醫學院校醫用電子學教學改革初探*

張磊 石磊 敖敦格日樂 張海霞 周濤

（內蒙古醫科大學計算機信息學院）

隨著電子信息技術的不斷發展，各種新型醫學電子儀器不斷涌現，電子技術已經悄然滲透到醫學各個領域。醫科院校的學生學習掌握一定的電子技術基礎知識和基本技能，盡量多地去了解電子技術在醫學中的應用，使學生具備正確使用和維護醫療儀器的電子學知識，為今后的醫療工作奠定基礎是很有必要的[1]。

醫用電子學是一門電子技術與醫學相互交叉、相互滲透的新興技術學科。醫用電子學的教學內容涵蓋了電路基礎、模擬電路及數字電路等相關知識，但它與理工科的電子學課程不同，主要體現在《醫用電子學》在教學中更加側重于醫療儀器上廣泛使用的電子技術知識，這就要求我們在選擇教學內容時，要根據醫學應用的特點選取合適的內容[2]。

一、教學現狀分析

《醫用電子學》是我校醫學影像專業、醫學檢驗技術專業和生物醫學工程專業的必修課，但醫用電子學在實際的教學中卻沒有達到理想的效果。之所以造成目前的局面，教師的教學方法和學生的學習態度都是有問題的。所以，我們要從教師和學生兩個層面來進行分析。

（一）學生方面

（1）醫學生理工科知識較為薄弱，接觸電子學、電工學等電路基礎知識較少，學生對電子學沒有形成比較系統的認識。電子學課程內容本身比較抽象，加之學校分配的學時又少，使得醫用電子學這門課程的學習難度加大。

（2）醫學生覺得自己的專業是醫學，學習電子學和專業的關系不大，學起來往往感到枯燥，缺乏興趣。

（二）教師方面

（1）在教學中，電子學與醫學知識的結合度不夠。現在的醫用電子學課程教學只是停留在某種電路類型的學習，對于電子技術在醫學臨床的應用以及醫療儀器的電路構造基本都沒有涉及到，使得該課程對提高學生的專業素養沒有起到太大的作用，讓學生覺得學習醫用電子學“沒用”。

（2）醫用電子學課程的教學手段比較單一。目前，醫用電子學的教學仍延續以前的“灌輸式”方式[3]。由于學生不能進行自主學習，只是被動接受，導致教學中互動性差，學生學習的積極性不高。

（3）醫用電子學課程缺乏實踐教學。現在的課程體系對學生的相關訓練嚴重不足，缺乏設計性、綜合性實驗，應增加能增強學生解決問題能力的實驗。

二、理論教學改革

（一）教學內容改革

醫學院校開設醫用電子學這門課程的主要目的是讓學生在使用某個醫療器械之前先掌握它的工作原理，進而可以開發儀器的潛能，創造新設備，所以沒有側重點而是把所有電子學的理論知識都講授給學生是不可取的。在教學中需要根據人才培養的特點，在教學內容的選擇和設計上從以下兩個方面進行改革：

1.調整教學內容，把握重點

鑒于醫用電子學課程內容多、學時少的特點，在教學內容上作了適當的調整，把教學重點放在基本電路原理和實際電路的模塊功能上，對一些內容少講或不講，使學生利用較少的學時就可以理解電路的工作原理。在教學中采取模塊化的教學方式，在放大電路模塊，首先介紹三極管的放大原理，利用圖解法和微變等效電路法分析三極管的放大過程，使學生了解設置合適靜態工作點對避免放大電路非線性失真的重要性。重點介紹共射放大電路和分壓式放大電路，而對于共基、共集放大電路可作為學生的自學內容。對于生物放大器中常用的差分放大電路，重點介紹零點漂移產生的原因以及如何利用長尾式差分放大電路的對稱性和特殊元件的作用來消除共模干擾，而對于功率放大器、場效應管等內容可略去不講。內容上進行調整后，相較原來泛泛地講解全部知識點，經過改革后的教學可以讓學生在學習中更容易把握重點，學習的目的性增強了，學習效果明顯提高。

2.教學中體現醫學的特點

在教學中應該不僅讓學生掌握一定的電子學基本知識，還應該結合其專業特點，選擇合適的儀器，詳細介紹其與電子學各部分理論之間的聯系，要突出醫用特點，在講解基本原理的基礎上擴展相關知識在醫學儀器上的應用。比如，在講解放大電路時，可以講解心電圖機的基本工作原理，使學生系統了解生物醫學信號的拾取、放大、濾波、記錄的處理過程，理解差分放大器在信號放大過程中抑制干擾的作用，這樣可以使學生對先前學習的理論知識有更為深入的掌握。

（二）教學模式改革

采用PowerPoint、Authorware、Flash等軟件制作形象、生動的多媒體課件，使學生的學習積極性得到提高，從而讓深奧、難懂的電子學知識直觀化、簡單化，使學生的感性認識加深、記憶難度下降。通過Multisim 或者 Matlab 等電路仿真軟件，將電路的原理、分析和設計可視化，使復雜的電路清晰化。利用仿真軟件，教師通過設置各元件參數和仿真參數，使學生能清晰地了解元件參數對電路中各個電學量的影響，加深學生對電路原理的理解[4]。

三、實驗教學

醫用電子學課程的理論知識是為實踐服務的，所以實驗教學是整個課程體系中至關重要的一個環節，它是培養學生理解、掌握和運用知識能力的重要途徑。傳統的醫用電子學實驗大多采用教師講授加演示、同學模仿操作的方式進行，因為缺乏創新性，學生學習的興趣不高，所以醫用電子學實驗教學必須從模式到內容進行全方位的改變。

（一）優化教學內容，體現醫學應用

目前開設的醫用電子學實驗，比如，二極管伏安特性的測量、戴維南定理及基爾霍夫定律等實驗，大多只是對電子學基礎知識的驗證，這和課程的培養目標——培養懂技術的醫學人才的初衷是相悖的[5]。為了讓學生既學習到電子學的基礎知識，又能了解電子學在醫學中的應用，應適當減少傳統的驗證性實驗，增加部分設計性實驗和綜合實驗，如心電信號的測試、人體脈搏的測量和人體生理參數的監測器等。改革后的內容使課程充分體現為電子學在醫學中的應用，讓學生體會到了電子學在醫學中的重要作用。

（二）開放實驗室，提高創新能力

醫用電子學實驗大都是利用實驗箱進行的，且實驗項目多數都是對課上課程的定理、原理圖的一個驗證，這就造成了一種尷尬局面，學生學完電子學，但是連電子學中最基本的二極管、三極管都沒見過，對于電路設計更是一頭霧水。所以開放實驗室可以讓學生利用課余時間自主去設計實驗電路，并進行焊接和調試，使學生了解電子設計的思路和方法，提高學生學習興趣，培養創新能力[6]。為了更好地發揮開放實驗室的作用，需從以下兩個方面進行優化調整：

1.優化實驗內容

開放實驗室要以學生為活動主體，結合醫用電子學的學科特點和實驗室特色，根據學生實際需求，靈活確定開放形式[7]。根據學生的年級和掌握程度的不同，將開放實驗室的實驗內容分為三個層次。

（1）基本電路設計

低年級學生在學習了醫用電子學這門實踐性很強的課程后，都躍躍欲試想要把自己課堂上學習的知識應用于實際，這就需要教師引導學生掌握電路設計的基本流程，即從最簡單的元器件識別入手，掌握一些典型電路的設計思想，進而嘗試簡單電路的仿真設計，最終焊接完成。圖1為學生作品“光控燈”，就是學生在了解了光敏電阻、三極管、光電二極管基本元器件，學習了典型放大電路——分壓式偏置放大電路后，教師引導學生完成的一個開放實驗項目，該作品可通過光照的變化來控制燈的亮滅。

圖1 光控燈仿真電路圖

（2）綜合性電路設計

積累了一定的電子學基礎知識后，教師可提出設計需求，學生通過查閱資料，不斷修改電路仿真設計，直至達到理想的設計要求，調試完成作品。對于這部分實驗，學生在實驗題目、實驗方案、實驗時間及實驗地點方面有一定的自由性和創新性。所以，綜合性電路設計對學生創新實踐能力的提高、對應用型創新人才的培養，都起到了重要的作用。圖2為學生作品“智能分類垃圾桶”，可通過語音實現垃圾自動分類，利用單片機來完成智能控制，需要軟硬件的配合才能實現上述功能，所鍛煉的不僅僅是學生的電路設計能力，還會對學生的計算機編程能力有所提高。

圖2 語音識別智能分類垃圾桶

（3）創新性電路設計

對于少部分專業基礎扎實、動手能力強的學生，在教師的引導下既可以結合所學的醫學知識自行設計一些簡單的醫療電子設備，從而體會到“學以致用”的樂趣，提高他們的綜合素質，又可以讓學生根據生活中的發現，設計制作一些實用性強的電子產品。對于優秀的創新實驗作品，鼓勵學生參加課外學術科技作品競賽，如“互聯網+”“大學生創新創業大賽”以及“挑戰杯”等，通過比賽幫助學生開闊眼界、尋找不足[8]。

2.優化實驗管理

實驗室主要是滿足教學需要，每學期都會依據課程安排采購相應的耗材，在開放實驗和教學實驗共享實驗室資源后，如果管理沒有做到位，就會導致資源混亂。另外，本科實驗課時較多，開放實驗室的使用時間減少，只能利用一些零散的時間安排開放實驗，所以實驗室使用時間能否合理安排是很重要的。這就需要完善實驗室管理制度，細化條例，單獨劃分出開放實驗室專用款，合理使用經費。同時，提高對學生的開放程度，在教學實驗室的基礎上設立專門的開放實驗室，兩者統籌分配開放時間，最大程度地滿足學生的實驗需求。

四、結語

在醫學院校開設電子學課程，應突出醫學院校的特點，使學生既掌握電子學的基礎知識，又可以了解電子學在醫學中的應用，這樣才能調動學生學習的積極性，使學生體會到醫用電子學用處所在。在教學手段上，要盡量使用現代教學方法，讓抽象的電子學知識生動化。因此，《醫用電子學》課程必須從內容到授課形式都進行必要的改革，才能真正實現培養現代醫學高素質人才的需求。