生物医学实验技术范文

导语：如何才能写好一篇生物医学实验技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 检验技术；生物安全；防护；实验室

生物安全是研究各种生物因素对人体健康的影响， 以及对生物危害进行有效控制的理论及技术措施的新兴边缘学科。实验室生物安全防护（biosafety containment for laboratories）是指实验室工作人员所处理的实验对象含有致病的微生物及毒素时， 通过在实验室设计建造、个体防护装置、严格遵从标准化的工作及操作程序和规程等方面采取综合措施， 确保实验室工作人员不受实验对象感染， 确保周围环境不受其污染[1]。针对目前医学检验专业学生实验室生物安全防护知识教育现状， 为此， 永州职业技术学院医学院探讨生物安全防护教育对医学检验专业学生的重要性。

1 医学检验专业学生实验室生物安全防护教育现状

目前医学检验专业学生教育的现状是由于医学检验系列规划教材中存在着重“临床检验”和“质量管理”， 但对于生物安全防护知识提及较少， 多只言片语， 直接导致医学检验专业学生在实习时暴露出对检验人员职业感染的危险因素、标准预防的概念、实验室生物安全防护的概念等生物安全防护知识的缺乏， 体现在临床实习中存在不懂自我防护、不按检验科操作规程和制度办事， 例如：不戴防护口罩、帽子、手套， 发生标本洒漏、皮肤破损、锐器损伤、标本污染等意外事故， 穿工作服进入休息间等。有调查显示：学生在回答“标准预防”概念正确的只有10.6%[2]。医学检验专业人员工作性质特殊， 日常工作中要直接、频繁的接触患者的血液、体液、分泌物等， 随着HBV、HCV、HIV、肺结核等发病率的不断上升， 危害检验人员身体健康的因素也日益增加[3]。

2 实验室生物安全防护教育的紧迫性

2003年年底至2004年年初在新加坡、台湾和北京相继发生SARS病毒实验室感染事件之后，公共卫生安全和生物安全在全球日益受到重视，临床医护人员的生物安全防护、病原生物实验室的生物安全管理被提到了前所未有的高度。我国已将增强对病原微生物实验室生物安全工作重要性的认识提高到维护国家安全的高度， 国务院和卫生部分别颁布和制定了一系列行政法规， 如国务院颁布了《病原微生物实验室生物安全管理条例》， 卫生部制定了《可感染人类的高致病性病原微生物菌（毒）种或样本运输管理规定》（卫生部令第45号）、《人间传染的病原微生物名录》、《人间传染的高致病性病原微生物实验室安全管理审批办法》（卫生部令第50号）， 湖南省卫生厅也下发了《关于进一步加强病原微生物实验室生物安全管理的通知》（湘卫科教发2010年8号）， 这些都充分说明强化病原微生物实验室生物安全意识的重要性。

3 解决的办法及措施

卫生部临床检验中心申子瑜教授曾经撰文指出：目前， 实验室安全防护面临的最大挑战是实验室人员的安全意识及软件建设， 实验人员对实验室生物安全防护的认识， 是能否搞好生物安全防护的基础， 只有认识到位， 才能制定出切实可行的生物安全防护制度， 并付诸实施[4]。针对生物安全防护教育的紧迫性及现状， 永州职业技术学院医学院主要采取以下方法：

（一）强化学生对实验室生物安全防护意识的认知， 增强自我防护意识 加强对学生的实验室安全防护教育是医学高职院校不可忽视的职责。永州职业技术学院医学院加强了在专业课程中对学生生物安全知识的教育， 强调了生物危害和生物安全的意义。着重讲解了实验室安全制度、生物安全措施及操作流程；生物安全水平的分级、安全屏障及要求；正确处理实验室生物因素意外事件的方法、生物安全装备的使用等。通过学习我们必须让医学检验专业学生在校期间充分认识到实验室生物安全防护的重要性， 养成良好的自我防护意识。

（二） 建立健全实验室生物安全规章制度， 在实践教学中强化安全教育 带教老师在掌握实验室所涉及的实验标本的来源、微生物致病力、传染途径、有效的预防措施等基础上， 制定相应的检验实验室的清洁消毒、实验室的废物处理、实验室微生物菌种及免疫学阳性标本的保存以及使用制度。加强生物安全管理。主要从以下几方面做起：（1）学生进入临床检验实验室， 首先老师要讲解本实验室生物安全要求， 规章制度及学生应该注意什么， 并讲解本实验过程中的安全注意事项和发生事故后的应急处理方法， 尤其是接触未知标本或一些探索性试验项目时， 可能会出现难以解释的情况， 对此老师一定要告诫学生， 使学生有充分的认识和心理准备。（2）在实验的过程中带教老师注意巡视， 认真指导、监督， 要经常提醒学生按照实验步骤和要求， 规范操作。

（三）对实习前学生进行生物安全的法律、法规和标准及安全防护知识的考试、考核 2002年12月， 经卫生部批准颁布了中华人民共和国卫生行业标准《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》（WS233-2002）， 开创了我国生物安全领域的新篇章。我国有关生物安全的法律法规主要有：《中华人民共和国传染病防治法》、《病原微生物实验室生物安全管理条例》、《医疗废物管理条例》等。我国有关实验室生物安全标准和规范主要有：中华人民共和国国家标准《实验室-生物安全通用要求》（GB19489-2004）、中华人民共和国国家标准《医学实验室—安全要求》（GB19781-2005/ISO15190：2003）、中华人民共和国国家标准《生物安全实验室建设技术规范》（GB50346-2004）、中华人民共和国卫生行业标准《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》（WS233-2002）、中华人民共和国卫生部《人间传染的病原微生物名录》、中华人民共和国卫生部令《可感染人类的高致病性病原微生物菌（毒）种或样本运输管理规定》、国家环境保护总局令《病原微生物实验室安全环境管理办法》（第32号）等[5]。

本校对于即将实习的学生进行以上法律法规、标准规范的系统学习， 在此基础上进行医院感染的慨念、六步洗手法、实验室生物安全的概念、哪些操作应穿防护衣、临床实验室的废物正确处理、生物安全柜的使用范围、检验科安全防护级别、哪些操作应在生物安全柜中进行、标准预防的慨念、哪些操作可产生气溶胶、生物安全图标的识别、职业暴露后的正确处理等生物安全知识考试， 考试合格后方可进入临床实习。实习单位的随访， 对本校医学检验学生的生物安全防护知识掌握很满意。

在医学检验专业学生中开展在检验专业学生中开展实验室生物安全的教学， 对于学生现阶段的学习生活乃至毕业后的工作都具有十分重要的现实意义。在大学期间让学生认识到实验室生物安全的重要性， 增强其自我安全意识， 将促进检验专业学生就业后在工作单位的进一步发展， 有效减少实验工作中生物危害事件的发生。

参考文献

[1] 闫海润.加强医学检验专业学生生物安全防护教育.中华医院感染学杂志，2010，20（1）：81.

[2] 贺志安，张晨光，赵庆伟.医学检验专业学生实习前生物安全防护知识调查.中国学校卫生，2007，28（6）：544.

[3] 邓云清，罗碧茹，李艳华.医院实验室工作人员生物安全防护中存在的问题和措施.现代预防医学，2005，32（6）：670-672.

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一、借助信息技术的功能，激发学生的学习兴趣

通过使用信息技术，教师在讲课过程中可以随意书写、画图和进行重点的批注，并且还可以引进一些有趣味性的课件，所以信息技术远远超过了黑板的功能，使得生物教学过程富有趣味性而且快捷有效。特别是在进行动态的生物知识的讲解过程中，教师可以使用信息技术进行现场的绘画，通过这种方法来吸引学生的注意力，调动学生的学习积极性，帮助学生理解和掌握有关的生物知识。在教学过程中，信息技术的使用可以方便教师对重要内容进行批注。并且在进行课堂练习的过程中，教师可以让学生在白板上进行解答，通过这样的方式来展示学生的学习效果。教师在教学过程中还可以借助信息技术的绘画功能，使学生的学习更富有趣味性，并且有助于学生与教师进行交流，通过师生之间的交流来提高课堂效率。

二、借助信息技术的功能，培养学生的创新思维能力

传统的多媒体教学大多是由鼠标来进行控制的，所以操作方式受到了限制，借助信息技术的放大作用和遮挡作用来展示教学重点，对细节的、重要的知识点进行放大，能够培养学生的观察力，指导学生用正确的思路来思考问题。此外，由于信息技术具有反馈信息的功能，所以在教学课堂上教师可以及时得到学生反馈回来的信息，有助于教师及时进行教学计划的调整。教师在进行教学的过程中也可以根据教学的内容和重点设置一些问题，让学生通过电脑来进行习题的解答，然后电脑把学生的答案传输给教师，上传之后学生就可以看到自己回答的问题是否正确，同时教师也可以看到每个学生的回答内容，电脑可以自动统计出学生的正确率。这样既方便学生了解自己的学习效果，又可以帮助教师掌握学生的学习情况。教师可以根据统计出的结果，及时地调整教学计划和教学内容，对于一些学生不懂的内容再次进行细致地讲解，对于学生已经完全掌握的内容进行重温和练习。通过使用信息技术对学生的学习成果进行反馈，可以显著提升学生的学习效率，使得学生尽可能多地掌握知识。现代信息技术运用于初中生物课堂教学能将生物世界中抽象的理论知识变得具体形象，如课本中的植物细胞吸水的原理和无籽西瓜培育等知识；可以进行图像和声音的输出呈现，将微观的世界放大，将宏观的世界缩小。可见利用新媒体新技术集图像、文字、声音等于一体，能让学生多感官参与到生物教学中来，给学生的探究提供了丰富的学习资源，为学生的自学提供了长足的保障。

三、借助信息技术，可以加强教学的互动

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关键词 虚拟现实；生物化学与分子生物学；实验教学

中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）06-0126-02

虚拟现实（Virtual Reality），简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使其如同身临其境，无限制地观察并感受三度空间内的事物。该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术[1]的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术具有的沉浸、交互、构想三大特征[2]，使得虚拟现实技术在教育领域应用有其独特而明显的优势。

虚拟现实作为一种先进的电子信息技术已经深入各行各业中，如在医学领域，虚拟现实方面的研究正在逐步形成，目前相关的研究主要有医学可视化、医学增强现实、医用机器人、手术模拟、图象引导手术、计算机辅助手术等。虽然国内研究者在虚拟现实应用于医学领域中取得大量的成果，但是现有医学虚拟现实方面的研究重点主要在临床诊断、手术等临床应用方面，而在医学教育方面的应用研究尚属少见，已有的研究也多是基于理论方面的探讨或者是只限于针对视觉教学方面的应用。

近年来，生命科学的发展突飞猛进，而生物化学与分子生物学（简称生化）是生命科学的重要基础学科，是医学教育的主干课程，其理论和技术已渗透至基础医学和临床医学的各个领域，是现代生命科学的共同语言[3]。为了使医学生更好地掌握生化内容，本研究主要针对生物化学与分子生物学实验教学理论与实践，在不断摸索过程中探讨利用虚拟技术解决传统实验教学过程中无法解决的难题，进而完善生化分子实验教学模式，为更好的教与学提供参考。

1 虚拟现实技术应用于生化实验教学的原因

1.1 实验教学场地受限的要求

实验教学需要用到的培养室、无菌工作台等因成本问题无法满足教学需求而影响教学质量，这种高成本的实验场地往往少数的学生才能够进入，比如研究生等；本科生的使用几乎少有，除非是特殊情况。如此使我国的本科生实验教学内容限制在只有普通实验可操作的几项内容，而大大影响了本科教育的发展水平。

1.2 实验教学试剂材料的要求

由于某些实验用品，比如氯仿、异丙醇等易挥发且具有毒性，普通的本科教学实验室设备简陋，通风设施不完善，且使用量巨大，如果每一位学生在做实验的时候都用到这些试剂，将会使实验室形成一个有毒气体存在的半封闭环境。这样的环境不利于身体健康，如果教学人员长期接触这种环境，更是对身体有极大伤害。或者是有些实验用品有辐射致癌等，也不利于实验教学使用等。若开发出虚拟现实教学软件，将能够解决这一问题。

1.3 实验教学仪器受限的要求

部分实验内容需使用的仪器非常昂贵，少数的仪器无法满足多数实验学生都会操作的需求，传统的实验教学也因教学经费的限制而对涉及昂贵实验仪器的内容感到无奈，很多教研室的做法是选择忽略不授，严重影响生化教学的质量。这就使学生的知识面得不到扩大，对新技术新知识无法实践和掌握而只停留在了解的层面，从而严重制约我国学生对生化新知识的掌握。

2 虚拟现实技术应用于生化实验教学的优势

沉浸和实时交互要比文字、模型或效果图更形象、完整和生动，它营造了特殊的自主学习环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过与信息环境的交互以获取知识、技能的学习方式，学习知识的过程变化多端，亲身的体验使学生印象深刻，主动地交互增加了学生的兴趣，使学生能动性提高，容易投入到学习环境中去，并且培养了学生自主探索问题的能力和创新能力。

基于虚拟现实技术的生化实验教学不仅解决了传统实验教学无法满足的场地、实验试剂材料以及仪器等对条件要求高而在现实中做不了的，或是危险性高的难题，发展了课堂教学，弥补了教学中的不足；也为学习主体带来了心理上的愉悦和自我满足，增加了学生学习的信心和动力，与虚拟环境零距离的接触使得学习者能以第一人称方式参与知识的建构。

此外，虚拟现实实验教学拥有传统教学难以比拟的优势――节省成本[4]。

3 虚拟现实技术在生化教学中存在的问题

3.1 专业合作以及技术上的问题

生化实验教学和虚拟现实技术软件开发是两个几乎完全不同的研究方向，如何促进两个不同学科研究与教学人员之间的合作和交流是目前亟需解决的问题。此外，虚拟现实实验教学软件的开发环境和语言没有统一的标准，三维建模软件使用十分复杂，并且它们对运行的计算机性能要求很高等问题也是要解决的。

3.2 生化实验教学虚拟现实系统设计和应用问题

软件设计必须考虑到如何让使用者用起来不迷失方向，让使用者知道如何到达一个特定的位置或角度。同时还要考虑到使用者应用教育软件的能力问题。一方面，从教师的角度看，教师角色已发生转变，教师已不再是传统课堂上的传授知识者，他还必须能够会使用并指导学生去使用实验教学虚拟现实软件；另一方面，从学生的角度看，处在虚拟环境中，他们必须改变学习方式，改变思考问题方式，但是很多学生没找到适合这种环境的学习方式和思维方式，造成学生跟不上教师讲解等问题。

3.3 学生对教学软件的认知问题

当学习主体沉浸在一个高分辨率，全景式的虚拟空间中时，其与虚拟环境的距离感觉就会消失，没有了距离，在虚拟“存在”范围内，人的认知机制受到影响，并导致不可低估的认知问题的出现。因为当一个人长期沉浸在一个虚拟的环境中时，再回到现实中，必然会导致他有种“落差”感觉。

4 虚拟现实生化实验教学应用的对策

4.1 加强学科合作和技术研究

创造多渠道多方式，促进生化与软件开发两个学科之间的合作交流；加强更快更高质量的三维建模语言的研究，同时应该加强价格较低、用户界面良好、对编程依赖少的三维建模软件的研发。综合考虑两个学科的内在联系，建立起一套完整的理论，支持虚拟现实技术教育应用达到理想的效果。

4.2 设计和应用要体现以人为本并加强能力培训

使用者在使用虚拟现实技术开发的生化实验教学软件时要做到适用为先，乐用为上，同时要充分考虑到教师和学生的兴趣。此外，应该加强对使用者的能力培训，以便他们能正确地操作这些软件。

4.3 对学习者进行必要的心理辅导

应该积极引导学生把握虚拟和现实的界限，让他们明白使用这些软件的目的是为了习得知识和建构对知识的理解。

5 结语

生物化学是一门以分子水平和化学变化的深度研究生命的科学，内容比较深奥抽象，是一门比较难学的医学基础课。生物化学这门学科的特点是系统性、抽象性、联系性比较强，难度比较大，发展比较快。基于虚拟现实技术在生化教学领域中的应用必将为学习者提供很多独特的机会，使学习者和授业者都享受到其带来的便利。虚拟现实技术作为新型的教育教学媒体和手段，必将以其强大的优势和潜力受到青睐而发挥其更加重要的作用。

参考文献

[1]李科峰.虚拟现实技术及其在教学中的应用[J].网络安全技术与应用，2007（2）：73-74.

[2]张璇.虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨[J].邢台职业技术学院学报，2009，26（3）：6-8.

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[关键词]校企共建工程中心 生物技术实践教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）01-0135-03

黑龙江八一农垦大学生物技术专业是在农业微生物实验室的基础上建立的，曾三次被评为黑龙江省普通高校重点建设专业。该专业经过多年发展，培养了大量社会所需的生物技术人才，与社会联系广泛，社会声誉逐步提升，专业建设能密切联系本地经济社会发展，在与相关产业和领域的合作方面有良好的机制与途径，毕业生广泛受到用人单位的欢迎，历年初次就业率就达到85%以上。

经过多年的建设，生物技术专业的培养体系已较为成熟，但生物技术的迅猛发展，新知识、新技术的不断涌现，对生物技术人才培养的质量提出了更高的要求。因而，生物技术专业人才培养目标、思路及方案的制订要充分考虑学校的优势、就业需求和未来发展的需要，要站在学科前沿，紧盯生物技术专业的发展趋势，适度超前，培养在几年乃至若干年之后，仍为社会所需要的人才。[1]本文依托黑龙江省寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心这一平台，对生物技术专业的实践教学模式进行初步探索、研究。

一、生物技术专业实践教学存在的问题

我校生物技术专业的学生实践能力的提高主要通过以下几个层次进行：首先是基础课实践能力培养，主要是通过生物基础、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学和遗传学课程的实验与生物基础课的野外实习得到初步的锻炼；其次是在学习基因工程、发酵工程及设备、细胞工程、生物工程下游技术等专业课程中的实验及实习得到进一步的训练，主要涉及一些专业基本技术的培养；最后就是本科毕业论文的设计、研究及毕业实习。但在实践能力培养过程逐渐发现存在诸多问题。

（一）实验课内容陈旧重复

实验教学是培养学生实践能力的重要环节。生物技术是21世纪发展最快的学科，生物技术的研究内容、方法及设备日新月异。为了适应生物技术的发展，实验教学要不断地革新。而我校由于师资力量条件的限制，仪器设备年更新率不足5%，致使有些课程的实验内容无法更新。比如，发酵工程及设备的实验有3个：豆酱的生产、酸奶的发酵和固定化酵母细胞及酒精的生产，实验内容仍旧停留在20年前的水平。而发酵工程及设备、酶工程两门课程均有固定化细胞的实验内容，基因工程、分子生物学也存在实验内容重复的问题。实验课内容的陈旧及重复，使培养的学生不能适应社会的发展，竞争力不强。

（二）课程实习实施效果良莠不齐

生物技术专业的课程实习主要涉及三门课，一是生物学基础，在帽儿山进行为期1周的标本采集及鉴定实习，该课程的实习由学生直接参与，加之有丰富经验的老教师带队，历年实施效果较好，得到学生欢迎。另两门是发酵工程及设备、生物工程下游技术专业课，也均有1周的课程实习，但该两门课程的实习均是采用参观实习的形式，由于该部分的实习均是参观发酵车间，噪音大，学生听不清楚，学生在实习过程中走马观花，预计的实习时间很难达到，存在着实习实际学时达不到理论学时及实习效果差的问题。另外，发酵车间均大同小异，选择参观好几个发酵工厂，学习效果差异不大，学生通过实习学到的知识量少。

（三）毕业论文研究不能有效提高学生的动手和创新能力

学生是在指导教师的指导下进行毕业论文的设计、实施和撰写，毕业论文的完成可以培养学生的创新能力和实践能力。但目前存在着老师指导学生数量过多的现象，有的老师会指导10名左右本科生；同时需要老师填写及督促、检查学生完成的表格有选题执行情况统计表、指导教师情况统计表、教师工作总结、毕业论文执行情况检查表、中期检查表、工作进度表、教师指导记录表、工作日志、学生工作总结和优秀论文推荐表等，这些均加重了老师的工作量，使老师平均指导每个学生的精力减少，不可避免地造成学生毕业论文完成质量不高的问题。

（四）毕业实习实施困难

教学计划中安排学生在第八学期的1至15周进行毕业实习，是将四年所学的理论和实践相结合的重要阶段，可促进学生基本理论、基本知识、基本技能的融会贯通，提高学生运用知识解决问题的能力。而目前就业的严峻形势、学校对就业率的要求使学生不能安心去实习，因为利用实习阶段去找工作的学生较多，而学院为了完成就业的任务，也放松了对毕业实习的管理。另外，长期的教学实践表明，由于学生的动手能力差，学生进入实习单位后不能很快适应角色，用人单位也不愿意接收实践能力不强的学生。

二、工程中心建设的实践条件

寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心依托单位为黑龙江八一农垦大学，共建单位为哈尔滨世宏环保工程有限公司。中心目前拥有包括35L-500L-1000L发酵系统、厌氧操作台、大型高速离心机、凝胶成像系统、高分辨率显微镜、蛋白质纯化系统、高效液相色谱等仪器设备100多台套，价值500多万元。中心学术带头人王伟东教授目前为国家“十一五”科技支撑计划项目首席专家、黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目首席专家、黑龙江省普通高校新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年基金获得者。研究团队多年来在木质纤维素的微生物分解与转化、畜禽粪便和秸秆资源化处理生产生物有机肥、沼气发酵技术与工程和秸秆微生物发酵生产饲料技术等方面取得了众多的研究成果。

共建企业哈尔滨世宏环保工程有限公司是一家环保工程设计及施工、农林废弃物及污水处理的生物技术与生物质能源工程公司。公司涉及农业废弃物处理、环境污染（水、气、固体废弃物）防治厌氧处理工程、大型沼气发电工程、发酵料液制肥工程、环保设备集成、环保产品、环境工程等诸多方面。公司自成立以来，完成了鸡西市梨树区碱厂村、阿城滨圣养殖基地、通河龙口等多处大型沼气工程。公司通过多起大型沼气工程的建设，具备了丰富的建设经验，能够承担大型沼气工程的建设与机械设备的开发、安装、调试等工作。公司不仅致力于沼气工程的建设工作，还致力于先进技术的开发与利用，开展畜禽粪便堆肥化、生物质能源工艺技术及相关工程设备研发、技术熟化、成果转化、技术服务等。

三、依托工程中心的实践教学改革措施

（一）优化实验课设置，整合实验内容

针对实验教学过程中存在的问题，参考国内高校生物技术专业课程实验的设置进行实验项目的整合，把重复的内容进行了归类，开设新的实验项目。每门课程的实验内容、方法及目的均由授课教师进行开会论证，参与者为生物技术专业所有的授课教师及学院主管领导，特别邀请共建企业技术人员进行指导，对实验课的开设实行严格的论证，并对有些课程的实验进行了整合，形成一门课程：生物技术综合大实验课程，总学时为40学时，在第六学期开课；教学内容主要是融会贯通生物与分子生物学、微生物学、发酵培养的实验技能，综合考虑学校的教学条件及今后进入企业进行实习的要求开展实验；教学方式采用学生自行查阅资料、设计方案，由指导老师对实验方案修正后实施。

（二）调整专业课程实习为生产实习

鉴于专业课程实习与毕业实习存在的诸多问题，对生物技术的教学计划进行修订，保留了生物基础课程实习，取消了专业课程实习，在第五学期的开学之初增加4周的生产实习，主要是进入发酵企业进行顶岗实习。为了让学生能在实习单位尽快适应生产单位的条件，充分利用工程中心拥有的发酵设备条件，在工程中心进行1周的操作训练后分散进入实习单位，如大庆志飞生物化工有限公司、肇东日成酶制剂厂、大庆华理能源生物技术有限公司等10多个企业，采用学校教师与企业技术人员共同指导负责制对学生的实习进行指导和管理。

（三）建设“多师结构”的实践教师教学团队

在培养理论与实践兼备教师方面，我院进行了有益的探索。[5]为了进一步提高教师和学生的实践能力，本科毕业论文的指导教师打破完全由教师承担的制度，采用企业技术人员和教师共同指导方式。一方面减轻老师的工作量，另一方面研究的课题在一定程度上也解决了企业的一些问题，同时学生的综合能力也得到了提高。

（四）鼓励学生依据工程中心的条件申请创新训练项目

为推进创新创业人才培养模式改革，强化学生创新创业能力训练，进一步提升大学生的创新能力和创业能力，培养适应创新型国家发展战略需要的高水平创新人才，我省及学校从2012年起设立创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。获批省级项目，学校支持8000元/项；获批校级项目，学校支持5000元/项。鼓励学生利用工程中心的条件进行创新训练项目申请，申请成功后，工程中心将依据项目的内容提供实验条件。

四、人才培养效果

实验课程整合后，改变了以往以小的实验为主，实验内容简单，仅仅为理论中某一知识点验证的弊端，将有相关的知识内容有机地结合在一起，对学生系统掌握理论知识起到了很好的诠释作用。生产实习的安排在解决了专业课程实习仅是参观而得不到实际锻炼的问题的同时，还为更好地开展毕业实习奠定了基础，在此过程中工程中心起到了良好的衔接作用。“多师结构”的实践教师教学团队使学生的毕业论文质量得到了进一步提高，解决实际问题的选题内容比例增加。2009级毕业生选题中，针对实际问题的选题占32.4%，虽然比例还不是很高，但比2008级毕业生增加了近10%。2009级毕生中有15人参加到创新研究项目中，有5人次获得优秀毕业论文，投稿论文3篇。

五、结语

生物技术专业结合校企共建工程中心进行了一些可提高学生实践能力的教学改革，充分调用工程中心的各种资源，让生物技术专业学生在工程中心中可以体验不同的角色，获得不同的经历，接受多种熏陶，打造学术型和应用型人才培养并举的育人平台，将学生、指导教师团队、工程中心、企业现场融入生物技术人才培养体系当中，构建“四位一体”的实践教学模式。研究虽然取得了一定的效果，但阻碍实践教学能力提高的因素还有很多，诸如限制实验项目更新的仪器设备、毕业论文中流于形式的一些表格填写、毕业实习与就业矛盾的解决等问题，还需要主管部门的认真思考，提出合理的解决方案。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王彦杰，韩毅强，晏磊，等.生物技术专业“落地人才”培养模式的探索与实践[J].安徽农学通报，2012（5）：150-151.

[2] 王洪振，于长春，郝锡联，等.生物技术专业本科实践教学的改革成实践[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2010（1）：113-115.

[3] 赵琦，苟小军.地方高校生物技术类专业实践教学改革[J].实验科学与技术，2013（2）：56-58.

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关键词 研究生管理 服务 行政 学术

转制科研院所研究生教育在我国研究生教育中占据不可或缺的重要地位，目前多数属于学术学位类型，但就其培养的实质内容看，更倾向于专业学位研究生教育的定位。就目前的体量而言，其培养的研究生总量不高但培养单位多，就目前的评价机制而言，研究生不多但其专业所在行业分布广泛，且能够培养研究生的这类院所在一定程度上均为行业内的某一方面的领头羊或排头兵，其成果以及潜在成果或长久积淀对相应的行业影响和贡献巨大，简而言之就是，招生人数少，招生单位多，行业作用大。

一、目前我国研究生教育的形势以及对我们的要求

目前因我国研究生教育的形势而对我们的要求是多方面的，但是这里谈两点：在研究生管理中，宏观的看包括计划、组织、协调、领导、控制等几个方面；微观的看，研究生管理人员所从事的日常工作是大量的繁琐的服务性事务，这些要求我们要不断的研究如何在不同的问题上找准定位，明确方向，做到服务与管理的共存。

研究生教育改革正向纵深发展，不断提高研究生培养质量，把握学术和行政之间的平衡尺度，做到行政和学术的统一。

二、我院研究生管理实践

研究生管理质量的高低很大程度上决定于研究生管理队伍的配备以及它的精良程度。高等学校研究生学院一般设有院办公室、研究生招生办公室、研究生培养办公室、学位办公室，部分学校还设有专业学位中心等其他部门，主管全校全日制研究生、专业学位硕士等各方面的工作。主要工作职责是实施宏观调控。各个有研究生的学院设分管研究生工作的副院长一名及研究生秘书、辅导员若干。学院是研究生培养过程中的一个实体，研究生日常管理的具体工作由各学院负责。学院的主要职责是保证校级管理目标得以实现．并根据学院的特点制定分目标．对研究生的培养方案、日常教学、科研指导等环节加以具体实施。而科研转制院所毕竟不同于高等院校，研究生教育管理没有专职的框架清晰的教学培养组织机构体系，甚至没有一个专职管理人员，由其他岗位工作人员兼职完成，如何高效高质量的完成研究生管理的规定动作和自选动作—这是科研院所研究生管理面临的一个挑战，这要求我们的研究生管理必须要采取与其本身相适应的办法。我院正是这样的一家拥有悠久研究生培养历史的科研转制院所招生单位，目前在校生近300人，为适应不断发展的研究生教育形势，提高培养质量，经过多年的实践和不断的摸索，逐渐形成了有我院特色的研究生管理体系的构建，主要表现在以下方面：

（一）依靠架构两级非常设管理机构发挥宏观管理功能，结合日常的微观服务，实现服务与管理的共存。

其中第一级为学位评定委员会，其定位是院研究生教育重大事项的决策决定机构，是研究生培养的最高层机构，院长任学位评定委员会主任。学位评定委员会的职责可以包括：审议重大事宜和规章制度；选聘指导老师；审核、批准授予研究生学位；仲裁解决研究生培养中的重大事件等。

与高校研究生培养实体为院系的情况相比，我院作为一家国企性质的转制科研院所招生单位，有研究生和导师分布的部门或单位更为复杂和多样，为规范、协调统一管理，设立第二级非常设机构—院研究生管理指导小组，其定位是院研究生管理中倾向于行政协调的议事机构，是研究生培养的重要的高层议事机构。小组成员由院领导、密切相关的职能部门领导、培养研究生的单位或部门（院系）分管领导和学科带头人或部分资深研究生导师组成，院分管院长任组长。研究生指导小组的职责可以包括：审核招生简章；审核招生中的复试和录取方案；审核研究生各类评优评奖事宜；讨论研究生培养的重大事宜和规章制度，报学位委员会审核；协调解决院内研究生培养过程中出现的有关问题。

研究生管理部门根据院的发展方向和战略对研究生管理中相应的重大事宜提供讨论方案，依靠两层机构实行民主审议集体决策，成为研究生管理的强有力依据，最终完成计划、组织、协调、领导、控制等宏观管理，而微观服务则是依靠研究生管理人员不断提高服务意识，在工作工作中积极为院的建设和发展服务，积极建言献策；为导师服务，为他们排忧解难，提供工作方便；为学生服务，安排好他们的学习、生活，解决他们的实际问题。

（二）通过成立各专业研究生指导小组发挥学术指导作用，实现研究生管理中的行政与学术统一。

专业研究生指导小组的定位是在研究生管理中涉及专业的工作由各专业研究生指导小组负责，对研究生管理部门提供的方案负责具体实施，并为研究生管理部门提供专业依据，专业研究生指导小组设立组长，实行组长负责制。

从过程来看，研究生管理有决策、传达与协调、执行、监督和反馈之分，我院的决策依靠非常设管理机构，包括研究生管理指导小组（行政）和学位委员会（学术和行政），学术上的执行依靠专业指导小组（学术），研究生管理部门为决策建言献策，在管理中上传下达，协调、监督和反馈，最终的目的是创造良好的教育环境、提高研究生培养质量，综合体现了行政与学术的统一，管理与服务的共存。

三、对我院研究生管理的进一步思考

研究生管理事务繁杂，头绪众多，责任重大，在面上协调好服务与管理、行政与学术关系的基础上，对于研究生管理人员而言，不仅要完成本身的管理工作，还可以多关注以下几点：

（一）进一步加强、完善研究生教育的各项制度建设。

（二）进一步体现我院研究生培养特色，提高学生科研产业化能力。

1.加强学术交流、为交流合作提供更多的平台，促进各学科学术水平的提高。

让重视产业化项目研究的学生能够更多地接触学科前沿的基础性成果的发展，拓宽学术视野。如开设应用基础性的课题作为硕士特别是博士研究生的学位论文。发展和创新离不开坚实的理论基础，强化产业化特点并不意味着放弃理论攻坚，我们要利用院多年来在药学领域的积累和资源，扩展加深院内的学术氛围，搭建各种学术交流平台，为学生的学术成长提供更宽阔的视野和舞台。

2.加强管理深度，加强学生的思想政治工作。

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生物医学工程（Biomedical Engineering， BME）是将工程学与生物、医学紧密结合而形成的新兴的交叉学科，旨在利用工程技术手段开发各类以高新技术为特征的现代医疗器械及系统，为疾病的诊断、监测、控制、预防和治疗提供有效的解决方案[1]。生物医学工程主要的研究领域包括：人工器官及生物材料、医疗仪器及设备、电子信息技术、医学影像技术等[2]。从其研究领域可以看出，生物医学工程是现代工程技术与生物医学相结合形成的交叉学科，涉及生物、电子、信息、材料、药学等多个领域，具有很强的交叉性和综合性[3]，同时由于生物医学工程在我国的发展时间较短，如何培养出兼具工程技术研发和生物医学基础能力的专业人才，已成为本学科发展的重要课题之一。

一、我国生物医学工程现有培养模式的不足

生物医学工程学在我国发展于20世纪70年代，目前，我国高校中的生物医学工程专业设置分为两种：①设置在理工科大学;②设置在医学院校。据不完全统计，我国已有60余所综合或理工科大学和30余所医学院校设立了生物医学工程专业，培养从本科到博士各层次的专业人才。由于是新兴学科，我国的生物医学工程专业现有的培养模式通常存在以下不足[4]。

（一）理论与实践脱节

在国外，生物医学工程专业在课程设置上十分注重多学科的交叉以及理论与实践的结合。我国高等教育中传统的教学是以理论为基础、以课堂讲授为主的一种重理论轻实践，或是实践缺乏实用性，局限于书本的教学模式。这种教学模式的弊端是，学生在实践中不能很好地将专业理论知识同实际应用相结合，造成理论和实践脱节;同时部分高校开展的实验方法和手段陈旧，内容简单孤立，绝大部分属验证性的实验，缺乏综合性、设计性实验，最终均导致的学生的创新能力以及实践能力的难以满足于市场的需求。

（二）培养模式差异较大

从20世纪60年代初美国大学开设生物医学工程本科教育至今，大约有70余所高校通过了美国工程与技术认定委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology， ABET）的评估获得授予生物医学工程学士学位的资格。ABET的准则鼓励各种教学计划的一致性，这对于推动生物医学工程学科的发展具有极其重要的作用。而我国生物医学工程发展时间相对较短，专业培养方向较多，不同院校的生物医学工程专业又由分别来自不同学科和专业的教师组建，因此造成不同院校的专业建设基础、人才培养目标、课程体系及培养模式均各有差异。工科背景较强的院校以工程学为基础，辅以少量医学课程，这类院校的学生工程学知识相对稳固，而医学知识相对薄弱;医科院校则多以医学为背景，工程学知识教授相对较少。这种医工结合不紧密的问题造成了学生的专业素质和创新能力与社会要求差距较大的弊端，同时又进一步导致了生物医学工程专业招生和就业难等一系列问题。

（三）实验设备相对落后

医学专业同工科专业一样，均须以实验为基础，否则开设生物医学工程专业如纸上谈兵，教师无从教学，学生也无法学习和理解。而专业实验室建设要求高，建设经费投入多，实验室的建设、设备的更新换代均需要大量的经费和专业技术人员的支持，而一些高校实验经费紧张，仪器台套数不够，特别是在初始发展阶段，困难较多，专业培养往往出现投入大产出少的现象，给经费有限的高校带来了建设上的困难。

（四）师资力量薄弱，缺乏复合型师资

生物医学工程作为“朝阳学科”，师资力量相对薄弱，很多教师都不是生物医学工程专业出身，虽然对所授课程知识驾轻就熟，但其知识领域相对于生物医学工程这样一个交叉性很强的学科而言，仍旧过于窄浅，对如何带动学生实现专业知识的融会贯通还缺少丰富的经验。与此同时，目前国内高校生物医学工程专业师资队伍中，具有理工科教育背景或医学教育背景的教师比较多，而既懂医学又懂工程技术，能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型师资比较缺乏，教师与各相关学科交叉融合能力较弱，这一状况一定程度上影响了专业课程体系的构建以及教学和人才培养的质量。

（五）学校、社会对专业的了解与重视不足

一些医学院校的教师对此专业的了解就是把它分类在工科，这就导致传授医学、生物学知识的教师对待此专业的课程重视不够，认为学生的任务就是学好电子、工科类课程就够了。而学生也并未得到工科的专业教学，与科班的工程类学生同样存在差距。这样的恶性循环，使得本来应形成优势与合力的“生物”、“医学”与“工程”专业，非但不能很好地融会贯通，反而处于“两不管”或者“两不精”的尴尬境地。而社会对于此专业的认知也很有限，有相当多的人把此专业简单理解为维修、销售仪器，仅把毕业生当作技术工来看待。

（六）学生思想不稳定

生物医学工程在我国作为一门全新的专业，其涉及的学科领域跨度大，专业知识体系复杂，就业方向不确定。很多本科生对所学专业缺乏深层次的认识，对自己的前途也缺乏一定的自信，部分学校也只是按照固定思路教学，导致学生思想不稳定，学习积极性、主动性不高，使学生在就业时处于劣势。

三、培养模式改进措施

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关键词： 生物医学工程专业 医学信号检测与仪器 产学研人才培养模式 课程群

在美国及欧洲等经济发达国家，早在上世纪50年代就指出生物医学工程的重要性，目前海外知名高校均设有生物医学工程专业，本专业世界排名前三位的高校分别是美国约翰霍普金斯大学、哈佛大学和宾夕法尼亚大学。生物医学工程专业招生分数在这几所学校中也往往远高于其他专业，其毕业生也受到其他各大高校研究室、大型生物医学研发企业和各大医院青睐，毕业后发展前景良好。

目前，全国设置生物医学工程专业的高校达140所左右，在天津市开设生物医学工程专业的高校仅有天津大学、天津医科大学、河北工业大学和天津工业大学，其他天津市市属高校均未开设该专业。其中天津大学以光学仪器为专业特色，天津医科大学以医学背景为主解决一些临床存在的工程问题，河北工业大学以电磁计算为专业特色。

天津市把医疗器械产业作为调整经济结构，促进经济转型升级过程中重点培育的新兴产业，加强医药器械研发的产、学、研联合，支持医疗器械产业走“专、精、特、新”道路，着力培育医疗器械特色产业。天津市人才的需求情况：2013年，天津市生物医药产业工业总产值突破1000亿元。生物医药企业2000余家。2012年，主营业务收入超过百亿元企业3家，50～100亿元企业3家，10～50亿元企业6家，1～10亿元企业58家。天津市医疗器械生产企业284家（2013年底统计），其中规模以上企业共36家，医疗器械注册企业2500余个。技术服务企业：行业产值近亿元。因此天津市急需这方面的高端专业人才。

生物医学工程专业是21世纪最具发展前景的专业之一，为适应我国和天津市“十三五”经济建设和科技发展的需要，推动“天津市医疗仪器产业”的发展，天津工业大学设置了天津市首个专门以培养医学信号检测及仪器方向高端专业人才为主的“生物医学工程”本科专业。本专业在与学校办学定位和专业结构布局相统一的基础上，以培养复合型人才，增强学生工程技术和工程实践能力为目标，逐步形成产学研相结合的人才培养模式。为了适应这种发展趋势，天津工业大学生物医学工程专业2012年本成为“天津市生物医学工程学会”理事单位；2013年成为“天津滨海新区转换医学产业技术战略联盟”理事单位；2014年与中国医学科学院生物医学工程研究所共同组建“天津市医学电子诊疗技术工程中心”；2015年成为“中国生物医学工程学会健康工程分会”成员，这些发展都是为了加快发展产学研相结合的人才培养模式。

课程建设总体思路是按照目前的专业定位进行课程的建设，形成以《生理学》、《生物医学电子学》、《传感器与医学工程》、《医学电子仪器设计》、《嵌入式系统》、《医学成像新技术》、《医学仪器概论与标准》等为核心课程，构建医学信号检测及仪器为方向的课程群，带动整个生物医学工程课程体系的建设和发展。

本专业开设的主要理论课程有：高级语言程序设计（C）、大学物理、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、高频电子、生物医学电子学、人体解剖、生理学、工程光学、传感器与医学工程、医学电子仪器设计、医学成像新技术、医学仪器概论与标准、嵌入式系统、数字信号处理及DSP技术、EDA原理及应用、电磁场与电磁波、通信原理、虚拟仪器技术、光电检测技术与系统、电磁兼容、生物医学光子学、医学图像处理、生命科学导论等。

主要实践课程有：电路理论实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、生物医学电子学实验、生理学实验、传感器与医学工程实验、医学电子仪器设计实验、医学成像新技术实验、电工实践、电子实践、电子系统设计与工程实践（1，2）、嵌入式系统设计专题实践、生物医学工程实践1（偏重医学信号检测原理与方法）、生物医学工程实践2（偏重医学电子仪器的开发与实现）、毕业实践、毕业设计。

本专业毕业生可以在培养具有生命科学、医学信号检测理论与方法、医学电子仪器设计等方面知识和能力，德智体全面发展，能在生命科学研究领域、医疗仪器及器械领域、健康产品领域、医疗卫生事业单位等从事研究、设计、市场、销售、教学、管理和服务等方面工作，具有医学信号检测及仪器方向的创新型、复合型、应用型人才，适应国家和天津市“十三五”的医疗仪器产业的发展需求。本专业学制四年，学生毕业后可获得工学学士学位。

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Shortliffe教授指出，医生对于计算机和新技术越来越依赖就是其中一个重要问题。由于患者的个体状况和疾病状况千差万别，医生在诊疗过程中的逻辑推理也各有特色。但是，计算机的应用有可能削弱医生和患者之间的和谐关系，使医患之间的互动和整个诊疗过程变得呆板机械。在某些情况下，医生不是根据自己的知识、经验和逻辑对患者做出诊断，而是依赖于他们使用计算机的方式来做出判断。实际上，计算机永远不可能代替人脑，更不可能超过人脑。只有当计算机和人类的智慧与实践相结合，才能发挥出真正的作用。

生物医学信息学的定义

根据美国医药信息学会（American Medical Informatics Association, AMIA）的定义：Biomedical Informatics (BMI) is the interdisciplinary, scientific field that studies and pursues the effective uses of biomedical data, information, and knowledge for scientific inquiry, problem solving and decision making, motivated by efforts to improve human health.

生物医学信息学（BMI）是一门研究如何有效利用生物医学数据、信息和知识的跨学科科学，以满足科学查询、解决问题和制定决策的需求，并通过不断的努力，推动和提高人们的健康。

生物医学信息学的关键属性

生物医学信息学主要从事生物医学数据、信息、知识的产生、存储、获取、使用及共享的理论、方法和过程的研究、开发和应用。

生物医学信息学建立在计算机技术、通讯技术以及信息科学的基础上，是IT技术在生物医学领域上的应用。

生物医学信息学在方法学上可以支持从分子水平到大众水平的研究、推论、建模、模拟、实验和转化。覆盖从基础医学、临床科研，到临床诊疗、公共卫生等多种生物医学领域的研究和应用。

生物医学信息学认为生物医学信息的最终使用者是人。因此，社会科学和行为科学对于技术性解决方案的设计和评价，以及对于复杂经济、伦理、社会、教育和组织架构的演进，起到了非常重要的影响作用。

BMI各应用领域的相互关系和区别

在生物医学信息学领域有很多看似非常相近的术语和名词，很容易被混淆和乱用，例如：信息学、医学信息学、生物信息学、卫生信息学、生物医学信息学、公共卫生信息学等等。如何理解这些术语？它们之间的区别和联系又是怎样的呢？

Shortliffe教授解释说：生物医学信息学是一门基础性生物医学科学，是一门应用潜力非常广泛的科学。生物医学信息学研究和发展的推动力，是生物学和医学领域的临床、科研和实践中所遇到的各种问题。生物医学信息学将生物医学的理论和方法与计算机、信息和通讯技术相结合，以创新和发展新的方法和理论为目标。这些核心理论和方法包括数学建模、数据库理论、认知科学、统计学、数据挖掘，自然语言处理等等，反过来又促进生物医学科学和健康科学的研究、应用和创新。

生物医学信息学理论、方法和技术首先被应用到临床医疗、诊断和护理等临床医学领域，同时也被应用在牙科和兽医学领域。这些领域关注的是患者个体，是以患者为中心实现临床相关信息的采集、集成、共享和应用，因此被称为临床信息学。

与临床信息学紧密联系在一起的是公共卫生信息学，它的应用不是针对单一的患者个体，而是关注整个人群，以大众健康和管理为目标。临床信息学和公共卫生信息学共享了很多相同的方法和技术，这两个方面结合在一起就是我们通常所说的医学信息学。因此，生物医学信息学不能等同于医学信息学。

生物医学信息学在生物学领域的应用，特别是在细胞生物学和分子生物学上的应用，主要关注的是细胞和分子水平的过程，这部分被称为生物信息学。

生物医学信息学在放射影像、图像成像和分析、以及影像管理方面的应用被称作影像信息学。影像信息学以组织和器官为主要对象，包括：放射影像、病理影像、超声影像、皮肤病学、以及分子可视化等等应用领域。

据Shortliffe教授介绍，其实这些应用领域的边际是非常模糊的，例如生物信息学和影像信息学相结合就产生了分子生物成像学；生物信息学和临床信息学的结合形成了药物基因组学，而临床信息学和公共卫生信息学相结合则形成了大众消费健康学。

BMI和HIT的关系

生物医学信息学与计算机科学（软件和硬件）、临床科学、基础生物医学科学、流行病学、统计学、生物工程学、管理科学及认知科学与决策密切相关。

生物医学信息学（BMI）与医学信息技术（Healthcare Information Technology, HIT）有着密切的关系，但相互各有侧重。BMI更偏重于BMI理论的研究、方法的建立、教学、以及这些理论和方法在生物医学研究领域应用。其主要参与者是学术研究人员、科研机构及相关实验室。而HIT则更偏重于应用，主要是把BMI的方法、理念以及研究成果与医疗临床实践相结合，并通过厂商开发成相应的医疗信息系统产品，供医院和卫生行政机构使用。其主要参与者是医疗IT厂商、医疗临床机构及卫生行政机构等。在美国，生物医学信息学领域的学术组织是美国医药信息学会（AMIA），而医学信息技术领域的学术组织是美国医疗信息管理和系统协会（HIMSS）。

加强生物医学信息学教育和培训

生物医学信息学对于生物医学研究、企业应用系统的研发、图书馆情报学和知识管理、公共卫生统计、生物技术和制药、临床实践和管理、以及政府决策研究，都将发挥重要的作用。

但是，目前要真正把信息技术应用到生物医学领域以及临床诊疗中，还存在一个非常大的障碍，就是缺乏同时具备信息技术知识和生物医学领域知识的复合型人才。因此，作为交叉科学的生物医学信息学，要肩负起自己的使命，要为复合型人才的培养做出贡献。各医学院校和研究机构，在开展常规的生物医学信息学学位教育之外，还应该积极开设信息学相关的培训，为医学生和护理学生提供双学位课程。另外，要加强对医药卫生专业人员的信息学继续教育，并积极为临床医护人员所进行生物信息学研究提供必要的支持和协作。

Shortliffe教授还指出： IT基础架构（IT Infrastructure）一向被公认为是实现安全、有效、以患者为中心、及时、高效率和公平六个医疗目标的基础。但是，临床信息系统设计和实施40年来的经验和教训告诉我们：成功的系统不仅仅取决于技术，而更取决于人、文化和创新性的流程。

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［关键词］生物医学仪器分析；课程内容体系结构；实践性教学

国内外的仪器分析课程是建立在物理和化学基础上的仪器分析方法，主要针对化学、材料、药学、环境、食品等专业的学生设置。而新兴的生物医学工程学科，其研究领域包括生物医学、生物力学和力生物学、生物材料、组织工程等。基于生物样品的特性，对生物医学仪器的分析要求已深入到基因、蛋白、细胞等水平。传统的仪器分析课程远远不能满足学生进行生物医学科研的要求。[1]在高校中已设置的仪器分析课程中的教学内容已经跟上生物医学研究的发展。但随着生命科学和医学的迅猛发展，人们对生物医学仪器的应用能力的要求也越来越高，迫切需要具有针对性、实用性和先进性的生物医学仪器分析课程。[2][3]我们针对生物医学工程专业的研究生开设了生物医学仪器分析这门课程。我们在对课程内容体系结构及实践性教学环节等方面不断进行探讨和改进，为本课程进一步特色化、系统化、前沿化的建设奠定了一定的基础。

一、课程内容体系建设

传统的仪器分析课程主要涵盖色谱法、电化学分析法、光学分析法、质谱法等四大类仪器分析方法。生物医学仪器分析课程内容建设区别于以往普通仪器分析课程的内容设置，重点突出“生物医学”的特点，以满足解决生物医学科学与工程领域的科学问题的要求。课程内容设置既要服务于解决科学问题，避免课程设置和实践应用脱节，又必须在掌握生物医学领域经典的仪器和方法的同时，紧跟前沿领域的高端仪器和方法。因此本课程内容体系结构包括以下三个部分，如图1所示，帮助学生通过仪器手段获取不同层面生物样本的定性、定量、形态及分布等信息从而解决生物医学科学与工程领域的科学问题。

（一）第一部分：基因或蛋白层面的检测仪器

该部分重点介绍基于基因或蛋白的生物样品的半定量或定量的检测仪器。基因水平的检测仪器包括：经典仪器———聚合酶链式反应、RNA电泳和核酸印迹分析，前沿仪器——实时荧光定量PCR仪。蛋白水平的检测仪器包括：经典仪器———荧光酶标仪、蛋白质印迹分析、酶联免疫吸附测定分析，前沿技术——二维电泳。

（二）第二部分：组织或细胞层面的观察或检测仪器

该部分重点介绍基于组织或细胞的生物样品的观察或检测仪器。组织或细胞层面的观察仪器包括：经典仪器———倒置显微镜、相差显微镜、微分干涉显微镜、荧光显微镜，前沿仪器———激光共聚焦扫描显微镜。细胞层面的检测仪器：前沿仪器———流式细胞仪。

（三）第三部分：有机大分子或活性物质层面的分析或分离仪器

该部分重点介绍基于有机大分子或活性物质的生物样品的分析或分离仪器。蛋白质、核酸、氨基酸、多糖类等生物大分子的分离或分析仪器包括：经典仪器———高效液相色谱法、气相色谱法，前沿仪器———超临界流体色谱、毛细管色谱、高效薄层色谱等技术。这三部分的学习能让学生掌握前沿生物医学仪器分析手段，对生物样品进行定量、定性分析，观察样品形态、分布，对样品进行分离等，训练学生解决科学问题的能力，使学生掌握必备的理论知识、科研思维和实践技能，提高科研能力。

二、实践性教学的建设

实践性教学是理论教学的扩展和延深，对于增加学生对理论知识的理解和感性体会，培养学生的实践能力和创新精神，具有十分重要的作用。[4]它可以弥补单纯理论教学的不足，提高将所学知识转化为实际应用的能力，与理论教学环节相得益彰。而现有的仪器分析课程所设立的实验项目大多为验证性实验，实验方法较为固定，实验内容与学生专业和研究方向脱节，不能及时更新。因此，本课程提出了设计性、创新性和挑战性三个层次的实践环节。

（一）设计性实验

设计性实验是指给学生基于经典实验的实验项目，但不提供成熟的实验步骤，由学生自主设计实验计划。设计性实验不是简单重复的验证性实验，不能机械地套用做过的实验来解决问题，而是让学生必须独立思考，设计实验方案，使其有发挥创造力的余地。要求学生在查阅文献的基础上，设计实验方案，包括所用方法、原理、仪器和具体实验步骤，经指导教师审阅后进行上机操作，完成整个实验过程，记录实验结果，处理实验数据，分析实验结果，验证实验方案设计的可行性，最后写出规范的实验报告。举例：采用高效液相色谱法测定柑橘种子中的柠檬苦素的含量，样品来自教师的教育部产学研结合项目，但样品的浓度未知。由学生来设计实验方案，确定高效液相色谱参数，对样品进行定量测试。

（二）创新性实验

创新性实验是指不限定实验题目，给学生提供一个开放的实践平台，由学生自主提出感兴趣的实验题目，实验选题要求具有创新性、综合性。学生通过文献查阅，选择合理的仪器分析方法，设计具体的实验方案，共同讨论方案的可行性，在设计好具体的实验方案后，上机操作，获取实验结果。注重利用本学院的前沿科学研究项目来引领学生的创新性实验。教师可以根据自己负责或参与的科研项目，提供样品或科学问题给学生，鼓励学生研究自己导师的项目中的科学问题或是由项目引申出来的科学问题，紧跟学科前沿，并体现生物医学研究应用的特色。通过引导学生自己设计创新性实验，可以使学生更好地发现问题、提出问题和解决问题。举例：宇航员在失重情况下会产生骨质疏松，那么在失重条件下成骨细胞会发生什么变化？这是由教师的自然科学基金项目引申出来的科学问题。学生可采用多种生物医学仪器，如流式细胞仪、实时荧光定量PCR仪及激光共聚焦显微镜来研究成骨细胞的细胞周期、特异性基因及细胞形态等多方面的变化，综合运用所掌握的仪器全面地探索细胞发生的变化，深入研究科学问题。

（三）挑战性实验

挑战性实验是指学生挑战生物医学研究前沿领域或是教师的前沿科研项目中还没有解决的科学问题，通过生物医学仪器手段探索这类没有答案的、高难度的科学问题。挑战性实验给予学生没有约束的思维空间，充分激发学生的潜能，为学生提供自由思索、探究的平台，对于学生的超越性、创新性研究具有极大的推动作用，非常有利于培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。举例：细胞结构的三维重建是一个前沿热点问题，如何利用激光来重建细胞的三维结构更是没有现成的方法可供参考。学生在理解激光共聚焦显微镜工作原理的基础上，设计详细的实验方案来观察细胞的亚显微结构，并进行细胞三维重建。通过多层次的实践教学，提高了学生学习的参与程度和主动性，取得了良好的教学效果。学生表示不仅仅掌握了实验技能，更重要的是建立了独立从事科研活动所必需的科研方法、科研思维和科研精神，对于以后课题的科研工作充满了信心，并满怀期望。本课程与国内许多高校类似课程相比，针对性强，具有鲜明的生物医学特色，注意引入学科前沿的科学问题，与教师的科研项目有机结合，强调对学生创新实践能力的培养，提升学生的学术研究水平，对仪器分析在生物医学工程专业方面的教学具有很大的意义。

［注释］

［1］王芳群，卫星，李天博．生物医学工程专业“医学仪器”课程教学方法分析［J］．中国电力教育，2010（184）：133－134．

［2］赵于前，汤井田，李凌云．从交叉学科角度谈生物医学工程教育改革［J］．医疗卫生装备，2004（6）：239－240．

［3］王志远，陈武凡，何明娥．生物医学工程专业研究生培养的实践与探索［J］．中国高等医学教育，2006（4）：42－43．

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1生物医学工程专业课程设置及教学现状

我校自2003年开办生物医学工程专业以来，根据医科院校特点，以为医疗和医学研究服务为目的，培养能将医学与工程技术相结合，从事医学影像、医疗电子仪器和计算机技术的研发、操作和管理工作，并且能够开展生物医学工程学科研究的人才[1]。该专业主要学习生命科学、电子技术、计算机技术及信息图像传输、处理等有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学知识，设置的主干课程有：“电路原理”“模拟电子技术”“数字电子技术”“微机原理”“生物医学传感器”“医疗仪器原理”“信号与系统”“数字信号处理”“生物医学信号检测与处理”“单片机原理与接口技术”等。另外凭借医学院校的优势还开设了一些医学方面的基础课，生理学、人体解剖等。为了提高教学质量，更好的达到教学效果，所开设的这些课程基本上都需要做实验演示，以增强形象性效果和形象性验证。实验教学在大学教育中是必要手段。几乎每门课的实验教学都需要用到各种各样的电子仪器，主要包括示波器、信号发生器等。在传统教学中基本上都是使用相对独立、功能固定的电子仪器，不能够随意更改它们的结构和功能。对于需要电子计算机之类的课程而言，一般都得配备几十套教学仪器来供教学使用，这些仪器设备还需要不断更新维护，教学成本比较高。另外，在医学院校对于和医学相关的专业课程很多实验实际操作比较困难，效果不理想。中国的医学教育资源本身很紧张，另外医院的设备多是大型设备，体积庞大，价格昂贵，操作使用复杂，临床使用要求高，一般院校很难满足大型医疗设备的教学使用需要。因此，在医学院校的教学中就出现很多问题，比如医学实验教学中的人体生理参数采集等演示效果不好，所以，传统的医疗仪器教学只能偏重于理论讲解，不够生动，即使有个别实验模具，其教学效果也不理想。在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。这样容易造成实验教学效果不理想，对提高学生学习兴趣，培养创新及实践能力都有一定影响。随着现代测试功能和计算机技术的密切结合，出现的虚拟仪器技术可以帮助我们克服一些硬件上不能解决的难题，弥补传统仪器教学的不足。

2虚拟仪器在课程中的应用

2.1虚拟仪器简介

虚拟仪器（VirtualInstrument，VI）是一种新兴的仪器，一种功能意义上的仪器，在以通用计算机为主的硬件基础上，由用户自己设计定义虚拟的操作面板，测试功能由软件来实现的一种计算机仪器系统[2]。其实质是以计算机为核心的仪器系统与电脑软件技术的密切结合，将仪器装入计算机。通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件融合，通过软件编程来实现传统仪器中的由硬件电路完成的功能，利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制端，利用计算机强大的软件功能来管理仪器系统，完成对信号数据的运算、分析处理等，可以多种形式输出结果，少量的硬件模块则为虚拟仪器的正常运行提供信号I/O接口设备来完成不同要求的测试。虚拟仪器具有传统仪器没有的性能高、扩展性强、开发时间短、开发成本低等优点，具有很强的灵活开放性。不同领域的科学家和工程师都借助虚拟仪器来解决工作与课题中的实际问题。所以，虚拟仪器自诞生以来就在测量、航空航天、自动化、远程教学和生物医学等世界范围的众多领域内得到了广泛应用[3]。LabVIEW是美国NI（NationalInstrument）公司推出的一种基于图形化编程的软件开发工具，将功能强大的图形化设计平台LabVIEW与相关硬件结合应用于教学上，能够使传统理论教学与实际有效结合，帮助学生完成从理论到实践的学习。LabVIEW软件平台结合数据采集卡等相关硬件可以开发出示波器、信号发生器等常用的电子仪器，不仅可以代替传统仪器且摆脱了传统电子仪器功能单一、更换维护麻烦等缺点[4]。将基于LabVIEW的虚拟仪器应用在教学中极大提高了教学效率，已经逐渐成为一种新的手段。

2.2在医疗仪器教学中应用

“医学仪器原理”是生物医学工程专业的一门专业必修课。该课程涉及了医学和电子学、计算机、信号处理、传感器技术等方面的知识，是一门实践性很强的科目。作为生物医学工程专业的学生，要掌握常见的医疗仪器的基本结构、工作原理，而且还要具有一定的创新思想和科研水平，有开发和设计高水平的医疗电子仪器的素质[5]。因此做好实验教学是学生提高学生实验水平和综合能力的关键。医学仪器原理实验主要将人体生理信号的检测及处理分析作为教学内容，包括了人体血压信号、心电、体温、呼吸、脉搏等生理参数的测量。生物医学信号由传感器转变成电信号，因为人体生理信号比较微弱要先经过信号的放大、滤波等预处理，再进入数据采集卡。信号通过数据采集卡采集到计算机上以后，利用LabVIEW的图像化语言进行编程，实现对数据的各种分析，包括数值分析、频谱分析等，再通过仪器软面板把结果显示在电脑上。我们以人体呼吸测量为例，这种设备一般只在医院常见，用于教学中的仪器基本上没有。因此讲过理论原理后，学生不能够真正透彻的明白，无法满足教学上的需要。我们利用少量硬件设计结合LabVIEW软件编程构建了一个人体呼吸测量系统，采用阻抗式呼吸测量原理，硬件电路主要涉及放大和滤波环节，限于篇幅就不详细说明了。图1为基于LabVIEW平台搭建的呼吸测量面板图，针对学生教学取得了很好的效果，同学们一致反映对呼吸测量的原理有了更透彻的认识，并且能学习新的软件技术，扩展知识面。在LabVIEW环境下进行实验教学只需要根据实际情况，比如是呼吸测量还是心电测量等，通过软件编程及很少的硬件连接便可完成实验任务，即节省了实验成本，又利于实验设备更新，让教师和学生脱离了传统教学仪器功能单一的框框，更重要的是可以充分提高学生积极性和发挥创造性，像搭积木一样，根据不同的测试需要，在计算机上构建一个基于虚拟仪器技术的测试测量装备，这样做还能够充分的节省高校技术资源[6]。

2.3在信号处理类课程教学中应用

生物医学工程专业设置的信号处理类课程主要有：“数字信号处理”“信号与系统”“生物医学信号检测与处理”等。这些课程中往往涉及大量抽象的概念、公式，老师上课的时候也只是讲解推导公式或证明算法，学生没有直观印象，无法把函数公式与实际波形相联系，理解起来非常困难，从而很大程度的影响了教学效果。我们以“数字信号处理”课程为例作一简单介绍。“数字信号处理”是一门理论性很强的，以算法为核心的科目。为了使学生深入理解教材上提到的理论算法，需要通过仿真实验来验证那些理论。LabVIEW软件平台的特点之一就是具有丰富的运算且灵活高效的信号处理功能，LabVIEW图形化信号处理平台由多个信号处理与数学函数库组成，包含小波变换、滤波器设计、时频分析、图像处理等工具包，将信号处理的各种功能转化为VI函数，给使用者提供了方便、简单的编程途径，从函数库调用这些现成的VI函数就可以迅速完成信号处理。学生能一目了然地看到程序的运行情况，也可以比较不同的参数对结果的影响。在数字信号处理教学中滤波器是重点知识，也是教学难点。在以往的教学中发现学生普遍对于滤波器的作用弄不明白，另外根据学习的理论知识怎样设计出有实际应用价值的数字滤波器也不清楚。在讲授滤波器时，在LabVIEW中信号处理函数面板中的滤波基本函数栏进行选择，在虚拟仪器前面板上放置多个图形显示控件，完成对滤波器的设计，还可以同时显示多个滤波器的滤波结果，这种学习方式简单明了，学生很容易理解抽象的概念从而掌握所学知识。另外LabVIEW图形化的编程语言有助于学生在比较短的时间内开发出相对复杂的数字信号处理程序，增加了同学们的自信，提高了其学习积极性。虚拟仪器技术强大的功能可以使其对学生开展形象、直观的教学方式，灵活的应用于教学中，不仅可以帮助学生深刻领会抽象的理论知识，扎实掌握所学知识，同时还可以提高他们的学习兴趣，达到最佳教学效果。