué)中以學(xué)生為主體,充分調(diào)動學(xué)生的主動性和探索興趣,注重學(xué)生實驗思想、實驗方法和實驗技能的培養(yǎng),提高學(xué)生的動手能力;實踐教學(xué)與科技創(chuàng)新實踐結(jié)合,注重學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),提高學(xué)生的綜合素質(zhì);實踐教學(xué)過程中注重學(xué)生團(tuán)隊合作意識以及學(xué)術(shù)交流能力的培養(yǎng);在實踐教學(xué)過程中注重學(xué)生工程意識、環(huán)境意識和社會責(zé)任感的培養(yǎng),培養(yǎng)出更多合格的生物醫(yī)學(xué)工程卓越工程師。
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關(guān)鍵詞 圖像處理;圖像分析;實踐教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2014)02-0090-02
Practical Teaching Reform of Medical Images Processing and Analysis//Tang Min, Zhang Shibing, Shen Xiaoyan
Abstract Medical images processing and analysis is one of the major foundational courses for biomedical engineering. According to the characteristics of this course, several practical teaching reform measures of medical images processing and analysis are carried out, including experiments and course design and the second classes. The author’s rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students’ abilities, inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.
Key words image processing; image analysis; practical teaching; teaching reform
1 引言
生物醫(yī)學(xué)工程是一個由理、工、醫(yī)交叉融合的新興學(xué)科,是多門工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域滲透的產(chǎn)物,包括生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像處理、生物力學(xué)及生物材料、醫(yī)療器械等多個分支。其中,醫(yī)學(xué)圖像處理與分析是利用數(shù)學(xué)原理和方法,在計算機(jī)上針對不同醫(yī)學(xué)影像設(shè)備(如CT、MRI、B超、PET、SPECT、顯微鏡等)產(chǎn)生的圖像,按照實際需要進(jìn)行處理、加工和分析。隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究與臨床診斷中的應(yīng)用越來越廣泛,因此,醫(yī)學(xué)圖像處理與分析這門課程的地位和作用也日益重要。
該課程是以數(shù)字圖像處理為基礎(chǔ),介紹圖像處理中的基本概念、理論和算法,特別針對醫(yī)學(xué)圖像處理研究中的基本問題以及解決這些問題的原理和實現(xiàn)方法,使學(xué)生能夠編程將圖像處理算法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的處理和分析,是生物醫(yī)學(xué)工程及相關(guān)專業(yè)的核心主干課程之一。
醫(yī)學(xué)圖像處理與分析這一課程起點高、難度大、理論和實踐緊密結(jié)合,課程建設(shè)難度較大。雖然目前已有不少院校開展本課程的教學(xué)工作,但實際教學(xué)情況并不十分理想,主要表現(xiàn)在教材缺乏和實踐環(huán)節(jié)較少。在中國期刊網(wǎng)上,以題名包含“醫(yī)學(xué)圖像處理”或“生物圖像處理”以及題名中包含“教學(xué)”為檢索條件,只獲得文獻(xiàn)18篇,其中涉及該課程實踐教學(xué)的只有6篇,主要集中于虛擬實驗室和實驗教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)[1-6]上,可見在國內(nèi)關(guān)于該課程的教學(xué)研究尚不多見。
筆者結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗,在理論教學(xué)改革的基礎(chǔ)上[7],提出一些實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革措施,以全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,改善教學(xué)效果。
2 實驗與課程設(shè)計的開展
以“科研為教學(xué)服務(wù),教學(xué)促進(jìn)科研”為宗旨,采用MATLAB編程語言為實驗教學(xué)平臺,以醫(yī)學(xué)圖像處理知識為主,同時綜合醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)電子學(xué)等相關(guān)課程的知識,編寫《醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實驗與課程設(shè)計指導(dǎo)書》,設(shè)置驗證型、綜合型和設(shè)計型三大類實驗(參見表1)。其中,實驗1~9為驗證型實驗,學(xué)生通過調(diào)用MATLAB中已有的圖像處理程序來完成實驗,加深對理論教學(xué)重點和難點的理解;實驗10~14是綜合型實驗,學(xué)生針對醫(yī)學(xué)圖像的具體特點,綜合運用多種算法達(dá)到圖像處理的目的;實驗15~24是設(shè)計型實驗,給定實驗?zāi)康暮鸵?,學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并編程實現(xiàn),培養(yǎng)他們查閱資料、分析問題和解決問題的能力[6-8]。
3 第二課堂的實施
為培養(yǎng)學(xué)生的科研實踐能力,教師有意識地在課堂中簡要介紹自己科研項目的基本情況,鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生參加自己的科研項目研究。這不僅增強(qiáng)了他們對該課程的學(xué)習(xí)興趣和重視度,而且使他們親身經(jīng)歷并體驗了醫(yī)學(xué)圖像處理和分析知識怎樣應(yīng)用于科研和臨床。
由于南通大學(xué)附屬醫(yī)院擁有門類齊全的現(xiàn)代化醫(yī)療儀器設(shè)備,因此鼓勵學(xué)生利用假期在醫(yī)院實習(xí),特別是到影像科和檢驗科實習(xí),學(xué)習(xí)和掌握各種儀器的功能和圖像處理的場合,從而有助于他們將理論知識與實際問題相結(jié)合,提高實際工作的能力。
在教學(xué)過程中,適當(dāng)融入一些就業(yè)方向的指導(dǎo),介紹醫(yī)學(xué)圖像處理在醫(yī)院和醫(yī)療器械公司的應(yīng)用狀況,同時簡要介紹課程中沒有涉及但與工作密切相關(guān)的最新最熱門的醫(yī)學(xué)圖像處理知識,供學(xué)生課后自學(xué)和深入研究。這樣一方面增強(qiáng)了學(xué)生的自信,獲得了更好的教學(xué)效果;另一方面也拓寬了學(xué)生的視野,引導(dǎo)他們尋找自己發(fā)展的方向和目標(biāo)。
4 結(jié)論
本文結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗,針對醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出一些改革措施,秉承“加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視應(yīng)用、培養(yǎng)能力”的宗旨,以“內(nèi)容的基礎(chǔ)性、方法的先進(jìn)性、學(xué)科的交叉性”為原則,編寫《醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實驗與課程設(shè)計指導(dǎo)書》,積極開展第二課堂,實現(xiàn)教學(xué)、實驗、科研三管齊下,課內(nèi)、課外、理論、實踐同時并舉的教學(xué)格局,有效提升學(xué)生的綜合知識水平和實驗技能,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計開展及科學(xué)研究奠定堅實基礎(chǔ)。
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