《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程教改初探

梁志遠(yuǎn) 鄧軍民 石宏理 李春林

（首都醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，中國 北京100069）

0 引言

隨著生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展，從物理學(xué)和醫(yī)學(xué)派生的各種應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)緊密和醫(yī)學(xué)儀器結(jié)合。醫(yī)學(xué)電子技術(shù)是所有醫(yī)學(xué)儀器、設(shè)備的基本技術(shù)，醫(yī)學(xué)電子儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在臨床檢驗(yàn)、診斷、治療等領(lǐng)域和基礎(chǔ)研究工作中。有關(guān)醫(yī)用電子儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)和使用、典型的醫(yī)用電子儀器設(shè)計是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的基本能力。《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程是為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的四年級本科生開設(shè)的一門專業(yè)課，課程為必修、考試課。主要學(xué)習(xí)討論醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計和常用醫(yī)學(xué)電子儀器的原理。我校安排的總學(xué)時為90，其中理論學(xué)時54，實(shí)驗(yàn)學(xué)時36。在學(xué)習(xí)這門專業(yè)課之前，學(xué)生在工程方面已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了普通物理學(xué)A、高等數(shù)學(xué)A、電工與電路分析、模擬電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、脈沖數(shù)字電子技術(shù)、嵌入式原理與應(yīng)用、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等課程，在醫(yī)學(xué)方面學(xué)習(xí)了與專業(yè)相關(guān)的生理學(xué)和解剖學(xué)等課程，因此，可以說《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程是上述知識的匯集點(diǎn)，也是工程學(xué)與醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)教育的結(jié)合點(diǎn)，這正是本課程學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，而這也正是醫(yī)科大學(xué)的優(yōu)勢所在。如何在有限的課堂教學(xué)時間里，突出本課程學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，發(fā)揮優(yōu)勢，使學(xué)生終身受益；如何避免學(xué)生的被動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的興趣和主動性，是教學(xué)中不得不面對的重要問題，因此，教師必須認(rèn)真研究改進(jìn)教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[1]。

1 教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)和動力

我國光學(xué)界的元老王大絎先生曾說過：“儀器是認(rèn)識世界和改造世界的工具”。醫(yī)學(xué)電子儀器是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究和臨床診療不可或缺的特殊工具，借助這個特殊的工具，使人類的感知能力和體力技能都得到極大的拓展。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展促進(jìn)了醫(yī)學(xué)電子儀器的不斷更新?lián)Q代，新理論、新方法、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，更進(jìn)一步地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的深入發(fā)展。所以，醫(yī)學(xué)電子儀器是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的動力，而醫(yī)學(xué)的發(fā)展又成為醫(yī)學(xué)電子儀器發(fā)展的發(fā)動機(jī)。

醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)電子儀器相互依存，交叉融合，共同發(fā)展。這種發(fā)展模式要求對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)要具有寬厚的學(xué)識基礎(chǔ)，豐富的專業(yè)知識，醫(yī)學(xué)電子儀器的教學(xué)內(nèi)容需要適應(yīng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展變化，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生工程化的思維方式，通過對典型儀器的解剖分析，幫助學(xué)生理解儀器設(shè)計的一般過程和規(guī)律，將以前學(xué)習(xí)的分散知識，匯集到對儀器原理的分析和理解的過程中，不斷鞏固原有知識，串聯(lián)新的知識，形成完整的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)。從而具備從事生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)技術(shù)工作的知識、能力和素質(zhì)。這也是我們研究討論課程教學(xué)改革的新視角。

適應(yīng)醫(yī)學(xué)電子儀器的快速發(fā)展和滿足人才培養(yǎng)的需要就是教學(xué)改革的主要出發(fā)點(diǎn)和原動力。

2 教學(xué)改革主要探索的內(nèi)容和實(shí)效

《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程包括理論課和實(shí)驗(yàn)課兩個部分，教學(xué)改革一般涉及教學(xué)內(nèi)容及其優(yōu)化、教學(xué)方法、以及考核方法等[2]，本文嘗試從新的視角研究討論課程教學(xué)的改革。

2.1 根據(jù)醫(yī)學(xué)電子儀器的發(fā)展適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

由于醫(yī)學(xué)電子儀器的種類眾多，涉及的技術(shù)面廣，任何一種技術(shù)進(jìn)步都會引起醫(yī)學(xué)電子儀器的更新?lián)Q代。因此，發(fā)展十分迅速，技術(shù)更新速度快是醫(yī)學(xué)電子儀器一個顯著的特點(diǎn)。由此產(chǎn)生不斷增加的新內(nèi)容與有限教學(xué)時數(shù)的矛盾。因此，必須緊跟學(xué)科發(fā)展，及時更新教學(xué)內(nèi)容，刪減已被淘汰儀器的相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)的重點(diǎn)仍然在對典型儀器的基本原理理解之上，使理論與實(shí)際相符合，充分講授醫(yī)學(xué)電子儀器設(shè)計中的最新技術(shù)特點(diǎn)。

2.2 有效利用現(xiàn)代教學(xué)手段

大四年級的學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，具有一定專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，具備了初步的分析問題的能力，部分的學(xué)生還參加過科研實(shí)踐的鍛煉，因此對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)理解能力得到很大程度的提高。但普遍不足的是對臨床使用的醫(yī)用電子儀器接觸和了解得很少，特別是在臨床如何使用缺少了解，這是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要障礙，僅僅依靠平面媒介教學(xué)很難讓學(xué)生理解儀器工作的動態(tài)過程，既浪費(fèi)時間，又影響效果。而通過制作微視頻和動畫展示醫(yī)用電子儀器的工作原理和臨床應(yīng)用的動態(tài)過程，形象而又生動，可以明顯提高學(xué)生的關(guān)注度，提升學(xué)習(xí)興趣，加深對知識的理解。同時，有助師生之間展開交流，深入討論儀器的科學(xué)原理及其臨床應(yīng)用。例如，在講解激光治療治療機(jī)的過程中，同學(xué)們對為什么有十幾種不同波長不同工作模式的激光治療機(jī)都用可于臨床治療，而對特定的適應(yīng)癥又只有一種最適合的治療機(jī)，感到難于理解，為什么一種治療機(jī)不能用于治療多種適應(yīng)癥，這是教學(xué)中出現(xiàn)的難點(diǎn)，以往需要通過介紹大量的圖表和照片，占用較多的學(xué)時才能夠講清楚，而通過微視頻，很容易觀察到激光與靶組織相互作用的過程，以及不同治療機(jī)在臨床治療中的區(qū)別，用較短的學(xué)時就可以讓學(xué)生理解激光治療機(jī)的原理、作用過程和治療效果，對學(xué)生提出的問題也容易對比微視頻進(jìn)行解答，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生也積極想?yún)⑴c實(shí)驗(yàn)活動。

2.3 理論課與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的相互促進(jìn)

與理論課程同步開展的實(shí)驗(yàn)課程的初衷是圍繞生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，安排學(xué)生通過使用接近實(shí)際臨床醫(yī)療設(shè)備的實(shí)驗(yàn)?zāi)K試驗(yàn)，掌握人體常見生理參數(shù)的采集與處理及分析方法，提高學(xué)生的分析能力和實(shí)際動手解決問題的能力，可以加深對理論課知識的理解。但存在的缺點(diǎn)是學(xué)生自主性較差和實(shí)驗(yàn)缺少設(shè)計環(huán)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)。由于醫(yī)學(xué)電子儀器的設(shè)計是離不開實(shí)驗(yàn)的，一方面通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證儀器的工作原理；另一方面，通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)計的正確性。可以說，通過實(shí)驗(yàn)可以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，評價學(xué)生的動手能力。因此，實(shí)驗(yàn)課對學(xué)習(xí)專業(yè)課的知識具有重要的作用。

可以有兩種方法提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力，第一種方法是按原有的實(shí)驗(yàn)課安排，對學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱和實(shí)驗(yàn)器材清單，由學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)，提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒āy試對象，給出采集的數(shù)據(jù)、分析處理的結(jié)果。第二種方法是讓學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)，在學(xué)校提供的開放式實(shí)驗(yàn)室，由學(xué)生自主設(shè)計并開展醫(yī)學(xué)電子儀器的實(shí)驗(yàn)，報告結(jié)果。采用第二種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以適當(dāng)減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)要求，獲得更多的自由學(xué)習(xí)時間，參與更多的科研活動，獲得高于第一種實(shí)驗(yàn)方法的評價分?jǐn)?shù)。有利于發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)更具有創(chuàng)新能力的學(xué)生。

2.4 教學(xué)應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生的課外科研活動

興趣是學(xué)習(xí)第一益友，對有興趣學(xué)習(xí)和研究醫(yī)學(xué)電子儀器的學(xué)生，教師應(yīng)當(dāng)給予特別的關(guān)注，注意提供更多的科研實(shí)踐機(jī)會。第一是學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，承擔(dān)一定科研工作或輔助教師進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，更多地了解醫(yī)學(xué)電子儀器的設(shè)計開發(fā)過程，培養(yǎng)潛在的科研人才。第二是開設(shè)第二課堂活動，開闊眼界，補(bǔ)充更多的知識。也應(yīng)該鼓勵學(xué)生利用醫(yī)學(xué)電子儀器的專業(yè)知識參與高校的科技競賽，展示學(xué)生的科研才能和學(xué)識素質(zhì)。從學(xué)生的課外科研活動可以發(fā)現(xiàn)專業(yè)課教學(xué)的亮點(diǎn)，為教學(xué)改革指出方向，從而使教學(xué)活動更富有成效。

2.5 教學(xué)應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)科建設(shè)

學(xué)科是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)的依托基礎(chǔ)，承擔(dān)醫(yī)學(xué)電子儀器課程教學(xué)任務(wù)的教師團(tuán)隊(duì)成員分別處于不同的學(xué)科方向，從實(shí)際教學(xué)效果看，反而比處于單一學(xué)科的教師教學(xué)效果要好。一方面這是由于醫(yī)學(xué)電子儀器課程本身就是一個跨越多種學(xué)科的知識體系，教師十分熟悉自己所處學(xué)科的學(xué)術(shù)和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，使教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容更貼近實(shí)際，精簡課程教學(xué)內(nèi)容，更容易串聯(lián)相關(guān)課程的知識點(diǎn)，使教學(xué)內(nèi)容不斷跟上學(xué)科的發(fā)展。多學(xué)科的參與有助于提升教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。另一方面，有利于學(xué)生對多個學(xué)科方向的了解，從而為其結(jié)合自身實(shí)際，參與科研活動創(chuàng)造了條件，擴(kuò)大了選擇范圍。同時培養(yǎng)了學(xué)生對交叉學(xué)科的興趣與綜合能力的提高。

3 結(jié)束語

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是一個快速發(fā)展的學(xué)科，越來越多地與其他學(xué)科交叉融合。《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程作為該學(xué)科重要的專業(yè)課，成為本專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的匯集點(diǎn)，對檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力，具有重要的作用。同時，由于醫(yī)用電子儀器在不斷更新?lián)Q代，快速發(fā)展，《醫(yī)用電子儀器原理與實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)需要不斷改革，才能跟上科學(xué)發(fā)展的潮流，滿足社會對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的需要。為此，在教學(xué)中，要適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，有效利用教學(xué)手段，理論課與實(shí)驗(yàn)課相互促進(jìn)，注意結(jié)合學(xué)生的課外科研活動，充分依托學(xué)科建設(shè)的成果。總之，教學(xué)是一門藝術(shù)，需要不斷地探索前行，目的只有一個，就是為社會培養(yǎng)有用的工程技術(shù)人才。

［1］吳凱,吳效明.醫(yī)學(xué)電子儀器課程改革研究與人才培養(yǎng)的探索[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2007,6(24)：461-463.

［2］周晶,邱媛媛,王敬時,沈曉燕.《醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計》課程的教改探索[J].科技信息,2013(11)：28.