生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革與實(shí)踐

畢浩宇 ，周晉陽 ，李 燕

（1.中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051；2.長治醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程系，山西 長治 046000；3.長治學(xué)院 化學(xué)系，山西 長治 046011）

1 引言

在大學(xué)教育中，專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容知識(shí)范圍介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間，是為專業(yè)課學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)的課程。多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，專業(yè)基礎(chǔ)課教育是大學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、開創(chuàng)性思維意識(shí)、動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)制作能力的重要形成條件。

根據(jù)教育部專業(yè)設(shè)置要求，生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)基礎(chǔ)課程包括有：電路分析基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)傳感器、電子學(xué)實(shí)驗(yàn)、和電子工藝實(shí)習(xí)等。如何發(fā)揮醫(yī)學(xué)院校自身優(yōu)勢和特色，利用現(xiàn)有條件，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)興趣，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的生物醫(yī)學(xué)工程人才，是相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)人員的必然使命。因此，應(yīng)改革并不斷實(shí)踐專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，充分激發(fā)學(xué)生們的開創(chuàng)性思維意識(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生們的動(dòng)手能力。

2 研究與實(shí)踐過程

①前期：調(diào)研、收集資料。一方面充分考察了解國內(nèi)外知名院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)體系設(shè)置，另一方面設(shè)計(jì)問卷調(diào)查表，完成對(duì)學(xué)生和任課教師的問卷調(diào)查，并完成資料的整理和分析。

②中期：根據(jù)教育部關(guān)于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)目標(biāo)以及新時(shí)期創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，綜合調(diào)研收集的資料，重新修訂以下專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)大綱：電路分析基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)傳感器、電子學(xué)實(shí)驗(yàn)、和電子工藝實(shí)習(xí)等。

③后期：根據(jù)新大綱，課程的講授內(nèi)容要精、寬、新；刪減陳舊的、重復(fù)的、微觀細(xì)節(jié)的內(nèi)容；講授體系和教材適當(dāng)分開，避免“照本宣科”；提倡雙向交流式的課堂教學(xué)；減少課內(nèi)講授學(xué)時(shí)，擴(kuò)大課內(nèi)外學(xué)時(shí)比例。在保留必要驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，每一門專業(yè)基礎(chǔ)課都要適當(dāng)增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

④最后結(jié)合工作實(shí)際開展研究，并進(jìn)行試點(diǎn)，對(duì)試點(diǎn)成效進(jìn)行總結(jié)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善研究成果。

3 實(shí)踐效果

3.1 深入推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容改革，構(gòu)建合理課程體系

創(chuàng)新型專業(yè)人才的培養(yǎng)，需要繼續(xù)深入推動(dòng)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的改革。在專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，可以大量采用啟發(fā)式、研討式、案例式等教學(xué)方式，讓學(xué)生掌握最新的知識(shí)，盡可能使學(xué)生在現(xiàn)有的水平基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和提高[1][2]。筆者通過開設(shè)專門的科研訓(xùn)練課和鼓勵(lì)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得學(xué)生盡早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或科研課題組，將科研活動(dòng)和課堂知識(shí)有效的結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

根據(jù)本專業(yè)基礎(chǔ)課程概念多、理論性強(qiáng)、課時(shí)少、實(shí)驗(yàn)少的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，授課時(shí)結(jié)合課程的特點(diǎn)，深入淺出地介紹講重點(diǎn)、難點(diǎn)。比如電路分析課程里一些基本的原理對(duì)現(xiàn)今工程技術(shù)而言應(yīng)用價(jià)值很少，所以在授課的時(shí)候只需要簡單的介紹其原理，沒必要花較多時(shí)間去講解和布置大量的作業(yè)，而應(yīng)該注重其實(shí)例的介紹[3]。此外，筆者對(duì)電子類課程進(jìn)行了整合：電路分析課程理論學(xué)時(shí)減少6學(xué)時(shí)，綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增加2個(gè)；模擬電子技術(shù)課程從第5學(xué)期調(diào)至第4學(xué)期；數(shù)字電子技術(shù)課程從第6學(xué)期調(diào)至第5學(xué)期；整合后電子類基礎(chǔ)課程比較集中，更利于學(xué)生電子技術(shù)水平的增長，并且使學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的前一個(gè)學(xué)期學(xué)完所需電子類課程的全部理論知識(shí)，多出了一個(gè)學(xué)期的備戰(zhàn)時(shí)間，更有利于學(xué)生取得好的競賽成績。

3.2 改革教學(xué)方法手段，充分應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段

為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與性，筆者在專業(yè)基礎(chǔ)課普及多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，擴(kuò)展教學(xué)資源，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

我們以校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)為依托，利用信息化手段，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)活動(dòng)的數(shù)字化。為此，我們研究并開發(fā)了網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了集教學(xué)課件資源與學(xué)生自主學(xué)習(xí)為一體的教學(xué)平臺(tái)，開辟了精品課程、網(wǎng)上演示、作業(yè)公布、自我測評(píng)和師生互動(dòng)等欄目[4]。學(xué)生通過精品課程欄目，可以瀏覽到課程的相關(guān)章節(jié)，增強(qiáng)理論學(xué)習(xí)；通過網(wǎng)上演示欄目，學(xué)生可以看到教學(xué)過程動(dòng)畫演示、實(shí)驗(yàn)過程動(dòng)畫演示；通過師生互動(dòng)欄目，學(xué)生可以就學(xué)習(xí)中遇到的問題或者對(duì)教學(xué)的意見同相關(guān)任課教師進(jìn)行共同討論；通過自我測評(píng)欄目，學(xué)生可以針對(duì)課程中某個(gè)章節(jié)的習(xí)題進(jìn)行自我測評(píng)，以此來測驗(yàn)其對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解程度和掌握程度，并以此為依據(jù)加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

3.3 不斷更新和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

為進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，我們以培養(yǎng)創(chuàng)新思維為主線構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系，不斷革新和優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容；科學(xué)地、有針對(duì)性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，一方面減少演示性、重復(fù)性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，另一方面增加綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中得到更多的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力訓(xùn)練；不定期開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗(yàn)方向，自主確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和步驟，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)全過程，以增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的能力[5]。

經(jīng)過對(duì)原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)、合理的調(diào)整后，共計(jì)新增實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3個(gè)，改變實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目29個(gè)，去掉了一些陳舊的、演示性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如在電路分析課程中增加了“集成放大器的應(yīng)用與設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)；信號(hào)與系統(tǒng)課程中增加了“連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性及頻域分析”實(shí)驗(yàn)；電子學(xué)實(shí)驗(yàn)課程將小的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了合并，模電部分將“基本放大電路”和“分壓式偏置放大電路”合并為“基本放大電路”實(shí)驗(yàn)，數(shù)電部分將“加法器”、“譯碼器和編譯器”合并為“組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)由3學(xué)時(shí)增加為4學(xué)時(shí)，使實(shí)驗(yàn)的綜合性增強(qiáng)，以便涵蓋更多內(nèi)容；生物醫(yī)學(xué)傳感器課程增加了“線性霍爾式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)”[5]；電子工藝實(shí)習(xí)課程在教學(xué)上更加靈活，學(xué)生可以選擇教師公布的命題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，也可以在教師指導(dǎo)下進(jìn)行自命題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[6]。

3.4 以學(xué)科競賽為載體，努力推動(dòng)大學(xué)生科技競賽，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

以全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽為載體，結(jié)合學(xué)生的“電子愛好者”社團(tuán)活動(dòng)積極開展模擬創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，定期為全校師生進(jìn)行義務(wù)電子維修維護(hù)活動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)公開展示學(xué)生的電子設(shè)計(jì)作品和設(shè)計(jì)成果，鼓勵(lì)學(xué)生通過各種形式鍛煉自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

電子設(shè)計(jì)競賽及校內(nèi)電子活動(dòng)有力地推動(dòng)了本專業(yè)電子類基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革[7][8][9]，使得教師們在教學(xué)內(nèi)容的安排上更多地體現(xiàn)綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性。

4 結(jié)束語

通過幾年的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式的研究與探索，我們基本上實(shí)現(xiàn)了人才培養(yǎng)與學(xué)科建設(shè)的有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)過程中通過優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)建立了一種基于研究探索的學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成自我發(fā)現(xiàn)、主動(dòng)探索的良好習(xí)慣；培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作的能力，拓展了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

但是我們也看到，專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)改革與實(shí)踐還有很多工作要做，比如教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)、教師之間、師生之間的相互配合等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步的優(yōu)化和整合，需要我們不斷地思考和研究。只有這樣，我們培養(yǎng)的學(xué)生才能成為在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)儀器以及其他電子技術(shù)等部門從事研究、開發(fā)及管理的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐技能的生物醫(yī)學(xué)工程高級(jí)技術(shù)人才。

［1］賀風(fēng)云，李順新.對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)教育，2009，（13）：30-31.

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