（皖南医学院 医学工程学教研室 安徽芜湖 241002）
【摘要】针对医学院校《医学电子学》实验教学存在的困难，采用先进的APP技术搭建虚拟实验平台，探索虚拟实验平台在医学电子学实验教学中的作用。实践表明，构建医学电子学虚拟实验平台弥补了传统实验教学的不足，激发学生对医学电子学的兴趣，培养学生分析能力和设计能力，提升教学质量。
【关键词】医学电子学；虚拟实验平台；实验教学
【中图分类号】R193.8 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2016）34-0263-03
Exploring the function of virtual experiment platform in medical electronics experiment teaching
Hu Huixian, Li Tian,Xu Zhenyuan, Xu Xiaoyang, Huang Lei,Gao Chunfang.
(Department of Medical Engineering，Wannan Medical College,Wuhu,241002,China)
【Abstract】 In order to solve the difficulties of experimental teaching of medical electronics in medical colleges, the role of virtual experiment platform which is built by advanced APP technology in the teaching of medical electronics experiment is explored. Practice shows that the construction of virtual experimental platform for medical electronics makes up for the deficiency of traditional experimental teaching, stimulates students' interest in medical electronics,
【Keywords】 Medical electronics; Virtual experiment platform; Experimental teaching
技术的发展和大量医学检测设备的使用，对医学工作者和医学生的电子学知识提出了更高的要求，作为影像专业本科生基础课程，医学电子学在医学专业教育中的作用日益凸显。但医学电子学是一门理论性、实践性都很强的技术基础课程，对于理工类学生而言相关学科如物理、高数基础较扎实，学习起来比较轻松，可对于医学生而言就较难接受，给学生学习带来了很大困难。特别是实验教学，以医学为主的医学院校因设备和人员等因素，一定程度的压缩该门课程的实验教学。针对现状，为提高教学质量，一些院校采用信息化教学手段和电子仿真技术结合的方式来培养学生的动手实践能力，取得了阶段性成果。
智能手机的逐步普及和移动互联网技术的快速发展，为将手机APP应用与高校教学的信息化建设提供了良好的技术基础[1-2]。武汉工程大学报道了将手机软件应用于教学资源共享的教学理念[3]；东北林业大学对“移动校园”手机App软件设计进行研究，并设计了教务管理、课程查询、图书借阅和生活服务等六大功能模块[4]。然而，目前在国内其他院校中，尚未有针对实验教学及管理开发手机APP软件，并将其应用于医学电子学实训平台建设的报道。
1.传统医学电子学实验教学的不足
（1）实验教学与影像专业实际需要相差较远。长期以来，医学电子学的实验教学基本处于一种封闭的状态，多年不变的教学内容和陈旧落后的实验教学设备远远跟不上医学影像学发展的步伐。有关电子技术在医学上应用的实验内容几乎没有，大型影像设备的各种单元电路也不能清晰呈现。
（2）医学影像学专业的医学电子学课程并没有引起学校和学生的足够重视，各方面条件都相当有限。目前所开设的实验项目和实验技能又与影像专业实际需要相差较远，学生难以将讲授的内容和实际相结合，造成了实验课应付过关的局面。
（3）医学电子学涵盖内容广泛，包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等电子学课程。在较短的学时情况下，让数理基础较弱的医学生深入到实践课程当中是很难的。造成学生本来想好好学习医学电子学，却因为课程难度听不懂，无法及时和老师沟通，失去学习兴趣。
2.医学电子学虚拟实验平台的建设
2.1 医学电子学虚拟实验平台
2.1.1平台结构
虚拟实验平台整体架构如图1所示。
从图可以看出，本虚拟实验平台是客户端+服务器+控制端结构。平台中，实验控制机和服务器同处一个网络中。客户端主要用于完成实验的设计、发送实验指令和实验结果的显示，同时部分简单的系统管理功能也被集成在客户端。服务器部分主要承担按照一定的规则安排用户实验、连接客户端和控制端的通讯、同时将实验数据保存到对应的数据库中的作用。服务器还要负责用户和实验的管理。控制端部分负责按照实验指令控制实验的进行。
客户端进入服务器是通过访问医学电子学虚拟实验平台APP的方式。
医学电子学虚拟实验平台由客户端+服务器+控制端构成。管理员用户登录后可以管理教学资料，主要有系统设置，实验目录和内容的新建和删除，影像管理，用户管理及上传和下载等。教师端可演示操作，监控屏幕，在线讨论，检查批改作业，上传成绩等。学生端具有文件管理，消息管理，屏幕录制及回放，实验报告上传等功能。
2.1.2平台研究内容
平台主要包括8个部分：
第一部分：实验教学教务管理，包括课程库、培养计划、排课、选课审核等功能。
第二部分：实验教学管理，包括虚拟实验安排、实验批改、成绩管理、实验报告等。
第三部分：实验前将相关知识点详细讲解及实验操作演示视频上传到APP上，学生可通过手机随时观看，做好实验准备。
第四部分：实验过程虚拟仿真，利用已开发的训练系统及专用仿真软件Multisim仿真实验过程。
第五部分：实验报告管理，在虚拟操作环节结束后，学生根据自己操作得到的相关数据填写并提交实验报告，教师在线对学生提交的实验结果进行批阅打分。
第六部分：互动交流环节，实现实时答疑及在线留言等功能。
第七部分：实验室开发预约管理，提前进行实验预约，确保上线人数不超过服务器承载上限。
第八部分：实验教学资源管理，虚拟实验、仿真软件及实验理论及实验操作演示视频的上传、发布。
2.1.3平台操作流程
医学电子学虚拟实验平台操作流程如图1所示。
图1 医学电子学虚拟实验平台实验流程
2.2 医学电子学虚拟实验平台实验内容
针对医学电子学传统教学的不足，在认真研究教学大纲并结合学生实际情况，筛选教学内容。
保留电路基础知识和电子技术中基本理论和基本分析方法的实验内容。增加电子技术在临床中的实际应用电路，并重点讲解单元电路在医疗仪器中的具体应用，例如数模转换电路等。并补充大型影像设备虚拟拆装实验，通过分析如MRI和CT的内部电路组成，了解大型影像设备的工作原理。将理论联系实际，提高学生学习兴趣，巩固理论知识，了解医学电子学的发展趋势和应用前景。
图1 医学电子学虚拟实验平台整体架构
3.虚拟实验平台的教学优势
3.1 虚拟实验平台深入医学电子学的实验理论知识
虚拟实验平台对于帮助教师阐述实验原理、演示实验过程以及学生随时多次观看实验过程等有着重要作用。根据医学电子学的学习内容，实验需要测量仪器和电子元件和大型医学影像设备。但受到学校客观条件限制，用虚拟实验平台辅助实验教学不失为一个有效的办法。虚拟实验平台利用嵌入专用仿真软件搭建各种实际电路，调整设置元器件参数，记录学生实验过程和数据，随时重复观看自己的实验过程，特别是错误的地方。传统讲解大型医学影像设备只能在课堂上讲述，无法深入电子电路内部，借助虚拟实验平台可以清晰理解大型影像设备的内部工作原理，重现各种电子电路的变化过程，特别是瞬息即逝的现象，加深学生对大型影像设备的理解。
学生经过虚拟实验室的训练后，再到实验室进行实际的操作就会很熟练，还能避免误操作，容易得到正确的数据，这样教师对学生实验的指导会更注重实验的本身，有助于学生收获更多的知识，教师指导的效果也好。
在医学电子学实验教学中加入虚拟实验平台，给医学电子学的实验教学带来新的教学思想和手段。
3.2 虚拟实验平台是医学电子学实验技能的最好工具
医学电子学大量的实验操作内容，传统的教学形式是利用分立元件或集成电路搭建电路。分立元件搭建电路时学生耗费很多时间在元件测试和连线，不能充分考虑电路原理等问题且数据易受外界条件影响。采用集成电路搭建电路时，连线简单，但是元件参数不能调整，学生很难搞懂电路内部结构。
虚拟实验平台可以解决这样的问题。学生可以根据需要调整电路，连线简单，不用担心元器件损坏，用电安全等，且实验不受时间和场地限制。在实验过程中，学生可以不断思考，激发学生的学习兴趣。边测试、边修改、边分析、边调试和边写报告的全过程就是医学电子学最好的技能实训学习过程。
3.3 虚拟实验平台为师生之间的沟通提供了渠道
医学生因为数理基础薄弱，在医学电子学的学习过程中常常有很多问题，但无法及时和老师沟通。虚拟实验平台为师生之间及时沟通提供了渠道，不受时间和地点限制。
4.结语
总之，医学电子学是一门新兴学科，处于教学发展的初期，课程时间和内容设置比较落后、学校和学生不够重视等问题制约了医学电子学的教学质量，迫切需要探索建设虚拟实验平台。
随着信息化技术的发展，传统的医学电子学实践教学不能很好地适应医学影像学专业发展需求，信息化、数字化成为医学电子学实践教学的现实要求，医学电子学虚拟实验平台应运而生。
医学电子学虚拟实验平台作为医学电子学适应数字化的产物，有其独特的优势：学生的自我学习意识、创新能力都得到了锻炼；师生之间的沟通渠道和手段更为丰富和活跃；为医学电子学的研究和教学提供了强大的技术支持；“以学生为中心”的教学理念得到体现，提高了学生的学习兴趣，改变了传统的教学模式。
医学电子学虚拟实验平台在医学电子学的教学实践中将发挥重要作用，使医学电子学的实践教学信息化、数字化，提供了医学电子学教学和科研重要的技术支持，具有重要的作用和意义。
【参考文献】
[1]严浪.国外图书馆APP移动服务比较分析及启示[J].情报资料工作，2013（6）：85-88.
[2]田蕊，陈朝晖，杨琳.基于手持终端的图书馆APP移动服务研究[J].图书馆建设，2012（7）：36-40.
[3]徐俊武.手机APP促进课程互动式教学的模式研究[J].考试周刊.2015（30）：156-157.
[4]张岩林，李博，王文博等.基于数字化校园的手机APP客户端设计初探[J].设计，2014,37（13）：164-166.
论文作者:胡慧娴,李田,徐争元,徐晓燕,黄磊,高春芳
论文发表刊物:《心理医生》2016年34期
论文发表时间:2017/3/9
标签：电子学论文; 医学论文; 平台论文; 学生论文; 电路论文; 实验教学论文; 课程论文; 《心理医生》2016年34期论文;