在醫(yī)學(xué)高校中《醫(yī)用傳感器》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

　　摘 要： 《醫(yī)用傳感器》是醫(yī)學(xué)高校中生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)除驗(yàn)證理論知識外，還可以增強(qiáng)動手和實(shí)踐能力。作者針對本院實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，并結(jié)合本校的醫(yī)學(xué)背景，分別從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制三個方面對實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革相關(guān)問題作探討。
　　關(guān)鍵詞： 《醫(yī)用傳感器》課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革 醫(yī)學(xué)高校
　　
　　1.引言
　　在醫(yī)學(xué)高校中，《醫(yī)用傳感器》是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)一門知識面較寬、綜合性較強(qiáng)的專業(yè)必修課，著重研究用于生物醫(yī)學(xué)信號檢測方面的各種傳感器。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是高校培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際動手和分析問題能力的重要環(huán)節(jié)和途徑。對于《醫(yī)用傳感器》這門課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不可缺少的重要部分，是理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此我院迫切需要對《醫(yī)用傳感器》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行相應(yīng)改革，旨在加深學(xué)生對醫(yī)用傳感器檢測原理的理解，達(dá)到設(shè)計和應(yīng)用醫(yī)用傳感器的目的。
　　2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析
　　我院《醫(yī)用傳感器》課程總共72學(xué)時，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)占24學(xué)時。在教學(xué)計劃上，實(shí)驗(yàn)課從屬于理論課，沒有獨(dú)立的學(xué)分教學(xué)體系，存在“重理論輕實(shí)踐”的現(xiàn)象，大大影響了對學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和動手能力的培養(yǎng)。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前采用的是浙江大學(xué)精密儀器系研究生產(chǎn)的CSY-2000系列。這種儀器集種傳感器、顯示儀表于一體，組成了一個完整的測量系統(tǒng)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的線路圖簡單地連幾根導(dǎo)線就完成了實(shí)驗(yàn)，對于使用的傳感器檢測原理、測量電路等很少知曉，很難達(dá)到理論與實(shí)踐結(jié)合的目的。
　　CSY-2000系列可以做35個實(shí)驗(yàn)，但符合教學(xué)大綱要求并且和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)很少，其主要原因在于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)對傳感器有特殊的要求。而且實(shí)驗(yàn)基本上以驗(yàn)證性為主，綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)較少，無形中限制了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮。例如，在CYS實(shí)驗(yàn)平臺上使用光電傳感器測量轉(zhuǎn)速，這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)并不需要，但生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)可以利用光電傳感器探測人體脈搏波，并能測量人體血氧飽和度等生理指標(biāo)，這樣才能使學(xué)生將學(xué)到的理論知識和醫(yī)學(xué)檢測相結(jié)合，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)造力［１］。
　　3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與研究
　　本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革在我校生物醫(yī)學(xué)工程班級進(jìn)行，結(jié)合我院的醫(yī)學(xué)背景，主要從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制三個方面進(jìn)行改革。
　　3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
　　增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)，由原來的24學(xué)時增至30學(xué)時。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為兩大類：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。
　　驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)依附于課堂理論教學(xué)，側(cè)重于加強(qiáng)學(xué)生對基本傳感器原理的理解、測量方法的掌握及測量結(jié)果的分析。目前，我院已開設(shè)8個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個實(shí)驗(yàn)3個學(xué)時，以電阻式、電容式、電感式和霍爾式等傳感器為主要內(nèi)容。學(xué)生必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，上交實(shí)驗(yàn)報告。將MATLAB軟件引入實(shí)驗(yàn)中，利用其強(qiáng)大的代數(shù)運(yùn)算和化簡功能對傳感器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理、繪制曲線。
　　設(shè)計性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以傳感器為主并與具體電路構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)，用“任務(wù)書”的形式下達(dá)給學(xué)生，一般3—4個學(xué)生為一組。表1給出了設(shè)計性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［２］。每組學(xué)生自行選擇一個題目作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為6個學(xué)時，大部分實(shí)驗(yàn)只給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求，而不規(guī)定具體的實(shí)驗(yàn)方法及步驟，讓每個學(xué)生親自動手發(fā)揮傳感器的功能，這樣不僅能提高學(xué)生的獨(dú)立操作能力，更有利于增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。并且鼓勵學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中結(jié)合LabVIEW軟件，降低實(shí)驗(yàn)成本，即各種類型的傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過必要的濾波和放大等電路后，通過安插在電腦中的數(shù)據(jù)采集卡，將調(diào)理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入計算機(jī)中，利用LabVIEW界面，完成對被測對象信息的顯示、存儲和數(shù)據(jù)分析處理。要加大實(shí)驗(yàn)室開放時間，給學(xué)生提供更多、更方便的實(shí)驗(yàn)機(jī)會，通過實(shí)驗(yàn)不斷鞏固課堂上學(xué)到的理論知識。
　　3.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的革新
　　首先，長期以來，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)從實(shí)驗(yàn)原理到步驟都由老師面面俱到地講解，然后由學(xué)生按部就班地操作。這樣的教學(xué)方法使學(xué)生處于消極被動的地位，學(xué)生的動手能力沒有得到真正的培養(yǎng)，嚴(yán)重阻礙了綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。因此應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)方法，即在實(shí)驗(yàn)開始時，就要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課上采用啟發(fā)提問的方法，引導(dǎo)學(xué)生自己分析實(shí)驗(yàn)的線路圖，并對實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)分析處理。一旦學(xué)生在自己的探索中完成實(shí)驗(yàn)，就會有一種成就感，就會覺得相關(guān)的理論知識不再深奧難懂。
　　其次，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，各個實(shí)驗(yàn)往往相互獨(dú)立，學(xué)生等到下次實(shí)驗(yàn)時，對上次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)印象不深刻了。因此在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上，可以將針對同一被測量的實(shí)驗(yàn)安排在一起，通過比較法加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解與掌握。如測量位移的傳感器就有電容式傳感器、霍爾傳感器、電渦流傳感器等。這些傳感器由于結(jié)構(gòu)不同，工作原理不同，因而測量精度有所不同。學(xué)生可以通過比較測量結(jié)果的非線性誤差，達(dá)到對整個理論知識的融會貫通。
　　此外，在線路或儀器出現(xiàn)故障時，應(yīng)鼓勵學(xué)生自己動手分析故障原因并加以排除，而不要讓老師或者實(shí)驗(yàn)員直接解決，這樣可以激發(fā)學(xué)生主動思考。在實(shí)驗(yàn)過程中，要多給學(xué)生驗(yàn)證自己想法的機(jī)會。只有通過親手驗(yàn)證，學(xué)生印象才會深刻，這樣往往比驗(yàn)證一個老師給定題目的效果更好。
　　3.3實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制的改進(jìn)
　　考核方式是教學(xué)管理中的一個重要手段，發(fā)揮考核方式的監(jiān)督作用是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革順利進(jìn)行的關(guān)鍵［３］。目前，以實(shí)驗(yàn)報告成績定優(yōu)劣的只注重結(jié)果而忽視過程的考核方式，嚴(yán)重影響了高技能專門人才的培養(yǎng)，因此，需要對考核機(jī)制改革。將實(shí)驗(yàn)課總成績分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（占70%）和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)（占30%）兩部分。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)=10%考勤+30%實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)完成情況+60%實(shí)驗(yàn)報告；設(shè)計性實(shí)驗(yàn)主要以學(xué)生最后完成情況作為成績評定。這種考核辦法一方面督促學(xué)生按時上課，增加出勤率，另一方面增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識，充分重視能力的培養(yǎng)，對提高學(xué)生的操作能力和解決實(shí)際問題的能力都有很大的幫助。
　　4.結(jié)語
　　《醫(yī)用傳感器》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要注重將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與理論教學(xué)改革相結(jié)合，相輔相成。改革不僅能讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫接?xùn)練和提高，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析解決問題的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)不斷改進(jìn)，使《醫(yī)用傳感器》課程的實(shí)驗(yàn)更貼近生物醫(yī)學(xué)工程的實(shí)際需求。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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　　［3］韋春玲，王步飛.傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討［J］.思茅師范高等專科學(xué)校學(xué)報，2009，25，（3）：78-81.
　　
　　本文由溫州醫(yī)學(xué)院2010年校級教改課題（項(xiàng)目編號JGEL2010050）資助。