楊 濱，徐燦華，邱力軍，付 峰，董秀珍

（第四軍醫(yī)大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710032）

生物醫(yī)學(xué)工程自20世紀(jì)50年代誕生以來，因與醫(yī)學(xué)工程和生物技術(shù)的緊密關(guān)系，其經(jīng)歷了非?？焖俚陌l(fā)展，目前已經(jīng)成為各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的高技術(shù)之一，具有很好的社會(huì)效益和市場(chǎng)效益［1］。近年來，我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科呈現(xiàn)出高速發(fā)展，對(duì)相關(guān)人才的需求日益增大，為此，我國(guó)有近70所醫(yī)科大學(xué)、理工科院校和綜合大學(xué)設(shè)置了生物醫(yī)學(xué)工程從本科到博士的專業(yè)及相關(guān)科研鄰域［2］。然而，生物醫(yī)學(xué)工程作為一門高度綜合的學(xué)科，具有跨學(xué)科的知識(shí)范疇，在人才培養(yǎng)模式方面不同于傳統(tǒng)的專業(yè)學(xué)科，容易出現(xiàn)以偏概全的現(xiàn)象，無法真正體現(xiàn)出生物醫(yī)學(xué)工程多學(xué)科知識(shí)綜合的特點(diǎn)，難以更好地滿足目前社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)復(fù)合型生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的要求。這一特點(diǎn)也體現(xiàn)在當(dāng)前醫(yī)療單位對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程人才的需求上，即已從單純維修型向使用、維護(hù)、管理、研制、開發(fā)等綜合型過渡，既要參與課題研究解決醫(yī)學(xué)問題，又要參加醫(yī)院信息、網(wǎng)絡(luò)等全面管理和技術(shù)服務(wù)。鑒于此，培養(yǎng)應(yīng)用型和研究型的綜合型人才已成為我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程教學(xué)的目標(biāo)之一，即在知識(shí)結(jié)構(gòu)上滿足學(xué)生第一任職需要，又使學(xué)生具有較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

《醫(yī)學(xué)儀器》作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)重要的主干課程對(duì)完成這一人才培養(yǎng)目標(biāo)起到重要作用。醫(yī)學(xué)儀器是生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的載體和最終的成果形式，涉及電子、計(jì)算機(jī)、材料、機(jī)械等多學(xué)科知識(shí)，知識(shí)面和技能面廣，具有信息豐富、內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)［3］。因此，課程教學(xué)應(yīng)著眼于幫助學(xué)生掌握各類儀器結(jié)構(gòu)和原理、了解醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì)的基本方法和思路，使得基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)同實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綜合型人才的培養(yǎng)［4］。但是，該課程知識(shí)點(diǎn)眾多、內(nèi)容比較抽象，以往教學(xué)局限于理論授課且實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴難以開展實(shí)踐內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)有限，因此學(xué)生缺乏相應(yīng)的學(xué)習(xí)熱情、教學(xué)難度較大。針對(duì)這些教學(xué)難點(diǎn)，教學(xué)組以本專業(yè)學(xué)生第一任職和未來發(fā)展的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行復(fù)合型教學(xué)的改革和探索，以達(dá)成鍛煉實(shí)踐技能、增強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力、培養(yǎng)科研意識(shí)、全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)。

1 《醫(yī)學(xué)儀器》課程教學(xué)特點(diǎn)

《醫(yī)學(xué)儀器》是一門內(nèi)容豐富的專業(yè)課程，目前有限的教學(xué)課時(shí)使得教學(xué)內(nèi)容過于單薄，但如果為了適應(yīng)教學(xué)目標(biāo)，盲目增加課程內(nèi)容，擴(kuò)大教學(xué)覆蓋面積，導(dǎo)致的結(jié)果是學(xué)生知識(shí)面廣而不深，專業(yè)基礎(chǔ)不牢，非常不利于后期深造。如果過重專注基礎(chǔ)內(nèi)容，沒有涉及醫(yī)療單位已廣泛使用的新設(shè)備，則知識(shí)體系過于陳舊、與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生第一任職的適應(yīng)能力薄弱。這就對(duì)課程內(nèi)容的優(yōu)化選擇提出更高的要求，需要做到去粗取精、重點(diǎn)突出、前后融合。

同時(shí)，根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)工程教育取得成功的共同經(jīng)驗(yàn)之一，就是既重視學(xué)生的理論基礎(chǔ)，又重視他們的實(shí)踐動(dòng)手能力、實(shí)際操作能力，這樣才能培養(yǎng)起學(xué)生的創(chuàng)造精神和創(chuàng)新意識(shí)，并發(fā)展想象力［5］。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)是本課程的重要組成部分，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)設(shè)備的設(shè)計(jì)方法和思路、訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際動(dòng)手和科研能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維，但在內(nèi)容和形式上卻應(yīng)區(qū)別于其后的綜合實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

此外，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器是當(dāng)代高新技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它必須通過產(chǎn)業(yè)化走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)為醫(yī)學(xué)服務(wù)的目的［6］。而產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、管理、銷售、售后等環(huán)節(jié)都對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才提出不同的知識(shí)需求。因此，在課程教學(xué)中融入對(duì)國(guó)內(nèi)醫(yī)療設(shè)備研發(fā)情況和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的介紹，將成為提高學(xué)生社會(huì)適應(yīng)能力的一種行之有效的手段。

2 復(fù)合型《醫(yī)學(xué)儀器》課程教學(xué)

根據(jù)本課程的特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型和研究型的綜合性人才為教學(xué)目標(biāo)，引入復(fù)合型教學(xué)方法，改進(jìn)教學(xué)方式和模式，以提高教學(xué)效果。

2.1 優(yōu)化和擴(kuò)展的教學(xué)內(nèi)容

為了符合醫(yī)學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)化對(duì)人才的需求，在課程內(nèi)容的選擇上做到優(yōu)化與擴(kuò)展結(jié)合，既要保證典型儀器的覆蓋，同時(shí)突出新設(shè)備新技術(shù)。教學(xué)組摒棄傳統(tǒng)的分類方式，根據(jù)臨床應(yīng)用將理論內(nèi)容分為七大類，分別是生理信號(hào)檢測(cè)儀器、監(jiān)護(hù)儀器、光學(xué)儀器、臨床檢驗(yàn)儀器、植入式儀器、公共醫(yī)療儀器及醫(yī)學(xué)儀器的安全性。其中生理信號(hào)檢測(cè)儀器集中介紹無創(chuàng)血壓測(cè)量、無創(chuàng)血流測(cè)量，而以往的心電、腦電測(cè)量因與前期《生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)》課程的內(nèi)容重復(fù)，則歸并至監(jiān)護(hù)儀器講解；監(jiān)護(hù)儀器詳細(xì)講解多生理參數(shù)床旁監(jiān)護(hù)儀的基礎(chǔ)上，介紹手術(shù)監(jiān)護(hù)、麻醉監(jiān)護(hù)和胎兒監(jiān)護(hù)設(shè)備；光學(xué)儀器屬于新擴(kuò)展內(nèi)容，側(cè)重于臨床大量使用的醫(yī)用內(nèi)窺鏡、驗(yàn)光儀以及激光治療儀；臨床檢驗(yàn)儀器覆蓋常規(guī)生化檢查，包括生化分析儀、光度計(jì)、色譜儀、血糖儀和尿液分析儀；植入式儀器僅學(xué)習(xí)心臟起搏器；公共醫(yī)療儀器也屬于擴(kuò)展內(nèi)容，選擇了呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、血液透析儀、醫(yī)用高頻電刀和各類手術(shù)器械等病房、ICU、手術(shù)室標(biāo)配設(shè)備及耗材進(jìn)行介紹。

2.2 模塊化互動(dòng)式的教學(xué)方式

在教學(xué)實(shí)施過程中，根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行模塊化教學(xué)，每個(gè)模塊獨(dú)立講授一類儀器，相互間既有聯(lián)系又有區(qū)別。聯(lián)系在于使用相同的教學(xué)方法，即課前準(zhǔn)備教學(xué)“三大件”：講義、教案、多媒體幻燈，課中采用啟發(fā)式教學(xué)。其中講義作為教材的補(bǔ)充，內(nèi)容來源于國(guó)外教材的翻譯、最新文獻(xiàn)的總結(jié)，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的變化進(jìn)行補(bǔ)充修改。講義的使用有助于教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)、學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，并且能夠及時(shí)增加本學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)、國(guó)內(nèi)外重大研究成果。這樣不斷追蹤新方法和新技術(shù)的應(yīng)用，積極培育學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)讓學(xué)生全方位地認(rèn)識(shí)這門課程的實(shí)用性和重要性。而互動(dòng)式教學(xué)則是教員就教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生提問，引起學(xué)生主動(dòng)思考，或者學(xué)生隨時(shí)就疑問向教師提問，幫助學(xué)生理解難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容，從而變“灌輸式”的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。而且，這種互動(dòng)式的教學(xué)，有助于營(yíng)造和諧、平等的教學(xué)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生提問或發(fā)表觀點(diǎn)。在這樣的教學(xué)氛圍里，學(xué)生勇于發(fā)現(xiàn)問題、敢于提出問題、渴求解決問題。

2.3 專業(yè)領(lǐng)域的專題講座

隨著新技術(shù)新方法的不斷應(yīng)用，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展日新月異，與醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)的工作對(duì)從業(yè)人員的要求也不斷細(xì)化。為了適應(yīng)這種需求，教學(xué)組利用各種資源組織開展了設(shè)備研發(fā)、臨床管理、儀器安全評(píng)估與認(rèn)證、市場(chǎng)和業(yè)界動(dòng)態(tài)四大類專題講座，講授者來自科研院所、三級(jí)甲等醫(yī)院設(shè)備科、醫(yī)療器械認(rèn)證公司、外資醫(yī)療器械公司等。講座分為兩段進(jìn)行，第一段約30分鐘為講授，第二段約20分鐘的提問與討論。通過講座與對(duì)話，不但使學(xué)生接觸了前沿動(dòng)態(tài)、開闊視野，而且能幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)目的、樹立學(xué)習(xí)目標(biāo)、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情和積極性。這一教學(xué)方式充實(shí)了課程的教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)踐知識(shí)帶入課堂，真正做到學(xué)習(xí)需求與教學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，從而更好地實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。

2.4 項(xiàng)目式的課后作業(yè)

以往課后作業(yè)的內(nèi)容習(xí)慣于采用教材附帶的習(xí)題，其設(shè)計(jì)多偏向于單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)和復(fù)習(xí)，但由于《醫(yī)學(xué)儀器》課程自身側(cè)重于使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)儀器的基本工作原理和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)踐能力，因此教學(xué)組自2004年開始就對(duì)課后作業(yè)的形式和內(nèi)容進(jìn)行了一系列的探索，確定了以項(xiàng)目為導(dǎo)向的綜合性課后作業(yè)。作業(yè)的實(shí)質(zhì)就是在人體體溫、心電、血壓、呼吸、心音、脈搏等生理信號(hào)中任選一種作為測(cè)量目標(biāo)，撰寫綜述回顧測(cè)量方法、設(shè)計(jì)電路、仿真驗(yàn)證并完成設(shè)計(jì)報(bào)告。測(cè)量目標(biāo)選擇是提出問題的過程，即被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)是什么、信號(hào)處理的要求是什么、輸出結(jié)果的形式是什么、測(cè)量電路的技術(shù)指標(biāo)是什么；撰寫綜述則是形成設(shè)計(jì)思路的過程，通過復(fù)習(xí)課程內(nèi)容、查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，整理歸納資料，進(jìn)而確定設(shè)計(jì)方案，并由教員對(duì)方案的可行性進(jìn)行核準(zhǔn)；方案的實(shí)現(xiàn)采用Protues軟件進(jìn)行電路圖的繪制和仿真驗(yàn)證，一般包括生理信號(hào)的濾波放大、處理、隔離和輸出等功能；最后以報(bào)告的形式進(jìn)行總結(jié)。這種形式的作業(yè)在鼓勵(lì)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的同時(shí)，又練習(xí)了科研論文及設(shè)計(jì)方案的寫作，并且在課程體系中也起到承上啟下的重要作用，后續(xù)“綜合實(shí)驗(yàn)”課程中將依據(jù)此方案進(jìn)行電路安裝和調(diào)試［7］。

2.5 基于虛擬儀器技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程教學(xué)的重要組成部分，隨著教育理論的發(fā)展，研究型實(shí)驗(yàn)課越加受到重視，這是培養(yǎng)學(xué)生科研能力、創(chuàng)新思維的重要途徑之一。然而，《醫(yī)學(xué)儀器》開設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)所需的硬件平臺(tái)價(jià)格昂貴，因此我們另辟蹊徑，選擇利用虛擬儀器技術(shù)［8］設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，不僅達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，又補(bǔ)充了儀器設(shè)計(jì)的新方法。實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為在MIT－BIH心率異常數(shù)據(jù)庫［9］中任選一種病理狀態(tài)的ECG數(shù)據(jù)，編寫Lab－VIEW程序完成數(shù)據(jù)的讀取顯示，利用信號(hào)處理方法提取心電波形的特征參數(shù)，以此為據(jù)實(shí)現(xiàn)判斷異常ECG的方法。實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，每組選出負(fù)責(zé)人并分析任務(wù)、提出解決方案、落實(shí)分工、撰寫任務(wù)書，由教師核準(zhǔn)后開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)施過程中教師全程參與，認(rèn)真論證實(shí)驗(yàn)方案、給予適當(dāng)指導(dǎo)的同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題同學(xué)生展開積極討論，并隨時(shí)督促實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。最后按分組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告給予總評(píng)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生了解課題研究的一般過程，鍛煉學(xué)生的解決問題的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

3 復(fù)合型教學(xué)對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的意義

課程教學(xué)實(shí)踐與探索應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)滿足實(shí)際工作需求為主線，教學(xué)組多次參加學(xué)院組織的畢業(yè)生交流討論會(huì)以及與用人單位的座談會(huì)，逐漸總結(jié)出學(xué)生的適應(yīng)能力、實(shí)踐能力和科研能力是影響未來工作和發(fā)展的重要因素，因此教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與方式的改革均著眼于培養(yǎng)三種能力來提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

3.1 適應(yīng)能力的培養(yǎng)

這里的適應(yīng)能力指學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)工作的能力，是社會(huì)適應(yīng)能力的重要組成部分，是學(xué)生完成轉(zhuǎn)換角色、融入工作和團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)。為此，利用涉及工作各個(gè)方面的專題講座，幫助學(xué)生形成對(duì)工作的初步了解，并在討論中幫助學(xué)生對(duì)職業(yè)設(shè)計(jì)形成正確認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用小組內(nèi)的分工與合作促進(jìn)團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神的形成。

3.2 實(shí)踐能力的培養(yǎng)

實(shí)踐能力已經(jīng)成為人才綜合素質(zhì)的核心組件，表現(xiàn)為綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決問題的能力。為此，利用項(xiàng)目式的課后作業(yè)和開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生更多地參與儀器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)工作，在實(shí)踐中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)難點(diǎn)問題進(jìn)行分析，靈活應(yīng)用所學(xué)的技術(shù)方法加以解決，有效地強(qiáng)化學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力。

3.3 科研能力的培養(yǎng)

科研能力的培養(yǎng)是目前高等教育的主要內(nèi)容，通過教學(xué)中有機(jī)地融合科學(xué)研究的訓(xùn)練，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑。為此，在實(shí)踐教學(xué)中加入了綜述和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫、文獻(xiàn)資料的查閱學(xué)習(xí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的獨(dú)立完成，潛移默化中完成對(duì)學(xué)生科研思維的培養(yǎng)和研究方法的訓(xùn)練。

4 結(jié)論

針對(duì)任職與個(gè)人發(fā)展對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生能力需求的變化以及《醫(yī)學(xué)儀器》課程的特點(diǎn)，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，建立了復(fù)合型教學(xué)模式，突出對(duì)學(xué)生適應(yīng)能力、實(shí)踐能力和科研能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)模式與以往相比，具有教學(xué)內(nèi)容切合實(shí)際、教學(xué)方法生動(dòng)新穎、實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放自主的特點(diǎn)，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。然而，《醫(yī)學(xué)儀器》課程的教學(xué)改革和探索研究是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，在教學(xué)內(nèi)容和方法上仍有需要改進(jìn)之處，比如項(xiàng)目式課后作業(yè)仍局限于使用傳統(tǒng)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒能引入現(xiàn)代集成電路式儀器的設(shè)計(jì)理念，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)集中于心電信號(hào)的采集處理，不足以覆蓋更多的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用，這將是我們繼續(xù)發(fā)展和研究的重點(diǎn)。

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