□陳洪斌

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職業(yè)院校一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺教學體系構(gòu)建研究

□陳洪斌

摘要：各種先進精準的醫(yī)學檢查治療儀器已經(jīng)服務于人們的生活，為培養(yǎng)、鍛煉學生在校期間的動手實踐和實驗能力，一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺構(gòu)建是必要的；其主要有實驗室體系構(gòu)建、理論教學體系構(gòu)建、輔助教學體系構(gòu)建、輔助管理體系構(gòu)建和技能量化評價體系構(gòu)建等五個大部分，其中理論教學體系構(gòu)建涵蓋通識課程、基礎課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程設計工作，輔助教學體系構(gòu)建涵蓋通識課程、基礎課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程各種實驗教學內(nèi)容、形式等設計工作。通過課程模塊的學習為學生真正掌握理論分析與設計、醫(yī)學診療設備操作與故障診斷等能力奠定堅實的理論基礎。

關鍵詞：一體化；醫(yī)學儀器；實驗平臺；理論教學體系

職業(yè)院校一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺“教學體系構(gòu)建”內(nèi)容的相關研究課題，是在醫(yī)學院校職業(yè)化轉(zhuǎn)型過程中出現(xiàn)的歷史階段性產(chǎn)物，是本科專業(yè)教學體系職業(yè)化改革的必然趨勢?！案摹本托枰白儭保淖兊某潭炔荒苋匀灰栏接诂F(xiàn)有本科專業(yè)教學體系而進行的小修小改、修枝剪丫，改革要適應于職業(yè)化人才培養(yǎng)目標，要努力形成“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”雙創(chuàng)型人才培養(yǎng)模式。

生物醫(yī)學工程專業(yè) （Biomedical-Engineering，簡稱BME）是一個含電子學、醫(yī)學、化學、材料學等的學科交叉型專業(yè)[1][2]。在一體化實驗平臺建設的過程中，加強BME理論課程設置是非常必要的[3]。目前還沒有與之相配套的教學體系構(gòu)建內(nèi)容直接對接使用，故而課題組根據(jù)BME專業(yè)發(fā)展方向及人才培養(yǎng)模式特點，提出了與實驗平臺相配套的理論教學中課程體系建設問題。學生要有一定的基礎醫(yī)學和電子學知識基礎，如生物醫(yī)學傳感技術(shù)、醫(yī)學儀器原理、影像技術(shù)等課程，與之相關專業(yè)課程的學習是橋梁。通過課程模塊的學習為學生形成醫(yī)學儀器原理分析與構(gòu)成設計能力、診療設備操作能力、器械故障診斷與維護等能力而奠定堅實的理論基礎。

一、一體化實驗平臺教學體系構(gòu)建

在職業(yè)院校一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺構(gòu)建方案中，“教學體系構(gòu)建”為其重要構(gòu)成部分之一。教學體系構(gòu)建涵蓋通識課程、基礎課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程設計工作。含教學體系構(gòu)建的一體化實驗平臺結(jié)構(gòu)示意框圖，如圖1所示：

圖1　一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺結(jié)構(gòu)框圖

二、一體化實驗平臺教學體系構(gòu)建原則

一體化實驗平臺教學體系構(gòu)建主要環(huán)節(jié)為：通識課程、基礎課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程合理、適當設置等設計工作；該工作中課程設計內(nèi)容、形式、教學手段與方法等各教學環(huán)節(jié)不能簡單的被修改或近似等同于現(xiàn)有的課程理論教學體系，要真正體現(xiàn)出BME職業(yè)化教育的特色，更加注重學生個體實踐技能提升的培養(yǎng)。

（一）理論教學體系構(gòu)建方案設計基本原則及結(jié)構(gòu)框架

堅持以馬克思主義為指導，科學、系統(tǒng)地闡述課程的基本理論和基本知識，科學處理課程體系與學科體系的關系，注意課程之間的內(nèi)容銜接，遵循由易到難、由簡到繁、由淺入深、循序漸進的認知規(guī)律，注意吸收新知識與新成果。貫徹理論知識傳授與技能培養(yǎng)并重的方針，在教學內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)上做出相應調(diào)整，適當?shù)卦鲅a學科的新進展、新理論和新概念，對各學科之間重復或交叉的內(nèi)容做出相應的刪減或調(diào)整，力求使教學大綱更貼近現(xiàn)代醫(yī)學課程的要求。

理論教學體系構(gòu)建方案設計結(jié)構(gòu)層次框圖，如圖2所示。

一體化實驗平臺理論教學體系構(gòu)建中，與BME專業(yè)相關、應開出課程設置為以下內(nèi)容：

通識課程：含計算機應用基礎；

基礎課程：含高等數(shù)學、普通物理學、機械制圖、C語言程序設計、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、電路分析、線性代數(shù)、模擬電子技術(shù)、復變函數(shù)與積分變換、電工學、脈沖數(shù)字電子技術(shù)、系統(tǒng)解剖學、生理學、工程力學；

專業(yè)課程：含數(shù)據(jù)庫程序設計、軟件技術(shù)基礎、自動控制原理、微機原理與接口技術(shù)、機械設計基礎、單片機技術(shù)與應用、生物醫(yī)學電子學、數(shù)字信號處理、醫(yī)用儀器原理、檢驗分析儀器、醫(yī)用影像設備學；

限定選修課程：含數(shù)學實驗、文獻檢索、科研設計、醫(yī)學圖像處理、金工實習、醫(yī)學儀器實驗、醫(yī)用儀器管理與維護、軟件綜合設計、單片機綜合設計。

圖2　理論教學體系構(gòu)建方案設計結(jié)構(gòu)層次框圖

（二）輔助教學體系構(gòu)建方案設計基本原則及結(jié)構(gòu)框架

平臺輔助教學體系主要構(gòu)建環(huán)節(jié)為：通識課程、基礎課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程等輔助實驗教學設計工作；輔助實驗教學設計內(nèi)容，要體現(xiàn)出生物醫(yī)學工程專業(yè)職業(yè)化教育的特色，更加注重學生個體實踐技能能力的培養(yǎng)。實驗技能即實驗操作技能、實驗數(shù)據(jù)處理能力、電路設計與制板能力、小型智能醫(yī)學儀器的設計與實踐應用能力的提高，為培養(yǎng)適應社會發(fā)展、適應醫(yī)療設備應用要求的復合型人才。

輔助教學層次設計結(jié)構(gòu)框圖，圖3所示：

圖3　輔助教學層次設計結(jié)構(gòu)框圖

實驗教學環(huán)節(jié)應輔助于相應課程理論教學內(nèi)容，即在課程所在實驗場所內(nèi)進行實踐活動。不同課程群對應不同實驗場所，下面列舉部分實驗室功能與各課程群間對應關系：

通識課程實驗室：計算機應用基礎實驗、數(shù)學實驗、科研設計；

基礎課程實驗室：普通物理學、機械制圖、C語言程序設計、電路分析、模擬電子技術(shù)、電工學、脈沖數(shù)字電子技術(shù)；

專業(yè)課程實驗室：數(shù)據(jù)庫程序設計、軟件技術(shù)基礎、微機原理與接口技術(shù)、機械設計基礎、單片機技術(shù)與應用、醫(yī)用儀器原理、檢驗分析儀器、醫(yī)用影像設備學；

常規(guī)醫(yī)學儀器設備實驗室：金工實習、醫(yī)學儀器實驗、醫(yī)用儀器管理與維護、軟件綜合設計、單片機綜合設計。

三、理論教學體系構(gòu)建方案設計問題研究

（一）理論教學體系構(gòu)建方案設計——實踐鍛煉與認知過程探究

認知過程是對未知世界、未知領域的探索過程，通常以理論文獻查找為前站。醫(yī)學儀器技能養(yǎng)成的認知過程，則要通過現(xiàn)有理論進行相應教學設計，讓醫(yī)學生首先了解醫(yī)學儀器設備有記錄以來的發(fā)展歷史，其次能夠識別醫(yī)學儀器設備種類與分類，使其在該領域產(chǎn)生濃厚的興趣，最后再去深層次探索醫(yī)學儀器設備帶給人類的益處。實踐過程，就是在了解與熟悉醫(yī)學儀器構(gòu)成、原理、使用功能等基礎上，按著指導教師的引導對各種醫(yī)學儀器設備進行實踐應用鍛煉過程，進而根據(jù)儀器設備故障外觀，能夠提出初步診斷等問題。理論教學體系構(gòu)建方案設計中實踐鍛煉與認知過程是首要設計環(huán)節(jié)。

（二）理論教學體系構(gòu)建方案設計——通識課程設置必要性探究

以本科課程為主，進行通識課程理論知識學習。如《醫(yī)療器械認知實踐》課程應該作為BME通識課程，讓學生去學習；該課程具有“廣而淺”的特點，利用這種特殊性，讓學生在還不懂專業(yè)知識的同時步入了醫(yī)學儀器技能培養(yǎng)的領域內(nèi)，通過逐漸接觸專業(yè)領域內(nèi)常識性問題，讓學生知道自己將來的學習方向[4]，提升學生的學習興趣。理論教學體系構(gòu)建方案設計中通識課程的設置是必要的。

（三）理論教學體系構(gòu)建方案設計——基礎理論知識學習探究

以本科課程為主，進行專業(yè)基礎課理論知識學習。理論教學體系構(gòu)建方案中，專業(yè)基礎課理論知識體系建設起到支撐作用，其促進知識體系融合，形成閉合知識鏈條。教材建設是前期工作，選擇知識體系認知設計比較好的教程，或者課題組自行編選適用BME學生使用的教材；合理設計，增、刪、減具體教學內(nèi)容，提煉教材的適用度。課程群建設是基石，如普通物理學、電路分析與綜合、電子學基礎等，形成一個基礎知識認知課程體系，支撐醫(yī)學儀器技能訓練計劃工程的基礎課理論知識學習。

（四）理論教學體系構(gòu)建方案設計——深層次理論知識學習探究

以本科課程為主，進行專業(yè)課深層次理論知識學習。綜合應用能力的提升，基本實驗技能的養(yǎng)成，必然要進行諸如傳感器學、集成電路、CPLD、單片機、程序設計、Matlab、醫(yī)學信號采集與醫(yī)學圖像處理等專業(yè)課深層次理論知識的學習；否則，無法滿足時代發(fā)展對醫(yī)學儀器設備更新?lián)Q代的需求?；A知識的學習是認知過程的前身，專業(yè)課深層次理論知識學習是后事之師。

（五）理論教學體系構(gòu)建方案設計——先進理論與技術(shù)引入課堂教學探究

在本科課程學習基礎上，將先進理論與技術(shù)引入課堂教學。BME教學體系的重要組成部分包括：電子應用技術(shù)、計算機應用技術(shù)、信號測量分析處理技術(shù)和基礎醫(yī)學知識等，其具有理論性、技術(shù)性和實踐性都很強的特點；同時產(chǎn)品開發(fā)周期短、技術(shù)更新快，有必要將更為先進的、前沿技術(shù)理論引入課堂，培養(yǎng)學生具有一定分析問題、解決問題的能力[5]。

四、基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)設計研究

（一）輔助教學系統(tǒng)設計——基礎驗證性實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，以本科課程、基礎驗證性實驗設計為基礎。根據(jù)實驗數(shù)量、名稱、內(nèi)容、目標要求等，進行電路實驗設計與開發(fā)、電工學實驗設計與開發(fā)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)基礎實驗設計與開發(fā)等研究。目的明確，力求基礎，養(yǎng)成思考問題習慣、培育實踐動手能力、促進潛在開發(fā)意識、形成基本職業(yè)技能。

（二）輔助教學系統(tǒng)設計——虛擬儀器開發(fā)平臺研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，開發(fā)虛擬儀器平臺。實驗室虛擬儀器工程平臺（LabVIEW-Laboratory Virtual Instrument Engineer-ing Workbench），由美國NI公司推出，且以圖形化編程語言為主的一種虛擬儀器開發(fā)平臺；以LabVIEW為契機，可模擬實現(xiàn)常規(guī)醫(yī)學電子儀器功能的基礎上，并可適當開發(fā)出更多功能，應用虛擬技術(shù)來處理醫(yī)學信號，使醫(yī)學電子儀器模擬設計變得更加方便[6]。也可依托嵌入式醫(yī)學儀器系統(tǒng)，充分利用該系統(tǒng)功能可靠、性價比高等優(yōu)點[7]，開發(fā)相應產(chǎn)品，最后由模擬仿真到產(chǎn)品生產(chǎn)。虛擬儀器平臺開發(fā)能力高低，是測試學生醫(yī)學儀器實踐技能的最佳手段。

（三）輔助教學系統(tǒng)設計——軟件仿真實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，以本科課程為基礎，進行各門課程的實驗數(shù)據(jù)仿真實驗設計。將實驗室中的各類實驗數(shù)據(jù)，進行驗證性研究，對如何能夠克服工作環(huán)境、人為、儀器設備等因素造成的誤差問題進行探討；在軟件上是否能夠跑通，如何選件，對電路設計進行可行性分析等，節(jié)省時間、節(jié)約成本，防止器件使用中的浪費，減少軟硬件間調(diào)試問題。軟件仿真實驗設計技巧的熟練應用，是醫(yī)學生對醫(yī)學儀器軟、硬件綜合應用能力提升的體現(xiàn)。

（四）輔助教學系統(tǒng)設計——設計性實驗問題研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，以本科課程、設計性實驗為核心。根據(jù)實驗設計意義、目標要求等，進行傳感器學實驗設計與開發(fā)、集成電路實驗設計與開發(fā)、CPLD實驗設計與開發(fā)、單片機實驗設計與開發(fā)、程序設計實驗設計與開發(fā)、軟件仿真與Matlab實驗設計與開發(fā)、醫(yī)學信號采集與醫(yī)學圖像處理實驗設計與開發(fā)、小型醫(yī)學儀器實驗設計與開發(fā)等研究。以問題設計為中心，開展探究式實驗教學，促使學生第一時間了解學科最前沿科技進展，培養(yǎng)潛在科研意識[8]。

（五）輔助教學系統(tǒng)設計——醫(yī)學儀器設備調(diào)試與操作水平能力提升研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，提升儀器設備調(diào)試與操作者應用水平。操作者必須了解、掌握其使用原理和應用方向，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器操作面板，與常規(guī)儀器設計具有相似性，如開關、指示燈等控制部件的圖形化表示，通過操作、控制虛擬面板，從而完成對被測信號的采集、分析、存儲、顯示及輸出等功能[9]。儀器設備基本信息、使用功能等基本知識的掌握，是醫(yī)學生提高醫(yī)學儀器設備調(diào)試與操作水平能力的前提。

（六）輔助教學系統(tǒng)設計——醫(yī)學儀器設備故障診斷與維護能力養(yǎng)成研究

基于實驗平臺輔助教學系統(tǒng)，培養(yǎng)儀器設備故障診斷與維護者技能水平。維護者必須熟悉各類儀器設備結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器主要由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成，虛擬醫(yī)學電子儀器以計算機為核心，利用軟件來完成生物醫(yī)學信息的采集、處理、分析、顯示等功能[10]。儀器設備結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理等知識的掌握，是醫(yī)學生提高醫(yī)學儀器設備故障診斷與維護能力養(yǎng)成的前提。

五、基于一體化實驗平臺推動教學方法改進

探索多種教學方法，提高學生的學習熱情與效率，提高教學效果。如通過啟發(fā)式教學，由原理結(jié)論教學轉(zhuǎn)移到設備應用教學上來，再反作用于原理學習，調(diào)動學習積極性，提高學生解決問題的能力；采用比較教學法，讓學生發(fā)現(xiàn)不同原理設備的共同點和各自設備自身的特點，引導學生發(fā)現(xiàn)醫(yī)學儀器各原理及各設計方法的本質(zhì)；爭議討論式教學，針對有爭議的授課內(nèi)容，安排學生課下查證，課上討論，促進學生積極思考，激發(fā)學生學習的潛能；教學中要發(fā)揮網(wǎng)絡技術(shù)優(yōu)勢，將教學融入網(wǎng)絡世界中去，克服傳統(tǒng)教學內(nèi)容更新慢較慢等弊端[11]。

綜上所述，為培養(yǎng)適應社會醫(yī)療服務發(fā)展需求，適應醫(yī)療設備輔助治療、康復、預防、保健等應用功能要求的技能型人才，依托一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺，提出教學體系構(gòu)建設計方案是必要的；其為高校一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺構(gòu)建設計工作主體構(gòu)成部分之一。

參考文獻：

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[3]陳洪斌．高校一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺建設探析[J]．職業(yè)技術(shù)教育，2014（32）:53-54.

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責任編輯時紅兵

作者簡介：陳洪斌（1973-），男，吉林白城人，吉林醫(yī)藥學院副教授，研究方向為原子與分子物理學、大學生思想政治教育與管理。

基金項目：吉林省高等教育學會課題“一體化醫(yī)學儀器技能實驗平臺的建設與實踐研究”（編號：JGJX2015C83），主持人：陳洪斌。

中圖分類號：G712

文獻標識碼：A

文章編號：1001－7518（2016）11-0073-04