人體機能替代裝置教學方法改革探索

趙改平，陳二云，周穎，王殊軼，胡秀枋

1上海理工大學 醫(yī)療器械與食品學院( 上海 ,200093)

2上海理工大學 能動學院( 上海 ,200093)

0 引言

人體機能替代裝置課程是生物醫(yī)學工程中醫(yī)療器械專業(yè)研究領(lǐng)域的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它是以醫(yī)療器械儀器或產(chǎn)品作為主要研究對象，分析研究醫(yī)療器械儀器的工作原理、機械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)控制、臨床應用、參數(shù)設(shè)計及病變的醫(yī)學基礎(chǔ)等。醫(yī)療器械儀器或產(chǎn)品是多學科的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，涉及諸如高性能計算機、精密機械技術(shù)、激光技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、宇航技術(shù)、信息技術(shù)和生物醫(yī)學工程技術(shù)等，醫(yī)療器械產(chǎn)品是多學科的知識交叉和綜合應用［1］。隨著醫(yī)療器械產(chǎn)品快速的發(fā)展，新產(chǎn)品的新技術(shù)、新材料和新工藝及時的應用和集成到產(chǎn)品中，要求人體機能替代裝置課程在教學方法和教學內(nèi)容上必須改革，在兼顧醫(yī)療器械儀器原有的基本原理和基礎(chǔ)知識學習的同時，必須將該領(lǐng)域前沿的科學問題和新產(chǎn)品的核心技術(shù)講授給學生，學生們才能與新時代科學技術(shù)高速發(fā)展的醫(yī)療器械行業(yè)接軌，領(lǐng)會到掌握基本原理和基礎(chǔ)知識后可以研發(fā)和創(chuàng)造新的醫(yī)療器械產(chǎn)品，并時刻關(guān)注和掌握醫(yī)療器械相關(guān)產(chǎn)品的新信息、新動態(tài)，同時激發(fā)學生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學生學習的主動性和積極性，避免學生學習的知識陳舊落后，從而培養(yǎng)出適合醫(yī)療器械領(lǐng)域的高水平、高素質(zhì)的有用人才。

1 傳統(tǒng)教學方法與數(shù)字化密切結(jié)合

醫(yī)療器械產(chǎn)品發(fā)展的基本特征是數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化，是多學科、跨領(lǐng)域的現(xiàn)代高新技術(shù)的結(jié)晶。隨著醫(yī)療器械行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品向著多元化、智能化、系統(tǒng)化、綜合化和微型微觀的方向發(fā)展。人體機能替代裝置課程主要分析研究醫(yī)療器械儀器或產(chǎn)品的工作原理、機械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)控制、臨床應用、參數(shù)設(shè)計以及病變的醫(yī)學基礎(chǔ)等。傳統(tǒng)的教學方法結(jié)合現(xiàn)代的教學手段，才能將內(nèi)容枯燥乏味的授課知識點以生動形象地表達，將儀器的基本原理與實際產(chǎn)品的應用相結(jié)合，來提高學生的學習興趣，拓展學生的知識領(lǐng)域，讓學生更容易理解、掌握和應用各知識點，提高課堂教學的效果和教學質(zhì)量。

數(shù)字化教學方法使人體機能替代裝置的課堂教學更加直觀化、可視化和物像化，人體機能替代裝置課程將數(shù)字化技術(shù)全面融入教學構(gòu)想、教學案例實踐分析以及儀器或設(shè)備的設(shè)計研發(fā)當中，順應了數(shù)字化時代的設(shè)計和要求［2］，從而改變學生的學習方式，提高教學的效率及質(zhì)量，彌補了傳統(tǒng)教學方式中存在的不足。如血液透析這部分內(nèi)容的教學過程中，采用傳統(tǒng)教學方法講授空心纖維型透析器主要利用半透膜的原理，將患者的血液與透析液同時引進透析器，而兩者在透析膜的兩側(cè)呈反方向流動，借助膜兩側(cè)的溶質(zhì)梯度、滲透梯度和水壓梯度，以達到清除毒素和體內(nèi)滯留過多的水分，同時補充體內(nèi)所需的物質(zhì)［3］，則通過數(shù)字化方式呈現(xiàn)給學生整個動態(tài)的過程，跟隨單個粒子的運動軌跡，能很清晰地理解和掌握這一概念。

2 教學內(nèi)容與時俱進

數(shù)字化教學有利于優(yōu)化課程的教學內(nèi)容，構(gòu)建數(shù)字化教學資源的體系，革新教師的教學方式。教師通過數(shù)字化手段呈現(xiàn)教學內(nèi)容的同時，會列出最新的醫(yī)療器械的相關(guān)信息，提出新部件、新材料、新工藝發(fā)展的現(xiàn)狀，目前該醫(yī)療器械產(chǎn)品實際應用中的技術(shù)壁壘，臨床應用中存在和面臨的實際問題，特別是目前相關(guān)研發(fā)公司在研發(fā)過程中的難點和關(guān)鍵技術(shù)問題。人體機能替代裝置課程把教材的知識點傳授給學生的同時，更注重將該學科領(lǐng)域涉及的現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展下的新產(chǎn)品、新成果、新技術(shù)介紹給學生，讓同學們接受理論知識點灌輸?shù)耐瑫r，學習前沿的相關(guān)新產(chǎn)品的新理念、新材料性能及新工藝手段，通過在教學內(nèi)容和教學實踐中引入這些跨學科、多層次的前沿性的研究成果，不斷豐富教學內(nèi)容和完善教學資源［4］，結(jié)合最新科技動態(tài)和社會動態(tài)，在有限的課時內(nèi)傳授給學生最大的信息量，豐富學生的知識面，開創(chuàng)學生的創(chuàng)新思維和發(fā)散思維。

加強教學內(nèi)容與產(chǎn)品研發(fā)或科研項目相結(jié)合，作為案例分析法或討論方式法來進行授課，在解決科學實際研究問題中開展相關(guān)的教學活動，借助現(xiàn)代化信息技術(shù)和傳統(tǒng)教學方式，構(gòu)建視野寬廣、內(nèi)容新穎、結(jié)構(gòu)合理的人體機能替代裝置課程的教學內(nèi)容，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以及綜合素質(zhì)能力的提高，同時也滿足社會對創(chuàng)新型人才的需求。

3 信息化教育的實踐探索

信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展變革，信息化教育進入了人們的視野，在線課程作為信息化教育的主要形式受到我國高校高等教育領(lǐng)域的重視［5］。人體機能替代裝置在線課程的建設(shè)能有效開發(fā)利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教育資源，結(jié)合醫(yī)療器械新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料、新工藝的前沿成果整合到現(xiàn)有的教學課件資源中，合理布局和分配主要醫(yī)療器械儀器相關(guān)知識點的講授內(nèi)容，合理規(guī)劃課程進度和安排，同時增設(shè)師生互動環(huán)節(jié)，開展多元化的學習和評價方法，改進在線學習監(jiān)測方式，采取多種考核方式，同時提供課后輔導和交流，提高學生使用網(wǎng)絡(luò)學習的積極性，進一步提升在線課程的綜合教學質(zhì)量。人體機能替代裝置在線課程的教學內(nèi)容、教學方法、課程設(shè)計、培養(yǎng)模式、互動環(huán)節(jié)、習題題庫與評價方式等，隨著教學實踐的進行，需要不斷探索和更新，更加開放的教學環(huán)境，實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新性的思維方式，培養(yǎng)學生獨立思考的能力，使學生學會舉一反三，分析醫(yī)療器械產(chǎn)品中類似的問題和解決的方法，提高教學效率的同時培養(yǎng)學生的自學能力。

人體機能替代裝置在線課程的建設(shè)也在不斷的探索和改革中，師生共同學習醫(yī)療器械儀器基本原理的同時，探索研究新產(chǎn)品中核心知識和技術(shù)的應用，從海量的學習資料中分析研究，提高學生信息獲取的技能，利用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息、建模和編程軟件等歸納分析，及時呈現(xiàn)同學們自己的觀點、想法和設(shè)計，并考慮學生的素質(zhì)、才能、知識和個性等的差異性，從多視角出發(fā)，因材施教，采取不同的教學方法和教學策略，培養(yǎng)學生的自我表達能力，提高學生對待科學問題獨立思考的意識，最大限度地發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，做到傳統(tǒng)的教學方法如講授法、討論法、實驗法等與新產(chǎn)品、新理念、新工藝的數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化教學方法的密切結(jié)合。

網(wǎng)絡(luò)信息化教育的發(fā)展推動了人體機能替代裝置課程的教學方法和教學手段的革新，網(wǎng)絡(luò)為媒介采用數(shù)字化的手段將醫(yī)療器械產(chǎn)品的基本原理和基本知識傳授的同時，也不斷更新和呈現(xiàn)新產(chǎn)品、新理念、新材料和新工藝給予學生，教學過程的實施不再受時間、對象和空間范圍的限制，同時激發(fā)學生學習的創(chuàng)新精神、主動性和積極性，使其緊跟醫(yī)療器械行業(yè)快速發(fā)展的步伐，培養(yǎng)出適合醫(yī)療器械領(lǐng)域的有用人才。