发布时间:2023-12-20 10:44:56
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目前,在国内开设生物医学工程专业的高校仍然主要以传统授课式讲解(Lecture-BasedLearning,LBL)的实验教学模式为主,实验教学中存在如下问题:(1)实验教学由教师做主角,实验设备、实验材料、实验设计,甚至于实验记录都是老师早就准备好的,实验结果也是教师了然于胸的。学生缺少自主性,抹杀实验课的学生主体地位[1]。(2)传统实验教学内容偏重验证型实验,综合型、设计型、创新型实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定,忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性,存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。(3)传统实验教学没有考虑学生的学习兴趣,学生通常没有积极参与解决问题的意识。(4)原有实验教学大纲中设置的演示性、验证性实验比较多,不仅造成课程拥挤,而且使基础学科与实践脱节,学生对知识的运用能力差,缺乏横向思维。因此,在生物医学工程实验教学中引入国际上先进的PBL(Problem-BasedLearning)教学模式,结合传统LBL学习策略,探索PBL+LBL教学法,是一个达到师生双赢的教学设计[2],必将在促进高等教育实验教学改革、实验室管理改革与发展、培养具有实践能力的复合型医工结合人才等方面具备重要意义。
2.实验教学改革的研究方法
温州医科大学作为浙江省省属高校里最早开设生物医学工程专业的学校,越来越重视生物医学工程专业实验课程的改革。我们在着手分析各门实验课程特点的基础上,寻找PBL与实验课程的结合点,辅以LBL实验教学模式,并在日常实验教学中进行实践,在这一框架下重新组织实验教学内容并进行实验教学模式改革。
2.1实验教学模型的构建本课题研究组根据我校生物医学工程实验教学的师资力量和现有实验室资源,按照专业教育人才培养目标,引入PBL教学模式,结合传统LBL教学方法,分教学内容、教学目标、教学活动、教学环境、教学评价5个方面提出基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式的理论模型。
2.2实验课程设计及应用研究为了使PBL+LBL教学模式在生物医学工程实验课程中实施的效果可以更直观,笔者以生物医学工程专业实验课程当中重要的一门专业基础实验课程《医学电子仪器实验》其中一个实验项目“心电信号的测量”为例,根据提出的基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式理论模型进行应用研究。《医学电子仪器实验》教学内容设计:①实验的系统知识:学生进行PBL+LBL实验教学模式后,可以习得生理学、信号与系统、数字信号处理、电子技术基础、医学传感器等一系列内容,增加知识覆盖面。②实验的问题设计:在实验室现有设备基础上,如何进行心电信号测量、血压信号测量和血氧饱和度测量?《医学电子仪器实验》教学目标设计:①实验前需要掌握的知识:导联组合方式、人体心电信号提取、过压保护电路设计、电极和导连线串入的高压信号处理、导联切换电路、前置放大电路、多级放大电路、模数转换电路,等等。②实验的能力培养:可以充分调动学生的学习热情和求知欲,培养学生的创新和自主学习能力,让学生掌握更多电路设计知识和综合检测等技术。③实验后的习惯培养:培养学生解决问题的能力、习得系统化的文化知识并培养良好的学习习惯,为终身学习奠定基础。《医学电子仪器实验》教学活动设计:①实验前资料搜集:实验前,实验教师通过LBL教学方法讲解实验的基本原理和要求后,学生首先通过查阅有关参考书和利用图书馆资料,结合实验课程网络资源的资料,了解心电信号的特点,明确测量心电信号的临床意义,独立设计详细的实验操作方案。其次教师要求学生查阅实验有关的文献资料,让学生了解心电信号的采集过程,比较不同参考资料的实验方法,在本实验室现有条件下选择适合的仪器,设计心电信号采集电路。②实验中的小组讨论:学生分组讨论是PBL+LBL教学法的关键。笔者让学习成绩较好的与较差的学生混合编组,每组5~8人,使大家相互带动,共同提高。通过小组讨论和实验指导教师引导使学生认识实验中必须解决的关键问题。在以上问题的基础上,各小组对实验如何操作进行讨论,形成实验的初步方案。然后教师对各小组实验操作方案点评,确定最终的实验操作方案。③实验的操作与总结:各小组学生将依据讨论制订的最终方案进行实验。在实验操作结束后,由教师组织全班学生对各小组实验结果进行比较、讨论,对实验中未解决的问题和新发现的问题进行探讨、交流,将《医学电子仪器》的理论知识与实际临床问题联系起来,进一步深化学生对理论知识的掌握。
2.3实验教学考核评价机制改革实验最后成绩包含如下几个部分:资料搜集、小组讨论情况、参与实验方案制订、实验操作、实验结果的分析处理。本课题组将以上实验成绩有关的几部分效果评价权重分配为(过程评价:资料搜集(5%)、小组讨论情况(10%)、参与实验方案制订(15%)、实验操作(20%);结果评价:实验结果的分析处理(50%)),实施考核实验过程评价与实验结果评价并重的评价方式。这样的设计有利于对教学效果和教学目标的实现情况进行随时评估,学生根据评估结果可以随时反思自己仍存在的问题。
2.4实验教学考核方法评估笔者选择生物医学工程专业2012级学生开展实验研究,共4个班级120名学生,在2013~2014学年第二学期和2014~2015学年第一学期进行实验课程教学中应用PBL+LBL实验教学模型,对实验前后得到的实验成绩数据进行统计,并用SPSS10.0软件进行分析和T-student检验,P<0.05为统计学差异显著性。笔者通过设计问卷调查及组织访谈的形式,在实验教学活动结束后,采用不记名的方法,从如下几个方面调查学生对PBL+LBL实验教学模式的效果评估。共发出调查问卷120份,回收率为100%。在PBL+LBL实验教学模式给学生带来的收获方面的问卷调查中,问卷中有96.5%的同学表示解决实践问题的能力得到了提高,只有2.5%持不确定的态度,1%的同学认为自己并没有什么收获;在PBL+LBL实验教学模式对增强自学能力、拓宽知识面及增加信息量有多大影响的问卷中,95%的同学表示各方面能力得到了一定的提高,收获颇丰;在PBL+LBL实验教学模式对学生以后学习和工作的帮助方面,表明大约91%的学生认为该课程对今后学习和工作非常有帮助、有帮助和有一定帮助;大约87%的同学对应用PBL+LBL实验教学模型感到非常满意、满意和基本满意,表明实验教学模式的设计获得了学生的普遍认可;大约84%的同学对实验教学的评价方式持非常满意、满意和基本满意的态度,表明PBL+LBL实验教学模型评估方式获得了学生的认可。
2实验方式方法改革
在学生掌握了常用的实验仪器如数字电路实验箱、万用表、信号发生器等的使用方法,熟识了常用的集成电路芯片的基础上,结合各实验项目的要求及特点,采用多种实验方式来完成实验。验证性实验可只用数字电路实验箱来实现,多个芯片同时在实验箱上连接,连线方便,费时较短,一次实验课中可以完成多个任务。较简单设计性实验采用分立元件连接来构建电路,既可以锻炼学生动手能力,又可以在规定时间内完成实验。综合设计性实验由于难度最高,可让学生用软件仿真出电路原理图,然后制作PCB板,实现电路实物。课程开始时教师讲授的时间不易超过15min,主要帮助学生完成对实验的理解,思路的建立。实验方案的设计、实验电路的搭建及问题的排解,要有学生自主完成。在实验进行中,教师和学生各自的定位要准确,教师主指导,注重培养学生的实验兴趣。在整堂实验课中,要让学生体现主动性,感受到“做中学”的乐趣。由于实验内容大部分为设计性实验,如果纯粹依赖实验指导书进行教学,较难达到培养学生电路设计能力的目的。因此在现阶段,采用项目驱动法来开展实验教学,具体做法为:开学初把数字电子技术实验的所有实验项目以电子文档的形式发送给学生,每个设计性实验只提供设计任务、设计要求和可供参考使用的芯片种类,设计方案和电路原理图由学生自主完成。这样既可以改善学生的懒惰思想,又可以实现课前预习、培养学生查阅参考文献的和初步设计的能力。对于学时较长和难度较大的实验项目,2~3名学生可组成小团队,团队成员在参阅大量参考文献后进行小组讨论,多次讨论后确定设计方案。在电路构建及测试过程中,每个成员都必须积极参与,教师也给予一些必要性的指导。经过两年的实践发现,该实验教学方法有效增强了学生的自主学习能力、分析问题及解决问题能力、自我管理能力、团队合作能力和创新实践能力。每次实验完成之后,学生不仅对相关知识有了更深刻的理解,也获得了满足感,极大提高了学生参与实验的兴趣。
3实验室教学管理改革
对于任何一个实验项目,都允许并鼓励学生之间相互交流,教师作为引导者虽不过多干预学生的实验过程,但是也积极关注他们的实验进度,认真聆听他们的实验想法,适时给出建议,甚至和学生进行热烈讨论,帮助他们构建更正确的实验方案。当学生搭建的电路不能正常工作时,不过多责备,反而是启发他们自己寻找问题的所在,鼓励学生多思路分析问题。因此,实验室的氛围既严谨又活跃,绝大部分学生都非常专注的投入到实验中,实验效果理想率可达到95%以上,实验数据抄袭的现象非常少。
4实验考核方式改革
很多学生不重视数字电子技术实验教学的原因之一就是其考核方式不太合理,实验成绩要么只占数字电路课程成绩的百分之二十,要么只由实验报告的成绩和平时考勤成绩组成,导致有些学生认为只要期末考试卷面成绩高就行,实验做不做问题不大,有些学生虽然每次实验都出勤,但是在实验室并不认真做实验,实验报告抄袭他人。基于这些现象,近两年本院生物医学工程专业开展的数字电子技术实验考核方式做了如下改革。
(1)电子技术实验单独为一门课程。该课程成绩中模拟电子技术实验成绩占50%,数字电子技术实验成绩占50%。就数字电子技术实验成绩而言,平时出勤率仅占10%,实验过程中的表现占40%,系统设计实验考核成绩占30%,实验报告成绩占20%。因此,学生的实验态度与实验能力最大程度上决定了其课程成绩。这就使得绝大部分学生能以正确、积极的态度来对待实验课程,并尽量通过自主努力完成实验。
(2)系统设计实验项目考核时,分模块考核。比如在《交通灯控制电路设计》实验项目中,总分100分,完成时钟信号源电路模块,得10分;完成定时器模块,得25分;完成控制器模块,得40分;完成译码驱动器模块,得15分;设计方案阐述和回答教师提问部分完成,得10分。这样不仅避免由于电路硬件原因导致电路系统最终实验效果不理想而得零分,打击学生信心的情况出现,又可以让学生在实验过程中能逐级测试电路,保证最后的电路系统效果理想,且对学生的团队合作能力和答辩能力进行了培养。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)38-0247-02
生物医学工程是理、工、医等学科交叉渗透的新兴学科,是应用最先进的理工科的理论与方法研究人的生命现象与规律[1]。基于医学类背景院校设置的生物医学工程专业,能够为学生提供系统的医学类课程教育,完善学生的医学知识体系,但是由于学科背景缘故,工程实践资源相对缺乏[2]。围绕“走医工结合之路,培养复合型医学工程人才”这一目标,努力提高学生的动手实践能力,培养学生的创新意识、创新思维、创新能力的创新型人才,加大建设实践教学平台是专业建设的重要环节。
一、建设理念与思路
为适应新世纪高素质、创新型人才培养的需要,结合山东省高等学校实验教学示范中心建设标准及学校总体发展规划,以笔者所在的学校生物医学工程专业人才培养模式创新实验区为依托,使实验室建设、实习基地建设与专业建设、学科建设相协调。坚持“注重医工结合,实践能力突出,综合素质全面”的培养目标,以学生为本,完善以知识传授、能力培养、素质提高为核心,在实验内容、实验方法、实验设备和实验技术等方面紧跟学科发展前沿,不断提高和完善。
二、实践平台的特色、成果
1.建立医工结合实验室。实验室是高等学校教学科研的重要基地,是高等学校人才培养体系的重要组成部分[3]。为满足专业教学需求,我们不断加大投资力度,更新实验设备,改善实验条件,完善实验教学网络,充实教学资源,扩大教学覆盖面,优化实验项目,开发新型的实验仪器和软件系统。提高实验设备的利用率和实验资源的共享性,为满足实验教学,提供品质优良的丰富资源。我们根据专业课程体系的要求,先后建成了医学电子电工实验室、医学信号检测与处理实验室、生物医学图像处理实验室、医疗电子仪器实验室等四个专业教学实验室,满足专业教学,培养学生的工程实践能力和提高学生医工结合的学术水平。利用学校资源,建立学生综合创新实验室,在运用于学生科研训练、挑战杯和电子设计等项目中,发挥了重要的作用。
2.建立多样化的实习基地。当前,各个高校招生规模不断的扩大,实习基地建设面临困难的局面,我们通过研究新时期企事业单位的特点,制定了建立校外实习基地的原则,采取了多种合作模式,开发了基地的功能[4]。通过各方面的努力,我们已经建立的校内外实习基地达到八个,为不同学习阶段的学生提供实习场所。一是利用学校实验中心优势的场地资源,通过接收附属医院和合作单位的更新换代产品,建立校内实习基地,供学生在课程学习阶段熟悉和了解;二是在实习基地的建设过程中,我们本着就近原则和经费节约的原则,充分利用学校周围的资源,和其他高校相关专业共享实习基地,保证了合作和联系的经常性和及时性。
3.图书资料室与实验室一体化建设。在实验室的建设过程中,我们充分借鉴其他实验室的先进经验,实行实验室和资料室一体化建设[5]。生物医学工程专业是一个对现代信息技术要求较高的专业,在专业建设初期,我们通过购买或单位捐赠等方式一并建设了专业的资料室,但是信息化技术的发展日新月异,因此,我们在实验室建设的过程中,充分考虑到专业需求,建立网络资料室,由专人定期到网上搜集相关的书籍和资料并整理出来,作为资料室资料的补充,供师生学习和科研使用,为师生提供丰富的技术资料。
4.加强双师型的师资队伍的培养。高素质、相对稳定、能熟练掌握现代技术并对实验室进行科学管理的实验教师队伍是搞好实验室建设,提高实验教学质量的基本保证[6,7]。我们遵循“引进与培养并重,竞争与激励兼顾”的建设原则,加强有工程意识、工程综合能力,工程教育方法的实验教学队伍建设。积极支持教师开展实验教学改革,鼓励教师不断开发新型实验项目。坚持理论教学与实验教学并重。加强实验教学教师的对外交流与培训,不断改善学历结构,提高实验教学水平,提高实验教学团队的整体素质。
5.深化实践教学体系改革。按照多层次、分阶段提升的原则,改变传统的实践教学模式,构建新的实践教学体系[8]。重新编写实验教材,确保实验教材的内容能够反映出前沿学科的新知识、新内容。在原有实验教材的基础上,根据学科需要适时更新实验项目和实验教学内容,淘汰过时的项目和内容,将当前最新的技术和方法纳入进实验教学中来。加大综合性、设计性和创新性实验。在实验课教学中,充分研究相关课程的实验内容的关联性,设计实践教学。加强实验教学资源、信息平台、网络建设;完善实验室开放管理制度。坚持以学生为本的教育理念,不断挖掘人员和资源潜力,使实验室开放内容和开放领域不断扩大。为学生提供优质服务,建设开放式的综合实验室,让学生充分利用业余时间进行创造性的学习。综合实验室为学生参加大学生电子设计竞赛和挑战杯提供了有利的硬件条件。
经过近五年的建设,、本校的生物医学工程教学实践平台建设取得了一定的成效,为学生工程实践和创新能力的提高提供了强有力的支撑平台。学生在软件大赛、数学建模大赛、电子设计大赛、挑战杯等多次获奖,毕业生获得用人单位的青睐,已与国内外多家企事业单位达成人才培养合作协议。但实验室的建设是一项长期而艰巨的工程,实验教学改革任重道远,还有很多问题需要解决。
参考文献:
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[2]李宏恩.医学类院校工科专业的局限性及发展对策[J].中国医学装备,2011,7(11):29-30.
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[4]周峰.21世纪校外实习基地建设探索[J].黑龙江科技信息,2007,8:164-165.
[5]赵志强,刘志成.生物医学工程实验室与资料室一体化应用实践.实验技术64与管理[J],2009,26(6):151-152.
生物医学工程( Biomedical Engineering,BME) 起源于20世纪60 年代,它综合了生物学、医学和工程技术学的理论与方法,是多门理工类学科向生物与医学渗透并相互交叉,从工程学的角度展开研究,以解决人体医疗的若干问题的学科。因此,生物医学工程专业是多个学科发展到一定水平交叉产生的新型高技术边缘学科。随着IT产业与医疗行业的高度融合,培养高层次的研究型、应用型技术人才逐渐成为生物医学工程专业人才培养的主要目标。
当前,生物医学工程专业毕业生面临的工作需求不仅包括传统的医疗设备管理、销售、操作和维修,还包括信息化医疗设备的研究、设计、开发和生产等。而医学类院校在“C语言程序设计”教学中普遍存在着教学内容过于偏重语法基础知识,教学案例与医学专业结合不紧密等问题,因此,医学院校有必要从教学、管理和实践等方面入手,深入探索适应新型人才培养需求的教学模式。
二、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的开设现状及问题分析
“C语言程序设计”是理工类大学生必修的专业基础课,也是医学类院校生物医学工程专业必修的计算机基础课程之一。该课程开设的目的在于使学生掌握基本的程序设计方法和技巧,为医学生提供一个动手、动脑、独立实践的机会,培养医学生良好的程序设计风格和严密的逻辑思维能力,为进一步学习计算机相关知识和医学专业知识奠定基。各医学类院校在“C语言程序设计”教学中也存在以下几个方面的问题:
1.“C语言程序设计”课程教学难度大
一方面,目前医学类院校“C语言程序设计”课程大多选用理工类非计算机专业的通用教材,而“C语言程序设计”课程本身具有概念抽象、语法结构复杂、数据类型繁多等特点。因此,对医学生而言,利用较少的课时学习“C语言程序设计”课程仍然具有不小的难度。
另一方面,为使医学生系统地掌握“C语言程序设计”相关知识,教学过程中容易出现课堂知识容量过大的情况,这都不利于医学生对知识的掌握。
2.“C语言程序设计”课程学习兴趣低
目前,医学类院校在“C语言程序设计”教学中更加侧重C语言语法结构等基础知识,对各种应用实例的开发、运行过程讲解得深度不够,学生实践练习机会少,学习过程较为枯躁。另外,教学实例多选用教材上的小程序,虽然方便学生预习复习,但由于缺乏界面设计、模块接口设计等实践操作,无法与生物医学工程专业的研究方向和实际需求相结合,导致学生学习兴趣低。
3.计算机知识与医工专业知识教学融合度低
当前,大部分医学类院校生物医学工程专业开设的计算机课程除了“C语言程序设计”之外,还包括汇编语言、数据库基础、微机原理与接口、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号处理技术等。各门计算机课程与医学专业课之间是相辅相成、互相联系的。例如,医学类专业课“医用传感器”实验中需要用汇编语言编写程序与单片机连接进行模拟实验。从这方面来说,计算机知识与医工专业知识存在较高的融合度。然在,实际教学过程中,由于医学生更加注重医学类专业课的学习,因此容易忽视“C语言程序设计”课程与其他专业基础课之间的联系,更谈不上与这些学科之间的融合学习。从而导致了“C语言程序设计”课程失去了计算机基础课程的服务性地位,降低了计算机知识与医学专业知识的融合度。
三、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的融合教学研究
“C语言程序设计”课程的融合教学是指根据生物医学工程专业的课程结构特点,在相关专业课的教学过程中,将C语言程序设计的思想和技巧融入生物医学工程专业的实际需求中,统筹课程体系中的各要素,整体协调,相互渗透,形成基于专业、依托学校、联合医院和企业的“三位一体”融合式教学培养模式。
1.基于生物医学工程专业,调整“C语言程序设计”课程
C语言是一门高级程序设计语言,对于医学生来讲,C语言的地位就相当于一门外语,是人和计算机相互交流的工具。所以,医学生学习“C语言程序设计”就像人学习外语一样,主要要学习本语法、语义和认知过程。C语言的语法规则主要包括常量和变量定义方法、数据的运算规则、程序设计的三种基本结构(顺序、选择和循环)、函数定义及调用方法等。C语言的语义规则要求学生掌握三种基本结构、利用数组批量处理数据、利用函数进行模块化程序设计以及利用指针促进程序模块化进程的思想和方法。C语言的认知过程,主要侧重于培养学生养成良好的编码规范。
由于生物医学工程专业与智能医疗器械设计、批量数据处理、故障检测等有着较为紧密的联系,因此,在“C语言程序设计”教学时除了要求学生掌握常用的语法和语义规则外,还要重点学习数据的批量处理技术和模块化程序设计等知识。
2.依托医学院校,形成多学科交叉发展
根据生物医学工程专业的课程设置,发挥“C语言程序设计”的基础性作用,形成以“C语言程序设计”为核心的多学科交叉发展。例如,对于相对晦涩的汇编语言课程的学习,可以在安装C语言编程平台(MicrosoftVisualC++ 6.0)的同时,再安装另一调试工具软件OllyDBG。对于调试版(Debug编译选项组),使用MicrosoftVisual C++6.0进行调试,将C++源代码反汇编;而对于版(Release 编译选项组)使用OllyDBG进行调试。
例如,某医院“专家预约系统”程序实例。该医院某科设有5个专家诊室,为保证看诊质量,平均分配医疗资源,医院规定:①每个专家每天只接待20个患者;②患者就诊诊室采用循环预约的方法,即1到5号、6到10号……患者分别预约1至5号专家,如此重复至所有专家预约完毕。编写“专家预约系统”程序,要求约诊单上提示患者预约了哪位专家,应该去几号诊室就诊。
分析,在Visual C++6.0环境下,使用循序程序结构与多分支结构进行嵌套实现上述功能。程序命名为“专家预约系统.cpp”,代码如下:
#include "stdio.h"
#define MAX 100
void main()
{ int i,j,m;
char flag[30];
for(i=1;i
{ printf("\\n请按“预约专家”按钮开始预约!");
gets(flag);
m=i%5;
switch(m)
{ case 1:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n",i,m);break;
case 2:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 3:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 4:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 0:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,5);break;}}
printf("对不起,今天预约人数已达上限,请转到普通诊室或明天预约!\\n");
程序执行过程中,以“Enter”键代表“预约专家”按钮,按其他键不执行预约专家操作。在Visual C++6.0中编译、链接、执行后,生成可执行文件“专家预约系统.exe”。程序运行结果(部分)如图1所示。
运行OllyDBG,打开上例中的生成文件“专家预约系统.exe”,得到反汇编代码如图2所示。
将C语言与汇编语言以及医学常见现象进行融合教学,一方面,能够充分发挥“C语言程序设计”的基础性地位,使医学生迅速理解并掌握汇编语言程序。另一方面,通过不同编程语言之间的融会贯通,极大地调动了医学生学习“C语言程序设计”的积极性和主动性,提高了学习效率。
3.联合医院和企业,开展订单式培养
生物医学领域独占鳌头的美国,大多数高校都与企业签有联合培养实习计划。医学生的实习多在高年级完成,因为高年级学生已经完成了通识教育知识的学习,并且在工程、数学、生物工程设计、仪器、生物及生物材料等方面已有了足够基础知识和基本能力参与生物工程方面的实践项目。联合医院和企业,开展订单式培养,一方面,可以使医学生在专业领域的联合培养实践活动中获得实践经验;另一方面,专业实践活动又能够很好地促进对其他专业课程的学习和理解。因此,联合医院和企业开展专业实习实践活动,通过对“C语言程序设计”课程理论知识的实践应用,有助于促进学生将基础理论知识与技术需求紧密结合起来,扎实学生的基本功,提高医学生的就业竞争力。
四、结束语
本文建构的“三位一体”融合教学培养模式,能够有效地解决生物医学工程专业“C语言程序设计”课程开设过程中出现的问题,充分发挥“C语言程序设计”课程的基础性地位,对提高生物医学工程专业人才素质,提升医学生实践水平,都具有一定意义。
参考文献:
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中图分类号:R318.08文献标识码:A文章编号:1671-7597(2012)0410005-02
0 前言
聚乙烯醇(PVA)是由醋酸乙烯酯经过醇解,水解或氨解而得到的水溶性高聚物。PVA水凝胶是线性高分子通过交联形成三维网状结构,再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质。PVA水凝胶由于具有低毒性,吸水量高,机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)以及生物相容性[1]好等优点,在生物医药,食品工业,渔林业等方面备受瞩目。本文简述了PVA水凝胶的制备方法、改性研究及应用,同时详细介绍了PVA水凝胶“反复冷冻解冻法”的机制、特点,与生物大分子明胶的共混改性及在生物医药方面的应用[2-7]。
1 PVA水凝胶的制备
PVA水凝胶的合成根据交联机制可以分为物理交联法,化学交联法和辐射交联法三种。物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”[8-9]和“冻结部分脱水法”[10-11]通过物理交联得到的水凝胶物理机械性能有很大的改善,交联过程可逆,但是透光性不好。可通过改变溶剂类型或使用混合溶剂等方法来改善。日本Hyon[12]等人用水和DMSO有机溶剂,通过冷冻处理得到透光率高的PVA水凝胶。化学交联主要采用化学交联剂,通过共价键或配位键的作用使PVA分子链之间形成凝胶。通过化学交联制得的水凝胶,保水性和某些力学强度有一定提高,但是透明性不好且含水量不高。辐射交联主要是利用γ射线、电子束、X光及紫外线等直接辐射PVA水溶液,或辐射用物理交联法制成的PVA水凝胶。经辐射制得的水凝胶因不需要添加任何添加剂,所以PVA纯度高,光学透明性好,但力学强度不高,抗蠕变性差,同时强烈的反应条件常常造成某些优异性能的损失。将辐射交联制得的PVA水凝胶经一定的物理处理过程可以使凝胶部分结晶化,从而提高了机械强度[13]。
2 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成胶机制及性能特点
2.1 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成胶机制
此法是将一定浓度的PVA水溶液浇铸于模具中,在-10℃~-40℃的条件下冷冻成型。时间为一天左右。然后将试样在室温下放置1~2小时融化,上述冷冻,解冻过程反复数次(一般为三到五次),可以得到弹性好,具有一定的机械强度、不透明的水凝胶。
此法的成胶机制目前比较成熟的有以下两点[14]:1)凝胶化是网络形成的结果且在凝胶化初始阶段形成高分子聚集区和非聚集区。2)凝胶在水溶液中形成首先是高分子氢键的作用。
这种物理交联所制备的水凝胶是分子链间通过氢键和微晶区等物理交联点形成的三维网络结构。当PVA溶液冷冻处理时,分子链运动减弱,链之间的接触时间变长,链之间的距离缩短,有利于分子链上的羟基间形成氢键缔合,同时PVA在低温下结晶作用,促使了物理网络交联点的形成,使形成了完善程度不一的结晶结构。柳明珠等认为当在室温下解冻时,由于交联点仍然稳定,所以该凝胶不会溶解。当反复冷冻处理后,少量可以活动的链段及未交联的分子链进一步交联,使得结晶结构不断完善,进而形成不溶于水的凝胶。Willcox研究表明:链段中微晶的形成,多数由第一次的冷冻解冻中决定。编排链段成3~8纳米的间距,被分隔与平均距离为30纳米的不规则的网格中。
2.2 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成型条件及特点
“反复冷冻解冻”法制备的水凝胶具有高强度高弹性,含水率也较高。凝胶的成型条件取决于PVA的分子量,浓度,冷冻条件、解冻条件及循环次数。潘育松等人研究表明:此方法制备的PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达2.27MPa。但当浓度大于20%时,溶液粘度较大,分子量较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%~15%之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相平衡。冷冻温度一般在低于-10℃下进行。我们实验发现,15%的PVA溶液在-20℃下具有好的物理及力学性能,所以-20℃是常用的冷冻温度。此方法制备的PVA水凝胶不使用有毒性的有机交联剂,保持了良好的生物相容性,属于可逆性水凝胶,随着环境参数的变化,可以使物理交联点改变,还可以被溶解。因为方法简单,所制水凝胶与化学交联无明显差别,因此近年来备受亲睐,在许多领域,极具开发潜力。
3 PVA水凝胶的改性方法及与明胶复合的研究
3.1 PVA水凝胶常用的改性方法
PVA水凝胶常用的改性方法有:1)化学改性法:通过接枝等化学方法,改变PVA分子链的化学结构,或把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。如将利用苯酐或琥珀酸酐与PVA酯化,可得到侧链含有羧基的PVA。这种PVA还可以与双官能团的化合物如芳香族二环氧甘油醚反应,得到交联的PVA。这种立体网络结构使PVA薄膜的化学稳定性和选择性提高[19]。2)物理共混法:利用高分子链间分子间作用力形成分子聚集体,从而制备出性能优良的复合体系。但复合的材料要有良好的互溶性。例如董彦博[20]等以丙三醇为增塑剂,加入一定量的淀粉,对PVA膜进行了改性,研究表明,加入淀粉后薄膜的水溶性得到很大改善。3)与无机填料或有机小分子复合:其中无机填料包括生物活性陶瓷颗粒,如磷酸三钙,生物活性玻璃等。不仅保持了生物活性,同时提高了力学性能。有机小分子经常用复合剂,来降低PVA水凝胶的摩擦系数,改善摩擦性能。4)与生物活性分子的复合:一般通过生物活性分子的水溶液或悬浮液同PVA溶液共混,制得成型凝胶或用生物活性分子的溶液淋洗水凝胶,让生物活性分子扩散进去。常用的生物活性分子有胶原质,透明质酸盐、纤维素、壳聚糖,海藻酸盐等。
2 专业实验室的发展现状
十余年来随着生物医学工程专业实验室的不断发展壮大,管理方法落后、管理体系不健全、管理制度不完善等各个方面的弊端也不断暴露。
2.1 实验室设置理念陈旧
生物医学工程专业实验室的设置是根据培养方案的课程设置,分类归纳后对应相关课程建立的。这类实验室对于多学科交叉融合的专业在实验教学中显出力不从心。有些实验室所承担的教学任务太少;有些实验课程安排混乱,上课时间交叉,导致学生实验连续性差,不仅造成实验器材的浪费,同时学生的实验效果也会受到影响。
2.2 实验室管理人员的短缺
由于高校学生扩招及专业让人才的短缺,导致专门的实验室管理人员的缺乏。目前,生物医学工程专业实验室的有些实验室是由理论教师兼顾管理,这就在一定程度上造成了管理上的混乱,严重影响了实验室功能的发挥和完善。
2.3 实验设备的购置不合理
专业实验室的实验设备的购置,不仅要满足实验课程所需,还需要在专业性、实用性和创新性方面有所考量。目前,有些仪器设备使用率太低,不能充分运用到本科教学和科研活动中,造成了资源浪费。
3 专业实验室的建设与管理措施
实验室建设包括硬件建设和软件建设两个方面,硬件指的是实验室环境、实验设备等[1],软件管理包括建立健全实验室的各种规章制度,培养具有较高业务水平和高素质的实验室技术人才等[2]。根据生物医学工程的学科特点及实际情况出发,提出了几点改革措施:
3.1 教学团队型实验室设置
为了避免实验室使用不当、管理混乱的状况,提出利用实验教学团队来配置实验室的措施。由执行实验教学的骨干教师,可进行实验设备开发、维护的实验技术人员和进行实验室日常管理的实验人员组成的一支结构合理、相对稳定、业务过硬的实验技术队伍[3]。每个教学团队配置一个教学研究实验室,必修课程之外,各个实践环节由团队教师带领指导。这样,学生能够始终跟随教师参与到真正的科学研究当中,对于实验仪器也能充分利用,充分发挥实验室的功能。
3.2 完善设备管理机制
实验仪器设备的管理直接反应整个实验室的水平和管理效果。实验仪器从采购、收货、入库、验收到使用等各个环节都必须明确到个人,不要采购一个人,验收又一个人,导致有些设备在各个环节上都容易出现问题,而追根溯源却无从查起。仪器设备的专人负责到底制度,避免了乱买仪器,验收松懈,责任推诿等现象,充分实现仪器设备的功能,提高使用效率。
3.3 利用科研牵动实验教学内容改革
Principles and Techniques Teaching and Reform
CHEN Changming
(College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642)
Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course, the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform, analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering, it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.
Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform
0 引言
基因工程是二十世纪八十年代在分子生物学和分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴学科。它的主要研究内容是体外将核酸分子插入质粒或其他载体分子,构成新的遗传物质组合,并将其转化到原先没有这类遗传因子的寄主细胞内,且能持续稳定地表达和遗传。因此,应用基因工程技术,人们可以按照自己的主观愿望,创造出自然界原本不存在的新生物类型。科研人员正是利用这一特征,已在提高农作物产量,改善品质,增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。园艺作物主要包含果树、蔬菜、观赏植物三大类经济作物,基因工程在园艺作物品种改良,关键基因的发掘,种质鉴定等方面有着重要的作用,如今很多农业院校园艺系相继开设了研究生的园艺植物基因工程原理与技术课程。
1 研究生基因工程原理与技术课程教学与实践改革现状
为了适应现代生物技术的飞速发展和达到培养高素质科研人才的要求,基因工程原理与技术课程已被设置为包括生物技术、生命科学、生物工程在内的生物相关专业、医学专业及农林专业本科生和研究生的必修课。由于基因工程技术在生物科学研究中的地位举足轻重,在众多综合院校和农业院校都开设了基因工程类课程,对基因工程类课程改革做了许多研究工作。阮小蕾等探讨了本课程在传统的理论和实验教学中存在的不足,结合笔者的教学经验,在教材建设、教学内容的改革与建设、实验配套的硬件与软件建设、实验教学安排等方面进行了探索,总结出了一套行之有效的理论和实验教学方法。姜大刚等对研究生基因工程实验教学改革进行了探讨。提出了以教学大纲为指导开展教学,做好课程规划;构建“和谐课堂”,重视教学效果;教学内容的与时俱进和不断充实完善;重视师资队伍建设,发挥骨干教师的模范作用;科研内容的渗入和应用等观点。马婧等针对园艺专业研究生的特点和人才培养要求,提出了根据课程性质,合理安排课程时间,针对专业特点,选择理论教学内容。并探讨了实验教学实践的方法,提出了采用小班教学,“高带低”的辅助教学模式。
2 园艺研究生植物基因工程原理与技术课程教学与实践存在的问题
园艺植物基因工程原理与技术是针对园艺专业低年级硕士、博士研究生的一门专业选修课程,包括基因工程原理讲授和实验技术操作两个部分。以笔者所在的华南农业大学园艺学院为例,该课程是针对园艺相关专业(包括果树学、蔬菜学、花卉学、园艺产品采后科学、茶学)低年级硕士和博士研究生开设的一门专业选修课程,该专业生源大部分为园艺专业本科毕业生,同时存在一些跨专业考研的与生物不相关专业的学生,他们在本科阶段没有学习过基因工程、分子生物学、植物生物技术等相关知识,相对来说,存在学生基础知识薄弱、专业背景复杂、研究方向多样等因素,这为园艺植物基因工程原理与技术课程在园艺专业研究生中的教学带来了一定的困难。除此之外,开设时间短,课时少,一些学校的实验条件有限等现实情况也成为了该课程开展的制约条件,另外由于很多同学以前没有做过分子生物学方面的实验,对基因工程实验的操作非常生疏,因此也必要对他们进行特别的指导与教学。针对以上问题,该课程应结合专业特色和教师个人科研工作,让研究生掌握一定的基因工程技术,为今后的研究和生产工作奠定基础,本文从课程的理论体系教学和实验设置等方面提出了课程改革的措施。
3 研究生园艺植物基因工程原理与技术课程教学改革措施
3.1 设计合理的园艺专业研究生植物基因工程原理与技术理论教学内容
园艺植物基因工程原理与技术虽然以实验操作为主,但离不开基本原理知识的讲述,传统的基因工程理论知识体系庞大而复杂,在有限的课时里(设计为30个学时),讲授者很难将所有相关知识一并传授给学生。因此挑选合适的讲授内容就显得尤为重要了。园艺专业研究生的研究对象主要为果树、蔬菜和花卉,运用植物基因工程技术的主要目的是对植物某一性状进行改良。所以在课程内容选择上应该以植物基因工程所要解决的主要问题为导向,带着问题和目标选择授课内容。讲授侧重于植物基因工程的相关内容,重点讲解核酸提取,目的基因的克隆,植物表达载体的构建,重组子筛选,农杆菌介导的转基因方法等内容。通过这些内容的教授,学生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理论知识,为将来从事相关的科学研究打下基础。随着现代基因工程技术的快速发展,基因工程的技术更新很快,除了基本的基因工程原理知识,也需要及时获得最新的用于植物基因工程,尤其是适用于园艺类植物基因工程的新方法和新技术,并整合到教学内容中,如最近出现的可用于园艺植物基因沉默的新技术TALEN和CRISPR/Cas系统等,与时俱进地更新教学内容,将新知识、新理论、新方法传授给学生。
3.2 合理安排实验内容
研究生教育应以科研为目标,园艺植物基因工程原理与技术课程的学习就是为研究生将来进行植物基因工程相关的科研活动打基础的,我们的课程教学与设计也要以园艺植物研究为导向,巧妙进行实验设计,合理安排实验内容。植物基因工程相关的实验方法和技术非常多,应选择适合园艺专业研究生的实验内容。选择内容的标准主要有三个方面:第一,实用性原则,现在我们园艺学院科研项目所需的基因工程操作主要有基因克隆、载体构建、表达分析、基因遗传转化等,所以我们着重从这些方面入手,设计实验,让学生对将要从事的基因工程方面的实验有一个整体的认识;第二,创新性原则,基因工程技术发展了这么多年,出现了很多新的技术,然而在我们的实验教学过程中,一直沿用最基本的实验操作模式,因此在现有实验的基础上加上一些近年来新发展的技术可培养研究生科研上与时俱进的思维,如我们可在实验的内容加上生物信息学的内容,或者学生采用电子克隆技术得到的基因序列,设计扩增引物,用PCR的方法扩增,并送往公司测序,然后分析序列,以培养学生独立思考与探索的意识,而且现在用的实验指导书,实验技巧与知识已经陈旧,有必要增加新的基因工程操作技术到本课程的实验指导书中;第三,合理性和可操作性原则,园艺研究生有别于其他生物专业的研究生,他们的生物技术,生物化学以及分子生物学方面相关知识比较薄弱,所以在实验过程中的实验内容及时间安排应循序渐进,合理有序,首先从学生们易于接受的DNA提取、PCR以及凝胶电泳入手,再进一步到载体构建及基因表达,实验操作过程中分组进行,每组4~5人,每一组由一个实验经验丰富的高年级研究生任指导组长。
3.3 理论联系实际,开展科研训练,探索原理讲授与实验技术操作最佳结合方式
二.生物医学工程学科类型
生物医学工程学是理、工学科和生物医学相结合而发展起来的交叉边缘学科,涉及的领域十分广泛,与其他诸如材料、信息、电子技术、计算机科学关系密切,并在不断发展之中.根据学科具体内容可以分为:因为生物医学工程学科具有其他学科所没有的特点,我国仅设一级学科不设二级学科.
1.信息技术型生物医学工程(InformationTeehno一osyBiomediealEngsneering:IT一明E.)其知识体系的组成特点是以电子技术、计算机技术、信.息处理技术的知识为主线,以生物医学方面相应的领域为交叉、结合对象,对其中的问题进行研究.
2.材料技术型生物医学x程伽aterialTeehnologyBiomedicalEngineering:盯一翎E)其知识体系包含材料科学、生物技术、力学、化学、生物化学、信息和计算机技术、医学和生命科学的墓本知识,主要研究对象是生物材料和人工器官,包含新近发展起来的组织工程.
3.生物技术型生物医学工程(BiologiealTeehnologyBiomedicalEngineering,BT一BME)在生物医学工程发展的同时,由于分子生物学的发展产生了生物技术,使得生物医学工程与生物技术交叉结合.美国实验生理学学会联合会(F^SEB)对未来医学发展的分析是“分子医学将在2020年成为人类健康的基础.分子医学的实践将包括新的预防方法、新的诊断方法和新的治疗方法,新的治疗方法将直接针对造成疾病的分子、细胞或生理缺陷.这些新医学方法的墓础将是精确的和无创的成像及诊断技术,……”,这充分说明了在新的时期,生物医学工程必然和分子水平的诊疗技术交叉结合,也就是说生物医学工程必然和生物技术交叉结合,因此必然会产生生物技术型的生物医学工程.其知识体系包含数学、计算机技术、信.息技术、生物学、分子生物学、遗传学等等.
4.生物医学研究型的生物医学工程(BiologiealMediealstudyBi二。dicalEngineeringBMS一BME)由生物医学工程的定义和它的研究内容知道,我们要为深入研究生命过程的规律,揭示生命的本质.因此这类学科的着眼点和落脚点不在于应用,而在于用目前的一切科学技术的理论、方法、技术以某一生命过程为研究对象.所需的是所有理工科、生物学、医学、哲学知识的交叉融合.
5.医疗器械产业型的生物医学工程伽ediealDevieesBIOfnedicalEngineering:MD一BME)生物医学工程所有的研究的最终目的是以各种不同的产品服务于社会,在各种生物医学工程产品中,医疗器械(含各种医疗仪器、医疗设备和耗材等)产品占有很大比t.要过渡到产品必须有由实验室研究到产业化过度的研究阶段,就会形成产业型的生物医学工程.其知识体系包含电子技术、计算机技术、精密机械、生物医学的基本知识、管理学、市场经营等.以往我国医疗界械产业化的发展较发达国家滞后,就是因为这方面的力t相对薄弱,因此一方面应该在医疗界械的公司强化这方面的建设,另一方面应加强高校、研究所与企业的交叉结合.科研成果的产品化研究在医疗界械行业显得尤为重要。
6.在医院中的生物医学工程-----一临床工程随若科学技术和现代医学的发展,生物医学工程对促进医学科学的发展起到了很重要的作用,尤其是在医院的建设和发展中所起的作用更为重要,所居的地位更为明显.医疗机构为了满足社会的需求,在医疗市场的激烈竞争中求得生存与发展,就必须加快自身的现代化建设,在这一进程中,生物医学工程的分支学科一一临床工程已成为现代化医院不可缺少的组成成份,将起到举足轻重的作用.临床工程师、医生和护士共同构成现代化医院的三大支柱川.临床工程在医院中的发展是一个值得关注问翅.临床工程的定义:前面讲过生物医学工程学是一门新发展起来的交叉性学科,它研究内容非常广泛,从纵向看,生物医学工程学的组成除了研究开发以外还有一个重要的组成部分,就是在医院中应用生物医学工程的所有成果---一临床工程,临床工程则是为了利用现代科学和工程技术知识,将现代的生物医学工程学的新技术和成果安全、可东地应用到临床,以提高医疗水平为目的的一个生物医学工程的学科分支.那么,什么是临床工程呢?目前,一般认为在医院中医疗设备的维修管理就是临床工程,我们认为,在医院中所有为了提高医院医疗水平而应用现代工程技术的工作都应该属于临床工程的范畴.在医院临床工程墓本上由五大部分组成:一是以医疗设备的全程技术管理为主,解决医院装备现代化中技术、设备、质t保证和经济管理方面的问题,包含了医院中的设备工程和设备管理工程;二是医疗信息的现代化管理-一Hls(HospitalInfor.tionsystem)系统:使用计算机和通讯设备采集、存储、处理、传翰和翰出门诊、住院息者医护和管理信息,包括临床辅助科室的信息,形成网络系统,实现信息共享,提商医院工作质t和效益;三是和影像存档和通讯--一P^cS(Pict盯e^r。hi,ing.eo二unie。tson:system,):是医院用于管理医疗设备如CT,MR等产生的医学图像的信息系统;四是远程医疗网络系统等:远程医疗就是利用电子通讯网络以电子信号来传递有关医学诊断、治疗、护理、咨询及教育等的信息及数据,其即可以为偏远地区的息者提供医疗服务,也可以作为医生之间进行交流的有效工具;五是参与临床的诊断与治疗一线工作的工程技术:例如放射治疗计划的制定、虚拟手术、理疗和康复等等.临床工程与生物医学工程研究开发是两个紧密相连的必要环节,又具有各自的发展规律.因此,我们既要重视前者的发展,也要重视后者的发展,在医院中更应将后者放在发展的重要的地位.
三.国内外生物医学工程教育棍况
科学与学科有非常密切的关系.科学自身的规律决定学科的规律,科学发展决定学科的建设和发展,当然,学科的建设反过来形响科学的发展.随若人们对健康的关心程度的增加,医学上疾病分析、诊断、治疗和康复等方面的仪器设备逐年增多.因此,在教学科研单位需要有研究人的生命的物理原理、控制过程和研究新的检测、监测生理、生化物理指标的原理、方法、仪器设备;在工业部门,需有设计、制造适于医护人员操作和人事科医学要求的仪器设备的工程师.在医院里,需有掌握医学设备的均t和维修以及培训使用这些设备的人员的工程师;这就要求有一个系统地培养生物医学工程师的教育计划.生物医学工程师要用工程学的方法来解决生命科学上的难题,因此,要求有一些涉及生命科学和工程学的交叉训练,使得学生既要性得工程原理,又要了解如何应用知识来解决生物学和医学上的问题.二十世纪50年代,随着生物医学工程科学研究的发展,产生了生物医学工程学科.由于科学研究的需要,在国外生物医学工程学科发展的最初阶段,是趋向于培养博士水平的高级人员.后来由于注意到实际应用,产生了硕士和学士水平的教学计划.
1.国外高校生物医学工程专业的情况
目前发达国家的很多大学都设有生物医学工程系,仅美国就可在Inter网上查到近百所大学生物医学工程系的主页.《共国新闻》及《世界报道》两媒体2002年联合公布的生物工程/生物医学工程领域最佳研究生院的排名(根据设施、人员、研究成果引用系数等)前十名的学校。.设有叫S方向与BT的较多.以研究生教育为主,本科为附在我国,涉及生物医学工程专业最早的是中专教育、大专教育(1,60年成立的北京商学院就有医疗器械系),真正的生物医学工程学科开始于70年代未,19,8年国家科委成立了生物医学工程学科专业组.从此生物医学工程作为一门独立的学科在我国很快地发展起来.经二十多年的发展,目前全国己有近几十所高校建立有该专业,这些高校均系国内工科、理科、医学的著名院校.我国生物医学工程学科的墓本情况见表2从以上可以看出我国的生物医学工程专业发展非常迅速,据不完全统计,52个院校设有生物医学工程专业,其中有37个理工或综合大学,15个医科院校.
2.我国离校生物医学工程专业的情况分析
(1).我国生物医学工程专业与国外生物医学工程专业的共同点①学科发展迅速国内外高校生物医学工程专业发展十分迅速,国外从20世纪60年代起步,70年代、80年代迅速发展•国郎20世纪’0年代末,8。年代初仅有几所高校建立生物医学工程专业,短短二十年就发展到50个院校建立该专业.②从比较知名的重点院校开始形成辐射美国约翰霍普金斯大学、加利福尼亚大学、麻省理工学院、宾西法尼亚大学、华盛顿大学、密歇根大学等都是较早建立生物医学工程专业的.我国清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学、东南大学、中国科技大学等都是我国著名的科研水平很高的大学,也是我国首批建立生物医学工程专业的高校.③生物医学工程专业的学科以研究生教育为主在国外,很多大学招收研究生的数t超过本科生的数t,研究生的来源更强调从理工科或生物医学专业中选拔.在我国50多个生物医学工程专业中有17个博士学科(14个也收本科,3个仅招收硕士、博士),6个博士后流动站,5个长江学者学科,11个招收本科、硕士,8个院校仅招收硕士,U个院校招收本科、2个招收大专.这充分说明生物医学工程专业教学和科研相比,生物医学工程科研占的比重更大.
3.我国高校生物医学工程专业与国外的不同点(差距)
近年来我国生物医学工程教育发展很快,如前所述建立本科教学的至少有35所院校,通过分析不难发现:①学科模式(研究方向)设!较少所有开设生物医学工程本科专业的学校都是以电子、信.息、计算机应用与医学结合为目标,只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容.本科教育的专业设!面比较集中在IT一明E,没有川S一SME,各院校的研究生培养(科研方向)基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图象处理、医学仪器研究为主,部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向,只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料及人工器官、生物医学图像处理.研究生培养的专业面比本科生的专面相对宽广.与生物医学工程专业搜盖面相比显得专业面过于窄.而国外的专业设t显然比我们有优势.从表1中可以看出有很多“生物移植、心血管电生理、脊健损伤研究、功能生物技术、心肺动脉、临床整形外科研究、临床整形外科研究、细胞影像、疼痛神经生理、分子及细胞生物、重组蛋白质表达、药物传输、.生物界面现象、生物热传递、麻挤研究、听觉研究、神经肌肉研究、神经系统分析、视觉研究”一的研究方向,在我国,这些研究方向都被认为是生物医学的研究内容,而不是生物医学工程的研究内容.②以科研带动学科的特点不如国外突出我国本科教育有进一步扩大的趋势,有些没有科研方向的学校纷纷设立生物医学工程专业③没有重视传统中医工程研究④生物医学交叉结合的程度我们不如国外,我们的叫E没有研究生命系统的就是个证明.
4.就业问题
生物医学工程师的就业前景是广阔的,主要就业单位是研究机构、公司和医院.研究机构可以是研究所或大学里的研究中心,他们从事设计和研制医院里所铸的很专门的新设备,也有一部分作为外科或生理研究组的成员参与复杂电子系统的选择使用,也可以研制新设备公司,可以是仪导及制药公司,他们参与新的医疗仪器以及医学及生物学研究用的仪器的研制和生产.他们能够决定一种新的设计是否有藉要,有梢路,能否满足各种要求并符合政府的法律规定,他们也可做为公司产品的推销及售后服务工作.在医院里,他们从事自动化、研制实验室用计算机,病人一一计算机的接口以及有关计算机软件.他们也可以在某一科室〔例如:内科、外科和临床实验室工作),也可以在医院里直接经管生物医学工程部门的工作.他们是医院中工程情报的主要提供者,负贵所有仪器的使用、维修和采购的任务,研究分析和处理数据的方法.生物医学工程师亦参与许多国家研究计划,如在空间计划中设计遥测装I,生命维持系统,人一一机接口设备以及参与空问医学.他们也参与国防计划,环境研究,也可做为环境开发及污染、医院自动化方面的顾问等.
5.生物医学工程专业的继续教育
生物医学工程专业的高等教育与国外相比起步较晚,但经过近20年的发展,现已形成较完菩的学科体系,开设了大专、本科、硕士和博士研究生教育层次.而我国生物医学工程专业继续教育发展较慢,在国家成人教育专业目录中还没有该专业.我校1,%年首次在全军开展了生物医学工程专业专科升本科的函授教育,现已招收7届学员,深受全军各医疗单位技术人员的欢迎,目前地方许多医院有关技术人员也来信询问要求学习.我们认为在新形势下,生物医学工程专业继续教育有着广泛的前景和开展空间.主要原因是:
(1).随着科学技术和现代医学的发展,医院各种诊疗技术和设备越来越多,高新技术和自动化程度越来越高,如果没有生物医学工程专业技术人员的有效参与,现代化医院不可能有现代化的管理和诊疗水平.
(2).从医院实际看.医院医学工程科、信息科、放射科、放疗科、超声科和理疗科的临床工程技术人员是生物医学工程专业专业本科毕业的为数不多,大都是本专业或相关专业大专毕业,知识结构和实际水平很难适应未来的发展需要,必然有一个知识更新、技术提高的问题.
(3).以现代科学技术为核心的、建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济称为知识经济时代,知识经济时代的到来对现代化医院的科技水平、人才综合素质和创新能力有了更高的标准.开展生物医学工程专业继续教育,必须满足实际,若眼未来,在教育观念、人才培养目标、教学内容和教学方法等方面进行大胆探索.
6.在医学院校内开设生物医学工程专业的特点
生物医学工程专业是一门工程科学,它要求有深厚工程墓础知识,学生的大部分时问都是在学习工程知识,因此,很容易认为在工科院校开设此专业有优势,在医学院校开设这个专业有很大困难.经过几年的实践,我们认为在医学院校办生物医学工程专业.开始时要建立起一整套的工程葵础课教研室和实验室,,这样需要的经费、人员较多,起步比较困难,但只要具备了墓本条件,会有很多优势.
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。
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电子学、光电子学、计算机技术、物理学、化学、精密仪器制造等科学技术的高速发展,对现代医学产生了极大的促进作用,生物医学工程就是在这些技术背景下产生的新型医学分支学科。生物医学工程利用现代工程技术来对人体进行研究,分析疾病的机理,从而制定有效的治疗措施,极大提高了现代医学的治疗水平。但是,我国在建设和发展生物医学工程学科的过程中,也遇到了一些问题,必须对这些问题加以解决,才能够促进生物医学工程学科的发展。
1生物医学工程的发展历程
生物医学工程的历史可以追溯到20世纪50年代,起源于美国。这一学科一经产生,就迅速受到世界各国的重视。1965年,国际医学和生物工程联合会建立,后来改名为国际生物医学工程协会[1]。生物医学工程之所以受到世界各国的重视,是因为具有广阔的应用前景,能够产生极大的经济效益与社会效益。生物医学工程将现代科学的技术成果与医学联系起来,极大地提高了人体对疾病的预防水平和治疗水平。欧美等地区的先进国家,在20世纪70年代初就已经成立了针对这一学科的研究部门,负责生物医学工程学科的发展与建设。而我国的生物医学工程起步相对较晚,而且应用范围比较窄,仅限于医院设备保管和维修、医疗物资采购等方面,生物医学工程学科的建设还有很大的提升空间。
2我国生物医学工程存在的问题
我国在生物医学工程的学科建设方面起步比较晚,应用也处于初级水平。导致这种局面的原因主要来自于以下2个方面。首先,历史遗留的体制问题。我国的各级医院,负责生物医学工程的科室没有统一的名称,也没有明确的职责范围,各级医院都是根据自己的理解,设定有关部门的名称、职责范围、人员编制、归属单位等情况,具有很大的随意性。有些医院的生物医学工程部门只负责医疗设备和物资的采购,对医疗设备进行维修,而另一些医院的类似部门,不仅要负责医疗设备和物资的采购,还要负责生活用品的采购;有些医院的生物医学工程部门由医务处来管理,而另一些医院却将其列为后勤保障处的管理范围。这种学科建设上的混乱,极大程度地妨碍了生物医学工程的发展,导致人们对其产生了偏见,没有意识到生物医学工程的重要意义。其次,人员编制问题。我国很多医院在设立生物医学工程的相关部门时,为了方便医疗设备的维修,聘用了一些电工、钳工等专业维修人员。然而随着现代医疗技术的发展,医疗设备越来越精密,这些维修人员的水平已经远远不能满足生物医学工程的需要。如果医院不能够加强对员工的培养,建立起一支理论知识扎实、实践能力强、能够规范应用现代医疗技术的人才队伍,就会导致人员冗余,许多专业能力不足的人占据岗位,真正的人才难以被引进,不能对生物医学工程的发展起到促进作用。
3我国生物医学工程的发展策略
3.1明确生物医学工程的职责范围
在一些生物医学工程发达的国家,医疗、护理、医学工程已经成为了医院发展的3个主要方面,这3大部门共同构成了现代医学的技术体系[2]。而在我国,医学工程的地位远远没有达到与医疗和护理平齐的地步,应用范围还比较狭窄,医学工程的作用还没有得到充分发挥。为了改变这种现状,我国的医院必须调整观念,强化对生物医学工程的建设和管理,明确地划分医学工程部门的工作范围,不仅要负责医疗设备的采购、安装、维修保养,还要做好下列工作。首先,医疗设备的安全性能调试。比如,目前我国医院所运用的先进医疗设备大多数依靠国外进口。但是,医院在引进设备的时候,往往只关注设备的技术水平和价格高低,忽视了医疗设备的插头问题。由于国内外医疗设备的插头标准不同,所以忽视插头问题,很容易导致花费大量资金引入的先进医疗设备无法在国内应用。另外,还有医疗设备的安全等级控制、设备之间的相互干扰问题,这些都是医学工程部门的工作内容。其次,医疗设备的保养。医疗设备的保养包括静态保养和东泰保养两个方面。静态保养就是建立医疗设备的维护保养制度,对设备的存放环境进行整顿;而动态保养则是根据设备的使用、消耗、故障情况实时进行的保养,比如检查设备的运行状况,及时进行故障诊断和维修,更换损害严重的部件等等。
3.2完善医疗设备的管理制度
在我国很多大型医院,都具备各种先进医疗设备,其固定资产的总额甚至能达到几百万、几千万。但是,这些医院当中,都存在一个共同的问题:只重视医疗设备的采购,而忽视了医疗设备的管理,医疗设备的管理制度不够完善,难以发挥医疗设备的最大性能,导致医疗设备闲置或者损坏。对此,我国的医院应当积极完善医疗设备的管理制度,以便能够最大程度发挥医疗设备的性能。比如说,将医院所有的医疗设备集中起来进行管理,而不是将医疗设备分属于各个科室,在各个科室需要使用设备的时候进行租赁。通过这种方式,就能够有效避免医疗设备的闲置状况,而且方便了医疗设备的统一维修与保养。
3.3加强专业人才培养力度
本专业培养具备生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
培养要求
生物医学工程专业学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识,受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练,具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。
生物医学工程专业就业方向
本专业学生毕业后可可以在医疗仪器企业的研发机构、生物医学工程及相关学科的科研单位、大型医院的设备中心、高等院校等地方工作,也可以做国家公务员。相关行业(如IT,仪器仪表等)。
从事行业:
毕业后主要在医疗设备、护理、制药等行业工作,大致如下:
1 医疗设备/器械;
2 医疗/护理/卫生;
3 制药/生物工程;
4 新能源;
5 电子技术/半导体/集成电路;
6 其他行业;
7 计算机软件;
8 仪器仪表/工业自动化。
从事岗位:
毕业后主要从事算法工程师、售后工程师、销售工程师等工作,大致如下:
1 算法工程师;
2 售后工程师;
3 销售工程师;
4 硬件工程师;
5 维修工程师;
6 注册专员;
7 技术支持工程师;
8 产品经理。
生物医学工程专业就业前景
生物医学工程专业就业前景还挺好的。生物医学工程专业这个名字大家一听到就会以为是医学专业,其实它是属于计算机、电子、医学交叉的一个专业,生物医学工程不归医学类专业管辖,而是不折不扣的工科专业,毕业后授予的不是医学学士,而是工学学士。
目前,生物医学工程是综合了生物学、医学和工程学的理论而发展起来,由于是多学科的有机融合,它与生物学、医学这些传统的经典学科又有所不同,也有别于纯粹的工程学科。
现代生物医学工程崛起于20世纪60年代。随着人工器官的概念正式被承认,并成为生物医学工程的主要研究方向之一,生物医学工程研究开始迅速拓展,研究方向日益增多,其研究内容正在逐渐扩展。有报告指出,生物医学工程与物理科学已在过去的近半个世纪中推动了生物医学领域的革命性进步并将继续对医学实践产生重大影响。生物医学工程作为一个充满活力和前景的学科,已经在学术方向、研究内容和人才队伍等诸多方面呈现出日渐繁荣的趋势,我国已超过100多所院校设立有生物医学工程专业。但笔者通过调研发现,生物医学工程专业的学生在专业知识的学习上丰富扎实,关于营销方面的认知却非常少,毕业后愿意从事营销工作的学生更是寥寥无几。事实上,作为现代医疗器械生产技术创新和进步主要原动力的生物医学工程非常需要营销理念的支撑,从而推动生物医学工程研究发展的科学化、市场化。
一、生物医学工程学科的研究需要营销理念
所谓营销观念要求企业一切计划与策略应以消费者为中心,正确确定目标市场的需要与欲望,比竞争者更有效地提供目标市场所要求的满足,贯彻“顾客至上”的原则,将管理重心放在善于发现和了解目标顾客的需要,并千方百计去满足它,使顾客满意。生物医学工程学科研究主要包括生物力学、生物材料、组织工程、生物医学影像、生物电子学等分支,其进步和发展对人类健康和生活质量的提高具有非常重要的意义,从根本上说是为了满足人类社会的健康发展,那么人类疾病的预防、诊断、治疗以及人体功能辅助和卫生保健都有哪些需求必须成为生物医学工程研究的重心。
(一)在专业知识的传授中增强营销理念的引导
学习本身就是一个基于真实问题情景下的探索、学习和解决实际问题的过程,选择适当、可行性强的题目促进学生的思考,因此,在传授专业知识的同时,引入营销思考模式,培养学生在已知的知识和经验基础上发现新知识,提高发掘潜在消费的意识,从而能够深入探索,找到满足潜在消费的研究途径,实现学习科研的新突破。
(二)在专业知识学习的同时多引入社会实践课程
学校知识的学习最终是为了服务社会,投入社会实践,满足社会的发展需求。作为科研型较强的学科同样也离不开科研价值的实现,那么了解当下生物医学工程发展情况应该成为学生必修的知识。例如我校生物医学工程学生成立了生物医学科学发展调研队,在假期走访附近的各个医院和医疗器械公司,考察研究了不同等级医院和市场上的医疗设备,从而对医疗设备有了全面立体的了解,认识到医疗设备对于病人的重要性。
(三)在专业知识的传授中结合市场需求培养专业性人才
高校作为人才输出的卖方,要重视市场需求研究,积极分析就业市场动态,预测社会对生物医学工程人才的具体需求,建立科学的质量评价体系,根据市场反馈信息,设计和调整生物医学工程专业人才的知识、能力和素质结构,加强实践环节的设置比例,使理论和实践教学有机结合,实现高等教育和社会的接轨,把生物医学工程职业教育贯穿于教学的全过程,从而使学生尽早树立职业发展意识,确定个人职业发展目标,主动提高自身技能,提高知识转化率。
二、培养生物医学工程专业学生就业营销理念
中国生物医学工程理事长樊瑜波在2012年世界医学物理与生物医学工程大会上说:“目前,我国医疗器械产业市场规模约4000亿元,并以每年20%的速度递增,是名符其实的朝阳产业。”目前,我国有生产类的医疗器械公司1.5万家、营销类的30多万家,产业的飞速发展对专业人才需求旺盛。但愿意到公司发展的学生却很少,愿意去从事营销类行业的学生更是少之又少。因此,转变生物医学工程专业学生的就业观念,培养和提高其营销理念非常重要。
(一)在专业授课的基础上增加国家政策信息和产业化发展现状
据介绍,未来的三年内,中央将考虑支持基层医疗机构进行基本设备配备,加强省市县三级疾控中心试验能力建设、公共卫生专业防治机构建设和职业卫生防治机构建设,并配备必要设备;基层医疗卫生机构健康教育设备配置也被列入中央考虑项目内容,医疗卫生人才培养基地的设备建设也被纳入考虑范围。生物医学工程是一门综合了生物、医学、工程学等学科的新兴交叉学科,是现代医学发展强大的推动力,小到血压计、大到手术机器人,与百姓生活关系密切。
在当代世界经济中,医疗器械是其中发展最快、最为活跃的工业门类之一。从世界医疗器械市场的分布来看,美国仍占主导地位,是世界医疗器械市场第一出口大国,也是其出口增长最快的七大产业之一。可以预计,医疗器械产业将成为21世纪世界经济的一个支柱性产业。在授课的内容上增加生物医学工程产业化发展现状,使学生多了解当下医疗器械发展现状,使同学认识到产业化发展能够不断激励生物医学工程技术本身的高速发展,从而使得生物医学工程学科能够在产业化的发展中不断提高和进步。
(二)在专业课教学中增加营销实践环节提高学生的营销兴趣度
笔者对2012年河南省医药卫生类大中专毕业生冬季双向洽谈会上招聘生物医学工程专业用人单位信息作了简要的统计,因为招聘会的医药卫生类限制,有百分之六十七以上的用人单位为医院,其次为医疗科技有限公司,医院以维修为主,医疗科技公司以营销为主,而这两种发展方向对学生的吸引力都不强。因此,作为培育生物医学工程专业人才的基地加强学生在第二课堂例如到医院实习、参与公司的营销团队进行实习学习显得尤为重要。
要开展多种模式建立与用人单位暑期实习合作等项目,使学生将所学的基础理论、基本知识和基本技能综合运用于实践,提高学生的实践能力,培养学生具有开拓精神和创造才能。加强务实教育教学,专业的教学要与企业的实际生产过程相一致,职业技能训练要适应行业企业劳动组织和技术发展需要,努力提高学生的职业素质和专业技能水平,使学生毕业时能够达到技术和管理人员需要掌握的基本要求和技术工人上岗前应有的岗位规范要求,掌握直接从事某一种专业领域所必需的专业技术知识和操作技能。
生物医学工程作为一门新兴的学科,它的产业化发展已经显现锋芒,必将为未来医学的快速发展带来动力和希望。因此培养生物医学工程专业人才刻不容缓。如何转变生物医学工程学生的就业观念和发展眼光,增强该专业学生的营销意识和营销观念必须成为我们关注的焦点之一,以培养出高素质的市场化专业化人才。
参考文献:
[1]刘昌胜.生物医学工程[M].上海:华东理工大学出版社,2012.
[2]国家自然科学基金委员会生命科学部.生物医学工程学[M].北京:科学出版社,2012.
[3][美]菲利普·科特勒,凯文·莱恩·凯勒.营销管理[M].北京:中国人民大学出版社,2012.
[4]吴健安.市场营销学[M].北京:清华大学出版社,2010.
1引言
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是综合生命科学与工程技术的理论、方法和手段,依靠理、工、医紧密结合,促使多种理工学科向生物与医学渗透和相互交叉的新兴学科。21世纪,多学科的交叉是科学发展的重要趋势,提高科技创新能力是我国科学发展的关键,是“十一五”我国科技发展的方向。生物医学工程作为交叉学科,在生命科学的发展中有着巨大的潜力,对生物医学工程学科创新人才培养模式的探索,是本学科乃至我国高等教育教学改革的重要目标之一。如何整体培养和提高每一个本科生的科技创新能力,是今后相当长时期内至关重要的教学改革课题。
西安工业大学生物医学工程专业的培养目标是以生物医学电子为主要方向,强化学生动手能力、设计能力和创新意识,培养具备生命科学、电子、信息、计算机技术的基础知识,能在生物工程、生物医学工程、医学仪器、医用电子设备、医疗信息技术及电子、仪器、信息领域等从事研究、设计、制造、应用和管理的复合型高级工程技术人才。本专业目前存在的问题是①如何解决该专业繁重教学内容与较少教学时数的突出矛盾,并达到宽基础、高素质、重实践、求创新的高层次综合性人才的培养目标;②如何解决现存教材不能满足教学要求的矛盾;③如何加强专业知识的教育,增加学生的感性认识,创新能力,培养学生实践能力。我们针对这些问题做出了一定的改革,获得了较好的效果。
2改革教学方法是造就跨世纪综合性人才的重要环节
由于该专业属于交叉学科,故涉及学科广,包括了生物、医学、电子、信息、计算机等多学科的知识,故每门学科均需要讲授,但教学课时少。如何做到使学生对每门科目均有所掌握。并能将其很好的结合、创新应用于今后的研究中,培养高层次综合性人才是生物医学工程专业教学改革探讨的问题之一。改革教学方法,积极采用启发式、讨论式、学导式、研究式教学方法和现代教育技术手段组织教学,培养学生的科学批判精神和探索发现能力,引发学生的创新潜能。针对教学难点和重点进行定期和不定期的课堂讨论,对部分难点重点问题请学生上讲台发表见解,加深了学生对所学知识的理解,得到了很好的效果。例如生物传感器的教学中,该课程属于交叉性课程,是生物知识与仪器知识的结合与交叉。该门课程也是对先期学习课程的一个好的应用,学习如何将已学知识结合,并应用于新的领域,解决新的问题。该门课程让每个学生都有机会上讲台发表自己对关键知识的见解,进行讨论。不定期的课堂讨论安排在部分难点重点教学以后,组织学生发表见解,进行讨论。课题讨论的成绩计入学生的平时成绩。使课堂不再局限于传授与接受,而是学生自主学习,老师从旁指导,解惑。取得了不错的效果。
3以优化知识结构、提高综合素质为指导修订教学讲义
由于生物医学工程专业属于一级学科,国家尚未制定出二级学科,许多高校虽然都开设了生物医学工程专业,但侧重点均不相同。如西北工业大学的生物医学工程专业侧重于生物医学材料,而我们专业则侧重于生物医学电子。因此目前市面上的相关书籍并不能使用于每个高校的教学。应根据生物医学工程具有理、工、医紧密结合、多种学科相互交叉的特点,按照前沿性、先进性的原则修订教学讲义。我们根据这一原则编写了《生物医学工程专业外语讲义》和《生物化学实验讲义》。《生物医学工程专业外语讲义》是鉴于目前国内关于专门针对生物医学工程专业的专业外语书籍很少,而且偏重点不同,有的偏重于医学,有的偏重于生物。因此结合本专业的特色,编写一本适合本专业学生使用的专业外语讲义。该书要体现本专业学生的专业特色,书中的内容要包含了仪器、生物、医学及三者之间的结合的英文文章,且内容要新颖、易懂、生动有趣。使学生在学习专业外语的同时,也能透过文字掌握新的知识,调动学生的学习热情。而《生物化学实验讲义》是考虑到本专业学生并非生物学科的学生,为了体现本专业的办学特色和培养目标,生物化学实验讲义中除了包括生化基本实验外,还体现了学生对生化仪器的使用和讲解,使学生在实验的同时对生物工程仪器熟悉和掌握,为后续的生物医学仪器课程打下基础。讲义的修订和编写是教学改革的探索,使教学与特色相统一,得到了较好的效果。
4生物医学工程专业实践性教学环节的创新
鉴于传统的生物医学工程专业主要以理论教学为主,实践性教学环节少,不能真正培养学生的实践能力和工程创新能力等问题,我们针对实践教学进行了改革和创新。