《專業課程設計》實驗教學模式探索與實踐

【摘要】《專業課程設計》是廣東醫學院生物醫學工程專業實踐類課程，為了鍛煉學生的實際動手能力和綜合運用專業知識的能力，本文在傳統課程實驗教學模式的基礎上進行了新的探討與實踐，經過幾年的教學實踐證明，新的教學模式改善了教學效果。

【關鍵詞】生物醫學工程 專業課程設計 實驗教學 教學模式

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0161-02

一、問題的提出

廣東醫學院生物醫學工程專業主要面向廣東省各級醫院和各類醫療儀器公司培養臨床工程方面的人才，在面向實際工作之前，需要掌握基本電子設備的使用、電子測量基本方法、簡單電路故障的檢查與排除以及計算機接口技術和軟件技術等方面的基礎知識和鍛煉，在專業基礎課程教學中也會有以上幾方面實際動手能力的鍛煉，但都是在若干基礎課程的實驗環節中進行的，這些課程的實驗教學僅為基礎的實驗教學，與面向實際工作的要求還有一定的距離，主要存在的問題有：

（1）實驗平臺是現成的實驗裝置，學生只需要按步驟動手接線，一旦離開了實驗裝置，學生幾乎不知道如何去動手進行實驗；

（2）實驗內容是對課本理論知識的驗證，內容固定且單一，僅為驗證電路的原理；

（3）實驗時間較短，每次實驗一般只有2～3節課，可以完成基本實驗內容，但無法進行深層次的實驗研究；

（4）前后兩次實驗間隔較長，有些儀器設備或實驗方法在前次實驗中已經用過，但在下次實驗中因為時間長又忘記了。

因此在這些基礎課程的實驗教學基礎上，需要進行一個綜合性實驗，盡量多地解決上述問題，《專業課程設計》就是這樣一門實踐類課程。

二、《專業課程設計》課程實驗教學新模式探討

《專業課程設計》主要以實驗教學為主，而且是自主型實驗，由學生自行綜合應用所學專業知識，設計并實現一個包括硬件電路和計算機軟件在內的系統，實現醫學信號的采集、放大、濾波、模數轉換、傳輸以及計算機數字信號處理與網絡傳輸等功能，還需要針對所設計的內容、過程和結果撰寫設計報告，記錄設計過程與結果。

相對于傳統的實驗教學模式，主要進行了實驗類型、實驗開展方式、實驗指導方式和實驗考核方式等幾個方面的改革。

1.實驗類型改為設計型

傳統的電子技術實驗教學是在一定的實驗內容范圍內，根據既定的實驗線路在實驗裝置上進行電路連接，測量若干電路輸出結果，這種實驗是對所學理論知識的一種驗證，學生幾乎沒有進行設計的機會，只是機械性地按一定的步驟和方法進行實驗，即使要進行電路連接，也是有確定的實驗線路圖進行對照的，只要按照實驗步驟和實驗要求連接實驗線路圖，實驗結果就會得到。

專業課程設計實驗中，為了改變這種機械性按步驟進行實驗的傳統模式，充分鍛煉學生的實際動手能力，改實驗內容為設計型，根據給定的一個內容，由學生自行設計實現方案，并且付諸實踐，在設計過程中，由學生先進行各個單元模塊的設計與實現，然后再進行總體系統的連接與實現。整個過程視學生能力不同，需要的時間不同，實驗時間不是傳統的固定時間，而是由學生自己安排與分配實驗時間，自由度與自主性很大，很快完成基本實驗內容的可以繼續在廣度和深度方面進行深入研究。

2.實驗分組，各司其職

如前所述，實驗過程中需要進行很多模塊的設計，因此個人很難完成整個實驗，即使能完成也需要很長的時間，這對于一門確定課時的課程來說是不可能的，因此，專業課程設計采取了一種新的實驗開展方式，即實驗分組各司其職，由若干個學生自行組合成一個設計小組，共同進行一個設計題目，每組根據設計內容進行模塊細化，每個人負責一定的子內容，所有人同步進行，由專人負責整體協調，成員各司其職，這樣既可以保證實驗進度，每個人又可以根據自己對專業知識的掌握程度，負責相應的模塊設計工作。在進行模塊設計時，大家各自進行自己負責的內容設計，一般是自己掌握的比較好的地方，但其他模塊可能就不是自己熟悉的，在模塊設計結束后需要各個模塊進行連接測試，這時候就需要各個模塊設計者在一起進行測試，需要和對方進行溝通，了解對方設計的模塊，因此可以熟悉整個系統，達到實驗教學目的。

每年進行設計實驗時，每組7人左右，有一個組長全權負責本組各項事物與實驗安排，其他成員按各自負責內容分配有模擬硬件設計與測試、模數轉換與接口設計與測試、計算機端軟件設計與測試、設計報告撰寫以及電路板焊接等，整個系統的實現離不開每個人的工作，因此設計成員有壓力也有動力，在進行設計時，大家的積極性都很高，都能全身心投入。

3.實驗指導方式進行網絡化嘗試

傳統實驗教學時，學生遇到問題無法解決需要老師指導，因為是特定的實驗內容，事先都進行了仔細的備課，因此老師指導起來得心應手，遇到的問題大多都相同，可以在實驗前針對易出現的問題進行統一講解。而在專業課程設計實驗中，由于實驗內容廣泛，每次各組進行的實驗進度和實驗方案不同，每個人具體進行的實驗內容也不同，因此學生遇到的問題會很多，而且各不相同，每年都會有新問題出現，這給老師統一備課帶來很大的不便。

針對這個問題，在專業課程設計實驗教學中，進行了基于網絡教學的新模式探討，利用實驗室現有的計算機資源，搭建實驗室網絡，建立WEB服務器，開發基于實驗內容和實驗指導的專題網站，將實驗內容、相關參考資料、進度安排、經常會遇到的問題與解決方法、往年的設計經驗等內容等通過網站發布，學生在實驗室中可自行瀏覽。通過這種方式，學生遇到問題時，老師會首先要求學生查閱網站相關資料，如果沒有，老師就先著手解決問題，然后總結情況，將新問題與相應的解決方法發布在網站上，這樣逐漸積累，網站內容就會越來越豐富，老師的教學壓力也會越來越小。

4.實驗考核嘗試采用新的方式

傳統課程考核時，理論課程一般采取筆試的方法，實驗課程一般采取做實驗的方法。本課程既有理論環節也有實驗環節，且以實驗環節為主，因此，在考核時，采取了新的模式，不進行理論筆試，也不進行實驗，而是采取了多種方式結合的形式，主要進行了以下幾方面的考核。

（1）集中匯報，現場演示，在設計的最后進行一次集中上課，主要進行每組設計的驗收，采取的形式是每組先進行公開匯報設計內容與成果，然后進行現場操作，演示操作過程與設計結果。

（2）每組在結束時需要提交設計報告，每份報告都按照統一要求的行文格式，詳細記錄各組設計的過程和結果。

（3）提交每組設計的成品即電路板，電路板按照統一要求的制作標準，要求由各組自己焊接而成的。

（4）在實驗室服務器上提交設計過程中的相關電子材料。

因為要進行集中匯報演示，因此每組在進行設計實驗時，都有一定的壓力，互相之間也有競爭，都想著在全班同學面前表現一下，因此對自己的設計都非常用心，遇到問題也都積極去尋求解決方法，傳統的課程大多數是為了考試為了上課而去學習，而這個實驗課程真的是為了學東西做東西去學習，教學效果是不一樣的。

具體考核采用了分項評分的方法，具體考核項目和方式見見表1。

表1 實驗考核成績評分表

在實驗室的網站上有關于表1中的每項詳細的評分依據，設計匯報考核和操作演示是由各組代表組成的評分小組進行現場評分的，其他都是由老師評閱，其中器件損耗一項因為目前條件不具備，暫時未計分。

5.教學模式改革效果分析

課程實驗教學過程中，通過設計型實驗，加強了學生對專業知識的理解和掌握，通過分組進行實驗鍛煉了學生團隊合作的能力，通過網絡化實驗指導加強了學生自主查找問題答案的能力。經過設計實驗后，學生普遍反映，學了三年的專業知識，在這個設計實驗中真正地得到了應用，自己的動手能力得到了充分的鍛煉，通過自己的實驗，也加深了對醫療儀器內部的工作原理和產品的研發過程的理解，正如2009級學生在設計報告里寫的“通過自己親自動手，才能真正認清理論和實踐的區別，才會知道自己的差距在哪里，問題出現在哪里，才能學到真正的東西”。同時，專業課老師也反映，在設計進行時經常有已經學過的學生去問一些實際使用中的問題，并且這些學生會將學習心得告訴下一屆學生，讓他們在專業基礎課學習中認真學習。

三、結束語

《專業課程設計》課程實驗教學改革從2005級生物醫學工程專業學生開始逐步進行，主要進行了教學類型、實驗開展方式、實驗指導方式和考核方式等方面的探索與實踐，到目前為止已經經過了5屆學生共48組的教學，基本確定了新的教學模式，取得了明顯的教學效果。

新的教學模式雖然比傳統模式有了很大的改進，但仍然需要繼續改進，接下來將要進行的是搭建實驗網上討論區，讓每年進行設計的學生的交流能永久保留下來，這樣后面的學生就可以直接了解相關的問題，更加有助于設計實驗；另外就是學生在進行設計時，對器件的使用沒有節約的概念，電路測試結果不正確時，首先想到的是換一個新器件，因此需要構建一個器件使用的審批與統計系統，記錄設計時損耗的器件，加強學生的成本概念。

課程教學模式的改革是一個嘗試，教學方法也在不斷完善，新的實驗內容也在不斷充實中，既要與傳統課程不同，也要不斷有新的內容充實進去，這樣才能給學生以吸引力，前面的路還很長，還要不斷探索。

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