生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合實驗室建設的實踐研究

1、生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合實驗室建立的理論研究生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合實驗室建立的理論研究引言該專業(yè)的本科人才培養(yǎng)目的定位為：具備生命科學、電子技術、計算機與信息科學的根底知識，具有將現(xiàn)代物理學、電子技術、計算機技術與醫(yī)學相結合的科研才能，并突出應用型特色；掌握開發(fā)設計、研究醫(yī)學儀器的根本方法和技能，畢業(yè)后可以從事醫(yī)學儀器的應用、管理、維修、開發(fā)、研制等工作1。按照培養(yǎng)應用型人才的要求和目的，生物醫(yī)學工程專業(yè)學生的電子設計、研發(fā)和計算機應用才能被認為是最重要的專業(yè)技能。高等學校的專業(yè)教育應該將培養(yǎng)學生的這些技能作為教學的重中之重。而學生理論動手才能的培養(yǎng)是學生整體素質和才能進步的一個重要組成部分，也是培

2、養(yǎng)適應社會經(jīng)濟開展的復合型人才的根本需要2。1生物醫(yī)學工程專業(yè)理論教學存在的問題及原因理論教學環(huán)節(jié)不僅僅可以驗證學生所掌握的理論知識，同時還可以訓練、培養(yǎng)學生的觀察才能、思維才能、實際操作才能和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度3。有效的理論教學不僅僅是理論課教學的必要補充，而且學生的分析、解決實際問題才能和動手才能只有在理論教學中才可以得到根本提升。但是在目前理論教學中存在的一些問題，影響了課程教學的最終實效，也抑制了學生創(chuàng)新才能的提升，主要表如今以下幾個方面。受傳統(tǒng)的重學輕術觀念的影響，長期重理論教學，輕理論才能培養(yǎng)4。另外，擴招帶來的學校規(guī)模急劇增大，理論教學設施建立滯后，加之雙師型教師嚴重匱乏，造成理論教

3、學、尤其是工程訓練嚴重缺乏。單科驗證性實驗內(nèi)容多而綜合性自主設計實驗內(nèi)容少。目前生工專業(yè)各門學科的實驗課程中，絕大多數(shù)實驗工程是針對單一課程某一理論教學內(nèi)容的驗證性實驗，這種實驗是封閉式的，將學生的思維局限在某一門課程中5。而實際上，生物醫(yī)學工程專業(yè)各門課程，特別是其主干課程電子學各門課程之間有著嚴密的聯(lián)絡，學生缺少學科開放的實驗訓練，會導致知識的割裂，難以形成完好的知識體系。因此，當要求學生完成綜合性實驗工程或自行設計性實驗工程時，學生甚至不知道如何查閱資料、制定實驗方案、選擇實驗設備等。使用實驗箱協(xié)助實驗，學生僅僅需要進展簡單的線路連接就完成了實驗，實驗課成為了課堂教學內(nèi)容正確性的驗證。這

4、種實驗使得學生很少深究實驗原理，難以培養(yǎng)學生的鉆研精神和自主創(chuàng)新意識，久而久之，學生對實驗課也喪失了興趣。理論教學基地建立滯后，校企結合還遠遠不夠。這是制約理論教學向著學以致用目的邁進的障礙之一。本科層次的生物醫(yī)學工程專業(yè)畢業(yè)生的直接去向之一就是企業(yè)，為培養(yǎng)企業(yè)用得上、留得住的人才，應該使得學生在實訓過程中始終保持與企業(yè)的親密聯(lián)絡，才能使學生在消費實際操作中掌握職業(yè)崗位所需的技能及相關工作經(jīng)歷，理解應用技術領域的前沿知識，完成由學校到消費崗位的過渡6。只有這樣，才能使得學生在學習中有明確的職場目的和方向，進而進步學習的主觀能動性。2建立生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合實驗室的意義有文獻顯示，通過對采樣數(shù)據(jù)

5、的因子分析和回歸方程的計算，理論教學在學生對教學質量滿意度的影響因素中位置顯著且影響程度最大4。生物醫(yī)學工程專業(yè)除了機械設計和信號處理等課程之外，其核心課程包括電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、微機原理與接口技術、單片機應用技術等電子學相關課程。這些課程的理論教學環(huán)節(jié)在一定程度上互相浸透，且共同構筑了綜合性設計實驗的各個知識環(huán)節(jié)。因此，整合各學科實驗教學設備和實驗教學師資，構建綜合實驗室，可以有效提升設備利用率和實驗室利用率，對培養(yǎng)學生實驗設計、科研設計才能，進步學生主動學習意識，打造學生自主創(chuàng)新才能有著非常重要的意義。綜合實驗室作為生物醫(yī)學工程專業(yè)實驗教學平臺，可用于形成由單一到綜合，由

6、相對獨立到科學交融的理論教學體系1。這個體系，可以對學生的工程技術理論才能進展強化訓練，以進步學生的科研素質和專業(yè)應用技能，進步學生分析問題和解決實際問題的才能，真正做到學以致用。綜合實驗室可用于形成以自學為主，將理論與理論融為一體的啟發(fā)式教與學體系。文獻顯示，中國和美國大學工程技術專業(yè)培養(yǎng)形式最大的區(qū)別在于，中國大學的教育以課堂填鴨式為主導，而美國大學生的主要學習過程不是在課堂上，而是在課外時間完成的7。通過綜合實驗室，教師可以在實驗前交給學生實驗內(nèi)容概要，讓學生明確實驗目的、步驟及需要獲得的結果，鼓勵學生進入實驗室通過查閱文獻，自行完成實驗設計，自主進展實驗，并分析和解決實驗中出現(xiàn)的問題，

7、最終獲得滿意實驗結果。而教師，在實驗中不再是主導地位，而僅僅起到答疑和輔助實驗的作用，充分鍛煉學生的動手才能，提升學科技能。構建開放式的綜合實驗室，可讓學生充分利用業(yè)余時間進展創(chuàng)造性的學習。通過電子類課程的學習，學生的知識體系日漸飽滿，會產(chǎn)生自己動手制作實物的想法，綜合實驗室可以為學生提供實驗環(huán)境和設備，在動手的過程中，學生會將知識融會貫穿，并學會在失敗中積累經(jīng)歷，這不僅鍛煉了自主創(chuàng)新才能，也增強了抑制困難的意志。借助綜合實驗室可以建立一支理論才能強、業(yè)務素質高的教師隊伍。長期以來，我國高校人為地將教師分成教學和實驗兩個系列，致使教師恥于動手參加實驗室的工作。在美國等西方國家，許多著名教授、學

8、者的專利工程第一件成品都是自己親手制作的7。生工專業(yè)綜合實驗室可以將相關學科教師集中在一起，打破學科邊界，使得教師可以獲得實際工作經(jīng)歷和才能，真正成為雙師型教師。3我院生物醫(yī)學工程專業(yè)綜合實驗室建立初探我院的生物醫(yī)學工程專業(yè)2022年開始招生，是學院惟一的工科專業(yè)，教學體系相對獨立，教學形式經(jīng)過多年不斷探究，逐步完善論文聯(lián)盟.Ll.。學院搭建生工專業(yè)綜合理論教學平臺的設想，經(jīng)過了多年的論證、分析、嘗試，于2022年形成草案，并逐漸付諸施行。生物醫(yī)學工程專業(yè)的理論課程包含機械設計理論課程，主要通過金工實習完成；信號處理、圖像處理理論課程，主要通過計算機仿真軟件完成；醫(yī)學儀器檢測維修理論課程，主要

9、通過醫(yī)院醫(yī)療儀器設備見習等環(huán)節(jié)完成。而構成生工專業(yè)主干課程體系的電路分析、模電、數(shù)電、微機原理與接口技術和單片機應用等電子學課程，因其理論教學環(huán)節(jié)互相浸透，經(jīng)整合電子類課程的理論教學人員和資源，組建綜合實驗室。將專業(yè)綜合實驗室分為硬件和軟件兩大體系平臺生物醫(yī)學工程專業(yè)旨在培養(yǎng)具備醫(yī)療儀器設計、研發(fā)、修理等才能的工程技術人員，故學生的動手才能應該從硬件和軟件兩個方面進展訓練。實際上，生物醫(yī)學工程各門課程的實驗課程，也包括了對學生軟硬件才能的要求。在實習手冊中，部分控制程序已經(jīng)給出，可以引導學生完成驗證性實驗的軟件設計；實驗箱中有完好的實驗內(nèi)容電路，學生通過線路連接可完成對實驗教學內(nèi)容的驗證。對于

10、綜合設計實驗，那么要求學生綜合軟硬件兩大部分，自行完成對電路的設計并驅動和控制，同時要求具備一定的調試才能，這就需要為學生提供綜合實驗室。同時，考慮到學生個人才能有限，且對硬件學習和軟件學習的敏感度不同，綜合實驗室也提倡團隊合作，合理分工，通過團隊工作更有效的將軟件體系和硬件體系相結合，共同完成綜合設計性實驗。硬件實驗平臺的搭建進展綜合設計性實驗時，首先由教師和學生一起研討實驗要求、目的、內(nèi)容和結果，根據(jù)實驗要求完成實驗方案設計。設計模塊，并進展器件選型，然后完成模擬電路和數(shù)字電路設計，使用Prtel等軟件進展電路圖繪制，并完成電路仿真實驗。通過仿真實驗的電路，再完成制版、焊接，最終制成電路板

11、并進展電路調試。當進展分科實驗時，由實驗教師帶著學生按照教學大綱的要求完成驗證性實驗內(nèi)容?？梢酝ㄟ^實驗箱驗證實驗結果，也可以通過分解綜合實驗的步驟，進展相關件內(nèi)容實驗。軟件實驗平臺的搭建軟件實驗主要包括上位機、應用、和下位機實驗等。上位機就是P機上層的控制程序，比方圖形顯示程序等。在分科實驗中，例如微機原理與接口技術課程，上位機的程序可以給定，讓學生輸入程序并驗證實驗結果；在綜合實驗中，也可以引導和鼓勵學生自己開發(fā)上層控制程序。應用主要包括模塊功能的開發(fā)和嵌入；而下位機程序，通常就是單片機控制程序了。在單片機應用課程中，往往也給出控制程序，以便驗證課程教學實驗中的某個問題。而在綜合設計性實驗中，要求學生自己完成全部或部分單片機控制程序，以提升學生的主動考慮才能?？傊?，我們所建立的綜合實驗室，既能完成各門課程的分科驗證性實驗，又為課程設計、畢業(yè)設計和各學科綜合實驗提供了場地、設備和基矗4完畢語生物醫(yī)學工程專業(yè)旨在培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才，而理論教學是提升學生應用才能的最關鍵環(huán)節(jié)。生物