專題綜合對比實驗的教學(xué)方法研究

楊吳

【摘要】本文介紹了以《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》課程為基礎(chǔ)，將教學(xué)內(nèi)容分為課堂教學(xué)內(nèi)容的專題化、課內(nèi)實驗的專題化、在專題化課內(nèi)實驗中采用綜合對比實驗的方式三個方面，實現(xiàn)專題式綜合對比實驗的教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)傳感器；專題式教學(xué)；綜合對比實驗

一、背景與意義

生物醫(yī)學(xué)傳感器主要應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)信號的檢測，它能把生物醫(yī)學(xué)中的各種非電量信號轉(zhuǎn)換為可以測量的電信號，是構(gòu)成各種醫(yī)療設(shè)備和診斷儀器的關(guān)鍵部件。生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)是獲得人體乃至自然界生物信息的關(guān)鍵技術(shù)，它綜合了生物醫(yī)學(xué)、電子信息等學(xué)科的技術(shù)，是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域最重要的學(xué)科之一。在生物醫(yī)學(xué)工程本科課程教學(xué)體系中，《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》課程是其專業(yè)核心課程之一。

《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》課程的教學(xué)過程中，如果僅從傳感器的基本原理和檢測技術(shù)出發(fā)，將導(dǎo)致該課程內(nèi)容與傳感器檢測技術(shù)類的課程內(nèi)容相雷同，從而無法體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)特色。因此本課程的教學(xué)應(yīng)該始終圍繞醫(yī)學(xué)傳感器的具體應(yīng)用，在每一種典型傳感器的基本原理和檢測技術(shù)教學(xué)內(nèi)容完成后，立即銜接上此傳感器在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的具體應(yīng)用實例。使學(xué)生不僅能掌握基礎(chǔ)的傳感器理論知識，更能深入理解傳感器在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識解決實際問題的能力，此課程教學(xué)方法亦是研究中的一個目標(biāo)。

二、研究現(xiàn)狀

專題式教學(xué)是一種“問題一發(fā)現(xiàn)”教學(xué)方法，其立足于教材和學(xué)科特色，針對學(xué)生的特點和問題，按照課程的基本內(nèi)容和重點的脈絡(luò)，分成若干個相互獨立又有內(nèi)在聯(lián)系的專題進(jìn)行教學(xué)。其優(yōu)勢在于：1.通過研究學(xué)生的個性特點和知識水平，能結(jié)合教材針對性地推出相關(guān)專題，源于教材又高于教材，使得教學(xué)內(nèi)容更容易被學(xué)生所接受。2.以專題的形式，在基于理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新的業(yè)內(nèi)動態(tài)，引入豐富的案例，能激發(fā)學(xué)生的興趣。3.推行任務(wù)型教學(xué)和分組教學(xué)，以興趣為導(dǎo)向，刺激學(xué)生的參與熱情，使其親身去感受和驗證教材的知識，而非說教和灌輸。4.教學(xué)方法的多樣性，可以根據(jù)不同的專題結(jié)合講授法、談話法、演示法、參觀法、實驗法等教學(xué)方法，配合案例、辯論等營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

胡曉飛等通過分析南京郵電大學(xué)的特色和課程的特點，結(jié)合南京郵電大學(xué)開拓信息學(xué)科新領(lǐng)域的辦學(xué)思路，在教學(xué)內(nèi)容上體現(xiàn)電子信息的特色，結(jié)合本專業(yè)在信息時代和信息環(huán)境下的發(fā)展背景，提出引導(dǎo)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)習(xí)能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)和提高。劉劍等針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)特點，提出興趣引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)，實踐探索的指導(dǎo)思想，對“生物醫(yī)學(xué)傳感器與測量”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了一系列改革，根據(jù)學(xué)生的反饋信息，顯示改革后獲得良好的教學(xué)效果，取得了一些有益的探索和嘗試。考慮到《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》課程跨學(xué)科，將生物醫(yī)學(xué)原理與檢測技術(shù)有機(jī)融合在一起，存在理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點，不利于學(xué)生理解掌握、實際應(yīng)用。沈敏等同從實驗方法、手段等方面介紹了生物醫(yī)學(xué)專業(yè)心電信號檢測實驗教學(xué)的改革，改革效果表明學(xué)生不僅對實驗產(chǎn)生了濃厚的興趣，而且能更好地將生物、電子等專業(yè)知識融合在一起。

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能滿足教學(xué)需求，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)成為一種趨勢。周靜等就此從課程信息教學(xué)平臺的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式的設(shè)計等方面對如何開展生物醫(yī)學(xué)測量與儀器課程的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)進(jìn)行了探討和實踐，取得良好成效。虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前高校實驗教學(xué)改革和發(fā)展的方向，王奎龍等為了解決目前醫(yī)學(xué)院校中醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題，探討把虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗教學(xué)中，改革現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗教學(xué)，提升醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗的教學(xué)水平。

三、課題研究的內(nèi)容

課堂教學(xué)內(nèi)容的專題化：依據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)合理地剪裁和整合，教學(xué)內(nèi)容不以某本教材的章節(jié)為順序，而是把課程分解為幾個跟臨床實際使用的醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備密切相關(guān)的專題，專題內(nèi)容既覆蓋到大部分的醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)的理論知識，又做到由淺入深。

課內(nèi)實驗的專題化：《醫(yī)學(xué)傳感器技術(shù)》課程的理論性和實踐性都比較強(qiáng)，而且兩者結(jié)合也比較緊密，所以一方面需要通過基本原理的講解和相關(guān)電路分析來提高學(xué)生對理論的直覺感受，另一方面也需要滿足學(xué)生課后實踐的要求，大部分專題對應(yīng)設(shè)置課內(nèi)實踐驗證。在課內(nèi)實驗時間不足以支撐學(xué)生全面系統(tǒng)的完成整個醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計過程的前提下，安排后續(xù)的集中實踐環(huán)節(jié)作為必要的補(bǔ)充。

在專題化課內(nèi)實驗中，采用綜合對比實驗的方式，以學(xué)生以前所學(xué)的醫(yī)學(xué)信號檢測、硬件電路設(shè)計、醫(yī)學(xué)信號處理、程序設(shè)計等相關(guān)知識為基礎(chǔ)，分小組采用不同的設(shè)計方案，開發(fā)一個較完整的醫(yī)學(xué)儀器系統(tǒng)，設(shè)計完成后通過比較不同方案之間的優(yōu)缺點，使學(xué)生不僅能夠更加深刻地掌握生物信號的檢測方法，而且還學(xué)會設(shè)計開發(fā)其檢測電路，并且在解決問題時鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識。