徐瑩 薛凌 云祝磊

摘要：本文根據(jù)當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)專業(yè)《測試技術(shù)與傳感器》課程過于通用化問題，提出將通用傳感和醫(yī)療傳感相結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)，分析了該教學(xué)模式的改革重點(diǎn)，構(gòu)建了適應(yīng)本科生研究性教學(xué)的考核評價(jià)體系，將宏觀性通用傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與微觀性專用醫(yī)療傳感平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，提出了理論、實(shí)驗(yàn)和考核的具體改革措施，使學(xué)生能自主使用各種通用傳感和專用醫(yī)療儀器平臺(tái)，靈活選擇信號(hào)分析方法，加強(qiáng)對傳感儀器平臺(tái)分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識(shí)，發(fā)揮該課程的實(shí)踐性優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)；測試技術(shù)；傳感器

中圖分類號(hào)：O6-33；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）49-0131-02

一、引言

面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)《測試技術(shù)與傳感器》是一門以研究自動(dòng)檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容，集光、機(jī)、電于一體，綜合物理、化學(xué)、生物、材料、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等學(xué)科技術(shù)的實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。杭州電子科技大學(xué)生儀學(xué)院目前開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程的課程目的為系統(tǒng)論述測試系統(tǒng)及其基本特性；介紹測試系統(tǒng)中傳感器的結(jié)構(gòu)、基本原理和典型應(yīng)用，以及傳感器的發(fā)展趨勢、選用原則等，它是實(shí)現(xiàn)測試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)，儀器專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，也是自控原理、智能儀器課程設(shè)計(jì)、虛擬儀器課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

二、存在問題

目前該課程的教學(xué)狀況及存在的問題：（1）測試技術(shù)與傳感器技術(shù)屬于多學(xué)科交叉滲透課程，涉及電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等學(xué)科，對先修課要求較高，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容，以教師課堂講授為主，側(cè)重于原理的介紹及公式的推導(dǎo)，學(xué)生看不見，摸不著，缺乏感性認(rèn)識(shí)，容易出現(xiàn)枯燥、難以學(xué)好的感覺，加上很大一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)態(tài)度上不太重視，沒有投入必要的精力和時(shí)間，直接影響教學(xué)效果。（2）現(xiàn)行傳感器教材比較繁多，有的以傳感器原理為主線，有的以過程參數(shù)測量為主線，但是很多教材都沒有涉及新型傳感器的理論知識(shí)及其應(yīng)用，不利于學(xué)生拓寬知識(shí)面，不符合寬口徑人才培養(yǎng)模式。（3）目前傳感器課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要使學(xué)生掌握常用傳感器的使用和標(biāo)定方法，以及相應(yīng)傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)。（4）課程考核方式一般是以考試為主，輔以作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考勤評價(jià)，這種考核方法很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、對知識(shí)的掌握程度及其專業(yè)應(yīng)用能力。

傳感課程教學(xué)方法研究大多是自動(dòng)化、精密儀器專業(yè)中對該課程的教學(xué)方法研究。結(jié)合本專業(yè)優(yōu)勢，本文提出通過使用啟發(fā)式教學(xué)、結(jié)合臨床實(shí)際教學(xué)、結(jié)合多媒體等手段豐富教學(xué)方法，提高生物醫(yī)學(xué)傳感教學(xué)效果。這些方法對提高生物醫(yī)學(xué)專業(yè)的傳感教學(xué)提供了重要改進(jìn)措施，對提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。改革和完善《測試技術(shù)與傳感器》課程的教學(xué)模式，通過研究型教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生的高級思維能力和解決實(shí)際問題的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、獨(dú)立學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生具備一流大學(xué)本科生的素養(yǎng)，提高核心競爭力。

三、改革目標(biāo)

1.本文擬從課堂教學(xué)模式、課程教材多樣性模式、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)特色的“測試技術(shù)與傳感器”研究型教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力、解決實(shí)際問題的操作能力、交流溝通能力，在大學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)束后，離開校園和教師，具有繼續(xù)自主學(xué)習(xí)的能力。

2.在以基本傳感測試單元為框架的知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，收集整理基于生理學(xué)與工程應(yīng)用或醫(yī)學(xué)臨床現(xiàn)象結(jié)合的傳感學(xué)科交叉內(nèi)容，為編寫生物醫(yī)學(xué)工程等工科專業(yè)適用的生物傳感教材、論文等提供教學(xué)資料并制定教材理論體系框架。

四、具體措施

（一）課堂教學(xué)模式探索

1.教師課堂講授重點(diǎn)為最核心的知識(shí)點(diǎn)，對具有遷移價(jià)值的學(xué)科基本原理進(jìn)行闡述。講授內(nèi)容少而精，對重點(diǎn)、難點(diǎn)講深講透，引導(dǎo)學(xué)生多角度、深層次地理解基本原理，而對事實(shí)性知識(shí)點(diǎn)，則少講或不講；講授內(nèi)容寬而新，以學(xué)科的發(fā)展為大背景，了解課程基本原理在大學(xué)科中的定位，以及與學(xué)科最新發(fā)展的聯(lián)系。

教學(xué)內(nèi)容較多，面面俱到的教學(xué)難以完成教學(xué)任務(wù)，教學(xué)效果并不佳。根據(jù)傳感檢測特點(diǎn)和生物醫(yī)學(xué)工程等相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)需要，設(shè)計(jì)該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主，尤其是電感、電容、電壓、應(yīng)變片、磁電式傳感等章節(jié)作為教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，其中的各個(gè)章節(jié)的應(yīng)用與心電、腦電、肌電內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，引入生物醫(yī)學(xué)工程重要的研究領(lǐng)域——腦機(jī)交互，作為重點(diǎn)講解；而光敏、氣敏、熱敏等章節(jié)內(nèi)容相對簡單，容易理解，不做重點(diǎn)講解。因此，可據(jù)此分配授課時(shí)間，突出教學(xué)重點(diǎn)。

2.教師根據(jù)核心知識(shí)點(diǎn)，提出知識(shí)點(diǎn)總結(jié)分析歸納問題、實(shí)際應(yīng)用相關(guān)問題等，由學(xué)生課程小組分別選擇問題，課后參閱書本、資料，提出解決方案，并由課程小組代表發(fā)言，課堂展示并交流。

此外，在各個(gè)傳感系統(tǒng)中識(shí)記結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容瑣碎難記，而生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)對這部分內(nèi)容的要求并不高，不要求掌握詳細(xì)結(jié)構(gòu)，在理解傳感結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上，日后工作或科研中用到這部分內(nèi)容時(shí)能夠通過查閱參考書獲得信息即可，課堂講解突出章節(jié)綱要，對其中涉及的工程應(yīng)用現(xiàn)象補(bǔ)充材料介紹。

3.課堂教學(xué)中，教師講述研究課題開題報(bào)告基本格式及其具體實(shí)例，由學(xué)生自我提出學(xué)科感興趣的實(shí)際問題，參閱相關(guān)資料和解決方法，模擬寫作研究課題開題報(bào)告。為更好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)科交叉特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)傳感的教學(xué)過程中注意整理、添加與工程應(yīng)用和醫(yī)療儀器的內(nèi)容。比如，在講解壓電傳感基礎(chǔ)上增加相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用講解，如人工瓣膜、血壓監(jiān)測計(jì)等器件的工作原理內(nèi)容；在講解電感基礎(chǔ)上，增加當(dāng)前無創(chuàng)呼吸電感檢測的原理等介紹，這些內(nèi)容對激發(fā)學(xué)生興趣、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有重要作用。然而，這部分內(nèi)容還比較零散，沒有形成良好的體系，此外，目前還沒有專門適用于生物醫(yī)學(xué)工程等工科專業(yè)的生物傳感生理學(xué)教材。在講解醫(yī)療方向的應(yīng)用時(shí)，要注意資料的收集、整理和系統(tǒng)化，不僅可以很好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)的培養(yǎng)要求，還將對編寫工科專業(yè)專用的生物醫(yī)學(xué)傳感教材提供課程資料和理論框架。

4.課程教材模式探索。課程教材采用開放性體系，教師圍繞教學(xué)目標(biāo)研讀現(xiàn)行的先進(jìn)教材的基礎(chǔ)之上，為學(xué)生推薦至少2本以上國內(nèi)外先進(jìn)教材，包括英文原版教材，對應(yīng)于不同核心知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)點(diǎn)的尋找、分析、歸納、比較，并利用各種國內(nèi)外文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最新相關(guān)進(jìn)展的補(bǔ)充和學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生盡可能或完全避免學(xué)一門課程只讀一本書的現(xiàn)象。

在課堂教學(xué)中，除了使用多媒體和板書進(jìn)行理論教學(xué)之外，還有意識(shí)地利用網(wǎng)絡(luò)公開課等引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在我校圖書館的視頻資源中有國內(nèi)外著名大學(xué)的視頻公開課，利用這些強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)資源可以彌補(bǔ)課時(shí)少、課程任務(wù)重的矛盾。比如，在該課程教學(xué)中，原理介紹部分占課時(shí)較少，在對重點(diǎn)器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)課堂講解的前提下，其中一些具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容布置給學(xué)生自學(xué)。除了緩解課時(shí)不足的矛盾，網(wǎng)絡(luò)課程資源還可補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對知識(shí)的理解。

教師發(fā)展學(xué)習(xí)平臺(tái)中的相關(guān)傳感課程講述，由經(jīng)驗(yàn)豐富的名師授課，通過網(wǎng)絡(luò)觀看可加深對理論學(xué)習(xí)的印象，還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，更重要的是，在這種教學(xué)過程中，向?qū)W生示范了資料收集和獲取信息的方法，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（二）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式探索

1.基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)：圍繞測試技術(shù)與傳感器的核心知識(shí)點(diǎn)，掌握傳感器的基本原理及信號(hào)檢測，這類實(shí)驗(yàn)主要屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

2.綜合性實(shí)驗(yàn)：模擬生產(chǎn)或生活實(shí)際中的某一具體項(xiàng)目開展，學(xué)生可根據(jù)被測對象的不同選擇各自合適的傳感器，實(shí)驗(yàn)室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計(jì)數(shù)器等設(shè)備，用于學(xué)生自行完成線路的連接，也可根據(jù)學(xué)生的具體情況拓展知識(shí)點(diǎn)，綜合性實(shí)驗(yàn)可在做的過程中讓學(xué)生將學(xué)到的理論知識(shí)貫穿起來，整個(gè)項(xiàng)目采用3～4人為一小組的團(tuán)隊(duì)形式，以學(xué)生為主體，教師可適時(shí)地進(jìn)行引導(dǎo)，循序漸進(jìn)地實(shí)施項(xiàng)目，完成知識(shí)、技能和相關(guān)能力的學(xué)習(xí)。

3.提高性實(shí)驗(yàn)：對于提高階段，我們將嘗試結(jié)合虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，虛擬儀器技術(shù)是儀器智能化發(fā)展的一個(gè)重要方向。我們增設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求學(xué)生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開發(fā)工具，設(shè)計(jì)直觀友好的用戶交互界面。如有可能還可根據(jù)檢測分析的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號(hào)。

4.除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在與醫(yī)療儀器相關(guān)的腦機(jī)交互研究方面還可成立大學(xué)生科研活動(dòng)小組，開展多種課外科技活動(dòng)。其中申請者是該科研活動(dòng)小組的指導(dǎo)教師之一。結(jié)合該課程的教學(xué)改革，擬吸收對生物醫(yī)學(xué)方向感興趣的同學(xué)加入，主要以觀摩實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法為主，在活動(dòng)參與中激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣、促進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)。

五、總結(jié)

本文針對面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程當(dāng)前存在的問題，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)科交叉特色，提出了相應(yīng)的改革目標(biāo)和措施，使學(xué)生能自主使用各種通用傳感和專用醫(yī)療儀器平臺(tái)，靈活選擇信號(hào)分析方法，加強(qiáng)對儀器平臺(tái)分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識(shí)，發(fā)揮該課程的實(shí)踐性優(yōu)勢。通過施行開放式的《測試技術(shù)與傳感器》課程教學(xué)模式改革，注重實(shí)驗(yàn)知識(shí)的延伸，完善考核制度等改革措施，最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性，培養(yǎng)社會(huì)需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型、外向型的“醫(yī)工結(jié)合”型儲(chǔ)備人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭州電子科技大學(xué)教務(wù)處.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)及醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃[Z].杭州電子科技大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，2011.

[2]張旭，劉志成，陳安宇.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色教育的改革與實(shí)踐[C].中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)第八次全國生物醫(yī)學(xué)工程教育研討會(huì)論文集，2007.

[3]王世斌，郄海霞，余建星，等.高等工程教育改革的理念與實(shí)踐[J].高等工程教育研究，2011，（1）：18-23.