生物医学工程专业《医学仪器学》研究型实验教学模式的探索

王春雷，韩玲娜

（1.长治医学院 生物医学工程系，山西 长治 046000；2.长治医学院 生理教研室，山西 长治 046000）

生物医学工程专业《医学仪器学》研究型实验教学模式的探索

王春雷1，韩玲娜2

（1.长治医学院 生物医学工程系，山西 长治 046000；2.长治医学院 生理教研室，山西 长治 046000）

文章介绍了长治医学院生物医学工程专业高年级学生医学仪器课程实验教学开展情况，讨论了如何在验证性实验的基础之上开展研究型实验教学，引导学生将基础知识应用于解决实际问题，以达到提高教学质量、提升学生综合素质的目的。

研究型实验；医学仪器；教学模式

作为一门交叉学科，生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）崛起于20世纪60年代，同时是一门高度综合性的学科。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法，从工程学的角度研究生物体特别是人体的结构、功能及其他生命现象；研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的学科[l]。生命科学与工程相结合，既推动了自身的进步以及方法学的创新和技术平台的建立，又促进了社会经济的发展，形成了许多新的产业和产业领域，也创造了可观的社会效益，因而为发达国家普遍重视，甚至纳入了国家发展目标。自20世纪60年代，美国一些著名大学就已开始了生物医学工程高学历层次人才的培养，目前大约有l10余所高校或研究院所开设有生物医学工程相关课程。我国生物医学工程开始于20世纪70年代末，经30多年的发展，到2004年全国已经有85家高校开设了生物医学工程专业。近年来，有更多的高校，特别是医学院校开设了生物医学工程专业[2]。

医学仪器课是生物医学工程专业学生的专业必修课，是模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单片机、医学传感器等专修课程的综合运用。掌握医学电子仪器的基本原理、设计方法、安装调试过程，对于学生的动手能力有极大的帮助。

1 《医学仪器学》研究型实验教学模式改革方向和目的

1.1 改革方向

如何将知识和能力加以融合，让学生在学校里获得更多的适应社会的能力，是教育工作者经常考虑的问题。实验教学作为课程教学的重要组成部分，是培养学生的实际动手能力、全面提升学生综合素质的重要途径之一。经过多年探索，我们在实验教学如何服务于理论教学、如何有效地提高学生的综合素质方面，进行了多方面的探索，进一步明确了实验改革的方向，即由单纯的验证性实验向验证性实验与研究型实验相结合的方向发展、由传统型实验向开放性实验的方向发展。

1.2 目的

加深学生对于医学电子仪器的基本原理、结构、电路的理解；培养学生查阅资料的能力、工艺素质、团队精神、综合设计和实践能力及发现问题、分析问题、最终解决问题的能力。

2 《医学仪器学》研究型实验教学模式具体实施措施

鉴于研究型实验的开展对于课程教学的重要性，我们对医学仪器课程实验教学进行精心设计，对实验内容和实验教学的各个环节等方面进行了实践探索。

2.1 研究型实验教学模式的环节

实验开展分为以下5个环节进行。①在学期初期，教师讲解实验的整体安排。使学生从学期初就开始准备实验方案，并在学习理论课的过程中根据理论知识不断地调整和完善自己的方案。②学生自选项目，设计方案。③准备仪器设备与元器件。④学生独立完成实验，教师指导与监督。⑤学生撰写实验论文，进行考核。

2.2 课程设计开展时间的确定

研究设计性实验一定要在验证性实验的基础之上开展。通过前面验证性实验的练习，使学生基本掌握基础知识和基本实验技能。研究设计性实验在课程进行到五分之三时再开始，总时长以八周为宜。从课程开始至课程进行五分之三时间段内，进行选题、方案设计；接着由教师和学生讨论方案的可行性；然后用八周的时间实施方案和制作仪器。最后一周，总结并撰写课程设计报告。

2.3 实验内容

最初，实验教学由七次验证性实验组成。在使用实验室所配备的医疗器械基础上，分别对于人体体温、心电、血压、呼吸、心音、脉搏等生理信号进行测量，实验内容主要是就各种生理参数的采集和信号放大等因素对测量结果的影响进行观察和分析。对于实验所使用的医疗器械基本结构和测量电路也有所涉及。电路原理图在本系网站上可以下载，基本结构可以通过实验时拆装医疗器械来了解。而作为生物医学工程专业的学生，仅仅能够使用医疗仪器进行各种生理量的测量是不够的，更重要的是如何提高测量生理参数的准确性。

针对这一问题，我们对实验内容进行改革，增加研究设计性实验内容，进行小型医学电子仪器的研究设计与制作。验证性实验与研究设计性实验相结合，缩短了验证性实验的学时，使其仅占总实验学时的三分之一；研究设计性实验，占总实验学时的三分之二。

2.4 研究题目的选定和研究方案的核准

研究设计性实验的题目选定是至关重要的。一方面，由教师确定了几个题目，学生可以从中择其一；另一方面，学生可以不选择教师提供的题目，而进行自我命题。学生根据选择的题目，通过对相关资料的查询，设计实验方案，通过书面形式交于教师与相关专家评定。通过一定的讨论，修订一个比较合理的设计方案反馈给学生，确保方案的可行性，然后安排时间进行实验。

2.5 研究型实验教学中推行“项目-导师制”

在实验的整个开展过程中，教师须给予学生适当的和及时的指导。对于学生自我命题给予充分的、认真负责的论证，及时与学生沟通，修改设计方案，随时调整实验环节中不合理或不恰当之处；通过阶段性的检查考核以督促学生的进度；对于课程设计报告的写作给予格式和撰写注意事项的指导；为学生提供资源获取途径的指导，教会学生利用各种渠道查阅相关资料；建立科学可行的考核体系和考核指标，审定学生的实验设计报告，给予公正的考核成绩。

教师在研究型实验教学的过程中既是参与者，又是知识传递的促进者、组织者和指导者。研究型实验教学模式的成功与否，教师的指导起着十分关键的作用。“项目-导师制”实验教学是根据教学大纲要求，将实验教学内容借鉴科研课题负责制的方式，编制成类似研究课题的、具有相对独立的完整实验项目，学生在项目教师的指导下完成实验的一种新型实验教学法[3]。这种教学法既是一种方法，又是一种机制。它是学生自己选择实验内容、教师跟进指导的开放型实验教学，从学生对实验内容选定到实验项目结果的考评，体现了严密的组织程序。并作为一种制度固定下来，有效地调动了教师和学生的两个积极性，集竞争机制、管理机制和约束机制于一体。实践证明，“项目-导师制”突破了传统模式，把实验教学推向了一个新阶段；而且，由学生选择实验项目，教师负责指导实施，真正意义上形成了以学生为中心的教学模式。给予学生更多的实验操作机会，特别是为探索性和设计性实验提供保证，对提高学生学习兴趣和实际操作能力、创新能力起着重要作用。

2.6 实验室开放管理模式的建立

为保障研究型实验教学模式的顺利完成，建立实验室开放管理模式是前提。开放实验室教学模式，是把自主科学研究的主动教育渗入本科教育，提高了学生的学习兴趣，不仅巩固了学生的基础知识，同时促进了学生个性化、主动化、研究化、实践化的学习，可以作为培养创新性人才的有益教学模式[4，5]。开放的内容包括以下几方面。

（1）实验时间和实验设备的开放。通过学生自我管理，建立开放式的教学管理方法，学生可以自主使用实验室。实验室在保证完成课程表规定的实验课课时前提下，对研究型实验实行预约开放，以保证研究型实验的质量。实验所需的设备都向学生开放，这样使得学生在进行设计开发实践中一方面能够熟悉这些设备的应用，另外一方面，可以运用很多实验手段对所设计的电路进行验证和调试。

（2）教学资料的开放具有广泛性，所有实验室设备、教学多媒体课件的资料都以电子文档和打印版的形式提供给学生。

（3）网络的开放扩大了学生们的知识面，有效的补充了实验室和书本中资料的不足。

（4）实验室开放预约系统的建立是基于互联网的实验预约与教学管理网络平台，主要为本校实验课程实行开放式教学提供教学组织与管理、实验预约、成绩评定与查询等在线服务。实验室的开放离不开预约系统，预约系统可以有效地提高实验室的管理水平、利用效率和管理效果。

2.7 实验报告的撰写和最终考核

生物医学工程专业的高年级学生，在校学习期间应当学会撰写科学研究实验报告。平时实验课中的实验大多属于验证性实验，实验报告中体现学生的创新性论述较少，强调学生必须按照科研实验报告和科研论文的撰写规范进行撰写。实验论文的撰写是对实验原理和实验过程的再认识与提高的过程。撰写论文前，必须对自己的工作进行归纳、分析和总结，收集有关资料为自己的结论佐证，整理实验数据，因此撰写论文有助于学生对已学知识的理解，并对实验中遇到和发现的问题进行深入思考。我们要求每组同学都须在实验后期撰写出科技论文一篇，每个同学还需要书写设计性实验报告。对实验完成后的考核，我们考虑的因素是多方面的，如所选设计题目的难易程度；设计方案的先进性、性价比；设计报告书写是否合理全面；实验结果是否正确；设计的功能是否实现。另外，我们采用了多种考核方式相结合的方法进行考核，把自愿抽查、组员抽查、目标抽查等几种方式结合起来，收到较好的效果。在没有增加教师负担的前提下，不仅体现了公平的原则，而且对于学生起到了很好的督促作用，为下一次进行研究设计性实验考核打下良好的基础。

3 《医学仪器学》研究型实验教学模式对学生素质培养的意义

3.1 科研能力的培养

在选定实验题目之后，学生需按照设计要求，应充分利用所有可以利用的资源，如图书馆的图书、图书馆网站所链接文献数据库，以及通过其它网络搜索引擎所搜索到的相关资料。通过这些锻炼，学生能够掌握基本的查阅资源的途径、方法和手段，为毕业设计的开展和毕业论文的撰写打下基础。

3.2 培养学生工艺素质

在模电、数电等课程中相应的工程素质已经得到了初步的锻炼，通过本门课程，进一步加强工艺素质和基本技能，这不仅仅包括焊接能力，还包括设计电路时防止干扰和噪声的一系列措施的运用。

3.3 培养团队精神

每个小组由3至5名学生组成，在实验开展过程中既涉及分工问题，同时也有合作部分，这样可以锻炼组长的组织协调能力、组员的协作意识。在整个设计中涉及到了模拟电路部分，也涉及到了数字部分，还有些题目是需要单片机知识的，这对于同学们对各门功课中基础知识的综合能力也是个考验。

4 总结

在验证性实验的基础之上开展研究型实验的效果明显。学生在运用所学知识解决实际问题的能力得到提高，实验内容与实际工作联系紧密，对于学生将来的就业大有好处；培养了学生严谨认真的科研态度，团结协作的意识。实践证明，在专业课实验教学中加强研究型实验能够更好地培养学生的综合素质。本文结合我校生物医学工程专业高年级学生所开设的医学仪器课的研究型实验，就具体方法和应注意的问题进行了初步的实践和探索，实验效果得到的学生的一致认可，希望能对其它院校的相关课程实验教学有一定的借鉴意义。

［1］董秀珍，王健琪，杨国胜等.关于发展有军队特色的生物医学工程专业的思考［J］.医疗卫生装备，2000，21（2）：20-21.

［2］邹慧玲，董秀珍，赵瑞刚.中美生物医学工程本科教育的比较及启示［J］.医疗设备信息，2004，19（4）：1-4.

［3］许礼发，李朝品，田晔.医学基础课实验教学“项目-导师制”的改革与实践［J］.医学教育探索，2009，8（9）：1064-1067.

［4］蔡尤彪.医学机能实验学教学改革与设想［J］.广东药学院院报，2006，22（4）：396-397.

［5］刘萍，马剑峰，徐红岩.开放式医学机能学实验教学体系的探索与实践［J］.中国高等医学教育，2006，（10）：62-64.

Abstract：Based on the author's teaching experience，this paper introduces the situation of the experiment teaching of medical instrument course for the junior student with major of biomedical engineering，and talks abouthow to combine the verification experimentwith the research design experiment.

Keywords：research design experiment；medical instrument；teachingmodel

（责任编辑 王璟琳）

Discussion on Experiment Teaching of Medical Instrument Course for the Specialty of Biomedical Engineering

WANG Chun-lei1，HAN Ling-na2
（1.School of Biomedical Engineering；2.School of Physiology,ChangzhiMedical College,Changzhi Shanxi 046000）

G642.0

A

1673-2014（2010）05-0080-03

2010—09—22

王春雷（1980— ），男，山西沁水人，助教，主要从事实验室教学研究。