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生物医学工程学是一个新兴的、发展迅速的专业,除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高新技术之一。以1984年为例,美国生物医学工程和系统的市场规模约为110亿美元,到2000年其产值已达400~1000亿美元。然而我们对这个专业的了解却少之又少,似乎提到它我们就只想到推销医疗器械的人,我们的思维和潜意识中已经把这个专业和推销医疗器械画上了等号。其实不然,本期我们将把这个专业简单介绍给大家,供考生参考。
名词解释・生物医学工程
生物医学工程兴起于20世纪50年代,它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,而且发展非常迅速,已经成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。这个名词最早出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会,1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会,后来成为国际生物医学工程学会。
生物医学工程是一门理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。其目的是为了解决医学中的有关问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。
有识之士认为,在新世纪,随着自然科学的不断发展,生物医学工程的发展前景不可估量。生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科,这是它最大的特点。
生物医学工程的主要课程:现代生物学导论、生理学、定量生理学、生物学专题、生物医学工程概论、电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、电磁测量、计算机文化基础、高级语言程序设计、微机原理与应用、计算机图形学、信号与系统、数字信号处理、自动控制原理、人体运动信息检测与处理、生物医学电子学、医用电子仪器、医学仪器设计、医学图像处理、医学模式识别等。
毕业生具备以下基本能力:
1.掌握电子技术的基本原理及设计方法;
2.掌握信号检测和信号处理及分析的基本理论;
3.具有生物医学的基础知识;
4.具有微处理器和计算机应用能力;
5.具有生物医学工程研究与开发的初步能力;
6.具有一定的人文社会科学基础知识;
7.了解生物医学工程的发展动态;
8.掌握文献检索、资料查询的基本方法。
名校盘点・国内外排名靠前的学校
国内生物医学工程一级学科排名靠前的学校是:
东南大学、清华大学、北京大学、复旦大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学、北京航空航天大学、浙江大学、重庆大学、西安交通大学、天津大学。其中东南大学在多次评估中蝉联第一。
美国生物医学工程排名前十位的学校是:
约翰・霍普金斯大学、佐治亚理工学院、杜克大学、麻省理工学院、加利福尼亚大学圣地亚哥分校、莱斯大学、斯坦福大学、宾夕法尼亚大学、华盛顿大学、加州大学伯克利分校。
重点推荐・天津大学生物科学与医学工程学院
天津大学环境科学与工程学院是环境、能源、市政等方面的人才培养基地和科学研究中心。学院定位和建设目标为“国内一流,世界知名”,按照“高起点、新机制、办特色、创一流、持续发展”的建院方针,不断招揽国内外高级优秀人才,在学科建设、人才培养、科研开发和应用推广等方面协调发展,快速实现重点突破。
学院下设环境科学与生态系、环境工程系、建筑环境与设备工程系三个教学单位和中澳能源合作中心、建筑节能研究中心、座舱空气革新性环境研究中心、建造环境研究室、中心实验室、环评中心、遗传工程研究所及植物生物技术研究所。拥有环境科学与工程一级学科,环境工程、环境科学、市政工程、热能工程和供热供燃气、通风与空调工程5个二级学科。拥有覆盖全部二级学科的博士点和硕士点,并与建筑学院联合培养建筑技术专业博士研究生,建有环境科学与工程博士后流动站。
学院科研实力雄厚,先后承担或参加“863”
“973”、国家“十五”“十一五”重大攻关项目、国家自然科学基金项目、博士点基金项目、天津市重点攻关和基层研究项目。
学院积极开展对外交流,与国际上著名大学、研究机构和企业开展合作,建立定期和不定期的互访交流。通过国外企业资助,为学生建立了科技创新基金和创新奖,鼓励学生积极创新,提高学习积极性。学院40%左右的本科毕业生继续研究生的学习,其中有近一半的学生是经考核合格免试进入硕士研究生学习,一部分学生还能进入硕博连读学习。学院还有一部分优秀学生可以选择攻读院内或校内其他专业第二学位,获得双学士学位证书。50多年来,学院已经为国家输送了大量本科生、硕士生和博士生等高层次专业人才,为中国环境保护、能源利用和市政工程领域的发展作出了重要贡献。
有问必答・关于报考
通用公司、飞利浦、东芝、西门子、强生、日立、 中国迈瑞。
问题2:生物医学工程相关产业发展前景?
生物医学工程发展非常迅速,除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高新技术之一,已经成为世界各国竞争的主要领域之一。以医疗器械为例:
2005年开始,中国已成为仅次于美国和日本的世界第三大医疗器械市场。
2006年,中国医疗器械进出口额首次突破百亿美元大关,进出口总值为105.52亿美元,同比增长17.57%。
2010年,中国医疗器械总产值达1000亿美元,在世界医疗器械市场上的份额达到5%,到2050年这一份额将达到25%。
问题3:我国生物医学工程的创始人是谁?
我国生物医学工程的创始人是韦钰院士。她1940年出生,1965年南京工学院电子工程学研究生毕业,1981年获西德亚琛工业大学工学博士学位,是第一位获得博歇尔奖章的中国人,1994年当选为中国工程院首批院士。
问题4:生物医学工程专业有何特点?
生物医学工程是一门交叉学科,以理工科为基础,学习各种相关技术在医学诊断与治疗中的运用。如影像技术,CT、B超的原理与应用;各种医用传感器;典型仪器的原理等。它最突出的特点是:交叉复合、知识融合。比如它融合了工程科学(信息、电子、材料)、医学(生理、解剖)、生命科学(生物学、分子生物学)、理学(数学、化学、物理)、人文社科(文史哲)等学科知识。
问题5:毕业生有怎样的出路?
【关键词】卓越工程师;3I特质;专业知识;能力;品德
近30年的改革开放推动了我国经济的快速发展,同时为国际化高质量的工程技术人才提供了需求空间。然而,多项研究表明,我国只是工程教育大国而非强国,我国的工科学生面临着不能满足社会需求而产生的失业的压力。在此背景下,教育部为贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010~2020)》,于2010年启动了工程教育的重大改革项目“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)。“卓越计划”的启动对传统的人才培养观念和模式提出了挑战。“如何培养合格的卓越工程师人才”成为各大高校,特别是国家和地方首批“卓越计划”试点的高校和专业务必思考的首要问题。根据“卓越计划”的要求与理念,很多高校提出了从专业基础知识、能力和品德综合素养三个方面进行卓越工程师人才培养的模式[1-2]。
1“卓越工程师”及3I特质涵义
教育部高教司相关负责人表示,希望通过“卓越计划”的实施,能够引导工程教育的改革方向,让工程教育回归工程。也就是说,“卓越计划”希望培养的学生具备相应的工程技术和专业能力,具备追求卓越的精神和态度,能够真正服务企业和社会。“卓越计划”的实施不是培养能力超强的高级工程技术人才,而是要求培养具备知识、能力和品德综合素养,即具备3I(Initiative,IndustrialandIntegrative)特质的现代工程技术人才。目前,清华大学、北京理工大学、东南大学等高校在卓越计划的推动下,开始探索生物医学工程专业卓越工程师人才培养新模式。但是这些高校大多是综合性、或理工类院校,具有较强的工科背景和条件。然而对于医学院校的生物医学工程专业而言,工程技术基础相对薄弱,不能够复制其它高校的人才培养模式。因此,我们需要根据自身的背景与条件,摸索一套适合医学院校生物医学工程专业卓越工程师培养的3I人才培养模式。
2改革思路与应用
为了能够真正实现知识、能力和品德综合素养的培养,本校生物医学工程专业从不同角度、不同层面渗透3I特质的培养理念,充分展现3I特质的人才培养模式。
2.1优化专业课程设置与实践体系
由于生物医学工程是新型交叉学科,具有多个研究方向,因此在本科的教育中也可以根据市场需求,细化专业方向,设置具有专业方向特色的专业基础课程与专业课程。比如我校生物医学工程专业设有一个医疗电子仪器方向,因此我们在该方向的课程体系中设置了各种医学设备相关的课程,比如《医学影像设备学》、《医用治疗设备》、《检验分析仪器》等课程。实践体系主要包括专业实验、见习、实习,学生竞赛,科研实训小组等。根据教育部关于实验教学的指导意见,我校生物医学工程专业在新培养方案的修订过程中,对专业实验的设置进行了大幅改革,大大增加了实验教学的学时比例,加大了设计性、综合性实验的比重。为了巩固学生的理论知识,提高学生学习的兴趣和热情,对低年级学生在课堂之外成立兴趣小组,开展电子电路的初步实践,培养学生的动手能力;鼓励学生参加各类大学生竞赛和参与教师的科研课题,培养学生的自学能力、分析问题解决问题的能力、创新精神和团队意识,今年学科组成立了生物医学工程专业科研实训小组,由专业老师负责指导。
2.2建立校企合作平台
根据专业方向,拓展更多相关的实习基地,建立长期有效的校企合作平台,有针对性地培养学生对专业方向和专业知识的了解和学习,让学生对本专业在社会中的应用领域和应用价值有初步认识,便于专业理论知识的巩固和就业目标的确定。“卓越计划”要求企业全程参与卓越工程师人才培养的过程,林健教授也对国内外校企合作的情况进行了分析,并提出参考方法与建议[3]。从2012年开始,我校生医专业开始与一医疗器械公司开展合作办学,开办“卓越班”。该班由生物医学工程专业选拔的学生组成,负责学生的职业素养培训、大型医疗器械的授课和实践、团队精神和综合素质的训练等。
2.3注重综合素质与品德培养
积极开展有意义的课外活动与锻炼,提高学生的品德素养。在培养方案的修订中,学校也考虑了这个问题,学校的公共课程很多增设了实践课程;加大了社会调查与实践、军事理论的实践等。
3改革效果与意义
目前,新的培养方案刚刚启用,只有少数专业课程采用了新的课程设置。从学生的调查中发现,学生对实验学时的增加比较满意,他们有了更多动手锻炼的机会。一些公共课程实践学时的增加也提高了学生的学习热情,比如思想政治课有更多机会去博物馆、革命纪念馆等地方参观、学习;暑假有更多的社会实践时间和机会去走入社会、了解社会。生物医学工程专业的“卓越班”目前进展顺利,通过3年的摸索,人数、课程及流程均已稳定。从学生、学校和企业三方的反映,该“卓越班”办学效果良好,而且报名参加“卓越班”的学生人数每年呈递增趋势。基于卓越工程师培养的3I人才培养模式的目的在于促进教学、提高教学质量,为社会培养真正具备专业基础知识、能力和品德综合素养的工程技术人才。该模式注重学生兴趣和市场需求,能够使学生学习的目的更明确,对提高学生的学习兴趣和热情具有重要意义;注重能力培养,有助于提高学生的实践动手能力、培养学生的自学能力和创新意识、提高学生分析问题和解决问题的能力;注重专业知识和实践相结合,边学习边实践边巩固,有助于改善教学效果和教学质量;注重品德的提高,充分体现“唯人”校训理念。同时,3I特质的卓越工程师培养模式对教师也提出了更高的要求,对于提高教师的教学水平、改善教学方法与手段、提高教学质量与效果都具有重要作用和实际意义。
【参考文献】
[1]王菁华,周军,岳爱臣,等.“卓越计划123模式”的创建与实践研究[J].高等工程教育研究,2012,3:47-52.
[2]何金保,骆再飞,廖远江.基于“3I”特质的卓越工程师人才培养的探索[J].大众科技,2015,17(187):121-122.
关键词:双语教学;医学仪器;教学模式
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)05-0126-02
双语教学是培养高素质、 复合型人才的有效手段之一, 也是目前我国高校教育教学改革的重点和难点问题之一。双语教学反映了当今社会信息化和经济全球化的要求,也是我国高校教育改革与发展的必然趋势[1-2]。生物医学工程专业是一个多学科交叉的一个正在快速发展成熟的专业,不同的学校制定的培养方案和输送人才目标各不相同。我们湖北科技学院有自己的特色,我们的培养目标主要是为医疗器械行业输送具有扎实理论和强动手能力的医学仪器人才。对于生物医学工程专业重点在各医学仪器基本原理、结构、操作、保养维护及维修等,现在大型医学仪器大部分设计进口,在其使用及维修维护过程中,多为英文版手册,因此对于医学仪器的双语教学显得尤为必要。我院自2010年开始在医学仪器教学中尝试双语教学,现将课程教学设计及教学过程中的遇到的一些问题和心得做出总结。
医学仪器双语教学,主要是针对学生反映专业英语学习过程枯燥,专业知识英文翻译掌握不牢固,因此本课程主要将专业英语及医学仪器相结合,在医学仪器教学工程中,利用双语教学,一方面,激发学生的学习兴趣,通过双语教学,还能改善以往在专业英语课程的教学方法中学习英语枯燥。另一方面让学生逐步结合自己的专业知识来学习科技英语,为将来在从事本专业相关工作奠定基础。采用教学互动的方法进行教学,第一阶段由老师以双语方式教,学生评价教学效果。第二阶段,给出相应的时间由学生分组针对某一医学仪器进行划分任务式讲述,由学生和教师一起评价效果。最后,结合学生出现的问题以及突出的建议,由教师进行教学效果分析并改进教学。
1 课程教学设计
专业课程双语教学要求任教教师满足以下几个条件:一、任教教师必须有良好的英语口语表达能力,能流利专业地表达和交流;二、任教教师必须有扎实的专业知识和实践知识;三、任教教师能准确流畅的用英文进行专业知识传授,并且能带动学生互动学习,使学生既能准确有效地掌握专业知识,又能正确的掌握专业知识英文表述和应用。因此我院在选择教师的时候是自荐和测评的方式从专业课教师里面选取多名年轻的博士担任双语教学教师。多名教师任课,每个教师承担1-2类医学仪器教学工作。
上课学生选拔:教育部2001年下发《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》中明确要求,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学开始,我校为二批本科院校,生物医学工程专业属于省级重点学科,因此医学仪器双语教学,我们的课程设置为专业限选课,并鼓励学生全员选修。
教学内容:我校生物医学工程专业旨在培养具备生命科学、电子技术、计算机与信息科学、医学诊疗仪器的基础知识,具有理、工、医相结合的知识结构和科研创新能力,能在医学仪器、电子技术、计算机与信息科学等领域从事产品研发、营销与推广应用、设备维护与管理、教育培训等工作的高级复合型应用工程技术人才。针对本校生物医学工程专业自身特色,和就业需要,医学仪器这门课双语教学内容分布如表1。
2 课程效果测评
在课程效果评价上我们采取三组等权值评分方法,第一组,组织学生在学期中和学期末进行教学反馈和评分,提出建议;第二组,每一个任课教师根据教学情况自我教学质量、学生上课互动情况,学生课堂表述进行评分并针对问题提出改进方法和措施;第三组,院教学小组根据随机听课并对每位上课教师的教案、讲稿、课件及教学视频进行综合评估评分。具体考评标准如表2。
3 小结
随着国家经济的快速发展,我们的人才也要走向国际,因此本科高校推广双语专业教学是未来的一个发展趋势,在推广改革的过程中,我们要通过实践发现问题,分析问题并解决问题[3]。我院生物医学工程专业学生毕业主要从事医疗仪器的生产、销售、研发以及进入医院从事设备使用和维护等工作,在工作中学习国外仪器设备的先进知识尤为重要,因此学生必须有专业的技术知识和熟练的专业英语。因此,我院根据本专业特色,以医用治疗仪器这门课为双语探索课程,首先调研了学生的英语学习水平,根据学生能力制定双语教学计划,循序渐进,采用多种教学手段, 激发学生参与教学,改变传统的以教师教为主的方法,让学生尝试在理解基本理论和原理的基础上,尝试用英语的解析和表达。定期和学生教学效果交流,及时调节教学方式。课程教学中期及结束,做问卷调研,分析教学效果。通过近几年的教学实践,学生反应良好,我院输送出去的毕业生收到用人单位的好评。
参考文献:
[1] 于利,王爱梅. 提高普通医学院校双语教学质量的几点思考[J].中国农村卫生, 2013(03):278-280.
关键词:生物医学工程;VC++面向;对象程序设计;教学方法
Driving Teaching Method of VC++ and Object Oriented Programming in Biomedical Engineering
WU Bo,ZHANG Nan,WU Wen-yi,DU Jing,CHEN Hui,LIU Zhi-cheng
(Department of Medical Informatics,School of Biomedical Engineering,Capital Medical University,Beijing 100069,China)
Abstract:By improving the teaching philosophy and teaching methods, we explore the effective VC ++ object-oriented programming and teaching methods according to the characteristics of students specializing in biomedical engineering. In the teaching process, we design the case-driven and case representation methods to help students have a deep understand of the VC ++ object-oriented programming principles and gain the skill of VC ++ graphical user interface programming by using the common controls, and acquire the skill of database access programming technology. The case is designed to have the high requirements to the actual operating ability which considers students' professional interests at the same time. Students can accomplish the case using their own professional knowledge and skills. In this process, students can deepen their knowledge about the VC ++ object-oriented programming principles. In the process of making representation and the questions answering, students can learn from each other. Therefore the final goal can be achieved that they can fundamentally understand and master the knowledge and proficiently use it.
Key words:Biomedical Engineering;VC++ object-oriented programming;Teaching methodology
1引言
生物医学工程是一门交叉学科,它运用理学、工程学的理论和方法,解决生物科学、医学、行为学或卫生学中问题,以及进行相关的科学研究[1-2]。近年来,计算机科学与技术在医学领域也获得了广泛应用,并促进了医学的进步,例如医学成像技术,计算机辅助诊断,医院信息管理等。因此,计算机科学与技术成为生物医学工程专业教育教学的重要分支,很多医学院校设置了计算机科学与技术专业[3-8],甚至很多理工类院校的计算机与信息技术学院开设了生物医学工程专业[9]。
程序设计是计算机科学中的重要技能,是在医学信息学的科研或应用领域实现新算法或功能的重要手段。C++是经典的面向对象编程方法,是目前使用最广泛的编程语言。C++面向对象语言的特性使之具有简洁高效的特性的同时,兼具灵活性的特点,使它即适用于大型程序设计,又能够较好地兼容C语言。因此,面向生物医学工程学生的C++面向对象编程的教学问题研究成为近年来的研究热点[10]。VC++是微软开发的C++可视化集成编程环境Microsoft Visual C++的简称,不但支持C与C++的开发,也支持可视化编程,而且它具有数据库访问技术,是强大的编程工具。在我们课程中,采用了Microsoft Visual Studio 2008 C++版本的软件,目前这个版本是较新,而且比较稳定的版本。
2案例
2.1设计 VC++面向对象程序这门课程主要分为两个层次,首先是要讲解面向对象的程序设计原理;其次讲解基于NET Framework的窗体应用程序编程,包括数据库访问技术,以及窗体与数据库的配合编程。第一层次的知识比较抽象,面向对象程序设计的思想和原理是从面向过程的程序设计演变进化而来,其规则适用于大规模程序设计,对于编程经验较少的学生来说,深刻理解较难。第二层次知识更注重实际操作,程序设计的运行结果更加直观,且容易实现一定功能。所以,很多学生更加喜欢学习这部分知识。但是,第一层次的知识为第二层次知识的基础,基础知识掌握不牢固,将会导致窗体程序设计时遇到大的问题。因此,需要设计综合性的课题,使学生在实际操作中既巩固了基础知识,又能激发他们的学习探索兴趣。
针对这些特点,我们在课程最后设计了与医学相关的案例,具体内容是实现具有简单功能的,类似医院信息系统子系统的软件。使用C++控件完成具有Windows风格的界面。软件要求使用按钮控件,按钮必须有Click事件,并且Click事件必须完成一定功能,例如 "查询"按钮,实现数据库查询;要求使用文本框控件,文本框要有功能,例如使用Validated事件,实现数据有效性检验;要求使用列表框,组合框,dataGridView控件任选其二使用,并且这两者间要有数据的联系,列表框中数据可以添加到组合框中,或组合框中数据可以添加到数据库等等;要求必须使用数据库技术(SQL Server或Access),要求能查询、修改、更新或删除表。外观要求美观,可以为窗体添加背景图片,编译与运行过程中不能有错误。完成案例后,需要学生参加大作业答辩环节,答辩时要求通过ppt幻灯片讲解,结合软件功能演示,代码讲解来向学生和老师展示自己的成果。学生答辩结束时有老师和学生的提问时间。
本案例既能结合学生知识背景,激发学生动手动脑兴趣,又能将课程知识点大部分涵盖在案例里,使学生通过做案例加深对课程知识点的理解,又锻炼了实际操作能力,同时,本案例有留给学生自主发挥的空间,能够激发学生学习的自主能动性,学有余力的同学能够通过自学,实现更加复杂的功能。最后,通过大作业答辩,锻炼了同学们演讲能力和沟通能力,并且进一步加深了知识点的掌握。
2.2实现 学生根据案例要求,完成了一款体检信息查询软件。图1为体检信息查询软件的界面。本体检信息查询器的设计思路是,①可以通过录入,将体检人的体检信息添加进数据库,信息包括姓名、性别、年龄、血压、心率、身高和体重;②能够通过姓名字段,查询数据库中的某条记录,并且根据查询到的体检信息,可以生成此人的体检报告。下面我们从软件的控件和数据库两方面介绍软件的实现。
图1 体检信息检查软件的界面
2.2.1窗体设计 控件布局如图1所示,具体实现为:向姓名文本框中输入查询关键字姓名,单击查询按钮,触发Click事件,可以实现在数据库中以按照姓名字段进行查询,查询结果添加到数据集dataSet11控件之中;查询结果显示在DataGridView控件中;单击"生成体检报告按钮",ListBox控件中生成体检报告;血压情况,心动情况和体重情况用ComboBox控件实现,每项给出了选项,用于辅助生成体检报告的结果。
2.2.2 数据库编程 在我们的案例之中,使用了Microsoft SQL Server 2005数据库。为了在教学过程中强调VC++的数据库访问技术,我们的数据库设计的比较简单,仅包含了一个单表,表中包括了"性别"、"年龄"、"血压"、"心率"、"身高"和"体重"等字段。首先,我们需要在在Visual Studio中连接数据库。因为Visual Studio环境只有连接到当前的数据库服务器后,服务器上的数据库对VC++工程才可用。具体过程是:a)新建VC++ 窗体应用程序,或打开一个已有的数据库窗体工程。b)如果当前没有数据连接,则选择"工具"中的"连接到数据库"选项,弹出"添加连接"对话框,如图2所示,设置想要访问的数据库,各项设置完成并测试连接通过之后,不报错,即已经成功连接数据库。可以打开Server Explorer窗口查看新建工程中已连接数据库情况。
图2 Visual Studio 2008中添加数据库连接窗口
在VC++窗体应用程序中访问数据库,必须要具备3个控件,分别是连接对象(sqlConnection),适配器对象(sqlDataAdapter)和绑定数据源对象(bindingSource)。绑定数据源控件可以为控件绑定数据库,例如我们将要用到的数据视图控件(dataGridView1)的数据源绑定。SqlDataAdapter是SQL Server与DataSet之间连接的桥梁,SqlDataAdapter带有Fill和Update方法,Fill方法以数据源中的数据填充DataSet,而Update则能用DataSet中的数据更新数据源。SqlConnection则用于打开和关闭数据库连接,在VC++窗体应用程序中打开数据库连接后,可以用SQL查询语言对数据库进行查找等操作。因此,要设计数据库查询的窗体应用程序,需要首先添加这三个控件。
接下来生成DataSet,方法是单击sqlDataAdapter1控件右上角的按钮,在弹出菜单中选择"生成DataSet",单击确定即可生成DataSet1实例,在Form1下方出现dataSet11控件实例。接下来可以在DataSet1实例的基础上,实现可查询文本框,以及数据视图控件(DataGridView)。"姓名"文本框为绑定了数据源中"姓名"字段的可查询文本框,可查询文本框由DataSet1实例下,"姓名"字段的文本框控件添加。向可查询文本框中输入查询关键字,配合按钮的单击事件,可实行数据库的查询。具体实现为,向按钮控件的Click事件添加数据库查询,实现代码如下所示:
private: System::Void button1_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {
this->sqlSelectCommand1->CommandText = L"select * from result where 姓名like'"+姓名TextBox->Text+"%'";
sqlConnection1->Open();
reader=this->sqlSelectCommand1->ExecuteReader();
while(reader->Read())
{
dr=dataSet11->result->NewRow();
dr[0]=reader->GetString(0);
dr[1]=reader->GetString(1);
dr[2]=reader->GetInt32(2);
dr[3]=reader->GetString(3);
dr[4]=reader->GetInt32(4);
dr[5]=reader->GetInt32(5);
dr[6]=reader->GetInt32(6);
dataSet11->result->Rows->Add(dr);
}
this->sqlConnection1->Close();
}
其中数据库查询语句如下:
this->sqlSelectCommand1->CommandText = L"select * from result where 姓名 like'"+姓名TextBox->Text + "%'"。
其中"*"可通配任意长度字符,"%"可通配任意单个字符,以实现对姓名的模糊查询。及执行数据库查询命令。命令保存在sqlSelectCommand1对象的CommandText成员里。sqlConnection1->Open()成员函数打开当前数据库连接,ExecuteReader()方法则执行查询命令。查询结果存入reader实例里,通过while循环,保存入数据集实例dataSet11之中。
接下来,将dataSet11中保存的查询结果显示在数据视图控件(DataGridView)之中。首先,需添加数据视图控件,方法是在Visual Studio环境中"Data Sources"浏览器中选中表,并拖动到Form1窗体控件实例中,即可添加DataGridView实例dataGridView1。同时,BindingSource和BindingNavigator组件都会自动出现,见图3,并已经将数据视图所连接的数据库的属性设置好了。同样添加"添加新条目"按钮控件,并为按钮添加Click事件,在事件中加入如下代码:
private: System::Void button4_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {
this->sqlDataAdapter1-> Fill (this->dataSet11);
}
适配器对象的Fill方法用this->dataSet11填充数据视图控件DataGridView。
单击"生成体检报告按钮",会在列表框控件(ListBox)中生成体检报告。报告中可综合显示姓名文本框,组合框ComboBox实例中的血压情况、心动情况和体重情况等内容,实现代码情况如下:
private: System::Void button2_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {
this->listBox1->Items->Add(姓名TextBox->Text);
this->listBox1->Items->Add(comboBox2->Text);
this->listBox1->Items->Add(comboBox3->Text);
this->listBox1->Items->Add(comboBox4->Text);
}
2.3分析 案例设计时,我们综合考虑到VC++教学中两个层次知识间的关系,以及在教学过程中遇到的典型问题。怎样通过大作业设计、实现过程、以及最后的答辩环节突出知识点,使学生加深理解和认识,是我们要重点考虑的问题。①总结学生需要掌握的知识点,包括类的概念,对象的声明,成员函数的实现,构造函数和析构函数,数据库访问技术,以及数据库与控件之间的交互;②设计答辩过程问题,帮助学生整理思路,了解他们所做工程与VC++基本的面向对象程序设计的思想和原理之间的联系,掌握窗体程序与数据库连接编程相关重点知识。
根据上面的案例,结合知识点,我们答辩过程中设计了如下一些问题:①本窗体程序中,有哪个类?②类中包括哪些控件对象?它们有哪些成员函数(事件)?③哪部分代码为对象成员函数(事件)的声明?哪部分代码为对象成员函数(事件)的定义?④控件的属性修改了哪些?怎样进行修改?⑤数据库端做了哪些设置?Visual Studio工程中怎样设置数据库连接的?⑥工程中连接数据库字符串是什么?⑦工程中用了哪些与数据库连接相关的控件?怎样设置的?作用是什么?
通过上述问题的互动问答,能帮助学生温习和理解第一层中类和对象的概念,成员函数的声明和定义;掌握控件属性设置,以及如何设置;掌握数据库与窗体程序联合编程中数据库端SQL Server Management Studio的设置,以及如何在Visual Studio中设置以连接数据库,加深 ConnectionString连接语句中数据库查询语句的使用。学习初步的VC++.NET和数据库连接编程。
3结论
生物医学工程专业学生的培养目的是培养出能够跨越理工科与医学两个专业领域的人才,使他们在今后的工作中成为两个领域顺畅交流,良好互动的桥梁,从而使学科之间激励促进,互相融合。我们根据医学工程专业学生的特点,设计了学生们感兴趣的案例,激发学生编程的热情,同时训练了学生程序设计和实现的实际动手能力。接下来,我们结合作业答辩方式,设计了将理论与实际操作相结合的问答,让学生结合他们实现的程序,深刻理解和掌握面向对象的编程思想和方法。
综上所述,我们在生物医学工程本科生的VC++与面向对象程序设计课程教学过程中进行了有意义的探索。
参考文献:
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摘要:数字信号处理(DSP)系统由于受运算速度的限制,其实时性在相当的时间内远不如模拟信号处理系统。从80年代至今的十多年中,DSP芯片在运算速度、运算精度、制造工艺、芯片成本、体积、工作电压、重量和功耗方面取得了划时代的发展,开发工具和手段不断完善。DSP芯片有着非常快的运算速度,使许多基于DSP芯片的实时数字信号处理系统得以实现。目前,DSP芯片已应用在通信、自动控制、航天航空及医疗领域,取得了相当的成果。在载人航天领域,基于DSP芯片的技术具有广阔的应用前景。
The Development and Applications of Digital Signal Processing(DSP)-chip
Abstract:Due to the limitation of operation speed,real time performance of digital signal processing (DSP) system is far from that of analog signal processing system in decades ago. Since early 80’s,DSP chips have been greatly improved in the following aspects: operation speed,computation precision,fabrication technics,cost,chip volume,operational power supply voltage,weight and power consumption. Furthermore,development tools and methods have been developed greatly. Modern DSP chips can be operated very fast,which make the implementation of many DSP based signal processing system possible. Now DSP chips have been widely applied successfully in communication,automatic control,aerospace and medicine. DSP based technology has very promising future in manned space flight area.
Key words:digital signal processing(DSP);chip;development;application
数字信号处理作为信号和信息处理的一个分支学科,已渗透到科学研究、技术开发、工业生产、国防和国民经济的各个领域,取得了丰硕的成果。对信号在时域及变换域的特性进行分析、处理,能使我们对信号的特性和本质有更清楚的认识和理解,得到我们需要的信号形式,提高信息的利用程度,进而在更广和更深层次上获取信息。数字信号处理系统的优越性表现为:1.灵活性好:当处理方法和参数发生变化时,处理系统只需通过改变软件设计以适应相应的变化。2.精度高:信号处理系统可以通过A/D变换的位数、处理器的字长和适当的算法满足精度要求。3.可靠性好:处理系统受环境温度、湿度,噪声及电磁场的干扰所造成的影响较小。4.可大规模集成:随着半导体集成电路技术的发展,数字电路的集成度可以作得很高,具有体积小、功耗小、产品一致性好等优点。
然而,数字信号处理系统由于受到运算速度的限制,其实时性在相当长的时间内远不如模拟信号处理系统,使得数字信号处理系统的应用受到了极大的限制和制约。自70年代末80年代初DSP(数字信号处理)芯片诞生以来,这种情况得到了极大的改善。DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器。DSP芯片的出现和发展,促进数字信号处理技术的提高,许多新系统、新算法应运而生,其应用领域不断拓展。目前,DSP芯片已广泛应用于通信、自动控制、航天航空、军事、医疗等领域。
DSP芯片的发展
70年代末80年代初,AMI公司的S2811芯片,Intel公司的2902芯片的诞生标志着DSP芯片的开端。随着半导体集成电路的飞速发展,高速实时数字信号处理技术的要求和数字信号处理应用领域的不断延伸,在80年代初至今的十几年中,DSP芯片取得了划时代的发展。从运算速度看,MAC(乘法并累加)时间已从80年代的400 ns降低到40 ns以下,数据处理能力提高了几十倍。MIPS(每秒执行百万条指令)从80年代初的5MIPS增加到现在的40 MIPS以上。DSP芯片内部关键部件乘法器从80年代初的占模片区的40%左右下降到小于5%,片内RAM增加了一个数量级以上。从制造工艺看,80年代初采用4μm的NMOS工艺而现在则采用亚微米CMOS工艺,DSP芯片的引脚数目从80年代初最多64个增加到现在的200个以上,引脚数量的增多使得芯片应用的灵活性增加,使外部存储器的扩展和各个处理器间的通信更为方便。和早期的DSP芯片相比,现在的DSP芯片有浮点和定点两种数据格式,浮点DSP芯片能进行浮点运算,使运算精度极大提高。DSP芯片的成本、体积、工作电压、重量和功耗较早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP开发系统方面,软件和硬件开发工具不断完善。目前某些芯片具有相应的集成开发环境,它支持断点的设置和程序存储器、数据存储器和DMA的访问及程序的单部运行和跟踪等,并可以采用高级语言编程,有些厂家和一些软件开发商为DSP应用软件的开发准备了通用的函数库及各种算法子程序和各种接口程序,这使得应用软件开发更为方便,开发时间大大缩短,因而提高了产品开发的效率。
目前各厂商生产的DSP芯片有:TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。
通用DSP芯片的特点
1. 在一个周期内可完成一次乘法和一次累加。
2. 采用哈佛结构,程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据。
3. 片内有快速RAM,通常可以通过独立的数据总线在两块中同时访问。
4. 具有低开销或无开销循环及跳转硬件支持。
5. 快速中断处理和硬件I/O支持。
6. 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
7. 可以并行执行多个操作。
8. 支持流水线操作,取指、译码和执行等操作可以重叠进行。
DSP芯片的应用
随着DSP芯片性能的不断改善,用DSP芯片构造数字信号处理系统作信号的实时处理已成为当今和未来数字信号处理技术发展的一个热点。随着各个DSP芯片生产厂家研制的投入,DSP芯片的生产技术不断更新,产量增大,成本和售价大幅度下降,这使得DSP芯片应用的范围不断扩大,现在DSP芯片的应用遍及电子学及与其相关的各个领域。
典型应用 (1)通用信号处理:卷积,相关,FFT,Hilbert变换,自适应滤波,谱分析,波形生成等。(2)通信:高速调制/解调器,编/译码器,自适应均衡器,仿真,蜂房网移动电话,回声/噪声对消,传真,电话会议,扩频通信,数据加密和压缩等。(3)语音信号处理:语音识别,语音合成,文字变声音,语音矢量编码等。(4)图形图像信号处理:二、三维图形变换及处理,机器人视觉,电子地图,图像增强与识别,图像压缩和传输,动画,桌面出版系统等。(5)自动控制:机器人控制,发动机控制,自动驾驶,声控等。(6)仪器仪表:函数发生,数据采集,航空风洞测试等。(7)消费电子:数字电视,数字声乐合成,玩具与游戏,数字应答机等。
在医学电子学方面的应用 如同其它数字图像处理一样,DSP芯片已在医学图像处理,医学图像重构等领域,如CT、核磁成象技术等方面得到了广泛的应用,已取得了令人满意的效果。在助听,电子耳涡等方面也取得了相当的进展(文献[1,2])。国内、外也有关于脑电、心电、心音和肌电信号处理方面基于DSP芯片系统的报道(文献[4~7]),我们对1996年以前国外生物医学工程的部分核心期刊,如IEEE Transactions on Biomedical Engineering,Computers and Biomedical Research等核心期刊进行检索,有关基于DSP芯片处理系统的报道很少。对国内生物医学工程的核心期刊,如《中国医疗器械杂志》、《中国生物医学工程杂志》、《生物医学工程学杂志》和《中国生物医学工程学报》等刊物进行检索,未见有关基于DSP芯片系统方面的报道。对我所的光盘数据库进行检索,未见有关在航天医学方面应用的报告。
我们认为在生理信号处理领域基于DSP芯片的技术可以解决我们在实际工作中遇到的某些问题,如当生理信号数据量很大(如脑电,肌电等)且处理算法相对复杂时,现有的微机在实时采样、处理、存储和显示方面往往不能满足实际应用要求,而基于DSP芯片的高速处理单元和微机构成主从系统可以较好地解决这类问题。
载人航天领域中信号传输带宽的限制需要对生理数据进行实时压缩;大型实验中对庞大的数据进行实时处理依赖于数字处理系统的构成;载人航天中对数据处理精度,可靠性要求以及功耗、工作电压、体积、重量等方面的限制需要我们在构造处理系统中选择性能优良的芯片。我们认为将DSP技术应用于载人航天领域具有十分重要的意义。
结束语
以DSP芯片为核心构造的数字信号处理系统,可集数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体,能充分体现数字信号处理系统的优越性,能很好地满足载人航天领域设备测量精度、可靠性、信道带宽、功耗、工作电压和重量等方面的要求。目前,DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向发展,各种各类通用及专用的新型DSP芯片在不断推出,应用技术和开发手段在不断完善。这样为实时数字信号处理的应用——尤其是在载人航天领域中的应用提供了更为广阔的空间。我们有理由相信,DSP芯片进一步的发展和应用将会对载人航天信号处理领域产生深远的影响。
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