職業院校一體化醫學儀器技能實驗平臺教學體系構建研究

□陳洪斌

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職業院校一體化醫學儀器技能實驗平臺教學體系構建研究

□陳洪斌

摘要：各種先進精準的醫學檢查治療儀器已經服務于人們的生活，為培養、鍛煉學生在校期間的動手實踐和實驗能力，一體化醫學儀器技能實驗平臺構建是必要的；其主要有實驗室體系構建、理論教學體系構建、輔助教學體系構建、輔助管理體系構建和技能量化評價體系構建等五個大部分，其中理論教學體系構建涵蓋通識課程、基礎課程、專業課程、限定選修及其它課程設計工作，輔助教學體系構建涵蓋通識課程、基礎課程、專業課程、限定選修及其它課程各種實驗教學內容、形式等設計工作。通過課程模塊的學習為學生真正掌握理論分析與設計、醫學診療設備操作與故障診斷等能力奠定堅實的理論基礎。

關鍵詞：一體化；醫學儀器；實驗平臺；理論教學體系

職業院校一體化醫學儀器技能實驗平臺“教學體系構建”內容的相關研究課題，是在醫學院校職業化轉型過程中出現的歷史階段性產物，是本科專業教學體系職業化改革的必然趨勢。“改”就需要“變”，改變的程度不能仍然依附于現有本科專業教學體系而進行的小修小改、修枝剪丫，改革要適應于職業化人才培養目標，要努力形成“創新、創業”雙創型人才培養模式。

生物醫學工程專業 （Biomedical-Engineering，簡稱BME）是一個含電子學、醫學、化學、材料學等的學科交叉型專業[1][2]。在一體化實驗平臺建設的過程中，加強BME理論課程設置是非常必要的[3]。目前還沒有與之相配套的教學體系構建內容直接對接使用，故而課題組根據BME專業發展方向及人才培養模式特點，提出了與實驗平臺相配套的理論教學中課程體系建設問題。學生要有一定的基礎醫學和電子學知識基礎，如生物醫學傳感技術、醫學儀器原理、影像技術等課程，與之相關專業課程的學習是橋梁。通過課程模塊的學習為學生形成醫學儀器原理分析與構成設計能力、診療設備操作能力、器械故障診斷與維護等能力而奠定堅實的理論基礎。

一、一體化實驗平臺教學體系構建

在職業院校一體化醫學儀器技能實驗平臺構建方案中，“教學體系構建”為其重要構成部分之一。教學體系構建涵蓋通識課程、基礎課程、專業課程、限定選修及其它課程設計工作。含教學體系構建的一體化實驗平臺結構示意框圖，如圖1所示：

圖1　一體化醫學儀器技能實驗平臺結構框圖

二、一體化實驗平臺教學體系構建原則

一體化實驗平臺教學體系構建主要環節為：通識課程、基礎課程、專業課程、限定選修及其它課程合理、適當設置等設計工作；該工作中課程設計內容、形式、教學手段與方法等各教學環節不能簡單的被修改或近似等同于現有的課程理論教學體系，要真正體現出BME職業化教育的特色，更加注重學生個體實踐技能提升的培養。

（一）理論教學體系構建方案設計基本原則及結構框架

堅持以馬克思主義為指導，科學、系統地闡述課程的基本理論和基本知識，科學處理課程體系與學科體系的關系，注意課程之間的內容銜接，遵循由易到難、由簡到繁、由淺入深、循序漸進的認知規律，注意吸收新知識與新成果。貫徹理論知識傳授與技能培養并重的方針，在教學內容和課程結構上做出相應調整，適當地增補學科的新進展、新理論和新概念，對各學科之間重復或交叉的內容做出相應的刪減或調整，力求使教學大綱更貼近現代醫學課程的要求。

理論教學體系構建方案設計結構層次框圖，如圖2所示。

一體化實驗平臺理論教學體系構建中，與BME專業相關、應開出課程設置為以下內容：

通識課程：含計算機應用基礎；

基礎課程：含高等數學、普通物理學、機械制圖、C語言程序設計、概率論與數理統計、電路分析、線性代數、模擬電子技術、復變函數與積分變換、電工學、脈沖數字電子技術、系統解剖學、生理學、工程力學；

專業課程：含數據庫程序設計、軟件技術基礎、自動控制原理、微機原理與接口技術、機械設計基礎、單片機技術與應用、生物醫學電子學、數字信號處理、醫用儀器原理、檢驗分析儀器、醫用影像設備學；

限定選修課程：含數學實驗、文獻檢索、科研設計、醫學圖像處理、金工實習、醫學儀器實驗、醫用儀器管理與維護、軟件綜合設計、單片機綜合設計。

圖2　理論教學體系構建方案設計結構層次框圖

（二）輔助教學體系構建方案設計基本原則及結構框架

平臺輔助教學體系主要構建環節為：通識課程、基礎課程、專業課程、限定選修及其它課程等輔助實驗教學設計工作；輔助實驗教學設計內容，要體現出生物醫學工程專業職業化教育的特色，更加注重學生個體實踐技能能力的培養。實驗技能即實驗操作技能、實驗數據處理能力、電路設計與制板能力、小型智能醫學儀器的設計與實踐應用能力的提高，為培養適應社會發展、適應醫療設備應用要求的復合型人才。

輔助教學層次設計結構框圖，圖3所示：

圖3　輔助教學層次設計結構框圖

實驗教學環節應輔助于相應課程理論教學內容，即在課程所在實驗場所內進行實踐活動。不同課程群對應不同實驗場所，下面列舉部分實驗室功能與各課程群間對應關系：

通識課程實驗室：計算機應用基礎實驗、數學實驗、科研設計；

基礎課程實驗室：普通物理學、機械制圖、C語言程序設計、電路分析、模擬電子技術、電工學、脈沖數字電子技術；

專業課程實驗室：數據庫程序設計、軟件技術基礎、微機原理與接口技術、機械設計基礎、單片機技術與應用、醫用儀器原理、檢驗分析儀器、醫用影像設備學；

常規醫學儀器設備實驗室：金工實習、醫學儀器實驗、醫用儀器管理與維護、軟件綜合設計、單片機綜合設計。

三、理論教學體系構建方案設計問題研究

（一）理論教學體系構建方案設計——實踐鍛煉與認知過程探究

認知過程是對未知世界、未知領域的探索過程，通常以理論文獻查找為前站。醫學儀器技能養成的認知過程，則要通過現有理論進行相應教學設計，讓醫學生首先了解醫學儀器設備有記錄以來的發展歷史，其次能夠識別醫學儀器設備種類與分類，使其在該領域產生濃厚的興趣，最后再去深層次探索醫學儀器設備帶給人類的益處。實踐過程，就是在了解與熟悉醫學儀器構成、原理、使用功能等基礎上，按著指導教師的引導對各種醫學儀器設備進行實踐應用鍛煉過程，進而根據儀器設備故障外觀，能夠提出初步診斷等問題。理論教學體系構建方案設計中實踐鍛煉與認知過程是首要設計環節。

（二）理論教學體系構建方案設計——通識課程設置必要性探究

以本科課程為主，進行通識課程理論知識學習。如《醫療器械認知實踐》課程應該作為BME通識課程，讓學生去學習；該課程具有“廣而淺”的特點，利用這種特殊性，讓學生在還不懂專業知識的同時步入了醫學儀器技能培養的領域內，通過逐漸接觸專業領域內常識性問題，讓學生知道自己將來的學習方向[4]，提升學生的學習興趣。理論教學體系構建方案設計中通識課程的設置是必要的。

（三）理論教學體系構建方案設計——基礎理論知識學習探究

以本科課程為主，進行專業基礎課理論知識學習。理論教學體系構建方案中，專業基礎課理論知識體系建設起到支撐作用，其促進知識體系融合，形成閉合知識鏈條。教材建設是前期工作，選擇知識體系認知設計比較好的教程，或者課題組自行編選適用BME學生使用的教材；合理設計，增、刪、減具體教學內容，提煉教材的適用度。課程群建設是基石，如普通物理學、電路分析與綜合、電子學基礎等，形成一個基礎知識認知課程體系，支撐醫學儀器技能訓練計劃工程的基礎課理論知識學習。

（四）理論教學體系構建方案設計——深層次理論知識學習探究

以本科課程為主，進行專業課深層次理論知識學習。綜合應用能力的提升，基本實驗技能的養成，必然要進行諸如傳感器學、集成電路、CPLD、單片機、程序設計、Matlab、醫學信號采集與醫學圖像處理等專業課深層次理論知識的學習；否則，無法滿足時代發展對醫學儀器設備更新換代的需求。基礎知識的學習是認知過程的前身，專業課深層次理論知識學習是后事之師。

（五）理論教學體系構建方案設計——先進理論與技術引入課堂教學探究

在本科課程學習基礎上，將先進理論與技術引入課堂教學。BME教學體系的重要組成部分包括：電子應用技術、計算機應用技術、信號測量分析處理技術和基礎醫學知識等，其具有理論性、技術性和實踐性都很強的特點；同時產品開發周期短、技術更新快，有必要將更為先進的、前沿技術理論引入課堂，培養學生具有一定分析問題、解決問題的能力[5]。

四、基于實驗平臺輔助教學系統設計研究

（一）輔助教學系統設計——基礎驗證性實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統，以本科課程、基礎驗證性實驗設計為基礎。根據實驗數量、名稱、內容、目標要求等，進行電路實驗設計與開發、電工學實驗設計與開發、模擬與數字電子技術基礎實驗設計與開發等研究。目的明確，力求基礎，養成思考問題習慣、培育實踐動手能力、促進潛在開發意識、形成基本職業技能。

（二）輔助教學系統設計——虛擬儀器開發平臺研究

基于實驗平臺輔助教學系統，開發虛擬儀器平臺。實驗室虛擬儀器工程平臺（LabVIEW-Laboratory Virtual Instrument Engineer-ing Workbench），由美國NI公司推出，且以圖形化編程語言為主的一種虛擬儀器開發平臺；以LabVIEW為契機，可模擬實現常規醫學電子儀器功能的基礎上，并可適當開發出更多功能，應用虛擬技術來處理醫學信號，使醫學電子儀器模擬設計變得更加方便[6]。也可依托嵌入式醫學儀器系統，充分利用該系統功能可靠、性價比高等優點[7]，開發相應產品，最后由模擬仿真到產品生產。虛擬儀器平臺開發能力高低，是測試學生醫學儀器實踐技能的最佳手段。

（三）輔助教學系統設計——軟件仿真實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統，以本科課程為基礎，進行各門課程的實驗數據仿真實驗設計。將實驗室中的各類實驗數據，進行驗證性研究，對如何能夠克服工作環境、人為、儀器設備等因素造成的誤差問題進行探討；在軟件上是否能夠跑通，如何選件，對電路設計進行可行性分析等，節省時間、節約成本，防止器件使用中的浪費，減少軟硬件間調試問題。軟件仿真實驗設計技巧的熟練應用，是醫學生對醫學儀器軟、硬件綜合應用能力提升的體現。

（四）輔助教學系統設計——設計性實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統，以本科課程、設計性實驗為核心。根據實驗設計意義、目標要求等，進行傳感器學實驗設計與開發、集成電路實驗設計與開發、CPLD實驗設計與開發、單片機實驗設計與開發、程序設計實驗設計與開發、軟件仿真與Matlab實驗設計與開發、醫學信號采集與醫學圖像處理實驗設計與開發、小型醫學儀器實驗設計與開發等研究。以問題設計為中心，開展探究式實驗教學，促使學生第一時間了解學科最前沿科技進展，培養潛在科研意識[8]。

（五）輔助教學系統設計——醫學儀器設備調試與操作水平能力提升研究

基于實驗平臺輔助教學系統，提升儀器設備調試與操作者應用水平。操作者必須了解、掌握其使用原理和應用方向，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器操作面板，與常規儀器設計具有相似性，如開關、指示燈等控制部件的圖形化表示，通過操作、控制虛擬面板，從而完成對被測信號的采集、分析、存儲、顯示及輸出等功能[9]。儀器設備基本信息、使用功能等基本知識的掌握，是醫學生提高醫學儀器設備調試與操作水平能力的前提。

（六）輔助教學系統設計——醫學儀器設備故障診斷與維護能力養成研究

基于實驗平臺輔助教學系統，培養儀器設備故障診斷與維護者技能水平。維護者必須熟悉各類儀器設備結構構成、工作原理，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器主要由硬件和軟件兩大部分構成，虛擬醫學電子儀器以計算機為核心，利用軟件來完成生物醫學信息的采集、處理、分析、顯示等功能[10]。儀器設備結構構成、工作原理等知識的掌握，是醫學生提高醫學儀器設備故障診斷與維護能力養成的前提。

五、基于一體化實驗平臺推動教學方法改進

探索多種教學方法，提高學生的學習熱情與效率，提高教學效果。如通過啟發式教學，由原理結論教學轉移到設備應用教學上來，再反作用于原理學習，調動學習積極性，提高學生解決問題的能力；采用比較教學法，讓學生發現不同原理設備的共同點和各自設備自身的特點，引導學生發現醫學儀器各原理及各設計方法的本質；爭議討論式教學，針對有爭議的授課內容，安排學生課下查證，課上討論，促進學生積極思考，激發學生學習的潛能；教學中要發揮網絡技術優勢，將教學融入網絡世界中去，克服傳統教學內容更新慢較慢等弊端[11]。

綜上所述，為培養適應社會醫療服務發展需求，適應醫療設備輔助治療、康復、預防、保健等應用功能要求的技能型人才，依托一體化醫學儀器技能實驗平臺，提出教學體系構建設計方案是必要的；其為高校一體化醫學儀器技能實驗平臺構建設計工作主體構成部分之一。

參考文獻：

[1]王保華．生物醫學測量與儀器（第二版）[M]．上海:復旦大學出版社，2009．

[2]陳浩，李本富．用MSP430實現腕式心電檢測儀的研制[J]．第四軍醫大學學報，2004（5）:427-429．

[3]陳洪斌．高校一體化醫學儀器技能實驗平臺建設探析[J]．職業技術教育，2014（32）:53-54.

[4]胡秀枋，等．《醫療器械認知實踐》教學模式剖析[J]．生物醫學工程學進展，2015（1）:60-62．

[5][11]吳效明，等．加強實驗實踐教學體系建設 培養理工科綜合型人才[J]．醫療衛生裝備，2010（2）: 115-117．

[6][9][10]劉艷，等．基于LabVIEW的醫學電子儀器開發[J]．醫療裝備，2010（8）:5-6．

[7]陳露晨．基于嵌入式系統的醫學儀器的設計[J]．醫療衛生裝備，2005（9）:64-65．

[8]徐燦華，等．加強第一任職能力條件下《醫學儀器》課程教學探討[J]．西北醫學教育，2014（4）: 715-718．

責任編輯時紅兵

作者簡介：陳洪斌（1973-），男，吉林白城人，吉林醫藥學院副教授，研究方向為原子與分子物理學、大學生思想政治教育與管理。

基金項目：吉林省高等教育學會課題“一體化醫學儀器技能實驗平臺的建設與實踐研究”（編號：JGJX2015C83），主持人：陳洪斌。

中圖分類號：G712

文獻標識碼：A

文章編號：1001－7518（2016）11-0073-04