X线机设备学项目驱动式教学模式探索

2012-10-15齐现英鲁雯韩丰谈刘慧琴曹允希

中国医疗设备 2012年10期

齐现英，鲁雯，韩丰谈，刘慧琴，曹允希

泰山医学院放射学院，山东泰安 271016

0 前言

X线机设备学是医学院校影像专业和生物医学工程专业非常重要的必修课，它涉及X线成像原理、电工、电子、计算机等专业知识，是一门多学科交叉融合的课程。在本课程的实验教学中验证性实验是必须的，但仅有这些是远远不够的。如何改进X线机设备学的实验，使学生在掌握X线机基本工作原理和基本操作技能的同时，又能提高实践、设计、创新能力，一直是本课程实验教学面临的重要问题。

1 X线机设备学的特点适合项目驱动

项目教学法是根据教育部第16号文件“在学中做，在做中学”的教育精神，将实践项目贯穿在教学的始终，是一种教和学互动的模式[1]，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动[2]。项目驱动式教学法适合专业基础课或专业课，一般在大学三年级或四年级进行[3]。X线机设备学一般在大三开始讲授，且学生已学习过成像原理、模拟电路、数字电路、单片机原理、微机原理、电工学等基础课，已具备了项目教学所需要的专业知识和基本实验技能。

2 项目设计

一般来说，项目应该包含不同的教学任务，每个任务是教学中一个不应缺少的部分。项目所有任务的总和要尽量覆盖整个课程的预定教学目标和主要知识点，形成一个循序渐进、相互递进的任务群。所选任务必须具备趣味性、实用性、完整性等特征，每个任务的规模不要很大，知识点不要面面俱到，应该有明显的主题或突出的重点[4-6]。X线机设备学的知识结构可以分为3个递进的层次：基本结构、常规X线机单元电路分析、程控及高频X线机电路分析。根据每部分的重点，采用层次递进方式对项目进行如下设计。

2.1 X线机基本结构部分

这一部分知识为基本理论知识，如果没有X线机生产公司的协助，在高校很难独立采用项目教学方法。

2.2 常规X线机单元电路部分

由于本部分内容着重讲述X线机的电路原理，学生对整机原理还不是非常熟悉，只能设计简单的小项目。

（1）《X线机简单限时电路的设计》：要求结合高压初级电路与限时电路的原理，用继电器方式完成X线机曝光限时过程。通过这个项目的训练，学生不但可以深刻理解高压初级电路和限时电路的工作原理，而且可以体会电路之间的控制关系。

（2）《基于单片机控制的旋转阳极电路设计》：要求利用单片机完成旋转阳极的启动、延时功能。通过此项目的训练，学生既理解了旋转阳极的工作原理，又能把所学的电工、单片机等知识运用到X线机设备中，为程控机及高频机的学习奠定坚实的基础。

2.3 程控、高频档次较高X线机部分

由于学生已经系统地学习了常规X线机单元电路的原理，在此部分采用项目驱动教学既可以巩固X线机工作原理，深刻体会利用单片机控制和利用继电器控制的X线机，在实现方式上的区别与联系，又可培养学生利用单片机、数字电路、电工等知识进行综合电路设计的能力，实现学科知识交叉运用，达到质的飞跃，从而为开发新型医疗仪器提供技术保障。

根据项目的难易程度及设计的灵活性，可以把项目分成一般单元项目和综合单元项目。一般单元项目的适用对象为所有学生，综合单元项目适用对象为水平较高或有意参加电子大赛的学生。

2.3.1 单元项目

以程控X线机为例，可以提炼的一般单元项目有：《基于单片机控制的伺服电路设计》、《程控X线机虚拟控制台的设计》、《X线机曝光过程的模拟》3个；综合单元项目目前只设计了1个：《虚拟程控X线机的设计》。

2.3.2 驱动任务的设计

驱动任务必须目标清楚、具备可操作性和可考核性。以《程控X线机虚拟控制台的设计》项目为例，本项目要达到的目标是：① 深刻理解程控X线机曝光参数和工作方式选择的原理、器官程序摄影的原理、容量保护的原理；② 体会程控X线机与常规X线机实现方式的区别；③ 学会运用单片机和接口技术设计简单的X线机单元电路；④最终完成管电压、管电流、曝光时间、工作方式的设定、显示；编制出容量保护程序。

具体任务可分为：① 利用Protel软件进行电路设计：键盘电路设计、显示电路的设计；② 用Protel软件进行电路仿真；③ 电路板制作及焊接；④ 软件编程：键盘扫描程序、显示程序。

本项目任务把X线机原理、单片机技术、键盘技术、LED显示技术、Protel软件、电路板焊接技术进行了有机结合，可以使学生体会到理论与实践结合的乐趣，以及多学科交叉运用与渗透的妙趣，进而大大提高了学生的学习热情与动力，提高了他们动手和创新的能力。

其他3个项目的设计内容，见表1。

表1 项目设计内容

3 项目考核

项目种类不同，其考核权重应有所区别。对每个单元项目设置驱动任务后，要根据对理论知识的理解程度、知识运用能力、仪器操作熟练程度、创新性、任务的完成情况、实验报告的科学性等记分。

3.1 一般单元项目的考核

以《程控X线机虚拟控制台的设计》项目为例，根据该项目的考核目标并结合此项目在X线机教学中的作用，各考核点的权重可以分配如下：基本知识的理解能力与运用能力占55%；曝光参数的分档、范围、容量保护的基本实现及创新性占（电路实现方式或新功能的增加）15%；实验报告的科学性占15%；任务的完成情况占15%。

3.2 综合单元项目的考核

综合单元项目的考核重点应放在活跃的思维、新颖的方法、新功能的扩展等方面。其考核权重分配如下：基本功能完成情况占25%；创新性（新的实现方法或新功能的扩展）占50%；实验报告的科学性占15%，任务完成情况占10%。

每个项目单元的成绩采用百分制，根据其项目任务的具体实施情况，按照上述权重即可计算每个单元项目的成绩。

4 课程考核

X线机设备学的传统考核模式采用“总成绩=试卷成绩×70%+实验报告成绩×20%+平时成绩×10%”的评分方法。这种考核模式存在的缺点有以下2点：① 试卷成绩有时不能反映学生的真实能力，部分学生采用期末突击背诵，仍然可以取得较高的成绩；② 实验报告存在抄袭等情况，很难采用严格的考核标准打分。

采用项目单元教学模式后，课程考核采用“总成绩=过程考核成绩×60%+终结性考核×40%”的模式。其中，过程考核成绩=N个项目单元的成绩总和/N。所谓终结性考核即试卷考核，只需针对过程考核没有涉及且又非常重要的知识点进行设计。这种考核模式既注重了学生的理论水平，又体现了其实践动手能力。克服了传统考核模式存在的背题、抄袭实验报告等缺点，比较客观地反映了学生的综合能力。