医学院校医用电子学教学改革初探*

张磊 石磊 敖敦格日乐 张海霞 周涛

（内蒙古医科大学计算机信息学院）

随着电子信息技术的不断发展，各种新型医学电子仪器不断涌现，电子技术已经悄然渗透到医学各个领域。医科院校的学生学习掌握一定的电子技术基础知识和基本技能，尽量多地去了解电子技术在医学中的应用，使学生具备正确使用和维护医疗仪器的电子学知识，为今后的医疗工作奠定基础是很有必要的[1]。

医用电子学是一门电子技术与医学相互交叉、相互渗透的新兴技术学科。医用电子学的教学内容涵盖了电路基础、模拟电路及数字电路等相关知识，但它与理工科的电子学课程不同，主要体现在《医用电子学》在教学中更加侧重于医疗仪器上广泛使用的电子技术知识，这就要求我们在选择教学内容时，要根据医学应用的特点选取合适的内容[2]。

一、教学现状分析

《医用电子学》是我校医学影像专业、医学检验技术专业和生物医学工程专业的必修课，但医用电子学在实际的教学中却没有达到理想的效果。之所以造成目前的局面，教师的教学方法和学生的学习态度都是有问题的。所以，我们要从教师和学生两个层面来进行分析。

（一）学生方面

（1）医学生理工科知识较为薄弱，接触电子学、电工学等电路基础知识较少，学生对电子学没有形成比较系统的认识。电子学课程内容本身比较抽象，加之学校分配的学时又少，使得医用电子学这门课程的学习难度加大。

（2）医学生觉得自己的专业是医学，学习电子学和专业的关系不大，学起来往往感到枯燥，缺乏兴趣。

（二）教师方面

（1）在教学中，电子学与医学知识的结合度不够。现在的医用电子学课程教学只是停留在某种电路类型的学习，对于电子技术在医学临床的应用以及医疗仪器的电路构造基本都没有涉及到，使得该课程对提高学生的专业素养没有起到太大的作用，让学生觉得学习医用电子学“没用”。

（2）医用电子学课程的教学手段比较单一。目前，医用电子学的教学仍延续以前的“灌输式”方式[3]。由于学生不能进行自主学习，只是被动接受，导致教学中互动性差，学生学习的积极性不高。

（3）医用电子学课程缺乏实践教学。现在的课程体系对学生的相关训练严重不足，缺乏设计性、综合性实验，应增加能增强学生解决问题能力的实验。

二、理论教学改革

（一）教学内容改革

医学院校开设医用电子学这门课程的主要目的是让学生在使用某个医疗器械之前先掌握它的工作原理，进而可以开发仪器的潜能，创造新设备，所以没有侧重点而是把所有电子学的理论知识都讲授给学生是不可取的。在教学中需要根据人才培养的特点，在教学内容的选择和设计上从以下两个方面进行改革：

1.调整教学内容，把握重点

鉴于医用电子学课程内容多、学时少的特点，在教学内容上作了适当的调整，把教学重点放在基本电路原理和实际电路的模块功能上，对一些内容少讲或不讲，使学生利用较少的学时就可以理解电路的工作原理。在教学中采取模块化的教学方式，在放大电路模块，首先介绍三极管的放大原理，利用图解法和微变等效电路法分析三极管的放大过程，使学生了解设置合适静态工作点对避免放大电路非线性失真的重要性。重点介绍共射放大电路和分压式放大电路，而对于共基、共集放大电路可作为学生的自学内容。对于生物放大器中常用的差分放大电路，重点介绍零点漂移产生的原因以及如何利用长尾式差分放大电路的对称性和特殊元件的作用来消除共模干扰，而对于功率放大器、场效应管等内容可略去不讲。内容上进行调整后，相较原来泛泛地讲解全部知识点，经过改革后的教学可以让学生在学习中更容易把握重点，学习的目的性增强了，学习效果明显提高。

2.教学中体现医学的特点

在教学中应该不仅让学生掌握一定的电子学基本知识，还应该结合其专业特点，选择合适的仪器，详细介绍其与电子学各部分理论之间的联系，要突出医用特点，在讲解基本原理的基础上扩展相关知识在医学仪器上的应用。比如，在讲解放大电路时，可以讲解心电图机的基本工作原理，使学生系统了解生物医学信号的拾取、放大、滤波、记录的处理过程，理解差分放大器在信号放大过程中抑制干扰的作用，这样可以使学生对先前学习的理论知识有更为深入的掌握。

（二）教学模式改革

采用PowerPoint、Authorware、Flash等软件制作形象、生动的多媒体课件，使学生的学习积极性得到提高，从而让深奥、难懂的电子学知识直观化、简单化，使学生的感性认识加深、记忆难度下降。通过Multisim 或者 Matlab 等电路仿真软件，将电路的原理、分析和设计可视化，使复杂的电路清晰化。利用仿真软件，教师通过设置各元件参数和仿真参数，使学生能清晰地了解元件参数对电路中各个电学量的影响，加深学生对电路原理的理解[4]。

三、实验教学

医用电子学课程的理论知识是为实践服务的，所以实验教学是整个课程体系中至关重要的一个环节，它是培养学生理解、掌握和运用知识能力的重要途径。传统的医用电子学实验大多采用教师讲授加演示、同学模仿操作的方式进行，因为缺乏创新性，学生学习的兴趣不高，所以医用电子学实验教学必须从模式到内容进行全方位的改变。

（一）优化教学内容，体现医学应用

目前开设的医用电子学实验，比如，二极管伏安特性的测量、戴维南定理及基尔霍夫定律等实验，大多只是对电子学基础知识的验证，这和课程的培养目标——培养懂技术的医学人才的初衷是相悖的[5]。为了让学生既学习到电子学的基础知识，又能了解电子学在医学中的应用，应适当减少传统的验证性实验，增加部分设计性实验和综合实验，如心电信号的测试、人体脉搏的测量和人体生理参数的监测器等。改革后的内容使课程充分体现为电子学在医学中的应用，让学生体会到了电子学在医学中的重要作用。

（二）开放实验室，提高创新能力

医用电子学实验大都是利用实验箱进行的，且实验项目多数都是对课上课程的定理、原理图的一个验证，这就造成了一种尴尬局面，学生学完电子学，但是连电子学中最基本的二极管、三极管都没见过，对于电路设计更是一头雾水。所以开放实验室可以让学生利用课余时间自主去设计实验电路，并进行焊接和调试，使学生了解电子设计的思路和方法，提高学生学习兴趣，培养创新能力[6]。为了更好地发挥开放实验室的作用，需从以下两个方面进行优化调整：

1.优化实验内容

开放实验室要以学生为活动主体，结合医用电子学的学科特点和实验室特色，根据学生实际需求，灵活确定开放形式[7]。根据学生的年级和掌握程度的不同，将开放实验室的实验内容分为三个层次。

（1）基本电路设计

低年级学生在学习了医用电子学这门实践性很强的课程后，都跃跃欲试想要把自己课堂上学习的知识应用于实际，这就需要教师引导学生掌握电路设计的基本流程，即从最简单的元器件识别入手，掌握一些典型电路的设计思想，进而尝试简单电路的仿真设计，最终焊接完成。图1为学生作品“光控灯”，就是学生在了解了光敏电阻、三极管、光电二极管基本元器件，学习了典型放大电路——分压式偏置放大电路后，教师引导学生完成的一个开放实验项目，该作品可通过光照的变化来控制灯的亮灭。

图1 光控灯仿真电路图

（2）综合性电路设计

积累了一定的电子学基础知识后，教师可提出设计需求，学生通过查阅资料，不断修改电路仿真设计，直至达到理想的设计要求，调试完成作品。对于这部分实验，学生在实验题目、实验方案、实验时间及实验地点方面有一定的自由性和创新性。所以，综合性电路设计对学生创新实践能力的提高、对应用型创新人才的培养，都起到了重要的作用。图2为学生作品“智能分类垃圾桶”，可通过语音实现垃圾自动分类，利用单片机来完成智能控制，需要软硬件的配合才能实现上述功能，所锻炼的不仅仅是学生的电路设计能力，还会对学生的计算机编程能力有所提高。

图2 语音识别智能分类垃圾桶

（3）创新性电路设计

对于少部分专业基础扎实、动手能力强的学生，在教师的引导下既可以结合所学的医学知识自行设计一些简单的医疗电子设备，从而体会到“学以致用”的乐趣，提高他们的综合素质，又可以让学生根据生活中的发现，设计制作一些实用性强的电子产品。对于优秀的创新实验作品，鼓励学生参加课外学术科技作品竞赛，如“互联网+”“大学生创新创业大赛”以及“挑战杯”等，通过比赛帮助学生开阔眼界、寻找不足[8]。

2.优化实验管理

实验室主要是满足教学需要，每学期都会依据课程安排采购相应的耗材，在开放实验和教学实验共享实验室资源后，如果管理没有做到位，就会导致资源混乱。另外，本科实验课时较多，开放实验室的使用时间减少，只能利用一些零散的时间安排开放实验，所以实验室使用时间能否合理安排是很重要的。这就需要完善实验室管理制度，细化条例，单独划分出开放实验室专用款，合理使用经费。同时，提高对学生的开放程度，在教学实验室的基础上设立专门的开放实验室，两者统筹分配开放时间，最大程度地满足学生的实验需求。

四、结语

在医学院校开设电子学课程，应突出医学院校的特点，使学生既掌握电子学的基础知识，又可以了解电子学在医学中的应用，这样才能调动学生学习的积极性，使学生体会到医用电子学用处所在。在教学手段上，要尽量使用现代教学方法，让抽象的电子学知识生动化。因此，《医用电子学》课程必须从内容到授课形式都进行必要的改革，才能真正实现培养现代医学高素质人才的需求。