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生物醫學工程概念范文第1篇

結合軍事生物醫學工程學科的特點，從基本思路、實施方法、實施效果3個方面分別加以闡述。提出了軍事生物醫學工程專業的教學改革重點應放在實驗教學上，需以新的考核模式牽引實驗教學改革的新方法，解決了以往如何改進教學方法、提高教學質量的棘手問題。該模式使學生的學習興趣、動手能力、綜合素質和創新精神得到顯著提高，取得了良好的效果。

[關鍵詞]

軍事生物醫學工程；實驗教學；考核模式

近年來，第四軍醫大學生物醫學工程專業立足軍事和醫學的雙特色背景，率先提出了軍事生物醫學工程專業的概念[1-2]。該專業以培養面向軍隊現代衛勤保障任務需求的復合型、創新性人才為目標，構建了以生物醫學工程系列課程為基礎，醫學電子、醫學計量、衛生裝備及醫學影像4個模塊為專業方向的特色專業課程體系[3-5]。該課程體系中的“電路原理”“模擬電子技術”“信號與系統”等專業基礎課程，起著聯結理論知識與工程實踐的橋梁作用，在軍事生物醫學工程人才培養過程中發揮著重要作用[5]。然而，第四軍醫大學軍事生物醫學工程專業學生的專業基礎課程學時有限，與專業人才培養的高需求構成了矛盾。因此，如何改進教學方法、提高教學質量，是目前亟待解決的問題。軍事生物醫學工程專業基礎課程兼具理論性和實踐性，通過實驗教學可有效鞏固基本概念和方法，提高學員的動手能力、綜合分析能力及創新能力[6-8]。為此，我們借鑒國內外教學改革的經驗，結合軍事生物醫學工程學科的特點，將該專業教學改革的重點放在實驗教學上，以新的考核模式牽引實驗教學改革。

1基本思路

在現代教育理念中，過程管理是實驗教學區別于理論教學的最大特點。通過這一環節能保證每個學生的實驗效果，切實達到知識理論和實踐操作相結合的目的[9-10]。因此，軍事生物醫學工程專業基礎實驗考核必須既看結果、更注重過程，將過程考核作為實驗課程考核模式改革的重要內容。當前國內外生物醫學工程學科呈現出日新月異的特點，大量新理論和新技術的涌現和成熟，要求生物醫學工程人才必須主動學習、不斷提升自身各方面的能力，以便適應學科發展的需要[11]。針對這一現狀，國際上許多知名大學的生物醫學工程專業均以學生為主體作為提高教學質量的核心要素，強調對學生主動學習能力的培養[4]。軍事生物醫學工程與普通生物醫學工程具有相同的專業屬性，因而其實驗課程的考核也應體現這一特點，充分激發學生的發現性、體驗性和探究性。軍事生物醫學工程專業人才面向的是軍隊特殊功能群體，以解決軍隊現代衛勤保障中生物醫學工程問題為主要任務[3-4]。隨著新時期我軍衛勤保障的領域不斷拓展，特別是復雜化、多樣化非戰爭軍事行動實踐的凸顯，要求衛勤保障人才具備知識、技能、責任為一體的綜合能力素質，才能跨越軍兵種、部門界限完成保障任務[12]。因此，軍事生物醫學工程專業基礎實驗課程的考核必須跳出以實驗結果作為唯一指標的傳統模式，要強調全面性評價觀。

2實施方法

2.1分階段考核，突出個別質疑實驗過程考核具備實時性，課堂提問、查看預習報告和實驗記錄等傳統方式能有效增強考核的真實性，但在啟發學生思維、突出學生個性方面效果欠佳。為了有效地解決這一問題，我們根據軍事生物醫學工程專業特點設計相應的過程考核方案，主要在2個方面進行了探索和實踐：一是考核過程的安排，二是特色考核方式的建立。（1）將專業基礎實驗課程的考核評價分為基礎考核和綜合考核2個階段，體現對學生實驗技能、態度、協作等情況的全程式評價。其中，基礎考核主要對安排課時內進行的系列基礎驗證性實驗進行考核評價，以實驗報告為依據進行評價，記為平時成績，占實驗成績的50%；綜合考核主要對課外開展的綜合設計性項目進行考核，以項目匯報的形式進行考核，記為期末成績，占實驗成績的50%。（2）在分階段考核的基礎上，建立以個別質疑為核心的過程評價方式。研究和實踐表明，教師對學生的一對一指導和質疑在眾多過程考核方式中，最能體現考核評價的客觀性，并且能夠激勵學生主動思考和探索[10]。軍事生物醫學工程專業在研究型軍醫大學內開設，專業規模小、學員人數少、師資力量強，因而特別適合采用這種方式。為此，我們在基礎項目的實驗報告中增加了拓展思考題并對其進行評定。這些思考題是教師針對每個學生的實驗操作步驟提出的，因此題目和答案因人而異，從而杜絕了實驗報告的抄襲，并體現出學生的個性和思考。

2.2開放考核資源，以問題為驅動自主學習模式倡導學生自主學習、把實驗的主動權交給學生，使實驗教學呈現出較強的開放性[11]。主要表現為不同學生個性和目標層次不同，導致實驗內容、方法思路和結果結論存在差異。與之相對應，實驗考核方案也應適應這一特點，并采取行之有效的措施。為此，我們主要對考核資源進行了分類設計和調整重組，主要從以下幾個方面進行了實踐：（1）考核題目開放。除教學大綱指定的基本項目外，綜合考核題目由學生自主選擇，實驗任課教師只需根據教學大綱及實驗條件明確實驗教學情境，對實驗內容、實驗過程及實驗要求等細節做具體規劃、明確任務要求。近年來我校軍事生物醫學工程專業實施特色教學模式，大力推行教學與科研相結合、本科生導師制等，為專業基礎課程實驗考核提供了大量綜合設計性題目。例如，實驗課程任課教員承擔的國家和軍隊教學或科研課題，經過加工、提煉后可用于考核；以本科生導師制為依托開展的本科生早期接觸課外科研項目；軍隊和地方各種專業技能和創新大賽題目等。（2）指導教師開放。綜合設計實驗工程性強，學生能否在考核中取得好成績，除了充分調動自身主觀能動性以外，教師的科學指導也很重要。為了與開放化的考核題目相適應，我們允許學生自主選擇指導教師。因而除了實驗課程任課教師外，學生們還可以選擇實驗課對應的理論課程教師，以及自己本科階段的導師。特別是采取最后一種形式，教師和學生相互了解程度深，教師能結合學生個性和特長，針對實驗設計方案的可行性及結果提出預判，避免學生走彎路。（3）實驗室開放。開放各種教學和科研資源，鼓勵學生開展軟硬件聯調實驗，將電路、模電、數電、信號等課程的實驗內容結合起來，達到電子信息類專業知識和技能的融會貫通。為此，我們采用圖書館模式管理實驗室，對電路、模電、數電、仿真等多個教學實驗室實行全天開放，并且對相關實驗儀器和消耗器材按需供應。除此之外，從查閱資料、選擇元器件、構思實驗方案，再到仿真、安裝、調試電路，直到完成全部實驗，學生均獨立進行，教師只負責驗收和考評，并對學習成績優秀或有特長的學生開展個性化培養。（4）人員組織開放。團隊協作是現代工程技術人才必須具備的能力素質，也是軍事生物醫學工程專業人才培養目標的重要方面[13]。因此，在綜合設計項目的研究過程中，學生既可自主探究，也可以尋找合作伙伴組成1～3人的項目小組，充分發揮團隊協作的優勢。與之相對應，考核也要求以項目小組為單位考察實驗操作和任務完成情況，并在此基礎上對每組的同學進行個別質疑和考察，得出個人評價。

2.3創新考核方式，豐富評價指標軍事生物醫學工程專業要求培養高素質復合型現代衛勤保障人才，實驗考核要體現這一目標就必須在考核方式上有所創新。為此，我們借鑒科研工作匯報的經驗，在綜合考核中采用以項目答辯為主要形式的考核方案。整個答辯過程以項目組為單位進行，分為3個環節：（1）口頭匯報。以全面培養學生制作多媒體課件、口頭表達及總結提煉的水平和能力，要求利用多媒體素材進行一次時間為5min的匯報。（2）成果演示。以培養學生熟練操作技能和良好實驗習慣為目的，對提交的仿真程序或電子電路進行現場演示和測試。（3）提問互動。以培養學生溝通應變能力和考察項目組內各成員參與實驗情況為目的，由評委根據匯報和演示情況隨機選擇學生提問。在上述考核方式的基礎上，我們采用專家討論和問卷調查的方式，建立了軍事生物醫學工程專業基礎實驗考核的評價指標體系及其指標權重。該指標體系涵蓋了學生基礎知識、實驗技能、能力素質、情感態度和作風紀律5個I級指標，以及實驗內容、實驗儀器的熟練程度、答辯表達和課件制作等15個Ⅱ級指標，不僅對學員的理論基礎和實踐能力做出考核，而且對學生在工程實踐過程中的思路、態度、協作、軍人作風等多方面情況進行了全面評價。

3實施效果

上述考核模式已在2014年度秋季學期對第四軍醫大學2012級生物醫學工程專業本科15名學員進行了試點實施。我們根據軍事生物醫學工程專業本科人才培養方案對實驗教學的要求，對“信號與系統”實驗課程進行了基礎考核和綜合考核，取得效果如下：（1）杜絕了實驗不預習和準備不充分的現象，學員學習的自主性明顯增強，部分同學在實驗過程中能提出獨到的設計思想，實驗效果明顯提高。（2）全面提升了學員多媒體課件制作、總結提煉、口頭表達、文字組織、溝通交流和團隊協作的水平和能力，為他們今后的科研工作打下了良好的基礎。（3）充分展現了學員的興趣、特長和作風紀律等非專業知識技能的情況，為在“信號與系統”理論教學中實施因材施教的個性化教學提供了信息。（4）重點培養了3~5名優秀學員的工程實踐和科研創新能力，組織他們參加了第九屆全國信息技術應用水平大賽，并取得了好成績。

4結語

軍事生物醫學工程作為生物醫學工程與軍事醫學交叉融合的產物，是以服務軍隊衛勤保障現代化為目標的特殊專業。我們圍繞該專業基礎課程實驗教學的考核，研究了全程性、開放式、多樣化的考核新模式并取得了良好效果。該研究進一步豐富了軍事生物醫學工程專業特色教學模式，對于提高軍事生物醫學工程專業人才培養質量具有重要的現實指導意義。我們將以此為起點，繼續深化該專業實驗教學改革，堅持教員為主導、學員為主體的教學理念，滲透全面教育觀、精英教育觀、創新教育觀、開放教育觀等現代教育思想，為培養現代化衛勤保障急需的高素質人才不懈努力。

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生物醫學工程概念范文第2篇

臨床醫學工程學科擔負著醫療器械在醫療工作中的技術支持和供應保障的重任。學科需有完整的醫學工程專業設置和人員匹配，形成從選型論證、質量控制、技術培訓、風險管理，到維修維護、技術鑒定、資產管理的一整套完備的醫學工程技術體系。然而目前學生對該學科沒有一個明確的認識，因此也沒有明確的課程興趣點和就業意圖，從而影響到學科的建設、教學質量以及學生將來就業方向的選擇。經過調研生物醫學工程專業學生對本專業情況的認識程度，我們發現62%的學生在報考專業時有盲目性，致使部分學生入學后發現專業與自己所期望的不符而產生迷茫和厭學的狀況；50%以上的應屆畢業生對醫院在用的設備僅停留在了解一些或者只是聽說過的程度上；80%的學生就業意向仍會選擇與專業相關的公司或者醫院，然而對職業生涯卻沒有明確的規劃。為了提高臨床醫學工程專業學生對醫療設備相關課程的興趣，認識到這些課程的重要性，明確就業方向，各大學和研究院根據自己的優勢和特點，在課程設置和授課方向上做出調整，重點培養應用型人才。

2臨床醫學工程專業課程體系的調整

2.1醫學院校臨床醫學工程應用型人才培養目標醫學院校的臨床醫學工程應用型人才以醫療設備的全程技術管理、信息系統的維護、影像工程科等為主。通過4年專業學習，學生對于醫療儀器有比較深入的了解，側重于理論的應用，能夠對儀器進行基本的保養、維護和一般性維修；對于儀器的醫學應用比較了解，在醫生和儀器提供者之間起橋梁作用，承擔部分儀器的高效使用、改造等任務。同時也可以成為醫學儀器生產廠家的運行、維護、安裝、研發等專業技術人才。

2.2專業課程以原理為基礎，兼顧應用堅持“重人品，厚基礎，強能力，寬適應”的人才培養模式，接受先進的理論和技術。專業課程設置可分以下幾大類：醫學儀器與圖像處理類，包括電路、數字圖像處理、傳感器等；微機原理以及應用類，包括單片機、計算機原理及應用、醫學信息系統等；醫學基礎類，包括系統解剖學、生理學等；生物醫學工程專業課程，包括生物力學、生物材料、醫學傳感器等。教學以“學為主，教為導”的方法，采取啟發式、討論式教學。授課以原理為基礎，不要求復雜的公式推導，但是要有定性的概念，例如超聲探頭高頻低頻的應用差別。由于設備更新換代很快，無需糾結于某個特定型號的設備并研究其具體功能，應概括性介紹醫學設備的應用。開設理論教學與實地教學相結合，與醫院合作，組織學生到醫院參觀學習，請相關業務人員介紹醫療儀器和系統的軟件以及硬件設備，及其實際運行情況，使學生有更直觀的認識。

2.3引入醫療器械風險管理的概念，加強學生醫療風險意識在基礎專業課程教學的同時，引入醫療器械風險管理的概念。表1為制造商對某設備風險的可能性評估。表格左列為危險的可能性分類，首行為危險的嚴重性分類，陰影區是可用性測試工程師優先考慮的內容。風險分為R1、R2、R3、R4、R5、R6等6個等級。醫療器械的風險管理貫穿于產品的整個壽命周期，在設備的使用過程中仍可能存在，因此醫療工程人員需要具有醫療風險意識。在教學中，引入醫療器械風險管理的概念，讓學生了解醫療環境下多種因素都有可能造成醫療設備的使用風險，同時讓學生感到學習臨床醫學工程在醫院工作“有用武之地”。2.4以研帶教，直觀認識醫療風險在理論學習的基礎上兼顧研究和應用，培養學生科研能力的同時，加深學生對醫療風險的認識程度。例如，我們對RFID標簽在高磁場下應用的安全性進行測評，通過實驗發現，13.56M無源RFID標簽作為患者標識，在1.5T磁場下持續使用對自身安全正確使用沒有影響，但是其可能影響核磁成像的信號及噪聲水平，形成偽影，見圖1。由此可見，通過簡單的研究發現臨床環境中風險因素隨時可能被引入。開展創新性研究實驗，在培養學生思維邏輯能力、分析解決問題的能力以及科研實踐能力的同時，提升學生對臨床醫學工程專業的興趣，更有利于學生今后的擇業意向。

3結語

生物醫學工程概念范文第3篇

關鍵詞：生物醫學傳感器；生物醫學信號檢測技術；生物醫學工程；教學改革

作者簡介：謝勤嵐（1968-），男，湖北武漢人，中南民族大學生物醫學工程學院，教授；李正義（1982-），男，湖北荊門人，中南民族大學生物醫學工程學院，講師。（湖北 武漢 430074）

基金項目：本文系湖北省教學研究項目“生物醫學工程專業創新人才培養的課程體系改革研究與實踐”（項目編號：JYS11003）的研究成果。

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0096-02

生物醫學工程學是一門理工醫相結合的交叉學科，它是應用工程技術的理論和方法，研究解決醫學防病治病，保障人民健康的一門新興的邊緣科學。[1]“生物醫學傳感器與檢測技術”課程是該專業人才培養體系中的核心課程。它既是一門知識面較寬的綜合性理論課，也是一門實踐性較強的技術課程。該課程主要講授生物醫學傳感器的特性、原理，信號處理與接口電路，傳感器在人體生理信號檢測中的應用等內容。[2-4]要求學生理解和掌握生物醫學傳感器的換能原理、感測技術、主要技術指標，生物醫學檢測技術的原理、基本電路，生物醫學傳感器與檢測技術的基本應用等。

近年來，隨著電子技術、微機電技術、新材料和制造技術、信息處理技術的快速發展，各種新型生物醫學傳感器和生物醫學信號檢測技術不斷涌現，傳統的教學內容和教學方法已經不能滿足人才培養的要求。為此依據“加強醫工結合，注重工程實踐教學，培養醫療儀器工程設計能力”的指導思想，對本課程教學內容和教學方法進行了若干改革探索。

一、改革課程體系和教學內容

長期以來，由于缺少相關的專業課程教材，“生物醫學傳感器與檢測技術”課程的教材基本上是使用電子信息類、檢測技術與儀表類、自動化類專業的傳感器與檢測技術教材，[5-7]教學內容也是對這些教材的教學內容進行相應的增刪后形成的。這些內容主要講授各種傳統物理類傳感器原理和測量電路，缺少與生物醫學工程專業相關的有針對性的教學內容。根據生物醫學專業的特點，結合近年來出版的幾本相關教材，[2-4]對該課程的教學要求、教學內容進行了調整，將該課程內容劃分成4個模塊組織教學。

1.概述和傳感器特性模塊

概述和傳感器特性模塊對醫用傳感器的作用、分類、要求、發展等內容進行了概述性的介紹。針對生物醫學信號的特點，介紹了傳感器的基本特性，包括靜態特性、動態特性、動態特性分析、傳感器的誤差、數據處理方法等重要內容。

2.傳感器原理模塊

傳感器原理模塊除了講授應變式、壓電式、磁電式、熱電式和光電式等經典的物理類傳感器的基本原理外，還增加了三類重要的傳感器內容：化學傳感器、醫用電極和生物傳感器。化學傳感器和生物傳感器融合了化學、生物學、醫學、物理學和信息學等相關學科，已經發展成為生物醫學傳感器中兩個活躍的研究領域。醫用電極在醫療儀器和生物醫學科學研究中得到了廣泛的應用。生物傳感器除了講授生物傳感器的基本概念和類型、生物敏感材料的固定化等基本內容外，主要講授了若干應用廣泛的生物傳感器，另外還介紹了一部分新型的生物傳感器，以及生物傳感器近年來最新的研究成果。[2]

3.檢測技術基礎模塊

檢測技術基礎模塊講授基本的測量與處理電路，包括傳感器接口電路、信號放大電路、信號選擇電路、信號運算電路、信號調理電路、信號變換電路、驅動電路等。另外，增加了測量方法、測量系統結構等內容。

4.傳感器和檢測技術應用模塊

應用模塊增加了生物醫學信號的特點、生物醫學測量系統的基本構成、生物醫學測量中干擾和噪聲的產生與抑制、人體生理信號檢測的基本要求等教學內容。重點放在生物醫學傳感器在人體生理信號檢測中的應用等內容上，如心音傳感器和脈搏傳感器、多普勒頻移血流計、生物電放大基礎，以及心電圖測量、腦電圖與肌電圖測量、血壓的測量、血氧飽和度和心輸出量的無創傷測量方法等重要內容。而超聲波成像系統和X-CT斷層掃描系統原理、電刺激和心臟起搏等內容則可以考慮在后續課程中學習。

以上四個模塊的教學內容和教學時間大致如表1所示。根據專業人才培養方案和教學實際，可以由一門課在一個學期完成，也可以分成2～3門課程在2個學期完成。目前按前一種方案組織教學。

新的教學內容具有如下特點：第一，注重基本理論與臨床應用相結合。對每類傳感器都介紹若干臨床應用或醫療儀器部件作為實例，使學生對傳感器的應用有全面的了解和認識。第二，注重培養學生分析實際問題的能力。針對不同的被測對象，不僅介紹選擇什么類型的傳感器，還介紹如何選擇信號處理與接口電路，提高了學生對傳感器和檢測電路的正確選擇能力。第三，注重培養學生的臨床應用和工程設計能力。

二、改革教學模式和教學方法

相對于教學內容的改革，“生物醫學傳感器與檢測技術”課程教學模式的改革有更重要的意義。因為除了數據處理等理論內容之外，該課程的大部分內容都是工程應用型的內容，學生理解這些內容相對容易，也容易自學沒有講授的內容。但由于內容繁雜，學生如何在短時間內掌握這些內容，并能熟練使用所學內容進行醫療儀器設計，則是仍然沒有解決的問題。

1.采用“從系統到單元，以檢測對象為中心”的教學模式

傳統的課程教學模式對于“生物醫學傳感器與檢測技術”這樣的課程來說，確有不合適之處。學生學習完整個課程之后，不能建立傳感器、檢測電路、檢測方法與醫療儀器之間的內在聯系，更不用說用這些知識來設計醫療儀器的單元或模塊。因為教學是以分散的元件或電路作為授課內容的，學生沒有從系統的觀點來學習和掌握這些基本內容，因而學習的知識是零散雜亂的。為此筆者在教學中提出了“從系統到單元，以檢測對象為中心”的教學模式。

以血壓測量為例。以某種無創血壓模塊為授課對象，在課堂上教師主要講授血壓測量模塊的原理、電路框圖、壓力傳感方式等系統級內容，要求學生將系統進行分解，直至每個單元和元器件。學生通過分解、分析，不僅了解了測量原理，還掌握了壓力傳感器、放大電路、接口電路、顯示電路等主要內容。另外，學生通過思考、分析、比較，還可以進一步提出了若干改進措施。相對于傳統的教學模式，這種教學模式有明顯的效果。

2.結合使用多媒體教學與板書形式等多種授課形式

多媒體教學是一種現代教學方式，具有形象直觀、信息量大等優勢，但傳統的板書教學方式有其固有的優點。兩種教學方法的有機結合，可以很好地調動學生的學習積極性，集中學生的學習注意力，提高教學效果。采用多媒體教學和傳統板書教學手段相結合的方式，例如對于傳感器的外形、結構及生物醫學應用等，通常采用多媒體的圖片和動畫展示，增加學生的感性認識；而對于傳感器的測量原理、基本測量電路、設計公式的推導，往往采用傳統板書的方式，有助于學生更好地理解和掌握。

3.加強實踐教學

“生物醫學傳感器與檢測技術”課程教學對實驗和實踐環節的要求較高。學生需要通過驗證性實驗教學來掌握傳感器的原理和性能、測量電路的原理等基本知識；通過綜合性和設計性實驗教學來掌握傳感器的使用方法、測量電路的設計和調試等基本工程技能。在教學過程中，根據課程教學內容和教學進度，穿插安排實驗教學，保證每一個理論知識點都可以通過相應的實踐教學來達到從理論知識到應用能力的轉化。

在基礎實驗的基礎上，增加了綜合性、設計性實驗等自主性實驗內容。通過實踐，學生鍛煉了分析和解決問題的能力，提高了綜合和總結的能力，加深了對所學理論知識的掌握程度。

此外，在課程設計教學中，還結合傳感檢測技術應用與醫療儀器設計的相關知識和能力要求，提出課程設計題目。學生通過自主設計，選擇不同的傳感器和測量電路來實現要求的任務，可以進一步提高學生提出問題、解決問題的能力，并進一步鍛煉其工程設計能力。

三、結束語

對“生物醫學傳感器與檢測技術”課程的教學內容和教學方法進行了若干改革，取得了一些有益的教學成果。補充教學內容拓寬了課程教學內容，分塊調整教學內容完善了課程體系，使其更適合于生物醫學工程專業的人才培養目標。“從系統到單元，以檢測對象為中心”的教學模式、實驗和課程設計相結合的教學方法提高了學生的專業感知度，鍛煉了學生的醫療儀器工程設計能力。近3年的教學實踐證明，這些改革提高了教學效果，有較好的推廣價值。

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生物醫學工程概念范文第4篇

    我校自2003年開辦生物醫學工程專業以來,根據醫科院校特點,以為醫療和醫學研究服務為目的,培養能將醫學與工程技術相結合,從事醫學影像、醫療電子儀器和計算機技術的研發、操作和管理工作,并且能夠開展生物醫學工程學科研究的人才[1]。該專業主要學習生命科學、電子技術、計算機技術及信息圖像傳輸、處理等有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學知識,設置的主干課程有:“電路原理”“模擬電子技術”“數字電子技術”“微機原理”“生物醫學傳感器”“醫療儀器原理”“信號與系統”“數字信號處理”“生物醫學信號檢測與處理”“單片機原理與接口技術”等。另外憑借醫學院校的優勢還開設了一些醫學方面的基礎課,生理學、人體解剖等。為了提高教學質量,更好的達到教學效果,所開設的這些課程基本上都需要做實驗演示,以增強形象性效果和形象性驗證。實驗教學在大學教育中是必要手段。幾乎每門課的實驗教學都需要用到各種各樣的電子儀器,主要包括示波器、信號發生器等。在傳統教學中基本上都是使用相對獨立、功能固定的電子儀器,不能夠隨意更改它們的結構和功能。對于需要電子計算機之類的課程而言,一般都得配備幾十套教學儀器來供教學使用,這些儀器設備還需要不斷更新維護,教學成本比較高。另外,在醫學院校對于和醫學相關的專業課程很多實驗實際操作比較困難,效果不理想。中國的醫學教育資源本身很緊張,另外醫院的設備多是大型設備,體積龐大,價格昂貴,操作使用復雜,臨床使用要求高,一般院校很難滿足大型醫療設備的教學使用需要。因此,在醫學院校的教學中就出現很多問題,比如醫學實驗教學中的人體生理參數采集等演示效果不好,所以,傳統的醫療儀器教學只能偏重于理論講解,不夠生動,即使有個別實驗模具,其教學效果也不理想。在當前學校經費較少的情況下,如果大量增加常規儀器、儀表的配置,學校財力難以支付。這樣容易造成實驗教學效果不理想,對提高學生學習興趣,培養創新及實踐能力都有一定影響。隨著現代測試功能和計算機技術的密切結合,出現的虛擬儀器技術可以幫助我們克服一些硬件上不能解決的難題,彌補傳統儀器教學的不足。

    2虛擬儀器在課程中的應用

    2.1虛擬儀器簡介

    虛擬儀器(VirtualInstrument,VI)是一種新興的儀器,一種功能意義上的儀器,在以通用計算機為主的硬件基礎上,由用戶自己設計定義虛擬的操作面板,測試功能由軟件來實現的一種計算機儀器系統[2]。其實質是以計算機為核心的儀器系統與電腦軟件技術的密切結合,將儀器裝入計算機。通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件融合,通過軟件編程來實現傳統儀器中的由硬件電路完成的功能,利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統儀器的控制端,利用計算機強大的軟件功能來管理儀器系統,完成對信號數據的運算、分析處理等,可以多種形式輸出結果,少量的硬件模塊則為虛擬儀器的正常運行提供信號I/O接口設備來完成不同要求的測試。虛擬儀器具有傳統儀器沒有的性能高、擴展性強、開發時間短、開發成本低等優點,具有很強的靈活開放性。不同領域的科學家和工程師都借助虛擬儀器來解決工作與課題中的實際問題。所以,虛擬儀器自誕生以來就在測量、航空航天、自動化、遠程教學和生物醫學等世界范圍的眾多領域內得到了廣泛應用[3]。LabVIEW是美國NI(NationalInstrument)公司推出的一種基于圖形化編程的軟件開發工具,將功能強大的圖形化設計平臺LabVIEW與相關硬件結合應用于教學上,能夠使傳統理論教學與實際有效結合,幫助學生完成從理論到實踐的學習。LabVIEW軟件平臺結合數據采集卡等相關硬件可以開發出示波器、信號發生器等常用的電子儀器,不僅可以代替傳統儀器且擺脫了傳統電子儀器功能單一、更換維護麻煩等缺點[4]。將基于LabVIEW的虛擬儀器應用在教學中極大提高了教學效率,已經逐漸成為一種新的手段。

    2.2在醫療儀器教學中應用

    “醫學儀器原理”是生物醫學工程專業的一門專業必修課。該課程涉及了醫學和電子學、計算機、信號處理、傳感器技術等方面的知識,是一門實踐性很強的科目。作為生物醫學工程專業的學生,要掌握常見的醫療儀器的基本結構、工作原理,而且還要具有一定的創新思想和科研水平,有開發和設計高水平的醫療電子儀器的素質[5]。因此做好實驗教學是學生提高學生實驗水平和綜合能力的關鍵。醫學儀器原理實驗主要將人體生理信號的檢測及處理分析作為教學內容,包括了人體血壓信號、心電、體溫、呼吸、脈搏等生理參數的測量。生物醫學信號由傳感器轉變成電信號,因為人體生理信號比較微弱要先經過信號的放大、濾波等預處理,再進入數據采集卡。信號通過數據采集卡采集到計算機上以后,利用LabVIEW的圖像化語言進行編程,實現對數據的各種分析,包括數值分析、頻譜分析等,再通過儀器軟面板把結果顯示在電腦上。我們以人體呼吸測量為例,這種設備一般只在醫院常見,用于教學中的儀器基本上沒有。因此講過理論原理后,學生不能夠真正透徹的明白,無法滿足教學上的需要。我們利用少量硬件設計結合LabVIEW軟件編程構建了一個人體呼吸測量系統,采用阻抗式呼吸測量原理,硬件電路主要涉及放大和濾波環節,限于篇幅就不詳細說明了。圖1為基于LabVIEW平臺搭建的呼吸測量面板圖,針對學生教學取得了很好的效果,同學們一致反映對呼吸測量的原理有了更透徹的認識,并且能學習新的軟件技術,擴展知識面。在LabVIEW環境下進行實驗教學只需要根據實際情況,比如是呼吸測量還是心電測量等,通過軟件編程及很少的硬件連接便可完成實驗任務,即節省了實驗成本,又利于實驗設備更新,讓教師和學生脫離了傳統教學儀器功能單一的框框,更重要的是可以充分提高學生積極性和發揮創造性,像搭積木一樣,根據不同的測試需要,在計算機上構建一個基于虛擬儀器技術的測試測量裝備,這樣做還能夠充分的節省高校技術資源[6]。

    2.3在信號處理類課程教學中應用

    生物醫學工程專業設置的信號處理類課程主要有:“數字信號處理”“信號與系統”“生物醫學信號檢測與處理”等。這些課程中往往涉及大量抽象的概念、公式,老師上課的時候也只是講解推導公式或證明算法,學生沒有直觀印象,無法把函數公式與實際波形相聯系,理解起來非常困難,從而很大程度的影響了教學效果。我們以“數字信號處理”課程為例作一簡單介紹。“數字信號處理”是一門理論性很強的,以算法為核心的科目。為了使學生深入理解教材上提到的理論算法,需要通過仿真實驗來驗證那些理論。LabVIEW軟件平臺的特點之一就是具有豐富的運算且靈活高效的信號處理功能,LabVIEW圖形化信號處理平臺由多個信號處理與數學函數庫組成,包含小波變換、濾波器設計、時頻分析、圖像處理等工具包,將信號處理的各種功能轉化為VI函數,給使用者提供了方便、簡單的編程途徑,從函數庫調用這些現成的VI函數就可以迅速完成信號處理。學生能一目了然地看到程序的運行情況,也可以比較不同的參數對結果的影響。在數字信號處理教學中濾波器是重點知識,也是教學難點。在以往的教學中發現學生普遍對于濾波器的作用弄不明白,另外根據學習的理論知識怎樣設計出有實際應用價值的數字濾波器也不清楚。在講授濾波器時,在LabVIEW中信號處理函數面板中的濾波基本函數欄進行選擇,在虛擬儀器前面板上放置多個圖形顯示控件,完成對濾波器的設計,還可以同時顯示多個濾波器的濾波結果,這種學習方式簡單明了,學生很容易理解抽象的概念從而掌握所學知識。另外LabVIEW圖形化的編程語言有助于學生在比較短的時間內開發出相對復雜的數字信號處理程序,增加了同學們的自信,提高了其學習積極性。虛擬儀器技術強大的功能可以使其對學生開展形象、直觀的教學方式,靈活的應用于教學中,不僅可以幫助學生深刻領會抽象的理論知識,扎實掌握所學知識,同時還可以提高他們的學習興趣,達到最佳教學效果。

生物醫學工程概念范文第5篇

生物醫學工程專業的實驗動物學教學中存在很多問題，主要表現在以下幾個方面:

(1)本專業的學生基礎課程設置跨度大，而且學了很多工程專業的基礎課，不同于醫學和生物專業的學生有醫學背景和生物基礎，他們不能夠很快掌握很多實驗動物的基本概念和詞匯，因此給教學帶來很多困難。

(2)應用傳統的實驗動物學的教材要講58個學時的課，還有32學時的實驗課，而本專業的學生，實驗動物學課程設置只有32個學時，而且目前還沒有設置實驗課教學，因此課程的講授內容需要做很大的調整和縮減，才能適應本專業的學生的教學要求。

(3)本專業的學生對實驗動物學的興趣不大，上課的時候，同學由于初次接觸醫學和生物類的課程，所以很多對這些不熟悉，也沒什么興趣。課堂效果不好，學生互動較少，因此這是教學中重要的教改內容。

(4)作為新開課程，教師授課時教學經驗不足，不能充分調動學生的積極性，照本宣科地去講課，不結合實際科研工作和應用去講，講課的幻燈做的也欠圖文并茂，給教學帶來很多問題。

(5)實驗動物學是一門傳統的基礎研究課程，是一門以操作技術為主的學科，實驗教學應是整個教學的重要組成部分，而我們的教學體系中沒有設置實驗課程，是我們教學改革的主要環節。

2實驗動物教學改革的內容

鑒于本專業的交叉學科特點，我們采用如下方法進行教改實踐:

(1)對本學科專業的26名學生進行無記名問卷調查，經統計發現76%的學生對本課程興趣不濃厚，58%的學生講到授課教師的教學經驗不足，83%的學生對實驗動物學中的疾病動物模型和動物實驗設計方面的內容比較感興趣，66%的同學希望以后開設實驗動物學的實驗課，提高自身的動手能力。

(2)采取責任教授引導，主講教師討論的方法，對實驗動物學的教學內容進行規劃，減少了很多與生物醫學工程關系不大的授課內容，這樣可以使得學生在短時間內有效地掌握相關知識。

(3)課堂講授時，通過生動的幻燈和教學錄像代替死板的文字，用實際的研究經驗去代替書本的照本宣科，以誘發學生的學習興趣，取得了很好的教學改革效果。

(4)在教學同時，讓學生走進實驗動物房，進行參觀和實際動手操作訓練，而且開展了本科生導師制，讓學生跟著老師去掌握動物實驗的基本操作。

(5)我們開展了學生展示，讓學生自己在課堂上設計動物實驗，把常見的一些疑難雜癥帶到課堂，學生對腫瘤、癌癥等熱點問題有很大的興趣，親自設計實驗，課堂互動很好，取得很好的教學效果。

(6)在教材的選取上，以前的教材文字太多，圖片太少，不太適合學生使用。因此，需要選用圖片多的教材來激發學生的興趣，更適合交叉學科的學生使用。

(7)加強了教師隊伍的技能培訓，主講教師均參加了中國實驗動物學會舉辦的實驗動物從業人員培訓，培訓合格均獲得實驗動物從業人員上崗證書。通過培訓，聽到了教學經驗豐富的專家們栩栩如生的實驗動物教學，受益匪淺，并且把這些學到東西傳授給學生時，取得很好的教學效果。

(8)開展了學生實地參觀北京大學醫學部實驗動物中心，還有我們學院的實驗動物房，讓學生近距離接觸實驗動物，親自抓鼠、注射等，大大提高了學生的興趣。

3結語