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摘要：《醫学仪器原理》作为生物医学工程专业的主干课程，理论与实践教学并重，知识点多，涉及医学、计算机等相关学科。针对课程特点、教学现状及存在问题，提出多元化的教学模式，从教学内容、教学手段、考核方式等方面进行教学改革，不仅激发了学生的学习兴趣，有助于培养学生的创新精神和实践能力，也提高了教学质量和教学水平。
关键词：医学仪器原理；多元化教学；创新能力；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0174-02
《医学仪器原理》是我校针对生物医学工程本科专业所开设的专业课程，是专业主干课程之一。这门课程理论教学与实践教学紧密结合，是为了对学生以后从事生物医学工程领域的应用技术工作打基础，要求学生了解现代医学电子仪器的特点，掌握常见医疗仪器的基本构造、工作原理、主要技术指标及医学仪器基本的设计原则和方法。但是在实际教学的开展中发现了一些问题：（1）课程内容抽象，知识点多，涉及多个学科，比如医学、计算机等；（2）医学仪器的实验设备老化、更新不及时，实验项目多是验证性实验，大同小异；（3）受学时限制，理论和实验教学手段单一，结合不够紧密；（4）考核方式传统，重理论知识，轻学生实际操作技能等。这些问题一定程度上导致学生学习积极性不高，教学效果不理想，不利于提高学生的综合素质。因此为了加强学生创新和实践能力，根据生物医学工程学科和现代医学电子仪器快速发展的现实，加大教学改革力度，对课程开展多元化教学模式的研究和实践。
一、丰富教学内容
1.理论教学内容改革。理论课教学选用的教材是华南理工大学出版社出版，余学飞主编的“十一五”国家级规划教材《现代医学电子仪器原理与设计》，教材中主要阐述医学电子仪器的特点及常见医学电子仪器（心电图机、血压计、监护仪器等）的原理、结构和设计原则等。为了扩大学生的知识面，优化教学内容，一方面把教材上基础知识安排为学生自学，学生有问题可以找老师答疑；另一方面在课程前期增加一些医学传感器和微机在医学仪器设计中应用的相关知识，在课程后期补充些有关于医学仪器最新发展动态、研究热点等，这样安排不仅使教学内容更加连续和完整，主要是为了培养学生自主学习意识和能力。
2.实验教学改革。医学仪器原理课程的实验教学和理论教学是相辅相成的，其实验内容主要是通过人体各种生理信号的检测及处理，对相关硬件电路进行分析测试，帮助学生理解书本上的理论知识，提高动手能力。笔者利用虚拟仪器技术，结合数据采集卡开发了一个生理检测信号平台，不同的生理信号有各自的检测模块，比如心电模块、血压模块、呼吸模块等。通过这个LabVIEW平台学生自己动手测量生理信号，然后在计算机上观察信号的波形，还可以通过波形变化，观察运动对生理信号的影响等。这个虚拟仪器平台可以扩展功能，感兴趣的学生可以在这个平台基础上自己设计测量模块，另外也解决了实验室设备陈旧，不能及时更新的问题。
在这个平台上设计的医疗仪器以血压测量仪为例，运用血压信号采集调理电路和LabJACK采集卡在LabVIEW平台上完成一个虚拟人体血压仪板。血压采集模块的主要功能是将压力传感器采集到的血压模拟信号转换为数字电信号，通过数据采集卡和系统处理后实时显示在前面板的Graph控件中，并根据血压值计算出相应时刻的心率和平均动脉压与血压值实时显示在系统前面板的数值显示控件中。笔者在测量系统针对12个同学测量结果和电子血压计测量结果进行比较、分析后发现，血压测量中收缩压与实际基本符合，舒张压与实际存在一定误差，尚需对传感器、调理电路和程序进一步优化。但是针对实验教学取得了很好的教学效果，同学们一致反映对血压测量的原理有了更透彻的认识，对数据采集、数字滤波、频谱分析等相关知识均可得到充分的了解。调查问卷统计结果见表1，其问卷对象是生物医学工程专业的24名学生。从调查问卷可以看出来，基于虚拟仪器设计的血压计用于教学中，激发了学生的学习兴趣，有效地提高了教学质量。
实验课程除了虚拟仪器检测平台实验，另外开设了综合设计性实验。学生分组，自主选择题目，设计一个小的医用电子仪器模块。主要分三个阶段：前期老师指导，学生们查阅资料，自己设计硬件电路和软件编程；中期画电路图，编写程序，软件仿真，制作电路板，焊接元件；最后阶段各自展示成果，讲解设计内容，通过信号发生器和示波器观察波形。通过实践教学，学生们把理论知识应用于实践中，自己去发现问题并解决，充分发挥主观能动性和合作精神。
3.实验报告不再拘泥于形式。实验教学结束要上交报告，一份完整的实验报告除了必不可少的实验目的、器材、原理、最终数据处理和图表外，笔者要求学生写上自己的心得体会和建议，学习有什么问题也可以写在报告中，课后或下次课大家一起讨论解决。研究中发现，同学们对于这个要求积极响应，态度很端正地写出实验中体会，这不仅使学生加深了实验印象，还是一个很好的师生互动方法，有助于老师及时地改善教学内容、方法，提高教学效率。
二、改革教学方法
1.多媒体技术和传统板书相结合。充分利用多媒体资源，理论课堂上用多媒体电子课件和黑板板书相结合的方式授课。利用文字、图片和动画、视频等展示丰富的教学知识，图文并茂，充分激发学生学习兴趣，活跃课堂气氛。在此基础上利用板书随时解决一些学生提出的问题，尤其针对重点难点，两种方式相融，充分利用课堂时间，动静结合，教学效果事半功倍。
2.PBL教学法在课程中的应用。针对教学内容，把PBL（problem-based learning，PBL）教学法引入教学中。PBL教学方法不同于以往课堂上只有老师讲、学生听的现象，在教学中它是以问题为导向，以学生为中心。以生理信号放大电路这部分内容为例，授课前让学生先自己查阅资料设计出简单的放大器。课堂上老师再针对生理信号的特点选用几个典型放大电路，让其课后分组讨论，对电路运算分析等，在下次课堂上每组派一名代表讲解。最后老师针对每组的讲解，做详细点评。这种教学方法让学生在主动学习知识的同时，重要的是可以培养学生的团队意识和集体精神。
3.走出教室，增加实践教学。除了课堂上理论教学和实验室的实验课外，授课方式不再拘泥于教室和实验室，笔者给学生安排了医院的医疗仪器的实践教学。学生们通过去医院里面亲身体会，感受每种医疗仪器在临床上的应用。这个不仅使学生们拓展知识，弥补课堂教学的不足，还有利于学生们开拓眼界，增长见识，提高综合素质，对其以后步入社会工作打下坚实基础。
三、多元化考核
课程考核是激励学生自觉学习、老师检验教学效果的手段。为了改革教学评估体系，提出多元化考核系统，加重实践成绩的比例。《医学仪器原理》这门课有理论课考试和实践课考试。理论课考核就是学校统一安排的书面考试，测试学生对于理论知识的掌握。实践课考核分两部分：一是学生的平时成绩，包括课堂上仪器使用，实验中提出问题、解决问题的能力，还有学生书写实验报告的能力，主要看报告的规范度、语言是否精练、数据图表是否清晰等方面；二是考核学生实际操作仪器能力，利用实验室的实验设备资源，考前由老师设计多项考题，一般涉及仪器的基本操作和数据处理等，不同学生拿到的题目都不一样。
四、结束语
多元化的教学模式，将抽象的书本知识通过灵活的教学方法灌输给学生，使医学仪器原理这门课程理论与实践融会贯通，激发学生学习积极性，鼓励学生敢于提问、创新，使学习变被动为主动。经过这几年的教学实践证明，多元化教学，极大地提高了教学质量，同时对于培养学生的创新意识和探索精神也有很大的推动作用。由于多元化教学模式在医学仪器原理这门课程的成功实践，笔者正逐步推广到生物医学工程专业的其他课程，培养创新型、多元化的高素质人才，使其更好地适应社会的快速发展。
参考文献：
[1]黄志伟.医学仪器原理课程教学改革与实践[J].成都中医药大学学报：教育科学版，2012，14（3）：27-28.
[2]余学飞.现代医学电子仪器原理与设计[M].广州：华南理工大学出版社，2007.
[3]宁更新，李建中，方学阳，朱一成.DSP实验多元化教学方法的探索[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：121-123.
[4]吴华伟，冯琦，林凌华.医学影像学多元化教学改革探讨[J].中华医学教育探索杂志，2013，12（6）：643-645.
关键词：医学仪器原理；多元化教学；创新能力；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0174-02
《医学仪器原理》是我校针对生物医学工程本科专业所开设的专业课程，是专业主干课程之一。这门课程理论教学与实践教学紧密结合，是为了对学生以后从事生物医学工程领域的应用技术工作打基础，要求学生了解现代医学电子仪器的特点，掌握常见医疗仪器的基本构造、工作原理、主要技术指标及医学仪器基本的设计原则和方法。但是在实际教学的开展中发现了一些问题：（1）课程内容抽象，知识点多，涉及多个学科，比如医学、计算机等；（2）医学仪器的实验设备老化、更新不及时，实验项目多是验证性实验，大同小异；（3）受学时限制，理论和实验教学手段单一，结合不够紧密；（4）考核方式传统，重理论知识，轻学生实际操作技能等。这些问题一定程度上导致学生学习积极性不高，教学效果不理想，不利于提高学生的综合素质。因此为了加强学生创新和实践能力，根据生物医学工程学科和现代医学电子仪器快速发展的现实，加大教学改革力度，对课程开展多元化教学模式的研究和实践。
一、丰富教学内容
1.理论教学内容改革。理论课教学选用的教材是华南理工大学出版社出版，余学飞主编的“十一五”国家级规划教材《现代医学电子仪器原理与设计》，教材中主要阐述医学电子仪器的特点及常见医学电子仪器（心电图机、血压计、监护仪器等）的原理、结构和设计原则等。为了扩大学生的知识面，优化教学内容，一方面把教材上基础知识安排为学生自学，学生有问题可以找老师答疑；另一方面在课程前期增加一些医学传感器和微机在医学仪器设计中应用的相关知识，在课程后期补充些有关于医学仪器最新发展动态、研究热点等，这样安排不仅使教学内容更加连续和完整，主要是为了培养学生自主学习意识和能力。
2.实验教学改革。医学仪器原理课程的实验教学和理论教学是相辅相成的，其实验内容主要是通过人体各种生理信号的检测及处理，对相关硬件电路进行分析测试，帮助学生理解书本上的理论知识，提高动手能力。笔者利用虚拟仪器技术，结合数据采集卡开发了一个生理检测信号平台，不同的生理信号有各自的检测模块，比如心电模块、血压模块、呼吸模块等。通过这个LabVIEW平台学生自己动手测量生理信号，然后在计算机上观察信号的波形，还可以通过波形变化，观察运动对生理信号的影响等。这个虚拟仪器平台可以扩展功能，感兴趣的学生可以在这个平台基础上自己设计测量模块，另外也解决了实验室设备陈旧，不能及时更新的问题。
在这个平台上设计的医疗仪器以血压测量仪为例，运用血压信号采集调理电路和LabJACK采集卡在LabVIEW平台上完成一个虚拟人体血压仪板。血压采集模块的主要功能是将压力传感器采集到的血压模拟信号转换为数字电信号，通过数据采集卡和系统处理后实时显示在前面板的Graph控件中，并根据血压值计算出相应时刻的心率和平均动脉压与血压值实时显示在系统前面板的数值显示控件中。笔者在测量系统针对12个同学测量结果和电子血压计测量结果进行比较、分析后发现，血压测量中收缩压与实际基本符合，舒张压与实际存在一定误差，尚需对传感器、调理电路和程序进一步优化。但是针对实验教学取得了很好的教学效果，同学们一致反映对血压测量的原理有了更透彻的认识，对数据采集、数字滤波、频谱分析等相关知识均可得到充分的了解。调查问卷统计结果见表1，其问卷对象是生物医学工程专业的24名学生。从调查问卷可以看出来，基于虚拟仪器设计的血压计用于教学中，激发了学生的学习兴趣，有效地提高了教学质量。
实验课程除了虚拟仪器检测平台实验，另外开设了综合设计性实验。学生分组，自主选择题目，设计一个小的医用电子仪器模块。主要分三个阶段：前期老师指导，学生们查阅资料，自己设计硬件电路和软件编程；中期画电路图，编写程序，软件仿真，制作电路板，焊接元件；最后阶段各自展示成果，讲解设计内容，通过信号发生器和示波器观察波形。通过实践教学，学生们把理论知识应用于实践中，自己去发现问题并解决，充分发挥主观能动性和合作精神。
3.实验报告不再拘泥于形式。实验教学结束要上交报告，一份完整的实验报告除了必不可少的实验目的、器材、原理、最终数据处理和图表外，笔者要求学生写上自己的心得体会和建议，学习有什么问题也可以写在报告中，课后或下次课大家一起讨论解决。研究中发现，同学们对于这个要求积极响应，态度很端正地写出实验中体会，这不仅使学生加深了实验印象，还是一个很好的师生互动方法，有助于老师及时地改善教学内容、方法，提高教学效率。
二、改革教学方法
1.多媒体技术和传统板书相结合。充分利用多媒体资源，理论课堂上用多媒体电子课件和黑板板书相结合的方式授课。利用文字、图片和动画、视频等展示丰富的教学知识，图文并茂，充分激发学生学习兴趣，活跃课堂气氛。在此基础上利用板书随时解决一些学生提出的问题，尤其针对重点难点，两种方式相融，充分利用课堂时间，动静结合，教学效果事半功倍。
2.PBL教学法在课程中的应用。针对教学内容，把PBL（problem-based learning，PBL）教学法引入教学中。PBL教学方法不同于以往课堂上只有老师讲、学生听的现象，在教学中它是以问题为导向，以学生为中心。以生理信号放大电路这部分内容为例，授课前让学生先自己查阅资料设计出简单的放大器。课堂上老师再针对生理信号的特点选用几个典型放大电路，让其课后分组讨论，对电路运算分析等，在下次课堂上每组派一名代表讲解。最后老师针对每组的讲解，做详细点评。这种教学方法让学生在主动学习知识的同时，重要的是可以培养学生的团队意识和集体精神。
3.走出教室，增加实践教学。除了课堂上理论教学和实验室的实验课外，授课方式不再拘泥于教室和实验室，笔者给学生安排了医院的医疗仪器的实践教学。学生们通过去医院里面亲身体会，感受每种医疗仪器在临床上的应用。这个不仅使学生们拓展知识，弥补课堂教学的不足，还有利于学生们开拓眼界，增长见识，提高综合素质，对其以后步入社会工作打下坚实基础。
三、多元化考核
课程考核是激励学生自觉学习、老师检验教学效果的手段。为了改革教学评估体系，提出多元化考核系统，加重实践成绩的比例。《医学仪器原理》这门课有理论课考试和实践课考试。理论课考核就是学校统一安排的书面考试，测试学生对于理论知识的掌握。实践课考核分两部分：一是学生的平时成绩，包括课堂上仪器使用，实验中提出问题、解决问题的能力，还有学生书写实验报告的能力，主要看报告的规范度、语言是否精练、数据图表是否清晰等方面；二是考核学生实际操作仪器能力，利用实验室的实验设备资源，考前由老师设计多项考题，一般涉及仪器的基本操作和数据处理等，不同学生拿到的题目都不一样。
四、结束语
多元化的教学模式，将抽象的书本知识通过灵活的教学方法灌输给学生，使医学仪器原理这门课程理论与实践融会贯通，激发学生学习积极性，鼓励学生敢于提问、创新，使学习变被动为主动。经过这几年的教学实践证明，多元化教学，极大地提高了教学质量，同时对于培养学生的创新意识和探索精神也有很大的推动作用。由于多元化教学模式在医学仪器原理这门课程的成功实践，笔者正逐步推广到生物医学工程专业的其他课程，培养创新型、多元化的高素质人才，使其更好地适应社会的快速发展。
参考文献：
[1]黄志伟.医学仪器原理课程教学改革与实践[J].成都中医药大学学报：教育科学版，2012，14（3）：27-28.
[2]余学飞.现代医学电子仪器原理与设计[M].广州：华南理工大学出版社，2007.
[3]宁更新，李建中，方学阳，朱一成.DSP实验多元化教学方法的探索[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：121-123.
[4]吴华伟，冯琦，林凌华.医学影像学多元化教学改革探讨[J].中华医学教育探索杂志，2013，12（6）：643-645.