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山東大學生物醫學工程是理、工、醫高度交叉的新興學科,也是今后幾十年內最容易出現重大理論突破和技術創新的交叉學科。該專業是山東省立項建設的高等學校品牌專業,校級基地班,實行小班制精英式培養模式。設有生物醫學、工程技術、醫工結合等培養環節,學生將具備生物醫學和工程技術相結合的綜合交叉科學研究與開發能力。畢業生可在醫療機構、醫療器械檢測監督執法機構、信息技術產業與醫療器械公司等相關企事業單位從事研發、教學及管理工作。
(來源:文章屋網 )
一、生物醫學工程專業實習的現狀
現在一般生物醫學工程專業學生的臨床實習時間為三到六個月,進行醫學影像專業全科學習。學生進入各實習科室后,由教學秘書進行各科室輪轉安排,當值的技師指導參與日常的醫療行為。在工作中,發現生物醫學工程專業的學生實習工程中存在著一定的問題:1)對學生要求不嚴,臨床技師忙于醫療服務,不能系統的講解儀器的性能、操作等,只能遇到具體的病例具體指導,就會導致學生掌握細枝末節,不能整體掌握儀器的情況出現。2)由于生物醫學工程專業的學生畢業后不一定從事影像技術操作,學生學習的熱情度不高,組織紀律性不嚴。3)學生的基本功不夠扎實,對影像技術的綜合運用,比較影像學的知識掌握的比較欠缺。
二、生物醫學工程專業實習過程中的注意事項
1)實習前的服務理念培訓
實習生在學校接受的是專業知識學習,很少有服務理念,而進入實習醫院后,將成為醫院員工的一部分,實習生言行舉止將直接影響醫院和科室的形象。其中,個人形象、與患者的語言交流、如何接聽電話、如何應對常見的投訴或意外情況是培訓的關鍵,是帶教的重要部分。我的體會是實習生的服務意識培訓要達科室的標準才能進入專業崗位,才能與患者及帶教老師交流。
2)嚴格詳細的帶教計劃
大型綜合醫院影像科一般X線、CT、超聲、MRI等專業崗位。各專業崗位的工作內容和實習要求不同,實習生又分為專科和本科兩個層次,實習時間又有三個月、半年,每個實習年度進入影像科的實習生人數也不一樣,因此,要使每個實習生能夠相對公平地在各專業崗位獲得相當的實習機會。即每天進入一個崗位的人數、實習時間、實習教師、實習資源等基本一致,實習前制訂嚴格詳細的帶教計劃十分關鍵,計劃包括《全體實習生年度實習安排總表》和根據總表制訂的《每個實習生實習安排及考核表》,總表將每個實習生對應一個唯一編碼按照實習時間長短及專業崗位編入表中。保證實習機會的公平和實習秩序。個體表則嚴格規定了各實習生在各專業崗位的實習次序、進人時間、結束時間、專業組長確認簽名、實習評價、備注中的實習要求等,個體表由實習生進入新崗位時交給崗位組長.以保證實習過程的完成和實習效果[1]。
3)實習生進入專業崗位相關的課題組
操作標準化并不意味著影像技術操作不能創新。新指標、新技術的臨床應用價值探討,同一疾病不同影像設備的診斷效果研究,疾病掃描參數的變化研究等,這些研究幾乎是
無窮無盡的,需要影像技術及實習人員的參與。實習生通過一些簡單實用的與專業崗位工作有關的研究的鍛煉,一方面能更深入掌握實習知識,另一方面學習到了醫學研究的方法。
4)強調專業英語和計算機學習的重要性
隨著高新技術在影像技術領域的廣泛應用,使得CT、MRI、CR、DR等醫學影像技術進入高速發展的時期.在這些眾多的高端儀器里,鍵面多是英文顯示,并且計算機的功能和軟件也在不斷更新和提高,因此,有必要加大學生專業外語和計算機課程比重,提高影像技術人員的外語和計算機水平[2]。
5).適當增加到設備科輪轉的時間
生物醫學工程專業的學生畢業后會有相當一部分人從事大型儀器設備的售后維修工作。而臨床實習過程中,實習生基本都在影像科輪轉,掌握大型影像設備的同時對維修技能的培養有所欠缺。實習生到設備科學習,可以全面的了解醫院的醫療設備情況,學習小型儀器設備的維修,更好的掌握維修方法,鍛煉維修技能,對以后的工作有所幫助。
6)醫院應加強師資隊伍的培養
隨著醫療競爭的激烈,醫患糾紛的緊張,部分教師感覺到壓力很大,少數教師會應付的心理,感覺教學任務,應付完就行了。還存在一些客觀因素,比如影像科是按各功能單元劃分,磁共振、超聲、CT、X線診斷等各成體系,難免造成教師對各單元掌握知識的不全面,造成知識傳輸過程中的錯誤。加強師資隊伍的培養可以從兩個方面進行:一是實行影像科大輪轉,可以使教師全面掌握大型影像設備的知識,掌握常見故障及解決辦法;二是固定實習帶教老師,醫院制定實行帶教老師培養政策,拓寬青年教師的知識面,加強對帶教老師能力的培養。同時,在工資待遇方面給予獎勵,提高帶教老師的帶教熱情,增強責任感,帶教效果將會有很大的提升。
三、總結
關鍵詞:生物醫學工程;計算方法;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)22-0119-02
一、引言
《計算方法》綜合了計算數學和計算機科學相關知識,具體研究利用計算機解決數學問題的相關理論和相關方法。該課程作為我校生物醫學工程專業本科學生的課程,目前僅有理論教學環節,教學效果有待提高。本文結合生物醫學工程專業特點,基于我院在醫學影像成像方法的研究成果,借助我校信息學科與計算機學科的優勢,對《計算方法》課程教學改革進行探討。將《計算方法》課程的理論知識應用于醫學成像中,包括CT成像、近紅外光學成像和光致超聲成像等,以期摸索出適合生物醫學工程專業學生的《計算方法》實驗教學體系,培養知識與能力并重、理論與實踐兼顧的創新型生物醫學人才。
二、計算方法課程特點及教學存在的問題
隨著科學技術特別時計算機科學與技術的高速發展,科學計算已成為繼理論分析、實驗研究之后的第三種科學研究手段。計算方法研究利用計算機解決科學問題的相關理論和方法,是科學計算的核心。作為數學理論與工程應用之間的一個紐帶,計算方法在很多學科領域發揮著重要作用,很多高校已將該課程作為學生的必修或選修基礎課程。
計算方法緊密結合數學理論和計算機科學,是數學的一個重要分支,也是理工科學生一門重要的基礎課程。計算方法研究利用計算機解決數學問題的相關理論和方法,強調計算機技術的實際應用和數學算法的工程實現,對學生的動手能力有較高的要求。由于與工程實踐密切結合,該課程的教學必須理論與應用并重。
《計算方法》課程具有以下特點:(1)計算方法課程不僅涉及高等數學中學過的相關理論內容,而且注重運用這些理論去解決問題,而不是理論本身。它有助于加深學生對數學理論的理解和認識。(2)計算方法課程公式較多而且難記。(3)強調對計算機的使用,尤其是在計算機上借助一定的軟件平臺實現相關算法。
生物醫學工程是一門興起于20世紀60年代的交叉學科,涉及化學、數學、物理、藥學、生物t學、電子技術、工程技術、材料、計算機技術和信息技術等眾多學科及領域。該學科綜合了工程學、生物學和醫學的理論和方法,具有綜合性強、知識結構交叉跨度大、發展速度快等特點。從事該專業的本科生不僅需要電子技術、生命科學、電子與信息科學相關的基礎理論知識;而且還需具備生物醫學與工程技術相結合的科學研究能力。由于生物醫學工程學科知識結構的交叉性和綜合性,對高校培養的該專業人才需要更高、更全面的能力素質要求。
我校生命科學技術學院將《計算方法》課程作為大三生物醫學工程與生物技術專業學生的選修課,經過幾年的教學,存在的主要問題如下:
1.《計算方法》課程教學內容照本宣科,與生物醫學工程專業基本無聯系。目前,課程教學內容與生物醫學工程專業以及生命科學技術學院研究方向基本上沒有聯系,結合不夠緊密,沒有將生物醫學工程專業領域涉及的科學計算學生所學專業領域科學計算問題融入教學計劃和教學內容。
2.《計算方法》重點在于理論教學,對數值實驗能力的強調不夠。以往的教學環節中,選用的教材在內容安排上沒有對數值計算過程中實驗過程的描述。老師在授課過程中,忽略了學生數值實驗能力的培養。實際上,這門課程不僅具有完整的理論體系,更是一門實踐性很強的課程,數值實驗在該課程中必不可少。
三、教學改革具體措施
針對上述問題,本文從教學內容、教學模式和考核方法等方面進行研究,結合生物醫學工程專業特點,基于生命科學技術學院科研平臺,加強數值實驗,摸索適合生物醫學工程專業學生的《計算方法》實驗教學體系,培養知識與能力并重、理論與實踐兼顧的創新型生物醫學人才。
1.擴展《計算方法》教學內容。我校《計算方法》課程選用西北工業大學出版社出版的教材《計算方法》,教材內容包括計算誤差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多種迭代法求解線性方程組、特征值和特征向量的計算、最小二乘法求解方程組、曲線擬合、曲線插值、以及數值積分與數值微分等,課程內容大部分涉及的都是數學理論,以及各種方法的詳細推導,教材上的例子主要是簡單的數學問題,與實際應用聯系較小,與生物醫學工程專業更是沒有聯系。我們在教學過程中,結合我院科研以及生物醫學工程專業特點,在理論講解與公式推導的同時,融合醫學成像具體實例,讓學生了解如何在本專業領域運用該課程相關知識。
2.開設《計算方法》實驗教學。為提高學生動手能力,我們在經典計算方法課程內容基礎上,結合生命學院科研項目,加入與生物醫學工程專業相關的應用實例,例如CT圖像重建,計算方法課程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT圖像重建,基于學院CT硬件系統采集的數據,結合合適的成像模型,學生上機編程完成CT圖像重建。通過該實例學生不僅了解了CT成像原理,更掌握計算方法在CT成像中的應用。再例如輻射傳輸方程的求解問題,該問題在生物醫學成像中普遍存在。輻射傳輸方程屬于復雜的偏微分方程,在光學成像前向建模中,需要求解該方程,而計算方法課程中有一章的內容講解偏微分方程的數值求解方法,學生可以開展基于數值方法的輻射傳輸方程求解。同時,我們加大編程仿真,特別要指導學生應用所學知識進行生物醫學工程應用實踐。
3.完善《計算方法》教學模式。《計算方法》課程的目的是讓學生利用計算機,結合一定的軟件工具,解決實際問題。考慮到課程特點,以及學生前期已經學習Matlab語言,我們使用Matlab軟件作為計算方法的編程工具。我們在當前計算方法課程的課堂教學安排中,除了理論教學,還增加仿真實驗。教師在課堂講解時,進行詳細演示,同時要求學生課后進行編程與上機。課后作業采用計算機編程完成,學生提交報告,給出程序代碼以及運行結果。使學生通過仿真實驗掌握計算方法中的理論知識,同時學會編程運用計算方法相關內容解決實際問題,提高動手能力。
4.改進《計算方法》考核方式。傳統《計算方法》課程考核采用筆試形式,主要考查的是學生對基本知識點的掌握情況。本文改革中,我們兼顧知識與能力的評價標準考核學生學習效果。評價標準主要包括:計算方法基本理論知識、基于Matlab工具的編程仿真實現計算方法相關算法、生物醫學工程實際問題解決能力。對于計算方法基本理論知識的考核,采用筆試閉卷形式;對基于Matlab工具的編程仿真實現計算方法相關算法,考核學生在計算機上利用Matlab語言編程實現誤差分析、二分法和迭代法求解方程組、數據插值、數據擬合、數值積分與微分等;對于生物醫學工程實際問題解決能力的考察,給出兩到三個生物醫學應用問題,要求學生根據現有數學模型,基于測量數據問題求解,并給出誤差分析結果。總之,采用形式多樣的考核方式,對學生的綜合能力進行測評。
四、結語
本論文對計算方法課程改革進行了探討,構建教學研用有機結合的計算方法教學體系。通過基礎知識傳授、計算機仿真實驗、醫學斷層成像具體問題實踐,建立包括基礎理論――驗證實驗――應用實踐三個層次的相互銜接的計算方法學教學體系;同時,生物醫學工程專業背景下的算方法教學,融合了包括分子數學、生物、計算機與信息等多學科知識,對學生的理論、實踐與應用能力協同訓練與提升,為多學科交叉復合型創新人才的培養奠定基礎。
參考文獻:
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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
(School of Life Science and Technology,Xidian University,Xi'an,Shaanxi 710071,China)
關鍵詞:C++教學;生物醫學工程;教學改革
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0073-02
一、引言
生物醫學工程是工程技術與生物學和醫學相結合產生的一門交叉學科,旨在運用工程技術手段解決生命科學和醫學中的問題[1]。生物醫學工程專業的學生需要掌握一定的工程技術手段,其中編程是一項關鍵技術。C++語言屬于面向對象編程方法中的經典語言,對于該專業學生來說是一種重要的編程工具,可能用于今后的工作或科學研究中。生物醫學工程專業學生的培養涉及到數學、物理、化學、生物等基礎學科和電子技術、信息處理技術、計算機技術、傳感器與檢測技術、成像技術以及機械和材料等應用工程學科。學生需要學習的知識多,涉及的面非常廣,與計算機類和電子信息類等傳統專業的學生相比,能夠花在編程訓練上的時間較少。為了提高生物醫學工程專業學生的編程水平,需要對教學過程中遇到的問題進行總結,提出相應的解決辦法。
二、教學中遇到的問題
生物醫學工程專業的學生在學習C++的過程中通常會遇到以下問題:
1.在C++語言的學習中缺乏對本專業的思考。由于C++語言的學習一般在本科學習的早期階段,此時學生對本專業的了解并不充分。雖然一般會提前開設《生物醫學工程導論》課,但該課程也只能讓學生對本專業有一個粗略的了解。因此,在每一門課程中都融入對生物醫學工程專業的講解就非常重要。雖然,C++這樣的編程課程可以由計算機專業的教師講授,但是,如果由屬于生物醫學工程專業且有計算機背景的教師來講授顯然更加合適。因為,后者既能教會學生編程,也能引導學生進一步了解本專業。
2.難以充分理解面向對象的思想。C++是一種面向對象的編程語言,充分理解面向對象思想對于C++的學習至關重要。面向對象的程序設計方法將數據及對數據的操作方法封裝在一起,作為對象,對同類型對象抽象出其共性,形成類,通過繼承與多態性,使程序具有可重用性[2]。通常解決問題時有兩種方式,一是按照過程方式來解決,二是將問題抽象為一個對象來解決,面向對象屬于第二種考慮事情的方式[3]。了解面向對象的思想并不困難,難的是在學習編程的過程中,理解類、對象、繼承和派生、多態等這些概念及其在編程中的靈活運用。
3.編程水平的提高緩慢。大部分學生在學習程序設計的過程中編程水平提高緩慢,部分學生在學習的過程中怕困難,不愿意編寫程序,或者只是簡單地將課本上的程序搬到電腦,而不愿意進行深入的思考。這種情況在初學編程的學生中是一種比較常見的現象。教師在教學的過程中,除了鼓勵學生勇于克服困難、努力學習以外,想辦法提高學生對編程的興趣,教會學生學以致用才是解決問題的關鍵。
三、教學方法
為了解決以上問題,筆者嘗試在教學中引入以下改進方法,取得了一定的效果。
1.以門診掛號模塊的構建來講解面向對象的思想。為了同時提高學生編程水平和引導學生了解本專業,教師在講解面向對象中某些概念的時候,可以盡量列舉一些與本專業相關的實例。例如,生物醫學工程專業的同學以后可能會接觸到醫院信息系統(Hospital Information System,HIS),利用醫院信息系統中的實例來進行講解課程中的概念,既能強化同學們對概念的認識與了解,又能培養其用面向對象的思維方式解決專業學習中遇到的問題。醫院信息系統可以分成很多模塊,門診掛號模塊是其中一個必要模塊。在講解“抽象”這個概念的時候,可以用門診掛號模塊作為實例講解。抽象,是指對某種目的而言,強調重要的部分,忽略不重要的部分。抽象是具有針對性的,在講解抽象的針對性時,可以提出以下的例子:在設計門診掛號模塊時,每個病人的姓名、性別、所選號碼等信息就是重要內容,而像體重、血型、既往病史這些信息在這里不太重要,就可以被忽略。而對于醫院信息系統中的病案管理模塊,體重、血型、既往病史這些被忽略的信息可能又是重要的。因此,對于門診掛號模塊來說,使用抽象的方法,就只考慮姓名、性別、所選號碼這些我們關心的信息。面向對象是一種考慮事情的方式,在實現門診掛號這個功能時,可以構建如下對象,病人、醫生、掛號和掛號結果等對象協同完成門診掛號:首先,由病人對象將病人掛號申請發給掛號對象,再由掛號對象請求醫生對象提供相應的醫生信息,在此基礎上,掛號對象對病人掛號申請進行處理和審核,最后將病人掛號結果提交給掛號結果對象,掛號結果對象負責保存病人掛號結果,并提供查詢服務。門診掛號模塊中各個對象之間的關系如圖1所示。
2.引導學生用面向對象的思想來考慮并解決生活中的問題。程序設計的學習對部分學生來講比較枯燥,特別是每當學生遇到不知道如何解決的問題時,挫折感比較強。為了激發學生對編程的興趣,可以嘗試引入一些生活中的實例來講解面向對象編程中的某些概念。面向對象的思想認為,一切事物皆為對象。對象可以是有形的事物,如一本書、一輛汽車;對象也可以是無形的事情,如一項計劃。對象可以是簡單的個體,比如一個人;也可以是由諸多其他對象組合而成,比如一個公司有多個部門,每個部門又由許多人組成。我們可以用生活中的現象作為具體的對象來進行分析。比如一輛公共汽車,它有一個表示其唯一性的車牌號,有外觀、重量、載客量等靜態特征,還有前進、倒車、剎車等動態行為。再比如一個學生,有一個唯一標志(學號),有姓名、年齡、性別、身高、體重等靜態特征和學習、唱歌、打籃球等動態行為。從這些實例中,可以歸納出,一個對象包括以下的內容:(1)唯一的標志符,用來表示與其他對象不同;(2)靜態特征,描述對象的屬性;(3)動態行為,描述對象具有的功能。作為貼近學生生活的一個實例,學生選課系統一般都被學生所熟悉。為了進一步理解面向對象的思想,可以嘗試引導學生用面向對象的思想來構建學生選課系統。在學生選課系統中,可以建立學生、課程、選課、選課結果這四個對象,學生對象的靜態特征包括:學號、姓名、年齡、專業等;課程對象包括:課程編號、課程名稱、選課人數等。這四個對象協同完成學生選課功能:首先,由學生對象將選課申請發給選課對象,再由選課對象請求課程對象提供相應的課程信息,如:多少學分、目前已經選這門課的人數、是否可以選,在此基礎上,選課對象對學生選課申請進行處理和審核,如:該學生是否有資質選這門課等,最后將學生選課結果提交給選課結果對象,選課結果對象負責保存學生選課結果,并提供查詢服務。學生選課系統中各個對象之間的關系如圖2所示。
3.指導學生認清學習目標的主次和形成良好的學習習慣。在學習時間有限的情況下,必須教會學生分清學習目標的主次。在C++的學習中,首先重點學習面向對象的思想,將算法的學習放到次要位置。對于編程人員來將,算法的學習十分必要,但這是一個長期的過程,必須循序漸進。對于初學面向對象編程的人員,首先必須理解面向對象的思想,并盡可能建立面向對象的思維方式,即在解決問題時,將問題抽象為對象來解決。還存在一個常見的現象,就是部分初學編程的學生在實驗課上效率很低,難以進入編程的狀態,時間一長就會去做一些無關的事情。因為計算機既是一個學習的工具,也是一個娛樂的工具,學生有時可能難以控制自己。因此,強調學生形成良好的學習習慣并給自己制定規矩,就顯得非常重要,比如:課前要預習,編程的時候嚴格要求自己只能編程,其他無關的事情完全不能做。只要學習方法正確并且有良好的學習習慣,大部分學生應該都能夠把C++學好。
學生編程水平的提高是教學過程中一個困難的問題,如何促進學生對編程產生興趣,讓學生覺得編程不僅是一件重要的事情,而且是一件有趣的事情,這還需要廣大教師不斷探索教學方法,在教學的過程中摸索出一套適合自身情況的方法,這樣才能讓教學產生良好的效果。
參考文獻:
[1]John D.Enderle.生物醫學工程學概論[M].原書第2版.封洲燕,譯.北京:機械工業出版社,2010.
[2]鄭莉.C++語言程序設計[M].第4版.北京:清華大學出版社,2010.
關鍵詞: 生物醫學工程; 實踐教學; 綜合實驗室; 設計性試驗
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1006-8228(2012)07-55-02
0 引言
生物醫學工程是一門將工程技術與醫學相結合,綜合運用工程學相關原理和方法,解決醫學問題的交叉學科。自上個世紀六十年代以來,生物醫學工程已逐步演變為全球發展最快的產業之一。
該專業的本科人才培養目標定位為:具備生命科學、電子技術、計算機與信息科學的基礎知識,具有將現代物理學、電子技術、計算機技術與醫學相結合的科研能力,并突出應用型特色;掌握開發設計、研究醫學儀器的基本方法和技能,畢業后能夠從事醫學儀器的應用、管理、維修、開發、研制等工作[1]。
按照培養應用型人才的要求和目標,生物醫學工程專業學生的電子設計、研發和計算機應用能力被認為是最重要的專業技能。高等學校的專業教育應該將培養學生的這些技能作為教學的重中之重。而學生實踐動手能力的培養是學生整體素質和能力提高的一個重要組成部分,也是培養適應社會經濟發展的復合型人才的根本需要[2]。
1 生物醫學工程專業實踐教學存在的問題及原因
實踐教學環節不僅僅可以驗證學生所掌握的理論知識,同時還可以訓練、培養學生的觀察能力、思維能力、實際操作能力和嚴謹的科學態度[3]。有效的實踐教學不僅僅是理論課教學的必要補充,而且學生的分析、解決實際問題能力和動手能力只有在實踐教學中才能夠得到根本提升。但是在目前實踐教學中存在的一些問題,影響了課程教學的最終實效,也抑制了學生創新能力的提升,主要表現在以下幾個方面。
⑴ 受傳統的“重學輕術”觀念的影響,長期重理論教學,輕實踐能力培養[4]。另外,擴招帶來的學校規模急劇增大,實踐教學設施建設滯后,加之“雙師型”教師嚴重匱乏,造成實踐教學、尤其是工程訓練嚴重不足。
⑵ 單科驗證性實驗內容多而綜合性自主設計實驗內容少。目前生工專業各門學科的實驗課程中,絕大多數實驗項目是針對單一課程某一理論教學內容的驗證性實驗,這種實驗是封閉式的,將學生的思維局限在某一門課程中[5]。而實際上,生物醫學工程專業各門課程,特別是其主干課程電子學各門課程之間有著緊密的聯系,學生缺少學科開放的實驗訓練,會導致知識的割裂,難以形成完整的知識體系。因此,當要求學生完成綜合性實驗項目或自行設計性實驗項目時,學生甚至不知道如何查閱資料、制定實驗方案、選擇實驗設備等。
⑶ 使用實驗箱協助實驗,學生僅僅需要進行簡單的線路連接就完成了實驗,實驗課成為了課堂教學內容正確性的驗證。這種實驗使得學生很少深究實驗原理,難以培養學生的鉆研精神和自主創新意識,久而久之,學生對實驗課也喪失了興趣。
⑷ 實踐教學基地建設滯后,校企聯合還遠遠不夠。這是制約實踐教學向著學以致用目標邁進的障礙之一。本科層次的生物醫學工程專業畢業生的直接去向之一就是企業,為培養企業用得上、留得住的人才,應該使得學生在實訓過程中始終保持與企業的密切聯系,才能使學生在生產實際操作中掌握職業崗位所需的技能及相關工作經驗,了解應用技術領域的前沿知識,完成由學校到生產崗位的過渡[6]。只有這樣,才能使得學生在學習中有明確的職場目標和方向,進而提高學習的主觀能動性。
2 建立生物醫學工程專業綜合實驗室的意義
有文獻顯示,通過對采樣數據的因子分析和回歸方程的計算,實踐教學在學生對教學質量滿意度的影響因素中位置顯著且影響程度最大[4]。
生物醫學工程專業除了機械設計和信號處理等課程之外,其核心課程包括電路分析、模擬電子技術、數字電子技術、微機原理與接口技術、單片機應用技術等電子學相關課程。這些課程的實踐教學環節在一定程度上相互滲透,且共同構筑了綜合性設計實驗的各個知識環節。因此,整合各學科實驗教學設備和實驗教學師資,構建綜合實驗室,可以有效提升設備利用率和實驗室利用率,對培養學生實驗設計、科研設計能力,提高學生主動學習意識,打造學生自主創新能力有著十分重要的意義。
⑴ 綜合實驗室作為生物醫學工程專業實驗教學平臺,可用于形成由單一到綜合,由相對獨立到科學融合的實踐教學體系[1]。這個體系,可以對學生的工程技術實踐能力進行強化訓練,以提高學生的科研素質和專業應用技能,提高學生分析問題和解決實際問題的能力,真正做到學以致用。
⑵ 綜合實驗室可用于形成以自學為主,將理論與實踐融為一體的啟發式“教”與“學”體系。文獻顯示,中國和美國大學工程技術專業培養模式最大的區別在于,中國大學的教育以課堂“填鴨式”為主導,而美國大學生的主要學習過程不是在課堂上,而是在課外時間完成的[7]。通過綜合實驗室,教師可以在實驗前交給學生實驗內容概要,讓學生明確實驗目的、步驟及需要取得的結果,鼓勵學生進入實驗室通過查閱文獻,自行完成實驗設計,自主進行實驗,并分析和解決實驗中出現的問題,最終取得滿意實驗結果。而教師,在實驗中不再是主導地位,而僅僅起到答疑和輔助實驗的作用,充分鍛煉學生的動手能力,提升學科技能。
關鍵詞 機械制圖 生物醫學工程 教學方法
中圖分類號:G642文獻標識碼:A
0 引言
生物醫學工程(Biomedical Engineering, BME)專業是涉及生物學、醫學、工程學等多門學科的新興專業,其目的是培養具有復合型知識結構,具備醫學與工程技術相結合的初步科學研究能力,能在各級醫院臨床第一線配合醫護人員從事醫療儀器設備的實際操作及維護、管理、研究、安全檢測等技術支持工作的實用型高級工程技術人才。隨著醫療衛生事業在中國的蓬勃發展,生物醫學工程專業在各地醫學院校陸續開設。《機械制圖》是所有工科專業的主干課程之一,也是生物醫學工程專業的一門專業基礎課,它是培養學生具備一定的繪圖和讀圖能力,啟發并培養學生的空間想象能力,為后續課程的學習及為以后接觸醫療儀器設備的實際操作、維護、設備設計等打下堅實的基礎。
1 生物醫學工程專業《機械制圖》課程教學過程中存在的問題
首先,和理工科院校的學生不同,我校生物醫學工程專業的學生在學習《機械制圖》課程之前沒有接觸過與繪圖相關的其他課程,如畫法幾何、制圖基礎、計算機輔助繪圖等,也沒有參加過金工實習,因此在空間想像能力和繪圖功底上不如理工科學生。其次,《機械制圖》本身是一門實踐性很強的技術基礎課,主要研究的是點、線、面及其空間幾何形體與其投影之間的對應關系。在教學中,我們發現學生上課聽課較認真,也能夠跟得上老師的思路,但是課后作業情況不是很理想。學生普遍反映作業難度較大,要花大量時間思考并完成作業,有時還無法獨立完成,由此產生了畏懼心理,久而久之失去了學習該課程的興趣,認為自己學不會了而放棄對這門課程的學習。再次,工程圖樣是工程界用于技術交流的“語言”,因此要符合《技術制圖》國家標準,圖紙有多大,圖框怎么打,字體怎樣寫,圖線如何畫,甚至是每個符號代表什么含義都有明確的規定,這就要求學生在作圖時要認真細致,嚴格遵守制圖的國家標準,來不得半點馬虎,也沒有自由發揮的余地,這些對初學者來說是比較困難的,學起來也很枯燥乏味。再加上有些同學自身基礎比較薄弱。就拿我校生物醫學工程專業的學生來說,民考漢學生占班級人數的1/4左右,部分學生來自于較為偏遠的農村。故而在《機械制圖》課程的教學上如何采用靈活的教學手段切實的提高學生的學習興趣,提高課程的教學質量成了當務之急。
2 制圖課程教學內容和方法的探索與改革
2.1 充分了解學生,合理制定教學大綱,調整教學內容
作為理工科專業的一門公共基礎課程,機械類學生和非機類學生對《機械制圖》課程的教學目標是不同的。就我校生物醫學工程專業的學生來說,主要是讓學生學習國家制圖標準的一些基本規定和正投影法的基本理論;能夠識讀、繪制簡單的機械圖樣;學會使用AutoCAD繪圖軟件繪制簡單機械圖樣。根據教學目標,我們設定總教學參考學時為64學時,其中理論48學時,實驗16學時。實驗部分主要介紹AutoCAD軟件常用命令的使用,使學生學會使用AutoCAD繪圖軟件繪制簡單機械圖樣。
2.2 改變傳統的板書教學模式,采用多媒體計算機輔助教學
傳統的制圖授課方式,主要是通過粉筆+直尺+圓規方式在黑板上進行演示性教學,有些院校也會借助實物模型和掛圖進行輔助授課。這種教學方式雖然能給學生留下較為深刻的印象,但是尺規繪圖會花費大量時間,模型和(下轉第98頁)(上接第82頁)掛圖又缺乏動作和連續性,難以滿足現代教學的需要。多媒體計算機輔助教學,將傳統的課堂教學內容與多媒體技術和計算機輔助教學技術相結合,集文字、圖形和動畫等多種信息于一體,形成一種全新的現代化教學系統。①如教師在講解點、線、面的三面投影時,可以利用AutoCAD、PowerPoint等軟件,將它們的三面投影用多種色彩的線條繪制出,并通過動畫制作,將投影的作圖步驟一步一步地演示給學生,使之產生動態效果,既增加了直觀性,又活躍了課堂氣氛;在講解機件的圖樣畫法時,可以利用繪制出的三維立體圖,將抽象的制圖教學具體化,幫助學生建立空間概念,豐富空間想象能力;在講解螺紋緊固件及常用件章節時,還可以對零件的加工過程進行動態仿真演示,以幫助學生理解,提高學生的學習興趣,達到幫助學生掌握知識的目的。
2.3 將機械制圖與計算機輔助繪圖有機融合
在傳統的教學中,《機械制圖》與《AutoCAD》這兩門課程是相對獨立、分開授課的。②這種教學方法存在很多弊端,如課時量加大,內容講解重復等。我校生物醫學工程專業的學生,所學課程科目較多,不可能同時開設《機械制圖》與《AutoCAD》兩門課程。為了在有限的課時里,既讓學生掌握讀圖畫圖的基本方法,又能跟上時代的發展需要,掌握計算機繪圖的基本技能,根據學生的實際情況,我們采用將機械制圖基礎知識的傳授與AutoCAD軟件介紹有機融合,在對教學內容進行優化重組的基礎上對教學內容合理組織,使兩門課程的內容相輔相成,相互促進,相互結合。既提高了教學效率,改善了教學效果,又提高了學生的學習興趣,學習效果。如在講解《技術制圖》的基本規定時,讓學生用AutoCAD軟件根據國家圖紙圖幅標準的相關規定,繪制出帶有圖框線、標題欄、明細欄的A1圖紙模版;在講解圖線的型式及應用時,引出AutoCAD軟件中“圖層”的設置與意義;在講解基本體的三視圖時,讓學生學會使用AutoCAD基本繪制命令:點、線段、圓弧等繪制三視圖;在講解立體表面的交線時,匯同基本編輯命令進行介紹;在講解尺寸標注時融入AutoCAD尺寸標注的設置;在講解機件圖樣的畫法章節時,融入圖案填充等命令;在講解標準件和常用件章節時,融入塊和屬性的操作;在講解軸測圖章節時,融入三維建模的相關知識。
2.4 加強課外實踐,鞏固課堂知識
《機械制圖》是一門實踐性很強的課程。完成一定數量的習題和作業,是鞏固基本理論和培養繪圖、讀圖能力的保證。③在制圖課程的學習過程中,我們不僅要求學生在課堂中認真聽課,積極思考,還要求學生利用業余時間完成相關的習題作業,以加深對教學內容的消化理解。同時,為了解決學生在學習過程中遇到的問題,每學完一章節后,我們會安排特定的時間對學生進行答疑。在答疑過程中,采用互動教學方式,鼓勵學生積極參與解答,以加深對知識點的理解和鞏固。
3 結束語
教學實踐證明,在保證完成制圖課程教學任務的前提下,科學合理的安排教學內容和進度,采取靈活多樣的教學方法,可以提高學生的學習興趣,增強學生的實踐能力和嚴謹的科學態度,使學生基本具備一定的讀圖能力和空間想象能力以及計算機繪圖的操作能力。
注釋
① 張淑娟.工程制圖課程的多媒體計算機輔助教學[J].山西農業大學學報(社會科學版),2004.3(4)368-369.
發酵工程PBL改革人類對于發酵現象的研究由來已久,發展到今天,發酵工程已然與基因工程、細胞工程、蛋白質工程和酶工程,并稱為生物技術的五大工程。也是高等院校生物技術類專業的必修主干課程,其研究內容與物理、數學、化學、微生物、設備等多有交叉,且更注重實踐應用。醫學生物技術是生物醫藥產業必備的核心技術,醫學生物技術專業的特點決定了其更傾向于培養學生同時掌握生物技術、檢驗醫學的基本理論和技術,基礎醫學、臨床醫學的基本理論和技能的能力,面對醫學生物技術產業的發展趨勢對人才培養提出的更高要求,如何提高發酵工程課程的教學質量,改進教學方法,不斷增強學生綜合素質和實踐能力,顯得至關重要。
在傳統的發酵工程教學過程中,存在著很多問題,如教師講、學生聽的填塞式教學模式還沒有被完全打破,教學與實踐結合不緊密,學生積極性激發不夠。為了解決以上問題,近幾年來筆者所在學校對發酵工程課程的教學內容、教學方法和手段、實驗開設方式和教學評價體系等方面進行了多次探索與實踐,并取得了一定的成績。
一、培養目標
教育部2012年了《國家教育事業發展第十二個五年規劃》,強調應用型、復合型人才的迫切需要,因此醫學院校發酵工程專業課程也應以培養適應現代化建設和社會發展需要的,具有創新精神和較強實踐能力的復合型、應用型醫藥、生物技術專門人才。
二、教學內容的改革
發酵工程是一門與生產實踐密切相關的學科,為了讓學生能夠更深入的了解發酵的理論知識和實驗技能,我們綜合了科學出版社、高教出版社和化學工業出版社出版的高等教育“十二五”規劃教材,全部教學內容涉及發酵工程上游的菌種選育、發酵機制、發酵動力學、工業培養基及原料處理、滅菌與空氣除菌,中游的發酵設備及放大、發酵過程優化及控制,及下游的產物回收與精制、發酵產品工藝和應用。同時,為了加強學生對課程理論知識的記憶和理解,我們還設立了發酵罐使用、基因工程菌種選育、高密度發酵、高通量篩選、乳酸發酵等多種實驗課程。課程最后還帶領同學到合作的生物制藥或是診斷試劑等發酵生產企業參觀,進一步將學校學習和實際生產聯系起來,不僅有利于學生對理論知識的掌握,更有利于學生的就業和未來發展。
三、教學方法和手段的改革
醫學院校最常采用的一種教學方法和手段就是PBL教學,全稱為problem-based learning,即以學生為主題,以問題為導向,激發學生自主學習的能力。本課程亦將PLB教學引入發酵工程課程的教學當中。在教學過程中,學生組成學習小組,針對某些實際發酵過程的難題、知識點等問題,每組集體學習,建立解決問題的假設,并討論解決方案的可行性,最后進行總結分析。在PBL教學實踐過程中,學生們完全依靠自己的學習來發現問題、討論問題、拓展問題,并解決問題。所以加深了他們對知識點的記憶和解決問題的能力,不會再出現考試結束記憶全無的情況。
為了讓學生在課堂上學到更多的知識及視聽享受,我們花了大量的時間即精力制作了大量精美、內容充實的多媒體課件,并伴有大量的動畫演示,比如,發酵罐、滅菌過程、發酵過程和培養基配置過程。突觸重點和難點,做到理論和實踐相結合的教學方法。
四、教學評價體系改革
合理的教學評價體系有利于盡快發現教學過程中的問題,改進教學方法,提高教學質量。在發酵工程教學評價上,我們采用問卷調查的形式,從總體教學效果。教師組織實施情況和學生主觀感受三個方面評價。總體教學效果分優秀、良好、一般、差四個等級建立教學評價體系。
五、考核方式改革
我們將課程的成績考核分為3部分,即平時成績(10%,包括出勤率和PBL課程)、實驗成績(30%,包括實驗理論考試、實驗操作考試和實驗報告)和期末成績(60%)。企業發酵工程參觀后,還會讓學生完成一份對發酵生產過程的體會論文,讓學生切身體會到發酵工程的樂趣。
六、教學實踐面臨的問題
發酵工程在本校生物技術專業開展以來,教學成果顯著,但是由于實施時間較短,經驗和現有教學條件不足,難免不出現一些問題。具體表現在設備的欠缺、網絡信息平臺建設不完善,沒有形成完整的視頻教學,圖書館數據跟不上時代的發展,缺少有PBL教學能力和經驗的老師,這些也限制了本校發酵工程課程的進一步發展。
七、總結
經過幾年的教學實踐,我們已經形成了一整套發酵工程的教學模式,并積攢了很多教學經驗,取得了很好的教學成果,培養的學生也能很好的適應社會需求,將教學和就業緊密的結合到一起,實現理論知識和實踐技能的完美統一。相信通過我們的努力,未來醫學院校發酵工程課程也會取得可持續的發展,具有良好的前景。
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關鍵詞:畢業設計(論文);生物工程;科研課題;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0140-03
一、前言
畢業設計(論文)是高校本科教學的一個重要實踐性教學環節[1,2]。對學生而言,是理論與實踐相結合的學習階段,可以培養和鍛煉應用專業知識解決實際問題的能力,培養科技文獻查閱與科技論文撰寫能力,以及培養良好的職業素養和嚴謹求實的工作作風。對學校而言,是提升本科教學質量的主要抓手,也是檢驗能否向社會輸送合格人才的重要標準。
生物技術是解決21世紀人類面臨的資源、能源、環境、人口與健康等問題的重要手段之一,因此,生物技術產業已成為世界各國特別是大國經濟社會發展戰略的重點[3]。為了適應生物技術產業迅速發展對人才的需求,我國教育部在1998年高等院校學科調整時增設了生物工程本科專業[3,4]。目前,高等學校的生物工程專業已成為最為重要的專業之一,它是培養掌握現代生物學和生物技術基本科學原理、基本技能、工藝技術過程和工程設計等基本理論,能在生物技術與工程領域從事產業化工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才[5,6]。生物工程專業是以工為主、以理為輔、工理管相結合的復合型專業,具有很強的實踐性,因此做好該專業的畢業設計(論文)實踐環節,對提高教學效果和人才培養質量具有重要意義。然而,目前高校畢業設計(論文)的質量整體上出現了下滑的趨勢,主要表現在:(1)師生比例偏低,指導老師無法利用有限的精力和時間高效指導畢業設計(論文);(2)選題盲目,課題研究內容陳舊,缺乏創新性,有的還脫離生產實際;(3)畢業論文的寫作水平差,學生缺乏科技論文寫作訓練,論文寫作格式與文獻引用缺乏規范;(4)評價體系不完善。學生們在畢業設計(論文)階段的表現是良莠不齊的,但最終畢業時獲得的文憑卻并無二致且本科畢業率幾乎一直都是100%,極大地挫傷了學生的學習積極性和主動性。因此,為了提高畢業設計(論文)質量,如何改革并完善現有的畢業設計(論文)教學模式已成為高校教育者討論的熱點之一。
從2010年開始,我們進行了依托省部級以上縱向科研課題教學本科生畢業設計(論文)的探索和實踐,讓學生在畢業設計(論文)的教學實踐環節參與到導師的在研課題中。本文以ε-聚賴氨酸高效生物合成和產業化實施項目為例,就相關的探索和實踐進行了總結。
二、依托科研課題教學本科畢業設計(論文)
1.形成合理的科研團隊。目前,高等院校本科畢業設計(論文)的教學方式多采用導師制。然而,導師制是一種精英教育的教學模式,其實質上是一位導師和一個學生之間面對面的、高度個人之間的接觸和交流[7]。這種形式的制度是依靠學生對教師的低比率,它是一種高成本的制度。隨著高等教育大眾化的來臨,高校辦學規模的擴大,生師比持續升高,辦學資源日益緊張,高成本原始形態的導師制已難以為繼,它對師生比例的要求無疑增加了導師的教學負擔。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),學生在選題后就進入到導師的課題組中,與研究生統一學習和交流,建立一個由導師、研究生和本科生(1∶5∶3)構成的梯度研究團隊。在這個團隊中,導師對本科生、研究生的研究方向和內容進行統一安排和規劃,對項目研究的關鍵科學問題進行分解和歸納,形成一個個獨立且相關聯的子課題。然后,本科生自主選擇一個具體子課題進行研究。團隊中研究生協助導師對本科生進行實驗技能、實驗設備和方法等方面的培訓和指導。這樣,以科研課題為基礎,通過科研團隊各成員的分工和合作,一方面減輕導師的工作量,使導師能夠高效利用有限的精力和時間,達到事半功倍的效果。在教學過程中,避免了以往導師對指導內容不明確,對“如何導”、“導什么”等缺乏清晰的認識等問題。另一方面,傳統的一個導師和一個學生的面對面的交流,轉變成本科生與具有一定科研基礎的研究生,特別是博士生進行高度個人的接觸和交流,有效地縮短了本科生的適應期,極大地提高了其積極性和主動性。
2.選擇合適的論文題目。畢業設計(論文)的選題顯著影響畢業論文的質量,若選題過于陳舊或是假題目,研究內容與實際的研究和生產嚴重脫節,則論文的價值低或意義不大。學生僅為了學分和畢業而進行畢業設計(論文),會嚴重挫傷學生的積極性和主動性,不利于其創新能力的培養,實踐能力和綜合素質也得不到鍛煉和提高。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),讓學生參與到導師的在研課題中,做到真題真做,使得學生產生濃厚的興趣,不僅能夠提高其主觀能動性,還能極大地激發其創造性。另一方面,由于畢業設計(論文)教學內容與導師的科學研究具有極高的關聯度,導師能夠充分利用自身的專業知識和學術能力使學生“站在巨人的肩膀上”,讓他們參與到本專業某領域前沿的相關研究,實現提高畢業論文質量的目的。比如,針對江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目“新型生物食品防腐劑ε-聚賴氨酸高效提取關鍵技術與集成化研究”這一課題,要求學生嘗試各種先進分離提取方法,發現和比較這些提取方法之間的優劣性和互補性,最終提出一種可行的分離提取工藝路線,并進行實驗驗證和評價。此外,由于生物工程專業的畢業設計(論文)選題有兩種形式,即試驗性題目和設計性題目,為了能夠兼顧學生的特長以及與學生將來從事的工作,對學生進行分流,充分發揮其特長,激發學習興趣,保持個性。盡可能讓學生品嘗到成功的喜悅,并巧妙地加以引導利用,幫助學生實現“參與―成功―參與”的良性循環,使學生持續保持自主參與學習的動機。在ε-聚賴氨酸分離提取新工藝開發的課題中,鼓勵學生嘗試自己感興趣和認可的分離提取方法,在對該方法進行充分實驗和評估后,將其整合到原有分離提取技術路線中,并考察該提取方法的加入對最終產品質量和收率的影響。如果試驗結果是積極的,則嘗試讓學生對新技術路線進行工廠工程設計,為實現新工藝或新技術規模化和工業化提供一定參考和依據。
3.開設學術報告會議。科研成果匯報和科研論文的撰寫是展示科研工作者成績的有效途徑。這一過程,并不是單純的工作總結,而是進行科學研究的基本訓練,是提高分析問題、歸納問題和解決問題的重要環節。然而,本科生在畢業設計(論文)教學環節之前,本科教學中沒有開設關于科研成果匯報、論文寫作等課程,學生缺乏一定的科研基礎知識和實踐機會。因此,學生在總結科研成果,撰寫畢業論文的時候往往存在以下問題:(1)學術道德觀念淡薄,論文有明顯的拼湊,更有甚者直接從網上抄襲;(2)缺乏專業化和學術化語言描述實驗方法和結果,措辭不嚴謹、論文層次不分明,圖表說明不合理;(3)論文格式不規范,特別是論文的參考文獻、中英文摘要、圖表等。這些問題是導致畢業論文質量下降的一個重要原因。通過依托科研課題教學本科畢業設計(論文),在教學實踐中,導師要求本科生也參與到課題組的各種科研活動,包括讀書報告會、月底課題組匯報、中期匯報和專題討論等各種學術報告會議。在讀書報告會中,要求學生閱讀、分析和歸納1~2篇與課題研究相關且是近期發表的高影響因子的SCI論文,以PPT的形式解釋論文的研究內容、創新點以及對自身課題的啟發,并要求本科生、研究生和導師一起討論分析。在課題月底工作匯報、學期匯報的會議上,要求學生以PPT形式對一個月或一學期的研究內容和結果進行總結和分析,導師和學生一起討論分析,并依據實驗結果安排下一步工作計劃。此外,課題組不定期組織專題報告,由導師或高年級的博士研究生對某一專題進行學術報告,報告選題有“如何寫好畢業論文”,“生物工程學科常用科研軟件的使用”,“發表高水平SCI論文的心得體會”等等。通過這些學術報告會議,使得本科生在文獻閱讀能力,課題研究的總結、匯報和論文寫作等多方面得到系統訓練和提高。
4.構建合理的評價體系。畢業設計(論文)教學環節,從選題、實施到論文定稿,歷經約8個月甚至更長的時間,學生投入大量的時間和精力。因此,畢業設計(論文)質量的合理評價,建立獎懲制度,可以使學生產生公平感和信任感,對學生職業道德能力和素養的培養具有積極的推動作用。目前,本科畢業設計論文質量評估中分為指導教師評審、評閱老師評審和答辯評審三個環節。由于在畢業設計(論文)教學環節,學生與導師(指導教師)有更多的接觸和交流,導師對學生的態度、能力和創新性等方面有更全面的了解和掌握。因此,指導教師評審成績往往占總成績的60%以上。課題組在嚴格執行校教務處規定的畢業設計(論文)指導和管理規范的基礎上,利用模糊評價的方法[8],構建一套合理、科學和客觀的指導教師評價體系,見表1,從學生的學習態度、學習能力和創新性三個方面定量地分析學生在畢業設計(論文)實踐環節的表現,保證畢業設計(論文)成績評定的客觀、公正。
三、結束語
畢業設計(論文)是高校本科教學的最后一個實踐性教學環節,是提高學生綜合能力和素質的重要步驟,也是評價高校教學質量的重要指標之一。筆者針對本科畢業設計(論文)教學過程中暴露出的問題,剖析了造成畢業設計(論文)質量不斷下滑原因的基礎上,探索并實踐了依托科研課題教學本科畢業設計(論文)的方法,通過形成科研團隊、選擇合適題目、開設學術報告和構建合理評價指標四個手段來提高畢業設計(論文)的質量,取得了一定的成效,已畢業學生的就業單位均反饋學生具有較強的科研能力、實踐能力和創新能力,較高的職業道德能力和水平,得到了社會的初步認可。然而,在教學改革和探索的過程,發現仍有一些問題,如畢業論文(設計)題目的難度選擇,畢業論文(設計)教學與學生考研和找工作的時間沖突等,這些問題尚需在實踐中不斷改進與完善。
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1. 針對目前高校創新型工程科技人才培養中存一些問題,應從以下幾個方面實現創新
1)教育理念創新
創新的教育理念,其突出特點表現在:一是強化學生利用信息技術及手段獲取信息的能力培養。二是增加現代工程設計思想和方法的教育以及解決工程活動中非技術問題的能力培養。三是強調工程整合教育。
2)教育模式創新
傳統的教學模式是單一的,不利于培養學生的創新意識與創新能力。長期以來,雖然高等工程教育為社會輸送了大量基礎扎實、有一定工程實踐能力的人才,但同時也存在著用人單位對高校畢業生的創新能力和工程實踐能力不滿的現狀。這和傳統的單一的教學模式有著密切的關系。綜合型教學模式的教學目標是以培養學生能力和整體素質為主,課程設置采用多元化、多學科交叉方式。教學評價采用以過程為基礎的綜合評價。國外工程教育的創新實踐中,有探究式學習、基于問題的學習、基于項目的學習、案例教學、發現式學習等教學模式,教師要根據不同的教育對象采取不同的施教方式。因此,教師在教學過程中不能僅僅采用單一的教學模式,而應該是采用綜合型的教學模式。
3)教育機制創新
加強產學研合作,形成企業、大學、科研單位“三位一體”人才培養新機制。為了充分發揮高校、研究機構和企業各自的優勢,在創新型工程科技人才的培養上要加強產、學、研的合作,努力形成產、學、研“三位一體”人才培養的新機制,以便培養出能將新知識、新技術運用于企業技術創新的高層次應用型人才。
4)保障制度創新
高校培養創新型工程科技人才,需要一個制度來完善和保證工程教育的可持續性發展。保障制度創新可以通過高等工程教育的微觀與宏觀環境創新來獲得支持。
2. 實現高素質、創新型應用人才培養模式的對策
1)構建面向應用型人才的培養方案與課程體系
依托醫學院校特有醫學背景的優勢,結合我國生物醫學工程領域急需大量創新型應用人才的特點, 我校對本專業課程體系設置進行多次微調, 經幾年的探索和實踐, 目前已初步形成了一套完整的課程體系, 即公共基礎課、專業基礎課、專業課四大類必修課程加應用型選修課程組成。
在公共基礎課方面, 將計算機應用基礎的數據庫語言部分去掉,直接開設專業基礎課C++程序語言,以適應時代要求; 理論課整體學時壓縮,加大實踐創新學時。考慮我校是醫學院校,醫學資源比較豐富,所以將生理、病理等醫學基礎課程設置成選修課,提高學生自主學習能力。
在專業基礎和專業課方面, 為了突出我校生物醫學工程專業的專業方向, 將信號與系統課程的考核方式由考查調整為考試, 增加了微機原理,將電工學由80學時增加為90學時,把醫學電子儀器原理與設計的課時調整為60學時。這些課程改革可以使學生在掌握電子技術、計算機硬件知識方面得到提高。同時將醫學影像學由48學時增加為64 學時;醫用電子工藝實訓增加了應用知識,這些課程改革可使學生更加熟練掌握醫學電子技術、醫學影像、, 掌握醫用傳感器、醫學儀器與設備以及虛擬儀器的原理知識, 提高設計、調試、維修等專業基本技能, 為成為從事醫療儀器設計與開發、管理等創新型復合應用人才打下堅實理論基礎。
2)加強師資隊伍建設, 不斷提高創新型教學水平
師資隊伍建設是保證人才培養質量的基礎條件, 為了改變生物醫學工程專業普遍存在的師資力量薄弱,重理論,輕工程的人員結構搭配不合理現象, 我校采取多種措施, 努力建設一支綜合素質高、實踐能力強、專兼職結合的師資隊伍。先后從深圳大學引進2名生物醫學工程專業科班碩士研究生,從四川大學引進一名生物醫學工程科班的博士生, 從三級甲等醫院影像設備科聘請具有較強理論功底和實踐能力的高級技術人員作為兼職教師和實習實訓指導老師, 另外,邀請相關醫療設備生產企業的工程師來校對在校老師進行實踐培訓,然后通過到名校進修、參加培訓、讀博、出國留學等多種方式, 提高教師業務水平,目前, 本專業已有高級職稱6人,講師4人,工程師1人, 其中碩士9人, 博士3 人, 形成了穩定的高質量的師資隊伍。同時,學校計劃在2018年申格為醫科大學,其要求之一就是擴大理工類專業的招生數,因此,建設“雙師型”的師資隊伍是學校發展的必然需求。
3)加強實驗室建設,提高學生實驗教學質量和實踐能力
在實驗室建設上, 我校依托專業發展的需要,應進行了如下改革:
一是加大資金、人力投入。購置先進的儀器設備,如:核磁共振、彩超、多普勒等實驗設備。同時, 成立醫療器械實驗室, 含電子技術實驗室、醫用傳感器實驗室、醫學影像設備實驗室和醫學信息實驗室, 擁有生物機能實驗系統,生理虛擬采集與分析儀器、心電圖機、醫學電子實驗箱、顯微鏡、醫學信號醫學圖像分析處理軟件、計算機等設備。
二是改革實驗內容。對驗證性實驗進行刪減, 增開一些設計性、綜合性和創新型實驗。按照基本技能-綜合技能-設計技能-創新技能四個層次建立創新科研實驗訓練體系。
三是采用開放式實驗和分組分批集中實驗等多元化實驗新模式。實驗中心配備專職實驗人員, 實行全天開放制度, 實驗時間和實驗內容由學生自選, 學生可以進行自主實驗和科技制作等活動, 實驗室提供技術資料、實驗設備、實驗材料, 并有實驗人員指導或協助,以充分利用實驗室資源, 提高學生動手能力, 培養學生創新精神。對于某些課程, 由于儀器臺套數不足, 實行分組分批集中實驗方式, 如醫用電子與設備學課程實驗開設有心電放大器設計性實驗, 要求2-3人一組, 每組都要完成電路設計、元器件選擇、電路制作與調試、設計與調試報告、答辯與演示等環節的任務, 由任課老師和實驗員指導答疑。每組設計的具體電路可以不同, 以突出創新性。
4)開展課外綜合創新實踐活動
課外綜合創新實踐活動可以鞏固、擴展課堂教學內容,開發學生的潛能,幫助優秀學生脫穎而出,培養和鍛煉學生社會實踐能力以及自我學習、獨立工作的能力,提高學生綜合素質與創新能力。我校開展了一系列科技創新實踐活動和校園文化活動。目前有醫療器械模擬銷售大賽,大學生電子設計制作大賽等,積極鼓勵本專業學生參加,配備指導老師并提供設施。另外在大二學習電子技術課程后,進行普通電子裝置小作品的設計與制作。目前,經過幾年的實踐,已在全國大學生電子設計大賽中獲省三等獎1項,省電子設計制作大賽中分別獲二等獎和三等獎各1項,隨著課外綜合創新實踐活動在學生中系統有序地開展,學生解決實際問題的能力和動手能力得到較大提高。
4)構建創新型應用人才培養的保障體系
人才培養模式的改革,應依托現有的教學資源和教學條件優勢,在保障體系、激勵政策、體制機制上不斷取得新的突破。在保障體系方面,應注重師資隊伍建設、完善辦學條件、健全管理體制、提供政策保障等方面的支持。
5)建立績效評價體系
在創新型工程應用技人才培養的探索和實踐中,評價方法的研究顯得尤為重要。從過程和結果方面進行教育技術工程建設的績效研究,有利于構建一套科學合理的評價指標體系,制定可操作的教育技術工程績效評價方法,對教育技術工程建設起到決策、管理、監督、評價的作用,以減少學校投資的浪費,提高學校決策的科學性和準確性,促進教育信息化持續、有效地發展。
結束語
在生物醫學工程創新型應用人才培養的過程中,通過對培養方案、課程體系、師資隊伍、實驗教學改革、各個實踐性教學環節以及課外創新實踐活動的改革與創新, 能很大程度使學生的實踐能力、動手操作水平、創新意識及綜合素質等得到明顯提高。■
參考文獻
[1] 李源,王翔,胡閔華. 淺談生物醫學工程專業的培養方案[J];教育與職業, 2007(5)