生物醫學工程實驗教學的研究范文

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生物醫學工程學（BiomedicalEngineering，BME）是綜合物理學、生物學、醫學和工程技術科學的理論和方法，多層次研究人體結構、功能和各種生命現象的理、工、醫密切結合的邊緣學科，是多種工程學科向生物醫學滲透的產物。21世紀是生命科學與醫學的世紀，隨著知識時代的來臨，生物醫學工程技術得到了日新月異的發展，正以前所未有的迅猛態勢滲透于社會的方方面面。如何培養“寬知識、厚基礎、強能力、高素質”的醫工結合人才是生物醫學工程學教育迫切需要解決的重要課題，但是傳統的實驗授課方式與培養創新型高素質醫工結合人才的目標嚴重沖突，只有改進實驗教學方法，才能達到實驗教學效果的最優化，促使學生智力和多種能力不斷發展，滿足時代的要求。

1.實驗教學現狀分析

目前，在國內開設生物醫學工程專業的高校仍然主要以傳統授課式講解（Lecture-BasedLearning，LBL）的實驗教學模式為主，實驗教學中存在如下問題：（1）實驗教學由教師做主角，實驗設備、實驗材料、實驗設計，甚至于實驗記錄都是老師早就準備好的，實驗結果也是教師了然于胸的。學生缺少自主性，抹殺實驗課的學生主體地位［1］。（2）傳統實驗教學內容偏重驗證型實驗，綜合型、設計型、創新型實驗較少。實驗項目的設置常常是按照教學大綱的要求機械設定，忽略實驗項目之間的有機結合性和連貫性，存在實驗項目之間相對孤立、缺乏內在聯系的缺陷。（3）傳統實驗教學沒有考慮學生的學習興趣，學生通常沒有積極參與解決問題的意識。（4）原有實驗教學大綱中設置的演示性、驗證性實驗比較多，不僅造成課程擁擠，而且使基礎學科與實踐脫節，學生對知識的運用能力差，缺乏橫向思維。因此，在生物醫學工程實驗教學中引入國際上先進的PBL（Problem-BasedLearning）教學模式，結合傳統LBL學習策略，探索PBL+LBL教學法，是一個達到師生雙贏的教學設計［2］，必將在促進高等教育實驗教學改革、實驗室管理改革與發展、培養具有實踐能力的復合型醫工結合人才等方面具備重要意義。

2.實驗教學改革的研究方法

溫州醫科大學作為浙江省省屬高校里最早開設生物醫學工程專業的學校，越來越重視生物醫學工程專業實驗課程的改革。我們在著手分析各門實驗課程特點的基礎上，尋找PBL與實驗課程的結合點，輔以LBL實驗教學模式，并在日常實驗教學中進行實踐，在這一框架下重新組織實驗教學內容并進行實驗教學模式改革。

2.1實驗教學模型的構建本課題研究組根據我校生物醫學工程實驗教學的師資力量和現有實驗室資源，按照專業教育人才培養目標，引入PBL教學模式，結合傳統LBL教學方法，分教學內容、教學目標、教學活動、教學環境、教學評價5個方面提出基于PBL+LBL生物醫學工程實驗教學模式的理論模型。

2.2實驗課程設計及應用研究為了使PBL+LBL教學模式在生物醫學工程實驗課程中實施的效果可以更直觀，筆者以生物醫學工程專業實驗課程當中重要的一門專業基礎實驗課程《醫學電子儀器實驗》其中一個實驗項目“心電信號的測量”為例，根據提出的基于PBL+LBL生物醫學工程實驗教學模式理論模型進行應用研究。《醫學電子儀器實驗》教學內容設計：①實驗的系統知識：學生進行PBL+LBL實驗教學模式后，可以習得生理學、信號與系統、數字信號處理、電子技術基礎、醫學傳感器等一系列內容，增加知識覆蓋面。②實驗的問題設計：在實驗室現有設備基礎上，如何進行心電信號測量、血壓信號測量和血氧飽和度測量？《醫學電子儀器實驗》教學目標設計：①實驗前需要掌握的知識：導聯組合方式、人體心電信號提取、過壓保護電路設計、電極和導連線串入的高壓信號處理、導聯切換電路、前置放大電路、多級放大電路、模數轉換電路，等等。②實驗的能力培養：可以充分調動學生的學習熱情和求知欲，培養學生的創新和自主學習能力，讓學生掌握更多電路設計知識和綜合檢測等技術。③實驗后的習慣培養：培養學生解決問題的能力、習得系統化的文化知識并培養良好的學習習慣，為終身學習奠定基礎。《醫學電子儀器實驗》教學活動設計：①實驗前資料搜集：實驗前，實驗教師通過LBL教學方法講解實驗的基本原理和要求后，學生首先通過查閱有關參考書和利用圖書館資料，結合實驗課程網絡資源的資料，了解心電信號的特點，明確測量心電信號的臨床意義，獨立設計詳細的實驗操作方案。其次教師要求學生查閱實驗有關的文獻資料，讓學生了解心電信號的采集過程，比較不同參考資料的實驗方法，在本實驗室現有條件下選擇適合的儀器，設計心電信號采集電路。②實驗中的小組討論：學生分組討論是PBL+LBL教學法的關鍵。筆者讓學習成績較好的與較差的學生混合編組，每組5～8人，使大家相互帶動，共同提高。通過小組討論和實驗指導教師引導使學生認識實驗中必須解決的關鍵問題。在以上問題的基礎上，各小組對實驗如何操作進行討論，形成實驗的初步方案。然后教師對各小組實驗操作方案點評，確定最終的實驗操作方案。③實驗的操作與總結：各小組學生將依據討論制訂的最終方案進行實驗。在實驗操作結束后，由教師組織全班學生對各小組實驗結果進行比較、討論，對實驗中未解決的問題和新發現的問題進行探討、交流，將《醫學電子儀器》的理論知識與實際臨床問題聯系起來，進一步深化學生對理論知識的掌握。

2.3實驗教學考核評價機制改革實驗最后成績包含如下幾個部分：資料搜集、小組討論情況、參與實驗方案制訂、實驗操作、實驗結果的分析處理。本課題組將以上實驗成績有關的幾部分效果評價權重分配為（過程評價：資料搜集（5%）、小組討論情況（10%）、參與實驗方案制訂（15%）、實驗操作（20%）；結果評價：實驗結果的分析處理（50%）），實施考核實驗過程評價與實驗結果評價并重的評價方式。這樣的設計有利于對教學效果和教學目標的實現情況進行隨時評估，學生根據評估結果可以隨時反思自己仍存在的問題。

2.4實驗教學考核方法評估筆者選擇生物醫學工程專業2012級學生開展實驗研究，共4個班級120名學生，在2013~2014學年第二學期和2014~2015學年第一學期進行實驗課程教學中應用PBL+LBL實驗教學模型，對實驗前后得到的實驗成績數據進行統計，并用SPSS10.0軟件進行分析和T-student檢驗，P<0.05為統計學差異顯著性。筆者通過設計問卷調查及組織訪談的形式，在實驗教學活動結束后，采用不記名的方法，從如下幾個方面調查學生對PBL+LBL實驗教學模式的效果評估。共發出調查問卷120份，回收率為100%。在PBL+LBL實驗教學模式給學生帶來的收獲方面的問卷調查中，問卷中有96.5%的同學表示解決實踐問題的能力得到了提高，只有2.5%持不確定的態度，1%的同學認為自己并沒有什么收獲；在PBL+LBL實驗教學模式對增強自學能力、拓寬知識面及增加信息量有多大影響的問卷中，95%的同學表示各方面能力得到了一定的提高，收獲頗豐；在PBL+LBL實驗教學模式對學生以后學習和工作的幫助方面，表明大約91%的學生認為該課程對今后學習和工作非常有幫助、有幫助和有一定幫助；大約87%的同學對應用PBL+LBL實驗教學模型感到非常滿意、滿意和基本滿意，表明實驗教學模式的設計獲得了學生的普遍認可；大約84%的同學對實驗教學的評價方式持非常滿意、滿意和基本滿意的態度，表明PBL+LBL實驗教學模型評估方式獲得了學生的認可。

3.結語

基于以上數據及分析，本課題研究組認為基于PBL+LBL生物醫學工程實驗教學模型及教學模式的教學效果在實驗班級得到證實，該理論模型可以在本校其他專業的實驗課程教學進行全面實踐和進一步完善，然后在其他院校的專業實驗課程教學進行應用、推廣，具有很強的實踐推廣價值。

作者：鄭萬挺 陳亮亮 單位：溫州醫科大學 信息與工程學院