生物醫學電子課程教學中學生創新意識的培養

摘要創新是高等教育的靈魂。隨著創新型國家目標的提出，創新型人才培養的重任落在了每一名教育工作者身上。如何在一門具體課程教學中有意識地培養學生創新意識是一個需要認真思考并需不斷實踐和探索的課題。本文結合自己在生物醫學電子教學中的經驗，提出了創新人才的內涵及創新型人才培養的一些可行方法。

中圖分類號:G423文獻標識碼:A

高等院校擴招至今已走過10年時間，越來越多的高中畢業生有機會走進高等學府接受高等教育，高校的發展正經歷從快速增長的規模型向內涵式發展轉變。為提高教學質量，培養創新型人才，各高校紛紛從戰略上調整自己的落腳點，使自己在人才競爭的今天不斷為社會培養優秀人才。為創新型國家目標的早日實現，教育工作者應該義不容辭地擔當起培養創新型人才的重任。

生物醫學電子是應用電子技術、信號處理技術和計算機技術解決生物醫學的問題，它是生物醫學工程和醫學物理等學科的一個重要組成部分。由于現代微電子技術和計算機技術的飛速發展，生物醫學與電子技術和計算機的關系越來越密切。隨著國民經濟的高速發展，人民生活水平的日益提高，生物醫學測量和生物醫學儀器設備的應用日益顯示出它的重要性。如何在這樣一門與個人健康密切相關的課程教學中有意識地培養學生創新意識，是筆者一直認真思考并不斷實踐和探索的問題。

培養學生創新意識，首先應該明確創新人才的內涵是什么。筆者認為:扎實的基本功、合理的知識基礎和結構是創新人才應具備的基礎，縝密的邏輯思維是創新人才應具備的必要條件，應變能力以及持之以恒的鉆研精神是創新人才成長的關鍵。在學習工作中，創新型人才能及時吸收新思想、新知識使他們具有獲得所需知識的能力;較高的分析能力、問題意識使他們具有突破經驗的思維方式，能提出新觀念、新思想;鍥而不舍、堅韌不拔的專業精神使他們能通過具體實踐實現所提出的新觀念與新思想。創新人才通常想象力豐富、精力充沛、靈活、開放，具有強烈的求新求變的意識，并能積極應對出現的各種困難。

在生物醫學電子課程教學中，有意識地培養學生創新意識一直是筆者教學的重要目標之一，五年多來為完成這一目標，在教學上作了一些探索，具體做法是:

1 堅持系統化教學體系建設和相對完善的教學內容安排

系統化教學體系是建立合理知識結構的基礎，是創新型人才培養的基礎。在生物醫學電子課程系統化教學體系建設中，按照生物電類醫學儀器的設計和分析為主線組織教學，內容循序漸進。在理論教學中加強了設計和分析方法的講解，注意新技術的發展和方法的引入。在教學內容設計上，結合具體設計提出問題，研究問題實質，再結合所學知識從基本方法入手給出解決問題的思路，有意識地培養學生發現問題、分析問題的能力，提高解決問題的能力，將所學知識融會貫通。在組織教學內容時，圍繞設計和分析中的問題組成相關章節，介紹生物醫學信號的提取方法、干擾和噪聲的抑制措施、前置級設計，以及信號處理的新技術，并將上述方法用于電子類醫學儀器的設計。

2 堅持采用啟發式教學方式

啟發式教學有助于培養縝密的邏輯思維能力。教學中以生物醫學電子知識為載體，采用啟發式教學方式，了解前沿知識及知識的來龍去脈，把這種知識發現過程教給學生，激發學生興趣，引導學生創新，培養他們的獨立思考和解決實際問題中應該具備的嚴謹邏輯推理能力。例如，在講授高輸入阻抗生物電前置放大電路時，改變傳統的先給出高輸入阻抗放大電路并進行分析給出結論的方法，而是根據學生已有的電子技術基礎及認知規律，先講基本差動放大電路，分析差動放大電路的交流參數，發現基本差動放大電路的輸入阻抗不能滿足生物電前置級對其的要求，提出問題并指出問題的癥結，沒有直接給出解開癥結的方法，而是提示他們在電子技術中電壓跟隨器(或串聯負反饋)可以提高簡單放大電路的輸入電阻，同時提示學生提高輸入阻抗應該在兩個信號的輸入回路對電路進行改進。利用這種方法進行講解，充分展示了遇到問題、分析問題癥結、確定解決問題的思路和方法及到解決問題的全過程，使學生掌握了輸入阻抗的精髓及提高輸入阻抗的思路與方法，調動了學生積極參與問題解決的意識。

3 堅持有意識地培養學生的危機意識和進取精神

危機意識是不斷進取、持之以恒鉆研的基礎和動力。在教學中適時地向學生講述學科發展的動態、現狀及前沿，有利于學生的危機意識和進取精神的培養。例如在課程概述環節，我會結合具體的數字向學生介紹下面的事實:20世紀60年代，BME在美國迅速發展，隨著各種新技術的產生和在人類健康領域中的應用，BME產業已成為當前世界經濟發展最快、國際貿易額增長速度最高的產業之一。從學生眼神及情緒中我看到了他們內心的那種激情，看到自己即將從事事業的希望所在，告誡自己要努力。同樣也是在概述環節，我也會結合具體數字相學生傳達以下的現實:BME產業主要集中在工業發達國家，如美國、日本等，他們依靠強大的科技實力和雄厚的工業基礎，占有了全球BME市場的80%以上。高檔次的醫療儀器、設備、人工器官等科技含量高、附加值高的產品幾乎被這些國家壟斷。學生眼神及情緒也告訴我他們內心的憂慮，學生從中看到自己即將從事事業任重道遠，告誡自己要加倍努力。

4 堅持理論教學與實踐環節并重

結合理論教學內容，安排教學的實踐環節，并且在實踐中增加綜合型、設計型、研究型實驗的內容，鼓勵學生多動腦并動手嘗試，使理論教學與實踐教學相得益彰，提高學生邏輯思維與應變能力。實踐結果表明，這樣的設計提高了學生主動學習并思考的積極性。例如有同學在波形變換實驗結束后的提出這樣的疑問:在壓控電壓源二階低通濾波器的輸入端是峰峰值為12v的三角波，在輸出端我測得的峰峰值為5.8v的5Hz正弦波。但是利用傅里葉變換所得到的三角波的傅立葉級數為:f (t) =cos()。當令n=1時得到三角波的基頻成分，其幅值等于，公式中n=1、E=12v，計算得到基頻的幅值為14.6v。與實驗測得的5.8v相差很大，但是反復計算均為此結果，不知道是哪里出現了錯誤。通過獨立思考及與教師的溝通問題解決了，學生從中的收獲不言而喻。

5 堅持師生相動

教學中提倡師生之間相互學習、相互切磋、相互啟發、相互激勵，改變教師單向灌輸知識的教學方法，有助于發散思維能力的培養，切磋中有助于新思路、新思想的萌發。比如我們在講到電子類醫學儀器的原理部分時，給學生布置的作業之一就是結合某一種電子類醫學儀器作調研，并根據調研結果完成一篇調研報告，學生作好PPT，并安排一次全班范圍的交流，4人一組。從設計調研內容、到查找參考文獻、到調研策劃及實施、最后到完成調研報告，同學們的熱情非常高，匯報的時候，也都積極參與，互相合作，認認真真地將調研結果圖文并茂的加以展示，在提問環節，同學及老師結合報告內容向報告者提問，報告小組同學會如實回答。針對實驗中出現的現象，學生也會積極思考并提出自己的獨立看法并展開討論。例如有一個同學在壓頻轉換實驗中發現:在壓頻轉換的低頻部分實驗結果與理論值相差較大，為此，他給我發了這樣一封郵件:我覺得問題的關鍵在于三極管從截止到飽和需要一定的時間，在這段時間中三極管處在放大狀態，這時電容會緩慢的放電，電壓會緩慢的降低，當低過參考電壓時，比較器就會作出反應將三極管關閉，所以在輸出頻率比較低的情況下，我們所測得的鋸齒波的峰峰值并不是理論中的數字，而是一個很小的電壓值。我及時回復他，并給與他充分的肯定。類似的提問及討論還有很多，對同學們提出的各種問題或看法，我都會與提同學交流，比較典型的問題我還會安排在全班進行討論，效果很好。

6 堅持板書、多媒體教學相結合

教學手段是實施教學方法的具體做法，要成功地實現先進的教育觀念，還要充分考慮具體的教學內容，適時靈活地采用多樣性的教學手段。例如:在講授基本概念、基本原理等內容時，考慮到課件可能會讓學生沒有時間去主動思考，沒有時間去體會其中嚴謹背后簡單的美和創造的樂趣，所以我在講授相關內容時會采取板書為主、課件為輔的教學手段，啟發式教學，培養縝密的邏輯思維能力。

7 為人師表，嚴于律己

創新首先要從教師做起，只有教師有創新精神，學生才能濡染創新意識，要求老師要積極參與科研，提高業務水平，增強教師的學識魅力;教師為人師表也表現在，教師有責任在提高學生的道德修養方面以身作則，不斷與時俱進的加強自身的思想政治素質、道德文化修養，用一言一行感染學生的心靈，增強教師的人格魅力;抓好學生工作，要有好的學風，良好的課堂環境，教師才有教學改革的熱情。在教學過程中，通過教師的言傳身教，在為學、為人、為師這三方面有機融合并達到內在統一。

胡錦濤總書記在黨的十七大報告中，把優先發展教育，建設人力資源強國擺在以改善民生為重點的六項社會建設任務之首，同時把提高自主創新能力，建設創新型國家作為促進國民經濟又好又快發展的首要舉措，為高等學校人才培養和科學研究工作提出了更高要求。創新是一個國家強盛的表現，創新是高等教育的靈魂所在，創新人才的培養任重而道遠。

基金項目:北京工業大學精品課程建設項目