《医用传感器》课程教学改革与实践
张锦1，2，鲁晶1，2，张毅1，2，吴红星1，2
（1.贵州医科大学生物与工程学院生物医学工程教研室，贵州 贵阳； 2.贵州医科大学附属医院医学生物科，贵州 贵阳）
摘 要： 目的 对于生物医学工程专业来说，《医用传感器》这门课程不仅仅是其中的一门重要的基础性课程，更是一门对日后学习其他专业课有极大帮助的专业性课程，因为在后续的其他许多专业课中都会运用到其中关于传感器的相关知识。基于培养工科“实用型”人才的要求，通过以DCL教学模式为主以及对其相关教学内容的改进，以培养学生的实际分析运用能力为目标，提高学生的主观能动性。方法 在实际的教学课程中按照DCL教学模式的具体步骤进行相关实验课设计，同时结合自身附属医院的优势辅以从书本走到实际的教学宗旨，让学生在实际接触当前医疗仪器现状的前提下，对设计的实验课程做到学生从分析问题开始，然后提出改进方案，最终解决问题的顺序组织教学，从而提高学生对未来相关工作领域中出现的问题的应变能力和创新能力。 结论 DCL教学法与从书本走到实际的教学模式的结合在循序渐进的课程设计中是一种很好的教学方法。
关键词： DCL教学模式；医用传感器；创新能力
在生物工程专业的课程体系中，《医用传感器》作为专业必修课，是一门知识面较宽，且综合性很强的课程。作为医用仪器的关键技术，医用传感器将模糊的生物信号转变为定量的检测结果，它决定着仪器的可靠性、精确度以及抗干扰能力等主要重要性能。从整体来说，医用传感器在临床上的定量研究、医学上的基础研究和医学仪器的开发中，都起着举足轻重的作用。基于此重要性，学生在课程的学习过程中，不仅仅需要掌握医用传感器的原理，还需要提高他们将所学运用到实际的问题中的能力，这也成为了现在课程的主要目的。
生19：刚才生18说的是特殊情况，我是把情况一般化，其实也就是将探究二中的那个图中的顶角∠C剪开，将点C变为C1和C2，如图7和图8，上面有关结论也相应成立．
在以往的教学课程设置中，《医用传感器》这门课程主要以医用传感器的种类、特性、原理、接口电路，传感器在实际医用仪器的运用等方面进行理论教学。但是，在教学过程中发现，根据教材内容安排课程，涉及内容包括生物、物理、化学等相关知识领域，知识点分散，章节独立、物理意义也比较抽象。这就会让学生在学习此课程的过程中感到乏味，不能积极有效的对其在课堂中所学习到的内容进行吸收，也会影响后期更多课程的学习与掌握。这门课程对于本专业来说，是一门较为重要的专业必修课，很多后续课程的开展都基于对这门课程的学习。所以，为了提高学生对此门课程的学习积极性，在课程设置中增加实验课，实验课的增多可以将原有比较枯燥乏味的理论知识具体化的呈现在学生面前，提高学生对此门课程的理解。然而，不同于以往的实验课程多为从属于理论课的验证性试验和成品医疗仪器的体验性试验，我校在以培养工科“实用型”人才的基础要求下，以让学生更为深刻理解《医用传感器》这门专业课程，并最终实现学生能够准确的应用和设计为目的，对我校《医用传感器》这门课程的实验教学课进行一定程度上的改革。
在我院《医用传感器》课程的45个学时中，实验教学占6学时。在教学计划上，实验课从属于理论课，没有独立的学分教学体系，存在“重理论轻实践”的现象，这在培养学生的动手能力和主动学习能力两方面会产生较为不好的影响。由于我院没有专门的传感器教学实验箱和生物医学传感器教学实验箱，符合教学大纲要求的并且和生物医学工程专业结合的实验更少。就目前，我院仅采用迈瑞PM9000监护仪作为实验设备，但由于迈瑞PM9000监护仪是成品机，只能用于体验性实验，例如传感器的检测原理一类的验证性实验不能实现，这也就使得想要将理论与实践更好的结合比较困难。
我校现通过教学改革项目来改变原有的实验课程模式，通过DCL（design centered learning）教学模式，调整专业人才培养结构，提高人才培养质量，体现卓越工程师的优越性。通过DCL教学模式，让学生能够更为快速的在实践过程中发现问题，并及时解决问题，让学生在实践过程中不断培养和提高独立工作的能力，为其将来就业打下坚实的理论和实践基础。
DCL是英文Design Centered Learning（以项目设计为中心的学习）的缩写，是一种相对较新的教学方法。该方法最先在荷兰埃因霍温科技大学TU/ (e)生物医学工程系开展，并被定义为：采取分组讨论、合作研究的方式，以案例讲授研究问题的方法、程序和解决方案。其核心是将学生作为学习主体，以学生的专业学习为中心，学生之间分组合作，老师作为主导参与到学生的学习过程中。
[11]沟口雄三：《中国思想史中的公与私》，佐佐木毅、金泰昌主编：《公与私的思想史》，刘文柱译，北京：人民出版社，2009年，第44页。
一 购买专门的传感器教学实验箱和生物医学传感器教学实验箱并增加实验学时
首先，长期以来，传统的实验教学大都是从实验原理到步骤都由老师一一讲解，然后由学生按部就班地操作。这样的教学方法更多地以老师为主体，学生并没有真正参与到每一个实验过程中来，会使得培养学生综合动手能力这一重要目标不能有效实现，对学生综合素质的培养也起不到良好的作用。因此应采用DCL以设计为中心的教学方法，首先，在实验开始之前，学生必须对需要完成的实验项目进行预习，其次，在实验课中，老师通过更多的具有引导性和启发性的问题，让学生自己分析实验的线路图，并对实验得到的数据分析处理。学生在参与度更高的探索试验过程中，具有更高的参与度，能够更为有效并正向引导学生更为积极的学习探索。相较于传统实验教学中相互独立的试验，试验内容容易被学生遗忘，在以DCL设计为中心的教学中，在实验内容的安排上，将针对同一被测量的实验安排在一起。如在测量位移的传感器中，霍尔传感器和电容式传感器等进行统一比较学习，这些传感器由于结构和工作原理的不同，其测量精度也会有所差异，学生通过同一时间的学习比较，能够更为系统的掌握知识并融会贯通。同时，为了培养学生的主动学习能力，当线路或仪器出现故障时，老师应当鼓励学生自己分析故障原因，并对故障进行排除。在实验过程中，老师还需要鼓励学生通过探索和验证，激发学生的创新性思维。
二 实验教学方法的革新
我校《医用传感器》这门课程的实验教学变为21学时。其中，实验教学的内容分为验证性实验和设计性实验两个部分。验证性实验是以前期的理论知识为基础的，其重点在于让学生能够在理论知识的基础下，更深层次的理解物理传感器的原理，并掌握其测量方法，最终对测量结果做出准确的分析。购买传感器教学实验箱后，我院可开设5个验证性实验内容，其中，每个实验3个学时，主要内容包括电感式、电容式、电阻式和霍尔式等传感器。在教学实验的过程中，学生需要在规定的时间内完成相应的实验项目，并对实验结果进行分析，上交实验报告。设计性实验内容以传感器与具体电路构成应用系统为主，使用生物医学传感器实验箱。设计性实验为6个学时，采用DCL以设计为中心的启发式教学方法，一般每组3-4个学生，通过“任务书”的方式将实验题目传递给学生，每组学生能够对其实验内容在所给题目中进行自主选择。在其中大部分的实验中，“任务书”中只会提出实验任务和要求，而不会对实验的方法和实验的步骤进行规定，从而提高学生对传感器的理解和应用能力。这样不仅对学生未来独立操作能力的提高具有重大的帮助，还能够增强学生的学习积极性，巩固理论知识。
目前，相当一部分同学由于就业、考研等因素，对本课程内容并不重视，有的去校外兼职，有的认为授课死板，课程内容与就业没什么意义而不来上课，有的即使来上课也是心不在焉的，往往是迫于老师要点名的设定。因此，在本课程的课程设置中，应该重视培养学生的学习兴趣。以往在介绍传感器的实际运用时往往都是介绍在医院常见的传感器，对于还没走进医疗行业的学生来说会比较陌生，在以后的课程中应多介绍生活中常见的传感器，这样有助于学生更容易理解它的原理。例如通过向学生引入电子秤的工作原理来对应变式传感器进行教学等。此外，在理论教学的课程中增加更多的课堂演示来加深学生对所学内容的印象和理解，例如通过将两根不同材料导体的一端接上万用表，另一端接到一起，然后加热导体接到一起的一端，学生通过观察万用表的电势变化，老师引导并教学有关热电偶原理。这种教学模式让学生从生活出发，将生活与所学习到的知识相联系，提高学生的学习积极性，并引导学生更认真深入的进行探索和学习。
三 理论讲授与实物应用教学
这样的对话就不是简单的一刀切“不要和陌生人说话”，而是运用各种各样的生活情景让孩子明白界限在哪里，什么是可以，什么是不可以的。
DCL教学方法主要以项目的形式开展，所以又称为“以项目设计为中心”的教学方法。教学中，通过拟定多个项目，然后在教学的不同阶段，侧重培养学生在不同阶段所需要掌握的多种技能，注重培养学生的合作、展示、实验、计划等能力。该教学方法首先体现专业化特点，即老师拟定的项目多与未来工作领域相结合，从而使学生能够更好地适应未来工作及社会的需要。其次，DCL教学法的主体是学生，老师作为其中的一个协调者，鼓励并引导学生不断地尝试，更加积极地参与到各个不同的项目中；在小组教学的过程中，引导学生更多地进行交流与讨论，在学习中培养相互协作的重要能力。再者老师选择的项目是综合性、设计性、创新性的项目，从而要求学生能够更好的理解各学科之间的联系，将各种知识融会贯通，提出问题并解决问题。此外，在实验过程中，要求学生在其理论课程中所学习到的理论知识的基础上，探索并掌握其中的技巧，从而通过更深入地学习研究，提高学生的学术水平，并进一步提高学生的创新能力。
四 实地参观学习
在实验教学过程中，除了增加的实验以外，还应该进行实地参观教学。实地参观教学有助于学生将课堂中学习到的理论知识与实际情况相连接，加深对理论知识的理解，并且，通过实地的参观学习，能够促进学生回到理论知识的基础上，进行更为深入的探索和研究，提高其创新等综合能力。
(1)对于北部湾经济区产权市场一体化的测度，这里选取5个北部湾经济区中具有代表性的城市：南宁、北海、防城港、钦州，通过其商品房销售额与地区GDP的比值来判断北部湾经济区产权市场的整合程度。经过数据的查阅和相关计算得到以下表格：
我院利用自身拥有附属医院的优势，增加实地参观医疗器械的机会，这不仅可以让学生把课本上比较陌生的医用传感器与实际的产品结合在一起，进一步加深对传感器的理解。同时，医疗器械行业是一个蓬勃发展的行业，课本的内容往往跟不上最新的前沿技术，实地参观的过程当中，可以将最新的一些发展理念与技术实际地展现在学生面前，让学生知道医用传感器对于一台医疗仪器的重要性，从而也就提高了学生的学习兴趣。
对于《医学传感器》教学内容和教学方法的改革实践，我们发现通过补充和丰富教学内容，学生对该门课程的学习积极性有显著的提高；同时，增加和改进实验方式，能够提高学生对医用传感器方面的深入理解和设计兴趣；最后，增加多媒体和实物展示相配合的教学方法，让学生更有效地学习理论知识，调动学生学习的积极性。此次改革，不仅能够提高学生的动手实验能力，更重要的是对学生发现问题和解决问题的能力的培养及提高提供了一个更有效的方法。未来我们将不断改进实验内容，真正的做到和当前医疗科技与时俱进，这样才能使《医用传感器》这门课程对于学生来说是学以致用。
参考文献
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本文引用格式： 张锦，等.《医用传感器》课程教学改革与实践[J]. 教育现代化，2019，6(59):63-64，67.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.59.023
基金项目： 2016年贵州医科大学教学内容和课程体系改革项目“《医学传感器》课程教学改革”项目编号0212034。
作者简介： 张锦，男，贵州人，贵州医科大学生物与工程学院生物医学工程教研室，讲师，贵州医科大学附属医院医学生物科，工程师。
通讯作者： 鲁晶，男，贵州人，贵州医科大学生物与工程学院生物医学工程教研室，讲师，贵州医科大学附属医院医学生物科，工程师。
标签：DCL教学模式论文; 医用传感器论文; 创新能力论文; 贵州医科大学生物与工程学院生物医学工程教研室论文; 贵州医科大学附属医院医学生物科论文;