以医疗设备为中心的本科生毕业设计带教模式研究

摘要：文章旨在探讨以医院设备为中心的本科生毕业设计带教模式，通过将医院设备作为核心，结合理论教学与实践操作，为本科生提供一个更具针对性和实用性的毕业设计环境。文章分析了该模式的优势、实施过程中的关键环节以及可能面临的挑战，提出相应的解决方案，以提高本科生毕业设计的质量和学生的综合能力。

关键词：医疗设备；生物医学工程；教学模式探索

中图分类号：G642中图分类号文献标志码：A

0 引言

生物医学工程专业是一门融合了生物学、医学和工程学的交叉学科，兼具创新性、实用性、复杂性的特点。该专业毕业生可在医疗器械企业、医院、科研机构等单位从事产品研发、技术支持、临床医学工程等工作^［1］。随着医疗技术的不断发展，医疗相关设备迭代速度明显加快，在疾病诊断、监测和治疗等方面发挥着越来越重要的作用，对本科生专业课的设置及毕业设计的带教带来了新的挑战^［2-3］。

在本科阶段，该专业学生既需要掌握扎实的生物学和医学知识，了解人体的生理结构和疾病发生机制，又要研修工程学、电子电路相关技能，能够设计和开发用于医疗诊断、治疗和康复的设备和技术。在本科课程设置方面，生物医学工程专业通常包括生理、生化、高数、C语言、嵌入式技术、数据结构等课程。学生通过学习这些课程，能够掌握生物医学工程领域的基本理论和方法，具备解决实际问题的能力。

毕业设计是连接本科理论知识和工作实践的桥梁，优秀的毕业设计带教模式有助于毕业生更深层次地理解书本知识并实现理论向实践的转化。对于医学相关专业的本科生来说，了解和掌握医院设备的原理、操作和维护是非常必要的。以医院设备为中心的毕业设计带教模式，可以让学生在实际的医疗环境中，深入学习和应用专业知识，提高实践能力和创新能力^［4］。

1 以医院设备为中心的毕业设计带教模式的优势

1.1 增强实践能力

学生可以直接接触和操作医疗设备，了解设备的工作原理和使用方法，提高实践操作能力。同时，通过参与设备的维护和管理，培养学生发现并解决问题的能力和团队协作能力。如以医院的核磁共振设备作为研究对象进行毕业设计时，学生可以通过实际操作掌握磁共振设备的使用流程，深入了解磁共振的工作原理。在导师的指导下，学生们还参与了磁共振的日常维护工作，学会了如何排查常见故障，提高了解决问题的动手能力。在实践中发现书本中出现甚至没出现的问题并靠自己实践的所见所学解决问题，真正做到“融教于作”，避免了闭门造车。此外，指导老师依据学生特长不同可以合理分组，鼓励学生共同完成毕业设计项目，培养了团队协作能力。

1.2 提高专业素养

在与医院设备打交道的过程中，学生需要掌握相关的医学知识、工程技术和管理方法，在实际工作中不断巩固已学知识，主动学习新知识，从而提高综合专业素养。此外，学生可以了解医院设备的最新发展动态，拓宽知识面。比如，有一组学生以医院的智能监护设备为课题进行毕业设计。他们不仅要掌握电子工程、信号处理等专业知识，还需要了解医学监护的原理和临床需求。在研究过程中，学生们既重新翻阅了书本，巩固了基础知识，又需要查阅大量文献资料，了解监护设备的最新技术发展趋势，无形中实现自身专业素养的提升^［5］。

1.3 促进产学研结合

医院设备通常是医疗行业的前沿技术代表，通过毕业设计带教模式，可以促进学校与医院、企业之间的合作，实现产学研结合。学生在实际项目中，应用所学知识，为医院和企业提供解决方案，为自己的未来职业发展打下良好的基础。在医疗设备研发、生产到投入临床使用，医院往往承担着“主战场”的角色。由临床提出问题，医院工程师与企业研发团队沟通，研发的产品进入临床试用。以上环节均在医院内进行，毕业生深入这一过程可极大地提升思维创新和实践能力。这种产学研结合的模式，不仅提高了学生的实践能力和创新能力，还为企业和医院带来了实际的效益。

2 实施过程中的关键环节

2.1 指导教师队伍建设

指导教师应以高年资工程师为主，需具备丰富的医院设备相关知识和实践经验，为学生提供专业的指导和支持。学校和医院可以通过引进医院工程师、企业技术人员等方式，充实指导教师队伍。此外，应对指导老师进行定期培训，组织教师参加学术交流活动，提高教师的教学水平和专业素养。指导教师身份的认定应采用“定期考核制”，考核不合格的老师应暂停指导资格，个人研究成果（包括学术论文、专利等）应作为重要考核指标。

2.2 实践教学环节

实践教学是该模式的核心环节，应确保学生有足够的时间和机会接触和操作医院设备。可以通过安排学生到医院实习、参与设备维护和管理等方式，提高学生的实践能力。同时，应保障学生自主选择的权利，若学生对某一特定仪器设备兴趣浓厚，可适当延长该学生在该类设备的实习时长，避免走马观花、浅尝辄止。此外，要加强实践教学的管理和定期考核，确保实践教学的质量。

2.3 选题和方案设计

指导老师应结合学生的专业背景、兴趣爱好及特长，紧密围绕医院现有设备确定研究对象。研究方向可以从设备的研发、改进、维护、管理等方面入手，结合临床实际问题确定具有实际应用价值的课题。同时，要确保课题的难度适中，既能够满足学生的能力水平，又能够激发学生的创新思维。鼓励学生主动提出科学问题，指导老师对选题进行可行性及创新性评价，对于可立项课题指导研究方案的制定，在制定方案的过程中应着重考虑科学性和严谨性。

2.4 团队合作培养

在课程设置中应注重培养学生的团队合作意识。可以开设专门的团队合作课程，通过案例分析、小组讨论等方式，让学生了解团队合作的重要性和方法。在团队组建过程中，可以根据学生的专业特长和兴趣爱好进行合理分工，确保每个学生都能在团队中发挥自己的作用。此外，为了提高团队合作的效果，还需要建立有效的沟通机制。在毕业设计项目中，指导老师应组织学生们定期进行团队会议，交流项目进展情况，解决遇到的问题。同时，指导教师也应加强对团队的指导和沟通，及时了解学生的需求和困难，提供必要的支持和帮助。

2.5 毕业设计答辩

毕业设计答辩是对学生毕业设计成果的检验和评价，应严格按照教育部和学校的相关规定进行。答辩委员会应由学校教师、医院专家和企业技术人员组成，确保答辩的公正性和专业性。在答辩过程中，要注重学生的创新能力和实践能力的评价，鼓励学生展示自己的成果和思考。

3 面临的挑战及解决方案

3.1 设备安全和管理问题

医院设备通常具有较高的价值，部分设备存在一定的危险性，若操作不当极易造成财产损伤、临床工作停滞甚至是人身意外，因此在学生操作过程中，需要加强设备的安全管理。学生实习时因为对设备操作流程不熟悉，可能在紧急情况下慌乱操作，增加安全事故发生的概率。例如，在操作医疗影像设备时，参数设置错误可能影响图像质量，让诊断医生不能准确判断病灶部位，严重的甚至会对患者产生过度辐射。因此，在学生实践操作之前，指导老师应加强安全教育和理论知识培训。在学生上手操作过程中，指导老师应作为第一责任人现场监督和指导确保学生的安全和设备的正常运行；对于操作次数积累到一定程度的学生可进行现场操作考核，对考核合格的学生可适当放宽监管强度。

3.2 教学资源不足问题

由于医院的设备数量有限，可能会出现无法满足所有学生需求的情况。为了解决这一问题，可以考虑与多家医院或正规的医疗设备企业进行合作，通过资源共享的方式，扩大教学资源的覆盖面。这样不仅可以提高设备的利用率，还能为学生提供更多的实践机会。对于部分单位存在的教师资源不足问题，笔者建议单位应结合近年来实习学生的实际数据，合理计划和分配教师资源。通过数据分析，可以更准确地了解学生的需求，从而合理安排教师的工作量，避免资源浪费。同时，加强教师人才梯队的建设也是解决教师资源不足的重要措施。通过以老带新的方式，让经验丰富的教师带领年轻教师，不仅可以传承教学经验，还能提高整体教学水平。此外，鼓励采用学生分组形式教学，可以有效节约教师资源。通过分组教学，教师可以同时指导多个学生，提高教学效率，培养学生的团队合作能力。

3.3 学生培训问题

一方面，医院可能没有为实习学生提供足够的设备安全和管理培训，导致实习生对设备的认识和操作技能不足。另一方面，医院的培训内容缺乏针对性，不能满足不同专业实习生的需求。不同学生的专业背景和能力水平存在差异，因此在培训过程中，需要根据学生的实际情况，进行个性化的指导和教学。可以通过认真学习设备的操作手册和安全注意事项，熟悉设备的原理和操作流程或者向带教老师和有经验的同事请教，了解设备的常见问题和解决方法。可以采取分组教学、个别辅导等方式，因材施教，满足不同学生的需求，提高教学质量。

4 教学实例

以带教南京医科大学的生物医学工程某届本科生毕业设计为例，该学生进入医院实习以来，按照实习排班表于各个专业组轮转。通过两个月的轮转，已经大致熟悉了医院设备的总体概况。在轮转实习期间，该生与医院工程师共同参与日常维修维护保养工作，在一次维修中接触到电子内窥镜并产生学习兴趣，因此确认了毕业设计的选题方向。在学习了带教老师提供的内窥镜相关资料后，该生了解到电子内窥镜是临床检查、诊断、治疗的重要设备，结构精密且造价昂贵。通过查阅文献资料进一步学习其结构和原理，发现内窥镜的密封性非常重要，一旦密封腔体破损，会导致内窥镜内部精密器件（如电荷耦合器件CCD等）腐蚀和损坏，从而产生高额的维修费用。在与临床使用人员沟通后，得知内窥镜的使用寿命和故障率受到医生操作、清洗消毒和维护保养等多方面影响。但现阶段由于医院内窥镜数量不足，清洗消毒人员配备不够，为了节约时间成本和人力成本，因此内窥镜的漏水测试常被忽略，导致电子内窥镜故障频发。常用的内窥镜测漏方法有两种：一种是气压测漏法，另一种是浸泡测漏法。在电子内窥镜的镜身外部层和内部组件结构之间有一密闭的腔体，测漏即是往这一密闭的腔体内充气。气压测漏法是观察并检测气压是否有明显的下降；浸泡测漏法则是将充气后的内窥镜浸泡在水里，观察是否有气泡产生。若在测漏时能发现损坏的内镜，找出漏点，可以大大降低维修等级，将大修理变成中修理甚至小修理。这不仅能节约一大笔维修支出，还能提高内窥镜的使用率和使用寿命。

带教老师与临床科室协商，为学生提供了一天电子内窥镜清洗消毒实践。按照规程，江苏省人民医院使用的浸泡测漏法，需要在自然状态和上下左右4个角度下静止30 s，观察是否有气泡产生。在实践过程中学生总结发现传统的浸泡测漏法非常耗时且检出阳性率低，而且缺乏监管机制，是亟待解决的问题。因此在与带教老师的沟通讨论后，该学生拟设计一款全自动电子内窥镜测漏器，用于软性内窥镜的临床测漏工作。此设计的亮点在于可以一键实现全自动测漏，不需要清洗消毒人员全程参与然后手动给内窥镜打角度，整个过程符合测漏规范且不用耗时耗力。

该专业学生于本科期间已经学习掌握内窥镜相关的生物学和医学知识，有一定的工程学、电子电路等相关技能，在此基础上，带教老师指导该学生进一步深入学习单片机和机械制图相关知识。一方面，通过自学单片机编程，可以实现单片机控制气泵的充气和气压检测过程，来判断内窥镜是否漏气；利用单片机驱动步进电机让机械抓手实现角度旋钮的转动。另一方面，需要通过机械制图软件（Solidworks）画出符合工程学结构能抓住内镜角度旋钮的机械抓手，利用步进电机驱动该机械抓手可以实现内窥镜的旋转角度和锁定。通过一次次3D打印出的机械抓手后测试与改进，最终实现了一款全自动软性内窥镜测漏器的设计。这次极具现实意义的毕业设计课题，是临床医学和生物工程学碰撞出的美丽的火花。为临床使用人员解决了现实难题，减轻了清洗消毒人员的工作，一定程度上也为医院节省了大额的维修支出，具有一定的经济效应；让医院工程师实现了自身职业价值，利用专业所学解决了临床使用中的痛点问题，大大获得了临床科室的信任，提高了自己的职业荣誉感；让实习的学生获得了多维度的锻炼，提高了综合实践水平，将本科生涯所学的专业知识应用于临床实习工作，对生物医学工程和临床医学工程的价值有了更深刻的体会。

5 结语

生物医学工程专业是医疗器械企业、医院、科研机构等单位人才的重要来源。该专业从业者承担着产品研发、技术支持、临床医学工程等重任。随着医疗技术的不断发展和人们对健康的日益重视，生物医学工程专业的就业前景十分广阔。与此同时，在这个领域科技发展日新月异，新的技术和产品不断涌现，学生需要不断创新，才能满足市场的需求^［6］。不同于学校的独立学习，毕业后的专业人才在日常工作中还需要具备团队合作能力。而毕业生实习实践和毕业设计是其身份转变的关键阶段。现有毕业设计带教模式仍以指导老师为中心。由指导老师提出问题并指导学生解决的模式虽简单易行但不利于学生能力的培养，特别是创新能力、沟通协调能力和解决实际问题的能力。因此，高校在培养生物医学工程专业学生时，应注重这些能力的培养，以适应未来的工作需求。

在实际工作中，生物医学工程师不仅需要具备扎实的专业知识，还需要能够与临床医生、技术人员和管理人员有效沟通，共同解决医疗设备使用和维护中的问题。此外，随着医疗设备的智能化和网络化趋势，生物医学工程师还需要掌握一定的信息技术知识，以便更好地适应未来医疗设备的发展方向。

本文提出以医院设备为中心构建新的毕业设计带教方式，让学生亲身参与到医疗设备的维修、维护和保养中自行发现临床的实际问题，既培养了学生发现问题、解决问题的能力，提高了动手能力，也有利于学生养成独立思考问题的习惯，有利于培养学生的创新意识。指导老师在此过程中担当“引导员”的角色，可以充分发挥其理论知识扎实和实践经验丰富的优势，因势利导，循循善诱，在实践中引导学生学习到更多实用的相关知识，在最短的时间内让学生汲取到最多的知识和学习能力。此模式另一大特点是着重培养学生团队合作能力，现代社会工作往往需要多人协作完成，而本科学习过程中缺乏此项能力的培养。该带教模式需要大量的教学资源投入，指导老师的付出是该模式能否成功的关键。因此在教师人才培养时即应明确教学目标，加深教师以医院设备为中心的带教观念，从医疗设备出发，从临床的需求和实际痛点出发，深入临床医疗设备的使用、维护和保养的全流程，尽力做到让医疗设备更智能、更便捷、更好用。同时，必须加强教师师德培养，明确教学纪律，做到因材施教、以身作则^［7］。指导老师是学生的榜样，他们的言行举止都在影响着学生以后工作的职业观和价值观，因此必须定期对指导教师进行师德的考核评价。指导老师的能力也是至关重要的方面，既需要具备丰富的医疗设备相关专业知识和实际动手能力，也需要主动坚持学习始终了解行业发展前沿技术，才能具备发现问题并解决问题的能力。因此，需要建立健全指导老师能力考核制度，定期对指导老师队伍进行考核，考核成功的才能继续进行带教，其中带教老师的个人研究成果应该作为重要的考核指标。

以医院设备为中心的本科生毕业设计带教模式，为生物医学工程相关专业的本科生提供了一个更具针对性和实用性的毕业设计环境。通过该模式的实施，可以提高学生的实践能力、专业素养和创新能力，促进产学研结合。在实施过程中，需要注意解决设备安全和管理、教学资源不足、学生能力差异等问题，确保教学质量和学生的安全。未来，可以进一步探索和完善该模式，为培养高素质的生物医学工程人才做出更大的贡献。

参考文献

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［5］张涛.医学影像设备学在医学影像技术人才培养中的教学探讨［J］.中国继续医学教育，2017（13）：45-46.

［6］蔡惠芳，杨德武.医学影像设备课程教学现状分析及改革方案［J］.中国医学装备，2016（3）：137-139.

［7］查永军.本科生导师制视角下高校教师专业发展［J］.教育评论，2017（8）：124-126.

（编辑 姚 鑫）

Research on the undergraduate graduation project supervision model with medical equipment as the center

PENG Peng， ZHU Xinyi， ZHU Mingyue， He Wei^*

（Department of Clinical Medical Engineering， The First Affiliated Hospital with Nanjing Medical University （Jiangsu Provincial Hospital）， Nanjing 210029， China）

Abstract： The objective of this study is to delve into the utilization of hospital equipment as the fulcrum of an undergraduate capstone project pedagogical model. By adopting hospital equipment as the central pivot， this approach integrates theoretical instruction with hands-on operational exercises to furnish undergraduates with an environment that is both specific and pragmatic for their graduation projects. The research meticulously evaluates the merits of this educational paradigm， delineates the critical junctures within the implementation phase， and identifies potential challenges. Moreover， it proposes pertinent strategies aimed at enhancing the quality and efficacy of the capstone experience.

Key words：medical equipment; biomedical engineering; exploration of teaching mode