2022年面向生物医学工程系的《测试技术与传感器》课程模式改革 .pdf

面向生物医学工程系地测试技术与传感器课程模式改革-生物论文面向生物医学工程系地测试技术与传感器课程模式改革徐莹，薛凌，云祝磊（杭州电子科技大学生物医学工程及仪器科学学院，浙江杭州310018 ）摘要：本文根据当前生物医学专业测试技术与传感器课程过于通用化问题，提出将通用传感和医疗传感相结合地教案目标，分析了该教案模式地改革重点，构建了适应本科生研究性教案地考核评价体系，将宏观性通用传感实验平台与微观性专用医疗传感平台有机结合，提出了理论、实验和考核地具体改革措施，使学生能自主使用各种通用传感和专用医疗仪器平台，灵活选择信号分析方法，加强对传感仪器平台分析地能力和对结果地理性认识，发挥该课程地实践性优势 . 关键词：生物医学；测试技术；传感器中图分类号：O6-33 ；G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015 ）49-0131-02 一、引言面向生物医学工程专业开设测试技术与传感器是一门以研究自动检测系统中地信息提取、信息转换和信息处理地理论和技术为主要内容，集光、机、电于一体，综合物理、化学、生物、材料、电子、电气、计算机、机械等学科技术地实践性非常强地专业基础课.杭州电子科技大学生仪学院目前开设地测试技术与传感器课程地课程目地为系统论述测试系统及其基本特性；介绍测试系统中传感器地结构、基本原理和典型应用，以及传感器地发展趋势、选用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页原则等，它是实现测试与自动控制地重要环节，仪器专业地重要专业基础课，也是自控原理、智能仪器课程设计、虚拟仪器课程设计地基础. 二、存在问题目前该课程地教案状况及存在地问题：（1）测试技术与传感器技术属于多学科交叉渗透课程，涉及电学、磁学、光学、化学等学科，对先修课要求较高，现有地教案内容，以教师课堂讲授为主，侧重于原理地介绍及公式地推导，学生看不见，摸不着，缺乏感性认识，容易出现枯燥、难以学好地感觉，加上很大一部分学生地学习主动性差，学习态度上不太重视，没有投入必要地精力和时间，直接影响教案效果.（2）现行传感器教材比较繁多，有地以传感器原理为主线，有地以过程参数测量为主线，但是很多教材都没有涉及新型传感器地理论知识及其应用，不利于学生拓宽知识面，不符合宽口径人才培养模式.（3）目前传感器课程地实验环节以验证性实验为主，主要使学生掌握常用传感器地使用和标定方法，以及相应传感器地测量转换电路设计.（4）课程考核方式一般是以考试为主，辅以作业、实验、考勤评价，这种考核方法很难激发学生地学习积极性和主动性，不能真实反映学生地学习能力、对知识地掌握程度及其专业应用能力 . 传感课程教案方法研究大多是自动化、精密仪器专业中对该课程地教案方法研究.结合本专业优势，本文提出通过使用启发式教案、结合临床实际教案、结合多媒体等手段丰富教案方法，提高生物医学传感教案效果.这些方法对提高生物医学专业地传感教案提供了重要改进措施，对提高教案质量具有重要意义.改革和完善测试技术与传感器课程地教案模式，通过研究型教案，训练学生地高级思维能力和解决实际问题地操作能力，培养学生主动学习、独立学习与精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页终身学习地能力，使学生具备一流大学本科生地素养，提高核心竞争力. 三、改革目标 1. 本文拟从课堂教案模式、课程教材多样性模式、实验课教案模式等方面研究并探索出具有杭州电子科技大学生物医学特色地“测试技术与传感器”研究型教案模式，培养学生地高级思维能力、解决实际问题地操作能力、交流沟通能力，在大学学习结束后，离开校园和教师，具有继续自主学习地能力. 2. 在以基本传感测试单元为框架地知识体系地基础上，收集整理基于生理学与工程应用或医学临床现象结合地传感学科交叉内容，为编写生物医学工程等工科专业适用地生物传感教材、论文等提供教案资料并制定教材理论体系框架. 四、具体措施（一）课堂教案模式探索 1. 教师课堂讲授重点为最核心地知识点，对具有迁移价值地学科基本原理进行阐述 .讲授内容少而精，对重点、难点讲深讲透，引导学生多角度、深层次地理解基本原理，而对事实性知识点，则少讲或不讲；讲授内容宽而新，以学科地发展为大背景，了解课程基本原理在大学科中地定位，以及与学科最新发展地联系 . 教案内容较多，面面俱到地教案难以完成教案任务，教案效果并不佳.根据传感检测特点和生物医学工程等相关专业地培养需要，设计该课程地课程体系以各传感器基本功能为主，尤其是电感、电容、电压、应变片、磁电式传感等章节作为教案重点和难点，其中地各个章节地应用与心电、脑电、肌电内容相关联，引入生物医学工程重要地研究领域脑机交互，作为重点讲解；而光敏、气敏、热敏等章节内容相对简单，容易理解，不做重点讲解.因此，可据此精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页分配授课时间，突出教案重点. 2. 教师根据核心知识点，提出知识点总结分析归纳问题、实际应用相关问题等，由学生课程小组分别选择问题，课后参阅书本、资料，提出解决方案，并由课程小组代表发言，课堂展示并交流. 此外，在各个传感系统中识记结构部分内容琐碎难记，而生物医学工程专业对这部分内容地要求并不高，不要求掌握详细结构，在理解传感结构及工作原理地基础上，日后工作或科研中用到这部分内容时能够通过查阅参考书获得信息即可，课堂讲解突出章节纲要，对其中涉及地工程应用现象补充材料介绍. 3. 课堂教案中，教师讲述研究课题开题报告基本格式及其具体实例，由学生自我提出学科感兴趣地实际问题，参阅相关资料和解决方法，模拟写作研究课题开题报告 .为更好地服务于生物医学工程专业地学科交叉特点，在生物医学传感地教案过程中注意整理、添加与工程应用和医疗仪器地内容.比如，在讲解压电传感基础上增加相关地医疗应用讲解，如人工瓣膜、血压监测计等器件地工作原理内容；在讲解电感基础上，增加当前无创呼吸电感检测地原理等介绍，这些内容对激发学生兴趣、启发学生地创新思维具有重要作用.然而，这部分内容还比较零散，没有形成良好地体系，此外，目前还没有专门适用于生物医学工程等工科专业地生物传感生理学教材.在讲解医疗方向地应用时，要注意资料地收集、整理和系统化，不仅可以很好地服务于生物医学工程等专业地培养要求，还将对编写工科专业专用地生物医学传感教材提供课程资料和理论框架. 4. 课程教材模式探索 .课程教材采用开放性体系，教师围绕教案目标研读现行地先进教材地基础之上，为学生推荐至少2 本以上国内外先进教材，包括英文原版教材，对应于不同核心知识点，引导学生学会知识点地寻找、分析、归精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页纳、比较，并利用各种国内外文献网络进行最新相关进展地补充和学习.引导学生尽可能或完全避免学一门课程只读一本书地现象.在课堂教案中，除了使用多媒体和板书进行理论教案之外，还有意识地利用网络公开课等引导学生地自主学习.在我校图书馆地视频资源中有国内外著名大学地视频公开课，利用这些强大地网络资源可以弥补课时少、课程任务重地矛盾.比如，在该课程教案中，原理介绍部分占课时较少，在对重点器件结构和系统课堂讲解地前提下，其中一些具体地设计内容布置给学生自学.除了缓解课时不足地矛盾，网络课程资源还可补充教案内容，加深学生对知识地理解.教师发展学习平台中地相关传感课程讲述，由经验丰富地名师授课，通过网络观看可加深对理论学习地印象，还可激发学生地学习兴趣 .不仅丰富了学生地学习资源，更重要地是，在这种教案过程中，向学生示范了资料收集和获取信息地方法，提高了学生自主学习地能力. （二）实验课教案模式探索 1. 基础性实验：围绕测试技术与传感器地核心知识点，掌握传感器地基本原理及信号检测，这类实验主要属于验证性实验. 2. 综合性实验：模拟生产或生活实际中地某一具体工程开展，学生可根据被测对象地不同选择各自合适地传感器，实验室配备电压表、电流表、指示灯、蜂鸣器、计数器等设备，用于学生自行完成线路地连接，也可根据学生地具体情况拓展知识点，综合性实验可在做地过程中让学生将学到地理论知识贯穿起来，整个工程采用34 人为一小组地团队形式，以学生为主体，教师可适时地进行引导，循序渐进地实施工程，完成知识、技能和相关能力地学习. .提高性实验：对于提高阶段，我们将尝试结合虚拟仪器实验平台，虚拟仪器技术是仪器智能化发展地一个重要方向.我们增设实验内容要求学生采用软件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页LABVIEW或、等作为开发工具，设计直观友好地用户交互界面.如有可能还可根据检测分析地结果产生相应地输出控制信号. .除了实验教案，在与医疗仪器相关地脑机交互研究方面还可成立大学生科研活动小组，开展多种课外科技活动.其中申请者是该科研活动小组地指导教师之一.结合该课程地教案改革，拟吸收对生物医学方向感兴趣地同学加入，主要以观摩实验和学习实验方法为主，在活动参与中激发学生专业兴趣、促进专业学习. 五、总结本文针对面向生物医学工程专业开设地测试技术与传感器课程当前存在地问题，结合生物医学专业学科交叉特色，提出了相应地改革目标和措施，使学生能自主使用各种通用传感和专用医疗仪器平台，灵活选择信号分析方法，加强对仪器平台分析地能力和对结果地理性认识，发挥该课程地实践性优势.通过施行开放式地测试技术与传感器课程教案模式改革，注重实验知识地延伸，完善考核制度等改革措施，最大程度地增强学生地自主性与参与性，培养社会需要地创新型、应用型、复合型、外向型地“医工结合”型储备人才. 参考文献： 1 杭州电子科技大学教务处.生物医学工程专业及医学信息工程专业培养计划Z. 杭州电子科技大学本科专业培养计划，2011. 2 张旭，刘志成，陈安宇.生物医学工程专业特色教育地改革与实践C.中华医学会医学工程学分会第八次全国生物医学工程教育研讨会论文集，2007. 3 王世斌，郄海霞，余建星，等. 高等工程教育改革地理念与实践J.高等工程教育研究， 2011 ，（1 ）：18-23. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页