PBL在“医学电子仪器”实验教学中的应用

余学飞， 余晓锷， 张 宁， 郭淑艳， 张志德

(南方医科大学 生物医学工程学院， 广东 广州 510515)

PBL在“医学电子仪器”实验教学中的应用

余学飞， 余晓锷， 张 宁， 郭淑艳， 张志德

(南方医科大学 生物医学工程学院， 广东 广州 510515)

本文针对我校“医学电子仪器”实验教学中采用传统教学方法存在的弊端，结合该课程实验内容的特点，探索将PBL教学法引入到实验教学中，达到激发学生的学习兴趣、提高学生的自主学习能力、培养学生独立解决问题能力和创新能力的教学目标，从而提高实验教学效果和教学质量。

PBL教学法；医学电子仪器；实验教学

0 引言

PBL(Problem /Project Based Learning)是一种以问题或项目为导向的教学方法。它强调以问题为基础、以学生为中心，主张主动式学习，鼓励探索精神，培养学生合作、沟通能力及团队精神，进而提高学生自学能力、综合思考能力和解决实际问题能力。在其提出的40多年间，PBL 教学法有效弥补了传统教学方法的不足，国内外许多大学都进行了基于PBL教学法的教学改革，取得了良好的效果[1-3]。我校从2010年开始在生物医学工程专业的“医学电子仪器”(简称:“医仪”)实验教学中进行了基于PBL教学法改革尝试，通过改革，激发了学生对“医学电子仪器”实验的兴趣，该方法有助于学生创新意识培养及创新能力的提高，取得了优于传统教学法的教学效果。

1 “医仪”实验教学存在的问题

“医仪”属于生物医学工程专业高年级学生的核心专业课程，有着极强的技术性和实践性。通过本课程的学习，使学生掌握医学电子仪器的基本原理、结构、电路以及设计方法等。其中医学电子仪器的设计包括原理设计、样机制作和调试(硬件和软件调试)、样机性能指标测试等相关流程。而掌握基本设计方法的重要途径是实验教学，实验教学方法的正确性直接影响整个课程的学习效果。

传统实验教学采用灌输式方法，学生参照教师提供的讲义，依据固有的实验内容和步骤进行实验。这种以教师为主的授课方式难以激发和培养学生的学习兴趣，遏制了学生的创造力。另外实验一般是编组进行，一组当中可能只有一两个核心学生在认真完成实验，其他同组学生在搭“顺风车”而交差，实验课没有达到提高全体学生创新能力和解决实际问题能力的目的。传统的实验教学的另一个问题是实验成绩评价体系欠科学性，这种成绩评价方法重结果而轻过程，导致实验成绩无法真实反映学生的实验能力，也无法反映团队合作精神[4，5]。

2 “医仪”PBL实验教学

2.1 问题设计

问题设计是“医仪”PBL实验教学的关键。设计的问题不仅要依据教学目标、学生的知识水平、实验技能等因素，同时要考虑问题的连贯性、前瞻性和趣味性。为此将该课程多个章节的内容整合在一起，比如在“移动监护仪设计”PBL案例中，既包括了心电测量、血压测量、体温测量、血氧饱和度测量等章节的内容，还包括电气安全、电磁兼容等相关知识，同时也将可穿戴技术和移动医疗等新技术涵盖在内。

2.2 教学实施

1)自主学习

授课教师将精心设计的问题传至网络平台，让学生明确实验目的。为了便于学生锻炼自主解决问题的能力，教师应提供期刊数据库、电子元器件资料查询、电子仪器设计类专业网站地址等信息。同时组建教学QQ群和微信群等网络平台，方便师生、学生之间讨论沟通。例如学生在自主学习和实践“移动监护仪设计”中的“心电测量”时，学生首先要关注心电信号的特点(频率范围和幅度范围)，明确测量心电信号的临床意义；其次要求学生查阅有关心电信号测量文献资料，了解心电放大电路的各种最新技术，比较不同放大电路的特点，在充分理解心电测量原理的基础上，依据“满足应用要求、方便调试、应用最新技术及经济性”的基本原则，最终设计出心电信号采集电路的实验方案、技术路线和验收测试参数等。

2)小组讨论

分组讨论是PBL教学法的重要环节。学生以4-6人为一个小组,按学习成绩和平时表现合理搭配。通过小组讨论并通过互动平台与教师进行交流讨论，例如，在“心电测量模块设计”实验中，教师先向学生明确必须解决的几个关键问题：心电信号放大、干扰抑制、1 mV定标电路、电气安全及电磁兼容等问题。而后，各小组对实验方案进行讨论，形成实验的初步设计方案，包括原理框图、电路原理图、软件框图、所需电子元器件列表、实验各阶段时间安排表以及小组各成员在实验中的分工等内容。再按时间进度安排举行开题报告会，每组选派一名成员做开题汇报，其他成员可以补充并且回答现场各种提问，教师对各小组实验方案进行点评并确定最终的实验操作方案。

3)实验过程

各小组学生将依据讨论制定的最终方案进行实验，包括电路板的设计和制作、元器件的购买和焊接、硬件电路调试、软件程序编写和调试等。

4)成果答辩

每一过程都有详细的记录，软硬件调试成功后进行参数测试，当各参数测试符合设计要求后可提请答辩。答辩委员会由指导教师和各小组各派一名学生组成。小组汇报15分钟，提问交流15分钟。通过现场成果展示及答辩交流，对各小组实验结果进行比较、对实验中未解决的问题和新发现的问题进行探讨、交流，最终由答辨委员会对每组成绩按表1各分项进行打分。通过这一完整的过程，学生将“医仪”的理论知识与实际应用问题联系起来，进一步深化对理论知识的掌握[6]。

2.3 成绩评价

在PBL实验教学中制定合理的实验成绩评价方法对实验教学效果将产生直接的影响。为此，必须做到“实验过程与实验结果并重”，实验成绩评价也在表1中有所体现。

3 “医仪”PBL实验教学效果分析

我们采用问卷调查、论文答辩、座谈等形式对“医仪”PBL实验教学效果进行了评价，了解学生对PBL教学方法的认同程度及提高自身能力方面的作用。调查在我院生物医学工程专业2008、2009、2010级共270名学生中展开，其中有效问卷240份，调查结果见表2。调查显示85%以上学生认为PBL教学法能达到预定的学习目标，对学习方法的影响也很大，信息收集加工、整理运用，独立思考和解决问题的能力等得到很大提高。90%以上学生认为团队协作在PBL教学中非常重要，分工合作，信息共享可以提高学习效率，讨论过程可以弥补知识的不足，表达沟通能力得到锻炼和提高[7]。

表1 成绩考核表

表2 PBL教学效果问卷调查结果分析表

4 “医仪”PBL实验教学实施体会

4.1 有利于组建教学团队、提升教师教学水平

PBL教学比传统教学对教师的要求更高：设计合适、有吸引力的问题，提出清晰可达成的教学目标；适时引导学生讨论的深入，在软硬件调试过程中发挥引导者和促进者的作用。

医学电子仪器设计涉及的知识面广，需要教师具备广博的专业知识和丰富的医学仪器研发经验，为此我们组建了由具有丰富科研和开发经验的教师担纲的PBL实验课教师团队，还将在读硕士研究生吸收入团队中，他们对学生的指导能够切中要害，做到有的放矢。教师团队都要充分理解PBL教学的理念和实施步骤，使得教学技能规范化，问题设计科学化，局面掌控专业化。

4.2 提高学生的综合能力

研究性学习、同伴学习是PBL教学法的两大特点。在开放的实验教学环境中，学生的学习观和学习方法得到了改变，能将“医仪”前后各章的内容融会贯通，并在教师指导下学会如何查阅文献资料、如何提取有效信息，分析问题和解决问题的能力也得到提高。

4.3 形成科学评价体系

传统的实验考核往往只注重实验结果和实验报告，而PBL实验考核更重视考核实验全过程的每一个环节，注重科研精神的养成考核，注重实验过程中各种能力的考核。为配合PBL教学的开展，我们在学校实验教学规范指引下编制了完善的考核体系。

5 结语

“医学电子仪器”实验是涉及多门基础知识综合运用的实验课程，学生从查阅资料、实验方案设计、利用专业软件绘制电路原理图(SCH)、电路制板图(PCB)、微处理器算法编程、实验仪器使用、实验操作、问题分析到撰写实验报告等每一个环节都亲力亲为，充分发挥了学生的主观能动性，激发了他们对“医学电子仪器”实验课的兴趣，体验了完整的医学电子仪器的开发过程。教师团队和谐的团队精神对学生的团队合作产生了积极的影响，使他们更深地体会到了团结合作的力量; 教师与学生的零距离互动及问题自主讨论的方式密切了师生关系，也增进了师生之间的相互关注、相互理解及情感交流。凡此种种，都从侧面提升了学生的就业能力。

[1] 马颖哲, 张桂荣, 刘剑凯等. PBL教学法在医学八年制生物化学实验教学改革中应用的尝试[J]. 杭州: 中国高等医学教育, 2013, 9: 85-86

[2] 王红成, 李洪涛, 凌东雄. 基于问题学习的“光学”课程教学改革[J]. 南京: 电气电子教学学报, 2014, 36(2): 71-75

[3] 苏娟，于璐，尹勇等. 在生物医学工程专业开展基于项目的学习教学改革的探讨[J]. 北京：中国医疗设备, 2013,28(5): 120-122

[4] 屈晓超, 王建勋, 朱守平等. 浅谈《医学电子仪器》实践教学中的创新与发展[J]. 成都: 时代教育, 2014, 8: 205

[5] 周晶, 邱媛媛, 王敬时. 《医学电子仪器原理与设计》课程的教改探索[J]. 济南: 科技信息, 2013,11: 28, 36

[6] 李正美. 基于PBL教学法的《医学电子仪器》实验教学探索[J], 中国科技信息. 北京: 2012, 11: 242

[7] 张婷, 许健, 陶方方等. PBL教学法在病理学实验教学中的应用探讨[J]. 西安: 西北医学教育2014, 22(1): 114-116

Application of PBL in Medical Electronic Instrument Experiment Teaching

YU Xue-fei, YU Xiao-e, ZHANG Ning, GUO Shu-yan, ZHANG Zhi-de

(SchoolofBiomedicalEngineering,SouthernMedicalUniversity，Guangzhou510515，China)

Combining the characteristics of the experiment content of the Medical Electronic instrument, PBL is being adopted in order to solve the existed problems arising from the use of traditional teaching method. It can stimulate students' interest, improve their self-learning ability, train them to solve problems independently and creatively. In this way, we can enhance the effectiveness and quality of experiment teaching.

PBL teaching method; medical electronic instrument; experiment teaching

2015-07-02;

2015-12- 23

广东省2014年高等教育教学改革项目(编号GDJG20142116)

余学飞(1965-)男，博士，教授，主要从事智能医学仪器研究及教学工作,E-mail:xuefeiyu@smu.edu.cn 张志德(1981-)，男，硕士，讲师，主要从事生物医学工程专业教学和管理工作，E-mail:zider@fimmu.com

G642.0

A

1008-0686(2016)02-0112-04