基于Arduino創新平臺醫療儀器專業創新人才培養模式的構建

吳義滿（鹽城衛生職業技術學院，江蘇鹽城，224000）

基于Arduino創新平臺醫療儀器專業創新人才培養模式的構建

吳義滿
（鹽城衛生職業技術學院，江蘇鹽城，224000）

本文通過分析高職類醫療儀器就業現狀及其現有人才培養模式所面臨的挑戰，以及剖析醫療儀器專業課程主線，提出重構醫療儀器專業知識體系的Arduino創新平臺。然后以Arduino創新平臺為依托構建醫療儀器專業創新人才培養模式，最后提出其具體的實施方案。

醫療儀器專業；人才培養模式；Arduino創新平臺；構建

0 引言

通過對本校高職類醫療儀器專業歷年畢業生的就業現狀調研和全國第二屆醫療器械協作會同行交流，發現高職類醫療儀器專業培養的醫療儀器人才，技術類主要就業方向是醫療儀器的生產、調試和維修，就業公司主要是國內醫療儀器公司。有不少高職類醫療儀器畢業生職業未來規劃，都想未來從事醫療儀器的研發工作，都想就職于國際知名醫療儀器公司。不少畢業生經過幾年打拼，往往事與愿違。他們中僅極個別畢業生成功就職于國際知名醫療儀器公司工作，但工作內容與以前一樣。他們的職業夢想幾乎就畫上了句號。

造成這種現象的原因雖然很多，但根本原因是高職類醫療儀器專業人才培養模式出了問題。傳統的培養模式就是把學生培養成一名合格的技術工人，而不是可持續發展的人才。因而學校填鴨式的灌輸學生專業知識，而不是學生主動的獲取知識，學生的主動性、創造性被扼殺。針對這個問題，本文提出了具體的解決方案。

1 醫療儀器專業創新人才培養模式

1.1 課程主線問題

筆者曾做過本校醫療儀器專業調研，學生學了不少課程：計算機基礎、電工、模擬電路、數字電路、C 語言、傳感器、單片機、以及各種醫療儀器的構造和維修。課程學完之后，問卷：他們學了什么？ 學會什么？ 答曰：都學了，好像什么都不會。造成這種現象的深層次原因，專業設置的課程學生都是孤立的學。雖然傳統的單片機課程嘗試著把所學的硬件和軟件知識聯系起來，力爭構建成一個有機的知識系統。但往往不盡人意，學生越學越迷茫。究其原因，其一傳統的單片機課程自身固有難度非常大，其二高職類學生自身基礎和接受知識能力比較差。但殘酷的現實是學生迫切需要一個適合自己的工具能把醫療儀器的硬件和軟件知識聯系起來，重構自己的有機的知識體系。

最近幾年出現的開源Arduino軟硬件，既能貫穿于醫療儀器專業所學的專業課程，又非常適合學生理解和實踐操作。學生憑借Arduino軟硬件平臺，就能整合所學的專業知識，重構自己的軟硬件知識的有機體系。通過知識的有機重建，學生學習醫療儀器，理解的將是一個硬件和軟件有機結合體。

1.2 構建知識體系

傳統實驗只能在實驗室進行，雖然虛擬和仿真實驗便捷，但學生沒有充實感。學生把實驗僅僅是驗證實驗手冊的目的，而不是構建自己的專業知識體系。但創新人才培養模式要求把整個學習和教學（含實驗）都要當作項目來進行，構建知識體系。

根據項目內容，設計項目藍圖，搭建Arduino開發板與外圍元件，以及不同類型的傳感器相連，然后通過電腦寫程序直接上傳到Arduino開發板，最后調試系統。這樣Arduino開發板、外圍電路和程序有機結合就構成一個有機的軟硬知識結合的系統（簡稱Arduino創新平臺）。Arduino創新平臺突破了傳統實驗和虛擬仿真實驗的局限，學生學習了理論后有想法可以借助Arduino創新平臺實現與驗證，這樣有利于學生自主學習和探索，有利于構建自己的知識系統。

1.3 可行性分析

1.3.1 Arduino創新平臺的優勢

Arduino的優勢，開源：軟硬件開源，成本低廉，輕便。Arduino發明的初衷就是便于學生學習軟件硬件的需求。一方面，Arduino軟件語言非常簡單，稍微懂點C語言既可。另一方面由于Arduino開源，從Arduino相關網站和論壇里可以得到大量的共享資源。

利用Arduino創新平臺，醫療儀器專業一般的學生都能自己編程實現通過不同的傳感器感知外圍世界，再通過控制馬達、制動器、繼電器以及音響對外圍環境進行干預，讓虛擬世界與物理世界相聯系。如用傳統的單片機實現這樣的功能，大多數學生只是依葫蘆畫瓢，被動機械的完成。稍微讓學生修改點設計，對大部分學生而言，只能望而卻步。

Arduino優勢的實證： 在Google I/O2011大會上，Google宣布在Android 3.1版本中新增一個特性，稱為Android Open Accessory，并宣稱采用Arduino作為Android Open Accessory的標準。

醫療儀器專業重要的專業課程電工、模擬電路、數字電路、C語言、傳感器、單片機以及醫療儀器等，有不少教師、學生和愛好者都通過Arduino創新平臺輔助教學和學習。

傳統的實驗室和教室是分開的，實驗課在實驗室上，理論課在教室上，涇渭分明。后來出現所謂的“理實一體化教室”，理論和實驗都可以在那里上，但實際情況是在實驗室里增加了一個投影儀就成了“理實一體化教室”。而憑借Arduino創新平臺和學生自帶的筆記本電腦，不管在哪里，學生所學的大部分理論知識想理論聯系實際，自己就可以動腦設計方案和動手搭建系統。教師想在課程上邊講理論，邊讓學生實踐，也是輕而易舉能完成的事。

1.3.2 憑借Arduino創新平臺實施項目化教學和自學

“任務引領、項目驅動”的教學和學習模式，雖然醫療儀器專業不少課程都采取這種教學和學習模式，但實際情況是只是一個概念。究其原因沒有特別的載體，僅僅是新的教學和學習形式，難以激發學生的學習興趣，難以激發學生自己主動動手實踐和思考。而Arduino創新平臺就可以把具體的項目落到實處，學生完成項目后有項目成就感，這樣就更加激發自己和別人主動學習，主動探索。

1.3.3 培養學生的創新能力

學生有想法，通過查找資料和自我學習，自己設置藍圖，搭建電路，編寫程序，構建出一個完整的軟硬件融合的系統，這本身就是一個創新。如果醫療儀器專業的學生和老師一直堅持把編程和搭建電路系統貫徹于學習和教學的始終， Arduino創新平臺將是一個最優的選擇。由于編程本身就是一個創新，從“奧巴馬喊話全民寫代碼”，到全美和新加坡中小學流行編程，可見一斑。

結合醫療儀器專業學生就業和未來可持續發展，學生需要具備自學能力和專業創新能力。而Arduino創新平臺正好責無旁貸的給學生提供這樣優質的平臺和難得的機遇。

2 醫療儀器專業創新人才培養實施方案

2.1 醫療儀器專業創新人才培養途徑

有不少高職類的醫療儀器的同行認為高職類醫療儀器專業培養學生創新能力的想法是好的，但實施起來困難比較大，理由是高職類的學生自身條件比較差，而硬件條件又不足。但憑借Arduino創新平臺，在具備創新能力教師認真引導學生自主創新，完全能做到有所創新、有所突破?，F在連小學生科技創新大賽都能拿出令人耳目一新的作品，作為高職類的醫療儀器專業的大學生只要方法和手段得當，肯定能成長為具備創新能力的人才。

創新人才培養模式實施途徑：

a.課程設計和畢業設計

課程設計和畢業設計，一般在本科校比較流行，作為高職類院校比較少見。以前雖然有不少高職類院校嘗試，最好發現結果往往不盡人意。其中最重要的原因找不到合適的創新平臺讓學生從事課程設計和畢業設計。Arduino創新平臺的出現為高職類醫療儀器專業的學生提供了合適的平臺。

b.科技比賽和創新大賽

高職類醫療儀器專業的學生參加的比賽大部分屬于孰能生巧型的比賽，沒多少技術含金量，這從側面也反映出高職類醫療儀器專業人才培養模式的不足。在依托Arduino創新平臺下，學生要從入學開始就會樹立創新思想。在新的創新人才培養模式下，科技比賽和創新大賽就是培養學生創新能力的一個重要抓手。

c.大創課題

針對大學生創新課題，作為課題負責人主體的學生，他們可以憑借Arduino創新平臺培養自己的創新能力，且做出不錯的課題成果。徹底改變課題要成果找指導老師想辦法的尷尬局面。

工況1試驗不同樁長對應的樁土荷載分擔比接近，均接近6。在80 kPa之后樁土荷載分擔比趨于穩定，樁體與樁間土共同形成較穩定的加固區，樁與土承擔荷載比例達到穩定值。

d.興趣項目開發小組

憑借Arduino創新平臺，相同興趣愛好的醫療儀器專業的學生組成的興趣項目開發小組，遠遠大于行政干預下組成的項目開發學生小組。緊密團結在Arduino創新平臺周圍的學生，將共同進步，一起成長為具備創新能力的人才。

2.2 Arduino創新平臺項目化案例庫建設方案

要想Arduino創新平臺成為實實在在的醫療儀器專業創新人才模式的基石，重中之重，必先做好Arduino創新平臺項目化案例庫建設。沒有優質的Arduino創新平臺項目化案例庫，培養創新人才的過程中將會多走很多彎路，達不到預期的效果。

建設Arduino創新平臺項目化案例庫的重要方法有四點：

a.整合網絡資源

由于Arduino是開源的，相關的網站和論壇有大量的Arduino經典案例，

b.項目開發

學生的課程設計、畢業設計、科技和創新比賽、大創課題以及興趣項目開發小組所取得的成果，都可以整理添加到Arduino創新平臺項目化案例庫。另外專業教師憑借Arduino創新平臺所取得的專業教改成果也可以成為該庫的一個重要部分。

c.校校合作

Arduino創新平臺，已經在美國高校取得不錯的成果，應與相關學校取得合作，借鑒他們Arduino創新平臺項目化案例庫的建設。

d.校企合作

根據醫療儀器專業創新人才培養模式的需要，依托Arduino創新平臺，與具備Arduino技術開發公司合作，搞好適合醫療儀器專業的Arduino創新平臺項目化案例庫的建設。

依托Arduino創新平臺、創新人才培養模式實施途徑和Arduino創新平臺項目化案例庫，醫療儀器專業創新人才培養模式實施起來就變得更加可行。

3 討論與結論

高職類傳統的醫療儀器專業人才培養模式，本想通過單片機平臺來實現創新性人才培養，殘酷的現實是單片機課程歷來學生都是評價不高和難學。作為一門課程都如此評價，這樣的平臺怎么可能肩負那么重大的使命，而Arduino創新平臺的出現正好能顛覆這個多年的傳統平臺。

Arduino創新平臺的獨特優勢決定了它在職業教育中受到熱烈歡迎。由于高職類的醫療儀器專業要求學生具備搭建簡單醫療儀器的軟硬件系統能力，掌握調試和維修醫療儀器系統的能力，更要求學生具備一定的可持續發展和創新能力，而這些能力的培養可以通過Arduino創新平臺來實現。

構建Arduino創新平臺全面貫穿醫療儀器專業人才培養模式，在實現這種創新人才培養目標過程中，也需要其它專業軟件和信息技術配合，比如protues軟件模擬仿真電路，labview技術構建專業虛擬儀器等等。這樣才能做到虛實結合、相得益彰。

傳統的實驗室投資巨大，它所發揮的功能比往日逐漸減小，但它在人才培養過程中所發揮的作用不應忽略。構建傳統實驗、虛擬仿真實驗和依托Arduino創新平臺開發的理實一體化教學和學習融合為一個有機體，只有這樣創新人才培養模式才具備可行性。但現實情況是不容樂觀：專業教師隊伍參次不齊，有些教師不懂編程、專業軟件和信息技術，從未構建過系統。針對這種實際情況，目前只能是Arduino創新平臺貫穿于部分課程，只能是新技術輔助教學與傳統教學模式并存。只有待時間成熟，才能全面推行構建的全新的醫療儀器專業創新人才培養模式。

［1］繆璐璐.基于Arduino平臺開發交互式產品原型的研究［D］.上海交通大學，2013.

［2］李瑞，陳杰.Arduino：開放的軟硬件電子平臺［J］.中國信息技術教育，2013，11：82-84.

［3］王禹.中職Arduino單片機圖形化編程教學實踐——以單片機控制LED燈閃爍課程為例［J］.職業，2015，09：92-93.

［4］鮑若凡.Arduino單片機在信息技術教育中的應用研究［J］.軟件導刊，2015，06：224-225.

［5］劉福祥.開源硬件在電氣專業教學中的實踐與思考［J］.職業，2015，30：91-92.

［6］張國華，都鑫，王晗，孫靜，滑潔，孟琨泰.基于Arduino開源項目的電類實訓教學資源庫建設研究［J］.中小企業管理與科技（下旬刊），2014，04：258.

［7］袁麗.基于開源硬件的電子實習教改初探［J］.教育教學論壇，2013，22：39-42.

［8］吳義滿.醫電專業創新人才培養模式的探索與實踐［J］.電子測試，2013，09：191-192.

Building the Professional Talent Training Model of Medical Instruments based on Arduino Innovation Platform

Wu Yiman
（Yancheng Heath Vocational and Technology College，Yancheng，224000）

This article analyzes the employment situation of higher vocational class medical instrument and the problems faced by the personal training mode，and dissects its course mainline，in order to put forward the reconstruction of medical instrument professional knowledge system based on the Arduino innovation platform.By means of Arduino innovation platform，the innovative talent trainning mode has been built.In the end，specific implement advices stage are proposed.

Medical Instruments Profession；Professional Talent Training Model；Arduino innovation platform.

注：該項目為江蘇省品牌示范高職院校重點建設課題，江蘇省十二五規劃課題 校級重點教改課題.

吳義滿（1976-），男，籍貫：安徽省安慶市，學歷：碩士研究生、學位/職稱：碩士/講師，研究方向：虛擬儀器與醫學儀器。