生物医学科学思维范文

导语：如何才能写好一篇生物医学科学思维，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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在教学过程中，教师不仅需要加强学生基础知识的教学，更应重视学生思维能力的培养。思维能力是中学生物学习能力的核心内容，它与观察能力，实验能力，自学能力密切相关。观察时没有思维活动的参与，是不可能将感性认识上升为理性认识的；做实验必须手脑并用，不假思索的机械操作将无法提高实验水平；自学能力的形成必须建立在一定思维能力的基础上，由此可见思维能力对其它能力的发展水平起着制约作用，如何在课堂教学中培养学生的思维能力就成为每一位生物教师必须思考的问题。

一、引导学生明确思维目的

根据心理学研究表明，只有人类的思维才具有真正的目的性。生物课堂教学应当根据教学大纲和学生的实际情况来确定教学目标，实现教学目标首先必须引导学生学会明确思维目的，明确思维目的，其实质就是通过分析未知和已知的矛盾，为最终解决矛盾找到恰当的途径。

二、创设条件营造良好的思维情境

在课堂教学中，我们不把问题的答案一下子交给学生，而是通过创设良好的思维情境，将学生的注意力引导到最佳的思维状态，善于为学生架设“台阶”，在反复的思维训练中，让学生通过自己的努力达到思维的目的。

1、通过课堂提问启迪思维

思维是由问题开始的,并在解决问题的过程中发展,但实际上并不是所有的提问过程都是思维教学过程。如果所提的问题和原有的认知结构之间缺乏必然的联系、过难或过易、缺乏提问的方式等，都不能引起学生的思维。设置课堂提问的目的是为了启迪学生思维，要实现这个目的，必须具备目的明确、层次分明、把握时机、面向全体学生的基本要求。

2、通过思路教学激发思维

所谓思路教学,就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上,根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征,设计一条适合学生已有的知识水平,并有目的地促进其发展的科学思路,让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。

3、通过生物实验活跃思维

生物学是一门实验性学科，生物实验作为生物教学的重要组成部分，在发展学生思维方面有其独特的地位和作用。

三、帮助学生掌握科学的思维方法

培养学生的思维能力，不仅要设法营造良好的思维情境，还应指导学生怎样去思考，让学生掌握科学的思维方法。在生物教学中，启发学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括、形成概念，做出合理判断和正确推理的思维能力。帮助学生掌握科学的思维方法，是培养学生思维能力的前提。

1、分析与综合

分析是把整体分解成若干部分、把复杂的事物分解为简单的要素来认识、学习的一种思维方法。

2、归纳和演绎

归纳是根据个别事物具有某种属性而推论某类事物具有该属性，从个别事物中概括出一般结论的一种逻辑思维方法。归纳法能从经验事实中找出带普遍性的规律和原理，扩大和获得新知识。

3、比较、分类和类比

比较是在分析和综合的基础上确定这一事物与另一事物的相同点和不同点的方法。它可以帮助学生更好地掌握生物的本质特点和相互联系。

四、帮助学生提高思维品质

思维的发生和发展，既服从于一般的、普遍的规律性，又表现出个性差异。这种差异体现了个体思维活动中的智力特征，这就是思维品质。思维品质包括敏捷性、灵活性、深刻性等。在生物教学中，训练提高思维品质是我们培养学生生物思维能力的一个重大突破口。

1、敏捷性是指思维过程的迅速程度，它反映了智力的敏锐程度。表现在思考问题时反应灵敏，推理过程简捷、快速。这种思维品质我们可以在生物学习的训练中得到提高，比如辨析概念，归纳类比，遗传计算等。

2、灵活性是指思维活动的灵活程度，它反映了智慧能力的“迁移”，是对原来他人或自己所确定的思维框架的突破甚至摒弃，根据已经变化了的新情况及时调整改变研究的方案、思考的程序、实施的途径，求得更新更快更科学的解决问题的方法。

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关键词：激活；舞蹈；创意思维

中图分类号：G623.9 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2014）01-0068-01

素质教育舞蹈课以激发孩子的创造力、即兴表现力作为教学目标，让学生时刻从创作表现的角度考虑问题，通过跳舞培养和展示学生的创意性思维。

一、营造氛围，激发创造欲望

良好的开端是成功的一半，在教学中，我从问好入手，让学生在有趣的互动游戏中感受舞蹈创作的快乐。“同学们，用膝盖和其他同学轻轻打个招呼吧！”随着教师的一声令下，教室里热闹起来，学生们边笑边用“膝盖碰膝盖”的方式响应老师的指令。“能不能再用胯和身边的同学打个招呼？”这回，教室里简直要沸腾了，学生们大胆地扭起胯，左碰一下，右碰一下，连贯起来就像在跳一种幽默的舞蹈。

二、有效引导，提高创意思维

（一）视觉感知、思维启蒙

舞蹈给孩子的第一感受就是形态美。针对中低段孩子以直观形象为主的思维方式，在教学中，教师可以通过视觉的感知、对比，让孩子直观地感受舞蹈的形态美，并起到思维启蒙的作用。在一堂《咏鹅》的舞蹈课上，教师利用多媒体展示了一组不同形态的天鹅图片，学生通过对天鹅近距离的观察、讨论，打破了对天鹅原有的想象，拓宽了孩子们的思维，引发了大家的想象。

（二）创设情境、启发思维

舞蹈是一门高深的艺术，如何深入浅出地引导学生学习，成为了素质教育舞蹈课的一个难题，针对孩子的心理和生理年龄特点，教师巧设情境，弱化难点，创意性地引导学生层层推进，学习编创。

在这形象生动、童心未泯的语言描述中，学生不仅直观地感受到天鹅的性格特点，同时还创造性地塑造了天鹅的各种形态、动作，不仅达到教师最初的设计意图，还超越了许多老师的预期。

（三）合作探究、激发思维

在舞蹈教学中，学生通过合作探究常常会有“意外”的惊喜呈现出来。例如在一次《芬芳茉莉》的舞蹈课中，教师先集体教授了舞蹈组合《茉莉花》，然后要求各小组在这个舞蹈组合的基础上进行编创、拓展到了展示的环节，孩子们的编创结果令我瞠目结舌，五个小组中有三个小组不仅出色的完成编创任务，还创造性地加入队形的变化。我们挑选了两个小组进行集体教学，请这两组的孩子当当“小老师”，分散到其他小组进行教学。在合作学习中，成员相互合作、竞争，激发了学习热情，挖掘了个体学习潜能。

三、聆听对比，引导发散思维

音乐与舞蹈本是一家，在舞蹈教学中，如何拓展学生发散思维，我也尝试许多做法。

确定主题、展开想象。例如在一次编创活动中，教师先明确《木偶》这个编创主题，然后片段播放三种不同情绪的音乐，让学生对比聆听、自主选择一种进行编创，在随后的展示中，滑稽的、可爱、悲伤的木偶各种形象陆续出现，更甚者有一位学生将其学过的机械舞改编成木偶舞，一下就吸引了大家的注意力，也将舞蹈课堂推向。可见，只要我们正确引导、方法得当，总能收到“意外”的惊喜。

四、激励评价，培养创意思维

素质教育舞蹈课堂面对的是一个个鲜活的、有独立见解的个体，他们的舞蹈基础参差不齐，这就要求教师用发展的眼光来评价学生，对学生的要求也不能一刀切。

在教学中，我针对学生层次不一的特点，采用争星评价的方式，将漂亮的小星星设计成不同颜色，分别代表教师的不同评价，比如红色小星代表认真思考、发言踊跃，蓝色小星代表想法独到、有创意等等，对学生进行有针对性的评价，及时鼓励，让学生在愉悦中体验情感、在自信中发展创造。

弗里德·海纳曾经说过：“倘若把创造力作为教育的目标，那么实现的前提就是创造性的教师。”作为现代的音乐教师只有更新观念，合理、有效地引导，让孩子在微笑中成长，才能使我们的舞蹈课堂迸发出迷人的火花。

参考文献：

[1]鲍茶美.关注观察提高儿童舞蹈表现力[J].中小学音乐教育，2013（4）.

[2]吴斌.中国音乐教育[M].天津：天津人民美术出版社，2011.

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［关键词］生物医学工程；介入超声学；微创技术

生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科，研究内容涉及：探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理，并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来，各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进，新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高，生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精，生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。

1生物医学工程在临床中的应用及发展

1．1微创技术

“微创技术”始终贯穿于整个医学发展，是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念［1］。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的，其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术，实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”，如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明，都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。

1．2内镜技术

我国内镜技术起步较晚，但发展较快，目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展，内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善，诊疗过程也越来简便、微创化，是微创技术发展中最为全面和成熟的，如目前有更轻便的胶囊内镜等，无处不体现生物医学工程的重要性。

1．3腔镜技术

腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃，其中最为突出的是腹腔镜技术的发展，自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后，腔镜技术在国内发展迅猛，直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域［2］，目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。

2生物医学工程在影像及介入医学的应用

2．1影像介入技术

随着医学技术的进步，影像学科也在不断发展，尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同，透视微创技术主要包括在X光／CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。

2．2介入放射学

介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的，此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注，从此，世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点，世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科，介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施，甚至取代了外科手术。

2．3CT引导下的微创－数字技术与医学的融合

生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步，而且在诊疗模式也发生了根本性的改变，这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的［3］。主要体现为CT辅助的立体定位技术，例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。

2．4超声引导微创技术

我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断，相对于其他医学影像学，超声有其诸多优势（如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等），而且还可以动态观察机体或脏器情况，对体内病理改变比较直观，故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视，尤其在小肿瘤的治疗优势更明显，其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向，而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年，由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术，正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用，这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展，同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高，而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点，并取得了很大进展。大量的研究结果表明，金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质，在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景［4～7］。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务，同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化［8］，而这些恰恰需要有生物医学工程的参与，才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。

3生物医学工程展望

3．1生物医学工程学与其他学科的多学科合作

微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”，“会治病”更重要，这就要求我们必要要培养一种临床思维模式，这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式，即微创技术的创新－微创医学的长远发展［9］；在微观上，借国家医改大好政策，展望未来5～10年微创技术将会进一步发展及普及，如现有各种微创技术的全面、系统提升，以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是，微创医学发展到今天仍挑战巨大，特别是学科之间竞争激烈，这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来，故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养，而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作，更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐，最终使各个学科受益，各个患者、医生受益。

3．2医疗整合

近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化，国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主，这虽然在一定程度上提高了诊疗水平，同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头，脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展？樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称：实现医学模式转变不仅要进行医学整合，而且未来医学发展的方向，更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念，而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学，前提必须是以人的整体为基础，根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合，使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系，医疗服务不仅使得心身并举、防治结合，而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康，医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合，医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务，为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合，使其更好的为人类健康服务，形成生命医学高度融合的乘法效应。

3．3精准医疗

美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲，宣布美国正式启动“精准医学”研究计划［10］。早在2011年，由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议［11～13］。其最高规模4大研究机构的联手倡议，为未来的医学指明方向，代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的［14，15］，这不仅和临床距离大，而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学，精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备，而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合［16］。展望未来，所有疾病的治疗最终都将走向精准医学，医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。

参考文献：

［3］罗长坤．当前生物医学发展特征及其对科技创新方式的启示［J］．医学与哲学，2014，35（1A）：1－4．

［4］张磊，刘晓燕，沈晶晶，等．纳米颗粒在抗癌药物可控靶向释放中的应用［J］．化学进展，2013，25：1375－1382．

［5］曹丰晶，胡玉才，王卓，等．金纳米颗粒在疾病诊断和食品检测领域的研究进展［J］．中国材料进展，2012，31：31－35．

［6］凌萍，张旭光，涂或．纳米金在肿瘤显像与放射治疗中的应用［J］．国际放射医学核医学杂志，2011，35：59－62．

［7］王亮，孟祥举，肖丰收．负载型纳米Au催化剂催化氧化反应的研究进展［J］．石油化工，2010，39：827－833．

［8］马和平．微创介入放射学的临床实践与展望［J］．内蒙古医学杂志，2006，38（6）：489－491．

［9］王永光．微创、微创外科与微创医学［J］．中国医刊，2004，39（1）：57－59．

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BME的重要目标之一是发展非侵入式的诊断技术用于治疗和诊断疾病。生物医学影像是一种非常有效的对结构与功能进行诊断的非侵入式技术。现在，生物医学影像学已成为现代化医院的主要标志之一，它是临床研究的一种主要工具，也是医院开展新技术、新业务的重要基础。生物医学影像学是如此的重要，美国国立卫生研究院（NationalInstitutesofHealth，NIH）在20世纪初就改变了它们传统的疾病和器官的机构模式，建立了国立生物医学影像学与生物工程学研究院（NationalInstituteofBiomedicalImagingandBioengineering，NIBIB）。而在我国国家基金的医学科学三处，影像医学不再是BME中的一个分支，而是被放到与BME同等的地位。美国最近开展的一项被认为可与人类基因组计划相媲美的脑科学研究计划，正是生物医学影像学在神经科学领域的巨大应用。根据美国劳工部的统计显示，BME专业是美国就业领域中需求增长最快的专业，从2010年到2018年预计有72%的增长，而生物医学影像学又是BME中增长最快的领域。

生物医学影像学随时间在飞速地发展，被广泛应用在临床和基本生理和生物学的研究之中。大量的新发明出现在生物医学影像领域，被用于创建新的影像模式；提高图像的空间与时间分辨率与对比度；提供更为方便使用的影像数据分析和可视化；进行远程医疗等。生物医学影像学是一门交叉学科，它的飞速发展不仅需要优秀的生物医学影像从业人员，也对生物医学影像的教育提出了更高要求和全新的挑战。如何提高生物医学影像人才队伍的综合水平，已迫在眉睫。

二、生物医学影像学教育

1.生物医学影像学从业者的变化

现代化的大型生物医学影像设备是集物理、材料、机械、电子、计算机、自动化、网络等多种技术于一体的精密仪器。它的操作、维护和保养均十分复杂，对操作者的素质要求比较高。数十年前，大型生物医学影像设备的从业者是一些受过医学图像培训的物理学家。随后，这项工作主要由本科物理专业、研究生医学物理专业的毕业生充当。而在今天，大型生物医学影像设备的操作者主要来自于BME专业毕业的本科生和研究生。BME的教育由于融合了物理科学、工程方法和技术以及生物医学，使得BME专业的毕业生极为适合生物医学影像学方面的工作。生物医学影像学从业者的变化给人们提出了三个教育中的问题：是否所有的BME学生都需要对生物医学成像有一些基本的了解和认识？BME专业的学生需要掌握哪些生物医学影像学知识？如何使学生更好地了解、设计及使用成像系统？

2.生物医学影像学的知识结构和应掌握的基本知识

生物医学影像学的知识来自于多个学科领域，包括电气工程学、机械工程学、生物物理学、数学、物理学、材料科学、生物学等。生物医学影像学需要具备基本能量物理、辐射、辐射能量与物质的交互、硬件设计与实现、数据收集、分析和可视化、组织器官基于图像的建模、数学变换、信号和图像处理、软件工程、信息论以及高性能计算等多方面的知识。由于生物医学影像学在BME教育中的重要性，BME的学生即使未来不从事相关的工作，他也应该学习生物医学成像和生物医学图像处理的基础课程。他们应该理解常用图像模式的基本成像原理和它们的优缺点，如何进行基本的图像分析与处理，常用模态图像的基本解释等。而未来准备从事相关工作的BME学生，则应该选择一到两种影像模式，围绕它们的具体应用进行更深入的学习与研究。

3.生物医学影像学教育中存在的挑战

在生物医学影像学教育中，存在着一些挑战阻碍着高质量的生物医学影像学教育。这些挑战包括有限的动手实践、教科书中的知识老化等。生物医学影像学是一门理论与实践、原理与应用紧密结合的学科，实践教育可以使学生快速有效地掌握必要的基础理论、基本知识，节省时间，提高授课的效率。医疗机构对生物医学影像专业大学生的实际操作能力要求越来越高，因此，必须提高医学影像工程专业实践教学，提升学生的就业竞争力。而在生物医学影像学教育中，使用实际影像设备进行教育，往往由于安全问题和成本高而变得不可行。例如，小型x-射线管和在影像中使用的放射线核素在成本上是可行的，但它们所释放的电离辐射对人体存在安全危害，不适合在高校课堂中使用。如果不考虑安全问题，会发现一台基础的磁共振设备就需要数十万元，而且后期也存在着大量的维护费用，往往不是高校的教育经费可以承担的。当前，在医院的放射科、影像科等科室中，现代化的大型生物医学影像设备被广泛地采用。而在大学的实体教学中，学生却往往没有机会接触这些设备，这就造成了教学与实践环节的脱节。另外，生物医学影像学是一个高速发展的领域，每隔五到十年都会有较重大的突破。而在教学中教材的建设是一个较长期的过程，一本教材往往需要数年才能成形，这就导致了有时教科书和其他教育资源还没出版就有些过时了。

4.生物医学影像学教育中的资源

在生物医学影像学教育中，网络可以为学生与教师提供了一个开放、共享与实时的资源平台，大量的不同影像模式和针对不同的生物医学应用的影像被放在网络上共享，这就使得学生们可以更好地理解图像形成的方式和认识如何根据工程和科学的需要生成图像，从而将抽象概念形象化、具体化。一个在线的超声波教程被证明在帮助BME学生学习超声波的基本知识上比常规教程更为有效。当前，在课堂中使用真正的成像设备是有一定难度的，而影像设备模拟器则是课堂学习一种非常有用的辅助手段。仿真大脑数据库可以根据磁共振设备扫描参数的不同生成T1、T2以及PD模式的大脑磁共振图像。美国的MedSim公司也直接提供了超声图像仿真仪用于实体仿真。在教学过程中，应加强实验室、实习基地、模拟器、网络资源等实验实践教学平台建设，提供给学生一些重要的电子资源，便于学生课外自学，巩固知识，巩固基础性、实用性、稳定性的实践教学资源。根据教育技术的发展，对教学方式、内容与手段等进行改革。从过去的以教师传授，学生被动接受知识向以学生为主体，增强对学生创新意识和动手能力的培养、应用与综合能力的培养，教师积极引导的方式转变，构建良好的学习与交互平台，培养学生主动探索和高级思维的能力，广泛而深入地参与到教学过程。

5.生物医学影像学教育中的教学方法的改进

生物医学影像学的教学不再是以课堂灌输为主，传统的教学模式必然会导致教学质量和学生学习积极性下降，它的改革势在必行。如何高质量地完成现代医学影像学的教学成为摆在教师面前的一项艰巨的任务。学科的迅速发展与实际应用的需求产生导致生物医学影像学技术也不断创新，新的理论、新的方法被应用于生物医学影像学领域，如多模态成像系统的出现，从解剖图像到功能图像，从宏观的组织结构影像到微观的分子影像，成像技术与手段不断更新等。随之，也出现了一些新的生物医学影像处理方法，包括图像的融合、三维图像分割、图像动态跟踪、分子影像分析等。教师的科研方向及课题都具有一定的前瞻性，采用的理论与方法较新。教师可结合具体的项目，实施“产学研”结合，根据所在领域的国内外研究动态，以专题讨论或穿插于课堂教学的方式，及时跟踪学科发展动态，将最新的知识与先进技术介绍给学生，使其掌握本学科最前沿的学术思想与专业知识。此外，宜结合国内外医学影像乃至生物医学工程产业的现状与发展，分析国内相关技术水平与差距，使学生能从宏观上把握学科知识与相关产业发展情况。

三、小结

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关键词：生物医学 信息 传输机制

【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2014）04-0038-01

普通的信息传播需往往需要一定的介质，生物信息的传递不仅需要在科学工作者之间进行传递，同时在相应的生物医学信息传输系统中进行传递需要科学的普及支持以及工作的实践支持[1]。生物医学信息的传递主要是通过媒介进行传播，而且媒介占据着重要的地位，同时生物医学信息的传播是人们进行医学信息交流的一种社会化活动形式，将科技知识、信息的传授和交流等进行科学的普及和推广。生物医学信息的传递包含了三个方面的层次，首先是人们通过科学的逻辑思维对于科学知识、科技手段以及科技理论进行传输，其次是根据传输手段的不同来选择合适的传输媒介和方式，最后则是指生物信息传递的一种社会价值体现。本文就主要的生物医学传输机制进行介绍，主要从传输机制进行概括性介绍。

1 生物医学信息传输

1.1 含义介绍。所谓的生物医学信息的传输其实就是生物医学的技术传输，或者是生物医学知识传输。传输的过程中使用不同的文字表述，在不同的文化背景下生物医学信息的传输具有一致性，同时生物医学信息的传输在当前的发展中需要进行创新改进。生物医学的传输分为两种级别，第一级是生物信息本身的知识传输，其在传输过程中主要是对生物医学的基本科学事实和科学研究的进展进行传输。而第二级则是将传输理念性东西较之本身的科学技术更加高，例如在传输过程中需要利用科学思想、方法、精神等本质性传输。

1.2 生物信息传输各个区别。生物信息在进行传输过程中包含了技术传输、科学传输以及科学技术传输等三个方面，同时这也是科学和技术相互渗透的具体体现，它们之间存在着交叉，同时还存在着截然不同，但是却不能够进行分割[2]。从字面意思来看，科学传输则注重传输知识的思想和观点成分，科学观点科学事实成为传输重点，推广和实用技术的传输则显得次要，此时生物信息的传输成为其组成部分。目前生物医学信息传输与生物医学的知识传输在划分上并无明显的区分，基本上都将其划分为科学技术传输的范畴，生物医学信息的传输主要是对知识进行共享，促进了科学技术应用、社会进步的基础功能。

2 生物医学信息传输系统结构

2.1 层次结构。生物医学信息系统的层次结构受到内部机制和外部环境的共同影响，生物医学信息系统的层次特点主要体现其稳定性，如果没有将其全部系统破坏，将无法取缔系统中的任何构成要素。生物医学信息系统包含了多个系统层次，其传输的系统中由于其本质特征存在着多重结构，个体系统中其既是传输主体同时又是受众主体，通过个体的系统组成群体系统，群体系统之间传输则属于群体传输，群体系统在更高层次的传输系统中发挥着其重要的作用，形成了整个社会的系统传输[3]。

2.2 生物医学信息传输等级。生物医学信息传输过程中分为内部交流、科学教育、科普教育以及技术转移等。内部交流则是发生在科学工作者内部之间的生物医学信息交流行为，通过对生物信息的传输渠道以及科技专业之间介绍实现交流性传递。科学工作者通过对医学信息进行消化、吸收和创新来实现传输，工作交流成为了内部传输的主要形式，可以有利于内部工作人员对于医学科技和新的研究方法和数据的交流，从而提高整体的知识水准。科学教育则是通过教育的方式向受教育者提供知识的讲解，将主要的生物医学信息的知识和方法以教育的形式进行传授，学习者则通过不断掌握科学技术、专业知识和科学方法等实现对医学信息的传输交流。科普教育则是向公众进行科普知识的讲解传授行为，使得公众能够理解相应的科学技术知识，同时还能有效的提高公众的科学涵养，至少使得大众能够区分科学和伪科学。技术转移则主要是指将科学技术知识传递给相应的生产部门，不断推动科学技术的应用，将知识转化为生产成果。

2.3 生物医学信息传输模式。生物医学信息的传输模式主要分为三个层面，分别是信息论传输模式、控制论传输模式、系统论传输模式[4]。信息论传输模式从简单来看，主要将生物医学信息传输看做是单向、直线的传输模式，仅仅是存在于内部活动之中，不会受到社会和环境因素的影响。控制论传输模式则是传输的主体接收到外界信息请求之后对其进行分析，然后将生物医学信息进行选择性的传输，此间存在着一种反馈机制，可以将整个传输-反馈看做是一个传输的回路，那么在此系统中则可以通过自我调节来实现信息传输的循环。系统论传输模式则是将心理因素、社会因素以及其他因素构成了一种传输的场，这些因素之间相互制约，同时将生物医学信息的传输的各个集点视作传输系统中的关键性环节。

3 小结

随着社会经济的不断发展，对于效益的要求变得越来越高，因此在对生物医学信息传输的研究中需要解决很多的难点和问题。生物医学信息直接关系到人们的生活，对其进行传输、接收以及反馈的研究可以有效的实现对新的科学技术的交流。生物医学信息的传输可以促使人们培养出良好的科学素养，连同相关的教育机构、宣传机构等之间进行科学技术交流，不论其交流的形式是何种，能够达到相应的传输目的则显示出传输的有效性。本文主要对于生物医学信息传输机制进行研究，将科学信息在民众之间进行传输，同时还能够在科学研究群体中进行交流，这样可以实现对生物医学信息的共享，从而达到整体科学素质的提升效果。

参考文献

[1] 丁诚.生物医学信息的传输机制研究[D].中南大学，2011

[2] 李国峰.基于生物医学信号的体域网低功耗设计与研究[D].吉林大学，2011

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【关键词】组合数学 教学方法 生物医学 生物信息学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0132-02

伴随着信息时代的来临，特别是生物医学科学研究的迅猛发展，尤其是生物信息学这门科学的出现使得原来的生物医学研究向低通量的临床数据转向高通量分子生物学数据。组合数学作为一门应用性较强的数学分支，在生物医学中的应用广泛，面对多因素高通量的生物医学问题，增加高等学校，特别是生物信息学专业学生的组合数学知识，培养他们运用组合数学方法分析和解决生物医药科学问题的能力已经成为必要。如何在教学过程中提高学生学习组合数学的兴趣，建立组合数学的逻辑思维用于解决医学问题是我们教育工作者需要思考的问题。

一、高等学校组合数学的特点及教学现状

组合数学是一门研究离散对象的科学，在计算机科学、信息科学中具有重要的地位，是理科及工科院校的一门必修课，随着现代生物医学的日益发展，组合数学的重要性也日渐凸显。组合数学对于生物医学专业基础课有着直接的衍射作用。目前，部分开设组合数学课程的生物高等学校的主要面向生物信息学、统计学等等专业开设，讲授学时30到60学时。在大部分生物高等学校并没有该类课程的设置，也是导致高等学校组合数学教师队伍的匮乏的主要原因。而且目前组合数学授课考核形式也比较单一。组合数学主要是以理论授课形式为主的教学方式，考试成绩是考核学生的唯一标准，忽视了学生在学习过程中的考核。信息时代学科的交叉发展体现在组合数学在各个学科中不可替代的作用，因此提高生物高等学校学生的组合数学学习兴趣，培养他们运用组合数学的能力是目前迫切需要解决的问题。

二、改进组合数学教学措施，提高学生兴趣

（一）更新教学内容，改进教学方法

目前的组合数学内容主要有： 鸽巢原理、排列与组合、容斥原理、递推关系、生成函数等基本的组合数学知识及其在数学中的应用。为了让学生在有限的学时内学完必要的知识，更新和精选教学内容显得尤为必要，将以组合数学内容为主导的教学模式改进成以生物医学问题为导向的教学模式。由于面向医学专业的特殊性，从内容上应着重选择与医学知识联系紧密的内容，采取精讲和略讲相结合的方式。根据不同专业背景更新组合数学的教学内容往往能够起到事半功倍的效果。以下是我们在讲解排列与组合一章时的一个教学实例：“生物遗传信息是由DNA分子中4个碱基核苷酸就像电报密码似的以不同的排列顺序记录下来，它载着人类的全部基因或全部遗传信息，人的DNA约有30亿（3×109） 碱基对，按照排列的思想可知人类基因组可能的排列方式有N=4■=（4■）■≈（1.52）■种，然而人类仅从这无穷多的方式中选了一种作为全人类共同的遗传密码，可见我们的基因组是祖先们留给人类的最宝贵的财富！”。这样的实例教学不仅可以让学生熟悉课堂知识，还能让学生对所学的知识进行综合的运用，更重要的与生物医学问题的结合提高了学生的学习兴趣。通过兴趣小组讨论学习提高学生自主学习的主动性，变被动学习为主动学习，充分调动学生学习组合数学的兴趣，从而充分发挥学生学习的主观能动性。

（二）加强多媒体辅助教学，提高学生学习兴趣

组合数学传统的授课方式是在黑板上将定义、定理的内容进行逐步严密的推导证明，这在一定程度上让学生紧跟授课教师的思维和建立学生的逻辑思考能力。然而随着多媒体技术的不断进步，利用多媒体和板书相结合的策略成为下一阶段组合数学教学模式的主要教学手段。对于繁琐的定理公式例如容斥原理避免推导证明，结合多媒体的几何图形使学生更加直观的理解和应用。以我们在教授容斥原理时的一个实例，容斥原理的根本思想是将难的问题分解成若干简单问题，通过间接计数来解决直接计数不容易解决的问题，我们用多媒体幻灯片分别展示两集合和三集合的容斥原理（图1A和B），并按照容斥原理的逻辑顺序利用多媒体动画技术控制每一部分的出现顺序，不仅避免了大量繁重枯燥的板书推导，最重要的是图形式教学可以帮助学生对容斥原理建立更直观的理解。可见在组合数学的教学过程多媒体的充分利用可以起到事半功倍的效果。

图1 多媒体在组合数学教学中的应用――容斥原理实例

（三）增设组合数学实验课，培养学生创新性思维

组合数学除了基本理论课之外还应该开设适当的实验课，在实验课上让学生自己动手解决一些与生物医学有关的实际问题。通过让学生自己编程实现排列组合的算法，不仅可以增进学生对排列与组合的深入认识，也能够培养学生利用排列组合思想解决实际问题的能力。以下是我们的一个实验教学实例：“任选一种排列生成算法，编程实现自动生成n个（如n=6）不同元素中取r个元素的排列，并输出指定任意n和r的所有排列。”，不仅让学生掌握了课堂上讲解的排列原理，还锻炼了编程能力，初步体验了科研的乐趣，由消极的被动学习升级为积极的主动学习。可见通过组合数学实验课更能培养学生自己动手自己学习的能力，进一步激发学生的创新性思维。

（四）精挑细选课后练习，培养学生独立解决问题的能力

组合数学作为一门应用性较强的数学课，需要学生掌握其在生物医学领域的应用，这就必须加强组合数学课堂后练习。因此习题是组合数学课程重要的教学环节，也是理论教学必不可少的补充。然而习题课并不意味着单纯地大量做题，教师应根据课堂内容，精挑细选出质量比较高的少量题目，供学生课余时间认真研究，要在习题中体现组合数学的知识点，激发学生独立给出解决问题的新观点和新方法。设置习题时，应以问题为导向，即给定一个实际的有兴趣的问题，让学生利用所学的组合数学理论进行解决，进一步加强学生对知识细节的理解和掌握，并让学生举一反三熟练掌握所学内容，使学生的理解更加深刻。如我们在教学过程中的一个课后习题实例：“一位国际象棋大师有11周的时间备战一场锦标赛，他决定每天至少下一盘棋，但是为了使自己不过分疲劳他还决定在每周不能下棋超过12盘。证明存在连续若干天，期间这位大师恰好下了21盘棋。”，该实例引起了学生在课余时间学习组合数学的一个热潮。

总之，面对高等学校生物信息学学生的专业特点，传统的单一的纯理论的组合数学教学方法已经不再适用。应该考虑改进教学内容和方法，发挥学生学习的主观能动性，使学生在快乐进取的氛围里学习组合数学，具体的教学内容和教学方法的改进仍有待教学工作者进一步探讨和研究。

参考文献：

[1]卢开澄，卢华明.组合数学[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]苏建忠，张岩，刘洪波，王芳，崔颖.组合数学在生物信息学教学中的应用[J]. 科技创新导报，2012，6，142-143.

作者简介：

刘洪波（1983-），男，汉族，山东德州人，博士，讲师，主要研究方向：生物信息学，计算表观遗传学。

王芳（1982-），女，汉族，吉林松原人，博士，副教授，主要研究方向：生物信息学，计算表观遗传学。

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21世纪是生命科学的时代，也是信息时代。随着分子生物学、测序技术以及人类基因组计划的深入展开，各种生物医学数据已达到海量级别。在后基因组时代，一方面是巨量的数据，另一方面是我们在医学、药物、农业和环保等方面对新知识的渴求，这些新知识将帮助人们改善其生存环境和提高生活质量。这就构成了一个极大的矛盾。如何从海量生物医学数据中获取新的知识呢?1956年，在美国田纳西州盖特林堡召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上学者们提出了生物信息学的概念。1987年，林华安博士正式为这一领域定下生物信息学( Bioinformatics)这个称谓，一门新兴学科——生物信息学应运而生。

一生物信息学的学科特点

生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物医学数据的一门学科。它主要包括两重含义：一是对海量数据的收集、整理与服务，即管理好这些数据；二是从中发现新的规律，即利用好这些数据。生物信息学的实质就是利用计算机科学和网络技术来解决生物学问题。它的出现极大地推动了分子生物学等相关学科的发展。它不仅是一门新学科，更是一种重要的研究开发工具。生物信息学几乎是今后所有生物（医药）研究开发所必需的工具。

生物信息学与其他的生物医学学科相比，有很大的不同，主要有以下三大特点：

第一，以生物医学数据库为基础，数据极其庞大复杂。随着组学时代的来临与深入，生物医学数据正呈现指数级别的增长。根据权威的《Nucleic Acids Research》统计，截止2014年，全球共有约2100个主要的生物医学数据库，涵盖了生物医学研究的诸多领域。从研究层次上看，包括核酸、蛋白质、结构、基因组、蛋白质组、人类基因和疾病、细胞器官、免疫学等14类数据库。从研究种类上说，包括动物、植物、真菌、原核生物、病毒等30余万种生物。仅登录在美国GenBank数据库中的核酸序列就超过1亿条，DNA序列总量超过1000亿碱基对；在UniProt中，共收录蛋白质序列约1000万条；在PDB中，共收录蛋白质结构数据超过8万个。

第二，生物信息的操作分析主要以计算机为工具，在互联网环境中运行，通过网络强大的搜索功能完成数据收集、储存、管理与提供。

第三，生物信息学是一门生物医学、数学、信息科学以及计算机科学等诸多学科综合交叉的前沿产物，与其他学科相比，综合交叉性强、难度大、发展时间短、还在不断完善与更新中。因而目前还没有成熟的生物信息学教学模式，各高校，尤其是医学院校，尚处于摸索探讨的阶段。 二生物信息学现有教学模式的不足之处 目前，国内的生物信息学教学基本沿用以“教师讲授为主”的传统教学模式。以课堂为中心、以理论教学为主，进行“满堂灌”式教育，“照本宣读”的方式也比较常见。缺乏与生物信息学交叉前沿性特点相适应的新型教学模式。同时，实验教学方式比较单一，常以验证性为目的，有些甚至成为了“文献检索”课程，缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验，结果出现了理论和实践相脱节的现象。 三关于PBL应用于生物信息学教学的探索 1PBL教学法的优势 “基于问题的学习(Problem based leaming)”，简称PBL，是美国广泛采用的一种探究性、任务驱动式学习模式。此方法与传统以学科为基础的教学法有很大的不同，强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中强调的以教师讲授为主，比如将学习与更大的任务或问题挂钩、使学习者投入于问题中、设计真实性任务、鼓励自主探究、激发和支持学习者的高水平思维、鼓励争论、鼓励对学习内容和过程的反思等。在医学教育中，PBL教学强调以设置问题的方式为学生创造一种特定的疾病发生的情境和诊治的氛围，通过学生的相互协作来共同解决实际问题，最终实现培养学生独立处理和解决实际问题的能力的目标。这种教学模式很好地解决了理论与实际脱节的矛盾。

2 PBL教学法在生物信息学教学中的实际应用

(1)分组。根据能力和兴趣分组，选择能力互补且有共同兴趣的学生组成不同学习小组，一般以3—4人为一组，对于总体能力特别强的小组可以适当减少人数。

(2)提出教学目标，布置真实性任务。首先，布置基础性教学任务，这类教学任务的目的是为了巩固学生的基础知识，培养学生的基础能力。例如，该类任务可由四个子科目组成：“生物医学数据库识别与理解”、“通过Entrez和SRS系统进行生物医学数据的检索利用”、“blast序列比对”、“clustalw多序列比对”。这是必选任务，每个个组都必须完成，为下一步实行探究性任务打下基础。

然后，根据不同小组的兴趣和特点，分配不同的探究性任务。例如，“新基因的发现与鉴定”、“某某疾病基因的分析与鉴定”等。这类问题并无现成答案，学生必须自己查阅资料、进行归纳分析、确定实验步骤、完成任务。例如，对于“新基因的发现与鉴定”这项任务，最终可由如下步骤组成：①利用EST数据库获得基因重叠群；②新基因的拼接获得；③所得基因的性质分析；④启动子分析；⑤编码区分析；⑥新基因的人工翻译；⑦所得蛋白质的功能分析。这些步骤和每一步的实现方法都将由学生在已有的知识基础上，通过查找文献、互相讨论、探索获得，最终完成该项任务，写出任务报告。

(3)定期讨论。定期安排学生集中讨论。每次讨论主要完成两方面工作：一是对任务进展进行报告，二是对所遇到的问题进行互相交流。教师全程参与，对疑难问题作出提示和建议。

(4)成果汇报。任务完成后，进行集中汇报。让学生对任务期间所做工作、获得的结果进行汇报。

(5)教师评价、反馈。由指导教师对任务完成过程及结果进行点评，对学生掌握知识的程度及学生的科研、应用能力进行评价，并提出进一步的提高方向。

(6)延伸阶段。鉴于生物信息学都是在临近毕业时进行教学，对于有兴趣的学生，可以将探究性任务扩展成毕业设计，进行模块化分流教学。

3在生物信息学中运用PBL教学法的优势

(1)生物信息学的学习是一个运用生物医学、数学、信息科学以及计算机科学等诸多学科知识进行分析、判断、推理、综合的实践过程，PBL教学法的应用可充分调动和发挥学生的主观能动性，着重培养学生解决实际问题的综合分析、判断及实践动手能力。

(2)在保证教学质量的前提下，可明显减少传统的灌输式教学工作和学习的负担，同时能让学生在短时间内熟悉多种生物医学数据库、掌握多种生物信息软件的使用方法、了解生物信息手段在生物医学中的各种应用。

(3)在相互合作的过程中，学生不仅学到了获取知识的方式，更重要的是提高了学生的兴趣、交流意识和团队责任感等科研必备素质和能力。

(4)在完成真实性任务的过程中，可让学生熟悉完成科研工作的方法步骤，培养学生完成科研任务的能力。

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关键词：生物医学光电检测；交叉学科；教学模式；原理概念；创新思维

一教学体系的构建和优化

生物医学光电检测是应目前学校教学改革的需求，结合现今生物学、医学及光学等多门学科交叉融合发展的现状，而面向大学本科三年级学生开设的专业课程。该门课程涉及的内容相当广泛：综合了一般医学与生物学的检测技术——光学显微技术、电子显微技术、X射线影像检测技术、超声检测技术、核磁检测技术和太赫兹检测技术等；所呈现的内容新，处于自然科学研究领域的前沿：涵盖了包括近代物理学、化学、数学、生物学、医学和生物化学领域等的多项研究成果和最新进展；相关的参考资料如专业书籍、杂志和相关文章数量众多，内容丰富；与多种检测技术相关的检测仪器种类多，发展迅速，相应的教学内容具有一定的工程化技术化的特点；相比本系开设的其他专业课程如《波动光学》、《激光原理》、《信息光学》和《光通信技术》等，该门课程的开设时间较短。因此如何根据本门课程的特点，合理有效地开展教学工作，达到开阔学生的视野，加强学生对基本原理、概念的认知能力，提高学生对相关问题的思考能力和理解能力，培养学生工程化能力、多学科综合能力和创新思维能力的目的，就成为了本门课程的教学目标和重中之重。为此，笔者根据拟定的教学大纲和教学内容，进行了教学体系的构建和优化，内容包括教材的选取、教学内容的调整、教案的准备和教学要求的制定等。笔者首先进行了教材的筛选。在众多教材和参考书中，笔者选取了2014年清华大学出版社出版的，由黄国亮等主编的《生物医学检测技术与临床检验》[1](清华大学985名优教材)一书作为教材，另考虑到近年来激光技术与生物学技术的紧密结合，将1995年由湖南科学技术出版社出版的，由向洋编写的《激光生物学》[2]和2010年由中国农业科学技术出版社出版的，由段智英等编写的《激光生物学效应研究》[3]两本书中的部分章节选入作为补充教材。之后在教材内容的选取上，以生物医学检测技术和激光生物学技术为两大板块，进行了教学内容的调整和取舍：生物医学检测技术的主要教学内容包括多种成像检测技术和光谱检测技术；激光生物学技术的主要教学内容包括了激光工作原理及特性、激光生物学作用原理和激光的安全防护等。以这些内容为教学重点，做到教学体系的完整性和合理性。在此基础上，结合教材内容和相关的参考资料[4-13]准备手写教案，并同时进行多媒体教学课件的准备，完成教学前的准备工作。值得一提的是，在准备多媒体课件的过程中，笔者在网上搜集了大量的与该课程有关的图片、视频和PPT等，并对这些资料进行了分析、整理和整合，融入到自己所制作的课件中，力争做到课件信息量大、形象直观，让学生记忆深刻。在教学过程中，举出丰富的事例对学生进行知识点的讲解，并遵循知识点随机提问，进行课堂讨论，增加与学生的互动；向学生提出合理的学习要求：上课之前预习教材内相关章节内容，课堂记笔记，课后复习；积极思考课堂提问，认真完成课堂作业、课后作业，学有余力且对相关知识感兴趣的学生可参考笔者提供的参考资料收集相关内容进行学习。另外参考国外的教学方式，为了让学生了解平时学习的重要性，相应设计出了多元化的考查方式，将平时成绩在总成绩中所占的比例提高到了50%，平时成绩为上课点名、课堂提问、课堂测验和平时作业等成绩的加权平均，而期末考试成绩只占总成绩的50%，这从另外一方面也减轻了学生的考试压力，有助于增强学生学习的兴趣，提高学生学习的能动性。除此而外，笔者在课后收集学生对每堂课的教学反馈意见，实时调整教学中的部分内容，根据学生感兴趣的内容，查阅该领域该部分内容的最新进展，增加相应的教学量，提高教学质量，优化教学体系。总之，教学体系的构建和优化涵盖了教学活动中的所有环节，对于有效开展课堂教学非常重要。

二教学内容的选择和系统化

在教学体系的构建和优化中，教学内容的选择、教学内容的系统化是一个非常重要的部分。该门课程的内容广泛，参考资料丰富，如何有侧重地选取教学内容，保证教学内容的系统化有一定的难度，因此笔者在备课和教学的过程中，对该门课程的教学内容进行了精心的选择和安排，力争做到以教材为蓝本，突出教学重点，注重基本概念和基本原理的理解，注重光、机、电、软件的结合，注重检测技术和仪器运用的结合，注重工程化与技术化的结合，注重理论和实践的结合，实现教学内容完整性和系统性的统一。以显微技术一章为例，自从1665年胡克发表了用显微镜观察软木塞组织的微观结构以后，显微镜就与生物医学观察和检测密不可分了。以光学显微技术为代表的显微技术成为了生物医学光电检测技术的基础与核心内容，之后产生和应用的检测技术如电子显微技术，虽然在技术手段和方案上有所创新，但依然在重复利用或借鉴显微技术的基本原理和基本思想，因此笔者以显微技术为基础和切入点，向学生展示相关检测技术的原理。而在阐述显微镜的成像原理时，又着重介绍了显微镜性能评价参数如视角放大率、分辨率、有效放大率、光束限制和线视场，并从光学知识出发，分别对这几个参数进行了理论推导；通过数学推导让学生理解和掌握有关显微镜的基本问题，如为何高倍物镜比低倍物镜能观察到的物面范围要小；显微镜的分辨率与波长，与数值孔径有何关系；为何数值孔径要与放大倍率合理匹配，才能充分发挥显微镜的分辨能力等。对这些问题的理解都有助于学生今后正确地选取和使用显微镜，也有助于引导学生思考实验仪器的选择和其性能的关系，提高他们的分析能力和实践应用能力。在此基础上，笔者介绍了显微镜的制片技术和使用；之后，笔者对多种显微镜如荧光显微镜、暗视野显微镜、激光扫描共焦显微镜、相衬显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、倒置显微镜及新型显微镜的原理进行了描述，并与普通显微镜原理的异同进行了比较。对于显微技术的发展历史、国内外主要显微镜生产厂家介绍等趣味性强和难度较低的内容则不作教学要求，留给学生自学，给予他们一定的空间开拓视野。这样的内容安排使学生轻松容易地掌握相关的知识，且对仪器的使用产生浓厚的兴趣，达到较好的教学效果。而后面章节的内容也正是基于同样的思路进行选择和安排的。正是由于对教学重点和难点的选择和合理安排，让笔者做到了课程内容的完整性和统一性，为之后教学方法的实施和教学手段的运用作了铺垫。

三教学方法的实施和教学手段的运用

好的教学方法和教学手段有助于推动教学工作的开展，有助于提高教学质量。2011年笔者进行了该门课程的申请和教学工作，由于当时缺乏经验，不知如何完成此项教学任务，故在一次偶然的机会中，向1996年诺贝尔物理学奖获得者、斯坦福大学物理系教授DouglasOsheroff请教了该门课程的教学问题，他告诉笔者一句话：“Startingtheclassfromthesimplethings.”他的这番话让笔者受益匪浅：教学就是要深入浅出，从简单的事物、事例出发，让学生对这门课程的内容有所了解，充满兴趣，借此引导学生进入该课程的学习。在之后的教学工作中，笔者始终秉持这种由浅入深，由简单到复杂的方式来帮助学生吸收知识，积极思考。以该门课程的引言部分为例，笔者首先向学生介绍此课程具有学科交叉、涉及专业广等特点，再将课程内容进行了归纳，课程的核心是“检测”二字，此课程着重解决两个问题：一是检测什么？二是如何检测？对于第一个问题，答案是物体形貌和特性表征；对于第二问题，答案是成像和成分分析。提纲挈领的表达让学生清晰地认识到课程的内容；之后从检测技术和激光生物学这两个板块，对课程的构架进行了框图表述，让学生直观地看出教学内容间的逻辑联系。在此之后，从学生最熟知的观察及成像出发，将课程内容引入。向学生提出一个看似简单却甚少有人思考的问题：“我们是如何观察到物体的？”学生经过思考后给出的答案不是非常全面，笔者就学生的回答做出了一定程度上的肯定，然后向学生抛出笔者自己总结出的观察物体的三个层次：看得到、看得清楚和看得舒服。言简意赅的答案引起了学生的热烈讨论，由此引出了学生对光特性探讨的热情。学生从光的波动性和粒子性回顾了他们的光学知识。之后，笔者又引导他们思考在物体太小和物体离人眼距离太远的情况下，如何观察物体的问题。认真思考的学生做出了回答：可用显微镜和望远镜来进行观察。在此基础上，引导学生根据透镜成像的规律分析对比放大镜、显微镜和望远镜成像的异同；然后顺利引出显微技术和其他生物医学检测技术的发展概况和应用实例，较好地完成了既定的教学任务。在整个教学过程中，笔者尽量做到由浅入深、循序渐进地引导学生对所学内容产生兴趣；在随机提问和自由讨论的轻松氛围中，让学生自然地做到了与教师的“教”与“学”的互动；通过图片、视频资料丰富的多媒体课件，让学生获取信息量大、直观生动的知识；结合在黑板上用粉笔推演公式的传统方式，以适中的速度让学生理清楚基本原理和相关公式的来龙去脉；根据学生感兴趣的知识点和目前的热点研究成果，实时调整部分教学内容，收集相关知识的最新进展，为学生补充知识，如教材中没有的太赫兹检测技术等，以达到扩展学生知识面，扩大学生视野的目的。总之，通过多样化的教学方法和有效的教学手段来培养学生的思考能力和理解能力，提高教学质量。

四总结

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关键词：生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法

生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识，具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。

生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员，但经过近50年的发展，四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领，或是提供了理工科和医学学习经历，将各学科知识叠加，学生很难将各学科融会贯通，并应用于实际工作中。为此，如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色，脱颖而出是值得我们思考的问题，课程建设是专业培养的基础，在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。

生物医学工程专业众多门专业基础课中，电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系，本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此，电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性，现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足，提出几点思考与建议。

一、电子类基础课程特点

电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课，也是多门专业课程的先行课，为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点：第一，具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程，并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二，课程内容抽象，理论知识复杂，实践性强。这一特点导致学生出现两极分化，理论扎实的学生，学习兴趣越来越浓；而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习，实践动手能力也得不到提高，更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。

二、教学中存在的问题

1.学生缺乏学习兴趣

由于学生报考时对所报专业不了解，盲目选择，使得原本爱好医学的学生选择了该专业，入学后开始抱怨选错了专业，继而也把这种情绪带到了学习中；另外，电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路，以及对各种电路的结构和工作原理分析，电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的，如果学生电子类某一科学习不好，会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。

总之，一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点，使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣，甚至在学习中出现倦怠情绪，要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的，对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下，我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣，使他们对这个专业充满希望，对电子技术类课程提高重视程度。

2.教材选择对电子类课程的影响

生物医学工程专业具有知识覆盖面广，但每科研究深度浅等特点，因此在教材的选择上也要配合专业特点，选择难易程度适度，能为专业课服务的合适教材。

我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用，但知识的深度和难度偏大，学生在计划学时内很难消化理解。课时少，授课内容多，难度又大，无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见，教材的选择对于适应教学需求，学科体系的建设，学生学习兴趣的培养都很重要。

3.医学院校理工科教师医学知识薄弱

医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景，而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关，导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此，医学院校理工科教师应该普及医学知识，这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例，为医学仪器课程的开展做好准备，为专业课奠定基础。

三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法

1.采用多种教学方法相结合

对于电子类课程，由于具有课程内容抽象，理论知识复杂，实践性强等特点，采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味，教学效果不明显，教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来，尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习，教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题，教师仍然是课堂的主导，学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习，既完成了任务，达到教学要求，又提高了学生学习和思维能力。

2.实验课程采用项目教学法，激发学生学习兴趣

与其他学科不同，每一门电子类课程都有相关的实验课程，学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外，还需要开展一些综合性实验环节，以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目，如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分，各部分再组成一个设计项目，有能力的学生任项目组长，其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路，由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下，学生学习的积极性会被充分调动，实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高，为日后走向工作岗位积累经验。

四、结论

本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策，实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处，该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此，生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展，借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式，实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展，为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。

参考文献：

[1]王能河，但汉久.生物医学工程专业（医学影像工程）本科课程体系比较研究[J].现代仪器与医疗，2013，19（2）：70-74.

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【关键词】医用电子仪器；课程；教学；改革

0 引言

随着生物医学工程技术的发展，从物理学和医学派生的各种应用技术已经紧密和医学仪器结合。医学电子技术是所有医学仪器、设备的基本技术，医学电子仪器已经广泛应用在临床检验、诊断、治疗等领域和基础研究工作中。有关医用电子仪器的基本原理、结构和使用、典型的医用电子仪器设计是生物医学工程专业学生应具备的基本能力。《医用电子仪器原理与实验》课程是为生物医学工程专业的四年级本科生开设的一门专业课，课程为必修、考试课。主要学习讨论医学仪器的设计和常用医学电子仪器的原理。我校安排的总学时为90，其中理论学时54，实验学时36。在学习这门专业课之前，学生在工程方面已经系统学习了普通物理学A、高等数学A、电工与电路分析、模拟电子技术、信号与系统、脉冲数字电子技术、嵌入式原理与应用、电子技术实验等课程，在医学方面学习了与专业相关的生理学和解剖学等课程，因此，可以说《医用电子仪器原理与实验》课程是上述知识的汇集点，也是工程学与医学基础教育的结合点，这正是本课程学习的特点，而这也正是医科大学的优势所在。如何在有限的课堂教学时间里，突出本课程学习的特点，发挥优势，使学生终身受益；如何避免学生的被动学习，提高学习的兴趣和主动性，是教学中不得不面对的重要问题，因此，教师必须认真研究改进教学，丰富教学内容，适应学生学习的特点，更好地实现教学目标[1]。

1 教学改革的出发点和动力

我国光学界的元老王大绗先生曾说过：“仪器是认识世界和改造世界的工具”。医学电子仪器是现代医学研究和临床诊疗不可或缺的特殊工具，借助这个特殊的工具，使人类的感知能力和体力技能都得到极大的拓展。现代医学的不断发展促进了医学电子仪器的不断更新换代，新理论、新方法、新技术、新产品不断涌现，更进一步地促进了医学的深入发展。所以，医学电子仪器是现代医学发展的动力，而医学的发展又成为医学电子仪器发展的发动机。

医学与医学电子仪器相互依存，交叉融合，共同发展。这种发展模式要求对生物医学工程专业的学生培养要具有宽厚的学识基础，丰富的专业知识，医学电子仪器的教学内容需要适应生物医学工程学和临床医学的发展变化，重点培养学生工程化的思维方式，通过对典型仪器的解剖分析，帮助学生理解仪器设计的一般过程和规律，将以前学习的分散知识，汇集到对仪器原理的分析和理解的过程中，不断巩固原有知识，串联新的知识，形成完整的生物医学工程专业的知识结构。从而具备从事生物医学工程专业技术工作的知识、能力和素质。这也是我们研究讨论课程教学改革的新视角。

适应医学电子仪器的快速发展和满足人才培养的需要就是教学改革的主要出发点和原动力。

2 教学改革主要探索的内容和实效

《医用电子仪器原理与实验》课程包括理论课和实验课两个部分，教学改革一般涉及教学内容及其优化、教学方法、以及考核方法等[2]，本文尝试从新的视角研究讨论课程教学的改革。

2.1 根据医学电子仪器的发展适时调整教学内容

由于医学电子仪器的种类众多，涉及的技术面广，任何一种技术进步都会引起医学电子仪器的更新换代。因此，发展十分迅速，技术更新速度快是医学电子仪器一个显著的特点。由此产生不断增加的新内容与有限教学时数的矛盾。因此，必须紧跟学科发展，及时更新教学内容，删减已被淘汰仪器的相关内容。教学的重点仍然在对典型仪器的基本原理理解之上，使理论与实际相符合，充分讲授医学电子仪器设计中的最新技术特点。

2.2 有效利用现代教学手段

大四年级的学生已经完成基础课的学习，具有一定专业理论基础知识，具备了初步的分析问题的能力，部分的学生还参加过科研实践的锻炼，因此对专业课程的学习理解能力得到很大程度的提高。但普遍不足的是对临床使用的医用电子仪器接触和了解得很少，特别是在临床如何使用缺少了解，这是学生学习的主要障碍，仅仅依靠平面媒介教学很难让学生理解仪器工作的动态过程，既浪费时间，又影响效果。而通过制作微视频和动画展示医用电子仪器的工作原理和临床应用的动态过程，形象而又生动，可以明显提高学生的关注度，提升学习兴趣，加深对知识的理解。同时，有助师生之间展开交流，深入讨论仪器的科学原理及其临床应用。例如，在讲解激光治疗治疗机的过程中，同学们对为什么有十几种不同波长不同工作模式的激光治疗机都用可于临床治疗，而对特定的适应症又只有一种最适合的治疗机，感到难于理解，为什么一种治疗机不能用于治疗多种适应症，这是教学中出现的难点，以往需要通过介绍大量的图表和照片，占用较多的学时才能够讲清楚，而通过微视频，很容易观察到激光与靶组织相互作用的过程，以及不同治疗机在临床治疗中的区别，用较短的学时就可以让学生理解激光治疗机的原理、作用过程和治疗效果，对学生提出的问题也容易对比微视频进行解答，通过学习，学生也积极想参与实验活动。

2.3 理论课与实验课教学的相互促进

与理论课程同步开展的实验课程的初衷是围绕生物医学工程专业学生的培养目标，安排学生通过使用接近实际临床医疗设备的实验模块试验，掌握人体常见生理参数的采集与处理及分析方法，提高学生的分析能力和实际动手解决问题的能力，可以加深对理论课知识的理解。但存在的缺点是学生自主性较差和实验缺少设计环节，无法实现对学生的自主创新能力培养。由于医学电子仪器的设计是离不开实验的，一方面通过实验验证仪器的工作原理；另一方面，通过实验检验设计的正确性。可以说，通过实验可以检验学生学习效果，评价学生的动手能力。因此，实验课对学习专业课的知识具有重要的作用。

可以有两种方法提高实验课的教学质量和学生的综合能力，第一种方法是按原有的实验课安排，对学生提出实验项目名称和实验器材清单，由学生设计实验，提出实验目的、方法、测试对象，给出采集的数据、分析处理的结果。第二种方法是让学生自主设计实验，在学校提供的开放式实验室，由学生自主设计并开展医学电子仪器的实验，报告结果。采用第二种方法进行实验的学生可以适当减少实验次数要求，获得更多的自由学习时间，参与更多的科研活动，获得高于第一种实验方法的评价分数。有利于发现和培养更具有创新能力的学生。

2.4 教学应当结合学生的课外科研活动

兴趣是学习第一益友，对有兴趣学习和研究医学电子仪器的学生，教师应当给予特别的关注，注意提供更多的科研实践机会。第一是学生参与教师的科研项目，承担一定科研工作或辅助教师进行科学实验，更多地了解医学电子仪器的设计开发过程，培养潜在的科研人才。第二是开设第二课堂活动，开阔眼界，补充更多的知识。也应该鼓励学生利用医学电子仪器的专业知识参与高校的科技竞赛，展示学生的科研才能和学识素质。从学生的课外科研活动可以发现专业课教学的亮点，为教学改革指出方向，从而使教学活动更富有成效。

2.5 教学应当结合学科建设

学科是实现人才培养、科学研究、社会服务的依托基础，承担医学电子仪器课程教学任务的教师团队成员分别处于不同的学科方向，从实际教学效果看，反而比处于单一学科的教师教学效果要好。一方面这是由于医学电子仪器课程本身就是一个跨越多种学科的知识体系，教师十分熟悉自己所处学科的学术和技术发展状况，使教学的相关内容更贴近实际，精简课程教学内容，更容易串联相关课程的知识点，使教学内容不断跟上学科的发展。多学科的参与有助于提升教学水平和教学质量。另一方面，有利于学生对多个学科方向的了解，从而为其结合自身实际，参与科研活动创造了条件，扩大了选择范围。同时培养了学生对交叉学科的兴趣与综合能力的提高。

3 结束语

生物医学工程学科是一个快速发展的学科，越来越多地与其他学科交叉融合。《医用电子仪器原理与实验》课程作为该学科重要的专业课，成为本专业教学内容的汇集点，对检验学生的学习状况，培养学生的专业综合能力，具有重要的作用。同时，由于医用电子仪器在不断更新换代，快速发展，《医用电子仪器原理与实验》课程的教学需要不断改革，才能跟上科学发展的潮流，满足社会对生物医学工程专业人才的需要。为此，在教学中，要适时调整教学内容，有效利用教学手段，理论课与实验课相互促进，注意结合学生的课外科研活动，充分依托学科建设的成果。总之，教学是一门艺术，需要不断地探索前行，目的只有一个，就是为社会培养有用的工程技术人才。

【参考文献】