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1. 针对目前高校创新型工程科技人才培养中存一些问题,应从以下几个方面实现创新
1)教育理念创新
创新的教育理念,其突出特点表现在:一是强化学生利用信息技术及手段获取信息的能力培养。二是增加现代工程设计思想和方法的教育以及解决工程活动中非技术问题的能力培养。三是强调工程整合教育。
2)教育模式创新
传统的教学模式是单一的,不利于培养学生的创新意识与创新能力。长期以来,虽然高等工程教育为社会输送了大量基础扎实、有一定工程实践能力的人才,但同时也存在着用人单位对高校毕业生的创新能力和工程实践能力不满的现状。这和传统的单一的教学模式有着密切的关系。综合型教学模式的教学目标是以培养学生能力和整体素质为主,课程设置采用多元化、多学科交叉方式。教学评价采用以过程为基础的综合评价。国外工程教育的创新实践中,有探究式学习、基于问题的学习、基于项目的学习、案例教学、发现式学习等教学模式,教师要根据不同的教育对象采取不同的施教方式。因此,教师在教学过程中不能仅仅采用单一的教学模式,而应该是采用综合型的教学模式。
3)教育机制创新
加强产学研合作,形成企业、大学、科研单位“三位一体”人才培养新机制。为了充分发挥高校、研究机构和企业各自的优势,在创新型工程科技人才的培养上要加强产、学、研的合作,努力形成产、学、研“三位一体”人才培养的新机制,以便培养出能将新知识、新技术运用于企业技术创新的高层次应用型人才。
4)保障制度创新
高校培养创新型工程科技人才,需要一个制度来完善和保证工程教育的可持续性发展。保障制度创新可以通过高等工程教育的微观与宏观环境创新来获得支持。
2. 实现高素质、创新型应用人才培养模式的对策
1)构建面向应用型人才的培养方案与课程体系
依托医学院校特有医学背景的优势,结合我国生物医学工程领域急需大量创新型应用人才的特点, 我校对本专业课程体系设置进行多次微调, 经几年的探索和实践, 目前已初步形成了一套完整的课程体系, 即公共基础课、专业基础课、专业课四大类必修课程加应用型选修课程组成。
在公共基础课方面, 将计算机应用基础的数据库语言部分去掉,直接开设专业基础课C++程序语言,以适应时代要求; 理论课整体学时压缩,加大实践创新学时。考虑我校是医学院校,医学资源比较丰富,所以将生理、病理等医学基础课程设置成选修课,提高学生自主学习能力。
在专业基础和专业课方面, 为了突出我校生物医学工程专业的专业方向, 将信号与系统课程的考核方式由考查调整为考试, 增加了微机原理,将电工学由80学时增加为90学时,把医学电子仪器原理与设计的课时调整为60学时。这些课程改革可以使学生在掌握电子技术、计算机硬件知识方面得到提高。同时将医学影像学由48学时增加为64 学时;医用电子工艺实训增加了应用知识,这些课程改革可使学生更加熟练掌握医学电子技术、医学影像、, 掌握医用传感器、医学仪器与设备以及虚拟仪器的原理知识, 提高设计、调试、维修等专业基本技能, 为成为从事医疗仪器设计与开发、管理等创新型复合应用人才打下坚实理论基础。
2)加强师资队伍建设, 不断提高创新型教学水平
师资队伍建设是保证人才培养质量的基础条件, 为了改变生物医学工程专业普遍存在的师资力量薄弱,重理论,轻工程的人员结构搭配不合理现象, 我校采取多种措施, 努力建设一支综合素质高、实践能力强、专兼职结合的师资队伍。先后从深圳大学引进2名生物医学工程专业科班硕士研究生,从四川大学引进一名生物医学工程科班的博士生, 从三级甲等医院影像设备科聘请具有较强理论功底和实践能力的高级技术人员作为兼职教师和实习实训指导老师, 另外,邀请相关医疗设备生产企业的工程师来校对在校老师进行实践培训,然后通过到名校进修、参加培训、读博、出国留学等多种方式, 提高教师业务水平,目前, 本专业已有高级职称6人,讲师4人,工程师1人, 其中硕士9人, 博士3 人, 形成了稳定的高质量的师资队伍。同时,学校计划在2018年申格为医科大学,其要求之一就是扩大理工类专业的招生数,因此,建设“双师型”的师资队伍是学校发展的必然需求。
3)加强实验室建设,提高学生实验教学质量和实践能力
在实验室建设上, 我校依托专业发展的需要,应进行了如下改革:
一是加大资金、人力投入。购置先进的仪器设备,如:核磁共振、彩超、多普勒等实验设备。同时, 成立医疗器械实验室, 含电子技术实验室、医用传感器实验室、医学影像设备实验室和医学信息实验室, 拥有生物机能实验系统,生理虚拟采集与分析仪器、心电图机、医学电子实验箱、显微镜、医学信号医学图像分析处理软件、计算机等设备。
二是改革实验内容。对验证性实验进行删减, 增开一些设计性、综合性和创新型实验。按照基本技能-综合技能-设计技能-创新技能四个层次建立创新科研实验训练体系。
三是采用开放式实验和分组分批集中实验等多元化实验新模式。实验中心配备专职实验人员, 实行全天开放制度, 实验时间和实验内容由学生自选, 学生可以进行自主实验和科技制作等活动, 实验室提供技术资料、实验设备、实验材料, 并有实验人员指导或协助,以充分利用实验室资源, 提高学生动手能力, 培养学生创新精神。对于某些课程, 由于仪器台套数不足, 实行分组分批集中实验方式, 如医用电子与设备学课程实验开设有心电放大器设计性实验, 要求2-3人一组, 每组都要完成电路设计、元器件选择、电路制作与调试、设计与调试报告、答辩与演示等环节的任务, 由任课老师和实验员指导答疑。每组设计的具体电路可以不同, 以突出创新性。
4)开展课外综合创新实践活动
课外综合创新实践活动可以巩固、扩展课堂教学内容,开发学生的潜能,帮助优秀学生脱颖而出,培养和锻炼学生社会实践能力以及自我学习、独立工作的能力,提高学生综合素质与创新能力。我校开展了一系列科技创新实践活动和校园文化活动。目前有医疗器械模拟销售大赛,大学生电子设计制作大赛等,积极鼓励本专业学生参加,配备指导老师并提供设施。另外在大二学习电子技术课程后,进行普通电子装置小作品的设计与制作。目前,经过几年的实践,已在全国大学生电子设计大赛中获省三等奖1项,省电子设计制作大赛中分别获二等奖和三等奖各1项,随着课外综合创新实践活动在学生中系统有序地开展,学生解决实际问题的能力和动手能力得到较大提高。
4)构建创新型应用人才培养的保障体系
人才培养模式的改革,应依托现有的教学资源和教学条件优势,在保障体系、激励政策、体制机制上不断取得新的突破。在保障体系方面,应注重师资队伍建设、完善办学条件、健全管理体制、提供政策保障等方面的支持。
5)建立绩效评价体系
在创新型工程应用技人才培养的探索和实践中,评价方法的研究显得尤为重要。从过程和结果方面进行教育技术工程建设的绩效研究,有利于构建一套科学合理的评价指标体系,制定可操作的教育技术工程绩效评价方法,对教育技术工程建设起到决策、管理、监督、评价的作用,以减少学校投资的浪费,提高学校决策的科学性和准确性,促进教育信息化持续、有效地发展。
结束语
在生物医学工程创新型应用人才培养的过程中,通过对培养方案、课程体系、师资队伍、实验教学改革、各个实践性教学环节以及课外创新实践活动的改革与创新, 能很大程度使学生的实践能力、动手操作水平、创新意识及综合素质等得到明显提高。■
参考文献
[1] 李源,王翔,胡闵华. 浅谈生物医学工程专业的培养方案[J];教育与职业, 2007(5)
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术,现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号,现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等,而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备,如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性,人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学(血液流变学)、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料,其大多数是需要植入人体,需要具备耐腐蚀、化学稳定性,需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料,根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求,包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中,光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上,其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析,包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析,以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生,将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学,十分广泛,仅四年内进行如此庞大的知识学习,学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此,我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析,在此基础上,提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性,该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗,有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践,更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系,无法由某一个从业人员掌握,需要各方向的协作与合作,由此认为,设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学,其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才,其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作,运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗,所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识,然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习,成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才,毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作,在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业,以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等,其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程(如影像学、信息学等)的基本理论知识及能力,能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗(或信息管理等)和医学成像(或医学信息等)技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像(或信息学、医学超声学等)的基本理论知识,受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练,具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力,基本的仪器(装备)维修保养能力”上。
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色,其主干课程应注重基础医学、临床医学,同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类,如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程,基础和临床医学类课程,如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程,然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程,如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等,部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业,但需要按照本校特色来设置课程,切忌大而全无特色,或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业,如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院,四川大学高分子科学与工程学院等,各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例,其前身是生物科学与医学工程系,创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透,应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题,发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识,掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法,并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力,具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才,这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标,按照其特色制定为“以工程为主,以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据,培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”,偏向于材料工程学。由此可知,在综合性大学工科以及理工科大学中,生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容,其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程(如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等)的基本理论知识及能力,能在医疗设备相关企事业单位从事设备(或装备)设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识,受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.1.2课程设置
基于工科特色,其主干课程应注重工科基础理论的学习,了解医学基础知识,同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业,其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习,设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等,医学类课程设置了基础医学与实验,涵盖人体解剖学知识,专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等,同样,课程设置也应按照本校特色加以取舍。
〔关键词〕行业职业资格;生物医学工程;人才培养
生物医学工程在目前的社会生产和生活中有着广泛的应用,对于医学和发展和食品行业的价值非常明显。从实践发展需求来看,生物医学工程要想获得更进一步的发展,人才是一个重要的因素,所以强化人才培养的意义十分的重大。具有行业职业资格的生物医学工程人员在生物医学工程的发展中起着重要的作用,而要进行这方面人才的培养却存在着一定的问题,本研究探讨具有行业职业资格的生物医学工程人才的培养。
1具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的难点
1.1理论和实践的结合
理论和实践的结合是具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一个难点。从目前的工作实践来看,在具有行业职业资格的生物医学工程人才培养方面往往会出现理论和实践不相符的情况[1]。其实生物医学工程的进步既要理论支持,也要实践工作分析,两者缺一不可,所以在人才培养方面要实现两者并重。但是在目前的培养过程中,一方面存在理论培养满足不了实际需要的情况,另一方面存在实践研究满足不了理论发展的需要,这两种情况的出现本质上都是理论和实践存在着差异化发展,所以在具体人才培养中,如何进行两者的协调统筹变成了为一项重要的工作。
1.2培养的针对性
针对性也是目前具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一个难题。在生物医学工程的发展中,某些方面的针对性是必须要攻克的,因为攻克某一点往往会带动一个面的进步。但是从目前的情况来看,对于生物医学工程的针对性攻克效果不高[2]。而这种效果较弱的情况发生,一方面是对生物医学工程点的针对性不强,另一方面是对人才的针对性培养不强。简而言之,在具有行业职业资格的生物医学工程人才培养过程中,针对性是必须要进行强化的内容,但是目前的人才培养,对于范围化过于看重,导致了对培养针对性的忽略,所以整个人才培养无法向高精尖的方向进一步发展。
2培养具有行业职业资格的生物医学工程人才的措施
2.1强化理论和实践的结合
强化理论和实践的结合是培养具有行业职业资格生物医学工程人才的一项重要措施。在理论和实践结合方面,主要的工作有两项:第一是对理论细节和实践细节进行区别研究。通过区别研究的深入,理论特点和实践特点会有更加准确的把握。第二是针对理论和实践的特点进行相关性融合[3]。理论的作用是指导实践,而实践的目的是在检验理论的基础上促进理论的更新和完善。所以在两方面细节特点把握的基础上进行相关性的连接,这样可以使理论和实践的结合以特点为根本展开。通过这样的结合,具有行业职业资格的生物医学工程人才会具有综合性的价值。简而言之,在进行具有行业职业资格生物医学工程人才培养中,一方面进行理论培养的加强,另一方面进行实践研究培养的深入,通过两者的有机结合,整个培养工作的目的性得到加强,培养的效果也得到提升。
2.2在培养中实现针对性的突破
在培养中进行针对性的突破也是具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一项重要措施。在具体的培养中进行针对性的突破可从两个方面来进行。第一是从研究上进行。在研究上进行针对性的突破可以加深有关研究的层次,这样,理论方面会实现突破。第二是进行人员的突破。人员的突破主要指的是在把握人员特点的基础上进行优势发挥,从而实现其特长培养[4]。简而言之,无论是研究层次的加深还是人员特点的成长,最终都会对作用于人才的综合价值提升,所以可以实现具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的目的。通过针对性培养的强化,起到以点带面的效果,这样就可以实现人才培养的稳步提升。随着培养短板的不断补齐,整个培养工作的效率性和质量性会的显著的进步,具有行业职业资格生物医学工程人才的培养必然会实现更进一步的突破。
2.3打造专业化的培训队伍
打造专业化的培训队伍对于具有行业职业资格的生物医学工程人才的培养同样具有重要的意义。要培养人才,培训导师以及队伍也必须具备高水平,这样,人才的成长才会更快,人才的质量也会更高。而为了打造专业化的培训导师队伍,一方面要积极寻找具有领域理论研究的人员做配合,另一方面要寻求领域内具有实践探索经验的人员做帮助。在高水平的理论研究人员和高水平实践人员的共同作用下,具有行业职业资格的生物医学工程人才培养才会更加的具有效果。简而言之,具有行业职业资格生物医学工程人才培养需要有高水平的人员来带动,所以重视培训队伍的水平提升,无论是对于具有行业职业资格生物医学工程人才培养,还是对医学工程本身的研究,都会产生较大的影响。生物医学工程对于医疗进步发挥着重要的作用,而其要发展就必须要依靠人才的力量,所以进行人才培养有着重要的意义。具有行业职业资格的生物医学工程人才培养对于生物医学工作价值明显,所以分析其培养的具体方法意义重大。
[参考文献]
[1]费雅洁,王健.网络工程专业“双证融合”人才培养模式的研究与实践[J].职教论坛,2015(12):69-71,80.
[2]赵娜,马春雷,张栋.关于国际焊接技师在高职院校培养方式方法的可行性研究[J].黑龙江科技信息,2014(26):118.
[3]杨圣春.基于行业标准的高技能人才培养途径研究——以安徽电气工程职业技术学院为例[J].高等职业教育(天津职业大学学报),2013,22(6):32-35.
一、开设生物医学工程专业的必要性
生物医学工程专业是一门跨医学和电子工程、计算机技术的综合性学科,主要培养医疗仪器设备公司所需的设计、生产、调试和售后维修服务的技术人员,也可以向医院提供从事影像技术和设备维护的技术人员。随着计算机技术的发展,目前国内医院都在进行医疗设备的更新换代,拥有大量现代化高技术含量的医疗设备成为医院达标的重要指标。医院正需要掌握这方面技术的人员。同时,卫生部已下达文件,到2010年大医院实现医学图像数字化管理,中小型医院要逐步实现数字化管理。而我们开办的生物医学工程专业突出了影像技术和计算机课程的教学,为学生掌握医学图像的获取、传输、处理打下了良好的基础。与此同时,国家正在加大医疗仪器设备国产化的力度,扶持和发展医疗仪器设备生产的民族企业,一大批从事医疗仪器设备生产的民营企业纷纷建立,它们需要大量的生物医学工程专业的中级人才。
从以上的分析可以看出,社会对生物医学工程专业的专业人才需求还有很大的空间。我校开设生物医学工程专业,既有利于江西医疗仪器设备工业的发展,又能满足周边省份对这类人才的需求。通过我们对厂家和医院的调查,以每年招生50人计年2月中算,5年内仍不能满足人才市场需求,毕业生就业形势看好。
二、生物医学工程专业培养目标
培养目标是一个专业规定的人才培养方向和标准,是培养人才模式的重要内容。根据社会需求和我院的实际情况,我们将生物医学工程专业的培养目标定为:培养具备医学基础知识、电子技术、医疗仪器设备技术和信息系统的基础知识,掌握医学影像技术、计算机技术和各种医学仪器设备的专业知识,能在各企业从事各类医学仪器设备系统的设计、制造、调试、维修及销售的工程技术人才和在医院从事医疗设备管理、维修和应用的技术人才。要求学生主要学习医学基础知识、电子技术、计算机技术、信息科学的基础理论和基础知识,接受电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用等技能的基本训练。毕业生必须具有以下几个方面的专业技术和能力:掌握电子技术的基本原理及设计方法,掌握信号检测和信号处理及分析的基本理论,具有生物医学的基础知识,具有微处理器和计算机应用能力,具有医学影像诊断方面的应用能力,具有生物医学工程研究与开发的初步能力,掌握医学电子仪器和影像设备维护与管理技术,具有医院信息化管理、医学图像传输和处理、医院办公自动化、远程医疗技术,了解生物医学工程的发展动态。
三、生物医学工程专业课程设置
学科的高度分化和高度综合是现代科学技术发展的重要特征之一。生物医学工程是运用工程技术的理论与方法解决医学中的实际问题。因此,生物医学工程应在现代医学理论和工程技术理论及相关学科的基础上,建立起自己的专业学科课程)体系。要培养复合应用型生物医学工程人才,使之适应当前社会的要求,就必须对传统的教学模式进行改革。而我们教学改革的原则是“拓宽专业、加强基础、增多方向”,正确处理规模、结构、质量、效益的关系,从变革和发展内涵入手,在扩大专业基础面的同时,分类加深加细应用型人才的培养,主动适应社会的实际需求。
生物医学工程专业在我国开办较晚,没有现成的培养模式,也没有配套教材。为了达到培养目标,确保培养规格,我院对生物医学工程专业课程设置和教材选用十分慎重,尤其是课程设置方面。经过近十年的探索和实践,我系已初步形成了一套科学完整的课程体系,其中学分为170分,学时为2500个左右,课程有40多门,主要课程如下:
1.通识课模块。主要包括政治、体育、大学英语、大学物理、高等数学、计算机基础、C语言程序设计、线性代数、大学物理实验等课程。这些课程的设置是为学生的德智体全面发展和进一步学习专业基础课及专业课奠定基础。
2.医学基础课模块。主要包括基础医学概论含人体解剖学、组织胚胎学、生理学、生物化学)、临床医学概论含诊断学、内科学、外科学)等课程。通过上述课程的学习,使学生较系统地掌握基础医学的基本知识和基本技能,为学生今后进一步学习专业知识,向医学交叉学科方向发展提供知识储备。
3.专业基础课模块。包括模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电路分析基础、电子测量与工艺、单片机及其应用、汇编语言、微机原理与接口、医用传感器原理、工程制图、Matlab应用等课程。通过上述课程的学习,使学生能够掌握电子技术、计算机技术、信号检测和信号处理的基本原理及应用,为进一步学习专业课奠定牢固的基础。
4.专业课模块。主要包括超声诊断仪器原理、X射线设备、医用检验仪器、医用电子仪器、医用电动仪器、现代医学影像技术概论、医学图像处理、医用制冷设备、生物信号处理、临床医学工程技术等课程。通过这些专业课程的学习,使学生能掌握医学影像技术和各种医学仪器的专业知识,能成为在各企业从事各类医学仪器的设计、制造、调试、维修及销售的工程技术人才和在医院从事医疗设备管理和应用的技术人才。
5.实贱模块。实践教学环节包括了军训、生产劳动、社会实践、科研训练、毕业实习和设计。其中军训2周,社会实践、科研训练各安排1周,毕业实习和课程设计各安排10周。
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是一门由理、工、医等多学科交叉结合形成的,侧重于技术运用的边缘学科,它综合应用了生命科学和工程科学的原理和方法,从工程学角度研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统技术[1]。我校生物医学工程专业自2004年开始招生以来,一直致力于培养高素质、创新型应用人才。根据专业培养方案,该专业毕业学生应了解医学影像成像理论和设备原理、结构、性能及发展趋势,并能够对常见医学影像仪器进行安装、调试、检测、维护、保养及使用。因此,该专业开设了电路原理、模拟电子技术、数字电路、计算机接口技术、医学影像物理、医学影像设备学、医学图像处理、医学影像检查技术学等涉及学科前沿和综合运用领域的相关课程。
一、校企合作在生物医学工程专业教学中的必要性分析
1.开展校企合作是生物医学工程专业学生就业的要求。目前,我校生物医学工程专业学生的主要就业去向是医疗卫生部门和医疗公司。这两者在人才需求上均要求学生具有较高综合素质和实践动手能力,其中医疗卫生部门要求学生具有较好的医学和工程学的综合能力,除要求学生应具有基本的医疗设备的使用和维修能力外,还能向管理、研制、开发等方向拓展,参加医院各相关科室的科研课题;要求学生既要参加仪器设备管理,又要参加医院各种软件(门诊、检验、放射)网络等全面管理、培训和技术支持。而在医疗公司,则更多的要求学生能够具有生物医学工程、医疗仪器等领域及相关的电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发及管理的能力。单纯依靠学校教育要想达到这些要求是不现实的,采用校企合作方式,则可以通过建立就业实践基地等方式,根据用人单位的不同要求进行有针对性的培训和指导,从而提高学生的就业竞争能力。
2.开展校企合作是生物医学工程专业课程设置的要求。由于生物医学工程专业课程涵盖众多领域,其知识体系跨度较大,涉及从物理化学基础到工程学、医学、生物学等。在四年内进行如此庞杂的知识学习,学生可能出现基础知识欠缺而专业知识与综合运用能力不强等问题。校企合作则可以通过综合分析市场和社会需求,重点培养学生的全面素质和综合运用能力。通过校企合作,可以由学校根据市场和社会需求将课程设置和教学重点放在对学生基础知识和专业知识教育上,由企业根据学科知识应用前沿来重点培养学生的综合运用能力,并进一步提高学生的就业竞争力。
3.开展校企合作是生物医学工程专业办出特色和水平的要求。由于生物医学工程技术的迅速发展,该学科领域内呈现出了知识与技术更新快、设备更新淘汰快等趋势。由于生物医学工程专业对学生实践能力要求较高,为保障教学质量,学校需要建立稳固而先进的实践基地和专业实验室。尽管国家和社会对教育的资金投入不断加大,但由于生物医学工程专业实验、实践所需设备价值较高,仅仅依靠学校单方面的投入仍显资金不足。同时,由于学校教师在专业结构、学历结构等方面存在基础知识较强而运用能力较弱、学历层次高而管理经验欠缺等问题,学生在毕业时的设计已经开始出现脱离应用实际、毕业设计命题重复、一个教师因需要指导多名学生而造成学生毕业设计质量下降等问题。通过校企合作,以校企共建实践实训基地的形式,可以解决一部分实验、实践经费;通过“订单式培养”、“顶岗实习”等方式,学生可以了解生物医学工程的应用实际和现实情况,增加毕业命题选择范围;通过建立“双师制”等教师培养体制,可以改善学校现有师资队伍结构,提高师资水平,同时增加学生指导教师数量,提高学生毕业设计质量和教学整体质量水平。
二、生物医学工程专业建设中应用校企合作存在的问题
我校生物医学工程专业自开办以来,就通过不断加强与医疗卫生部门和医疗公司的合作,在专业建设和教学质量等方面均取得了一定成绩。但综合来看,仍存在以下问题:1.由于课程设置和课程资源的缺乏,许多应用型课程的实践必须放在学生毕业实习阶段进行,影响了学生实习的创新性能力培养;2.由于企业在学生培养过程中,片面追求学生的动手技能,忽视了对学生综合运用基础知识能力的培养,造成学生职业发展的局限;3.由于制度建设和保障力度不够,造成专业课程设置相对滞后、学生培养目标单一等问题。
三、校企合作在生物医学工程专业建设中应用的具体措施探讨
从我校生物医学工程专业校企合作的经验来看,要想实现高素质、应用型技能专门人才培养的目标,仍需在以下几个环节加强建设,把控质量:
1.完善合作机制。良好的合作机制是推动校企合作良性发展的关键环节和重要标志[2]。通过建立“双师制”、“顶岗实习”等合作模式,既可以提高企业参与教学的积极性,也可以保障学校在教学、教研、科研上的自主性和主体地位。但在现阶段的合作中,依靠的是学校和企业的人情关系或短期协议,双方共同的利益诉求是学生就业与用工需求。这种合作机制是不完善和不稳固的,要想建立一个真正稳固的校企合作机制,必须依靠政府主管部门、学校和企业按照市场规律和教育规律建立长期合作,真正找到校企合作的有效切入点,让企业尝到校企合作的甜头[3],同时让学校认识到校企合作对教育发展的重要性。
生物医学工程学是一个新兴的、发展迅速的专业,除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高新技术之一。以1984年为例,美国生物医学工程和系统的市场规模约为110亿美元,到2000年其产值已达400~1000亿美元。然而我们对这个专业的了解却少之又少,似乎提到它我们就只想到推销医疗器械的人,我们的思维和潜意识中已经把这个专业和推销医疗器械画上了等号。其实不然,本期我们将把这个专业简单介绍给大家,供考生参考。
名词解释・生物医学工程
生物医学工程兴起于20世纪50年代,它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,而且发展非常迅速,已经成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。这个名词最早出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会,1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会,后来成为国际生物医学工程学会。
生物医学工程是一门理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。其目的是为了解决医学中的有关问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。
有识之士认为,在新世纪,随着自然科学的不断发展,生物医学工程的发展前景不可估量。生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科,这是它最大的特点。
生物医学工程的主要课程:现代生物学导论、生理学、定量生理学、生物学专题、生物医学工程概论、电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、电磁测量、计算机文化基础、高级语言程序设计、微机原理与应用、计算机图形学、信号与系统、数字信号处理、自动控制原理、人体运动信息检测与处理、生物医学电子学、医用电子仪器、医学仪器设计、医学图像处理、医学模式识别等。
毕业生具备以下基本能力:
1.掌握电子技术的基本原理及设计方法;
2.掌握信号检测和信号处理及分析的基本理论;
3.具有生物医学的基础知识;
4.具有微处理器和计算机应用能力;
5.具有生物医学工程研究与开发的初步能力;
6.具有一定的人文社会科学基础知识;
7.了解生物医学工程的发展动态;
8.掌握文献检索、资料查询的基本方法。
名校盘点・国内外排名靠前的学校
国内生物医学工程一级学科排名靠前的学校是:
东南大学、清华大学、北京大学、复旦大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学、北京航空航天大学、浙江大学、重庆大学、西安交通大学、天津大学。其中东南大学在多次评估中蝉联第一。
美国生物医学工程排名前十位的学校是:
约翰・霍普金斯大学、佐治亚理工学院、杜克大学、麻省理工学院、加利福尼亚大学圣地亚哥分校、莱斯大学、斯坦福大学、宾夕法尼亚大学、华盛顿大学、加州大学伯克利分校。
重点推荐・天津大学生物科学与医学工程学院
天津大学环境科学与工程学院是环境、能源、市政等方面的人才培养基地和科学研究中心。学院定位和建设目标为“国内一流,世界知名”,按照“高起点、新机制、办特色、创一流、持续发展”的建院方针,不断招揽国内外高级优秀人才,在学科建设、人才培养、科研开发和应用推广等方面协调发展,快速实现重点突破。
学院下设环境科学与生态系、环境工程系、建筑环境与设备工程系三个教学单位和中澳能源合作中心、建筑节能研究中心、座舱空气革新性环境研究中心、建造环境研究室、中心实验室、环评中心、遗传工程研究所及植物生物技术研究所。拥有环境科学与工程一级学科,环境工程、环境科学、市政工程、热能工程和供热供燃气、通风与空调工程5个二级学科。拥有覆盖全部二级学科的博士点和硕士点,并与建筑学院联合培养建筑技术专业博士研究生,建有环境科学与工程博士后流动站。
学院科研实力雄厚,先后承担或参加“863”
“973”、国家“十五”“十一五”重大攻关项目、国家自然科学基金项目、博士点基金项目、天津市重点攻关和基层研究项目。
学院积极开展对外交流,与国际上著名大学、研究机构和企业开展合作,建立定期和不定期的互访交流。通过国外企业资助,为学生建立了科技创新基金和创新奖,鼓励学生积极创新,提高学习积极性。学院40%左右的本科毕业生继续研究生的学习,其中有近一半的学生是经考核合格免试进入硕士研究生学习,一部分学生还能进入硕博连读学习。学院还有一部分优秀学生可以选择攻读院内或校内其他专业第二学位,获得双学士学位证书。50多年来,学院已经为国家输送了大量本科生、硕士生和博士生等高层次专业人才,为中国环境保护、能源利用和市政工程领域的发展作出了重要贡献。
有问必答・关于报考
问题1:生物医学工程有哪些著名企业?
通用公司、飞利浦、东芝、西门子、强生、日立、 中国迈瑞。
问题2:生物医学工程相关产业发展前景?
生物医学工程发展非常迅速,除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高新技术之一,已经成为世界各国竞争的主要领域之一。以医疗器械为例:
2005年开始,中国已成为仅次于美国和日本的世界第三大医疗器械市场。
2006年,中国医疗器械进出口额首次突破百亿美元大关,进出口总值为105.52亿美元,同比增长17.57%。
2010年,中国医疗器械总产值达1000亿美元,在世界医疗器械市场上的份额达到5%,到2050年这一份额将达到25%。
问题3:我国生物医学工程的创始人是谁?
我国生物医学工程的创始人是韦钰院士。她1940年出生,1965年南京工学院电子工程学研究生毕业,1981年获西德亚琛工业大学工学博士学位,是第一位获得博歇尔奖章的中国人,1994年当选为中国工程院首批院士。
问题4:生物医学工程专业有何特点?
生物医学工程是一门交叉学科,以理工科为基础,学习各种相关技术在医学诊断与治疗中的运用。如影像技术,CT、B超的原理与应用;各种医用传感器;典型仪器的原理等。它最突出的特点是:交叉复合、知识融合。比如它融合了工程科学(信息、电子、材料)、医学(生理、解剖)、生命科学(生物学、分子生物学)、理学(数学、化学、物理)、人文社科(文史哲)等学科知识。
问题5:毕业生有怎样的出路?
关键词:生物医学工程;应用型;人才培养
生物医学工程(BiomedicalEngineering)是一门运用工程学的原理和方法解决生物医学问题、具有多学科融合和特定内涵特质的综合性学科。20世纪50年代已形成独立学科,而我国则是在1978年正式确立该学科,该专业主要培养具有良好工程技术、扎实医学基础知识,且能将医学与工程技术进行良好结合的生物医学工程高级技术人才。目前,医疗事业发展中涉及的医学仪器、医学材料等世界上发展迅速的支柱型产业,需要大量该专业人才。根据数据统计,截至2018年底,全国已有124所高校设有该专业,年招生6332人,专科层次相关的专业有4个[1]。我校是目前广东省独立学院中唯一开设生物医学工程专业的本科院校,本专业开设于2009年,隶属于生物医学工程学院(以下简称我院),目前已招收10届学生,截至2019年6月,设有医学仪器、医疗装备与信息管理、医学物理与技术、医学影像应用技术四个方向。本文围绕我校生物医学工程专业开设10年来的教学实践和学生的学习状况、社会需求,从以下几个方面探索具有特色的生物医学工程专业人才培养模式。
1明确人才培养目标
大学教育主要是培养学生的终身学习能力,从社会需求和近几年就业反馈的情况来看,我们将培养方向主要定位于培养具有创新意识的应用型人才,专业领域包括医疗仪器、医用耗材管理、肿瘤放疗技术、医学影像技术,即培养大型医疗设备的操作、维修及管理人员和医院放疗科及影像科技师。为了实现本专业制定的培养目标,拓宽就业渠道,从应用型人才培养定位出发,我们要求学生毕业时能掌握生物医学工程的基础知识、基本理论和专业技能,能在医疗器械企业、医院、医疗卫生机构等相关行业从事医学工程技术的开发、服务、管理等工作,具备较强的知识更新能力和创新意识。近年来,我院通过走访国内开设生物医学工程专业的高校,结合实际情况,在制定人才培养方案时,进一步明确应用型人才培养目标,加强学生创新能力和综合能力的培养。根据我院近年来毕业生的就业情况看,毕业生的就业主要分布在珠三角及周边医院和医疗器械相关企业,这与本专业的培养目标和定位相匹配,就业质量普遍较高,人才培养取得了较好的效果。
2设置科学合理的课程体系
课程设置是人才培养的核心,其合理与否直接影响毕业生的质量[2]。合理的课程体系应紧密结合社会需求和科技发展的变化,及时调整课程设置,更新授课内容,使学生能接受到最新的知识和技术。我校生物医学工程专业下设不同的专业培养方向,经过多年的教学实践,已形成了“前期基础课趋同,后期专业课分流”和“宽口径、厚基础”的教学模式。课程体系由公共基础课、专业基础课、专业课三个模块构成。通过整合我校基础课的优势教学资源,建设相近学科的课程互通平台,实现基础课教学资源共享;利用优质的实习基地教学资源以及专业实验教学平台,加强专业课程的特色化教学、实习教学、专业技能训练和毕业设计,实现“强特色、重应用”教学。在实施人才培养方案的过程中,我们历年来重视医学课程与工程技术课程知识的相互渗透,以培养“医、工融合”的应用型人才为宗旨,在课程设置和课程结构、教学内容和教学方法等方面突出以培养社会需求的特色人才为主线。强调基础课,彰显厚基础,拓宽专业面,注重应用型,加大基础课所占比重,拓展基础学科的范围,整合相关学科联系,不断优化知识体系、构建模块化课程体系、实践体系。通过实践,我们认为,在重视专业基础课学习的基础上,还要注意拓宽学生的专业知识面,尽可能扩大其对专业外延的了解。在具体的课程设置上,本专业采用开设注重基础医学知识的专业基础课程和具有医学特色的电子学、工程学相关课程以及专业主干课程相结合的方式,实现医工融合。既重视基础知识课程,包括专业基础知识课程和医学知识课程,又开设了一批突出各专业方向特色的课程,包括医学影像设备学、医学影像技术学、放射治疗技术学、放射肿瘤学、医用耗材管理、医院信息管理学、医学电子仪器原理与设计、医学图像处理、信号处理等专业课程。总体来说,本专业的课程设置较为科学合理,但仍需加强实践教学和医学基础知识的教育。
2.1增加实践教学比重,强化实践教学
以2018版修订的人才培养方案中生物医学工程专业(医学仪器方向)为例,该专业方向的实验教学有27学分,集中性实践教学环节有12.5学分,实验实践教学占课程总学分比例达到23.51%,比例较为合理,对照《国标》要求,还需进一步加强实验实践教学。
2.2重视医学基础知识教育
通过调研学生毕业3~5年内专业知识对岗位的支撑情况和学生在实习(主要指在医院实习)过程中遇到的问题,本专业除了加强专业课程的教学质量,还应重视医学基础知识如人体解剖学、组织胚胎学、生理学等课程的教学,改革此类课程的传统教学模式,加强实验教学,为学生提供更丰富的学习资源等。
3强化师资队伍建设
我校生物医学工程专业目前有专职教师12人,高级职称教师3人,占专职教师的比例为25%;从中山大学各附属医院、广州市妇女儿童医疗中心等校外临床实习基地聘请17名兼职教师,采用“学院专职专业基础教师与临床实习基地兼职教师”相结合的模式,形成了一支由院长、专业主任和一批中青年骨干教师组成的学历、职称结构合理、素质优良、符合学校目标定位要求,适应本专业发展需要的专兼职教师队伍。在教师队伍的培养过程中,我们积极创造条件鼓励青年教师开展教学和科学研究,拓展专业研究和应用领域,并鼓励教师将科研成果应用于本科教学工作中,最终达到提高人才培养质量的目的。同时,结合专业建设,我们聘请了社会上有实践经验的工程技术人员和具有较高知名度的教师来校任教,指导教学科研,开展讲座。在教学实施过程中,我们根据学科特点和教师特长,组建不同类别课程教学小组,一门课程由多名青年教师共同承担,在学院院长的带领下实行分段教学、课程负责人制,由课程负责人主持课程的集体备课、讨论、集体命题等环节,给青年教师提供合作、探讨、实践的途径,促使教师拓展教学方法与思路,进一步总结、提升和更新自己的教学设计,更好地体现自己的教学个性,不断优化自己的教学行为,提升教学能力。
4加强实践教学环节
我校生物医学工程专业的实践教学主要包括课程实验、实习(创新性实践)、毕业设计三个教学环节,学生毕业前需经历基本技能训练到独立完成课题的全过程训练,毕业时才能具备较强的创新能力和实践能力。实践是检验学生对理论知识掌握程度的一种有效方式,因此,我们要求实验课教师授课时应将实验课程与理论课程有机地结合起来,以此来有效地减少实验的盲目性和因循性,提高科学性及功效性[3]。为增强学生创新意识和动手能力,激发学生的求知欲,我们尝试了不断改革实验教学内容和考核方式,减少重复性、验证性实验,增加综合性、设计性实验,注重课程设计和毕业设计的真实性、实用性,加强实习过程中的实际操作能力训练,如现代医学电子仪器原理与设计开设“心电图机的维修与维护”实验,着重训练了学生的仪器维修技能。为给学生提供科学探索和科研创新的途径,我院开放教学实验平台供学生课余时间使用;组建创新科研兴趣小组,让学生参与教师的科研项目;鼓励学生参加“全国大学生生物医学工程创新设计竞赛”“蓝桥杯”等与本专业相关的专业技能大赛等。实践表明,通过上述多种途径给学生创造基础科研条件,提高其专业技能,能使学生毕业后迅速适应工作岗位。
5努力探索优生优培教学模式
经过多年的探索,我校生物医学工程专业人才培养取得了较好的效果。但随着近年来招生人数的增加,大班教学已无法满足本专业对教学质量的要求,为保证教学质量,我们从2017级开始探索实行优生优培分班教学模式。公共基础课仍采用大班教学,专业基础课及专业课则采用按成绩分班教学的模式,且每学期初进行动态调整。以2018~2019学年为例,2017级两个学期动态调整的学生占比为11.11%,2018级两个学期动态调整的学生占比为13.82%,比例较为合理,且按成绩按学期动态调整学生班级,对学生有较强的激励作用,取得了较好的效果,后续我们将继续探索实践该教学模式,为人才培养提供更多的特色途径。
根据生物医学工程专业的特点,通过开设生物医学工程专业电子类综合实验,实现电子类课程实验内容优化和实践创新。围绕生物医学工程专业,以实践创新作为综合实验教学的目的,将具体的综合实验的实验项目拆分后分布于各门电子类课程实验教学中,使学生在各门课程的实验中通过不断积累,最后完成给定的综合实验项目。主要内容包括:改革教学计划、教学内容,提出相适应的实践内容,建立有利于提高学生实践能力的教学模式。该改革对促进生物医学工程专业的教学工作、提高教学质量具有重要意义。
(1)只有精心确立具有生物医学工程特色的电子实践内容和设备
才能使学生了解所学知识的用武之地,更好地激发学生的自主学习兴趣,将所学理论与专业实际有机结合,提高专业知识的应用力,使学生能真正掌握生物医学电子系统设计。
(2)只有建立科学合理的教学模式
才能培养具有合理知识结构、基本工程意识、较高专业技能和较强创新能力的高素质人才。具体的生物医学工程专业电子类综合实验,包括前期各个模块的制作和后期系统调试两个阶段。其中,前期模块制作融于各门电子类课程的实验内容,要求各门任课老师结合课程教学内容和综合实验题目,确定各自课程的实验内容,要求实验内容为综合实验的一部分,让学生实现各个模块的制作;后期的系统调试则由综合实验这门课完成,要求学生组合前期的各个模块,完成综合实验内容的要求,任课老师根据学生完成情况给成绩。
2基于心电信号采集的电子类综合实验教学
人体心电采集涉及多门课程,如生物医学传感器、模拟电子技术、数字信号处理、单片机以及C语言等。在以上各门课程的实验教学中,让学生完成心电采集各部分的制作,各门课程老师根据学生各个模块的制作情况给这一门课程的实验成绩。根据本校生物医学工程本科专业培养计划,从二年级开始,在模拟电子技术实验课中告诉学生本次电路设计的目的:心电信号采集系统中的放大模块制作。给出心电采集放大电路的性能指标:频带范围0.05~200Hz,放大倍数60dB,共模抑制比80dB,输入阻抗>100M欧姆,输出电压0-5V。学生根据以上指标,参考模拟电子技术课程内容采用运算放大器搭建、调试电路。以上实验内容可以作为模拟电子技术试验课的2-3次试验课内容。类似的,在三年级的微机原理课程实验中,首先告诉学生实验目的:心电信号采集系统中的单片机控制模块制作。要求学生在单片机MSP430上通过C语言编程,控制A/D转换电路,实现0-5V电压的实时采集,主要任务包括制作MSP430单片机模块,编程msp430片内8位A/D模块实现实时采集0-5V正弦信号(转换时间为100μs),以上内容作为3-4次微机原理实验课程内容。对数值化后的心电信号进行频域和时域分析,可以安排在三年级课程的数字信号处理课程实验中,要求学生通过matlab编程实现根据采集的心电信号计算出心率值;同样是三年级课程的生物医学传感器实验则要求学生,整合前面自己设计的电路及程序,采集真实的人体心电信号,显示心电波性和心率值。一个完整的心电采集装置制造过程历时2个学期,整个心电采集系统制作、调试完成后,老师给一个成绩作为综合实验这门课程的成绩。为本校生物医学工程专业学生最后制作的心电采集系统。总之,通过将心电采集系统设计分散到多门课程中,学生循序渐进的完成心电采集相关电路的搭建,编写、调试心电信号处理程序,实现人体心电采集实验的要求,学生在此次心电采集综合实验表现出很高的积极性。
3结语
关键词: 生物医学工程; 实践教学; 综合实验室; 设计性试验
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2012)07-55-02
0 引言
生物医学工程是一门将工程技术与医学相结合,综合运用工程学相关原理和方法,解决医学问题的交叉学科。自上个世纪六十年代以来,生物医学工程已逐步演变为全球发展最快的产业之一。
该专业的本科人才培养目标定位为:具备生命科学、电子技术、计算机与信息科学的基础知识,具有将现代物理学、电子技术、计算机技术与医学相结合的科研能力,并突出应用型特色;掌握开发设计、研究医学仪器的基本方法和技能,毕业后能够从事医学仪器的应用、管理、维修、开发、研制等工作[1]。
按照培养应用型人才的要求和目标,生物医学工程专业学生的电子设计、研发和计算机应用能力被认为是最重要的专业技能。高等学校的专业教育应该将培养学生的这些技能作为教学的重中之重。而学生实践动手能力的培养是学生整体素质和能力提高的一个重要组成部分,也是培养适应社会经济发展的复合型人才的根本需要[2]。
1 生物医学工程专业实践教学存在的问题及原因
实践教学环节不仅仅可以验证学生所掌握的理论知识,同时还可以训练、培养学生的观察能力、思维能力、实际操作能力和严谨的科学态度[3]。有效的实践教学不仅仅是理论课教学的必要补充,而且学生的分析、解决实际问题能力和动手能力只有在实践教学中才能够得到根本提升。但是在目前实践教学中存在的一些问题,影响了课程教学的最终实效,也抑制了学生创新能力的提升,主要表现在以下几个方面。
⑴ 受传统的“重学轻术”观念的影响,长期重理论教学,轻实践能力培养[4]。另外,扩招带来的学校规模急剧增大,实践教学设施建设滞后,加之“双师型”教师严重匮乏,造成实践教学、尤其是工程训练严重不足。
⑵ 单科验证性实验内容多而综合性自主设计实验内容少。目前生工专业各门学科的实验课程中,绝大多数实验项目是针对单一课程某一理论教学内容的验证性实验,这种实验是封闭式的,将学生的思维局限在某一门课程中[5]。而实际上,生物医学工程专业各门课程,特别是其主干课程电子学各门课程之间有着紧密的联系,学生缺少学科开放的实验训练,会导致知识的割裂,难以形成完整的知识体系。因此,当要求学生完成综合性实验项目或自行设计性实验项目时,学生甚至不知道如何查阅资料、制定实验方案、选择实验设备等。
⑶ 使用实验箱协助实验,学生仅仅需要进行简单的线路连接就完成了实验,实验课成为了课堂教学内容正确性的验证。这种实验使得学生很少深究实验原理,难以培养学生的钻研精神和自主创新意识,久而久之,学生对实验课也丧失了兴趣。
⑷ 实践教学基地建设滞后,校企联合还远远不够。这是制约实践教学向着学以致用目标迈进的障碍之一。本科层次的生物医学工程专业毕业生的直接去向之一就是企业,为培养企业用得上、留得住的人才,应该使得学生在实训过程中始终保持与企业的密切联系,才能使学生在生产实际操作中掌握职业岗位所需的技能及相关工作经验,了解应用技术领域的前沿知识,完成由学校到生产岗位的过渡[6]。只有这样,才能使得学生在学习中有明确的职场目标和方向,进而提高学习的主观能动性。
2 建立生物医学工程专业综合实验室的意义
有文献显示,通过对采样数据的因子分析和回归方程的计算,实践教学在学生对教学质量满意度的影响因素中位置显著且影响程度最大[4]。
生物医学工程专业除了机械设计和信号处理等课程之外,其核心课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、单片机应用技术等电子学相关课程。这些课程的实践教学环节在一定程度上相互渗透,且共同构筑了综合性设计实验的各个知识环节。因此,整合各学科实验教学设备和实验教学师资,构建综合实验室,可以有效提升设备利用率和实验室利用率,对培养学生实验设计、科研设计能力,提高学生主动学习意识,打造学生自主创新能力有着十分重要的意义。
⑴ 综合实验室作为生物医学工程专业实验教学平台,可用于形成由单一到综合,由相对独立到科学融合的实践教学体系[1]。这个体系,可以对学生的工程技术实践能力进行强化训练,以提高学生的科研素质和专业应用技能,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,真正做到学以致用。
⑵ 综合实验室可用于形成以自学为主,将理论与实践融为一体的启发式“教”与“学”体系。文献显示,中国和美国大学工程技术专业培养模式最大的区别在于,中国大学的教育以课堂“填鸭式”为主导,而美国大学生的主要学习过程不是在课堂上,而是在课外时间完成的[7]。通过综合实验室,教师可以在实验前交给学生实验内容概要,让学生明确实验目的、步骤及需要取得的结果,鼓励学生进入实验室通过查阅文献,自行完成实验设计,自主进行实验,并分析和解决实验中出现的问题,最终取得满意实验结果。而教师,在实验中不再是主导地位,而仅仅起到答疑和辅助实验的作用,充分锻炼学生的动手能力,提升学科技能。