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[关键词]实践教学;生物医学工程;人才培养;教学方法
1引言
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是综合生命科学与工程技术的理论、方法和手段,依靠理、工、医紧密结合,促使多种理工学科向生物与医学渗透和相互交叉的新兴学科。21世纪,多学科的交叉是科学发展的重要趋势,提高科技创新能力是我国科学发展的关键,是“十一五”我国科技发展的方向。生物医学工程作为交叉学科,在生命科学的发展中有着巨大的潜力,对生物医学工程学科创新人才培养模式的探索,是本学科乃至我国高等教育教学改革的重要目标之一。如何整体培养和提高每一个本科生的科技创新能力,是今后相当长时期内至关重要的教学改革课题。
西安工业大学生物医学工程专业的培养目标是以生物医学电子为主要方向,强化学生动手能力、设计能力和创新意识,培养具备生命科学、电子、信息、计算机技术的基础知识,能在生物工程、生物医学工程、医学仪器、医用电子设备、医疗信息技术及电子、仪器、信息领域等从事研究、设计、制造、应用和管理的复合型高级工程技术人才。本专业目前存在的问题是①如何解决该专业繁重教学内容与较少教学时数的突出矛盾,并达到宽基础、高素质、重实践、求创新的高层次综合性人才的培养目标;②如何解决现存教材不能满足教学要求的矛盾;③如何加强专业知识的教育,增加学生的感性认识,创新能力,培养学生实践能力。我们针对这些问题做出了一定的改革,获得了较好的效果。
2改革教学方法是造就跨世纪综合性人才的重要环节
由于该专业属于交叉学科,故涉及学科广,包括了生物、医学、电子、信息、计算机等多学科的知识,故每门学科均需要讲授,但教学课时少。如何做到使学生对每门科目均有所掌握。并能将其很好的结合、创新应用于今后的研究中,培养高层次综合性人才是生物医学工程专业教学改革探讨的问题之一。改革教学方法,积极采用启发式、讨论式、学导式、研究式教学方法和现代教育技术手段组织教学,培养学生的科学批判精神和探索发现能力,引发学生的创新潜能。针对教学难点和重点进行定期和不定期的课堂讨论,对部分难点重点问题请学生上讲台发表见解,加深了学生对所学知识的理解,得到了很好的效果。例如生物传感器的教学中,该课程属于交叉性课程,是生物知识与仪器知识的结合与交叉。该门课程也是对先期学习课程的一个好的应用,学习如何将已学知识结合,并应用于新的领域,解决新的问题。该门课程让每个学生都有机会上讲台发表自己对关键知识的见解,进行讨论。不定期的课堂讨论安排在部分难点重点教学以后,组织学生发表见解,进行讨论。课题讨论的成绩计入学生的平时成绩。使课堂不再局限于传授与接受,而是学生自主学习,老师从旁指导,解惑。取得了不错的效果。
3以优化知识结构、提高综合素质为指导修订教学讲义
由于生物医学工程专业属于一级学科,国家尚未制定出二级学科,许多高校虽然都开设了生物医学工程专业,但侧重点均不相同。如西北工业大学的生物医学工程专业侧重于生物医学材料,而我们专业则侧重于生物医学电子。因此目前市面上的相关书籍并不能使用于每个高校的教学。应根据生物医学工程具有理、工、医紧密结合、多种学科相互交叉的特点,按照前沿性、先进性的原则修订教学讲义。我们根据这一原则编写了《生物医学工程专业外语讲义》和《生物化学实验讲义》。《生物医学工程专业外语讲义》是鉴于目前国内关于专门针对生物医学工程专业的专业外语书籍很少,而且偏重点不同,有的偏重于医学,有的偏重于生物。因此结合本专业的特色,编写一本适合本专业学生使用的专业外语讲义。该书要体现本专业学生的专业特色,书中的内容要包含了仪器、生物、医学及三者之间的结合的英文文章,且内容要新颖、易懂、生动有趣。使学生在学习专业外语的同时,也能透过文字掌握新的知识,调动学生的学习热情。而《生物化学实验讲义》是考虑到本专业学生并非生物学科的学生,为了体现本专业的办学特色和培养目标,生物化学实验讲义中除了包括生化基本实验外,还体现了学生对生化仪器的使用和讲解,使学生在实验的同时对生物工程仪器熟悉和掌握,为后续的生物医学仪器课程打下基础。讲义的修订和编写是教学改革的探索,使教学与特色相统一,得到了较好的效果。
4生物医学工程专业实践性教学环节的创新
鉴于传统的生物医学工程专业主要以理论教学为主,实践性教学环节少,不能真正培养学生的实践能力和工程创新能力等问题,我们针对实践教学进行了改革和创新。
首先,加强教师队伍,教师在实践性教学中起主导作用,业务素质的高低将直接影响实践性教学质量及学生创新能力和实践能力的培养。积极构建高层次、高水平、高学历的实验技术队伍。近年来引进了一批有实践经验的人才,快速提升了实践性教学指导水平;我院还鼓励年轻教师进实验室锻炼、申报和参与科研课题,从而加强了年轻教师工程实践能力和科研能力的培养。其次,加强实验室硬件建设,提高实验室的整体水平。本校投入100万元建设了四个具有先进水平的生物医学工程实验室,极大地提高了实验条件和实验水平。最后,加强学生实践能力的培养。一方面,开设专门的实践课程《细胞分子生物学技术》,该门课程一半课时讲授,一半课时使学生进入实验室动手做实验,提高学生动手能力和实践能力。另一方面,发挥了老师在学习、实践和生活中对同学的引导和指导作用。从大三开始,结合老师的科研项目,实行教师和学生的双向选择,学生可以利用星期天、节假日和课余闲暇时间到老师的实验室,在老师的指导下,直接参与到老师的科研活动中来,进一步巩固所学理论知识,并将所学专业知识与老师的科研工作密切结合,提高了学生的创新意识,锻炼了学生的动手能力。
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术,现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号,现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等,而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备,如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性,人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学(血液流变学)、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料,其大多数是需要植入人体,需要具备耐腐蚀、化学稳定性,需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料,根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求,包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中,光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上,其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析,包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析,以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生,将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学,十分广泛,仅四年内进行如此庞大的知识学习,学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此,我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析,在此基础上,提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性,该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗,有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践,更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系,无法由某一个从业人员掌握,需要各方向的协作与合作,由此认为,设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学,其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才,其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作,运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗,所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识,然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习,成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才,毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作,在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业,以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等,其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程(如影像学、信息学等)的基本理论知识及能力,能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗(或信息管理等)和医学成像(或医学信息等)技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像(或信息学、医学超声学等)的基本理论知识,受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练,具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力,基本的仪器(装备)维修保养能力”上。
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色,其主干课程应注重基础医学、临床医学,同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类,如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程,基础和临床医学类课程,如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程,然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程,如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等,部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业,但需要按照本校特色来设置课程,切忌大而全无特色,或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业,如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院,四川大学高分子科学与工程学院等,各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例,其前身是生物科学与医学工程系,创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透,应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题,发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识,掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法,并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力,具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才,这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标,按照其特色制定为“以工程为主,以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据,培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”,偏向于材料工程学。由此可知,在综合性大学工科以及理工科大学中,生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容,其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程(如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等)的基本理论知识及能力,能在医疗设备相关企事业单位从事设备(或装备)设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识,受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.1.2课程设置
基于工科特色,其主干课程应注重工科基础理论的学习,了解医学基础知识,同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业,其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习,设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等,医学类课程设置了基础医学与实验,涵盖人体解剖学知识,专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等,同样,课程设置也应按照本校特色加以取舍。
关键词:生物医学工程;计算方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0119-02
一、引言
《计算方法》综合了计算数学和计算机科学相关知识,具体研究利用计算机解决数学问题的相关理论和相关方法。该课程作为我校生物医学工程专业本科学生的课程,目前仅有理论教学环节,教学效果有待提高。本文结合生物医学工程专业特点,基于我院在医学影像成像方法的研究成果,借助我校信息学科与计算机学科的优势,对《计算方法》课程教学改革进行探讨。将《计算方法》课程的理论知识应用于医学成像中,包括CT成像、近红外光学成像和光致超声成像等,以期摸索出适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
二、计算方法课程特点及教学存在的问题
随着科学技术特别时计算机科学与技术的高速发展,科学计算已成为继理论分析、实验研究之后的第三种科学研究手段。计算方法研究利用计算机解决科学问题的相关理论和方法,是科学计算的核心。作为数学理论与工程应用之间的一个纽带,计算方法在很多学科领域发挥着重要作用,很多高校已将该课程作为学生的必修或选修基础课程。
计算方法紧密结合数学理论和计算机科学,是数学的一个重要分支,也是理工科学生一门重要的基础课程。计算方法研究利用计算机解决数学问题的相关理论和方法,强调计算机技术的实际应用和数学算法的工程实现,对学生的动手能力有较高的要求。由于与工程实践密切结合,该课程的教学必须理论与应用并重。
《计算方法》课程具有以下特点:(1)计算方法课程不仅涉及高等数学中学过的相关理论内容,而且注重运用这些理论去解决问题,而不是理论本身。它有助于加深学生对数学理论的理解和认识。(2)计算方法课程公式较多而且难记。(3)强调对计算机的使用,尤其是在计算机上借助一定的软件平台实现相关算法。
生物医学工程是一门兴起于20世纪60年代的交叉学科,涉及化学、数学、物理、药学、生物t学、电子技术、工程技术、材料、计算机技术和信息技术等众多学科及领域。该学科综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,具有综合性强、知识结构交叉跨度大、发展速度快等特点。从事该专业的本科生不仅需要电子技术、生命科学、电子与信息科学相关的基础理论知识;而且还需具备生物医学与工程技术相结合的科学研究能力。由于生物医学工程学科知识结构的交叉性和综合性,对高校培养的该专业人才需要更高、更全面的能力素质要求。
我校生命科学技术学院将《计算方法》课程作为大三生物医学工程与生物技术专业学生的选修课,经过几年的教学,存在的主要问题如下:
1.《计算方法》课程教学内容照本宣科,与生物医学工程专业基本无联系。目前,课程教学内容与生物医学工程专业以及生命科学技术学院研究方向基本上没有联系,结合不够紧密,没有将生物医学工程专业领域涉及的科学计算学生所学专业领域科学计算问题融入教学计划和教学内容。
2.《计算方法》重点在于理论教学,对数值实验能力的强调不够。以往的教学环节中,选用的教材在内容安排上没有对数值计算过程中实验过程的描述。老师在授课过程中,忽略了学生数值实验能力的培养。实际上,这门课程不仅具有完整的理论体系,更是一门实践性很强的课程,数值实验在该课程中必不可少。
三、教学改革具体措施
针对上述问题,本文从教学内容、教学模式和考核方法等方面进行研究,结合生物医学工程专业特点,基于生命科学技术学院科研平台,加强数值实验,摸索适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
1.扩展《计算方法》教学内容。我校《计算方法》课程选用西北工业大学出版社出版的教材《计算方法》,教材内容包括计算误差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多种迭代法求解线性方程组、特征值和特征向量的计算、最小二乘法求解方程组、曲线拟合、曲线插值、以及数值积分与数值微分等,课程内容大部分涉及的都是数学理论,以及各种方法的详细推导,教材上的例子主要是简单的数学问题,与实际应用联系较小,与生物医学工程专业更是没有联系。我们在教学过程中,结合我院科研以及生物医学工程专业特点,在理论讲解与公式推导的同时,融合医学成像具体实例,让学生了解如何在本专业领域运用该课程相关知识。
2.开设《计算方法》实验教学。为提高学生动手能力,我们在经典计算方法课程内容基础上,结合生命学院科研项目,加入与生物医学工程专业相关的应用实例,例如CT图像重建,计算方法课程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT图像重建,基于学院CT硬件系统采集的数据,结合合适的成像模型,学生上机编程完成CT图像重建。通过该实例学生不仅了解了CT成像原理,更掌握计算方法在CT成像中的应用。再例如辐射传输方程的求解问题,该问题在生物医学成像中普遍存在。辐射传输方程属于复杂的偏微分方程,在光学成像前向建模中,需要求解该方程,而计算方法课程中有一章的内容讲解偏微分方程的数值求解方法,学生可以开展基于数值方法的辐射传输方程求解。同时,我们加大编程仿真,特别要指导学生应用所学知识进行生物医学工程应用实践。
3.完善《计算方法》教学模式。《计算方法》课程的目的是让学生利用计算机,结合一定的软件工具,解决实际问题。考虑到课程特点,以及学生前期已经学习Matlab语言,我们使用Matlab软件作为计算方法的编程工具。我们在当前计算方法课程的课堂教学安排中,除了理论教学,还增加仿真实验。教师在课堂讲解时,进行详细演示,同时要求学生课后进行编程与上机。课后作业采用计算机编程完成,学生提交报告,给出程序代码以及运行结果。使学生通过仿真实验掌握计算方法中的理论知识,同时学会编程运用计算方法相关内容解决实际问题,提高动手能力。
4.改进《计算方法》考核方式。传统《计算方法》课程考核采用笔试形式,主要考查的是学生对基本知识点的掌握情况。本文改革中,我们兼顾知识与能力的评价标准考核学生学习效果。评价标准主要包括:计算方法基本理论知识、基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法、生物医学工程实际问题解决能力。对于计算方法基本理论知识的考核,采用笔试闭卷形式;对基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法,考核学生在计算机上利用Matlab语言编程实现误差分析、二分法和迭代法求解方程组、数据插值、数据拟合、数值积分与微分等;对于生物医学工程实际问题解决能力的考察,给出两到三个生物医学应用问题,要求学生根据现有数学模型,基于测量数据问题求解,并给出误差分析结果。总之,采用形式多样的考核方式,对学生的综合能力进行测评。
四、结语
本论文对计算方法课程改革进行了探讨,构建教学研用有机结合的计算方法教学体系。通过基础知识传授、计算机仿真实验、医学断层成像具体问题实践,建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的相互衔接的计算方法学教学体系;同时,生物医学工程专业背景下的算方法教学,融合了包括分子数学、生物、计算机与信息等多学科知识,对学生的理论、实践与应用能力协同训练与提升,为多学科交叉复合型创新人才的培养奠定基础。
参考文献:
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[5]焦纯,卢虹冰,张国鹏,等.结合计算思维能力的培养,深化生物医学工程教学改革[J].医疗卫生装备,2014,35(9):141-143.
Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
(School of Life Science and Technology,Xidian University,Xi'an,Shaanxi 710071,China)
一、生物医学工程专业实习的现状
现在一般生物医学工程专业学生的临床实习时间为三到六个月,进行医学影像专业全科学习。学生进入各实习科室后,由教学秘书进行各科室轮转安排,当值的技师指导参与日常的医疗行为。在工作中,发现生物医学工程专业的学生实习工程中存在着一定的问题:1)对学生要求不严,临床技师忙于医疗服务,不能系统的讲解仪器的性能、操作等,只能遇到具体的病例具体指导,就会导致学生掌握细枝末节,不能整体掌握仪器的情况出现。2)由于生物医学工程专业的学生毕业后不一定从事影像技术操作,学生学习的热情度不高,组织纪律性不严。3)学生的基本功不够扎实,对影像技术的综合运用,比较影像学的知识掌握的比较欠缺。
二、生物医学工程专业实习过程中的注意事项
1)实习前的服务理念培训
实习生在学校接受的是专业知识学习,很少有服务理念,而进入实习医院后,将成为医院员工的一部分,实习生言行举止将直接影响医院和科室的形象。其中,个人形象、与患者的语言交流、如何接听电话、如何应对常见的投诉或意外情况是培训的关键,是带教的重要部分。我的体会是实习生的服务意识培训要达科室的标准才能进入专业岗位,才能与患者及带教老师交流。
2)严格详细的带教计划
大型综合医院影像科一般X线、CT、超声、MRI等专业岗位。各专业岗位的工作内容和实习要求不同,实习生又分为专科和本科两个层次,实习时间又有三个月、半年,每个实习年度进入影像科的实习生人数也不一样,因此,要使每个实习生能够相对公平地在各专业岗位获得相当的实习机会。即每天进入一个岗位的人数、实习时间、实习教师、实习资源等基本一致,实习前制订严格详细的带教计划十分关键,计划包括《全体实习生年度实习安排总表》和根据总表制订的《每个实习生实习安排及考核表》,总表将每个实习生对应一个唯一编码按照实习时间长短及专业岗位编入表中。保证实习机会的公平和实习秩序。个体表则严格规定了各实习生在各专业岗位的实习次序、进人时间、结束时间、专业组长确认签名、实习评价、备注中的实习要求等,个体表由实习生进入新岗位时交给岗位组长.以保证实习过程的完成和实习效果[1]。
3)实习生进入专业岗位相关的课题组
操作标准化并不意味着影像技术操作不能创新。新指标、新技术的临床应用价值探讨,同一疾病不同影像设备的诊断效果研究,疾病扫描参数的变化研究等,这些研究几乎是
无穷无尽的,需要影像技术及实习人员的参与。实习生通过一些简单实用的与专业岗位工作有关的研究的锻炼,一方面能更深入掌握实习知识,另一方面学习到了医学研究的方法。
4)强调专业英语和计算机学习的重要性
随着高新技术在影像技术领域的广泛应用,使得CT、MRI、CR、DR等医学影像技术进入高速发展的时期.在这些众多的高端仪器里,键面多是英文显示,并且计算机的功能和软件也在不断更新和提高,因此,有必要加大学生专业外语和计算机课程比重,提高影像技术人员的外语和计算机水平[2]。
5).适当增加到设备科轮转的时间
生物医学工程专业的学生毕业后会有相当一部分人从事大型仪器设备的售后维修工作。而临床实习过程中,实习生基本都在影像科轮转,掌握大型影像设备的同时对维修技能的培养有所欠缺。实习生到设备科学习,可以全面的了解医院的医疗设备情况,学习小型仪器设备的维修,更好的掌握维修方法,锻炼维修技能,对以后的工作有所帮助。
6)医院应加强师资队伍的培养
随着医疗竞争的激烈,医患纠纷的紧张,部分教师感觉到压力很大,少数教师会应付的心理,感觉教学任务,应付完就行了。还存在一些客观因素,比如影像科是按各功能单元划分,磁共振、超声、CT、X线诊断等各成体系,难免造成教师对各单元掌握知识的不全面,造成知识传输过程中的错误。加强师资队伍的培养可以从两个方面进行:一是实行影像科大轮转,可以使教师全面掌握大型影像设备的知识,掌握常见故障及解决办法;二是固定实习带教老师,医院制定实行带教老师培养政策,拓宽青年教师的知识面,加强对带教老师能力的培养。同时,在工资待遇方面给予奖励,提高带教老师的带教热情,增强责任感,带教效果将会有很大的提升。
三、总结
【关键词】医用电子仪器;课程;教学;改革
0 引言
随着生物医学工程技术的发展,从物理学和医学派生的各种应用技术已经紧密和医学仪器结合。医学电子技术是所有医学仪器、设备的基本技术,医学电子仪器已经广泛应用在临床检验、诊断、治疗等领域和基础研究工作中。有关医用电子仪器的基本原理、结构和使用、典型的医用电子仪器设计是生物医学工程专业学生应具备的基本能力。《医用电子仪器原理与实验》课程是为生物医学工程专业的四年级本科生开设的一门专业课,课程为必修、考试课。主要学习讨论医学仪器的设计和常用医学电子仪器的原理。我校安排的总学时为90,其中理论学时54,实验学时36。在学习这门专业课之前,学生在工程方面已经系统学习了普通物理学A、高等数学A、电工与电路分析、模拟电子技术、信号与系统、脉冲数字电子技术、嵌入式原理与应用、电子技术实验等课程,在医学方面学习了与专业相关的生理学和解剖学等课程,因此,可以说《医用电子仪器原理与实验》课程是上述知识的汇集点,也是工程学与医学基础教育的结合点,这正是本课程学习的特点,而这也正是医科大学的优势所在。如何在有限的课堂教学时间里,突出本课程学习的特点,发挥优势,使学生终身受益;如何避免学生的被动学习,提高学习的兴趣和主动性,是教学中不得不面对的重要问题,因此,教师必须认真研究改进教学,丰富教学内容,适应学生学习的特点,更好地实现教学目标[1]。
1 教学改革的出发点和动力
我国光学界的元老王大绗先生曾说过:“仪器是认识世界和改造世界的工具”。医学电子仪器是现代医学研究和临床诊疗不可或缺的特殊工具,借助这个特殊的工具,使人类的感知能力和体力技能都得到极大的拓展。现代医学的不断发展促进了医学电子仪器的不断更新换代,新理论、新方法、新技术、新产品不断涌现,更进一步地促进了医学的深入发展。所以,医学电子仪器是现代医学发展的动力,而医学的发展又成为医学电子仪器发展的发动机。
医学与医学电子仪器相互依存,交叉融合,共同发展。这种发展模式要求对生物医学工程专业的学生培养要具有宽厚的学识基础,丰富的专业知识,医学电子仪器的教学内容需要适应生物医学工程学和临床医学的发展变化,重点培养学生工程化的思维方式,通过对典型仪器的解剖分析,帮助学生理解仪器设计的一般过程和规律,将以前学习的分散知识,汇集到对仪器原理的分析和理解的过程中,不断巩固原有知识,串联新的知识,形成完整的生物医学工程专业的知识结构。从而具备从事生物医学工程专业技术工作的知识、能力和素质。这也是我们研究讨论课程教学改革的新视角。
适应医学电子仪器的快速发展和满足人才培养的需要就是教学改革的主要出发点和原动力。
2 教学改革主要探索的内容和实效
《医用电子仪器原理与实验》课程包括理论课和实验课两个部分,教学改革一般涉及教学内容及其优化、教学方法、以及考核方法等[2],本文尝试从新的视角研究讨论课程教学的改革。
2.1 根据医学电子仪器的发展适时调整教学内容
由于医学电子仪器的种类众多,涉及的技术面广,任何一种技术进步都会引起医学电子仪器的更新换代。因此,发展十分迅速,技术更新速度快是医学电子仪器一个显著的特点。由此产生不断增加的新内容与有限教学时数的矛盾。因此,必须紧跟学科发展,及时更新教学内容,删减已被淘汰仪器的相关内容。教学的重点仍然在对典型仪器的基本原理理解之上,使理论与实际相符合,充分讲授医学电子仪器设计中的最新技术特点。
2.2 有效利用现代教学手段
大四年级的学生已经完成基础课的学习,具有一定专业理论基础知识,具备了初步的分析问题的能力,部分的学生还参加过科研实践的锻炼,因此对专业课程的学习理解能力得到很大程度的提高。但普遍不足的是对临床使用的医用电子仪器接触和了解得很少,特别是在临床如何使用缺少了解,这是学生学习的主要障碍,仅仅依靠平面媒介教学很难让学生理解仪器工作的动态过程,既浪费时间,又影响效果。而通过制作微视频和动画展示医用电子仪器的工作原理和临床应用的动态过程,形象而又生动,可以明显提高学生的关注度,提升学习兴趣,加深对知识的理解。同时,有助师生之间展开交流,深入讨论仪器的科学原理及其临床应用。例如,在讲解激光治疗治疗机的过程中,同学们对为什么有十几种不同波长不同工作模式的激光治疗机都用可于临床治疗,而对特定的适应症又只有一种最适合的治疗机,感到难于理解,为什么一种治疗机不能用于治疗多种适应症,这是教学中出现的难点,以往需要通过介绍大量的图表和照片,占用较多的学时才能够讲清楚,而通过微视频,很容易观察到激光与靶组织相互作用的过程,以及不同治疗机在临床治疗中的区别,用较短的学时就可以让学生理解激光治疗机的原理、作用过程和治疗效果,对学生提出的问题也容易对比微视频进行解答,通过学习,学生也积极想参与实验活动。
2.3 理论课与实验课教学的相互促进
与理论课程同步开展的实验课程的初衷是围绕生物医学工程专业学生的培养目标,安排学生通过使用接近实际临床医疗设备的实验模块试验,掌握人体常见生理参数的采集与处理及分析方法,提高学生的分析能力和实际动手解决问题的能力,可以加深对理论课知识的理解。但存在的缺点是学生自主性较差和实验缺少设计环节,无法实现对学生的自主创新能力培养。由于医学电子仪器的设计是离不开实验的,一方面通过实验验证仪器的工作原理;另一方面,通过实验检验设计的正确性。可以说,通过实验可以检验学生学习效果,评价学生的动手能力。因此,实验课对学习专业课的知识具有重要的作用。
可以有两种方法提高实验课的教学质量和学生的综合能力,第一种方法是按原有的实验课安排,对学生提出实验项目名称和实验器材清单,由学生设计实验,提出实验目的、方法、测试对象,给出采集的数据、分析处理的结果。第二种方法是让学生自主设计实验,在学校提供的开放式实验室,由学生自主设计并开展医学电子仪器的实验,报告结果。采用第二种方法进行实验的学生可以适当减少实验次数要求,获得更多的自由学习时间,参与更多的科研活动,获得高于第一种实验方法的评价分数。有利于发现和培养更具有创新能力的学生。
2.4 教学应当结合学生的课外科研活动
兴趣是学习第一益友,对有兴趣学习和研究医学电子仪器的学生,教师应当给予特别的关注,注意提供更多的科研实践机会。第一是学生参与教师的科研项目,承担一定科研工作或辅助教师进行科学实验,更多地了解医学电子仪器的设计开发过程,培养潜在的科研人才。第二是开设第二课堂活动,开阔眼界,补充更多的知识。也应该鼓励学生利用医学电子仪器的专业知识参与高校的科技竞赛,展示学生的科研才能和学识素质。从学生的课外科研活动可以发现专业课教学的亮点,为教学改革指出方向,从而使教学活动更富有成效。
2.5 教学应当结合学科建设
学科是实现人才培养、科学研究、社会服务的依托基础,承担医学电子仪器课程教学任务的教师团队成员分别处于不同的学科方向,从实际教学效果看,反而比处于单一学科的教师教学效果要好。一方面这是由于医学电子仪器课程本身就是一个跨越多种学科的知识体系,教师十分熟悉自己所处学科的学术和技术发展状况,使教学的相关内容更贴近实际,精简课程教学内容,更容易串联相关课程的知识点,使教学内容不断跟上学科的发展。多学科的参与有助于提升教学水平和教学质量。另一方面,有利于学生对多个学科方向的了解,从而为其结合自身实际,参与科研活动创造了条件,扩大了选择范围。同时培养了学生对交叉学科的兴趣与综合能力的提高。
3 结束语
生物医学工程学科是一个快速发展的学科,越来越多地与其他学科交叉融合。《医用电子仪器原理与实验》课程作为该学科重要的专业课,成为本专业教学内容的汇集点,对检验学生的学习状况,培养学生的专业综合能力,具有重要的作用。同时,由于医用电子仪器在不断更新换代,快速发展,《医用电子仪器原理与实验》课程的教学需要不断改革,才能跟上科学发展的潮流,满足社会对生物医学工程专业人才的需要。为此,在教学中,要适时调整教学内容,有效利用教学手段,理论课与实验课相互促进,注意结合学生的课外科研活动,充分依托学科建设的成果。总之,教学是一门艺术,需要不断地探索前行,目的只有一个,就是为社会培养有用的工程技术人才。
【参考文献】