付柯霖
广东德鑫医疗科技有限公司
摘要：随着生物医学工程学科的迅速发展，医学仪器相关的应用型和研究型人才的需求日益增加，因此高等院校生物医学工程专业基本上都开设了特色的专业实践综合训练课程来提高学生的综合素质。专业实践综合训练课程的内容主要包括医学仪器的使用、医学信号的分析和处理以及医学程序的理解和掌握。在生物医学工程专业的教学中，学生在课堂上学习了医学仪器和医学信号处理的基本理论，但缺乏对医学仪器和医学信号的动手操作和处理能力。生物医学工程专业综合实践训练是本科阶段最重要的课程之一，目前已成为塑造生物医学工程专业毕业生的关键环节。专业实践综合训练课程的目的在于培养学生的创新意识和团队协作意识，增强学生对医学仪器、医学信号和医学程序的直观理解和操作能力，为学生构建合理的知识平台。
关键词：生物医学工程；专业实践；综合训练平台；建设；教学探索
引言
立足于生物医学工程的学科交叉特点，系统介绍了浙江大学生物医学工程专业本科生科研训练计划的教学实践工作。在明确的指导思想和工作思路基础上，制定并完善了相应的管理办法与运行方式。重点说明了采取的政策机制以及教学实验中心建设、校内外实习基地建设等具体的条件保障工作。以期最终培养出能够运用科学和工程技术手段解决人类健康领域中关键问题的交叉复合型人才。大学生创新性实验计划项目的实施，符合生物医学工程专业人才培养的目标，对于加强学生实践与创新能力的培养具有重要意义。
1生物医学工程专业综合训练实践教学改革的背景
生物医学工程专业综合训练是清华大学生物医学工程系本科核心的基础实践和专业综合训练课程，但原有教学课程的内容、环节、模式和实践支撑平台远不能适应现代实践教学发展的要求。存在的主要问题有：（1）课程实践训练的目的不明确。原来的专业综合训练课程几乎成了动物生理学的几堂解剖实验课，其重点放在了培养学生的生理解剖技能上，误解了此课程在工科院校对交叉学科专业学生的培养目标，因此，学生常将此课程习惯地误称为"动物解剖实验课"。（2）没有系统的参考教材。所进行的实验课程内容少，范围窄，仅仅进行不到１０个关于动物循环系统解剖生理学的实验。（3）教学模式和环节比较单一。仅仅进行动物循环系统解剖的实验技能训练。（4）没有跟踪最新的研究发展动态，缺乏必要的实验支撑平台。（5）没有与临床结合。学生不了解临床对本专业的要求和本专业知识成果在临床中的作用。基于以上多方面的原因，造成本课程没有体现和突出生物医学工程专业综合训练课程的重点和特色。
2专业实践综合训练课程教学平台的建设和实践
教学平台是专业实践综合训练课程顺利开展的基础保障。为了有效地加强本专业学生的综合性实践能力，建设了3个创新性教学平台。在基于专业实践综合训练平台的教学过程中，发现学生存在动手能力较差的问题。如何提高学生实践与理论相结合的能力，深化学生对医学仪器、医学信号和医学程序的理解和认识是专业实践综合训练教学的重中之重。
2.1医学仪器操作平台的建设和教学探索
基于医学仪器实验室的现有条件，建立了医学仪器操作平台，以便使学生能够掌握临床医学仪器的基本原理，熟练地操作和使用常见的临床医学诊断和治疗类仪器，了解医学仪器的维修和维护。医学仪器操作平台包括MRI教学成像仪JXMRI-Ⅱ、医学归档和通信系统、心功能血流参数无损检测仪TP-CBS-Ⅱ、彩色多普勒超声诊断仪SSI-3000、心电分析系统MedEx、脑电检测分析系统NT9200、高频电刀B-15、经颅多普勒TCD-2000、全数字超声实训仪PY-2000、微波热消融仪MTC-3C等。基于医学仪器操作平台的教学主要采取专项实训和小组合作的实践方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了使学生系统地认识各种医学仪器，教师应适当讲授医学仪器的基本工作原理，例如，MRI的成像原理、PACS的工作流程等，由此可使学生在后续操作中有的放矢。在医学仪器的实验中，采用专项实训的方式，针对专业特色设置了8个实训项目以供学生轮流进行专项实践。研究表明，小组合作学习方式通常有助于学生获得团队管理、交流和表达方面的社会和专业技能。因此，为了锻炼学生的分组合作和协作能力，提高学生的积极性和创造性，每3人组成实验小组。为了培养适应社会需求的研究型人才，在完成教学实训的同时，支持学生在该平台上进行科学研究，发表相关科技论文。
2.2医学信号处理平台的建设和教学探索
医学信号处理平台主要由基础医学信号数据和编程工具构成，其中基础医学信号数据包括MIT心电数据库、MRI原始K空间信号、医学断层图像（CT、MRI图像）等；编程工具包括VC++、MATLAB等。通过医学信号处理平台的实践，可以大大地提高学生的编程能力，同时使学生能够更好地理解、分析和处理医学信号，这对于培养学生综合运用所学知识实践基础教学理论，锻炼学生的综合素质具有非常重要的意义。医学信号处理平台的教学主要采取专题训练、循序渐进和课程设计的方式。在医学信号处理领域中，医学信号的计算机辅助诊断仍是研究的热点。基于社会需求，开展了心电信号自动分析诊断系统的课程设计。首先，教师适当讲授医学信号的基本特征和处理算法；为了解决学生无从下手的难题，采用专题训练的方式，层层推进，辅助学生建立VC++工程，读取和浏览心电信号，设计简单的心电信号处理算法（例如高通滤波、低通滤波等），专题训练项目见表2；在专题训练的基础上，进行综合课程设计，要求学生从MIT数据库中读取心电信号，提取特征参数，同时对心电信号进行分析和诊断，并要求学生撰写课程设计说明书一份，详细介绍程序流程图和具体实现过程以及课程设计中所遇到的问题。通过医学信号处理平台的训练，学生能够系统地掌握医学信号处理和分析理论，并能够较大地提高编程能力和动手能力。
2.3医学程序模拟仿真平台的建设和教学探索
在一些医学程序中，学生无法获得实际的中间过程，从而不能彻底地掌握医学程序的进展和细节。例如，热消融已成为治疗肝肿瘤的绿色疗法，但热消融过程中的肿瘤形态和真实消融效果无法直接获悉。因此，建设了医学程序模拟仿真平台，该平台主要由临床医学图像，三维可视化软件Amira和有限元仿真软件Comsol、Ansys构成。通过医学程序模拟仿真平台，学生能够掌握模拟仿真软件的使用，并可通过仿真获得每个医学程序的具体实施状态。在医学程序模拟仿真平台上，针对目前图像处理和热消融领域的研究热点开展教学，教学内容包括肝肿瘤和血管的三维模拟和量化、热消融温度场仿真以及热消融手术的效果评估等。通过适当讲授、讲义成册和专题实训，可培养面向实际临床应用的专业工程人才。
结语
在专业实践综合训练课程的教学过程中，学生对贴近日常生活应用的医学仪器和医学程序较为感兴趣，如血压计、生理参数采集仪等，因此使课程教学与学生的实际情况相结合能够进一步调动学生实践操作的积极性和能动性。在后续教学中，需加强设计性试验以提高学生的自主设计能力，由此进一步改善实践教学的效果。专业实践综合训练的教学探索是一项长期任务，教学内容和考核方式仍需不断改进，以便更好地培养出适应社会发展的复合型人才。
参考文献
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论文作者:付柯霖
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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