在醫學高校中《醫用傳感器》課程的實驗教學改革探討

　　摘 要： 《醫用傳感器》是醫學高校中生物醫學工程專業一門重要的專業必修課，學生通過實驗除驗證理論知識外，還可以增強動手和實踐能力。作者針對本院實驗教學現狀，并結合本校的醫學背景，分別從實驗教學內容、實驗教學方法和實驗考核機制三個方面對實驗教學改革相關問題作探討。
　　關鍵詞： 《醫用傳感器》課程 實驗教學 改革 醫學高校
　　
　　1.引言
　　在醫學高校中，《醫用傳感器》是生物醫學工程專業一門知識面較寬、綜合性較強的專業必修課，著重研究用于生物醫學信號檢測方面的各種傳感器。實驗教學一直是高校培養學生理論聯系實驗，提高實際動手和分析問題能力的重要環節和途徑。對于《醫用傳感器》這門課程，實驗教學是不可缺少的重要部分，是理論聯系實際的關鍵環節。因此我院迫切需要對《醫用傳感器》課程的實驗教學現狀進行相應改革，旨在加深學生對醫用傳感器檢測原理的理解，達到設計和應用醫用傳感器的目的。
　　2.實驗教學現狀分析
　　我院《醫用傳感器》課程總共72學時，其中實驗教學占24學時。在教學計劃上，實驗課從屬于理論課，沒有獨立的學分教學體系，存在“重理論輕實踐”的現象，大大影響了對學生的學習主動性和動手能力的培養。
　　實驗設備目前采用的是浙江大學精密儀器系研究生產的CSY-2000系列。這種儀器集種傳感器、顯示儀表于一體，組成了一個完整的測量系統。學生做實驗時，按照實驗指導書上的線路圖簡單地連幾根導線就完成了實驗，對于使用的傳感器檢測原理、測量電路等很少知曉，很難達到理論與實踐結合的目的。
　　CSY-2000系列可以做35個實驗，但符合教學大綱要求并且和生物醫學工程專業結合的實驗很少，其主要原因在于生物醫學工程專業對傳感器有特殊的要求。而且實驗基本上以驗證性為主，綜合性、設計性實驗較少，無形中限制了學生創造性思維的發揮。例如，在CYS實驗平臺上使用光電傳感器測量轉速，這樣的實驗內容在生物醫學工程專業并不需要，但生物醫學工程專業可以利用光電傳感器探測人體脈搏波，并能測量人體血氧飽和度等生理指標，這樣才能使學生將學到的理論知識和醫學檢測相結合，激發其學習的興趣和創造力［１］。
　　3.實驗教學改革的探索與研究
　　本課程的實驗教學改革在我校生物醫學工程班級進行，結合我院的醫學背景，主要從實驗教學內容、實驗教學方法和實驗考核機制三個方面進行改革。
　　3.1實驗教學內容的調整
　　增加實驗學時數，由原來的24學時增至30學時。將實驗教學內容分為兩大類：驗證性實驗和設計性實驗。
　　驗證性實驗依附于課堂理論教學，側重于加強學生對基本傳感器原理的理解、測量方法的掌握及測量結果的分析。目前，我院已開設8個驗證性實驗內容，每個實驗3個學時，以電阻式、電容式、電感式和霍爾式等傳感器為主要內容。學生必須在規定的時間內完成實驗和實驗結果分析，上交實驗報告。將MATLAB軟件引入實驗中，利用其強大的代數運算和化簡功能對傳感器實驗數據分析處理、繪制曲線。
　　設計性實驗內容以傳感器為主并與具體電路構成應用系統，用“任務書”的形式下達給學生，一般3—4個學生為一組。表1給出了設計性實驗內容［２］。每組學生自行選擇一個題目作為實驗內容，為6個學時，大部分實驗只給出實驗任務和要求，而不規定具體的實驗方法及步驟，讓每個學生親自動手發揮傳感器的功能，這樣不僅能提高學生的獨立操作能力，更有利于增強實驗教學效果。并且鼓勵學生在實驗中結合LabVIEW軟件，降低實驗成本，即各種類型的傳感器將非電量轉換為電信號，經過必要的濾波和放大等電路后，通過安插在電腦中的數據采集卡，將調理后的信號轉換為數字信號輸入計算機中，利用LabVIEW界面，完成對被測對象信息的顯示、存儲和數據分析處理。要加大實驗室開放時間，給學生提供更多、更方便的實驗機會，通過實驗不斷鞏固課堂上學到的理論知識。
　　3.2實驗教學方法的革新
　　首先，長期以來，傳統的實驗教學從實驗原理到步驟都由老師面面俱到地講解，然后由學生按部就班地操作。這樣的教學方法使學生處于消極被動的地位，學生的動手能力沒有得到真正的培養，嚴重阻礙了綜合素質的培養。因此應采用啟發式教學方法，即在實驗開始時，就要求學生完成實驗預習，實驗課上采用啟發提問的方法，引導學生自己分析實驗的線路圖，并對實驗得到的數據分析處理。一旦學生在自己的探索中完成實驗，就會有一種成就感，就會覺得相關的理論知識不再深奧難懂。
　　其次，在傳統實驗教學中，各個實驗往往相互獨立，學生等到下次實驗時，對上次的實驗內容已經印象不深刻了。因此在實驗內容的安排上，可以將針對同一被測量的實驗安排在一起，通過比較法加強學生對實驗內容的理解與掌握。如測量位移的傳感器就有電容式傳感器、霍爾傳感器、電渦流傳感器等。這些傳感器由于結構不同，工作原理不同，因而測量精度有所不同。學生可以通過比較測量結果的非線性誤差，達到對整個理論知識的融會貫通。
　　此外，在線路或儀器出現故障時，應鼓勵學生自己動手分析故障原因并加以排除，而不要讓老師或者實驗員直接解決，這樣可以激發學生主動思考。在實驗過程中，要多給學生驗證自己想法的機會。只有通過親手驗證，學生印象才會深刻，這樣往往比驗證一個老師給定題目的效果更好。
　　3.3實驗考核機制的改進
　　考核方式是教學管理中的一個重要手段，發揮考核方式的監督作用是保證實驗教學改革順利進行的關鍵［３］。目前，以實驗報告成績定優劣的只注重結果而忽視過程的考核方式，嚴重影響了高技能專門人才的培養，因此，需要對考核機制改革。將實驗課總成績分為驗證性實驗（占70%）和設計性實驗（占30%）兩部分。驗證性實驗=10%考勤+30%實驗操作及實驗完成情況+60%實驗報告；設計性實驗主要以學生最后完成情況作為成績評定。這種考核辦法一方面督促學生按時上課，增加出勤率，另一方面增強學生的實踐意識，充分重視能力的培養，對提高學生的操作能力和解決實際問題的能力都有很大的幫助。
　　4.結語
　　《醫用傳感器》是一門實踐性很強的課程，要注重將實驗教學的改革與理論教學改革相結合，相輔相成。改革不僅能讓學生的實驗能力得到訓練和提高，更重要的是能培養學生的動手能力和分析解決問題的能力。隨著科學技術的不斷進步，實驗內容應不斷改進，使《醫用傳感器》課程的實驗更貼近生物醫學工程的實際需求。
　　
　　參考文獻：
　　［1］張日欣.生物醫學傳感器教學實驗裝置的研制［J］.實驗技術與管理，2008，25，（1）：54-58.
　　［2］李成，侯汝舜，樊尚春等.傳感器設計性實驗教學的探索［J］.實驗室研究與探索，2010，29，（10）：122-124.
　　［3］韋春玲，王步飛.傳感器實驗教學改革的探討［J］.思茅師范高等專科學校學報，2009，25，（3）：78-81.
　　
　　本文由溫州醫學院2010年校級教改課題（項目編號JGEL2010050）資助。