生物醫(yī)學(xué)電子課程教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

摘要創(chuàng)新是高等教育的靈魂。隨著創(chuàng)新型國家目標(biāo)的提出，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重任落在了每一名教育工作者身上。如何在一門具體課程教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識是一個需要認(rèn)真思考并需不斷實(shí)踐和探索的課題。本文結(jié)合自己在生物醫(yī)學(xué)電子教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)，提出了創(chuàng)新人才的內(nèi)涵及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的一些可行方法。

中圖分類號:G423文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

高等院校擴(kuò)招至今已走過10年時間，越來越多的高中畢業(yè)生有機(jī)會走進(jìn)高等學(xué)府接受高等教育，高校的發(fā)展正經(jīng)歷從快速增長的規(guī)模型向內(nèi)涵式發(fā)展轉(zhuǎn)變。為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，各高校紛紛從戰(zhàn)略上調(diào)整自己的落腳點(diǎn)，使自己在人才競爭的今天不斷為社會培養(yǎng)優(yōu)秀人才。為創(chuàng)新型國家目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)，教育工作者應(yīng)該義不容辭地?fù)?dān)當(dāng)起培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任。

生物醫(yī)學(xué)電子是應(yīng)用電子技術(shù)、信號處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生物醫(yī)學(xué)的問題，它是生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)物理等學(xué)科的一個重要組成部分。由于現(xiàn)代微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)與電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的關(guān)系越來越密切。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的日益提高，生物醫(yī)學(xué)測量和生物醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備的應(yīng)用日益顯示出它的重要性。如何在這樣一門與個人健康密切相關(guān)的課程教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，是筆者一直認(rèn)真思考并不斷實(shí)踐和探索的問題。

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，首先應(yīng)該明確創(chuàng)新人才的內(nèi)涵是什么。筆者認(rèn)為:扎實(shí)的基本功、合理的知識基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)是創(chuàng)新人才應(yīng)具備的基礎(chǔ)，縝密的邏輯思維是創(chuàng)新人才應(yīng)具備的必要條件，應(yīng)變能力以及持之以恒的鉆研精神是創(chuàng)新人才成長的關(guān)鍵。在學(xué)習(xí)工作中，創(chuàng)新型人才能及時吸收新思想、新知識使他們具有獲得所需知識的能力;較高的分析能力、問題意識使他們具有突破經(jīng)驗(yàn)的思維方式，能提出新觀念、新思想;鍥而不舍、堅(jiān)韌不拔的專業(yè)精神使他們能通過具體實(shí)踐實(shí)現(xiàn)所提出的新觀念與新思想。創(chuàng)新人才通常想象力豐富、精力充沛、靈活、開放，具有強(qiáng)烈的求新求變的意識，并能積極應(yīng)對出現(xiàn)的各種困難。

在生物醫(yī)學(xué)電子課程教學(xué)中，有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識一直是筆者教學(xué)的重要目標(biāo)之一，五年多來為完成這一目標(biāo)，在教學(xué)上作了一些探索，具體做法是:

1 堅(jiān)持系統(tǒng)化教學(xué)體系建設(shè)和相對完善的教學(xué)內(nèi)容安排

系統(tǒng)化教學(xué)體系是建立合理知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。在生物醫(yī)學(xué)電子課程系統(tǒng)化教學(xué)體系建設(shè)中，按照生物電類醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)和分析為主線組織教學(xué)，內(nèi)容循序漸進(jìn)。在理論教學(xué)中加強(qiáng)了設(shè)計(jì)和分析方法的講解，注意新技術(shù)的發(fā)展和方法的引入。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，結(jié)合具體設(shè)計(jì)提出問題，研究問題實(shí)質(zhì)，再結(jié)合所學(xué)知識從基本方法入手給出解決問題的思路，有意識地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力，提高解決問題的能力，將所學(xué)知識融會貫通。在組織教學(xué)內(nèi)容時，圍繞設(shè)計(jì)和分析中的問題組成相關(guān)章節(jié)，介紹生物醫(yī)學(xué)信號的提取方法、干擾和噪聲的抑制措施、前置級設(shè)計(jì)，以及信號處理的新技術(shù)，并將上述方法用于電子類醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)。

2 堅(jiān)持采用啟發(fā)式教學(xué)方式

啟發(fā)式教學(xué)有助于培養(yǎng)縝密的邏輯思維能力。教學(xué)中以生物醫(yī)學(xué)電子知識為載體，采用啟發(fā)式教學(xué)方式，了解前沿知識及知識的來龍去脈，把這種知識發(fā)現(xiàn)過程教給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題中應(yīng)該具備的嚴(yán)謹(jǐn)邏輯推理能力。例如，在講授高輸入阻抗生物電前置放大電路時，改變傳統(tǒng)的先給出高輸入阻抗放大電路并進(jìn)行分析給出結(jié)論的方法，而是根據(jù)學(xué)生已有的電子技術(shù)基礎(chǔ)及認(rèn)知規(guī)律，先講基本差動放大電路，分析差動放大電路的交流參數(shù)，發(fā)現(xiàn)基本差動放大電路的輸入阻抗不能滿足生物電前置級對其的要求，提出問題并指出問題的癥結(jié)，沒有直接給出解開癥結(jié)的方法，而是提示他們在電子技術(shù)中電壓跟隨器(或串聯(lián)負(fù)反饋)可以提高簡單放大電路的輸入電阻，同時提示學(xué)生提高輸入阻抗應(yīng)該在兩個信號的輸入回路對電路進(jìn)行改進(jìn)。利用這種方法進(jìn)行講解，充分展示了遇到問題、分析問題癥結(jié)、確定解決問題的思路和方法及到解決問題的全過程，使學(xué)生掌握了輸入阻抗的精髓及提高輸入阻抗的思路與方法，調(diào)動了學(xué)生積極參與問題解決的意識。

3 堅(jiān)持有意識地培養(yǎng)學(xué)生的危機(jī)意識和進(jìn)取精神

危機(jī)意識是不斷進(jìn)取、持之以恒鉆研的基礎(chǔ)和動力。在教學(xué)中適時地向?qū)W生講述學(xué)科發(fā)展的動態(tài)、現(xiàn)狀及前沿，有利于學(xué)生的危機(jī)意識和進(jìn)取精神的培養(yǎng)。例如在課程概述環(huán)節(jié)，我會結(jié)合具體的數(shù)字向?qū)W生介紹下面的事實(shí):20世紀(jì)60年代，BME在美國迅速發(fā)展，隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和在人類健康領(lǐng)域中的應(yīng)用，BME產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快、國際貿(mào)易額增長速度最高的產(chǎn)業(yè)之一。從學(xué)生眼神及情緒中我看到了他們內(nèi)心的那種激情，看到自己即將從事事業(yè)的希望所在，告誡自己要努力。同樣也是在概述環(huán)節(jié)，我也會結(jié)合具體數(shù)字相學(xué)生傳達(dá)以下的現(xiàn)實(shí):BME產(chǎn)業(yè)主要集中在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、日本等，他們依靠強(qiáng)大的科技實(shí)力和雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)，占有了全球BME市場的80%以上。高檔次的醫(yī)療儀器、設(shè)備、人工器官等科技含量高、附加值高的產(chǎn)品幾乎被這些國家壟斷。學(xué)生眼神及情緒也告訴我他們內(nèi)心的憂慮，學(xué)生從中看到自己即將從事事業(yè)任重道遠(yuǎn)，告誡自己要加倍努力。

4 堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)并重

結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容，安排教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，并且在實(shí)踐中增加綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，鼓勵學(xué)生多動腦并動手嘗試，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相得益彰，提高學(xué)生邏輯思維與應(yīng)變能力。實(shí)踐結(jié)果表明，這樣的設(shè)計(jì)提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)并思考的積極性。例如有同學(xué)在波形變換實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的提出這樣的疑問:在壓控電壓源二階低通濾波器的輸入端是峰峰值為12v的三角波，在輸出端我測得的峰峰值為5.8v的5Hz正弦波。但是利用傅里葉變換所得到的三角波的傅立葉級數(shù)為:f (t) =cos()。當(dāng)令n=1時得到三角波的基頻成分，其幅值等于，公式中n=1、E=12v，計(jì)算得到基頻的幅值為14.6v。與實(shí)驗(yàn)測得的5.8v相差很大，但是反復(fù)計(jì)算均為此結(jié)果，不知道是哪里出現(xiàn)了錯誤。通過獨(dú)立思考及與教師的溝通問題解決了，學(xué)生從中的收獲不言而喻。

5 堅(jiān)持師生相動

教學(xué)中提倡師生之間相互學(xué)習(xí)、相互切磋、相互啟發(fā)、相互激勵，改變教師單向灌輸知識的教學(xué)方法，有助于發(fā)散思維能力的培養(yǎng)，切磋中有助于新思路、新思想的萌發(fā)。比如我們在講到電子類醫(yī)學(xué)儀器的原理部分時，給學(xué)生布置的作業(yè)之一就是結(jié)合某一種電子類醫(yī)學(xué)儀器作調(diào)研，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果完成一篇調(diào)研報(bào)告，學(xué)生作好PPT，并安排一次全班范圍的交流，4人一組。從設(shè)計(jì)調(diào)研內(nèi)容、到查找參考文獻(xiàn)、到調(diào)研策劃及實(shí)施、最后到完成調(diào)研報(bào)告，同學(xué)們的熱情非常高，匯報(bào)的時候，也都積極參與，互相合作，認(rèn)認(rèn)真真地將調(diào)研結(jié)果圖文并茂的加以展示，在提問環(huán)節(jié)，同學(xué)及老師結(jié)合報(bào)告內(nèi)容向報(bào)告者提問，報(bào)告小組同學(xué)會如實(shí)回答。針對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，學(xué)生也會積極思考并提出自己的獨(dú)立看法并展開討論。例如有一個同學(xué)在壓頻轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):在壓頻轉(zhuǎn)換的低頻部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值相差較大，為此，他給我發(fā)了這樣一封郵件:我覺得問題的關(guān)鍵在于三極管從截止到飽和需要一定的時間，在這段時間中三極管處在放大狀態(tài)，這時電容會緩慢的放電，電壓會緩慢的降低，當(dāng)?shù)瓦^參考電壓時，比較器就會作出反應(yīng)將三極管關(guān)閉，所以在輸出頻率比較低的情況下，我們所測得的鋸齒波的峰峰值并不是理論中的數(shù)字，而是一個很小的電壓值。我及時回復(fù)他，并給與他充分的肯定。類似的提問及討論還有很多，對同學(xué)們提出的各種問題或看法，我都會與提同學(xué)交流，比較典型的問題我還會安排在全班進(jìn)行討論，效果很好。

6 堅(jiān)持板書、多媒體教學(xué)相結(jié)合

教學(xué)手段是實(shí)施教學(xué)方法的具體做法，要成功地實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的教育觀念，還要充分考慮具體的教學(xué)內(nèi)容，適時靈活地采用多樣性的教學(xué)手段。例如:在講授基本概念、基本原理等內(nèi)容時，考慮到課件可能會讓學(xué)生沒有時間去主動思考，沒有時間去體會其中嚴(yán)謹(jǐn)背后簡單的美和創(chuàng)造的樂趣，所以我在講授相關(guān)內(nèi)容時會采取板書為主、課件為輔的教學(xué)手段，啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)縝密的邏輯思維能力。

7 為人師表，嚴(yán)于律己

創(chuàng)新首先要從教師做起，只有教師有創(chuàng)新精神，學(xué)生才能濡染創(chuàng)新意識，要求老師要積極參與科研，提高業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)教師的學(xué)識魅力;教師為人師表也表現(xiàn)在，教師有責(zé)任在提高學(xué)生的道德修養(yǎng)方面以身作則，不斷與時俱進(jìn)的加強(qiáng)自身的思想政治素質(zhì)、道德文化修養(yǎng)，用一言一行感染學(xué)生的心靈，增強(qiáng)教師的人格魅力;抓好學(xué)生工作，要有好的學(xué)風(fēng)，良好的課堂環(huán)境，教師才有教學(xué)改革的熱情。在教學(xué)過程中，通過教師的言傳身教，在為學(xué)、為人、為師這三方面有機(jī)融合并達(dá)到內(nèi)在統(tǒng)一。

胡錦濤總書記在黨的十七大報(bào)告中，把優(yōu)先發(fā)展教育，建設(shè)人力資源強(qiáng)國擺在以改善民生為重點(diǎn)的六項(xiàng)社會建設(shè)任務(wù)之首，同時把提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家作為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的首要舉措，為高等學(xué)校人才培養(yǎng)和科學(xué)研究工作提出了更高要求。創(chuàng)新是一個國家強(qiáng)盛的表現(xiàn)，創(chuàng)新是高等教育的靈魂所在，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)任重而道遠(yuǎn)。

基金項(xiàng)目:北京工業(yè)大學(xué)精品課程建設(shè)項(xiàng)目