醫(yī)學儀器原理課程的多元化教學模式研究

秦鑫　王昌

摘要：《醫(yī)學儀器原理》作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的主干課程，理論與實踐教學并重，知識點多，涉及醫(yī)學、計算機等相關學科。針對課程特點、教學現(xiàn)狀及存在問題，提出多元化的教學模式，從教學內容、教學手段、考核方式等方面進行教學改革，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，也提高了教學質量和教學水平。

關鍵詞：醫(yī)學儀器原理；多元化教學；創(chuàng)新能力；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）14-0174-02

《醫(yī)學儀器原理》是我校針對生物醫(yī)學工程本科專業(yè)所開設的專業(yè)課程，是專業(yè)主干課程之一。這門課程理論教學與實踐教學緊密結合，是為了對學生以后從事生物醫(yī)學工程領域的應用技術工作打基礎，要求學生了解現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器的特點，掌握常見醫(yī)療儀器的基本構造、工作原理、主要技術指標及醫(yī)學儀器基本的設計原則和方法。但是在實際教學的開展中發(fā)現(xiàn)了一些問題：（1）課程內容抽象，知識點多，涉及多個學科，比如醫(yī)學、計算機等；（2）醫(yī)學儀器的實驗設備老化、更新不及時，實驗項目多是驗證性實驗，大同小異；（3）受學時限制，理論和實驗教學手段單一，結合不夠緊密；（4）考核方式傳統(tǒng)，重理論知識，輕學生實際操作技能等。這些問題一定程度上導致學生學習積極性不高，教學效果不理想，不利于提高學生的綜合素質。因此為了加強學生創(chuàng)新和實踐能力，根據(jù)生物醫(yī)學工程學科和現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器快速發(fā)展的現(xiàn)實，加大教學改革力度，對課程開展多元化教學模式的研究和實踐。

一、豐富教學內容

1.理論教學內容改革。理論課教學選用的教材是華南理工大學出版社出版，余學飛主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計》，教材中主要闡述醫(yī)學電子儀器的特點及常見醫(yī)學電子儀器（心電圖機、血壓計、監(jiān)護儀器等）的原理、結構和設計原則等。為了擴大學生的知識面，優(yōu)化教學內容，一方面把教材上基礎知識安排為學生自學，學生有問題可以找老師答疑；另一方面在課程前期增加一些醫(yī)學傳感器和微機在醫(yī)學儀器設計中應用的相關知識，在課程后期補充些有關于醫(yī)學儀器最新發(fā)展動態(tài)、研究熱點等，這樣安排不僅使教學內容更加連續(xù)和完整，主要是為了培養(yǎng)學生自主學習意識和能力。

2.實驗教學改革。醫(yī)學儀器原理課程的實驗教學和理論教學是相輔相成的，其實驗內容主要是通過人體各種生理信號的檢測及處理，對相關硬件電路進行分析測試，幫助學生理解書本上的理論知識，提高動手能力。筆者利用虛擬儀器技術，結合數(shù)據(jù)采集卡開發(fā)了一個生理檢測信號平臺，不同的生理信號有各自的檢測模塊，比如心電模塊、血壓模塊、呼吸模塊等。通過這個LabVIEW平臺學生自己動手測量生理信號，然后在計算機上觀察信號的波形，還可以通過波形變化，觀察運動對生理信號的影響等。這個虛擬儀器平臺可以擴展功能，感興趣的學生可以在這個平臺基礎上自己設計測量模塊，另外也解決了實驗室設備陳舊，不能及時更新的問題。

在這個平臺上設計的醫(yī)療儀器以血壓測量儀為例，運用血壓信號采集調理電路和LabJACK采集卡在LabVIEW平臺上完成一個虛擬人體血壓儀板。血壓采集模塊的主要功能是將壓力傳感器采集到的血壓模擬信號轉換為數(shù)字電信號，通過數(shù)據(jù)采集卡和系統(tǒng)處理后實時顯示在前面板的Graph控件中，并根據(jù)血壓值計算出相應時刻的心率和平均動脈壓與血壓值實時顯示在系統(tǒng)前面板的數(shù)值顯示控件中。筆者在測量系統(tǒng)針對12個同學測量結果和電子血壓計測量結果進行比較、分析后發(fā)現(xiàn)，血壓測量中收縮壓與實際基本符合，舒張壓與實際存在一定誤差，尚需對傳感器、調理電路和程序進一步優(yōu)化。但是針對實驗教學取得了很好的教學效果，同學們一致反映對血壓測量的原理有了更透徹的認識，對數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、頻譜分析等相關知識均可得到充分的了解。調查問卷統(tǒng)計結果見表1，其問卷對象是生物醫(yī)學工程專業(yè)的24名學生。從調查問卷可以看出來，基于虛擬儀器設計的血壓計用于教學中，激發(fā)了學生的學習興趣，有效地提高了教學質量。

實驗課程除了虛擬儀器檢測平臺實驗，另外開設了綜合設計性實驗。學生分組，自主選擇題目，設計一個小的醫(yī)用電子儀器模塊。主要分三個階段：前期老師指導，學生們查閱資料，自己設計硬件電路和軟件編程；中期畫電路圖，編寫程序，軟件仿真，制作電路板，焊接元件；最后階段各自展示成果，講解設計內容，通過信號發(fā)生器和示波器觀察波形。通過實踐教學，學生們把理論知識應用于實踐中，自己去發(fā)現(xiàn)問題并解決，充分發(fā)揮主觀能動性和合作精神。

3.實驗報告不再拘泥于形式。實驗教學結束要上交報告，一份完整的實驗報告除了必不可少的實驗目的、器材、原理、最終數(shù)據(jù)處理和圖表外，筆者要求學生寫上自己的心得體會和建議，學習有什么問題也可以寫在報告中，課后或下次課大家一起討論解決。研究中發(fā)現(xiàn)，同學們對于這個要求積極響應，態(tài)度很端正地寫出實驗中體會，這不僅使學生加深了實驗印象，還是一個很好的師生互動方法，有助于老師及時地改善教學內容、方法，提高教學效率。

二、改革教學方法

1.多媒體技術和傳統(tǒng)板書相結合。充分利用多媒體資源，理論課堂上用多媒體電子課件和黑板板書相結合的方式授課。利用文字、圖片和動畫、視頻等展示豐富的教學知識，圖文并茂，充分激發(fā)學生學習興趣，活躍課堂氣氛。在此基礎上利用板書隨時解決一些學生提出的問題，尤其針對重點難點，兩種方式相融，充分利用課堂時間，動靜結合，教學效果事半功倍。

2.PBL教學法在課程中的應用。針對教學內容，把PBL（problem-based learning，PBL）教學法引入教學中。PBL教學方法不同于以往課堂上只有老師講、學生聽的現(xiàn)象，在教學中它是以問題為導向，以學生為中心。以生理信號放大電路這部分內容為例，授課前讓學生先自己查閱資料設計出簡單的放大器。課堂上老師再針對生理信號的特點選用幾個典型放大電路，讓其課后分組討論，對電路運算分析等，在下次課堂上每組派一名代表講解。最后老師針對每組的講解，做詳細點評。這種教學方法讓學生在主動學習知識的同時，重要的是可以培養(yǎng)學生的團隊意識和集體精神。

3.走出教室，增加實踐教學。除了課堂上理論教學和實驗室的實驗課外，授課方式不再拘泥于教室和實驗室，筆者給學生安排了醫(yī)院的醫(yī)療儀器的實踐教學。學生們通過去醫(yī)院里面親身體會，感受每種醫(yī)療儀器在臨床上的應用。這個不僅使學生們拓展知識，彌補課堂教學的不足，還有利于學生們開拓眼界，增長見識，提高綜合素質，對其以后步入社會工作打下堅實基礎。

三、多元化考核

課程考核是激勵學生自覺學習、老師檢驗教學效果的手段。為了改革教學評估體系，提出多元化考核系統(tǒng)，加重實踐成績的比例?！夺t(yī)學儀器原理》這門課有理論課考試和實踐課考試。理論課考核就是學校統(tǒng)一安排的書面考試，測試學生對于理論知識的掌握。實踐課考核分兩部分：一是學生的平時成績，包括課堂上儀器使用，實驗中提出問題、解決問題的能力，還有學生書寫實驗報告的能力，主要看報告的規(guī)范度、語言是否精練、數(shù)據(jù)圖表是否清晰等方面；二是考核學生實際操作儀器能力，利用實驗室的實驗設備資源，考前由老師設計多項考題，一般涉及儀器的基本操作和數(shù)據(jù)處理等，不同學生拿到的題目都不一樣。

四、結束語

多元化的教學模式，將抽象的書本知識通過靈活的教學方法灌輸給學生，使醫(yī)學儀器原理這門課程理論與實踐融會貫通，激發(fā)學生學習積極性，鼓勵學生敢于提問、創(chuàng)新，使學習變被動為主動。經過這幾年的教學實踐證明，多元化教學，極大地提高了教學質量，同時對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神也有很大的推動作用。由于多元化教學模式在醫(yī)學儀器原理這門課程的成功實踐，筆者正逐步推廣到生物醫(yī)學工程專業(yè)的其他課程，培養(yǎng)創(chuàng)新型、多元化的高素質人才，使其更好地適應社會的快速發(fā)展。

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