醫(yī)學儀器原理及單片機實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究

艾信友　江少鋒　周旭欣　王玉　余祖龍

摘要：培養(yǎng)具有醫(yī)療儀器軟硬件設計、調試、應用與維護的綜合能力和創(chuàng)新能力是生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)目標。該文通過對當前實踐教學環(huán)節(jié)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現狀的分析，找出效果差的原因，改革醫(yī)學儀器原理及單片機實踐課程教學，采用項目驅動、自主學習等方法進行醫(yī)療儀器設計全過程的訓練，以培養(yǎng)和提高學生的綜合素質和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

關鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；實踐教學；項目驅動；自主學習

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0110-02

《國務院辦公廳關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》（國辦發(fā)〔2015〕36號）要求高校到2020年建立健全課堂教學、自主學習、結合實踐、指導幫扶、文化引領融為一體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。如何通過實踐教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，是教學改革中值得探索的一個問題。對此，生物醫(yī)學工程專業(yè)在“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”課堂教學中引入創(chuàng)新理念，實施理論與實踐緊密結合的做法，基于自身的專業(yè)特點和教學需求做了一些探索和嘗試，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主的教學模式上，取得了較好的成效。

一、當前實踐教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現狀分析

課程設計是高校開設的實踐教學的重要環(huán)節(jié)，也是高校培養(yǎng)合格技術人才的必要措施。目前在課程設計的教學與實踐過程中還存在著一些弊端，如過分注重課堂教學的知識傳授與灌輸，忽視了對學生的實踐能力、知識的綜合運用和科研能力的培養(yǎng)，使得學生的創(chuàng)新精神比較缺乏，創(chuàng)業(yè)手段比較貧乏，創(chuàng)業(yè)技能比較匱乏，以致創(chuàng)新產業(yè)績效不突出。所以，我們在教學過程中，要抓住教師的主導地教與學生主動地學這對牛鼻子，不遺余力地在教學的全過程注重發(fā)揮教師在教學中的主導作用，同時特別不能忽視學生學習過程中的主動性和創(chuàng)造性。

大多數高校所開設的課程設計實踐教學環(huán)節(jié)是教師指定一些實驗題目由學生進行選擇，再由實驗室規(guī)定了可供使用的元器件明細表，由學生在其中選擇，讓學生按照已知的方法和步驟進行設計。另外，課程設計的題目也多以驗證性為主，課程設計的考核方式也主要以學生驗證性課程設計作品和教師對學生的主觀印象為主。結果這些做法在一定程度上限制了學生的思路，不利于對學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，甚至在一定程度上還束縛了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)才能的充分發(fā)揮。

目前，本專業(yè)單片機實踐教學，主要要求學生利用單片機采集相關信息，進行簡單處理，顯示相應結果，或實現簡單的控制功能，與醫(yī)療儀器專業(yè)聯系不緊密。在這種教學環(huán)境下，學生在專業(yè)綜合應用能力上沒有得到應有的提高，與社會需求存在一定的差距，并且難以獲得應用單片機系統整體開發(fā)醫(yī)療儀器的經驗，難以樹立和提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

二、醫(yī)學儀器原理及單片機實踐課程進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的可行性

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育具體到專業(yè)學習時，必不可少地要通過實驗技術大力培養(yǎng)學生工程實踐能力及創(chuàng)新設計能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力在學生實踐過程中主要體現在“交流溝通、自主學習、專業(yè)知識應用、產品設計”等方面。在目前的專業(yè)培養(yǎng)計劃中，我們首次將“醫(yī)學儀器原理”與“單片機”課程整合為“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”的重創(chuàng)新設計的課程。其特色和優(yōu)勢在于該課程是以醫(yī)療儀器的設計為載體，通過對醫(yī)療儀器進行分析，在選題、方案及原理分析、硬件設計、軟件設計、系統調試、產品化設計、撰寫設計報告等實踐環(huán)節(jié)，對學生進行醫(yī)療儀器設計全過程的訓練。將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入到教學環(huán)節(jié)中，在工程實踐中培養(yǎng)學生綜合產品設計和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

三、醫(yī)學儀器原理及單片機實踐課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實踐

本課程分別從理論教學、實踐教學、項目實施和自主學習方面進行了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐，旨在提高學生交流溝通、自主學習、專業(yè)知識應用、產品設計等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，并使之能得到可持續(xù)發(fā)展。

1.“嵌入式”理論教學。在“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”課程教學中，通過精心選擇教學內容，采用“嵌入式”教學方法，將一些先進的醫(yī)療儀器的設計方法和創(chuàng)新理念融入到課堂教學中，從而提高學生專業(yè)知識、自主學習、產品設計等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2.“啟發(fā)式及開放式”實踐教學。“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”課程，具有內容雜、難度大、時間長、實用性強的特點，有必要結合課程實際采用啟發(fā)式學習及開放式實踐的教學模式，并以“學生為主體、教師為引導”的教學方法來提高課堂教學效率與效果。比如結合研究項目，在具體內容、方法及其應用方面進行啟發(fā)式及開放式教學，可提高學生交流溝通、自主學習、產品設計等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.項目驅動。“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”教學環(huán)節(jié)，是全面應用所學專業(yè)知識的過程。項目選擇上體現以人為本、以學生為主的理念。項目擬題緊扣專業(yè)特點，采用學生自主擬題和教師擬題相結合，既符合學生運用新思維、新方法將學到的知識用于實踐的愿望，又解決了部分學生擬題缺乏可行性和創(chuàng)新性的問題。

“項目驅動”實踐教學模式，其核心就是將實踐教學內容項目化，即以項目為框架，以項目設計方法細分為各個“子項目”作為支架，各“子項目”對應相應課程，使學生在學習相應課程時沿著“支架”逐步攀升。“項目驅動”在設計方面可分為“方案及原理分析、硬件設計、軟件設計、系統調試、產品化、設計報告”6個“子項目”。其中硬件設計分為“電源電路、信號采集、信號調理、信號處理、執(zhí)行電路、電路板設計”6個“子項目”；軟件設計又分為“系統軟件設計、底層驅動設計”2個“子項目”，并將系統調試再分為“硬件電路調試、軟件調試”2個“子項目”。各“子項目”對應相應課程，如“方案及原理分析”對應“醫(yī)學儀器原理”和“微機式儀器設計”課程。項目實施分解圖如圖1所示。

采用“項目驅動”通過多門課程共同完成具體醫(yī)療儀器產品設計，把復雜問題簡單化，極大地激發(fā)了學生的學習熱情和實踐興趣，鍛煉了學生專業(yè)知識應用、自主學習、產品設計等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，能使其在今后就業(yè)與創(chuàng)業(yè)中大展身手，創(chuàng)造業(yè)績。

4.教學互動平臺建設。為了打破課內課外教學的限制，為學生自主學習提供教學互動平臺，課題組在學校網絡教學平臺網頁中構建了“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”網絡課程，向學生提供教師團隊、教學大綱、教學方法、教學條件、教學效果、參考教材、教學資源等內容。通過互動平臺實現教學互動、資源共享、移動學習等功能，為學生自主學習的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供全方位支持。

四、結束語

在“醫(yī)學儀器原理及單片機實踐”課程中進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，對學生進行醫(yī)療儀器設計全過程的訓練，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，掌握醫(yī)療儀器設計開發(fā)的方法和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。通過本課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，學生在課題申報、論文發(fā)表、專利申請等創(chuàng)新能力較以前有了很大提高，為將來在醫(yī)療電子領域做出更大貢獻奠定了堅實的基礎，是一個值得普遍推廣的教學新法。

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