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[關(guān)鍵詞]:基礎(chǔ)生理實(shí)驗(yàn)課體系 生理信號分析與處理 研究性教學(xué) 考核評價體系
[中圖分類號] TH79 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A
一、 引言
依據(jù)高等教育內(nèi)外部環(huán)境的諸種變化,以及國家自主創(chuàng)新對于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求,在“卓越工程師”培養(yǎng)的教育理念指導(dǎo)下,通過對學(xué)生知識、能力與創(chuàng)新要素的綜合分析研究,本文提出構(gòu)建一種以學(xué)生為中心,以滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的個性化需要,利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的多模式開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該種實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的推動作用主要體現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多模式化組織以及綜合性開放式實(shí)驗(yàn)考核評估2個方面。
生物醫(yī)學(xué)工程及相關(guān)儀器專業(yè)的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上應(yīng)培養(yǎng)具備生物醫(yī)學(xué)信息采集、傳輸、處理、分析新型生物醫(yī)療電子、信息與儀器等硬件知識、并具備較強(qiáng)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用軟件設(shè)計、開發(fā)的能力,能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)與醫(yī)療管理、醫(yī)療服務(wù)有機(jī)結(jié)合的高級醫(yī)學(xué)信息技術(shù)人才。因此在課程內(nèi)容安排上做到面和點(diǎn)的結(jié)合,既要保證知識面廣,同時要重點(diǎn)突出。但現(xiàn)狀是生物實(shí)驗(yàn)與儀器等軟硬件平臺的掛鉤程度不夠。目前生物學(xué)實(shí)驗(yàn)一方面主要涉及以細(xì)胞等微觀生物信息為主的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),主要以細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、解剖學(xué)為代表;另一方面涉及以人體生理信息為主的宏觀生理信號為主的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),主要以醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)實(shí)驗(yàn)為代表,均以單一化實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)考核依據(jù),限制了學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的發(fā)揮。所以生物學(xué)實(shí)驗(yàn)需要結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對教學(xué)中存在的問題進(jìn)行逐步改進(jìn)。通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、完善考評體系等措施,對于生物實(shí)驗(yàn)分析不能以短期實(shí)驗(yàn)唯一結(jié)果論的定性認(rèn)識為主,而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)以“長時程跟蹤的過程啟發(fā)式”為主的定量累積式分析,即在側(cè)重得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時,鼓勵學(xué)生自主采用各種軟硬件儀器平臺知識,靈活選擇信號特征提取方法,加強(qiáng)對信號分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐性優(yōu)勢,得到多樣化的處理結(jié)果,最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性。
在以過程化為主的“一問多答”教學(xué)模式中,采用啟發(fā)式的教學(xué)方法。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生提出問題,引起學(xué)生主動思考,從而變結(jié)果灌輸式的被動學(xué)習(xí)為過程啟發(fā)式的主動學(xué)習(xí),加深學(xué)生對概念、理論的理解,發(fā)現(xiàn)問題,敢于提出問題,渴求解決問題。而課后的各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以直觀地了解教師教學(xué)內(nèi)容安排是否合理,教學(xué)效果是否明顯,為教學(xué)改革提供依據(jù),從而為創(chuàng)新性高素質(zhì)人才的培養(yǎng)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)[1]。
二、現(xiàn)有模式的現(xiàn)狀及改革途徑
(一). 微觀生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于教學(xué)條件等因素的限制,多局限于顯微鏡使用、或細(xì)胞膜通透性等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),對于推動微觀細(xì)胞生物學(xué)快速發(fā)展的新技術(shù)新方法,缺少教學(xué)資料與手段;同時,人體生理信息等宏觀醫(yī)療儀器生物實(shí)驗(yàn)的測試側(cè)重于對醫(yī)療儀器面板的操作和各種簡單生理信息的直接獲取。
(二). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單調(diào),難以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性?,F(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本都先由學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及試劑都由實(shí)驗(yàn)教師提前準(zhǔn)備好,學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地做,最后寫出實(shí)驗(yàn)報告。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式難以很好地啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維,不利于培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。學(xué)生容易無精打采,注意力分散,反應(yīng)遲滯,多數(shù)學(xué)生被動應(yīng)付教師的要求,甚至投機(jī)取巧,如采用“配色”等方式快速完成生化實(shí)驗(yàn);有的課堂學(xué)生隨心所欲,各行其是,故意搗亂,師生處于一種對抗?fàn)顩r。在這樣的課堂環(huán)境里,教學(xué)任務(wù)難以完成,傳授知識、培養(yǎng)素質(zhì)的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)[2]。
(三). 實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏綜合性、設(shè)計性,不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。由于課時安排固定、實(shí)驗(yàn)條件的限制,現(xiàn)行開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過程及可能出現(xiàn)的問題基本固定,結(jié)果也基本已知,只要按照步驟去做,基本都能達(dá)到較好效果。這種模式限制了學(xué)生思維,難以達(dá)到學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[3]。
(四). 實(shí)驗(yàn)課成績評定方式需要進(jìn)一步完善。實(shí)驗(yàn)課程由于其性質(zhì)的特殊性,往往難以確定完善的考核指標(biāo)和體系,從而導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告書寫的工整和完整程度決定了最終成績,使得最終實(shí)驗(yàn)課成績評定存在一定的隨意性,從某種程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的動力[4]。
在此評估基礎(chǔ)上,應(yīng)實(shí)現(xiàn)的改革途徑主要包含以下兩個方面:
第一,生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)鼓勵學(xué)生自主采用各種軟硬件儀器平臺,靈活選擇信號特征提取方法,加強(qiáng)對信號分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐性優(yōu)勢,得到多樣化的處理結(jié)果,最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作、自主創(chuàng)新的科學(xué)精神;
第二,通過施行開放式多結(jié)果的過程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,注重實(shí)驗(yàn)知識的延伸,創(chuàng)造和諧課堂、完善考核制度等改革措施,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐性優(yōu)勢,努力營造和諧課堂,最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性,培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型、外向型人才。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革的模塊化設(shè)置
(一)修改完善教學(xué)大綱,科學(xué)合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
本專業(yè)實(shí)驗(yàn)本著充分利用現(xiàn)有資源和儀器設(shè)備的原則,綜合考慮知識的難點(diǎn)和重點(diǎn)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,以“綜合課程設(shè)計”的2-3個相互銜接的短學(xué)期形式,對原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選和整合,依照學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能發(fā)展過程依次開設(shè)基本操作實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性和創(chuàng)新設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。以微觀生物實(shí)驗(yàn)為例,基本操作實(shí)驗(yàn)包括顯微鏡的使用、顯微測量、細(xì)胞形態(tài)觀察等內(nèi)容;設(shè)計驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)包括活體染色、細(xì)胞化學(xué)、核酸存在部位及檢測方法、細(xì)胞膜的滲透壓及細(xì)胞吞噬作用等內(nèi)容;設(shè)計綜合性實(shí)驗(yàn)需要在完成基本操作實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,指導(dǎo)學(xué)生查閱實(shí)驗(yàn)資料及設(shè)計實(shí)驗(yàn)方法,合理利用實(shí)驗(yàn)室資源,充分利用實(shí)驗(yàn)材料來完成實(shí)驗(yàn),如動物細(xì)胞的原代及傳代培養(yǎng)可作為設(shè)計綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。相關(guān)生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行后,應(yīng)著重加強(qiáng)特定生物信號與相應(yīng)軟件處理的結(jié)合工作??珊唵胃艣r為將專業(yè)軟件類課程打通,開設(shè)一門面向?qū)I(yè)的軟件設(shè)計課程,如“生物醫(yī)學(xué)工程軟件設(shè)計”,或“電子信息技術(shù)及儀器軟件設(shè)計”課程,處理對象可定位為前期獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而以宏觀的動物生理數(shù)據(jù)為例,離體培養(yǎng)的小雞或蛙心肌細(xì)胞信號可通過相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)獲得,通過將測試的信號存儲成dap數(shù)據(jù)格式,輸入labVIEW軟件進(jìn)行鎖相處理編程及特定濾波處理,實(shí)現(xiàn)對所弱信號的分析和相應(yīng)數(shù)字信號處理工具的掌握,達(dá)到將感性數(shù)據(jù)上升到理性知識的目的。
(二)改革教學(xué)方法,變結(jié)果灌輸式為過程啟發(fā)引導(dǎo)式。
實(shí)驗(yàn)過程中,既要發(fā)掘?qū)嶒?yàn)背后的理論支持,又要培養(yǎng)技術(shù)意識,重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法。同時,鼓勵師生交流,提倡師生間的問答,活躍課堂氣氛。教學(xué)過程中,教師在講清實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼那疤嵯拢膭顚W(xué)生根據(jù)所學(xué)知識,自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程并完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)報告可考慮通過建立在各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上的論文形式完成。
(三)完善考評體系,激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲和對本課程的興趣。
實(shí)驗(yàn)考評體系應(yīng)以過程累積式考核為主,擯棄傳統(tǒng)結(jié)果式考評。以細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為例,其考核應(yīng)以考查學(xué)生運(yùn)用理論重視、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力為主要內(nèi)容,可安排綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行綜合分析、實(shí)際操作、做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對于實(shí)驗(yàn)技術(shù),以學(xué)生的直接操作作為考核方式,對于實(shí)驗(yàn)理論的考核,通過閉卷方式完成,也可以通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的各信息化平臺分析來進(jìn)行多結(jié)果式考核。另外,對于能夠自主設(shè)計完成實(shí)驗(yàn),積極申報完成開放性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生給予較大系數(shù)的鼓勵性加分。實(shí)驗(yàn)具體路線圖如下。
四、實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵性問題
(一)如何處理實(shí)驗(yàn)室的開放問題。
在改革過程中,實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的開放和教學(xué)方式的開放是該長期化銜接實(shí)驗(yàn)的重要保障。其主要實(shí)現(xiàn)途徑為,結(jié)合生物學(xué)和儀器教學(xué)平臺,實(shí)施“具體生物弱信號案例教學(xué)法”,采用學(xué)期末“首尾相連”的兩個短學(xué)期和整個學(xué)期的“三明治”夾心時間實(shí)施整個實(shí)驗(yàn)課程,并由相關(guān)實(shí)驗(yàn)課的青年教師負(fù)責(zé)各實(shí)驗(yàn)室的公共開放時間和相互協(xié)調(diào)。這樣能有效調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,加強(qiáng)課程內(nèi)容的實(shí)踐性,在知識的傳授過程中滲透工程技術(shù)的內(nèi)容,使學(xué)生掌握工程設(shè)計、工程實(shí)踐的一般規(guī)律和基本方法,避免工科教學(xué)理科化、脫離實(shí)際的傾向。如圖2所示針對在體心電信號的測試及信號處理方法,可安排在微觀動物心肌細(xì)胞的培養(yǎng)及生物學(xué)方法觀察的細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的短學(xué)期時間,同時合并進(jìn)行在體式心肌細(xì)胞搏動的信號及噪聲分析,加強(qiáng)定性實(shí)驗(yàn)及理性的定量分析實(shí)驗(yàn)的融合,提高相關(guān)理論知識與動手能力的結(jié)合(圖2)。
(二)如何充分利用實(shí)驗(yàn)室資源,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計綜合性實(shí)驗(yàn)
第一,以生理儀器平臺為主的硬件實(shí)踐動手能力。
當(dāng)完成基礎(chǔ)性生理實(shí)驗(yàn)及相關(guān)軟硬件知識的授課后,以宏觀人體生理信息為主的醫(yī)學(xué)儀器實(shí)驗(yàn),應(yīng)該以設(shè)計開發(fā)性實(shí)驗(yàn)為主,鼓勵學(xué)生自己設(shè)計開發(fā)醫(yī)學(xué)儀器。同樣以心電信號為例,如心電監(jiān)測儀實(shí)驗(yàn)中,可要求根據(jù)在體式及離體式心電信號的特點(diǎn)(圖3(a)(b)),結(jié)合理論知識,設(shè)計電信號檢測原理圖,用布線軟件軟件畫出其原理圖,并制作電路板、布線和焊接電路,在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境中編寫程序并調(diào)試。最后制作簡單心電監(jiān)測儀,通過相關(guān)的虛擬儀器平臺,在示波器上顯示被測者心電圖。同時配合相關(guān)傳感器知識,還可制作體溫計、氣體檢測儀等醫(yī)學(xué)儀器。在此基礎(chǔ)上,還可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺,進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
第二,以微弱生物信號實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析為主的軟硬件結(jié)合能力。
信息技術(shù)的發(fā)展對生物醫(yī)學(xué)信號的檢測、處理以及數(shù)字信號處理幾個方面發(fā)揮著重要的作用。生物信號一般可以分成電信號和非電信號,如心電、肌電、腦電等屬于電信號;其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于非電信號。如從處理的維數(shù)來看,可以分成一維信號和二維信號,如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于一維信號;而腦電圖、心電圖、肌電圖、x光片、超聲圖片、CT圖片、核磁等則屬于二維信號。醫(yī)學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)采集到大量的以上一些宏觀的人體生理信號數(shù)據(jù),應(yīng)利用學(xué)生的相關(guān)生物醫(yī)學(xué)信號處理的知識,根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn),對所采集到的生物醫(yī)學(xué)信號進(jìn)行分析、解釋、分類、顯示、存貯和傳輸,其研究目的一是對生物體系結(jié)構(gòu)與功能研究,二是協(xié)助對疾病進(jìn)行診斷和治療。
本學(xué)院的相關(guān)教研室教師結(jié)合labview、DSP等編程工具的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例,對于“虛擬儀器技術(shù)”及“數(shù)字信號處理”的綜合做了以下研究及整合?!疤摂M儀器技術(shù)”及“數(shù)字信號處理”是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的技術(shù)課程。隨著信息化的發(fā)展,信息技術(shù)不斷地滲透到科學(xué)研究等各個領(lǐng)域中,發(fā)揮著越來越大的作用??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)、測試信號的處理、工業(yè)生產(chǎn)中自動化生產(chǎn)線的測控等都以信號處理為基礎(chǔ)。我?!皵?shù)字信號處理”實(shí)驗(yàn),以數(shù)字信號分析為基礎(chǔ),以數(shù)字濾波為手段,以數(shù)字信號處理為目的,突出譜分析和濾波的應(yīng)用,加大與信號與系統(tǒng)、自動控制原理,以及后繼的通信原理、計算機(jī)圖像處理等課程之間的銜接,使其與其他課程實(shí)驗(yàn)融合為一個有機(jī)的整體。
以虛擬儀器中的相關(guān)控件調(diào)用為例,解決數(shù)字信號處理課程中的基本知識點(diǎn)“快速傅里葉變換(FFT) 數(shù)字濾波器”的實(shí)驗(yàn)設(shè)置,對本文提出的“多模式過程啟發(fā)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系”進(jìn)行具體闡述。
該知識點(diǎn)通常的實(shí)驗(yàn)要求和目的為:①加強(qiáng)對labVIEW相關(guān)控件工具的使用及虛擬儀器技術(shù)編程能力的提高,加深對FFT基本原理和性質(zhì)的理解;②學(xué)習(xí)利用FFT對連續(xù)或離散時間信號進(jìn)行譜分析,了解可能出現(xiàn)問題及其原因,以便在實(shí)際應(yīng)用中能夠正確使用FFT。
按照基本的實(shí)驗(yàn)要求和目的,和多模式開放性原則,對該知識點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置如下:
第一,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。主要通過調(diào)用labVIEW“信號分析模塊”總的FFT函數(shù),分析序列和其頻譜的特點(diǎn),設(shè)計產(chǎn)生相應(yīng)的虛擬生理信號及噪聲源,利用數(shù)字信號處理中各濾波器的特點(diǎn)去除噪聲,分析去噪后結(jié)果,并利用相關(guān)原理解釋其中的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^形象和具體的內(nèi)容,加深對理論知識的理解。該層面的實(shí)驗(yàn)以直觀、具體和形象化為主要特點(diǎn),避免復(fù)雜化。學(xué)生不會因?yàn)橄萑敕彪s的具體過程,而影響對理論知識的理解和掌握
第二,綜合、設(shè)計型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。數(shù)字信號處理與所采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有密切相關(guān)的聯(lián)系。生物醫(yī)學(xué)信號中的特點(diǎn)是微弱、噪聲大,所以濾波和靈敏度是生物醫(yī)學(xué)信號采集的關(guān)鍵。另外生物醫(yī)學(xué)信號的隨機(jī)性強(qiáng),是隨機(jī)的且非平穩(wěn)的。正是因?yàn)樯镝t(yī)學(xué)信號的這些特點(diǎn),以傅里葉理論為基礎(chǔ)的小波變換方法成為生物醫(yī)學(xué)信號分析的有力工具。利用小波變換能將原始心電信號分解為不同頻率的信號,然后對信號進(jìn)行重建,此方法能很好地消除心電信號中的基線漂移,抑制工頻和肌電干擾,同時能獲得QT間期的精確值,是本專業(yè)學(xué)生的重要編程思想。
所以,在實(shí)際的推進(jìn)環(huán)節(jié)中,涉及一個短期的課程推導(dǎo)實(shí)踐以及長期的過程啟發(fā)式環(huán)節(jié)。其中短期內(nèi)容包括將短學(xué)期等實(shí)踐類課程,如“醫(yī)學(xué)軟件編程實(shí)習(xí)”和本門課程合并,其課時作為本門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié);長期內(nèi)容則包括:①將畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)和課程合并,增加實(shí)踐課時;②將所有的硬件測試類課程和相關(guān)軟件分析生理信號內(nèi)容合并。如“C程序設(shè)計”,“數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)”,“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”等。此時授課教師不再為單個教師,而是整個課程群的全體教師;③學(xué)生畢業(yè)嚴(yán)格按照“寬進(jìn)嚴(yán)出”的理念操作??偨Y(jié)后的某“過程啟發(fā)式”實(shí)驗(yàn)具體操作實(shí)例如下:
創(chuàng)設(shè)情境,提出問題??砂才旁谖⒂^動物培養(yǎng)及生物學(xué)方法觀察后,同時協(xié)調(diào)進(jìn)行在體式動物信號及噪聲分析,加強(qiáng)感性的定性實(shí)驗(yàn)及理性的定量分析實(shí)驗(yàn)的融合,提高相關(guān)理論知識與動手能力的結(jié)合:如細(xì)胞離體培養(yǎng)后的各種生物信號指標(biāo)及各種混入的噪聲和分類,在此基礎(chǔ)上結(jié)合該案例講解相關(guān)濾波器的工作原理和基本設(shè)計方法,然后將生理信號提取的設(shè)計任務(wù)作為設(shè)計性作業(yè)布置給學(xué)生。
分組研討,設(shè)計方案。在布置設(shè)計任務(wù)后,教師組織學(xué)生分組研討。根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的強(qiáng)弱和自身特點(diǎn)合理分組,方便學(xué)生間相互協(xié)作,共同提高。學(xué)生利用電子資料庫檢索,查閱相關(guān)資料,獲取豐富的信息資源,通過對各種信息資源的分析研究,提出自己的解決方案。
成果展示,分析歸納。在各小組取得了初步的設(shè)計成果后,教師以課堂教學(xué)形式組織各小組的成果展示與評價。在課堂上通過虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)和數(shù)字投影儀,展示各種解決方案所取得的生理信號濾波效果,分析它們的優(yōu)缺點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生分析歸納出解決此類問題的思路與方法,并共同探討最佳設(shè)計方案。
五、結(jié)語
“加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),抓好綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),大力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力”是我國高校推進(jìn)自主創(chuàng)新,落實(shí)“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”,培養(yǎng)創(chuàng)新人才所需采取的重要措施[4]。本文總的改革目標(biāo)是“遵循以學(xué)生為本,注重以互動式教學(xué)為核心的教學(xué)觀念,構(gòu)建有利于增強(qiáng)求知欲和創(chuàng)造力的課程教學(xué)模式”。本文提出的多模式開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系擯棄短期實(shí)驗(yàn)唯一結(jié)果論的定性實(shí)驗(yàn),強(qiáng)調(diào)以“長時程跟蹤的過程啟發(fā)式”為主的定量累積式綜合分析實(shí)驗(yàn),在整個學(xué)年中分階段構(gòu)建以實(shí)驗(yàn)教與學(xué)為中心的綜合型數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境;鼓勵學(xué)生自主采用各種軟硬件儀器平臺,靈活選擇信號分析方法,加強(qiáng)對信號分析的能力和對結(jié)果的理性認(rèn)識,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐性優(yōu)勢。通過施行開放式多結(jié)果的過程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,注重實(shí)驗(yàn)知識的延伸,完善考核制度等改革措施,最大程度地增強(qiáng)學(xué)生的自主性與參與性,積極響應(yīng)國家“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,培養(yǎng)出具有專業(yè)領(lǐng)域特色,能夠基本獨(dú)立完成初級軟硬件規(guī)模設(shè)計和開發(fā)工作的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型、外向型的“卓越工程師”型儲備人才。
[參考文獻(xiàn)]
[1]張曉東.人才培養(yǎng)與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合實(shí)踐中的問題及對策[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2009,26:41-44.
[2]黃解軍,袁艷斌。大學(xué)新生專業(yè)思想教育的思路及對策[J].教育探索與實(shí)踐,2007,8:51-53.
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程;發(fā)展現(xiàn)狀
0.前言
一旦提及醫(yī)學(xué),讓人第一時間想到的就是疾病,醫(yī)院,健康,病人等等?,F(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程也不例外,作為一個多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科,現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程也在為人類的健康事業(yè)默默地奉獻(xiàn)著。
隨著社會水平的極大提高,人們把視角從生存轉(zhuǎn)移到生活上來,進(jìn)而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一個健康的身體是一切生活活動的前提和保證。如何健康的生活,如何準(zhǔn)確及時地檢查出病人的疾病,如何將現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備改進(jìn),如何開發(fā)出更具使用價值的醫(yī)療器械等等,都成為生物醫(yī)學(xué)工程所要考慮的問題。
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的邊緣性學(xué)科,其基本任務(wù)是運(yùn)用工程技術(shù)手段,研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的研究是以應(yīng)用基礎(chǔ)性研究為主,其領(lǐng)域十分廣泛,并在不斷擴(kuò)展之中。就現(xiàn)階段而言,生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的研究主要涉及生物力學(xué)、生物材料學(xué)、人工器官、生物系統(tǒng)的建模與控制、物理因子的生物效應(yīng)、生物系統(tǒng)的質(zhì)量和能量傳遞、生物醫(yī)學(xué)信號的檢測與傳感器原理、生物醫(yī)學(xué)信號處理方法、醫(yī)學(xué)成像和圖像處理方法、治療與康復(fù)的工程方法等。
1.國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1發(fā)展還不完善
中國的現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展較晚,相對于國外一些發(fā)展較早的國家來說,我們對它的認(rèn)識還很淺顯,跟國外一些技術(shù)先進(jìn)國家的距離還很遠(yuǎn),很多人包括一些從事其研究的人對它都有或多或少負(fù)面的評價,他們普遍認(rèn)為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程是一個生物、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)的交叉學(xué)科,但實(shí)際的培養(yǎng)計劃中生物、醫(yī)學(xué)學(xué)的很少,電子學(xué)得多些,學(xué)科廣而不專,就業(yè)不好。它尚未形成自己的獨(dú)立基礎(chǔ)理論與知識體系,以融合各交叉學(xué)科知識為自己的基礎(chǔ) ,缺乏永恒的研究主題與固有的中心目標(biāo),隨交叉學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用對象的需求而變化。很多學(xué)習(xí)現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程的人對自己的專業(yè)抱有消極的態(tài)度,對自己的前途感到渺茫,就業(yè)形勢不是很樂觀,這也反映了現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展不完善,沒有形成很好的體系,沒有在國內(nèi)高校中產(chǎn)生普遍影響力。
1.2發(fā)展方向不夠全面
現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程就目前的情況來看,還主要將目光著眼于醫(yī)療器械的研發(fā)和使用,發(fā)展方向比較單一。僅僅著眼于醫(yī)療器械而不是全面的發(fā)展,就會產(chǎn)生很大的局限性。這也深深影響著在這一領(lǐng)域?qū)W習(xí)的學(xué)生,不能使他們從一開始就形成一種將自己的研究全面化的思想,使學(xué)生的學(xué)習(xí)變得保守,進(jìn)而失去學(xué)習(xí)的動力,這樣就不利于生物醫(yī)學(xué)工程更好的發(fā)展。
1.3包含的學(xué)科多雜
我們知道,現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程是綜合了生命科學(xué)和工程技術(shù),理、工、醫(yī)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科,是一門多學(xué)科交融的邊緣學(xué)科,其中工程學(xué)又包括電子學(xué),計算機(jī)科學(xué),力學(xué),材料科學(xué),機(jī)械制造學(xué)等。生物醫(yī)學(xué)包括生物學(xué),神經(jīng)科學(xué),內(nèi)科學(xué),外科學(xué),矯形科學(xué)等。現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是生物醫(yī)學(xué),但是在解決一些生物醫(yī)學(xué)問題的時候往往要借助于工程學(xué)的知識,掌握工程學(xué)的知識對于更好的掌握生物醫(yī)學(xué)又起著至關(guān)重要的指導(dǎo)意義。
1.4發(fā)展前景廣闊
正因?yàn)楝F(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程在我國起步較晚,發(fā)展還不完善,他本身就有很多空白領(lǐng)域可以開拓。
21世紀(jì)是生命科學(xué)大發(fā)展的時代,工程技術(shù)與生命科學(xué)進(jìn)一步地互相滲透結(jié)合,必將推動醫(yī)學(xué)跨入一個嶄新的時代。大家都知道看病治病離不開醫(yī)療器械,現(xiàn)在是,將來也是,但如何將未來的診療儀器實(shí)現(xiàn)智能化,檢查結(jié)果,治療程序均可實(shí)行人機(jī)對話都是我們所要研究的問題。另外中國目前大部分醫(yī)院設(shè)備陳舊,而且高端醫(yī)療設(shè)備更是幾乎全部進(jìn)口,所以說市場是龐大的。更好地提高國內(nèi)在生物醫(yī)學(xué)工程方面的研究水平和深度,增強(qiáng)人們尤其是大學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)工程的了解程度,培養(yǎng)出一批在這方面的專業(yè)人才,具體來說就是能夠研發(fā)制造出屬于我們自己的高科技醫(yī)療器械也是有待發(fā)展的。
由于現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科,我們就很容易理解,各個學(xué)科的發(fā)展都將影響到生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。因此生物醫(yī)學(xué)工程并不是一個學(xué)科在發(fā)展,其他學(xué)科,其他領(lǐng)域的發(fā)展,產(chǎn)生得一些成果都可以為生物醫(yī)學(xué)工程服務(wù)。這就好比各個學(xué)科,各個分支都在無形中為生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展默默貢獻(xiàn)力量。由此可見,生物醫(yī)學(xué)工程匯集了各個領(lǐng)域的尖端技術(shù),這也就為生物醫(yī)學(xué)工程更好更快的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程在生物醫(yī)學(xué)研究、知識產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化研究和衛(wèi)生保健中扮演了許多重要角色,對提高醫(yī)學(xué)水平,促進(jìn)醫(yī)學(xué)科學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用我們期待著我國能夠培養(yǎng)出一批生物醫(yī)學(xué)工程方面的人才,為我國的生物醫(yī)學(xué)工程事業(yè)貢獻(xiàn)力量,也期待著我國生物醫(yī)學(xué)工程的快速發(fā)展,在不久的將來展現(xiàn)出嶄新的面貌。■
生物醫(yī)學(xué)工程(biomedicalengineering,BME)是20世紀(jì)50年代形成的一門獨(dú)立的邊緣科學(xué),現(xiàn)代醫(yī)療器械則是這一新興學(xué)科的產(chǎn)品形式。它是工程技術(shù)向醫(yī)學(xué)科學(xué)滲透的必然結(jié)果。20世紀(jì)50年代以來,心腦血管疾病、癌癥、糖尿病等現(xiàn)代文明流行病開始威脅人類健康。因此,醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)一步完善和發(fā)展不是以定性觀察、現(xiàn)象歸納為方法學(xué)特征的醫(yī)學(xué)本身所能解決的,它必須和以定量觀測、系統(tǒng)分析為方法學(xué)特征的工程科學(xué)相結(jié)合,并綜合運(yùn)用各種已有的和正在發(fā)展的高新技術(shù),才有可能逐步解決這些問題。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)工程已成為生命科學(xué)的重要支柱,是21世紀(jì)最具有潛在發(fā)展優(yōu)勢的領(lǐng)先科技之一[1]。
1、什么是生物醫(yī)學(xué)工程?
1.1含義
生物醫(yī)學(xué)工程是一個新興的多學(xué)科交叉領(lǐng)域,其內(nèi)涵是:工程科學(xué)的原理和方法與生命科學(xué)的原理和方法相結(jié)合以認(rèn)識生命運(yùn)動的“定量”規(guī)律,并用以維持、改善、促進(jìn)人的健康。“生物醫(yī)學(xué)工程”這個詞匯蘊(yùn)含了三個專業(yè)領(lǐng)域的相互影響:生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)。生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生命科學(xué)和工程技術(shù)的理論、方法、手段,研究人類及其他生命現(xiàn)象結(jié)構(gòu)功能的理、工、醫(yī)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科,是多種工程技術(shù)學(xué)科向生命科學(xué)滲透和相互交叉的結(jié)果,并已成為生命科學(xué)的重要支柱。生物醫(yī)學(xué)工程是應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué),主要服務(wù)于人類疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療及保健、康復(fù)等方面;生物醫(yī)學(xué)工程的主要研究任務(wù)是利用工程技術(shù)手段解決醫(yī)學(xué)診斷、治療和信息化管理等問題,為醫(yī)學(xué)提供高技術(shù)含量的現(xiàn)代醫(yī)療裝備。
1.2內(nèi)容與領(lǐng)域
生物醫(yī)學(xué)工程的研究內(nèi)容可分為基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩個方面?;A(chǔ)研究,包括生物力學(xué)、生物控制、生物效應(yīng)、生物系統(tǒng)的質(zhì)量和能量傳遞、生物醫(yī)學(xué)信息的提取與處理、生物材料學(xué)、生物系統(tǒng)的建模與仿真、各種物理因子的生物效應(yīng)等;應(yīng)用研究,直接為醫(yī)學(xué)服務(wù),包括生物醫(yī)學(xué)信號檢測與傳感技術(shù),生物醫(yī)學(xué)信息處理技術(shù),醫(yī)學(xué)成像與圖像處理技術(shù),人工器官、醫(yī)用制品和儀器,康復(fù)與治療工程技術(shù)等。后者是醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域中最主要的內(nèi)容之一,它的成果直接推動醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展,效果最明顯、最迅速,所以特別受醫(yī)學(xué)工程人員和醫(yī)生的重視。
2課程安排
根據(jù)我國《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》,生物醫(yī)學(xué)工程高技術(shù)專項(xiàng)將按照當(dāng)代生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,重點(diǎn)發(fā)展醫(yī)療影像設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及設(shè)備、腫瘤物理治療設(shè)備等11大類產(chǎn)品,強(qiáng)化新型醫(yī)用植入器械和人工器官、數(shù)字化與智能化醫(yī)療裝備、可生物降解醫(yī)用高分子及藥物控釋載體、醫(yī)療監(jiān)護(hù)和遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)等領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。針對這一方向,我們將設(shè)定14次課,分別介紹各項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品或領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展,讓學(xué)生對生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科有個整體的了解和認(rèn)識。課程設(shè)置如下[2]:
1.生物醫(yī)學(xué)工程概況:介紹生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科概況、發(fā)展歷程、學(xué)科內(nèi)容、工程分支,以及國內(nèi)外高校建設(shè)發(fā)展生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的情況。
2.組織工程學(xué):應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)的原理,吸收現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、材料與工程學(xué)等學(xué)科的科研精華,在體內(nèi)或體外構(gòu)建組織和器官,以維持、修復(fù)、再生或改善損傷組織和器官功能,是繼細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)之后,生命科學(xué)發(fā)展史上又一新的里程碑,標(biāo)志著醫(yī)學(xué)將走出器官移植的范疇,步入制造組織和器官的新時代。目前組織工程已經(jīng)成為再生醫(yī)學(xué)研究和發(fā)展的核心與主要方向。
3.生物材料學(xué):研究與生物體(特別是人體)組織、血液、體液相接觸或作用時,不凝血、不溶血、不引起細(xì)胞突變、畸變和癌變,不引起免疫排異和過敏反應(yīng),無毒、無不良反應(yīng)的特殊功能材料。許多重點(diǎn)院校和科研單位都成立了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu),從事生物材料及制品的開發(fā)研究,在天然高分子和合成高分子、無機(jī)和金屬生物材料研究方面均取得了舉世公認(rèn)的成果。
4.人工器官:主要研究人體組織與器官的再生、修復(fù)與替代。人工器官在臨床上的應(yīng)用,挽救了不少垂危的生命,為臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展開拓了新途徑。目前人工器官的研究和應(yīng)用已基本遍及人體全身。
5.生物傳感器技術(shù):使用固定化的生物分子結(jié)合換能器,用來偵測生物體內(nèi)或體外的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)或與之起特異互作用后產(chǎn)生響應(yīng)的技術(shù)。目前,生物傳感器正朝著以下幾個方面發(fā)展:①向高性能、微型化、一體化方向發(fā)展;②生化檢測的智能化系統(tǒng);③仿生生物學(xué)的發(fā)展。
6.生物系統(tǒng)的建模與仿真:對生物體在細(xì)胞、器官和整體等各層面的參數(shù)及其相互關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,并用計算機(jī)求解該模型以分析和預(yù)測各種條件下生物系統(tǒng)運(yùn)行的機(jī)制和狀態(tài)。研究領(lǐng)域涵蓋生物力學(xué)、復(fù)雜生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的建模與仿真等領(lǐng)域,主要采用計算力學(xué)、圖形圖像分析和數(shù)學(xué)建模等方法,對生物醫(yī)學(xué)中的科學(xué)問題進(jìn)行計算機(jī)建模和分析。
7.生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理技術(shù):生物醫(yī)學(xué)信號的檢測與處理幾乎成為了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科共同的研究方向。從生物體中獲取各種生物醫(yī)學(xué)信息,并將其轉(zhuǎn)換為易于檢測和處理的電信號。
8.醫(yī)學(xué)成像與圖像處理技術(shù):研究如何將人體有關(guān)生理、病理的信息提取出來并顯示為直觀的圖像、圖形方式,或?qū)σ延械尼t(yī)學(xué)圖像進(jìn)行分析處理,為疾病的早期診斷和治療提供了可能性,也為臨床診斷引入了新的概念。
9.數(shù)字化X射線影像技術(shù)及設(shè)備:數(shù)字化X射線影像技術(shù)現(xiàn)已成為臨床診斷的最主要手段。涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括:直接數(shù)字化平面X射線影像技術(shù);數(shù)字化X射線三維影像技術(shù);低劑量CT、容積CT等。
10.磁共振影像技術(shù)及設(shè)備:磁共振影像是檢測人體解剖、生理和心理信息的多因素、多層面和多對比度成像設(shè)備。
11.核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)及設(shè)備:核醫(yī)學(xué)成像是對放射性核素標(biāo)記化合物的體內(nèi)生化過程成像的裝備,是目前能夠在臨床應(yīng)用的最主要的分子成像手段。涉及的關(guān)鍵技術(shù):單光子斷層成像(SPECT)技術(shù)和系統(tǒng)、正電子發(fā)射(PET)影像技術(shù)和系統(tǒng)、PET與CT融合技術(shù)等。
12.數(shù)字化超聲波成像技術(shù)及設(shè)備:超聲成像設(shè)備在四大影像設(shè)備中使用最為廣泛。目前重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)包括:多波束成像技術(shù)、諧波成像技術(shù)、多角度復(fù)合成像技術(shù)、三維成像技術(shù)、電容式微機(jī)械超聲換能器、彩色超聲成像設(shè)備系統(tǒng)、數(shù)字黑白超聲影像設(shè)備等。#p#分頁標(biāo)題#e#
13.醫(yī)學(xué)納米技術(shù)和納米材料:可運(yùn)載腫瘤標(biāo)志物分子的特異性抗體、腫瘤治療藥物以及造影劑等新的高效藥物(基因)載體;發(fā)展納米尺度的顯微探針成像技術(shù);發(fā)展用于組織再生修復(fù)的納米生物材料;建立用于納米材料健康與安全評價的技術(shù)與方法,都是當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展方向。
14.康復(fù)工程技術(shù):重點(diǎn)發(fā)展假肢仿生智能控制技術(shù)、低成本假肢矯形、適應(yīng)不同功能障礙者工作和學(xué)習(xí)的環(huán)境控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程交流、認(rèn)知功能康復(fù)、人工電子耳蝸漢語識別、電子助視、老年人室內(nèi)安全監(jiān)護(hù)等技術(shù)。
3教學(xué)模式的探索
針對課程本身的特點(diǎn)和學(xué)生認(rèn)知的特點(diǎn),設(shè)想從以下幾個方面探索課程的教學(xué):
3.1多媒體教學(xué)
多媒體教學(xué)具有直觀、生動、易于理解的特點(diǎn),并可節(jié)約教學(xué)時間,提高效率。由于每次課針對的是某項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)理論知識和行業(yè)動態(tài)的介紹,涉及的知識點(diǎn)多且泛,采用多媒體教學(xué)課件進(jìn)行教學(xué),形象直觀,趣味性強(qiáng),可以使學(xué)生印象深刻,降低了抽象知識的理解難度和記憶難度,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.2優(yōu)化課程內(nèi)容,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
在教學(xué)中注意把握課程的整體體系,強(qiáng)調(diào)課程知識點(diǎn)和適用性。教學(xué)重點(diǎn)清晰,適當(dāng)補(bǔ)充行業(yè)最新動態(tài)作為課外知識。課堂授課的重點(diǎn)應(yīng)放在概念的理解和相關(guān)模型的建立。同時,應(yīng)創(chuàng)造條件充實(shí)參觀和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓復(fù)雜的理論實(shí)物化、形象化、簡單化。跟有教學(xué)合作基礎(chǔ)的醫(yī)院聯(lián)系,安排學(xué)生到相應(yīng)科室參觀相關(guān)設(shè)備和操作系統(tǒng),開展現(xiàn)場教學(xué)和盡可能多的實(shí)驗(yàn)課,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如果條件允許,還可以讓學(xué)生參與到實(shí)際操作中。通過這種實(shí)踐教學(xué),使學(xué)生覺得取得臨床上的應(yīng)用成就并不是遙不可及,從而增強(qiáng)他們對理論知識學(xué)習(xí)的興趣。
關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué)工程;校企醫(yī)合作;人才培養(yǎng)模式
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)42-0001-03
生物醫(yī)學(xué)工程是一門工程應(yīng)用型專業(yè),醫(yī)院是該專業(yè)的服務(wù)對象,醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)是該專業(yè)服務(wù)醫(yī)學(xué)診斷的途徑。作為以人才培養(yǎng)為目標(biāo)的高校,培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才,必然需要依托與企業(yè)、醫(yī)院之間的緊密合作。當(dāng)然高校是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要力量,也是責(zé)任方、組織方。高校在專業(yè)課程設(shè)置、教學(xué)過程的組織執(zhí)行與監(jiān)督以及學(xué)生質(zhì)量的評價與監(jiān)控等方面都應(yīng)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主場,這在很多文獻(xiàn)中都有非常詳細(xì)的討論[1-7],本文主要分析與討論生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科內(nèi)涵中所賦予責(zé)任的企業(yè)與醫(yī)院在生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)過程中的作用。
一、企業(yè)和醫(yī)院在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中起到非常重要的作用
1.參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè),為專業(yè)建設(shè)提供導(dǎo)向。專業(yè)建設(shè)是人才培養(yǎng)的最重要工作[8,9]。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)只有得到企業(yè)或醫(yī)院的認(rèn)同與參與,才能確保在人才培養(yǎng)過程中始終圍繞社會對該專業(yè)人才目標(biāo)進(jìn)行[10]。通過企業(yè)與醫(yī)院的信息反饋,為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)提供依據(jù)與導(dǎo)向,避免課程體系、教學(xué)內(nèi)容與社會的實(shí)際需求存在較大差距,學(xué)生畢業(yè)后無法適應(yīng)專業(yè)崗位要求等現(xiàn)象。
生物醫(yī)學(xué)工程是一門多學(xué)科高度交叉、高度融合的學(xué)科專業(yè),其在各個學(xué)校的辦學(xué)方向不盡相同,所牽涉到的企業(yè)也不一樣,因此在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)中要緊緊圍繞其辦學(xué)方向,選擇好合作辦學(xué)的企業(yè)和醫(yī)院。
企業(yè)與醫(yī)院參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)的形式多樣。首先成立由高校、企業(yè)與醫(yī)院相關(guān)專家共同組成的專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會,該委員會的作用與職能是確定以企業(yè)和醫(yī)院相關(guān)崗位對人才需求為導(dǎo)向,以能力、知識為依據(jù)的專業(yè)人才培養(yǎng)方案。并定期召開委員會會議,高校及時了解企業(yè)的發(fā)展動向,醫(yī)院的現(xiàn)實(shí)需求,為及時修正專業(yè)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式提供有力的依據(jù)。
2.參與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)活動,為專業(yè)教學(xué)提供支持。生物醫(yī)學(xué)工程,作為一門工科專業(yè),與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、醫(yī)學(xué)診斷與治療技術(shù)發(fā)展相聯(lián)系是至關(guān)重要的。企業(yè)和醫(yī)院可以更新生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式,使得課程和教材內(nèi)容與發(fā)展前沿同步更新。用企業(yè)經(jīng)驗(yàn)和醫(yī)院需求支持專業(yè)課程的充實(shí)與改革,培養(yǎng)學(xué)生先進(jìn)的專業(yè)思維和創(chuàng)新意識。
與企業(yè)醫(yī)院共建課程是校企、校醫(yī)在教學(xué)上合作的形式之一。高??梢云刚埰髽I(yè)、醫(yī)院的技術(shù)專家到校為本科生開設(shè)專業(yè)課程,在教學(xué)內(nèi)容上與生產(chǎn)實(shí)際,與醫(yī)學(xué)問題直接發(fā)生聯(lián)系。特別是對于工程性很強(qiáng)的課程,可以與企業(yè)或醫(yī)院共建課程。另外,邀請相關(guān)高級技術(shù)人員到學(xué)校來講學(xué),為本科生講授國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展資訊,可以進(jìn)一步拓展學(xué)生的專業(yè)知識。
3.提供生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)習(xí)場所,為提高學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力提供條件。工程實(shí)踐能力是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容之一。實(shí)習(xí)是學(xué)生工程實(shí)踐能力提高的必經(jīng)之路[11-13]。實(shí)習(xí)場所的選擇、實(shí)習(xí)時間與形式上的保障、實(shí)習(xí)內(nèi)容的組織都會影響實(shí)習(xí)的效果,也會影響學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)與提高。然后生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)習(xí),除了選擇生產(chǎn)企業(yè)去實(shí)習(xí)外,還應(yīng)到醫(yī)院的相關(guān)科室實(shí)習(xí)。
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)應(yīng)安排兩次實(shí)習(xí)。一是在進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)之前,安排一個專業(yè)認(rèn)識實(shí)習(xí)。在這次實(shí)習(xí)中,既到生產(chǎn)企業(yè)參觀產(chǎn)品生產(chǎn)線,了解企業(yè)的經(jīng)營狀況等,也到醫(yī)院相關(guān)的科室了解醫(yī)生對工程上的需求,參觀醫(yī)院里的設(shè)備,了解其原理、應(yīng)用對象等。這次實(shí)習(xí)的主要目的就是要讓學(xué)生了解在接下來的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容和服務(wù)對象,激發(fā)學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。二是在畢業(yè)之前安排生產(chǎn)實(shí)習(xí)。這次實(shí)習(xí)可以由學(xué)生自己的專業(yè)發(fā)展規(guī)劃自由選擇到生產(chǎn)企業(yè)去實(shí)習(xí)還是到醫(yī)院去實(shí)習(xí),切實(shí)提高學(xué)生的專業(yè)工程實(shí)踐能力。
4.參與專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè),為提高專業(yè)教師教學(xué)能力提供幫助。教師是教學(xué)過程的主導(dǎo)者,是專業(yè)教學(xué)計劃與活動的執(zhí)行者,教師隊(duì)伍質(zhì)量的高低往往直接影響到本科教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣[14-16]。對于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的教師,其教學(xué)能力所涉及的面很寬泛,要求也更高。特別是青年教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足,雖然在理論知識方面比較扎實(shí),但在工程實(shí)踐能力方面較弱,項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)缺乏導(dǎo)致其教學(xué)能力的不足。企業(yè)和醫(yī)院在專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)中可以發(fā)揮非常重要的作用。一是向高校提供兼職教師,專業(yè)工程實(shí)踐相關(guān)的課程可以與企業(yè)或醫(yī)院共建,聘請相關(guān)校外專家擔(dān)任課程的任課老師,作為高校專業(yè)教師隊(duì)伍的有效補(bǔ)充。二是通過科研合作、企業(yè)掛職鍛煉等形式為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教師提供工程實(shí)踐能力鍛煉的機(jī)會,逐步提高教師的教學(xué)能力,特別是在工程實(shí)踐方面的教學(xué)能力。
5.提供資金與設(shè)備支持,增進(jìn)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。企業(yè)相較高校,資金比較寬裕,擁有專業(yè)領(lǐng)域設(shè)備的生產(chǎn)線與研發(fā)環(huán)境。醫(yī)院擁有充足的醫(yī)學(xué)臨床檢查設(shè)備,這些設(shè)備一般都比較貴,如磁共振成像、CT成像等,高校一般都沒有如此雄厚的資金來購買這些設(shè)備。而這些企業(yè)和醫(yī)院所擁有的這些設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)與實(shí)踐中非常重要。企業(yè)和醫(yī)院能夠支持生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué),對于切實(shí)提高學(xué)生專業(yè)工程實(shí)踐能力有著非常重要的意義。另外,有些企業(yè)為了提高知名度、回報社會等,常常通過捐助基金、設(shè)立獎學(xué)金等形式對高校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)與發(fā)展給予資金支持。
二、充分發(fā)揮高校、醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)、醫(yī)院的優(yōu)勢,進(jìn)一步完善生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)體系
高校擁有大量的科研能力很強(qiáng)的師資隊(duì)伍,具備承擔(dān)國家、自治區(qū)重大科研項(xiàng)目的能力,在專業(yè)理論、科學(xué)試驗(yàn)和工程實(shí)踐方面具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的主要力量,也是責(zé)任方。因此,高校應(yīng)通過課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計等活動初步訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐能力,通過組織學(xué)生參加教師科研課題、大學(xué)生創(chuàng)新活動和科協(xié)等來提升強(qiáng)化工程實(shí)踐能力。
醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的優(yōu)勢是直接面向生產(chǎn),擁有大量的工程技術(shù)人員,掌握著大量工程技術(shù)問題及其解決方案,可以為學(xué)生提供良好工程實(shí)踐場所和技術(shù)指導(dǎo)等條件。企業(yè)可以通過指導(dǎo)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文、講學(xué)以及參與制定培養(yǎng)方案等方式參與到學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)活動中。
醫(yī)院是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的服務(wù)對象,其優(yōu)勢是掌握大量的醫(yī)學(xué)診斷和治療的醫(yī)學(xué)問題,并擁有大量的醫(yī)學(xué)設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)非常豐富的醫(yī)生,可以為學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供問題來源和實(shí)踐對象??梢酝ㄟ^提供認(rèn)識實(shí)習(xí)的場地、到高校講學(xué)、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計等形式融合到學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。
三、充分考慮高校、醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)院的文化差異和價值取向,構(gòu)建長期有效的人才培養(yǎng)合作機(jī)制
高校與企業(yè)、醫(yī)院之間的利益并不完全相同,為了找到校企醫(yī)合作的利益共同點(diǎn),三方應(yīng)該從社會進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度認(rèn)識校企合作的長期效益。在校企醫(yī)具有共同一致的合作理念和互惠互利的合作宗旨的前提下,共同對合作項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)管理,在思路上要站得高、看得遠(yuǎn),從學(xué)校和企業(yè)、醫(yī)院發(fā)展的共同愿望出發(fā),將各方關(guān)心的熱點(diǎn)問題提升到戰(zhàn)略的層面上溝通并統(tǒng)籌;在具體合作項(xiàng)目的操作上則要重心低,在具體的作業(yè)層面直接接觸和開展工作,學(xué)校與企業(yè)、醫(yī)院直接融合;在融合中開展多種形式的項(xiàng)目合作,形成良性循環(huán)的合作機(jī)制;建立全方位的校企醫(yī)合作體系,實(shí)現(xiàn)校企醫(yī)各方的資源共享與整合。
如圖1所示,建立以科學(xué)研究為紐帶、以人才輸出為手段的高校、企業(yè)、醫(yī)院之間的長期合作機(jī)制,為生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生的工程培養(yǎng)提供良好的條件??茖W(xué)研究是高校的三項(xiàng)職能之一,是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要支撐;是企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量,提升企業(yè)核心競爭力的重要手段;也是醫(yī)院提高醫(yī)療服務(wù)水平的關(guān)鍵手段。因此,在高校與相關(guān)企業(yè)和醫(yī)院之間建立良好的科學(xué)研究合作關(guān)系,符合三者的價值取向。高校提升自己的科研能力和解決醫(yī)療器械關(guān)鍵核心技術(shù)問題的能力,以與企業(yè)、醫(yī)院保持良好的合作關(guān)系,可以為學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供良好的條件。
同時,對于企業(yè)和醫(yī)院來說,提升競爭力或服務(wù)水平關(guān)鍵在于人才,高校與企業(yè)、醫(yī)院聯(lián)合起來可以培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人才,企業(yè)、醫(yī)療可以優(yōu)先選擇這些人才。同時,因?yàn)槿瞬艑ο嚓P(guān)企業(yè)或醫(yī)院在就業(yè)之前就有一定的了解,在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的知識和能力在工作中可以用得上,相比其他人來說更快地進(jìn)入工作狀態(tài),他們更愿意選擇合作企業(yè)或醫(yī)院,企業(yè)和醫(yī)院也愿意接受。
在我們的教育實(shí)踐中,已經(jīng)成功建立了高校、企業(yè)與醫(yī)院在人才培養(yǎng)方面合作的長效機(jī)制。6年來的實(shí)踐表明,我校充分調(diào)動醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)院參與到生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)活動的人才培養(yǎng)模式是成功的。這既得到了畢業(yè)生的歡迎,也受到企業(yè)和醫(yī)院的青睞。我們將繼續(xù)推進(jìn)三者緊密合作,旨在為我國醫(yī)療器械行業(yè)培養(yǎng)切實(shí)可用的高端技術(shù)人才。
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Mechanism and Practice of Enterprises and Hospitals Integration in Biomedical Engineering Professional Personnel Training
CHEN Hong-bo
(School of Life and Environmental Science,Guilin University of Electronic Technology,Guilin,Guangxi 541004,China )
由于我國起步較晚,目前我國醫(yī)院中生物醫(yī)學(xué)工程的作用和能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。多數(shù)醫(yī)院設(shè)備科(器械科、儀器室等)的功能只是局限于倉庫保管、醫(yī)療物資的采購、設(shè)備的維修等一些被動工作。以下幾方面的問題制約了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科在醫(yī)院的存在和發(fā)展。
1歷史遺留的體制問題
各家醫(yī)院的生物醫(yī)學(xué)工程科室名稱不一,有的叫設(shè)備科、儀器室、醫(yī)工處等。各家醫(yī)院該部門的職能也不同,有的只負(fù)責(zé)采購醫(yī)療設(shè)備,有的還負(fù)責(zé)采購冰箱等生活用品;有的負(fù)責(zé)維修,有的不負(fù)責(zé)維修;有的隸屬于醫(yī)務(wù)處,有的隸屬于后勤保障處等。名稱和職能各式各樣,都是按照各家醫(yī)院的習(xí)慣和流程來工作,最終限制了這個學(xué)科的發(fā)展。在日常管理中,很多醫(yī)院只重視醫(yī)療設(shè)備的采購,忽略了維修和管理,忽視了醫(yī)院的軟硬件結(jié)合等問題,使這個部門成了一個純采購部門。
2人員編制的問題
我國醫(yī)院最初建立生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科時,從事該項(xiàng)工作的人員多是電工、鉗工等維修工人。隨著醫(yī)院的發(fā)展,后來從事該項(xiàng)工作人員很多都是本科生,但是由于體制的問題很多人因得不到晉升和提高,最終導(dǎo)致人才流失。
3現(xiàn)代化醫(yī)院中生物醫(yī)學(xué)工程面臨的新問題
很多大醫(yī)院都意識到生物醫(yī)學(xué)工程的重要性,該部門的工作人員也同醫(yī)生和護(hù)士等技術(shù)人員一樣得到了晉升,但是由于很多大型設(shè)備廠商將售后服務(wù)(含維修保養(yǎng)等)作為一項(xiàng)重要收入,使生物醫(yī)學(xué)工程又陷入了一個低谷。
改變生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的措施
以我院器材處為例探討改變生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的措施。
1改變觀念、工作模式、明確職責(zé)
現(xiàn)在醫(yī)療、護(hù)理、醫(yī)學(xué)工程作為現(xiàn)代醫(yī)院三大部門的觀念還沒有形成,醫(yī)療、護(hù)理仍是醫(yī)院工作的兩個重頭戲,而器材科、設(shè)備科或物資科僅僅是購買物品、發(fā)放耗材的機(jī)關(guān)性質(zhì)的職能科室,醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的應(yīng)有職能幾乎得不到體現(xiàn)。為了醫(yī)院和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科更好的發(fā)展必需改變這種傳統(tǒng)觀念,強(qiáng)化管理意識,參與醫(yī)院發(fā)展工作。我院器材處的改變除了設(shè)備的招標(biāo)組織、論證、采購、安裝、驗(yàn)收、檔案管理等外,還要做好以下工作[5]:在用設(shè)備的質(zhì)量檢查、質(zhì)量保證和質(zhì)量評估;醫(yī)療設(shè)備的安全性能測試、監(jiān)管和保證;預(yù)防性維護(hù)、保養(yǎng)和故障維修;醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)學(xué)計量及維修后的計量與性能測試等。(1)醫(yī)療設(shè)備的計量管理。根據(jù)計量管理要求,大多數(shù)醫(yī)療設(shè)備都要進(jìn)行計量檢定、維護(hù)(有的甚至是強(qiáng)制執(zhí)行)。準(zhǔn)確可靠的醫(yī)療設(shè)備可以提高診斷治療水平,保證醫(yī)療質(zhì)量。因此,我們要求在設(shè)備進(jìn)行安裝使用之前必須進(jìn)行計量檢測,醫(yī)院建立一整套完備的計量管理制度,并由工程技術(shù)人員專人負(fù)責(zé)。(2)安全性能測試。如①插頭標(biāo)準(zhǔn)不同:目前國內(nèi)很多購置的醫(yī)療設(shè)備都是進(jìn)口品牌,在采購的過程往往只關(guān)注技術(shù)和價格,忽略了不同國家的插頭標(biāo)準(zhǔn)不同,因此除了在采購時特意提出插頭標(biāo)準(zhǔn)的要求外,在到貨安裝時需要進(jìn)行核對查看,如不一致需要進(jìn)行替換。我們將插頭標(biāo)準(zhǔn)要求詳細(xì)列明在招標(biāo)文件范本中;②安全等級不同:醫(yī)院在使用醫(yī)療器械時,對電擊安全有著嚴(yán)格控制的等級要求。在電擊安全等級要求較高的情況下,決不能使用防電擊安全等級低的醫(yī)療設(shè)備,這一點(diǎn)也需要生物醫(yī)學(xué)工程人員的把關(guān)和負(fù)責(zé);③新設(shè)備的干擾:新設(shè)備進(jìn)行安裝時需要考慮是否對現(xiàn)有設(shè)備造成影響,需要醫(yī)院的生物醫(yī)學(xué)工程人員監(jiān)督設(shè)備廠家的安裝工程師進(jìn)行測試,如果造成影響需要分開使用,否則后果不堪設(shè)想。(3)醫(yī)療設(shè)備的保養(yǎng)。①靜態(tài)保養(yǎng):購置情況、價格等資料;②動態(tài)保養(yǎng):設(shè)備的使用、消耗,故障等運(yùn)行情況分析,根據(jù)實(shí)際情況制定定期維護(hù)方案,由被動維修變?yōu)橹鲃泳S修,最終上升為改善維修。(4)新設(shè)備功能的臨床合理應(yīng)用。新設(shè)備引進(jìn)時都要對臨床使用人員進(jìn)行培訓(xùn),但有一些功能由于不常使用,平時操作較少,偶爾使用時不恰當(dāng)?shù)牟僮鲿l(fā)設(shè)備故障,這時就需要生物醫(yī)學(xué)工程人員來扮演“臨床工程師”的角色[6]。為了更好的完成自己的職能,生物醫(yī)學(xué)工程人員要積極參與設(shè)備使用的培訓(xùn)和常用故障的排除。(5)售后服務(wù)的協(xié)調(diào)。售后服務(wù)不只是設(shè)備損壞的即時修理,還包括日常的保養(yǎng)維護(hù)??梢酝ㄟ^讓公司的工程師增加回訪次數(shù)來及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題,積極學(xué)習(xí)排除故障的方法,使生物醫(yī)學(xué)工程人員掌握處理簡單問題的能力,從而方便臨床醫(yī)療的使用。
2改變現(xiàn)有設(shè)備的管理體制,使醫(yī)療設(shè)備效能最大化
現(xiàn)在很多大型醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備固定資產(chǎn)都已達(dá)幾億元,但大多醫(yī)院都是重采購、輕管理,使醫(yī)院耗重資購買的醫(yī)療設(shè)備不能發(fā)揮最大的效能,使用率下降或閑置損壞。我院針對此項(xiàng)弊端采用了租賃制,有的設(shè)備不再歸屬各個科室,而由醫(yī)院統(tǒng)一管理,科室根據(jù)實(shí)際臨床需要進(jìn)行租賃,對科室進(jìn)行成本核算,這樣避免了同一種設(shè)備(例如呼吸機(jī)、輸液泵、注射泵等)在有的科室閑置,有的科室不夠用的現(xiàn)象[7]。
3加強(qiáng)人才培養(yǎng),健全體制,提高學(xué)科地位
為了在日常工作中不斷地加強(qiáng)人才隊(duì)伍的建設(shè),我院通過各種培訓(xùn)(器材處內(nèi)部培訓(xùn)和對臨床醫(yī)療設(shè)備的使用培訓(xùn))、業(yè)務(wù)講座、進(jìn)修等途徑,提高生物醫(yī)學(xué)工程隊(duì)伍的業(yè)務(wù)技能。同時,通過調(diào)整人才梯隊(duì)、整合崗位編制、崗位輪換等措施,建立一支高素質(zhì)、高水平的生物醫(yī)學(xué)工程人員隊(duì)伍[8-9]。我院器材處現(xiàn)有42人,其中,高級職稱3人、中級職稱9人、副主任科員及以上17人;設(shè)備中心19人、物資中心18人、服務(wù)辦公室5人,基本能滿足我院的需求。為了引起醫(yī)院高層管理人員對生物醫(yī)學(xué)工程的重視,除在醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)會議等場合要更多地討論和呼吁外,還要在全國性醫(yī)院管理會議上進(jìn)行反映和呼吁,使生物醫(yī)學(xué)工程人員不再是醫(yī)療和護(hù)理等一線人員的輔助人員,而是可以與之共同構(gòu)成三足“鼎立”局面的學(xué)科。
關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)儀器;課程改革;虛擬儀器
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)15-0164-02
一、課程特點(diǎn)分析
生物醫(yī)學(xué)工程是一門跨學(xué)科的相對較新的專業(yè),它綜合性強(qiáng),在十幾年的發(fā)展過程中,生物醫(yī)學(xué)工程在生物、醫(yī)學(xué)、工程各個領(lǐng)域都有了長足的發(fā)展,所涉及的領(lǐng)域也越來越廣。但在國內(nèi)外高校中,對于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)方式則一直秉持著用工程角度來審視生物/醫(yī)學(xué)問題的理念。所以在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程中,既有細(xì)胞生物學(xué)、人體解剖與生物學(xué)等生物醫(yī)學(xué)課程,也有數(shù)字信號處理、單片機(jī)原理及應(yīng)用等工程類課程。旨在用技術(shù)科學(xué)的概念和方法來解釋和描述人體各層次的成分、結(jié)構(gòu)和功能,以及人體各種正常生理功能與病理狀態(tài)之間的差異,同時探索防病、診斷、治療及功能輔助的具體技術(shù)和設(shè)備[1],因此《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程一直是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)重要的特色專業(yè)課之一。
作為生物醫(yī)學(xué)工程系的專業(yè)必修課,《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程的教學(xué)體系的建立對于本專業(yè)學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。它涉及到生物醫(yī)學(xué)工程與電子信息技術(shù)及儀器兩個專業(yè)的知識交叉與融合,所以該課程的特色化建設(shè)對于一個學(xué)校生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展尤為重要?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展和現(xiàn)代臨床的診斷、治療中所發(fā)揮的作用是不可或缺的。從簡易的數(shù)字血壓計到大型CT(X射線電子計算機(jī)斷層掃描)的結(jié)構(gòu),都是與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子技術(shù)密不可分的。因此,了解并掌握它們的工作原理、電路組成和設(shè)計原則,對促進(jìn)學(xué)科、教學(xué)發(fā)展,保障學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和提高自身的市場競爭力都具有重要意義。
同時,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器又是現(xiàn)代工程技術(shù)的結(jié)晶。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計無論是內(nèi)容、方法還是成本都發(fā)生了根本的變化。計算機(jī)與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)儀器儀表的結(jié)合已成為一種趨勢,這項(xiàng)技術(shù)來自于虛擬儀器的概念[2]?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器系統(tǒng)應(yīng)該是一個開放式的系統(tǒng),在這個系統(tǒng)中,可以根據(jù)當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)測量技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)信息處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和集成制造技術(shù)等的發(fā)展,隨時改善其系統(tǒng)構(gòu)成,從而使其永遠(yuǎn)是一個先進(jìn)的系統(tǒng)。而借助于近幾年發(fā)展起來的虛擬儀器技術(shù),可以方便地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。虛擬儀器強(qiáng)大的功能是傳統(tǒng)儀器所無法比擬的:虛擬儀器是在通用計算機(jī)平臺上,用戶根據(jù)自己的需求來定義和設(shè)計測試功能的儀器系統(tǒng)。也就是說虛擬儀器是由用戶利用一些基本硬件及軟件編程技術(shù)組成的各種各樣的儀器系統(tǒng)[3]?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計過程必將和虛擬儀器產(chǎn)生交集,所以醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)課程的傳統(tǒng)內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,我們必須教會學(xué)生在虛擬儀器的平臺上進(jìn)行醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計,這樣,培養(yǎng)出來的大學(xué)生才能緊跟時展的腳步,掌握最新的科學(xué)技術(shù)。
杭州電子科技大學(xué)近年來在《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程上做了一系列的探討,在培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置上基本上有了一定的科學(xué)依據(jù)。然而在實(shí)際的教學(xué)過程中,我們還是發(fā)現(xiàn)了一些問題:《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程知識點(diǎn)多,而且課程內(nèi)容比較抽象,學(xué)生不易理解透徹;并且實(shí)踐性強(qiáng),需要進(jìn)行理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程訓(xùn)練。同時,隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計方法也已經(jīng)跟不上發(fā)展形式。因此,改變以往單一方式的該課程教學(xué)模式,建立一個由醫(yī)學(xué)儀器基本原理介紹、不同種類醫(yī)學(xué)儀器簡介及設(shè)計原則、醫(yī)學(xué)虛擬儀器設(shè)計構(gòu)成的新的教學(xué)體系,是順應(yīng)現(xiàn)代儀器技術(shù)發(fā)展的趨勢,可以最大程度地實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。因此我們對《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程教學(xué)模式進(jìn)行了如下的改革,通過改革,使醫(yī)學(xué)儀器系統(tǒng)的發(fā)展不再拘泥于傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)儀器系統(tǒng)的框架,最大限度地滿足現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展的要求,使學(xué)生畢業(yè)以后能夠在醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計應(yīng)用上有一個質(zhì)的飛躍,更能適應(yīng)社會需要。
二、課程改革的主要內(nèi)容
1.教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。醫(yī)學(xué)儀器的概念非常寬泛,涉及到的內(nèi)容也十分繁復(fù)。要在短短的48課時內(nèi)講授完所有的醫(yī)學(xué)儀器相關(guān)知識是不現(xiàn)實(shí)的[4]。所以對于課程內(nèi)容的選擇就顯得尤為重要。在研究了多個高校類似課程的內(nèi)容設(shè)計之后,我們結(jié)合本學(xué)院專業(yè)交叉的特點(diǎn),對課程的內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化?!夺t(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》要在內(nèi)容上做到點(diǎn)和面的結(jié)合,既要保證知識面廣,同時又要重點(diǎn)突出,要有體現(xiàn)較寬專業(yè)綜合理論和較強(qiáng)實(shí)踐特點(diǎn)的課程內(nèi)容。在目前高校常用的教材基礎(chǔ)上[5][6],我們將課程內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化。從基本原理知識出發(fā),了解生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn),通過數(shù)學(xué)建模方法的講解,深入醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計原則,最后詳細(xì)介紹各類典型醫(yī)學(xué)儀器,包括:基礎(chǔ)生理信號(血壓、心電)的檢測儀器,臨床監(jiān)護(hù)儀器,治療及恢復(fù)設(shè)備,醫(yī)學(xué)成像設(shè)備,臨床檢測儀器等。此外,還涵蓋了國際和國內(nèi)關(guān)于醫(yī)學(xué)儀器的認(rèn)證和監(jiān)管,電器安全評估以及現(xiàn)在醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展的方向等內(nèi)容。
2.教學(xué)方式和教學(xué)手段的多樣化。單一的教學(xué)方式無法滿足這類專業(yè)特色課程的需求,所以我們在教學(xué)過程中采用以多媒體為主,板書為輔的教學(xué)方式。由于課程內(nèi)容豐富,信息量大,需要借助多媒體的方式形象地展示各種圖片與視頻文件,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效果[7]。而板書的融入可以提高學(xué)生對知識的理解和掌握能力,使其學(xué)懂學(xué)透,起到事半功倍的效果。
此外,為了充分調(diào)動學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、歸納整理以及表達(dá)的能力,將學(xué)生分為5~6人一組,課外通過對任何一種醫(yī)療儀器的學(xué)習(xí),在課堂上做一個10分鐘左右的presentation,內(nèi)容涉及該種醫(yī)療儀器的原理方法、使用過程、行業(yè)前景等內(nèi)容。這種互動方式可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,同時直觀地了解教學(xué)安排是否合理,效果是否明顯,為教學(xué)改革提供依據(jù)。
3.實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計和加強(qiáng)?!夺t(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,單一的課堂講授遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,為此,本課程采取理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式。具體來說,實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課堂實(shí)驗(yàn)和上機(jī)課程設(shè)計兩個環(huán)節(jié)。課堂實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生最直觀地接觸市場上的醫(yī)療儀器,在使用過程中體會學(xué)習(xí)過的原理知識,感受不同廠家的產(chǎn)品在細(xì)節(jié)處的差別,以及不同檢測原理在測量同一生理參數(shù)時結(jié)果的區(qū)別。主要實(shí)驗(yàn)儀器包括:水銀血壓計,電子血壓計,紅外體溫計,血糖儀,電子刺激器等。上機(jī)課程設(shè)計環(huán)節(jié)主要為虛擬醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計?;谔摂M儀器的軟件開發(fā)平臺Labview(美國NI公司),使用圖形語言,讓學(xué)生4人一組,共同設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能的醫(yī)學(xué)儀器,并在全班同學(xué)前進(jìn)行演示和講解。通過這種課程設(shè)計,讓學(xué)生切身體會一下虛擬儀器平臺在醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展中的重要作用,同時在設(shè)計醫(yī)療儀器的時候,又把在課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行了綜合運(yùn)用,既扎實(shí)了知識,又鍛煉了能力,為今后走向工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.建立合理全面的考核方式。以往單一的僅用期末考試成績反映學(xué)生課程水平的方法已經(jīng)不適用于《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》這類綜合性專業(yè)課。我們建立了一套多形式、多層面的教學(xué)評價方法,既檢測學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度,又可以衡量學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性、探索性和分析應(yīng)用知識的能力。平時課堂表現(xiàn)、小組presentation的質(zhì)量、課程設(shè)計程序的優(yōu)劣以及期末考試成績,均成為新考核體系中的一部分。
課程的考核方式和考核結(jié)果并不是我們追求的最終目標(biāo),在新考核體系的指導(dǎo)下,最大程度調(diào)動學(xué)生的積極性、鞏固學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識、鍛煉學(xué)生的專業(yè)綜合能力、公平評價每個學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度才是課程考核體系的不斷完善的目標(biāo)方向。考核不是最終的結(jié)果,但卻是必不可少的一個重要手段。
三、總結(jié)
通過一個學(xué)期課程實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn),改革后的《醫(yī)學(xué)儀器原理及設(shè)計》課程在多個方面都有了明顯的進(jìn)步與提高。新的課程安排在內(nèi)容上體現(xiàn)了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的多學(xué)科交叉,課堂內(nèi)容的講解和學(xué)生自主學(xué)習(xí)有效融合,實(shí)驗(yàn)課程讓專業(yè)知識不僅僅局限于課本演示,虛擬儀器設(shè)計的訓(xùn)練緊跟現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展的腳步,全面提升了學(xué)生的專業(yè)知識和行業(yè)競爭力,為他們今后進(jìn)入社會,從事相關(guān)行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時,學(xué)生對于這種新的教學(xué)模式十分喜歡,接受度很高,在實(shí)驗(yàn)報告上,經(jīng)??梢钥吹剿麄冞@樣寫道:“喜歡這樣的課程,很開心也挺有收獲”;“第一次接觸血壓計,比課堂上講解更直觀”;“嘗試了很多新東西,很有趣”,“既興奮又倍感收獲”……學(xué)生喜愛,教學(xué)效果良好,緊貼行業(yè)發(fā)展步伐,培養(yǎng)行業(yè)需要的人才,這正是我們高校課程改革的最終目的。
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解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進(jìn)
一步觀察研究其細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕
生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理學(xué),從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。
普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(μm)級水平,難以分辨病毒及細(xì)胞
的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、DNA等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡,
使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體,研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電
子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果,它們對推動醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用
。
影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域
之一。50年代X光透視和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法,而今天由于X線CT技
術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,使影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水
平。即計算機(jī)體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機(jī)技術(shù)處理人
體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫(yī)生的信息量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通X線照片觀
察所得的信息。目前,螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經(jīng)問世,能快速掃描
和重建圖像,在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的CT,提高了診斷準(zhǔn)確率[1]。醫(yī)學(xué)
工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc
e)原理。研制成功了核磁共振計算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(MRI),它不僅可分辨病理解剖
結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在
早期價段的改變,有利于臨床早期診斷。可以認(rèn)為MRI工程的進(jìn)步,促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診
斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展,向超快速成像、準(zhǔn)實(shí)時動態(tài)MRI、MRA、FM
RI、MRS發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤,利用正電子發(fā)射核素(18F,11C,13N)的原理,
創(chuàng)造的正電子發(fā)射體層攝影(PET),是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)。美國新聞媒體
把PET列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。PET問世不過30年歷史,但它已顯示出對腫
瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植,新藥開發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價值[2]。
影像學(xué)診斷水平的不斷提高,與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。
介入醫(yī)學(xué)問世介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。Dotter和Judkin(1964年
)是最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人,他們用導(dǎo)管對下肢動脈阻塞性病變進(jìn)行
擴(kuò)張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(xué)(InterventionalRa
diology),這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功
地進(jìn)行了首例冠狀動脈球囊擴(kuò)張術(shù)獲得成功以后,介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小
、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)
展,高精度計算機(jī)化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術(shù)以及
高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問世,使介入性
診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步,臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,從心血管、腦血管、非血管
管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證,并使診療效果明顯提高
,患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療
并列的臨床三大診療技術(shù)之一,也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來的
臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域--介入醫(yī)學(xué)[3,4]。
人工器官的應(yīng)用當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時,現(xiàn)代臨床醫(yī)
療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補(bǔ)償其生理功能,人們
稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀(jì)50年代以前,風(fēng)濕性心臟
瓣膜病的治療,除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強(qiáng)心藥物對癥治療外,對病損的瓣膜很難
修復(fù)改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機(jī)體外循環(huán)技
術(shù),在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟,進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修
補(bǔ),使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣
的水平,主要是由于人工心肺機(jī)的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材
料、新技術(shù)的結(jié)果[5]。
腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病
晚期患者的生命,腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。
現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關(guān)
節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用,使千千
萬萬的患者恢復(fù)了健康??梢哉f,人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,
其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。
此外,放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計算機(jī)遠(yuǎn)程
醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開發(fā)的成果,綜上
可見,20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平,有力地推
動著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。
21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程展望縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的歷史,從倫琴發(fā)現(xiàn)
X線到今天X射線診療技術(shù)的發(fā)展,從朗茲萬發(fā)現(xiàn)超聲波到今天B超診斷的廣泛應(yīng)用
,從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天MRI的問世,從赫斯費(fèi)爾德發(fā)明CT到今天
CT成像系統(tǒng)的應(yīng)用,都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來的
醫(yī)學(xué)新技術(shù)。循著20世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的軌跡,我們有理由預(yù)測21世紀(jì)新的醫(yī)學(xué)診療
技術(shù)可能在以下10個方面有重大突破和創(chuàng)新:
(1)各種診療儀器、實(shí)驗(yàn)裝置趨向計算機(jī)化、智能化,遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化,
診療用機(jī)器人將被廣泛應(yīng)用。[6]
(2)介入性微創(chuàng),無創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來越重要的地位。激光技
術(shù),納米技術(shù)和植入型超微機(jī)器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。
(3)醫(yī)療實(shí)踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著
PET的問世和應(yīng)用,形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑
型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問世。
(4)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展,生物機(jī)械結(jié)合型、生物型人工器官將
有新突破,人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。
(5)材料和藥物相結(jié)合的新型給藥技術(shù)和裝置將有很大發(fā)展,植入型藥物長效
緩釋材料,藥物貼覆透入材料,促上皮、組織生長可降解材料,可逆抗生育絕育
材料、生物止血材料將有新突破。
(6)未來醫(yī)療將由治療型為主向預(yù)防保健型醫(yī)療模式轉(zhuǎn)變。為此,用于社區(qū)、
家庭、個人醫(yī)療保健診療儀器,康復(fù)保健裝置,以及微型健康自我監(jiān)測醫(yī)療器械
和用品將有廣泛需求和應(yīng)用。
(7)除繼續(xù)努力加強(qiáng)生物源性疾病防治外,對精神、心理、社會源性疾病的防
治診療技術(shù)和相應(yīng)儀器設(shè)備的研制受到越來越多的重視與開發(fā),研制精神分析、
心理安撫、生物反饋型診療技術(shù)和設(shè)備將是生物醫(yī)學(xué)工程的新起點(diǎn)。
(8)創(chuàng)傷是造成青年人群死亡的主要原因,研制新型創(chuàng)傷防護(hù)裝置、生命急救
系統(tǒng)是未來生物醫(yī)學(xué)工程的重要課題。
(9)即將迎來的21世紀(jì)是分子生物學(xué)時代,有關(guān)分子生物學(xué)的診療新技術(shù)將快
速發(fā)展,遺傳、疾病基因診療技術(shù),生物技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合的DNA芯片、雪
白芯片和診療系統(tǒng)將被廣泛應(yīng)用。
(10)空氣污染、環(huán)境污染嚴(yán)重危害著人類健康,研究和開發(fā)勞動保護(hù)、家庭保
健、個人防護(hù)用的人工氣候微環(huán)境是未來不能忽視的問題。
1997年我國了關(guān)于衛(wèi)生工作改革與發(fā)展的決定,提出了奮斗目標(biāo):“到2
000年,基本實(shí)現(xiàn)人人享有初級衛(wèi)生保健”,到2010年國民健康的主要指標(biāo)在經(jīng)濟(jì)
發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到或接近世界中等發(fā)達(dá)國家水平,在欠發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到發(fā)展中國家的先
進(jìn)水平。1999年國家科技部召開了“發(fā)展生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)戰(zhàn)略研討會”,國家
工程院開展了有關(guān)發(fā)展我國醫(yī)療器械工業(yè)戰(zhàn)略研究等,對推動生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)
發(fā)展、落實(shí)創(chuàng)新工程戰(zhàn)略布置起著重要作用。20世紀(jì)人類與疾病做斗爭,在醫(yī)學(xué)
診療技術(shù)上取得了重大成就;但面向21世紀(jì)的巨大挑戰(zhàn),我們要動員起來,調(diào)整
1臨床醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程體系的調(diào)整
1.1醫(yī)學(xué)院校臨床醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)醫(yī)學(xué)院校的臨床醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用型人才以醫(yī)療設(shè)備的全程技術(shù)管理、信息系統(tǒng)的維護(hù)、影像工程科等為主。通過4年專業(yè)學(xué)習(xí),學(xué)生對于醫(yī)療儀器有比較深入的了解,側(cè)重于理論的應(yīng)用,能夠?qū)x器進(jìn)行基本的保養(yǎng)、維護(hù)和一般性維修;對于儀器的醫(yī)學(xué)應(yīng)用比較了解,在醫(yī)生和儀器提供者之間起橋梁作用,承擔(dān)部分儀器的高效使用、改造等任務(wù)。同時也可以成為醫(yī)學(xué)儀器生產(chǎn)廠家的運(yùn)行、維護(hù)、安裝、研發(fā)等專業(yè)技術(shù)人才。
1.2專業(yè)課程以原理為基礎(chǔ),兼顧應(yīng)用堅(jiān)持“重人品,厚基礎(chǔ),強(qiáng)能力,寬適應(yīng)”的人才培養(yǎng)模式[5],接受先進(jìn)的理論和技術(shù)。專業(yè)課程設(shè)置可分以下幾大類:醫(yī)學(xué)儀器與圖像處理類,包括電路、數(shù)字圖像處理、傳感器等;微機(jī)原理以及應(yīng)用類,包括單片機(jī)、計算機(jī)原理及應(yīng)用、醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)等;醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)類,包括系統(tǒng)解剖學(xué)、生理學(xué)等;生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程,包括生物力學(xué)、生物材料、醫(yī)學(xué)傳感器等。教學(xué)以“學(xué)為主,教為導(dǎo)”的方法,采取啟發(fā)式、討論式教學(xué)[6]。授課以原理為基礎(chǔ),不要求復(fù)雜的公式推導(dǎo),但是要有定性的概念,例如超聲探頭高頻低頻的應(yīng)用差別。由于設(shè)備更新?lián)Q代很快,無需糾結(jié)于某個特定型號的設(shè)備并研究其具體功能,應(yīng)概括性介紹醫(yī)學(xué)設(shè)備的應(yīng)用。開設(shè)理論教學(xué)與實(shí)地教學(xué)相結(jié)合,與醫(yī)院合作,組織學(xué)生到醫(yī)院參觀學(xué)習(xí),請相關(guān)業(yè)務(wù)人員介紹醫(yī)療儀器和系統(tǒng)的軟件以及硬件設(shè)備,及其實(shí)際運(yùn)行情況,使學(xué)生有更直觀的認(rèn)識。
1.3引入醫(yī)療器械風(fēng)險管理的概念,加強(qiáng)學(xué)生醫(yī)療風(fēng)險意識在基礎(chǔ)專業(yè)課程教學(xué)的同時,引入醫(yī)療器械風(fēng)險管理的概念。表1為制造商對某設(shè)備風(fēng)險的可能性評估。表格左列為危險的可能性分類,首行為危險的嚴(yán)重性分類,陰影區(qū)是可用性測試工程師優(yōu)先考慮的內(nèi)容。風(fēng)險分為R1、R2、R3、R4、R5、R6等6個等級。醫(yī)療器械的風(fēng)險管理貫穿于產(chǎn)品的整個壽命周期,在設(shè)備的使用過程中仍可能存在,因此醫(yī)療工程人員需要具有醫(yī)療風(fēng)險意識。在教學(xué)中,引入醫(yī)療器械風(fēng)險管理的概念,讓學(xué)生了解醫(yī)療環(huán)境下多種因素都有可能造成醫(yī)療設(shè)備的使用風(fēng)險,同時讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)臨床醫(yī)學(xué)工程在醫(yī)院工作“有用武之地”。
1.4以研帶教,直觀認(rèn)識醫(yī)療風(fēng)險在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上兼顧研究和應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生科研能力的同時,加深學(xué)生對醫(yī)療風(fēng)險的認(rèn)識程度。例如,我們對RFID標(biāo)簽在高磁場下應(yīng)用的安全性進(jìn)行測評[7-8],通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),13.56M無源RFID標(biāo)簽作為患者標(biāo)識,在1.5T磁場下持續(xù)使用對自身安全正確使用沒有影響,但是其可能影響核磁成像的信號及噪聲水平,形成偽影,見圖1。由此可見,通過簡單的研究發(fā)現(xiàn)臨床環(huán)境中風(fēng)險因素隨時可能被引入。開展創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn),在培養(yǎng)學(xué)生思維邏輯能力、分析解決問題的能力以及科研實(shí)踐能力的同時,提升學(xué)生對臨床醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的興趣,更有利于學(xué)生今后的擇業(yè)意向。
會計學(xué)
【偽裝面具】會計是一種每天都和錢、數(shù)字打交道的職業(yè),所以會計學(xué)屬于經(jīng)濟(jì)學(xué),每天學(xué)的是關(guān)于計算的課程。
【真實(shí)面目】會計學(xué)并不是經(jīng)濟(jì)學(xué),而是工商管理類專業(yè),畢業(yè)以后拿的學(xué)位是管理學(xué)學(xué)位,而不是經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)位。會計學(xué)是在研究財務(wù)活動和成本資料的收集、分類、綜合、分析和解釋的基礎(chǔ)上形成協(xié)助決策的信息系統(tǒng),用以有效地管理經(jīng)濟(jì)的一門應(yīng)用學(xué)科,可以說它是社會學(xué)科的組成部分,也是一門重要的管理學(xué)科。會計學(xué)的研究對象是資金的運(yùn)動。
會計學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理信息系統(tǒng)、統(tǒng)計學(xué)、財務(wù)管理、市場營銷、審計學(xué)等都是主干學(xué)科。會計學(xué)專業(yè)的學(xué)生需要保持清晰的頭腦以及對數(shù)字的敏感性。而學(xué)生畢業(yè)后,必須掌握管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和會計學(xué)的基本理論;熟悉國內(nèi)外與會計相關(guān)的方針、政策和法規(guī)和國際會計慣例。
【推薦院?!魁堫^院校:廈門大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中山大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等;實(shí)力院校:天津財經(jīng)大學(xué)、南京審計大學(xué)、首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)、浙江財經(jīng)大學(xué) 北京工商大學(xué)、廣東財經(jīng)大學(xué)、云南財經(jīng)大學(xué)、蘭州理工大學(xué)、河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)、金陵科技學(xué)院等。
【就業(yè)小貼士】目前來說,會計學(xué)專業(yè)最好的就業(yè)方向還是注冊會計師。每年注冊會計師資格考試的報名人數(shù)都保持在60萬人左右,而相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國目前需要的注冊會計師人數(shù)約為35萬人,甚至更多,可見會計學(xué)是一個很有前途,但也是很具有挑戰(zhàn)性的專業(yè)。
醫(yī)學(xué)影像工程
【偽裝面具】專業(yè)的名字里面有“醫(yī)學(xué)”兩個字了,所以這是一個醫(yī)學(xué)類專業(yè)。
【真實(shí)面目】該專業(yè)確實(shí)與醫(yī)學(xué)類專業(yè)有著一定的關(guān)系,但它卻是實(shí)實(shí)在在的電氣信息類專業(yè)。學(xué)生畢業(yè)后授予的不是醫(yī)學(xué)學(xué)位,而是工學(xué)學(xué)位。醫(yī)學(xué)影像工程專業(yè)是一個集數(shù)學(xué)、物理、計算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)以及醫(yī)學(xué)科學(xué)于一體的交叉學(xué)科,具有鮮明的醫(yī)、工結(jié)合,以工為主的特點(diǎn)。
該專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)學(xué)物理、電路分析、程序設(shè)計、醫(yī)學(xué)圖像處理、微機(jī)原理與應(yīng)用、生理學(xué)、病理學(xué)等課程。主要培養(yǎng)能從事X線機(jī)、數(shù)字化X線機(jī)成像裝置、磁共振成像裝置、超聲成像設(shè)備等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的研制和技術(shù)支持的復(fù)合型高級應(yīng)用工程技術(shù)人才。所以當(dāng)你想學(xué)醫(yī),發(fā)現(xiàn)臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)是當(dāng)下比較熱門的專業(yè),要求的分?jǐn)?shù)很高,所以就選擇了和醫(yī)學(xué)沾邊了的專業(yè)――醫(yī)學(xué)影像工程,那你可以說得上是“誤入歧途”。
【推薦院?!魁堫^院校:華中科技大學(xué)、安徽醫(yī)科大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)、南昌大學(xué)、東南大學(xué)等;實(shí)力院校:蘇州大學(xué)、新疆醫(yī)科大學(xué)、重慶醫(yī)科大學(xué)、青海大學(xué)、蘭州大學(xué)、石河子大學(xué)、三峽大學(xué)等。
【就業(yè)小貼士】畢業(yè)后能夠從事醫(yī)學(xué)影像設(shè)備研究、科技開發(fā)、運(yùn)行管理、經(jīng)營銷售和提高影像設(shè)備診斷技能方面的工作。醫(yī)院會設(shè)有影像醫(yī)學(xué)中心、影像醫(yī)學(xué)部或影像醫(yī)學(xué)科,設(shè)置相關(guān)的儀器設(shè)備,并編制有專門的護(hù)理師、放射技師以及醫(yī)師,負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的操作、影像的解釋與診斷,這些工作與放射科負(fù)責(zé)放射治療有所不同。
生物醫(yī)學(xué)工程
【偽裝面具】生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)屬于生物科學(xué)類專業(yè),主要研究生物學(xué)方面的知識,如果不是生物類的專業(yè),就是屬于醫(yī)學(xué)專業(yè),是生物和醫(yī)學(xué)的交叉學(xué)科。
【真實(shí)面目】生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)和醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)是有著“千絲萬縷”的關(guān)系。但是,生物醫(yī)學(xué)工程是運(yùn)用工程技術(shù)手段,研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題。所以,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)并不屬于生物科學(xué)類,也不屬于醫(yī)學(xué)類,而是屬于電氣信息類,畢業(yè)后授予工學(xué)學(xué)位。
生物醫(yī)學(xué)工程總體來說有三個大方向:儀器、圖像、材料??梢哉f,生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科,是跨學(xué)科的綜合性學(xué)科。
主要課程有:自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系統(tǒng)原理、測量學(xué)、地理信息系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用、地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)、程序語言相關(guān)課程等。
【推薦院?!魁堫^學(xué)校:中山大學(xué)、東南大學(xué)、清華大學(xué)--北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、四川大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、東北大學(xué)等;實(shí)力院校:天津工業(yè)大學(xué)、長春理工大學(xué)、河南科技大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)、首都醫(yī)科大學(xué)、咸寧學(xué)院、廣西醫(yī)科大學(xué)等。
【就業(yè)小貼士】一般來說,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的同學(xué)本科畢業(yè)后有幾個方向:讀研究生繼續(xù)深造,如果想在這一領(lǐng)域搞科研,或有更深入的發(fā)展就要繼續(xù)深造,撇開別的不說,進(jìn)大學(xué)和科研所的門檻基本都是博士,本科階段的學(xué)習(xí)只是個基礎(chǔ);進(jìn)入國家醫(yī)療器械司及各級醫(yī)療器械檢測所;進(jìn)入各級醫(yī)院的醫(yī)學(xué)工程處、設(shè)備處、信息中心以及醫(yī)學(xué)影像科;去各大跨國以及國內(nèi)醫(yī)療器械企業(yè)。
城市地下空間工程
【偽裝面具】該專業(yè)主要研究的是地下建筑,就業(yè)同樣也是往地下建筑這方面發(fā)展。