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生物醫(yī)學工程是一門新興的邊緣學科,它綜合了工程學、生物學和醫(yī)學的理論和方法,在各層次上研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化,并運用工程技術手段去控制這類變化。其學習內(nèi)容包括以下幾個方面。
1.1醫(yī)學影像技術
即通過X射線、超聲、放射性核素、磁共振、紅外線等手段及相應設備進行成像的技術,現(xiàn)還有正在興起的阻抗成像技術等。
1.2醫(yī)用電子儀器裝備
分為診斷儀器和治療儀器兩大類。診斷儀器主要是用以采集、分析和處理人體生理信號,現(xiàn)在使用較多的是心腦電、肌電圖儀和多參數(shù)的監(jiān)護儀等,而通過體液來了解人體內(nèi)生物化學反應過程的生物化學檢驗儀器也已逐步完善并走向微量化和自動化。治療儀器設備則是采用X射線、γ射線、放射性核素、超聲、微波和紅外線等儀器設備,如X射線深部治療機、體外碎石機、人工呼吸機等。手術設備如γ刀、激光刀、呼吸麻醉機、監(jiān)護儀、X射線電視等?,F(xiàn)代化醫(yī)療技術中還將設備功能更加多樣化、復雜化。
1.3生物力學
主要是研究生物組織和器官的力學特性,人體力學特性和其功能的關系。其中包括生物流變學(血液流變學)、軟組織和骨骼力學、循環(huán)系統(tǒng)動力學和呼吸系統(tǒng)動力學等。
1.4生物材料
即人工器官、組織工程所需要的物質與材料,其大多數(shù)是需要植入人體,需要具備耐腐蝕、化學穩(wěn)定性,需要具有與機體組織的相容性、血液相容性、無毒性。作為材料,根據(jù)所需還應滿足各種器官對材料的各項要求,包括強度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機械等性能。需要掌握的知識包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料的合成工藝條件和表征、成型制備、性能等。
1.5生物效應與生物控制
生物效應是指在醫(yī)療診斷和治療中,光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機體內(nèi)的分布、變化等作用。而生物控制則是機體自身的調(diào)節(jié)控制現(xiàn)象。采用生物、化學的方法對這些情況加以認識。其他還有介入式診斷、治療等。生物醫(yī)學工程最為競爭激烈的領域在醫(yī)學成像技術上,其中以圖像處理、阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術以及圖像存檔和通信系統(tǒng)為主。而對醫(yī)學信號的處理分析,包括心腦電、五官、語言、心音呼吸等信號和圖形的處理與分析,以及神經(jīng)網(wǎng)絡的研究處理也是目前世界各國研究與學習的熱點。作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的本科學生,將從業(yè)于該領域的研究、設備研發(fā)及制造、使用、維修養(yǎng)護等。所具備的知識體系是從物理化學基礎、工程學到醫(yī)學,十分廣泛,僅四年內(nèi)進行如此龐大的知識學習,學生將會呈現(xiàn)基礎知識欠缺而專業(yè)知識也不深入的問題。為此,我們就醫(yī)科大學、理工科大學、綜合性大學各自特點進行了調(diào)研與分析,在此基礎上,提出了生物醫(yī)學工程本科學習建立特色課程體系的見解。
2生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的培養(yǎng)特色的研討
我國生物醫(yī)學工程本科專業(yè)分別在醫(yī)科類大學、綜合大學與理工科類大學中均有設置。由于生物醫(yī)學工程具有典型交叉特性,該專業(yè)的畢業(yè)生的就業(yè)方向有運用醫(yī)學影像學技術、醫(yī)學信息學技術等在醫(yī)院進行疾病診斷及治療,有運用基礎數(shù)學、物理、化學知識進行理論創(chuàng)新與實踐,更多的是運用工程技術進行醫(yī)療器械、設備裝備的研發(fā)、制造與維護管理等。由于生物醫(yī)學工程龐大的知識體系,無法由某一個從業(yè)人員掌握,需要各方向的協(xié)作與合作,由此認為,設置于醫(yī)科類大學、綜合大學與理工科類大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)應有各自的特色。
2.1醫(yī)科類大學生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的培養(yǎng)特色
2.1.1人才培養(yǎng)目標
作為醫(yī)科大學,其專業(yè)人才培養(yǎng)具有鮮明的醫(yī)學特色與優(yōu)勢。醫(yī)科類大學生物醫(yī)學工程相關專業(yè)的人才,其就業(yè)方向更多應以進入醫(yī)院從事常規(guī)放射學、CT、核磁共振、DSA等的操作及計算機操作,運用各種影像、信息等診斷技術進行疾病診斷或治療,所以其培養(yǎng)的人才首先應學習并具備醫(yī)學的專業(yè)知識,然后才是具備基于醫(yī)學專業(yè)領域需要的現(xiàn)代醫(yī)療儀器的研發(fā)與使用、管理能力的知識體系的學習,成為擁有工學知識及應用能力的醫(yī)學應用型、復合型高級人才,畢業(yè)后所從事的仍是醫(yī)藥衛(wèi)生領域工作,在醫(yī)院設備使用、維護、管理方面起重要作用。因此其課程的設置應該與工科類生物醫(yī)學工程側重點不同。如在一般醫(yī)科大學中都設有生物醫(yī)學工程專業(yè),以及與此相關的醫(yī)學影像學專業(yè)、醫(yī)學信息學專業(yè)等,其培養(yǎng)目標就應以“培養(yǎng)具有基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學和現(xiàn)代醫(yī)學生物醫(yī)學工程(如影像學、信息學等)的基本理論知識及能力,能在醫(yī)療衛(wèi)生單位從事醫(yī)學診斷、治療(或信息管理等)和醫(yī)學成像(或醫(yī)學信息等)技術等方面工作的醫(yī)學高級專門人才”為主。相應的培養(yǎng)要求應在于“學習基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學、醫(yī)學影像(或信息學、醫(yī)學超聲學等)的基本理論知識,受到常規(guī)放射學、CT、核磁共振、DSA、核醫(yī)學影像學、信息學、醫(yī)學超聲等操作技能的基本訓練,具有常見病的影像診斷、超聲治療和介入放射學操作基本能力,基本的儀器(裝備)維修保養(yǎng)能力”上。
2.1.2課程設置
基于醫(yī)科大學的特色,其主干課程應注重基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學,同時開設基于醫(yī)學特色的工學、工程學課程。具體如基礎類的基礎數(shù)學類、物理類、化學類、計算機類,如高等數(shù)學、普通物理學、有機化學、生物化學、微機原理及應用等課程,基礎和臨床醫(yī)學類課程,如人體解剖學、生理學、診斷學、內(nèi)科學、外科學、兒科學、婦產(chǎn)科學、藥學、中醫(yī)學、中藥學、衛(wèi)生管理等課程,然后按照各高校側重設置傳統(tǒng)生物醫(yī)學工程的工學類、工程類課程,如模擬電子、數(shù)字電子技術、傳感器、數(shù)字信號處理、醫(yī)學圖像處理、醫(yī)用儀器原理、醫(yī)學影像儀器、檢驗分析儀器、臨床工程學、人體形態(tài)學等,部分專業(yè)可設置如力學類、機械工程類、有機材料或金屬材料類課程。雖然是同一生物醫(yī)學工程專業(yè),但需要按照本校特色來設置課程,切忌大而全無特色,或各高校均設置同樣課程。這是違背了生物醫(yī)學工程高度交叉學科的學科特色的。
2.2綜合性大學工科以及理工科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的培養(yǎng)特色
2.2.1人才培養(yǎng)目標
現(xiàn)今綜合性大學工科以及理工科大學基本上都設有生物醫(yī)學工程專業(yè),如北京大學工學院、浙江大學生物醫(yī)學工程與儀器科學學院、東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院,四川大學高分子科學與工程學院等,各具特色。以東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院為例,其前身是生物科學與醫(yī)學工程系,創(chuàng)建于1984年。學院的科學研究及學生培養(yǎng)方向就是強調(diào)生命科學與電子信息科學學科的交叉與滲透,應用電子信息科學理論與方法解決生物醫(yī)學領域中的科學問題,發(fā)展現(xiàn)代生命科學技術。其人才培養(yǎng)目標在于“培養(yǎng)掌握生物醫(yī)學工程專業(yè)知識,掌握分析與健康相關的生物醫(yī)學工程問題的方法,并具備綜合應用所學知識和方法解決實際工程問題的能力,具備健全人格和遠大理想的工醫(yī)結合復合型優(yōu)秀人才”。即更加注重于培養(yǎng)工程與醫(yī)學相結合的復合型人才,這些專業(yè)人才的從事的工作更多是在用于醫(yī)學診斷、治療的儀器設備的設計、研發(fā)及制造、維護等上面。而四川大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,按照其特色制定為“以工程為主,以從事生物醫(yī)學工程教學科研的相關學科為依據(jù),培養(yǎng)從事生物力學、生物材料、人工器官等相關方面的研究、開發(fā)、生產(chǎn)的高級專門人才?!?,偏向于材料工程學。由此可知,在綜合性大學工科以及理工科大學中,生物醫(yī)學工程專業(yè)應更注重工學、工程學內(nèi)容,其培養(yǎng)目標就應以“培養(yǎng)具有現(xiàn)代醫(yī)學生物醫(yī)學工程(如機械、電子、材料、計算機在醫(yī)學中應用等)的基本理論知識及能力,能在醫(yī)療設備相關企事業(yè)單位從事設備(或裝備)設計研發(fā)、制造、維修維護、管理等方面工作的高級復合型專門人才”為主。相應的培養(yǎng)要求應更多的學習工學的基本理論知識,受到常規(guī)醫(yī)療裝備、設備等設計、研發(fā)、操作、維護維修、管理技能的基本訓練并具有相應能力”上。
2.1.2課程設置
基于工科特色,其主干課程應注重工科基礎理論的學習,了解醫(yī)學基礎知識,同時學習機械、電子、材料、計算機應用于醫(yī)學中而派生的專業(yè)課程。如將特色定在醫(yī)療設備制造等方向上的生物醫(yī)學工程專業(yè),其基礎類課程更加強了基礎數(shù)學、物理的學習,設置了較多學分的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學物理及實驗等,醫(yī)學類課程設置了基礎醫(yī)學與實驗,涵蓋人體解剖學知識,專業(yè)基礎課和專業(yè)課設置了生物醫(yī)學數(shù)學基礎、電路及模擬電子技術及實驗、數(shù)字電路與邏輯設計及實驗、微機原理與接口技術及實驗、VisualC++程序設計及實驗、信號與系統(tǒng)、EDA技術、計算機硬件控制基礎、單片機原理及應用、醫(yī)學成像原理、醫(yī)學影像系統(tǒng)、生理信號檢測、生理信號處理、醫(yī)學圖像處理、醫(yī)學儀器設計與實現(xiàn)、醫(yī)學傳感器、醫(yī)學光學、醫(yī)學超聲、醫(yī)學材料等,同樣,課程設置也應按照本校特色加以取舍。
關鍵詞:生物醫(yī)學工程;專業(yè)建設;問題;對策
我國生物醫(yī)學工程自上世紀70年代創(chuàng)建以來,發(fā)展相當迅猛,其學科定位、產(chǎn)業(yè)效益和發(fā)展前景越來越得到社會認同和重視。截止目前,全國約90余所高校設有生物醫(yī)學工程專業(yè),其中醫(yī)學院校約13所。如何充分發(fā)揮醫(yī)學教學資源優(yōu)勢,積極探索適合生物醫(yī)學工程專業(yè)的教育培養(yǎng)模式,建設具有鮮明醫(yī)學院校特色的生物醫(yī)學工程專業(yè),培養(yǎng)復合型高級工程技術人才,是醫(yī)學院校值得思考和探討的重要問題。
1 生物醫(yī)學工程學科特點
生物醫(yī)學工程學科是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術原理與方法,從工程學的角度研究生物體(特別是人體)的結構、功能及其相互關系,揭示生命現(xiàn)象、探索生命本質,研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術的一門綜合性學科,是理工類學科與生物醫(yī)學學科深度交叉、高度融合的邊緣性學科,所涵蓋的領域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等其他學科不具有的特點。
2 當前我校生物醫(yī)學工程專業(yè)情況
1)招生情況
我校2010年4月申報生物醫(yī)學工程專業(yè),2011年正式招生。2014年首屆生物醫(yī)學工程專業(yè)學生順利畢業(yè),到2015年本專業(yè)在校生共169人。
2)主要專業(yè)課程
生物化學、人體解剖生理學、生物醫(yī)學工程導論、C語言、電工學、信息技術、模擬電子技術、機械制圖和AutoCAD、數(shù)字電子技術、計算機原理與接口技術、臨床醫(yī)學概論、信號與系統(tǒng)、醫(yī)學影像技術學、醫(yī)學檢驗儀器、醫(yī)學圖像處理、醫(yī)學影像學、醫(yī)學傳感器、醫(yī)學影像原理與設備、醫(yī)學電子儀器原理與設計、醫(yī)用激光儀器、放射物理原理與腫瘤治療技術等。
3)就業(yè)方向
本專業(yè)學生畢業(yè)后適合從事醫(yī)院設備的操作、管理和維護,在醫(yī)學設備經(jīng)營公司從事經(jīng)營管理和技術服務,以及在相關的研究機構、生產(chǎn)企業(yè)從事產(chǎn)品的輔助開發(fā)、制造和技術管理等等工作。
3 我校生物醫(yī)學工程專業(yè)建設的問題分析
醫(yī)學院校具有很深厚的醫(yī)學大背景,具備豐富的醫(yī)學類學科教學資源和優(yōu)越的臨床設備實踐條件等優(yōu)勢,生物醫(yī)學工程學科和臨床醫(yī)學能緊密結合,但同時因學科體系不完善、教學師資力量比較薄弱、專業(yè)實驗室建設投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫(yī)學工程學科專業(yè)的高效快速發(fā)展。
1)理工學科體系不完善。我校是地方性醫(yī)學院校,王牌專業(yè)當然是基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學等醫(yī)學類專業(yè),而工科專業(yè)都相當“年輕”。而生物醫(yī)學工程專業(yè)學科涵蓋面非常廣,幾乎可以用“包羅萬象”來形容,如果用“學科頻譜”來描述學科涵蓋面寬度,生物醫(yī)學工程無疑是88個一級學科中“頻譜寬度”最寬的學科。我們學校盡管針對醫(yī)學類專業(yè)的學生一直有開設了醫(yī)用物理、醫(yī)用高等數(shù)學等基礎學科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自動化、電子等重要工程學科的有力支撐,這些支撐學科的缺少會導致相應課程設置不完善以及綜合性實踐訓練平臺缺乏,學生無法系統(tǒng)地學習工程類課程,得不到系統(tǒng)扎實的工程技術訓練,影響人才培養(yǎng)目標的整體實現(xiàn)。
2)復合型師資嚴重缺乏。要實現(xiàn)培養(yǎng)醫(yī)工結合與交叉的復合型高級工程技術人才目標,首先要建設一支醫(yī)工結合與交叉的復合型師資隊伍。在我校,具有醫(yī)學教育背景的教師資源比較多,而具有理工科教育背景的老師卻不多,既懂醫(yī)學又懂工程技術,能將工程技術與醫(yī)學需求緊密結合起來的復合型、交叉型、融合型師資就更加少之又少,教師隊伍知識結構普遍不夠合理,與各相關學科交叉融合能力弱,這些現(xiàn)狀一定程度上影響了課程體系構建以及教學質量和人才培養(yǎng)質量。
3)學生專業(yè)思想不牢固。生物醫(yī)學工程作為一門新興的邊緣學科,知名度不高,社會、家長、學生都不是很了解生物醫(yī)學工程是個怎樣的行業(yè),甚至容易和其它名字相近的專業(yè)如:生物工程、醫(yī)學工程、生物技術等專業(yè)名稱混淆,導致第一志愿填報的學生寥寥無幾,第一志愿填報醫(yī)學院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)的更是幾乎為零。統(tǒng)計我校幾年來招生情況可見,幾乎所有的生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生都是調(diào)劑生,也就是入學時專業(yè)思想就不太穩(wěn)定。加之其專業(yè)知識覆蓋面廣,涉及領域跨度大,專業(yè)知識體系復雜,專業(yè)課程內(nèi)容在各學科之間交叉頻繁,本科學生對本專業(yè)缺乏深入的了解、足夠的信心和學習熱情;生物醫(yī)學工程專業(yè)學生所學知識普遍存在“寬瓜不精”,“廣而不細”等問題,相比醫(yī)學影像技術學專業(yè),就業(yè)時處于劣勢;部分學生由于學習任務重、壓力大,導致學習積極性、主動性不高,專業(yè)思想不夠牢固,甚至影響到專業(yè)整體的學習風氣。
4 對策初探
醫(yī)學院校要緊扣醫(yī)工結合的復合型高級工程技術人才培養(yǎng)目標,突出學科交叉綜合培養(yǎng)、工程技術意識培養(yǎng)、創(chuàng)新能力素質培養(yǎng),加強學科之間的有科學融合,深化教學改革,加大教學投入,改善教學環(huán)境,加強隊伍建設,充分發(fā)揮醫(yī)學院校資源優(yōu)勢。積極探索具有醫(yī)學院校特色的生物醫(yī)學工程專業(yè)教育培養(yǎng)模式,構建科學合理的課程體系和實踐教學體系,不斷提升生物醫(yī)學工程人才培養(yǎng)質量。
1)積極探索與理工院校聯(lián)合培養(yǎng)的教育模式。綜合性大學與醫(yī)學院校在生物醫(yī)學工程專業(yè)學科建設方面優(yōu)勢互補、劣勢互存。綜合性大學具有完善的理工類學科體系,工科師資隊伍力量比較強,基礎課程比較成熟,實踐教學條件平臺比較完善,在工程技術人才培養(yǎng)方面具有完善的培養(yǎng)體系和成熟的培養(yǎng)經(jīng)驗,但缺乏醫(yī)學類學科教學資源和臨床實踐條件,缺乏與臨床需求緊密結合的先決條件。因此,醫(yī)學院校要在充分發(fā)揮自身資源優(yōu)勢的基礎上,積極探索與理工院校聯(lián)合培養(yǎng)的教育模式,實現(xiàn)優(yōu)勢互補。校校聯(lián)合培養(yǎng)實現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補,提高育人質量。
2)積極探索與知名醫(yī)療企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的教育培養(yǎng)模式,實現(xiàn)產(chǎn)學研相結合。與醫(yī)療企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)本身就可以很大程度上擴大專業(yè)的影響力,同時優(yōu)化教學體系,解決學生實習就業(yè)等問題。學校有諸多附屬醫(yī)院,為醫(yī)療企業(yè)提供更多的產(chǎn)品使用方,同時為企業(yè)輸送專業(yè)人才。是一個雙贏的合作培養(yǎng)模式。另外,通過實施產(chǎn)學研相結合的培養(yǎng)模式,醫(yī)學院??蓮娀c科研院所和醫(yī)療衛(wèi)生機構的聯(lián)系和溝通,充分發(fā)揮產(chǎn)學研各方主體優(yōu)勢,有效解決師資力量不強、支撐學科不完善、創(chuàng)新能力培養(yǎng)不扎實等瓶頸問題。實踐證明,實施產(chǎn)學研結合,是生物醫(yī)學工程高等教育的成功經(jīng)驗,也是培養(yǎng)高素質生物醫(yī)學工程技術人才的必由之路。高等醫(yī)學院校應樹立研究與產(chǎn)業(yè)化并舉的教育培養(yǎng)理念,深化教學改革,積極探索產(chǎn)學研相結合的教學培養(yǎng)模式。構建產(chǎn)學研一體化的最佳運行機制。
參考文獻
[1] 中國科學技術協(xié)會,2008-2009生物醫(yī)學工程學科發(fā)展報告[M].北京:中國科學技術出版社,2009.3期。
關鍵詞:工科院校;生物醫(yī)學工程專業(yè);生物實踐教學;教學改革
生物醫(yī)學工程(BiologyMedicalEngineering,BMI)是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的,其主要是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術的原理和方法,從工程學的角度,在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系,揭示生命現(xiàn)象,為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科,多學科的高度綜合交叉是生物醫(yī)學工程的特點[1]。自上世紀70年代末以來,國內(nèi)許多醫(yī)學院校、綜合性大學、理工科大學及相關科研機構都設立了生物醫(yī)學工程專業(yè),涵蓋了生物信息、醫(yī)療儀器、生物材料、生物工程等多個專業(yè)方向,課程設置主要包括工程類課程和醫(yī)學類課程,旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復合型人才[2]。在生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)體系中,實踐教學是培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神、提高整體教學質量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學生物醫(yī)學工程專業(yè)是在學校原來的信號與信息處理等優(yōu)勢學科的支撐下發(fā)展起來的,因此在醫(yī)學信號處理、醫(yī)學圖像處理、生物傳感和生物信息學等領域積累了雄厚的師資和科研力量,上述領域的實踐教學體系完善、教學平備。比較而言,學校在生物醫(yī)學領域的教學和科研上相對薄弱,特別是在生物醫(yī)學方面的實踐教學有明顯的不足,存在著師資力量缺乏、教學平臺薄弱、課時有限等問題。針對上述問題,我們從師資隊伍建設、資源優(yōu)化配置、教學內(nèi)容改革和教學方式更新等方面入手,對生物醫(yī)學工程專業(yè)的生物學實踐教學提出一系列改革措施,取得一定的效果。
一、生物學實踐教學存在的問題
南京郵電大學是傳統(tǒng)的工科院校,信息學科是學校的辦學特色。在工學為主體,以及“大信息”的背景下,學校的通信、電子、圖像和計算機等學科的科研氛圍濃厚、師資力量較強,相關課程的教學體系成熟、教學特點鮮明。上述相關學科的實踐教學已經(jīng)構建了包括課內(nèi)實驗、專題實驗、綜合訓練和生產(chǎn)實習一系列完善的實踐教學體系結構。但隨著我國生物醫(yī)學工程學科建設工作的開展,以及生物醫(yī)學領域研究和應用的快速發(fā)展,迫切的需要將更多的生物醫(yī)學知識融入到工程學知識中。為了擴展生物醫(yī)學工程專業(yè)學生在生物醫(yī)學領域的知識,激發(fā)學生的學習興趣,在生物學教學方面,我校目前開設了幾門生物學領域的課程,包括現(xiàn)代生物學、定量生理學和解剖生理學等。由于學校在生物醫(yī)學相關學科的科研和教學缺乏基礎,因此這些課程的師資力量較為缺乏,實驗教學平臺也比較薄弱。此外,生物醫(yī)學課程多屬于理論加上實驗的課程,要求課時較多。以解剖與生理為例,理論課要講51個學時,實驗課也需要51個學時[4,5]。但我校生物醫(yī)學工程專業(yè)大綱,對解剖與生理課程只設置了36個學時的理論課以及4個學時的實驗課。因此,在這些課程的理論課教學上,需要大幅的調(diào)整以適應本專業(yè)學生的培養(yǎng)要求[4,5]。在實驗教學上,由于課時的限制,大多為演示實驗或參觀,學生缺乏動手實踐機會[6]。筆者在調(diào)研學生對解剖與生理課程興趣、期望和要求時,有68.1%的同學表示對這門課程感興趣或非常感興趣,并且有30%的同學希望能有動手實踐的機會(表2)。但我校目前現(xiàn)有的師資力量、實驗教學平臺和課時設置都不能滿足學生的這一要求,因此,必須采取有效的改進措施提高教學平水,滿足學生的學習要求。
二、生物醫(yī)學實驗教學改進辦法
1.培養(yǎng)專任教師隊伍。為了提高我校生物醫(yī)學領域的教學和科研水平,近幾年來,已引進多個生物醫(yī)學相關專業(yè)的博士和高級人才,構建了一個高學歷的教師隊伍。教師的專業(yè)和研究方向包括了分子生物學、蛋白質工程以及納米材料毒理等,這些教師的專業(yè)背景和知識體系完全滿足了現(xiàn)有的生物課程教學和實驗教學的需要。
2.完善實驗教學條件。為了提高實驗教學水平,同時為了滿足學??蒲许椖堪l(fā)展的需要,我校已于近幾年建設完成了生物醫(yī)學實驗室。實驗室的建設目標是建立一個以生物技術為核心,結合醫(yī)學診斷以及生物信息處理的多層次性和綜合性實驗基地,使學生系統(tǒng)化地學習和掌握全面的生命科學綜合實驗技能,以培養(yǎng)生物醫(yī)學工程領域創(chuàng)新性人才,同時為生物醫(yī)學工程專業(yè)的師生提供一個高水平的細胞、分子生物學實驗研究平臺,以加強不同學科間的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物學、細胞生物學操作平臺和蛋白結構測試和信息處理的表征平臺。在此平臺上,我們?yōu)閷W生設立了核酸分離和檢測,核黃素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指標測定等一系列的實驗。讓學生走進實驗室,觀看并親自動手操作,極大激發(fā)了學生的對生物學課程的學習興趣。
3.改革實驗教學內(nèi)容和方法。除了加強教師隊伍和實驗平臺的建設,我們還通過多種教學方法和途徑改革實驗教學內(nèi)容。針對生物類課程實驗課時不足的問題,許多教師針對生物領域的熱點方向開設了一系列的開放實驗項目,通過開放性實驗,讓學生走進實驗室和動物房,讓學生跟著老師學習一些基本的生物學實驗以及動物實驗的操作技能和方法[7-9]。在教學中,教師積極鼓勵對生物醫(yī)學相關實驗有興趣并且有能力的本科生申報創(chuàng)新項目,鼓勵教師和學生并將畢業(yè)設計與創(chuàng)新項目相結合,以教師的科研項目為載體,讓學生在實踐中創(chuàng)新[10]。實踐以學生為主體,讓學生獨立查閱中外文獻,了解項目最新的國內(nèi)外研究進展,設計實驗方案,學習各種新的實驗技術,掌握科學研究方法,這不僅有利于學生自主學習、解決問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新思維,同時還加深例如學生對各種專業(yè)課程的理解以及對生物工程專業(yè)的認識。實踐證明,上述教學方法激發(fā)了學生的學習興趣,提高了學生的動手能力和操作能力,并培養(yǎng)了學生的團隊精神,取得了良好的教學效果。同時學校還積極與南京大學、南京中醫(yī)藥大學、江蘇省中醫(yī)院等單位建立合作關系,帶領學生參觀實驗室,讓學生對生物醫(yī)學各領域的實驗室構成、具體運作有更直觀的認識。通過在大學和醫(yī)院等實習基地的參觀和關系,讓學生充分認識到生物醫(yī)學工程專業(yè)的學習目的和專業(yè)知識的應用價值。生物醫(yī)學工程專業(yè)作為一門為生物學和醫(yī)學服務的交叉學科,生物學實驗課對生物醫(yī)學知識的學習和理解掌握領域非常重要。針對我校生物醫(yī)學工程專業(yè)的生物學實驗教學中存在的問題,我們開展一系列的教學改革與實踐,取得了很好的效果。極大地激發(fā)了學生的學習興趣,調(diào)動了學生的參與熱情,提高學生的實踐能力,并且為學生今后的工作和科研奠定了堅實的基礎。希望能在此基礎上,繼續(xù)完善現(xiàn)有的生物學實驗教學體系和教學方法,從而更好地促進生物學實驗課程建設和發(fā)展。
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生物醫(yī)學工程是現(xiàn)代工程技術與醫(yī)學相結合形成的一門綜合叉學科,其利用生物學、醫(yī)學和工程的原理和方法,從事生命科學的理論與實踐研究,研究領域極其廣泛,實踐性很強。生物醫(yī)學工程專業(yè)教學實驗平臺以科學教育理論為指導,以人為本,科學設置實驗項目,合理配置,資源共享,從而培養(yǎng)具有較強的實踐能力和創(chuàng)新思維能力、具有醫(yī)學背景的醫(yī)學工程技術人才。以醫(yī)學院校生物醫(yī)學工程省級特色專業(yè)建設項目為基礎,以體制和機制創(chuàng)新為保障,做好實驗室建設規(guī)劃,不斷優(yōu)化實驗室建設布局,規(guī)范和加強實驗室的管理,把實驗室建設成為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高水平生物醫(yī)學工程人才的重要培養(yǎng)基地。
1實驗室建設理念與改革思路
為了培養(yǎng)學生熟練的實驗操作能力和良好的實驗設計能力,我校確立“三模式(基礎實驗教學、基本技能實驗教學和專業(yè)提高實驗教學模式),一體化,三層次(基礎性實驗、綜合性實驗和設計創(chuàng)新性實驗)”的實驗教學體系?,F(xiàn)已開設的基礎實驗有數(shù)字電路系列實驗,醫(yī)學電子學基礎系列實驗,模擬電子技術系列實驗,Matlab仿真實驗等;綜合性實驗有DSP系列實驗,THDGP-2單片機系列實驗,THQC-1傳感器特性綜合實驗等;創(chuàng)新性實驗有醫(yī)學儀器設計系列實驗,超聲設備設計及故障排除系列實驗等。以學生為本,進一步強化實驗技能的訓練,加強啟發(fā)式、互動式、研究式的實驗教學方法。適當加大綜合性、設計性實驗的比例,進一步提高綜合性實驗的質量,進一步強化學生的實驗教學與科研實踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系,形成具有醫(yī)、工特色的創(chuàng)新型實驗教學模式。在實驗進行中,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,培養(yǎng)學生分析實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象,自己解決實驗過程中遇到的具體問題,評價實驗結果的可靠性。
2實驗教學特色、成果
2.1建立體現(xiàn)生物醫(yī)學工程特色的實驗室
我校依據(jù)工程學、生物學和醫(yī)學學科相互滲透、支撐的專業(yè)建設理念,共建有醫(yī)學信號及圖像處理、普通醫(yī)療儀器、醫(yī)學傳感器與信號測量等5個專業(yè)實驗室和1個醫(yī)學圖像處理研究室,擁有的儀器設備價值約200萬元。正在建立基于虛擬儀器的醫(yī)療儀器設計實驗室、醫(yī)學傳感器實驗室、醫(yī)學信號分析實驗室、影像設備實驗室、醫(yī)學物理實驗室,建成的實驗室為我校生物醫(yī)學工程專業(yè)及其他相關專業(yè)的學生增加動手實踐能力提供良好的實驗平臺。
2.2優(yōu)化生物醫(yī)學工程實驗課的內(nèi)容,構建醫(yī)工特色的課程體系
目前大多數(shù)綜合性院校生物醫(yī)學工程專業(yè)的畢業(yè)生缺少醫(yī)學知識,不能很好地滿足醫(yī)學領域技術要求。依據(jù)醫(yī)學院校生物醫(yī)學工程專業(yè)特點,結合我校學生實際情況和實驗室現(xiàn)有條件,自編一系列具有醫(yī)工結合特色,符合醫(yī)學院校生物醫(yī)學工程專業(yè)學生特點的實驗教材,如《醫(yī)學儀器原理實驗指導》《醫(yī)學超聲技術學實驗指導書》《醫(yī)用傳感器實驗指導書》等與生物醫(yī)學工程專業(yè)密切相關的綜合性實驗和研究性實驗的學生用書,培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力,為開設綜合性和研究性實驗提供重要資料。
2.3加強實驗技術隊伍建設
培養(yǎng)理工醫(yī)結合的復合型人才,必須有一支與培養(yǎng)任務相適應的高素質教師隊伍。我們采取的措施是雙向融合。在師資隊伍整體建設上,實現(xiàn)理工醫(yī)的整體規(guī)劃。目前由醫(yī)學背景,工學背景的混合結構組成的教師隊伍,保證了實驗教學與理論教學相互促進、共同發(fā)展,提高了實驗教學與管理的水平,促進了實驗教學的改革,有效地提高了實驗教學資源的使用效率。生物醫(yī)學工程專業(yè)現(xiàn)有專任實驗教師9名,其中省學術與技術帶頭人、省優(yōu)秀教師、省教學標兵1人。教授1人、副教授1人,高級職稱教師比例占33.3%,具有碩、博士學位者6人,占教師總數(shù)的67.7%。本專業(yè)全部師資可以按照學歷教育背景劃分為:醫(yī)學類師資,如影像診斷、放療醫(yī)師等;理工基礎類師資,如生物醫(yī)學工程基礎課教師等;理工醫(yī)結合類師資,如影像設備學專業(yè)教師、影像技術專業(yè)教師、放療技術專業(yè)教師等。由這些教師組成復合型師資隊伍群體,來完成復合人才的培養(yǎng)任務。融合的原則是:脫產(chǎn)培養(yǎng)與在職培養(yǎng)相結合、短期培訓與長期培養(yǎng)相結合、國內(nèi)培養(yǎng)與國外深造相結合、崗位培養(yǎng)與人才引進相結合。鼓勵青年教師跨專業(yè)考研、考博。對理工畢業(yè)的中青年教師,制定制度、實施醫(yī)學再教育。根據(jù)專業(yè)需要,安排理工類教師和臨床教師共同參加科研課題研究。我系與護理學院臨床專業(yè)長期建立合作關系,共同研發(fā)了基于Labview的分娩機制系統(tǒng),靜脈注射速度控制儀等。通過這些雙向融合過程,培養(yǎng)一批達到理工醫(yī)知識融會貫通、具有復合型知識結構的優(yōu)秀師資。
2.4建立4個多媒體實驗室
為滿足現(xiàn)代化、信息化實驗教學的需求,建立多媒體實驗室可以較好地演示實驗教學信息,把微觀的知識形象地展示在屏幕上,形象生動,學生便于理解。在實驗室內(nèi)配備投影儀,教師可以方便地使用各種多媒體設備進行現(xiàn)場演示,使講課、參觀、演示、實驗等均在實驗室內(nèi)進行,形象化的教學既激發(fā)了學生的學習興趣,又為教師授課提供了方便。目前,實驗室運用紅蜘蛛軟件,在局域網(wǎng)上實現(xiàn)多媒體信息的教學廣播,集同步教學、控制、管理、音視頻廣播、網(wǎng)絡考試等功能于一體,并同時實現(xiàn)屏幕監(jiān)視和遠程控制等網(wǎng)絡管理的目的,提高了教學效果。
[關鍵詞]生物醫(yī)學工程;影像技術學;教學體系;實踐教學
生物醫(yī)學工程專業(yè)是一門現(xiàn)代醫(yī)學和醫(yī)學工程技術相互結合的學科,主要在理工科院校開展,作為一所以醫(yī)學教育為主的高校,在生物醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)中,注意與醫(yī)學臨床實踐緊密結合,側重醫(yī)療器械實踐培養(yǎng)。該校生物工程專業(yè)前身為醫(yī)學影像學(工程方向),自1999年開辦至今,根據(jù)實際情況,不斷修正培養(yǎng)培養(yǎng),重視理論與實踐相結合,不斷提高學生的實踐能力,以“工程素質高、實踐能力強”的應用型專業(yè)人才培養(yǎng),為培養(yǎng)目標。
1該校發(fā)展歷程
牡丹江醫(yī)學院自1958年創(chuàng)立以來,目前已經(jīng)擁有近60年的教學歷史,1997年6月,學院通過了原國家教委本科教學評價,成為全國首批本科教學評價合格院校。從最初的名不見經(jīng)傳到現(xiàn)如今的發(fā)展壯大,牡丹江醫(yī)學院在學科建設、師資力量及科研投入上均下足了功夫。尤其重視實踐教學環(huán)節(jié),在教學、科研、實習和就業(yè)方面均走在了同級別院校的前列。
2生物工程及影像技術的發(fā)展背景
生物醫(yī)學工程(BiomedicalEngineering,BME)是結合物理、化學、數(shù)學和計算機與工程學原理,從事生物學、醫(yī)學、行為學或衛(wèi)生學的研究;提出基本概念,產(chǎn)生從分子水平到器官水平的知識,開發(fā)創(chuàng)新的生物學制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學方法,用于疾病預防、診斷和治療,患者康復,改善衛(wèi)生狀況等目的[1]。近幾年來,我國的醫(yī)療體制變革正處在快速時期,理工類科學技術在醫(yī)學領域,尤其是生物醫(yī)學中的應用范圍也越來越廣,因此對于具有較高專業(yè)素養(yǎng)和應用能力的人才需求就更加急迫。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)是國家教育部貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的重點大力項目[2],同時也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的一項重要措施,該政策旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務,對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才,全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量具有十分重要的示范和引導。醫(yī)學影像技術是醫(yī)學專業(yè)其中一門[3]。我國在2006年時出臺了改革政策,將醫(yī)學影像學專業(yè)區(qū)分為兩種學制不同的專業(yè)進行教育,此教育模式早在上世紀西方某些發(fā)達國家就已經(jīng)出現(xiàn),并取得了較好的教育結果。4年制醫(yī)學影像技術是專門從事影像技術與操作方面的工作的一類高精尖技術人才,在儀器操作及治療劑量控制方面的能力水平要明顯優(yōu)于五年制的醫(yī)學影像學專業(yè)學生[4]。
3該校學科建設情況
該校擁有較高規(guī)格的影像實踐基地,該基地初建于2003年,現(xiàn)擁有6個實驗區(qū),47間實驗室,建筑面積達3000㎡;配備X線機(常規(guī)X線機、程控X線機、高頻X線機)、CT(螺旋CT、往復式CT)、MRI(超導MRI、小型MRI教學儀)、ECT、DSA、超聲(彩超、黑白超、數(shù)字超聲教學儀)、直線加速器、模擬定位機、麻醉劑、體外碎石機、血液透析機、激光相機、洗片機、高壓注射器等50余臺設備,總價值達1000余萬元??蓾M足生物醫(yī)學工程、醫(yī)學影像技術專業(yè)的專業(yè)課的實驗課、實驗室開放等教學活動,可以為學生提供大量的實踐動手機會。亦可帶領學生參與醫(yī)院大型設備的拆卸、搬運、安裝、維修等工作,讓學生得到“實戰(zhàn)”的機會。該校于2013年在醫(yī)學影像學院增設4年制生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè),培養(yǎng)方案與原醫(yī)學影像學專業(yè)(工程方向)(5年制)不同,《醫(yī)學影像設備學》作為重要的專業(yè)課之一,教學大綱亦作調(diào)整。根據(jù)醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)的特點,進行教學改革。理論課刪減部分陳舊設備相關知識,如壓縮常規(guī)X射線機結構、功能、工作原理及電路分析的講解,由學生課余時間自行學習討論。在實驗課改革方面,刪減部分陳舊實驗項目,讓學生多多地參與實驗課教學互動中,增加學生實踐動手機會,鍛煉學生獨立分析問題、解決問題的能力。同時針對醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)每學期均進行實驗室開放,由老師指導學生進行DSA設備的安裝,X射線機設備的局部改進設計等。積極組織指導生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)學生進行大學生科研立項,近幾年該教研室共指導黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、牡丹江醫(yī)學院大學生科研項目共6項,例如:“常規(guī)X線機燈絲加熱電路改進”。該校積極開展校企合作聯(lián)合培養(yǎng)學生,2016年1月,醫(yī)學影像學院經(jīng)實地考察,與北京威格瑞技術服務有限公司等8家醫(yī)療器械公司達成合作。2016年7月,首屆2013級醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)學生進入公司進行生產(chǎn)實習。2017年7月,經(jīng)調(diào)查反饋,一年來各家醫(yī)療器械公司均能按學校要求培養(yǎng)學生,實習效果非常理想,多位學生實習表現(xiàn)優(yōu)秀,被實習公司正式錄用。校企合作模式將繼續(xù)開展。醫(yī)學影像學院于2013—2014年編寫的高等學校改革創(chuàng)新教材、醫(yī)學影像專業(yè)特色系列教材中,影像設備教研室針對生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)編寫了《醫(yī)學影像設備學實驗指導》《醫(yī)用常規(guī)檢驗儀器》《醫(yī)用傳感器》《臨床設備學》4本理論及實驗教材,并已投入使用。該?,F(xiàn)已將生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂已提上日程。
4未來學科發(fā)展模式
4.1加強實踐教學環(huán)節(jié)
以教學改革為中心,以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為只要目的,在不斷提升實踐教學設施基礎的同時,堅持理論教學為基礎的主要宗旨[5],讓學生在扎實掌握理論基礎后,運用先進的實踐教學來不斷地提升、完善自己的綜合技能[6]。使學生在此教學模式下,可以將專業(yè)發(fā)展為:擁有扎實的理論基礎、培養(yǎng)良好的專業(yè)素養(yǎng)、形成獨特的專業(yè)特色的優(yōu)秀學科[7]。
4.2確立學生在實踐教學中的主體地位
無論在學科建設中進行怎樣的改革,其宗旨都是培養(yǎng)優(yōu)秀的畢業(yè)生能被社會所用[8]。因此學生在實踐教學中的主體地位就顯得尤為重要[9]。因此讓學生提早進入醫(yī)院及工廠進行實習,不僅可以開闊學生的視野,而且可以使其在即將進入工作崗位前掌握一定的基本操作技能,在今后的工作中更早上手,從容地應對工作中的一系列問題。在教學中主動聆聽學生的意見,根據(jù)學生的不同呼聲對于教學方案進行及時的調(diào)整,盡最大可能地覆蓋盡量多學生的特點,提高教學效果[10]。
4.3加強師資隊伍建設
學校通過多種途徑提高青年教師的學歷及教學水平,并在教學實踐中不斷地提高,逐步培養(yǎng)一支結構合理、理論基礎扎實、實踐能力過硬、教學效果明顯的優(yōu)秀教師隊伍[11]。
4.4建立教學評估及監(jiān)控體系
完善的一套教學評價及質量監(jiān)控系統(tǒng)是保證人才培養(yǎng)質量的一項重要措施[12]。建立一套過硬的實踐教學基礎、完善的實踐教學過程、科學的實踐教學效果評價、嚴格的教學質量監(jiān)控體系,對于加強對整個實踐教學工作的宏觀調(diào)控、保障實踐教學體系的落實、高素質應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)都起到了十分重要的作用[13]。
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關鍵詞:生物醫(yī)學工程專業(yè);理工院校;解剖生理學
作者簡介:李小慧(1980-),女,黑龍江鐵力人,南京郵電大學地理與生物信息學院,副研究員;吳建盛(1979-),男,江西撫州人,南京郵電大學地理與生物信息學院,講師。(江蘇 南京 210003)
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0161-02
生物醫(yī)學工程(Biology Medical Engineering,簡稱BMI)是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論與方法而發(fā)展起來的新興交叉學科,其主要是運用工程技術手段,在多層次上研究生物體特別是人體的結構、功能和其他生命現(xiàn)象,研究用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置和系統(tǒng)的工程原理的學科。[1]自20世紀70年代末以來,國內(nèi)許多綜合或理工科大學、醫(yī)學院校及相關科研機構都設立了生物醫(yī)學工程專業(yè),涵蓋了生物信息、醫(yī)療儀器、生物材料、生物工程等多個專業(yè)方向,課程設置主要包括工程類課程和醫(yī)學類課程,旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復合型人才。[2]
生物醫(yī)學工程專業(yè)作為一門為生物學和醫(yī)學服務的交叉學科,生物學和醫(yī)學知識的學習就具有非常重要的作用?,F(xiàn)在大多數(shù)院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)都開設了解剖學、生理學、生物化學、分子生物學、基礎生物學等必修基礎生物學或醫(yī)學課程,旨在讓學生了解生物體的基本構造及生命現(xiàn)象的本質,掌握一定的醫(yī)療常識,為學習如何把工程技術應用于醫(yī)學領域打下基礎。
人體解剖生理學是研究人體各部分正常形態(tài)、結構及人體生命活動的規(guī)律或生理功能的科學。[3]作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課,它包含了解剖學和生理學兩門學科的內(nèi)容,并且涉及到組織學、胚胎學、細胞學和分子生物學等多個學科的知識,內(nèi)容廣泛并且復雜抽象,對于缺乏生物學相關知識基礎的生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生來說,是一個難題。南京郵電大學是以工科為主,信息科學為特色的理工科院校,生物和醫(yī)學知識的教學相對薄弱。如何揚長避短,使解剖生理學知識與學生工程類的專業(yè)知識有機融合,是擺在教師面前的一項重要任務,也是教學過程中需要不斷思考和努力解決的問題。
一、教學現(xiàn)狀及存在問題
1.教學基礎薄弱
南京郵電大學是以理工科為主的高校,生物醫(yī)學工程專業(yè)在南京郵電大學起步較晚,工程類課程依托南京郵電大學理工教學和科研的工作積累,具有良好的基礎。然而,生物和醫(yī)學類課程基礎較為薄弱,教學基礎和實驗條件與醫(yī)學或者綜合院校相比都有很大差距。
2.課時有限
生物醫(yī)學工程專業(yè)屬于前沿的交叉學科,專業(yè)囊括的知識面廣,專業(yè)所學課程較多,數(shù)學、電學、計算機科學相關課程占了很大比例的學時,給生物和醫(yī)學理論知識分配的學時有限,例如人體解剖生理學課程只有48個學時,但這門課程包含了解剖和生理兩門學科,教學內(nèi)容豐富,學時相對不足。學生的生物和醫(yī)學類知識薄弱,也給教學帶來了一定困難。
3.學生興趣缺乏
信息科學是南京郵電大學的特色和優(yōu)勢,生物醫(yī)學工程專業(yè)正是依托于南京郵電大學通信與信息工程學院的教學和科研基礎而創(chuàng)建的,學校通信、電子和計算機等信息領域的學習與研究氛圍濃厚,加之上述專業(yè)找工作容易,在這種環(huán)境下,學生會自覺將興趣轉移到通信、電子和計算機等方向,無法建立對人體解剖生理學的學習興趣。另外,人體解剖生理學知識多、復雜抽象的學科特點,也容易讓學生產(chǎn)生畏難和厭學的情緒。
二、教學體會和思考
在學時有限和學生興趣缺乏的情況下,如何利用有限的課堂講授時間,使學生更好地掌握解剖生理學知識,是擺在授課教師面前的突出問題。筆者針對在人體解剖生理學教學中遇到的實際問題,結合南京郵電大學生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,根據(jù)教學過程中的體會,提出以下幾點思考。
1.引導和培養(yǎng)學生興趣
解剖生理學是專講正常人體形態(tài)、結構和功能的課程,向學生強化學習解剖生理學就是認識自己、了解自己的觀念。但是如果單純講解課本上解剖和生理學的知識,學生仍然是被動接受,缺乏興趣。因為解剖生理學的一些知識與學生日常生活密切相關,在課堂教學中可以穿插講授一些衛(wèi)生保健的知識或者一些學生感興趣的問題,讓學生知道課堂知識能夠在日常生活中學以致用,自然而然會產(chǎn)生興趣,主動去學習。例如,在講到呼吸系統(tǒng)時,就結合生活現(xiàn)狀,介紹吸煙的危害、霧霾天氣呼吸系統(tǒng)疾病的預防等;在講到循環(huán)系統(tǒng)時,可以介紹如何預防心血管疾病。對于女生感興趣的減肥和護膚的話題,在講授消化系統(tǒng)和皮膚章節(jié)時,適時介紹節(jié)食減肥的危害和正確保養(yǎng)皮膚的方法。此外,身體是解剖生理學最好、最直接的“教具”,在課堂教學中,可以增加互動,讓學生參與進來,這樣不僅可以加深學生的直觀印象,還可以活躍課堂氛圍,從而激發(fā)學生的興趣。例如,在講授解剖學知識和常用方位術語時,可以請學生到講臺上來做示范,使學生輕松掌握這些知識。
2.課程教學與專業(yè)結合
生物醫(yī)學工程專業(yè)的目的是運用工程技術手段解決醫(yī)學中的有關問題,保障人類的健康,為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。在講解解剖生理學知識的同時,一定要將生物醫(yī)學工程專業(yè)的目標和意義貫穿其中,不僅能加深學生對專業(yè)的認可度,而且有助于對解剖生理學知識的鞏固。例如,在講解運動系統(tǒng)的關節(jié)內(nèi)容時,介紹完關節(jié)結構和功能后,可以向學生系統(tǒng)介紹人工關節(jié)的相關知識,包括人工關節(jié)的發(fā)展歷史、使用的材料及應用疾病等。在講解呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)時,可以介紹人工心肺裝置的構造以及在外科手術中的重要意義??傊诮馄蕦W教學中,應結合知識點介紹相應的器官是如何人工制備,如何實現(xiàn)相應的解剖和生理功能等內(nèi)容。通過將解剖學知識與工程學知識有機結合,不僅可以拓展學生的知識面,還可以促進學生對專業(yè)方向的理解,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
3.簡化課程內(nèi)容
解剖生理學課程存在學時少、實驗少、內(nèi)容多等問題,在課時的安排上要符合生物醫(yī)學工程專業(yè)的需求。基于上述考慮,將課程重點放在解剖學上,有選擇地介紹生理學內(nèi)容,對于未介紹的知識,建議學生自學。對于解剖學部分,對運動系統(tǒng)、內(nèi)臟學和心血管系統(tǒng)重點講授,對神經(jīng)系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)和內(nèi)分泌腺部分有所刪減,目的是為了加深學生對人體結構的掌握和了解。此外,我們精心鉆研教材并設計教學大綱,了解課程的教學重點、難點,在課前對學生較難理解的部分設計好教學方法和模式,力爭用簡練、易懂的語言講解課程內(nèi)容,消除學生畏難、厭學的情緒。
4.充分發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢
解剖生理學教學需要向學生展示很多人體結構,涉及名詞非常多,很多學生反映較難記憶。制作集合聲音、文字、圖片、動畫、視頻等多種媒體信息的課件來輔助教學,可將人體結構直觀化,人體功能原理圖像化和動態(tài)化。從視聽的角度強化學生的理解和記憶,提高學生課堂的學習效率。另外,使用多媒體課件也能彌補理工科院校實驗條件的缺乏和教學標本的不足。但在使用多媒體教學方法的時候,教師不能脫離傳統(tǒng)的教學方式,因為多媒體教學資料雖然直觀易于理解,但知識零散且容量大,會影響學生的系統(tǒng)理解和記憶。教師應適時進行必要的講解, 對于重點、難點應在課堂上充分討論,并征求學生意見,控制好教學的節(jié)奏。
參考文獻:
[1]鄧玉林,李勤.生物醫(yī)學工程學[M].北京:科學出版社,2007.
【關鍵詞】案例教學生物醫(yī)學工程工程倫理
一、案例教學法簡述
案例教學法顧名思義,是基于案例分析的一種教學方法,最早起源于二十世紀初的哈佛大學[1],如今被廣泛的應用在金融、法律、心理學、和建筑等工程學專業(yè)領域的教學中。通常采用的方式是教師設計或根據(jù)真實事例展示一個從不同的出發(fā)點考慮會帶來爭議的困境(一個案例),然后將學生置于決策者的角色,通過學生的個人思辯和開展團隊討論,引導他們得到解決方案。案例方法與其他教學方法截然不同的是,案例教學法要求教師不再一味的灌輸給學生知識或者對問題的見解,教師的主要任務是引導和激勵學生自己設計每個案例中問題的解決方案并為自己的方案辯護,充分調(diào)動學生的積極主動性。案例教學法的優(yōu)勢顯而易見,因為案例源于現(xiàn)實事例,為抽象的概念和理論提供了應用的實體平臺。學生通過整理和分析案例中提供的數(shù)據(jù),快速檢索相關理論,得出結論并提出各自的解決方案,再通過團隊合作和集體討論探索不同的解決方案并權衡每個解決方案的利弊。這整個過程強化了學生理論知識的同時,鍛煉了學生調(diào)研的能力(主要指搜集和分析數(shù)據(jù)來支持自己的觀點)、評估和審辨對立觀點的能力、公正的從多角度考慮問題的能力、合成不同角度的信息經(jīng)過權衡得到折衷解決方案的能力[2]。最終對問題解決方案的提出更是給學生帶來學習的正向反饋,促進學習過程的良性循環(huán)。為了達到預期的教學效果,案例教學法的實施其實對教師提出了更高的要求,需要任課教師對每個案例做深刻的分析,在案例的選取、展示方式、引導案例分析的走向上都要做好充分的準備工作。
生物醫(yī)學工程(biomedicalengineering,BME)是應用自然科學和現(xiàn)代工程技術的原理與方法,多層次研究人體結構、功能及其生命現(xiàn)象,研究用于防病、治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的制品、材料、裝置和系統(tǒng)的交叉性邊緣學科。其主要的特點是多學科交叉、理工醫(yī)結合,工程性和實踐性很強。在軍醫(yī)大學這樣的醫(yī)科院校中培養(yǎng)工程技術人才,必須要改變原有培養(yǎng)醫(yī)科學生的模式,采取適應工程技術人才培養(yǎng)特點的教學體系,突出工程性,強調(diào)實踐性教學。改變現(xiàn)有實踐教學模式,構建新的實踐教學體系,是生物醫(yī)學工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)中需要體現(xiàn)的重要內(nèi)容[1]。
2生物醫(yī)學工程專業(yè)學員創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的探索與經(jīng)驗
我校生物醫(yī)學工程專業(yè)五年制本科人才培養(yǎng)的目標是:“面向我軍衛(wèi)勤保障的需要和軍事醫(yī)學的發(fā)展,培養(yǎng)具有生物醫(yī)學、電子技術、信息技術和軍事醫(yī)學電子衛(wèi)生裝備等專業(yè)知識,具備將生物醫(yī)學與電子信息技術相結合的能力,能夠從事軍事醫(yī)學電子衛(wèi)生裝備研究、設計、管理、使用和維修工作的高級工程技術人才?!庇捎谖倚I镝t(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)方向是生物醫(yī)學電子工程,這是一門科技含量高、技術密集、應用性強的學科,其基礎理論、創(chuàng)新探索都必須依賴實踐來驗證。因此,實踐教學占據(jù)著戰(zhàn)略性地位,是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)我校生物醫(yī)學工程人才培養(yǎng)目標,突出工程特性,培養(yǎng)具有電子技術創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是該專業(yè)建設的基本任務,學生的綜合素質和創(chuàng)新能力不僅需要通過基礎理論和專業(yè)理論的學習來培養(yǎng),更要通過實踐教學各個環(huán)節(jié)來鍛煉,以使學員不斷提高創(chuàng)新實踐能力并將所學理論知識和實踐技能應用于實際醫(yī)學問題的解決中。我們主要采取了以下做法:
2.1注重基本實驗技能訓練,重組課程實驗教學內(nèi)容電子技術與信息技術教學包含了一系列課程(電路原理、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、傳感器原理、醫(yī)學電子儀器等等),對這些課程的實驗項目進行精選、整合、改造,實現(xiàn)以基礎性實驗、綜合性實驗教學模塊為基礎的分層遞進的實驗教學內(nèi)容。對現(xiàn)有的實驗進行優(yōu)化整合,主要目的是配合理論教學,使學生熟悉理論知識和掌握基本實踐技能,提高教學效益,在不增加現(xiàn)有實驗課學時的前提下,適當開設綜合性實驗。
2.2培養(yǎng)綜合運用知識能力,強化綜合性設計性實驗在專業(yè)基礎課實驗中,將過去模擬電子技術、數(shù)字電子技術等課程中的設計性實驗設置為相對獨立的綜合設計性實驗,主要通過自主探索的形式培養(yǎng)學生獨立思考、協(xié)作攻關的精神以及解決實際問題的能力,以達到知識和能力綜合訓練的目的。具體方法是教師編列實驗題目,提出技術要求。題目的難度與學生的水平相適應,題目的內(nèi)容與專業(yè)方向及學生興趣相吻合。學生以小組為單位自行選題,通過查閱文獻資料,優(yōu)化技術路線,獨立開展實驗等環(huán)節(jié)實施綜合訓練。使學生能夠較系統(tǒng)地掌握從選題、方案論證、電路設計、電路實現(xiàn)以及裝配調(diào)試,到最后的總結報告和文檔整理等全過程的各個環(huán)節(jié)。通過上述實驗課教學改革,有效調(diào)動了學生學習的積極性和主動性,培養(yǎng)了學生綜合運用知識的能力和動手能力。
2.3開展多層次第二課堂活動,培養(yǎng)分析解決問題能力開展了多種類型和內(nèi)容豐富的第二課堂活動,這既是課程教學內(nèi)容的補充,也是實踐教學不可缺少的環(huán)節(jié)。一種是普及性的第二課堂活動,內(nèi)容力求覆蓋面廣、應用性強,既有教師選題,也有學生自主選題進行實驗研究。從專業(yè)基礎課開始組織,有效地豐富了學生視野,拓展了學習內(nèi)容。另一種是提高性的第二課堂活動,對學習成績優(yōu)秀、鉆研精神強的學生實行導師制,組織他們參加課外科技活動和全國性大學生創(chuàng)新設計競賽等實踐教學,讓學生直接介入實際的科研活動中。通過第二課堂活動有效地發(fā)揮了學生學習的潛能,變被動學為主動學,培養(yǎng)了學生邏輯思維能力和分析解決問題的能力。
3我校生物醫(yī)學工程學員實踐能力培養(yǎng)模式的不足
目前,我校生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系設置主要包括:公共基礎課程、醫(yī)學基礎課程、工程專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程等4類。從實踐教學的效果來看,目前這種模式存在2點不足:一是課程設置不科學,體系不完整,與國內(nèi)外其他生物醫(yī)學工程院校相比缺少專業(yè)選修課程、綜合實踐課程這2類課程[2];二是實踐教學沒有按照實踐能力培養(yǎng)的規(guī)律進行設計。實踐能力的培養(yǎng)必須從基礎做起,由低到高逐次遞進,以電子技術綜合設計為例,在設計性實驗中應當將主要精力用于方案設計和技術指標的實現(xiàn)上,但是部分學員由于電子工藝基本功不扎實,一些原本不應該出現(xiàn)的問題卻由于焊接加工水平欠佳反復出現(xiàn),從而影響了設計性實驗的整體效果。由于工程實踐能力包含了方方面面的素質要求,從設備使用、工藝掌握、器件選擇、方案設計等等由低到高的各項能力的培養(yǎng),是需要一點一滴積累并逐漸形成經(jīng)驗的一個長期過程,絕非一朝一夕之功,也不是某一門課程所能解決的,必須將其作為系統(tǒng)工程搞好頂層設計,在整個課程體系之中加以解決。創(chuàng)新實踐能力的培訓必須是多層次的并且貫穿始終的完整培訓,需要完成包括基礎電子工藝掌握、基本實驗設備操作到復雜醫(yī)學電子系統(tǒng)的設計等一系列階梯式的體系化訓練。使學生在大學期間,乃至研究生階段,不間斷地進行傳統(tǒng)型、綜合型、設計型和創(chuàng)新型等各種實踐環(huán)節(jié)和各種社會實踐活動,這對學生掌握扎實的基礎理論知識和專業(yè)知識,提高獨立分析問題和解決問題的能力,提高團隊合作意識,提高創(chuàng)造性和競爭能力都大有益處[2]。只有經(jīng)過這樣訓練的學生才能具備比較強的實踐動手能力,能夠有效地通過工程技術手段解決實際問題,從而滿足用人單位和部隊建設的需要。所以,建立健全完備的實踐教學體系是當前深化教學改革,加強頂層設計的重要工作之一,必須按工程人才的培養(yǎng)規(guī)律設計科學合理的實踐教學體系。
4構建生物醫(yī)學工程專業(yè)學員創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系的設想與建議
創(chuàng)新實踐能力可分為基本技能—綜合技能—設計技能—創(chuàng)新技能4個層次,不同層次的能力培養(yǎng)要有相對應的教學內(nèi)容和訓練方法,通常需要采用驗證性實驗—綜合性實驗—設計性實驗—研究性實驗等有針對性地加以訓練。為實現(xiàn)創(chuàng)新實踐能力的全面培養(yǎng),必須改變傳統(tǒng)的實踐教學模式,把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力放在首位。以優(yōu)化知識結構、提高綜合素質為指導制定實踐教學計劃和方案,調(diào)整實踐教學組織結構;安排大型綜合實驗設計課程和實踐訓練,形成科學合理、內(nèi)容完備的教學體系和培養(yǎng)模式;構建良好的實踐教學支撐環(huán)境。使學生在學校期間,不間斷地進行傳統(tǒng)型、綜合型、設計型和創(chuàng)新型等各種實踐學習環(huán)節(jié)和各種社會實踐活動,使其創(chuàng)新實踐能力不斷發(fā)展,從而真正提高學生獨立分析問題和解決問題的能力,提高創(chuàng)造性和競爭能力,這也是提高專業(yè)教學水平和與國際教育接軌的必然選擇[3]。
4.1實踐課程體系建設
為了更好地適應軍醫(yī)大學對生物醫(yī)學工程人才培養(yǎng)的要求,根據(jù)培養(yǎng)生物醫(yī)學工程專業(yè)學員創(chuàng)新實踐能力的探索并結合其他院校在實踐體系建設上的經(jīng)驗,我們認為生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系設置應當涵蓋公共基礎課程、醫(yī)學基礎課程、工程專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課程、綜合實踐課程等6類課程。其中對于實踐能力的培養(yǎng)應構建4個層次、5個類型的課程培訓體系。
4.1.1基礎課程實驗
這一類實驗的內(nèi)容和方式比較傳統(tǒng),實驗和課程內(nèi)容的聯(lián)系緊密,每門課程課內(nèi)安排實驗18學時。通過對授課內(nèi)容的驗證、實現(xiàn)與分析,幫助學生掌握基本理論和方法,鍛煉學生動手能力,培養(yǎng)學生的基本工程素質。除基本實驗外,一般要求至少安排一個具有綜合性質的實驗,能夠對整門課程起到融會貫通的作用。對每一門課程的課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)的安排和內(nèi)容,都需要進行充分的論證,以保證每門課程實驗內(nèi)容的合理性。
4.1.2綜合實踐課程
這個訓練層次的重要性體現(xiàn)在,使學生掌握應用工程技術解決實際問題的基本方法,同時培養(yǎng)其初步的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力的獲取必須要擁有扎實的基礎,如果基礎不牢,所謂創(chuàng)新是沒有保障的,即便有非常新穎的想法,但是無法實現(xiàn)也是枉然。創(chuàng)新的方法往往產(chǎn)生于對傳統(tǒng)既有方法的熟悉上,充分了解各種方法的特點,并根據(jù)對實際問題的分析提出有價值的建議,創(chuàng)造性地采用不同以往的方法和手段處理和解決問題。創(chuàng)新一定是無限的想像與有限的技術選擇相結合的產(chǎn)物。通過這類實踐課程訓練學生對知識的綜合運用,掌握工程技術解決問題的程序和方法,突出工程實踐中關鍵環(huán)節(jié)的訓練,實現(xiàn)對不同學習階段的學員工程實踐能力的綜合培訓,使其具備工程技術人員基本的實踐能力。綜合實踐課程在進入專業(yè)基礎學習階段以后安排,將每學期的所有理論教學及考試在前18周內(nèi)完成,余下的2~3周時間用于開設獨立的綜合實踐課程。其具體設置安排見表1。
(1)電子工藝實習。主要培養(yǎng)學生在電子線路焊接、裝配、調(diào)試、元器件識別、選擇、基本儀器使用等方面的能力,組裝具有實用價值的小型電路。安排這個訓練的目的,主要是鍛煉學員在電子技術應用中的基本操作技能,如果沒有這個過程,直接進入電子技術課程設計階段,就會出現(xiàn)因為電子工藝不過關造成的各種各樣的問題,為電路設計和調(diào)試帶來層出不窮的障礙。所以必須要有這個訓練過程,以保證在后續(xù)課程中學生具有比較熟練和穩(wěn)定的電子工藝能力,而盡量避免因為工藝問題造成的失敗。
(2)電子技術課程設計。是在具備電子學基本實驗技能的基礎上,進行綜合能力培養(yǎng)的實踐訓練課程,以電路設計為重點,內(nèi)容側重綜合應用模電、數(shù)電知識,完成制作較為復雜的帶有生物醫(yī)學功能的電路或者小型電子系統(tǒng)(例如心電信號放大器)。一般是給出實驗任務和設計要求,通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調(diào)試和指標測試、撰寫實驗報告等過程,培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養(yǎng)學生系統(tǒng)設計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐的能力。
(3)虛擬儀器技術課程設計。掌握LabView在信號采集、處理、分析以及功能電路整合方面的應用,側重于生物信號的處理及其虛擬儀器系統(tǒng)的設計。
(4)生物醫(yī)學信號檢測與處理綜合實驗。其目的是使學生在熟悉電子系統(tǒng)基本設計和數(shù)字信號處理主要方法的基礎上,把現(xiàn)代信號處理理論與臨床醫(yī)學緊密結合起來,掌握常見的生物醫(yī)學信號采集方法,醫(yī)學信號傳感器、采集儀器的使用,利用各種信號處理手段解決臨床診斷與治療方面的信號分析與處理問題。使學生了解醫(yī)學信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)過程:醫(yī)學信號信號采集信號處理信號識別與特征提取臨床診斷,培養(yǎng)學生應用Matlab和LabView提供的各種處理方法解決醫(yī)學問題的能力,并強調(diào)各種處理方法的硬件實現(xiàn)。
(5)現(xiàn)代醫(yī)學儀器綜合設計。在學生學完全部課程進入畢業(yè)設計前一個學期進行,學生綜合應用所學過的基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課的基礎理論、基本知識和基本技能,融合醫(yī)學儀器課程內(nèi)容,獨立完成一個醫(yī)學信號檢測、處理、控制系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試,完成醫(yī)學信號的數(shù)據(jù)采集和存貯、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析和處理,通過對專業(yè)課實驗進行的高度整合,讓學生對所學知識進行高層次的融合。學生從本課程擬定的題目中選擇,或者自己擬定題目,獨立完成一個檢測人體信號的小型醫(yī)學儀器系統(tǒng),并使所設計的軟硬件系統(tǒng)達到要求的各項技術指標。學生通過該課程較系統(tǒng)地學習生物醫(yī)學信號處理和控制方面的方法和技術,在生物醫(yī)學信號處理技術、計算機技術、測量技術、控制技術及實驗技能等方面得到全面訓練,對醫(yī)學信號的拾取、測量、處理、應用有一個系統(tǒng)地了解,從而在綜合能力上得到培養(yǎng),同時為完成畢業(yè)設計打下堅實的基礎[4]。
4.1.3創(chuàng)新性課外科技活動
開展豐富多彩和形式多樣的創(chuàng)新性課外科技活動,其主要目的是使學生在完成第二層次訓練的基礎上,了解學科前沿、開闊科技視野、激發(fā)創(chuàng)新意識,充分發(fā)揮和調(diào)動學生創(chuàng)新實踐的潛能,結合軍事醫(yī)學應用和實際問題的解決開展研究性實踐活動。結合我軍衛(wèi)勤保障和軍事醫(yī)學的需求,應用電子信息技術和電磁檢測技術等生物醫(yī)學工程學方法,有針對性地開展創(chuàng)新實驗活動。從軍事醫(yī)學電子衛(wèi)生裝備設計思想的提出、技術指標的設定、研究方案的形成、工程設計的優(yōu)化等方面訓練學員,培養(yǎng)他們在我軍軍事斗爭衛(wèi)勤保障條件下解決軍事醫(yī)學問題的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,以此提高軍事生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的綜合素質。該層次的訓練側重于創(chuàng)新能力的培養(yǎng),主要以第二課堂的形式圍繞科研方向開展,也可以圍繞專業(yè)選修課開展,并鼓勵學有所長的學生積極申報學校創(chuàng)新實驗基金,開展進一步的深入研究,并指導學生發(fā)表學術論文,申請國家專利。在條件成熟的情況下推薦他們參加各種類型的全國大學生科技競賽。對于部分已取得較好成果的學員,可在此基礎上直接進入畢業(yè)設計環(huán)節(jié),并給予他們優(yōu)先報考碩士研究生的資格。
4.1.4實習
臨床工程實習是理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學員分析問題、解決問題能力的重要階段。通過臨床實習,使學員進一步加深對專業(yè)課程理論知識的理解和掌握,全面了解現(xiàn)代化醫(yī)療儀器設備的基本原理、安裝調(diào)試、維護保養(yǎng),熟悉部分醫(yī)學儀器結構特點和工作原理及存在問題,建立醫(yī)療衛(wèi)生裝備體系的基本知識架構,培養(yǎng)學員運用已學基礎理論知識,初步分析和解決醫(yī)學儀器設備實際問題的能力,為畢業(yè)后從事醫(yī)療設備專業(yè)工作,提升任職能力打下基礎。
4.1.5畢業(yè)設計
畢業(yè)設計的質量可以衡量專業(yè)教學的水平,是學生畢業(yè)與學位資格認證的重要依據(jù)。畢業(yè)設計的開展將緊密結合學科研究方向和實際科研課題,把重點放在學員創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng),充分發(fā)揮學員的主動性和創(chuàng)造性上。畢業(yè)設計注重以下能力的培養(yǎng):(1)調(diào)研、查閱中外文獻和搜集資料的能力;(2)理論分析、制定或設計實驗方案的能力;(3)實驗研究、綜合分析和數(shù)據(jù)處理的能力;(4)交叉融合理工醫(yī)等學科綜合知識的能力;(5)外語、計算機應用和論文寫作的能力;(6)綜合應用工程技術手段解決實際問題的能力;(7)團隊合作的能力。方法上讓學生自由選題,獨立完成畢業(yè)設計課題。針對要解決的實際問題,指導學生通過查閱資料,以互相討論的形式逐步總結出解決問題的思路,要求學生利用計算機進行理論設計,并進行虛擬實驗和仿真分析,經(jīng)過比較優(yōu)選出最佳方案,進而設計出實用的電子系統(tǒng),完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試并達到設計技術指標;最后提供設計報告,接受專家組考評并通過答辯。通過畢業(yè)設計使學生了解科研的方法、程序和步驟,增強科研意識。這種對科學實踐全程參與的教學方式可以全面培養(yǎng)和提高學生的科研素質、工程意識和創(chuàng)新精神,真正實現(xiàn)了理論和實際動手能力相結合的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)。
4.2創(chuàng)新實驗室建設
創(chuàng)新實驗室建設旨在針對我軍面臨的多樣化軍事任務,滿足我軍衛(wèi)勤保障需求和軍事醫(yī)學發(fā)展需要,從軍事醫(yī)學電子技術教學與訓練、軍隊衛(wèi)生裝備教學與訓練等方面入手,與燒傷外科學、防原醫(yī)學、野戰(zhàn)外科學、野戰(zhàn)內(nèi)科學、軍事預防醫(yī)學、高原軍事醫(yī)學以及新概念武器防治學等軍事醫(yī)學緊密結合,以電子技術應用、裝備教學實訓為基礎,培養(yǎng)應用軍事生物醫(yī)學工程的技術方法,解決部隊衛(wèi)勤保障和軍事醫(yī)學問題的創(chuàng)新實踐能力。創(chuàng)新實驗室主要服務于學員專業(yè)學習階段,在第二課堂、創(chuàng)新實踐、綜合實驗、軍事醫(yī)學課程設計、畢業(yè)設計、專業(yè)實習以及衛(wèi)勤演練中對學員實施相關訓練活動。從培養(yǎng)軍隊院校學員為軍服務的意識出發(fā),使其在學習訓練中了解軍事醫(yī)學的主要問題,學會應用軍事生物醫(yī)學工程方法解決相關問題,同時提高創(chuàng)新實踐能力,在這一過程中軍事生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合創(chuàng)新實驗室的建設是必不可少的,這對于軍事生物醫(yī)學工程專業(yè)學員開展相關學習實踐以及任職訓練是必須要具備的一個基本條件。
1.1拓展實踐教學基地目前,高校的實踐教學基地主要包括課程的實驗教學平臺和校外見習、實習教學基地。實習基地一般是指具有一定規(guī)模并相對穩(wěn)定的高等學校學生參加校內(nèi)外實習和社會實踐活動、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的場所;實習基地的建設直接關系到實習教學的質量,對于培養(yǎng)學生的實踐技能、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力有著十分重要的意義。然而,在市場經(jīng)濟的發(fā)展與推動下,大多數(shù)中小型國有企業(yè)進行了改制,導致高等學校的很多專業(yè)在工廠實習的機會大大減少,并且教學體系中的“金工實習”幾乎消失。由于生物醫(yī)學工程專業(yè)與醫(yī)學密切相關,并且醫(yī)院具備大量的醫(yī)療儀器與設備,因此,醫(yī)院成為生物醫(yī)學工程專業(yè)校外見習、實習的主要基地。為了讓學生更深入、更廣泛地認識本專業(yè)以及本專業(yè)的市場需求與發(fā)展,校外見習、實習基地應該涉及多個單位與部門,比如:醫(yī)院、生物醫(yī)學工程專業(yè)相關企業(yè)、醫(yī)療器械檢驗與銷售部門、電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)等。目前,我校的生物醫(yī)學工程專業(yè)改變了以往只在醫(yī)院實習的狀況,同學現(xiàn)在可以選擇在醫(yī)院或醫(yī)療器械公司實習。此外,我們還可以不斷開拓校內(nèi)見習和實習基地。校內(nèi)見習與實習不僅節(jié)約了帶教老師和學生的時間,還降低了見習、實習費用,同時也達到了實踐教學平臺共享的目的。比如我校的生物醫(yī)學工程專業(yè)就可以選擇臨床技能中心之類的部門進行見習或實習。
1.2改進實踐教學內(nèi)容實踐教學主要包括課程的實驗教學、見習、實習、畢業(yè)設計等部分。為了訓練學生形成由單一到綜合的實踐能力,加強學生對相關專業(yè)課程知識的綜合理解和運用的能力,專業(yè)課程的實驗除驗證性實驗外,還包括設計性和綜合性實驗及課程設計。在應用型人才的要求下,目前設計性、綜合性實驗及課程設計占專業(yè)實驗的比重要求越來越大。作為生物醫(yī)學工程此類交叉學科,畢業(yè)設計選題也應該突出專業(yè)特色,將工程技術應用到醫(yī)學、藥學、生物學等領域。對于中醫(yī)藥院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)而言,可以利用掌握的工程技術來解決中醫(yī)中難以解釋與實現(xiàn)的問題,比如:影像圖像分析、脈搏儀、舌診儀的設計等。在設計性與綜合性實驗中,可以借助虛擬儀器軟件,進行虛擬與仿真實驗,這樣不僅可以提高學生的實踐能力,還能夠減少購買實驗設備的成本。對于生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生,可以利用Labview軟件自行設計體溫、血壓、心率等測試系統(tǒng),不僅鍛煉了自己的軟件硬件設計能力,還能夠利用自己設計的虛擬儀器進行生理參數(shù)采集等實驗。目前已經(jīng)有高校在嘗試這種實踐教學改革,本學科組也正在開展這方面的教學研究工作。為了鞏固學生的理論知識,提高學生學習的興趣和熱情,對低年級學生在課堂之外可以成立興趣小組,開展電子電路的初步實踐,培養(yǎng)學生的動手能力。對于高年級的學生,可以設置開放性實驗,培養(yǎng)學生的自學能力、分析問題和解決問題的能力。此外,也可以像過去的金工實習一樣,讓學生在大學二年級就有實習的機會,可以設計短期的校內(nèi)或校外實習。對生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生可以選擇校內(nèi)的臨床技能中心之類的部門進行實習,或者選擇到校外的醫(yī)院與企業(yè)進行短期的基礎實習。
1.3建立校企合作平臺校外實習基地雖然為學生提供了認識社會、了解專業(yè)的機會,但是實習提供動手鍛煉的機會有限,而且學生不能夠針對某一個問題進行深入探究。如果學校能夠和企業(yè)合作,建立長期有效的實踐教學體系,讓學生在大學三年級就進入企業(yè),開始特定目標的實踐活動,這樣可以更加有效地提高學生分析問題、解決問題的能力。
1.4拓展其它實踐體系除了專業(yè)培養(yǎng)方案中設計的實踐教學體系外,我們還可以拓展其它實踐體系,比如鼓勵學生積極參加各類大學生競賽和參與教師的科研課題等,培養(yǎng)學生的自學能力、創(chuàng)新精神和團隊意識。為了能讓學生在參加競賽的過程中真正地提高工程素質和專業(yè)技術應用能力,需要建立完善的輔導體系和鼓勵措施。在學校方面,除了對獲獎的同學進行獎勵外,對所有參加比賽的同學應該給予學分鼓勵;在學科方面,應該建立一種長期有效的專業(yè)輔導體系,每年將選派專業(yè)老師參加一些學術會議,并定期安排專業(yè)老師對學生進行指導,讓學生能夠更好更充分地準備各種電子設計大賽。此外,我們還可以開展課外科技活動,培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)能力。鼓勵學生組織、策劃、參與各類科技活動,優(yōu)化學生的思維方式,培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)能力及組織協(xié)調(diào)能力。比如:組織學生參加專業(yè)相關的國際、國內(nèi)會議,了解本專業(yè)的發(fā)展動態(tài);舉辦一些電子作品展,向本校其它專業(yè)的同學介紹我們的專業(yè)和特點等。
2結語