生物医学工程的特点范文

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关键词 生物医学工程；实践实训基地；双师型教学团队

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0087-03

Abstract Weifang Medical University began biomedical engineering specialty recruitment in 2012，This paper analyzed the causes of common problems we may meet with in the fostering of biomedical engineering education， and then put forward the countermeasures to solve these problems， in order to improve the quality of biomedical engineering education， including primarily increasing publicity， streng-thening the construction of curriculum system， optimizing the allo-cation of the curriculum， double-qualified teachers， and ultimately could be better for promoting our school’s characteristic school con-struction and cultivate more talents for our society.

Key words biomedical engineering； practice training bases； double-qualified teachers

1 前言

潍坊医学院生物医学工程专业自2012年开始招生，至今已有4个年头，在借鉴国内其他院校本专业人才培养经验基础上，在学校专业委员会指导下，经反复论证，已修订了完整的生物医学工程培养方案（2014版）。由于目前尚无毕业生，培养方案中的很多方面依然在不断探索中。近期，潍坊医学院正在不断推进特色名校建设，生物医学工程专业应该以此为契机，结合学校资源优势，对培养方案进一步完善，逐步形成具有学校特色的生物医学工程培养模式，同时以适应特色名校建设发展的需要。

本文在前期大量调研基础上，对各高校专业培养方案进行认真分析和比较，结合生物医学工程专业社会现状，归纳总结出生物医学工程专业建设过程中存在的几个共性问题。最后，结合生物医学工程专业特点、时代背景、社会需求及潍坊医学院实际，提出几点建议，以期更好地服务于生物医学工程专业培养模式改革。

2 生物医学工程专业建设存在的共性问题

社会认知模糊 生物医学工程专业尽管在国外从20世纪50年代就已经开始发展，但在国内自20世纪70年代起才慢慢发展起来，与其他专业相比相对起步较晚。即便现在，社会对此专业依然普遍存在认识模糊、理解不深的现象。如学生报考志愿、用人单位招聘时，经常将生物医学工程专业与生物技术、生物工程或临床相关专业混淆[1]，对学校招生、学生就业造成很大影响。

课程体系差异较大 到目前为止，据不完全统计，国内开设生物医学工程专业的学校已达127所，其中综合类和单科理工类占96所，单科医学类院校为31所。学校层次包括高等专科学校、普通高等院校、国家重点院校不等。综合分析发现，存在的主要问题是各高校课程设置大多依托本校现有的资源和师资，灵活性和随意性较大，很难做到从专业长期发展、时代需求角度出发[2-4]。具体情况说明见表1。这种现象不仅在国内院校存在，本专业世界排名前五的国外院校也有不同程度的体现，见表2。

课程学时分配不统一（课时） 对不同院校课程设置比较分析发现，各高校课程设置除在课程体系方面存在较大差异外，课程学时分配也有较大不同。结合王能河[5]等人的研究结果，举例如表3所示。

复合型师资力量缺乏 生物医学工程专业培养学生具有利用工程技术的手段和方法解决医学相关问题的能力，集中反映在生物医学信号检测和处理、医学成像仪器、生物医学新材料、康复工程、生物系统建模与仿真、远程医疗等相关领域。工程技术本身对知识储备、综合素质、工程经验的较高要求，加上新技术、新方法的不断更新，对生物医学工程教师授课提出较高的要求。而分析发现，目前各高校授课教师大部分缺少工程背景和工程实践经历，虽然在单科领域具有很深的造诣，但是对知识的综合应用能力比较薄弱，因此，授课过程中往往仅停留在对原理和技术讲授的层面，很难从工程原理和技术的角度建立与解决实际问题的联系。又由于一些新技术往往最先在企业推广，而授课教师若无参与企业工程研发等经历，就很难及时掌握这些新技术，授课知识陈旧，所授技术甚至早已被淘汰。除此以外，授课教师若无一定的工程背景，在指导学生实验实训环节，往往会停留在对所学理论的验证实验层面，很难设计和指导学生开展综合设计实验，严重影响学生的创新能力培养。

3 生物医学工程专业建设改革的几点建议

通过上面对生物医学工程专业存在的共性问题进行分析，笔者认为，潍坊医学院生物医学工程专业培养模式改革应该注意以下几个方面。

广泛宣传，提高认识 尽管我国生物医学工程专业存在起步较晚的客观事实，但造成目前该专业社会认知度模糊的主要原因可归结为以下几方面。

1）与其他专业相比，生物医学工程专业招生规模较小，大部分学校每学年只招收1～2个自然班，全国目前开设生物医学工程专业的院校共计127所[2]。每年生物医学工程毕业生除去继续深造，选择就业的不到5000人，他们毕业后又分布到全国各地，因此，人们接触该专业的人相对较少。

2）生物医学工程本身是一个交叉学科，加之各学校培养目标不同，即便都是生物医学工程专业，不同院校的学生毕业后从事的工作差异很大，人们往往会根据自己接触的生物医学工程人员从事的职业，简单地对生物医学工程进行评价，造成认识偏颇。针对以上两方面原因，建议学校和社会共同担负起宣传的责任。

首先，学校在招生前应充分做好专业介绍宣传工作，使学生在报考志愿前对该专业课程设置、培养目标、社会需求有一定的把握，学生根据自己的兴趣选择报考。这样一则可以避免入错行的尴尬，二则学生根据自己的兴趣报考入学后学习积极性高。

其次，入学后学校应尽早安排专业教师对学生进行更加详细的专业介绍，应结合本校生物医学工程培养方案，让学生对四年学业有一个宏观的把握，对部分课程设置进行简单说明，主要从课程设置的意义、该课程与后续课程的联系等角度展开。如此有利于学生从入学就开始对自己的学业建立很好的学习规划，也不至于因课程设置问题造成误解，避免后续学习对某些课程不重视的现象发生。

再次，通过学前教育，专业教师应建立学生学习本专业的自信心，增加学生自身对本专业的认知和认同感，消除学生因专业本身边缘学科的特点而产生被边缘化的想法，提高他们后期学习的积极性。

最后，社会和学校应共同承担起对外宣传的责任，提高用工单位对该专业的认知度，为学生就业提供保障。

加强课程体系建设 生物医学工程学最初是期望基于工程技术的手段，即利用工程学原理和方法，探索、发现和解决医学领域的问题，进而又发展到生物学的研究领域，所以它是医学、生物学与工程学乃至材料学相交叉的系统工程学科，学科呈现知识面广、创新性与实践性强等特点。

基于上述特点，生物医学工程课程设置要把握以下几个方面。

1）要想用工程的手段解决医学相关领域问题，必然要求学生具有一定的医学和生物学背景，同时具有扎实的工程基础，因此，课程设置必须要涵盖医学、生物学和工程学多个方面，通过课程学习使学生掌握丰富的基础知识和基本技能。

2）课程设置应体现专业覆盖知识面广的特点，但绝不是各课程的简单拼凑和堆叠，所设置的课程之间既应注意相互联系，又要有侧重。

3）由于生物医学工程所研究领域新技术、新成果、新材料、新理念和新发现的不断涌入，课程设置还应充分考虑对知识的补充和教材的更新，体现专业本身的“创新性”。

4）课程设置要充分依托学校资源优势和师资力量以突出专业特色，但核心专业课开设必须遵循适应时展和社会需求的原则，决不能因学校师资和资源问题办成纯工学或纯医学专业。同时，核心专业课设置还必须做到与培养方案中的培养目标保持一致，而所有课程设置均需在培养方案的指导下完成。

⑤生物医学工程专业对工程能力的较高要求又决定了开设课程必须具备实践性强的特点，因此，课程设置时应重视实践、实训环节所占的比重。

综合看，课程设置总体原则把握可参考清华大学“厚基础、宽口径、强实践”的培养模式，即既重视专业基础课的学习，又鼓励不同院校专业课，同时注意加强实训实践环节。

优化课程设置分配 根据国家级特色专业建设质量工程评估体系的要求，和四年制本科生物医学工程专业人才培养的实际需要，建议潍坊医学院课程总学时应控制在2600～2800。结合学校教学型院校的特点，建议把理论与实践课程的学时比例控制在1：0.35左右，其中专业课控制在1：0.45左右。

打造双师型教学团队 师资队伍建设是保证人才培养质量的基础，要培养应用型的工程人才，首先要求教师自身是工程型人才[6-7]。生物医学工程专业教师自己进行职业规划时，必须做到同时具有扎实的生物医学工程理论功底和丰富的工程实践经验。学校应通过鼓励生物医学工程专业教师定期到企业进修学习，参与企业技术研发，探索生物医学工程专业校企联合培养模式，积极拓宽实践实训基地等途径，提升教师的工程实践能力[8-9]。如此有利于：

1）将新的技术和方法带到教学中更新知识结构，开拓学生视野；

2）通过解决工程实际问题的经历，将理论知识与实际问题建立联系，解决理论授课枯燥难懂的尴尬；

3）将实际问题引入教学，鼓励学生思考，有利于推动学校PBL等一系列教学方法的改革；

4）指导学生开展综合实验，提高学生的实践动手能力和创新能力；

5）深度参与企业研发，提高学校科研水平。

最后，学校应该针对生物医学工程专业特点，给予专业教师必要的政策扶持与保障。

4 结语

生物医学工程专业是一个新兴产业、朝阳产业，生物医学工程的专业教育有利于为国家培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，推动国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略。因此，“十二五”规划中国家对生物医学工程涉及相关领域给予大力支持。潍坊医学院应紧抓时代机遇，认真分析其他院校办学过程中存在的问题，借鉴其办学成功经验，同时结合学校实际，深化改革，打造具有自身特色的生物医学工程品牌专业。

参考文献

[1]吴小明，罗二平，申广浩，等.“可靠性工程”与生物医学工程专业课程体系[J].医疗卫生装备，2013，34（1）：131-132.

[2]教立营，赵越.生物医学工程专业毕业生就业现状及对策分析[J].中国大学生就业，2012（12）：25-28.

[3]浙江大学工信部[EB/OL].[2012-06-26].http：///Chinese/redir.php？catalog.

[4]清华大学医学院[EB/OL].[2012-06-28].http：//.

[5]王能河，但汉久，张志德.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.

[6]陈小燕.基于校企合作的“双师型”师资队伍建设新思路[J].中国大学教学，2010（1）：72-74.

[7]马春排，李天钢，李白毅，等.生物医学工程实践教学体系的建设[J].实验室研究与探索，2010，29（4）：103-122.

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[关键词]实践教学；生物医学工程；人才培养；教学方法

1引言

生物医学工程(BiomedicalEngineering，BME)是综合生命科学与工程技术的理论、方法和手段，依靠理、工、医紧密结合，促使多种理工学科向生物与医学渗透和相互交叉的新兴学科。21世纪，多学科的交叉是科学发展的重要趋势，提高科技创新能力是我国科学发展的关键，是“十一五”我国科技发展的方向。生物医学工程作为交叉学科，在生命科学的发展中有着巨大的潜力，对生物医学工程学科创新人才培养模式的探索，是本学科乃至我国高等教育教学改革的重要目标之一。如何整体培养和提高每一个本科生的科技创新能力，是今后相当长时期内至关重要的教学改革课题。

西安工业大学生物医学工程专业的培养目标是以生物医学电子为主要方向，强化学生动手能力、设计能力和创新意识，培养具备生命科学、电子、信息、计算机技术的基础知识，能在生物工程、生物医学工程、医学仪器、医用电子设备、医疗信息技术及电子、仪器、信息领域等从事研究、设计、制造、应用和管理的复合型高级工程技术人才。本专业目前存在的问题是①如何解决该专业繁重教学内容与较少教学时数的突出矛盾，并达到宽基础、高素质、重实践、求创新的高层次综合性人才的培养目标；②如何解决现存教材不能满足教学要求的矛盾；③如何加强专业知识的教育，增加学生的感性认识，创新能力，培养学生实践能力。我们针对这些问题做出了一定的改革，获得了较好的效果。

2改革教学方法是造就跨世纪综合性人才的重要环节

由于该专业属于交叉学科，故涉及学科广，包括了生物、医学、电子、信息、计算机等多学科的知识，故每门学科均需要讲授，但教学课时少。如何做到使学生对每门科目均有所掌握。并能将其很好的结合、创新应用于今后的研究中，培养高层次综合性人才是生物医学工程专业教学改革探讨的问题之一。改革教学方法，积极采用启发式、讨论式、学导式、研究式教学方法和现代教育技术手段组织教学，培养学生的科学批判精神和探索发现能力，引发学生的创新潜能。针对教学难点和重点进行定期和不定期的课堂讨论，对部分难点重点问题请学生上讲台发表见解，加深了学生对所学知识的理解，得到了很好的效果。例如生物传感器的教学中，该课程属于交叉性课程，是生物知识与仪器知识的结合与交叉。该门课程也是对先期学习课程的一个好的应用，学习如何将已学知识结合，并应用于新的领域，解决新的问题。该门课程让每个学生都有机会上讲台发表自己对关键知识的见解，进行讨论。不定期的课堂讨论安排在部分难点重点教学以后，组织学生发表见解，进行讨论。课题讨论的成绩计入学生的平时成绩。使课堂不再局限于传授与接受，而是学生自主学习，老师从旁指导，解惑。取得了不错的效果。

3以优化知识结构、提高综合素质为指导修订教学讲义

由于生物医学工程专业属于一级学科，国家尚未制定出二级学科，许多高校虽然都开设了生物医学工程专业，但侧重点均不相同。如西北工业大学的生物医学工程专业侧重于生物医学材料，而我们专业则侧重于生物医学电子。因此目前市面上的相关书籍并不能使用于每个高校的教学。应根据生物医学工程具有理、工、医紧密结合、多种学科相互交叉的特点，按照前沿性、先进性的原则修订教学讲义。我们根据这一原则编写了《生物医学工程专业外语讲义》和《生物化学实验讲义》。《生物医学工程专业外语讲义》是鉴于目前国内关于专门针对生物医学工程专业的专业外语书籍很少，而且偏重点不同，有的偏重于医学，有的偏重于生物。因此结合本专业的特色，编写一本适合本专业学生使用的专业外语讲义。该书要体现本专业学生的专业特色，书中的内容要包含了仪器、生物、医学及三者之间的结合的英文文章，且内容要新颖、易懂、生动有趣。使学生在学习专业外语的同时，也能透过文字掌握新的知识，调动学生的学习热情。而《生物化学实验讲义》是考虑到本专业学生并非生物学科的学生，为了体现本专业的办学特色和培养目标，生物化学实验讲义中除了包括生化基本实验外，还体现了学生对生化仪器的使用和讲解，使学生在实验的同时对生物工程仪器熟悉和掌握，为后续的生物医学仪器课程打下基础。讲义的修订和编写是教学改革的探索，使教学与特色相统一，得到了较好的效果。

4生物医学工程专业实践性教学环节的创新

鉴于传统的生物医学工程专业主要以理论教学为主，实践性教学环节少，不能真正培养学生的实践能力和工程创新能力等问题，我们针对实践教学进行了改革和创新。

首先，加强教师队伍，教师在实践性教学中起主导作用，业务素质的高低将直接影响实践性教学质量及学生创新能力和实践能力的培养。积极构建高层次、高水平、高学历的实验技术队伍。近年来引进了一批有实践经验的人才，快速提升了实践性教学指导水平；我院还鼓励年轻教师进实验室锻炼、申报和参与科研课题，从而加强了年轻教师工程实践能力和科研能力的培养。其次，加强实验室硬件建设，提高实验室的整体水平。本校投入100万元建设了四个具有先进水平的生物医学工程实验室，极大地提高了实验条件和实验水平。最后，加强学生实践能力的培养。一方面，开设专门的实践课程《细胞分子生物学技术》，该门课程一半课时讲授，一半课时使学生进入实验室动手做实验，提高学生动手能力和实践能力。另一方面，发挥了老师在学习、实践和生活中对同学的引导和指导作用。从大三开始，结合老师的科研项目，实行教师和学生的双向选择，学生可以利用星期天、节假日和课余闲暇时间到老师的实验室，在老师的指导下，直接参与到老师的科研活动中来，进一步巩固所学理论知识，并将所学专业知识与老师的科研工作密切结合，提高了学生的创新意识，锻炼了学生的动手能力。

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关键词： 传感器 课程建设 生物医学

随着近年来科学技术的发展进步，生命科学已经处于从定性医学走向定量医学的崭新阶段。生物医学工程即结合理、工、医等各门学科的知识和技术手段解决医学检测、诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学诊断和研究提供高科技含量的现代医疗装备。纵观我国的生物医学工程领域医疗器械的发展，与世界先进国家的水平相比，仍存在非常大的差距，国内有近70%的医疗器械市场被发达国家的公司瓜分；在高档医疗设备市场，更呈现出进口产品几乎独霸天下的局面，其中以GE、西门子和飞利浦三大医疗集团为突出代表。因此，发展我国的生物医学工程，提高医疗仪器的研发技术水平是机遇与挑战并存的；根据社会发展与市场需求，努力提高我国各个院校和科研机构生物医学工程专业的人才培养，是发展我国医疗检测设备研发水平的基础和保障。生物医学传感器作为医疗仪器的第一个环节，延伸了医生的感觉器官，可帮助医生进行客观正确的定量分析；同时生物医学传感器的灵敏度和可靠性决定医学测量系统的精度和有效性，因此在医学仪器设备的研制和开发及使用中都占据重要的地位。

对于生物医学工程专业的本科生教学来说，《传感器与医学工程》在生物医学工程专业的课程体系中起到承上启下的作用，上承模拟电路、数字电路及生物医学电子学课程，下接医学仪器设计课程。传感器与医学工程不仅是对生物医学电子学课程的必要补充，而且是生物医学工程设计实践课程的重要基础，该课程的学习能够有效加深学生在医学电子系统设计中对传感器这一关键部件的理解。学生通过生物医学电子学的学习，掌握信号检测与处理的电路设计；通过嵌入式系统课程的学习，提高信号处理的硬件编程能力；再经过传感器与医学工程课程学习，学生具有从信号采集、检测、分析到处理等一系列系统设计与开发的能力。因此，作为一门重要的专业基础课程，同时是一门能直接应用于工程实践的技术课程，该课程的教学质量和效果直接决定该专业学生对传感器和现代医学检测概念的理解及新型医疗装备的使用与设计。

一、目前在课程的教学内容和教学体系方面存在的问题

1.生物医学工程是一个年轻的专业，与传感器与医学工程相关的课程资源不够丰富，现有的传感器与检测原理的相关教材对医用传感器的特色介绍不够突出，不能满足传感器与医学工程课程的教学需求。相关的网络资源方面，大多只是对传统传感器的基本原理的介绍，特别针对生物医学类传感器特点的内容比较欠缺；仅有的教学资源以文字讲解为主，即使有的内容配备一定的图表，也显得单一，不利于给学生以更直观更深刻的理解。

2.对于本课程在内的任何一门课程的教学来说，教师的教与学生的学都应当以教会和学会为目的；然而，目前衡量教会和学会的程度一般都只能通过期末考试的成绩，这种教学缺乏学生的日常反馈的环节，不能使教师随时掌握学生的学习动态和学习当中遇到的困难，以及时调整教学进度和方法，势必影响授课质量。

3.该课程的教学方式仍以传统的课堂讲授为主，偏重理论教学，缺乏实践，不利于充分调动学生的动手积极性；学生只能纸上谈兵，不能更好地解决具体的实际问题，因此教学与社会需求有所脱节，造成学生的考试成绩很好，但是不被用人单位认可。

二、解决问题的若干改革方法

1.改善教学资源，提高授课对象兴趣。充实和完善传感器与医学工程的教学资源，具体可以从教师的课件制作及丰富的动画补充环节加以改善。优秀的教学课件能够使教师以多种软件工具为载体，围绕知识点展开形象生动的讲解，开展以教师制作为主、学生为辅的课件制作方法的尝试，既可以提高课件的多元化内容，使学生更容易理解，又可以充分调动学生的听课积极性，深化学生对知识的记忆和应用。

2.改进教学方法，注意效果反馈。搭建网络平台，方便学生学习，并且将教师与学生的距离拉近，随时随地展开提问与讨论，教师可从中获知学生的学习动态和教学效果，并找到教学方式的改进办法。实时的教学反馈是教学过程中非常重要的一个环节，以网络平台为媒介，建立学生的反馈机制有利于教师实时地调整授课内容和授课进度。

3.加强实验环节，提高动手能力。加强实验环节，例如动手设计试验箱。目前市场上可购买的传感器试验箱很多，但大多集成度较高，不利于学生了解传感器的测试原理和尝试基本测量电路的搭建。因此，试验箱的设计和搭建既是对学生动手能力的培养和锻炼，又是弥补上文所述现状分析中教学资源不足的一种重要手段。

三、结语

对于传感器与医学工程的授课过程，通过提出如上的教学改进思路，通过改善教学资源、改进教学方法、加强实验环节等途径保证课程的有效讲授，使该课程在生物医学工程专业建设中发挥良好的作用。在教学中要重视培养学生对人体生理信号特征和测量基础知识的理解，解决实际问题的能力，充分调动学生的学习积极性，以增强整体教学效果。

参考文献：

[1]张东，程正富.《传感器原理》课程实验教学设计[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2006，5（1）：84-85.

[2]王平，刘清君.生物医学传感与检测[M].浙江大学出版社.

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据不完全统计,现在我国有6.6万所医院,其中基层卫生院约为5万所。县级以上医院,包括大企业、各级政府部门所属医院(不计军队医院),共计1.6万所(有人估算为2万所)现代化医院。近20多年来这些医院都先后陆续引进医学工程技术人员工作,他们为我国医院现代化建设中作出了很大贡献。医学工程这个新兴的边缘学科已经在我国形成,并且正在不断发展壮大。

1.1医院组建医学工程科室

我国各级现代化医院,随着大量先进的医疗技术和现代医疗设备引进医院,如何正确使用,确保仪器的安全性和可靠性,提高仪器设备的完好率和利用率,充分发挥出其应有的效能,已成为医院发展中一个重要问题。医院如果没有医学工程师与医护人员的合作,仍只靠了解现工学知识甚少的医生和护士是很难胜任的。很多医院都认识到这点,所以自70年代中期开始,各医院都根据工作需要自发相继成立了医学工程部门,但各医院这个部门的名称很不一致,诸如称医学工程科(部)、医疗器械科、器材科、设备处(科)、维修科(组)等等。

1.2医学工程技术人员

概算在全国各级医院医学工程部门工作的医学工程技术人员(不计仪器设备使用和计算机管理人员)约10万人。其中县级医院为3~10人/所,共约4.5万人,省、市级以上大医院10~40人/所,共约5.5万人。我国目前各级医院的医学工程人员业务水平普遍偏低,绝大多数医学工程科的工程人员具有大专以上学历的只占30%左右,且知识老化,多为其它专业转过来的,跟不上医学工程新技术发展的需要。为此,自1978年起到目前全国有21所医科院校为医院培养大专以上医学工程技术人才。每年毕业生约1000余名,但其中到医院医学工程科从事临床医学工程工作的人还不到1/2,而且工作还极不稳定。

1.3医学工程科的工作

我国医学工程科的建设和发展多数还仍处于初级阶段,其工作主要围绕医疗仪器设备购置、管理和维修进行医疗服务。还有一些医学工程技术人员专门从事医学影像设备和高精仪器的使用和维护工作。对其它与临床医学工程有关的许多工作都没开展,或无能力或无条件做,工作范围还很局限。实际上现代医院对医学工程科和医学工程技术人员的要求理应是很高的。一个现代化医院的医疗设备总资产约占全院总固定资产的50~80%,一般三级甲医院的设备总额在1~3亿元以上。国家和医院把如此巨额资产交给医学工程科负责管理,如何管好、用好,使其发挥出应有的社会效益和经济效益,这是医学工程科的基本任务。可见,这个部门的责任重大,它是一个现代化医院提高医疗水平、增加经济效益、减少浪费、进行科学管理的关键部门。遗憾的是,直到目前我国只有少数大医院的医学工程科在医院中起到了应有的作用。多数医院的医学工程科尚需加速完善,尽快在医院起到应有作用。

1.4面临的问题

目前我国各医院的医学工程科面临的问题各不相同,现谈多数医院面临的几个亟待解决的问题。①医学工程科不稳,面临关、停、并、转局面:因医院改革受后勤社会化的冲击,对那些只能管医疗设备购置、维修工作的医学工程科(室),将被医院列为后勤社会化统筹的对象,有的将与电工、水暖工……等后勤维修工种合并,有的采取维修社会化,买维修,面临取消医学工程科。根据我国医院的实际情况,这种作法肯定是错误的,只不过有关领导尚未认识到医学工程部门在医院的重要性,取消它将会给医院带来多么严重的损失,还将推迟我国医学工程学科的发展进程。②医学工程技术人员整体水平偏低:多数不是本专业大专以上的毕业生,只有少数省、市级以上医院开始引进足够数量本专业毕业的大专生、本科生和研究生。原有工程技术人员主要靠经验维修和购置管理医疗仪器设备,很明显已不能适应医院医学工程科的要求,亟待培训提高。并应通过考核上岗。③在医院工作的医学工程技术人员亟不稳定:由于医院的有关领导只重视花费巨额资金买医疗仪器设备,使医院硬件上档次,而不同时重视购置、使用和保证医疗仪器设备安全性和可靠性的医学工程技术人员队伍的建设和培养。使这些人的专业技术特长得不到发挥,在生活待遇和职称评定等方面深感不平衡。所以医院的医学工程技术人员普遍工作不安心,流动较大。严重地影响着医学工程科工作的开展。④尚无“医学工程师法”:我国很多医学工程学专家和学者都积极呼吁,我国应当制定和公布“医学工程师法”,能将医院的医学工程科定位为医学技术科室,规定医学工程师的知识结构和技能,培训、考核、上岗的方法和制度,还应对医学工程师的权利、义务和奖惩作出明确规定。这样将有利于稳定医院医学工程技术队伍,发展我国医学工程学科,促进医学现代化发展。据悉卫生部有关部门正着手准备作这项工作,这是很可喜的一件大事。

2临床医学工程科的任务和作用

一个现代化医院的医疗技术工作主要依靠三部分人员,即医生、护士和医学工程技术人员,由他们分工合作,驾驭医院正常运转。现代化医院的医学工程科是定位在院长直接领导下的一个医技部门,是现代化医院提高医疗水平的重要支柱。其主要任务:

2.1负责全院医疗仪器、设备和器材的购置与管理。

2.2负责全院在用医疗仪器设备安全性和可靠性的管理与监测,把好在用医疗仪器设备质量控制关。

2.3负责培训医护和医技人员能正确使用与维护现代医疗仪器设备的技术。

2.4负责对现代大型多功能医疗仪器设备的功能开发工作,使医院购置的仪器设备能充分发挥应有的社会效益和经济效益,作到物尽其用。

2.5负责在用医疗设备的日常维修工作,使医院的仪器设备维修工作能及时、方便、省钱。保证常用仪器设备能正常运转,提高完好率和利用率。

2.6负责仪器设备的更新换代和报废的技术论证与处理工作。

2.7负责现代化医院的医院信息系统的软件和硬件的设计与技术管理。

2.8与有关医疗科室医护人员合作,共同开发、研究新医疗技术,运用现代医学工程技术促进医疗水平的提高。目前,我国只有少数大型医院的医学工程科能基本完成上述几项任务,多数医院医学工程科作不到。现代医学的发展和医疗技术水平的提高,除医学本身发展外,将很重要的要依赖于生物医学工程学的发展,特别是要依赖于先进医疗仪器设备和计算机管理技术在医院的合理应用。可以说现在医院的医学工程部门已成为现代化医院提高医疗水平,保障仪器设备安全、有效的正常使用,提高医院社会效益和经济效益的关键部门。医院领导必须重视医院医学工程部门的建设,使其充分发挥出医学工程技术优势为临床医学服务,真正起到支柱作用。

3医学工程人才培养

3.1医学工程师应具备如下条件:

①具有医学和工程学两方面的理论知识和技术。②掌握较广的生物医学工程知识,能对医学方面的研究课题提供工程技术手段,能对其可行性作出正确判断。③能适应生物医学工程新技术的发展,不断了解和掌握最新技术成就。④能在各级医院的医学工程岗位上承担临床工程技术服务工作。⑤具有对医疗经济管理、医疗环境、医疗仪器设备质量和安全性等问题进行监督和管理的能力。

3.2对现有的医学工程技术人员进行技术培训

目前多数医院医学工程部门的组成人员很杂,应将目前各医院的医学工程技术人员进行调整,将业务能力太差人员进行分流,对那些有专业培养前途或需要知识更新的人员,根据其自身条件和基础,有计划的培训为Ⅰ级医学工程师(专业基础好,知识面广,实际工作经验丰富,可作本部门业务骨干或学术带头人)或培养为Ⅱ级医学工程师(具有一定专业技术基础,能从事医学仪器设备的日常管理、维修和使用等具体工作的工程技术人员)。预计经5年左右的分期培训、分流和引进工作,将彻底改变我国现有医学工程科的局面,提高医学工程技术水平与国际接轨。

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医学生生物医学工程C语言程序设计融合教学一、引言

生物医学工程（ Biomedical Engineering，BME） 起源于20世纪60 年代，它综合了生物学、医学和工程技术学的理论与方法，是多门理工类学科向生物与医学渗透并相互交叉，从工程学的角度展开研究，以解决人体医疗的若干问题的学科。因此，生物医学工程专业是多个学科发展到一定水平交叉产生的新型高技术边缘学科。随着IT产业与医疗行业的高度融合，培养高层次的研究型、应用型技术人才逐渐成为生物医学工程专业人才培养的主要目标。

当前，生物医学工程专业毕业生面临的工作需求不仅包括传统的医疗设备管理、销售、操作和维修，还包括信息化医疗设备的研究、设计、开发和生产等。而医学类院校在“C语言程序设计”教学中普遍存在着教学内容过于偏重语法基础知识，教学案例与医学专业结合不紧密等问题，因此，医学院校有必要从教学、管理和实践等方面入手，深入探索适应新型人才培养需求的教学模式。

二、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的开设现状及问题分析

“C语言程序设计”是理工类大学生必修的专业基础课，也是医学类院校生物医学工程专业必修的计算机基础课程之一。该课程开设的目的在于使学生掌握基本的程序设计方法和技巧，为医学生提供一个动手、动脑、独立实践的机会，培养医学生良好的程序设计风格和严密的逻辑思维能力，为进一步学习计算机相关知识和医学专业知识奠定基。各医学类院校在“C语言程序设计”教学中也存在以下几个方面的问题：

1.“C语言程序设计”课程教学难度大

一方面，目前医学类院校“C语言程序设计”课程大多选用理工类非计算机专业的通用教材，而“C语言程序设计”课程本身具有概念抽象、语法结构复杂、数据类型繁多等特点。因此，对医学生而言，利用较少的课时学习“C语言程序设计”课程仍然具有不小的难度。

另一方面，为使医学生系统地掌握“C语言程序设计”相关知识，教学过程中容易出现课堂知识容量过大的情况，这都不利于医学生对知识的掌握。

2.“C语言程序设计”课程学习兴趣低

目前，医学类院校在“C语言程序设计”教学中更加侧重C语言语法结构等基础知识，对各种应用实例的开发、运行过程讲解得深度不够，学生实践练习机会少，学习过程较为枯躁。另外，教学实例多选用教材上的小程序，虽然方便学生预习复习，但由于缺乏界面设计、模块接口设计等实践操作，无法与生物医学工程专业的研究方向和实际需求相结合，导致学生学习兴趣低。

3.计算机知识与医工专业知识教学融合度低

当前，大部分医学类院校生物医学工程专业开设的计算机课程除了“C语言程序设计”之外，还包括汇编语言、数据库基础、微机原理与接口、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号处理技术等。各门计算机课程与医学专业课之间是相辅相成、互相联系的。例如，医学类专业课“医用传感器”实验中需要用汇编语言编写程序与单片机连接进行模拟实验。从这方面来说，计算机知识与医工专业知识存在较高的融合度。然在，实际教学过程中，由于医学生更加注重医学类专业课的学习，因此容易忽视“C语言程序设计”课程与其他专业基础课之间的联系，更谈不上与这些学科之间的融合学习。从而导致了“C语言程序设计”课程失去了计算机基础课程的服务性地位，降低了计算机知识与医学专业知识的融合度。

三、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的融合教学研究

“C语言程序设计”课程的融合教学是指根据生物医学工程专业的课程结构特点，在相关专业课的教学过程中，将C语言程序设计的思想和技巧融入生物医学工程专业的实际需求中，统筹课程体系中的各要素，整体协调，相互渗透，形成基于专业、依托学校、联合医院和企业的“三位一体”融合式教学培养模式。

1.基于生物医学工程专业，调整“C语言程序设计”课程

C语言是一门高级程序设计语言，对于医学生来讲，C语言的地位就相当于一门外语，是人和计算机相互交流的工具。所以，医学生学习“C语言程序设计”就像人学习外语一样，主要要学习本语法、语义和认知过程。C语言的语法规则主要包括常量和变量定义方法、数据的运算规则、程序设计的三种基本结构（顺序、选择和循环）、函数定义及调用方法等。C语言的语义规则要求学生掌握三种基本结构、利用数组批量处理数据、利用函数进行模块化程序设计以及利用指针促进程序模块化进程的思想和方法。C语言的认知过程，主要侧重于培养学生养成良好的编码规范。

由于生物医学工程专业与智能医疗器械设计、批量数据处理、故障检测等有着较为紧密的联系，因此，在“C语言程序设计”教学时除了要求学生掌握常用的语法和语义规则外，还要重点学习数据的批量处理技术和模块化程序设计等知识。

2.依托医学院校，形成多学科交叉发展

根据生物医学工程专业的课程设置，发挥“C语言程序设计”的基础性作用，形成以“C语言程序设计”为核心的多学科交叉发展。例如，对于相对晦涩的汇编语言课程的学习，可以在安装C语言编程平台（MicrosoftVisualC++ 6.0）的同时，再安装另一调试工具软件OllyDBG。对于调试版（Debug编译选项组），使用MicrosoftVisual C++6.0进行调试，将C++源代码反汇编；而对于版（Release 编译选项组）使用OllyDBG进行调试。

例如，某医院“专家预约系统”程序实例。该医院某科设有5个专家诊室，为保证看诊质量，平均分配医疗资源，医院规定：①每个专家每天只接待20个患者；②患者就诊诊室采用循环预约的方法，即1到5号、6到10号……患者分别预约1至5号专家，如此重复至所有专家预约完毕。编写“专家预约系统”程序，要求约诊单上提示患者预约了哪位专家，应该去几号诊室就诊。

分析，在Visual C++6.0环境下，使用循序程序结构与多分支结构进行嵌套实现上述功能。程序命名为“专家预约系统.cpp”，代码如下：

#include "stdio.h"

#define MAX 100

void main（）

{ int i，j，m；

char flag[30]；

for（i=1；i

{ printf（"＼＼n请按“预约专家”按钮开始预约！"）；

gets（flag）；

m=i%5；

switch（m）

{ case 1：printf（"＼＼n您预约的是%d号专家，请到%d号诊室就诊＼＼n"，i，m）；break；

case 2：printf（"＼＼n您预约的是%d号专家，请到%d号诊室就诊＼＼n "，i，m）；break；

case 3：printf（"＼＼n您预约的是%d号专家，请到%d号诊室就诊＼＼n "，i，m）；break；

case 4：printf（"＼＼n您预约的是%d号专家，请到%d号诊室就诊＼＼n "，i，m）；break；

case 0：printf（"＼＼n您预约的是%d号专家，请到%d号诊室就诊＼＼n "，i，5）；break；}}

printf（"对不起，今天预约人数已达上限，请转到普通诊室或明天预约！＼＼n"）；

程序执行过程中，以“Enter”键代表“预约专家”按钮，按其他键不执行预约专家操作。在Visual C++6.0中编译、链接、执行后，生成可执行文件“专家预约系统.exe”。程序运行结果（部分）如图1所示。

运行OllyDBG，打开上例中的生成文件“专家预约系统.exe”，得到反汇编代码如图2所示。

将C语言与汇编语言以及医学常见现象进行融合教学，一方面，能够充分发挥“C语言程序设计”的基础性地位，使医学生迅速理解并掌握汇编语言程序。另一方面，通过不同编程语言之间的融会贯通，极大地调动了医学生学习“C语言程序设计”的积极性和主动性，提高了学习效率。

3.联合医院和企业，开展订单式培养

生物医学领域独占鳌头的美国，大多数高校都与企业签有联合培养实习计划。医学生的实习多在高年级完成，因为高年级学生已经完成了通识教育知识的学习，并且在工程、数学、生物工程设计、仪器、生物及生物材料等方面已有了足够基础知识和基本能力参与生物工程方面的实践项目。联合医院和企业，开展订单式培养，一方面，可以使医学生在专业领域的联合培养实践活动中获得实践经验；另一方面，专业实践活动又能够很好地促进对其他专业课程的学习和理解。因此，联合医院和企业开展专业实习实践活动，通过对“C语言程序设计”课程理论知识的实践应用，有助于促进学生将基础理论知识与技术需求紧密结合起来，扎实学生的基本功，提高医学生的就业竞争力。

四、结束语

本文建构的“三位一体”融合教学培养模式，能够有效地解决生物医学工程专业“C语言程序设计”课程开设过程中出现的问题，充分发挥“C语言程序设计”课程的基础性地位，对提高生物医学工程专业人才素质，提升医学生实践水平，都具有一定意义。

参考文献：

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[2]宁禄乔，王新昊，康振华.基于专业培养目标的C语言教学研究与实践[J].中国教育信息化，2012，（05）：59-60.

[3]刘芳，秦兴国，王宇英.《语言程序设计》教学存在的问题及改进[J].教育理论与实践，2012，（05）：51-52.

[4]刘志宏，刘舟荷，张雯晖.项目教学法在C语言教学中的实践与研究[J].中国成人教育，2010，（04）：139-140.

[5]宫照军，顾宁，梅汉成.中美生物医学工程专业本科教育的比较与启示[J].现代教育科学，2011，（05）：132-136.

[6]谭浩强.C程序设计教程[M].北京：清华大学出版社，2012.10.

篇6

【关键词】生物医学工程；生物医学电子学；生物电位放大器；电子设计自动化

【Abstract】In order to strengthen the electronic engineering technology training for Biomedical Engineering students， the Biomedical Electronics experiment course was designed for the students. The biological potential amplifier was selected as the experiment subject； In the experiment， student will be required to combine the simulation based on the electronic design automation software and practical operation to complete the design work of the biological potential amplifier， verify its function， and measure its important performance； the experiment was arranged in the early stage of the theoretical courses. Practice shows that the students have a more depth understanding of the characteristics of different methods in electronic engineering technology through the training of biomedical electronics experiments. Therefore， the curriculum design of the experiment is successful.

【Key words】Biomedical Engineering； Biomedical Electronics； Biological potential amplifier；Design automation

0 引言

生物医学工程专业涉及多种学科和技术，具有很强的综合性[1]；但与此同时，该专业的本科生培养工作也具有很高的难度，原因就在于学生学习的内容多而不精，在择业时常常无法体现出能力优势。因此，从培养生物医学工程专业本科生的角度而言，应该在对学生进行综合素质培养的同时、加强特定专业技能的训练，为学生的就业和继续深造打下良好的专业基础[2]。

医学电子仪器方式是上海理工大学生物医学工程专业的一个重要方向，在课程设置上，专注于培养学生的电子工程技术[3]。这其中，生物医学电子学[4]是生物医学工程专业的重要专业课程之一，其教学目的是让学生掌握医学电子仪器中带有共性的电子器件、电子线路及电子学设计方法，因此是引导学生学习将电子工程技术应用于生物医学工程专业的重要环节。生物医学电子学实验是该课程的配套实验，目的是在于通过有代表性的实验课题，引导学生学以致用、将课堂内容融会贯通于实践之中。因此，生物医学电子学实验是生物医学工程专业的一门重要实验，需要进行慎重的实验选题、认真的实验设计和细致的实验安排。为此，进行了相关的课程设计和实践工作，详述如下。

1 课程设计思想

上海理工大学生物医学工程专业的生物医学电子学实验被安排于第五学期，和生物医学电子学理论课平行设置。此前，学生已经通过电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础和电子技术技能训练等课程的培养，具备了一定的电子工程技术基础。生物医学电子学实验的总课时为16学时，在有限的课时内，让学生得到最大程度的专业训练，具有一定难度。在此背景下，展开生物医学电子学实验的课程设计工作。

首先要解决的问题是实验选题。生物医学电子学实验的选题，应该能够突出生物医学电子学的特色，具有代表性。经过研究，多个生物医学电子学的相关教材中，都将生物电位放大器（Biopotential Amplifier），即仪表放大器（instrumentation amplifier），放在了相当重要的位置上[5]。生物电位放大器，是用于放大心电、肌电和脑电等信号的专用放大器；这些信号具有的特点包括：由生物体内的电活动产生、属于微弱的差分信号、非常容易被更加强烈的共模噪声淹没；而生物电位放大器具有很好的共模抑止特性，最适于放大这些存在于强烈共模噪声背景下的微弱差分信号[6]；因此，生物电位放大器在生物医学电子学中占有重要地位，以生物电位放大器为主题开展生物医学电子学实验，不仅具有代表性，而且能够引导学生在前期的课程基础上有所提高。

其次要解决的问题是实验设计。围绕生物电位放大器这个主题开展实验设计工作，需要使实验具有一定深度，但同时又要保证大部分同学有能力在限定的课时内完成任务。经过反复论证设计，最终决定生物电位放大器相关实验由两部分组成：基于电子设计自动化（Electronic design automation， EDA）软件的设计仿真实验和动手实践实验。在第一部分实验中：学生基于LM324[7]完成生物电位放大器的设计工作；仿真验证设计结果；仿真测试其差模增益幅频响应曲线[8]。在第二部分实验中：学生在面包板上动手搭建生物电位放大器；并在实验室中，使用各种设备测试差模增益幅频响应曲线。上述实验设计的优点在于：通过设计仿真工作，让同学们尽快掌握生物电位放大器的原理，同时，基于EDA软件开展电路工作，符合发展趋势[9]；通过设计仿真和动手实践相结合，互为验证，比较差异，容易引发思考，更加深刻的体会电子工程技术中不同手段的特点；对生物电位放大器的重要参数进行仿真、测量和总结，有利于学生们在更深地程度上掌握生物电位放大器。

最后要解决的问题是实验安排。由于生物医学电子学实验是生物医学电子学理论课程的配套实验，因此在进度安排上必须要统筹考虑；此外，实验设计决定了生物医学电子学实验适宜集中精力完成，而不是分散到每周进行，集中完成实验能够取得更好的效果。为此，在生物医学电子学理论课程中，生物电位放大器相关内容被安排在课程的早期进行讲解；紧随其后，利用课余和周末时间，在一周内完成生物医学电子学实验。这样安排的好处是：学生能够在课程的开始阶段，就体会到了如何将理论应用于实际，引发学习兴趣。

2 实验内容展示

下面以一位学生的实验情况为例，说明课程设计效果。

1）生物电位放大器的设计和仿真

a）生物电位放大器的设计：

基于lm324设计一个基于三运放的仪表放大器，用于生物电位测量，仿真电路原理图如图1所示。增益公式如公式（1）所示，其中：R1、R2、R5和R6都选用10KΩ的电阻；R3和R4都选用24KΩ的电阻；Rg为增益电阻，当Rg为无穷大时，（这里选用600MΩ），增益约为1倍，当Rg为5.6kΩ时，增益约为10倍，当Rg为470时，增益约为100倍，当Rg为47时，增益约为1000倍。

A=（2*R3/Rg+1）*R2/R1（1）

b）对所设计的生物电位放大器进行仿真，验证其功能

如图1所示：使用+Vdm/2和-Vdm/2两个信号源组合成模拟心电信号的差模输入信号Vdm，峰值为10mV，频率为18Hz；使用Vcm仿真工频干扰产生的共模信号，峰值为500mV，频率为50Hz。取Rg为5.6kΩ，输入、输出信号对比图如图2所示。由图可见，差模输入信号被放大约10倍，但50Hz共模输入信号在输出信号中全无踪迹，因此该生物电位放大器正确的实现了预期目的：放大差模信号、抑制共模信号。

c）对所设计的生物电位放大器进行仿真，测量其性能，频率范围设定在0.1Hz-5MHz之间：

对图1的生物电位放大器进行仿真，测量其差模增益频率响应，如图3所示。图中从上到下的短划线、虚线、点划线和实线分别代表差模增益约为1000倍、100倍、10倍和1倍时的幅频响应。由图3可见，放大倍数越小时的幅频响应截止频率约高：差模增益约1000倍时，幅频响应在1kHz左右就开始截止；差模增益约100倍时，幅频响应在10kHz左右开始截止；差模增益约10倍时，幅频响应在100kHz左右开始截止；差模增益约1倍时，幅频响应在1MHz左右开始截止。

2）生物电位放大器的实践实验

动手实现所设计的生物电位放大器。使用的器材包括：面包板、lm324、10KΩ电阻、24KΩ电阻、5.6KΩ电阻、470Ω电阻、47Ω电阻和导线等，电阻均为5%精度；使用的仪器包括SPF05数字合成函数信号发生器、DS1000数字示波器和电源。测试所得到差模增益频响曲线如图4所示。其中，差模增益随频率变化的趋势与仿真所得的结果基本类似，除了差模增益为1时的截止频率出现在了100kHz左右。

3）实验分析

相比于实际实现的生物电位放大器，仿真实验而得的结果具有更好、更理想的特点。其原因在于：仿真时避免了器件差异造成的影响，需要匹配的电阻和运放可以做到完全匹配，同时也避免了人为测量失误造成的影响，因此可以排除随机误差。仿真实验更容易实施，对于理解理论课内容大有裨益；但动手实验更加真实，且可以提高动手能力、积累实验经验，对于理解真实情况、解决实际问题非常有好处；两者可以互为补充。

3 结论

为了避免生物医学工程专业本科生培养博而不精的问题，在对学生进行综合素质培养的同时，应该加强特定专业技能的训练；上海理工大学生物医学工程专业医学电子仪器方向在课程设置上专注于培养学生的电子工程技术；生物医学电子学实验作为该专业的重要课程生物医学电子学的配套实验，在引导学生“入门”、引发专业兴趣等方面，具有重要作用；为此，对该实验进行了相关的课程设计工作。实践表明，通过生物医学电子学实验的训练，学生对专业的认知程度、对技术的理解程度和对知识的掌握程度，都得到了提升，这些能力的加强有助于学生对其它专业课程的学习和掌握。因此，该实验的课程设计是成功的，今后将沿此方向继续推进。

【参考文献】

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[7]Instruments. T. LM324 Quadruple Operational Amplifier. Available from： http：///product/lm324.

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1依托医学院校背景，实验项目“量身定制”。课程设计中题目的选取很重要，需要结合生物医学工程专业的特点，医学院学生医学知识比较扎实；同时又要结合学生的培养目标，需要对医疗仪器的设计有一定的了解。设计的题目与常见的医学信号，如心电、脑电、心音、心动图、脉搏波等有关；可以设计电路对医学信号进行采集处理；同时所选的课题应尽量覆盖电子技术的主要知识点。既提高学生的兴趣和热情，又能达到生物医学工程专业复合型人才培养的目标———“医为工用，工为医服务”。

2采用TBL（Team-basedLearning）教学法。TBL教学法以团队为中心，将教师讲授和学生讨论相结合，既保证学生基础理论知识的掌握又能更好地培养学生自主学习能力。我院生物医学工程专业学生人数在30人左右，TBL教学法非常适合小班实验教学。具体过程是：将学生按4～5人分组，每组选定不同的题目，老师下达项目任务书；学生查阅文献资料进行课前的预习，课堂讨论小组发言，确定设计电路方案，老师总结；学生独立完成实验，撰写实验报告。实验过程使学生掌握现代信息资料获取的方法，培养了电子系统的设计与调试能力，学会撰写设计报告。

3促进开放式实验室管理模式的建立完善。开放实验教学目前是高校实验教学改革的重要内容之一，这点对电子技术课程设计教学改革也很重要，采取以组为单位对学生开放实验室管理，可以充分有效地利用实验室资源。

4教师队伍的建设。一方面通过加派青年教师去医院进修，了解医院对人才能力的要求，并将进修学习的内容应用到教学中，两年时间已有3名教师到昆明总医院医学工程科学习。另一方面加强科研能力培养，以科研来促进教学工作，青年教师返回学校再深造。

小结

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生物医学工程是生物、医学与多种工程学高度结合的综合性边缘交叉学科。《生物统计学》是生物医学工程专业的一门基础学科，无论学生以后从事生物医学工程的哪个领域，如基础生物医学研究、医学影像或生物信号处理等方向，《生物统计学》都是必须掌握的技能。

由于生物医学工程专业交叉广、实用性强，所开设的《生物统计学》课程非常强调学生的动手实践能力。随着时代的发展，计算机的普及，《生物统计学》涉及的各种统计检验方法，可以非常方便地在计算机上实现。让学生掌握如何使用计算机软件来实现各种统计学方法和统计图表的制作，显得十分重要。

一、《生物统计学》软件平台的选择

目前统计学相关的计算软件平台较多，如最简单的Excel，更为专业的有SPSS、SAS、R等。国内各个开设《生物统计学》的院校，根据自身的专业特点，对不同的统计软件平台进行了选择和描述，如中国地质大学（武汉）生物系和华南农业大学动物学院使用的是R语言[1，2]，河北农业大学农学院使用的是Excel[3]，南开大学生命学院使用的是SAS[4]等。

然而，考虑到生物医学工程的专业特性，在先前的必修课程中（如数字信号处理等），学生们接触过Matlab计算软件平台（Matlab是工程相关领域用得最多的计算软件平台，能快速、方便地实现各种矩阵运算，在数字信号处理、图像处理等领域有较为广泛的应用）。Matlab平台也提供了常用的统计计算函数，我们认为，在32学时的《生物统计学》教学中，让学生直接在Matlab平台上熟悉各种统计学函数的使用、统计图表的制作，比让学生另外去熟悉并使用新的统计软件平台效率更高。因此，建议将Matlab作为生物医学工程专业《生物统计学》的软件平台。

二、Matlab的统计学基本功能

Matlab的统计工具箱在统计描述、统计分布和统计检验等方面提供了丰富的函数。例如，统计描述函数有算术平均数（mean）、标准差（std）、方差（var）、中位数（median）、求和（sum）、最大值（max）、最小值（min）等。统计图输出函数有箱图（boxplot）、正态概率图（qqplot）、直方图（hist）、散点图（plot）、茎叶图（stem）等。统计分布函数有贝塔分布（betapdf）、伽玛分布（gammapdf）、正态分布（normpdf）、t分布（tpdf）、F分布（fpdf）、卡方分布（chi2pdf）等，将这些分布函数后半部分的“pdf”改成“cdf”、“inv”和“rnd”，分别表示为分布的累积概率、分位数和服从该分布的随机数。统计假设检验相关的函数有z检验（ztest）、单样本t检验（ttest）、双样本t检验（ttest2）、卡方检验（vartest）等。多种方差分析相关的函数有单因素方差分析（anova1）、双因素方差分析（anova2）和多因素的方差检验（anovan）等。此外，该工具箱还提供了一些多维统计分析方法，如主成分分析法、聚类分析法等。这些函数在使用时，需要根据帮助文档中给出的信息和例程合理选择参数。

三、Matlab应用于《生物统计学》的教学实例

《生物统计学》的教学包含很多较为抽象的内容。例如，“抽样分布”这一章中，光从理论上讲述较为抽象难懂，学生容易产生厌倦和畏难情绪，但这样的一个过程可以使用蒙特卡洛模拟，通过计算机来直观地呈现给学生。为此，编写了一个基于Matlab的模拟抽样分布程序，学生可以选择不同的总体、不同的样本来考察样本均值的分布情况。软件运行界面如图1所示。

该程序模拟了样本从标准正态总体或参数为1的指数整体中，随机抽取含量分别为5、10、20和50的样本，抽取次数为10000次。程序将这些样本的标准化样本平均数以直方图的形式输出，在图形上与理论总体分布进行比较，同时还计算统计量的各个特征数，如均值、方差、偏斜度和峭度，将之与理论总体的特征数进行比较。

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本文结合生物医学工程专业的特点和理论课的教学情况,针对目前实验课教学过程中所存在的问题,通过从课程设置、教材建设、教学方法、教学内容等几个方面对生物医学工程的实验课进行了探讨，目的是改进实验课教学质量、培养学生创新能力和实践能力，为学生日后的专业发展打下坚实的基础。

【关键词】生物医学工程，实验课教学，教学方法

0引言

生物医学工程专业是一门多学科相互融合，实践性很强的学科，因此实验课就显得尤为重要，通过设置实验课程可以帮助学生更好地理解和掌握本专业的理论知识,同时也是对学生的逻辑思维能力、实践能力和创新能力的一种培养。我们针对在生物医学工程实验课教学过程中存在的问题,对本专业的实验教学模式进行了改革与实践，以满足市场对高素质人才的需求。

1目前实验课教学中的问题

首先，目前我校的生物医学工程专业的大部分实验课程的教学处于辅助理论教学的地位，实验课程成绩仅占课程总成绩的20%左右，因此很多学生存在着较为重视理论课程，而对实验课程较轻视的现象。长此以往的结果就会使得学生缺乏动手能力和分析解决问题的能力。其次,目前的实验课教学不能够发挥学生的主观能动性,不能够培养学生实际动手操作的能力及创新意识。很多数学生在实验课上只是被动地按照实验指导书的实验步骤机械地操作，对实验的原理不能够充分理解。再次，目前实验课的教学不能够根据学生的特点进行因材施教。由于每个学生的动手能力不尽相同,在规定的实验课的时间内，有些动手能力强的学生会较好的完成实验内容，而基础较差，动手能力较差的额学生到了下课时间并不能顺利的完成实验任务。目前的实验教学模式使得不管本次实验完成与否，学生都要离开实验室，而下次实验课又会开始新的实验内生物医学工程专业实验课教学方法探讨赵晓磊齐秋菊霍旭阳*吉林医药学院吉林132013郭春超吉林医药学院附属医院吉林132013容，从而导致动手能力差的同学对实验课逐渐失去了兴趣，不利于培养学生的创新意识和实际解决问题的能力，使得我们并没有达到开设实验课的目的。

2实验课教学的改革措施

针对目前生物医学工程专业实验课存在的问题，结合我校生物医学专业实验课设置的实际情况,按照实验教学的目的的要求，对本专业的实验课教学考核方法，教学内容以及实验室的建设等几个方面进行了一系列的探索。

2.1实验教学内容的改革

在实验内容的设置上需根据教学大纲要求，以学生为主体，旨在实验教学的过程中重点培养学生实际动手操作的能力及提高学生的综合素质。要不断的对实验内容进行优化，强调实验内容的综合性，注重各学科之间交叉的特点，从而将实验内容分为础实验训练阶段、综合应用实验阶段和创新设计型实验阶段。减少以验证理论知识为主的基础性实验的比例，在基础试验阶段主要以培养学生掌握基本的实验技能为主要目的并进一步巩固理论课上的知识点；相应的增设综合应用性实验和创新设计性的实验。在这类实验的过程中，要以学生为主体，指导教师提供给学生实验的任务和要求，并给出一些相关的电路和参考资料，学生进行自主设计实验方案并完成实验，指导教师在实验教学过程中起到辅助作用。目前我校生物医学专业的实验课都开设了综合性、设计性实验。使综合应用性实验与实际生活相联系，以此提高学生的学习兴趣，充分调动了学生的主观能动性。使学生具有初步的科研意识和创新能力。

2.2改进实验教学方法

实验课一直以来都是培养学生实践创新能力的一个至关重要的环节，在整个教学体系中的作用是不可替代的。为了使学生在实验课上更好地发挥主观能动性和调动学生的积极性，改变学生轻视实验课的现状，因此就要求指导老师要根据专业课程的教学规律和特点,，在实验课教学的过程中不断改进教学形式，应在一部分的专业课程中将实验课独立出来，改变实验教学通常依附于理论教学的传统教学理念给学生创造更多发挥主动性的条件，引导学生关注自身的实践创新能力的培养和综合素质提高。另一方面任课教师要在总结以往教学经验的基础上，采取多元化的，,适合各门实验课的考核方式，从多个角度考察学生的实验能力。可以适当提高实验课成绩在总成绩所占的比重，并结合学生在整个实验的过程的表现，包括对实验的预习，实验的操作，实验的结果及实验报告的完成情况都记入学生的实验成绩当中，从而以充分调动学生对实验课的积极性和主动性，有利于提高实验课的教学质量。

2.3实验室的建设和管理

实验室作为教学和科研的重要场所，要充分利用我校的教学资源，设立各门课程的固定实验室，如电子实验室、医学仪器实验室、微机原理与接口技术实验室等。在实验课的教学过程中要有固定的实验小组和实验台。将各班学生进行，每组都有固定的实验，这样有利于实验教师对每组学生进行有针对性的辅导和管理，同时也有利于实验室的器材与设备的管理。同时建立开放式的实验教学模式，学生可以在课外时间通过预约的方式使用实验室，实验教师为学生提供欲做的实验所需要的设备和资料并配备专门的实验教师解决学生实验过程中所遇到的问题，给以相应的指导，这样可以有效的提高实验室的利用率并进一步减少传统实验课所带来的缺陷。

3小结

生物医学工程专业实验课教学是一项长期的任务，应以培养本专业学生的实践动手能力和创新思维能力为主要目标。通过不断的对实验课教学模式进行改革和时间才能够,提高实验课教学的效果和质量。为培养具备医工结合的实用型、创新型人才打下基础。

【参考文献】

[1]周丽华.高校实验教学改革初探[J].淮南工业学院学报(社会科学版),2000,2(3):94-96.

[2]陈庆鄂等.在实验教学中培养学生创新能力[J].理工高教研究,2005,24(6),113-114.

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国家的现代化建设和当代科学技术的快速发展，特别是随着医学与高科技的密切结合，深刻地改变着医学工程技术人员的培养模式，对医学院校生物医学工程技术人才培养提出了更高的要求。本文结合我院实习医院医学工程技术队伍建设现状进行分析，对BME高等教育的培养目标、课程设置、培养模式、质量管理等提出相应的改革思路。

1生物医学工程人才队伍建设基本情况

1.1人才梯队建设现状

(1)知识结构。我国医学工程技术人员从专业来说，绝大多数是改行的，而且多数为中专或无学历，主要靠自学和多年从事本职工作积累的实践经验。大专以上毕业的很少，普遍缺乏计算机、电子类和机械类知识。

(2)年龄结构。各医院现从事医学工程技术人员绝大多数为中老年一代，年轻人员所占比例较小。

(3)人数比例。据文献报道，我国县级以上医院有1300多所，共有医学工程技术人员约5万人左右。从人员数量配置规模上来看，发达国家300张床位以上的医院配置工程技术人员5人，500~800张床位以上医院要配置10@20人，而我国平均每个医院配置工程技术人员不足4人。

(4)职称结构。在被调查的人中，职称晋升工程系列的人员主要是医学院校毕业的学生，中初级及其以下职称人数所占比例较大，职称结构不尽合理。

1.2人才队伍管理现状

(1)管理思路。在医疗仪器设备正常运行的质量控制和质量保证方面，我国既无具体法规制度，又无专门人才。许多医院还是过去的设备科，无医学工程科，工程技术人员编制少、整体素质差。

(2)管理机制。由于计划经济体制传统思想的影响，各医院领导对于投入的所有资产的地位、作用及管理的重要性认识不足，造成管理不善。

(3)继续教育。由于在科研方面缺乏能够做出高水平成果的科研项目带头人，缺乏能影响上级卫生部门领导的医学工程高级学术权威，缺乏医学工程管理决策专家及维修专家，现有人才得不到应有的重视，使他们在培训、进修、职称评定、经济收入等方面都不如临床科室。

(4)人才流失。由于工作环境、工作条件以及经济待遇等普遍较差的原因，使本已缺乏的医学工程技术人才还在不断外流，特别是近几年来毕业的有较高专业基础的人才更是难以留住。

1.3需求情况

(1)工作情况。目前，毕业生从事的工作按百分比大小排序依次为：医疗仪器公司32.7%、医院20.9%、学校或研宄所19.1%、与专业有关的其它公司7.3%、工厂2.8%、政府机关1.1%、其他单位16.1%。从统计数据可以看出，从事本专业工作的毕业生占在国内工作的毕业生总数的50%以上，其中，在计算机研宄所或计算机专业公司等计算机类行业从事计算机应用、计算机编程或计算机销售工作的毕业生数目也比较可观。

(2)社会需求。毕业生目前的工作岗位及就业流向，实际上就反映了社会对具备此类知识和能力结构的人才的需求。而需要生物医学工程人才的主要是医院、医疗器械公司、计算机公司和一些科研机构，他们大多从事与本专业有关的医疗仪器维护、销售、操作、设计或者计算机医学应用等方面的工作。调查显示，未来对于本专业高素质、高层次人才需求的比例有逐年增加的趋势。

2我国医学院校BME高等教育与人才培养现状

我国生物医学工程教育始于20世纪70年代后期，至2001年我国已有42所全日制本科大学（含科研单位）开设了BME系或专业，其中33所是综合性理工科大学设立的，独立的医学院校仅有9所有该专业，培养BME的研宄生、本科生和大专生。据报道，目前我国全日制高校每年培养的医学工程专业毕业生仅约450名，与我国国情和经济的发展不相适应，BME专业毕业生的社会需求缺口较大。我国已有的BME专业大致可以分为2类：一类是理工科大学的BME专业，另一类是医学院校的BME专业。纵观这2类不同大学的BME专业，因学校性质的不同，培养目标也就不同，理工科的BME专业侧重于工科，以培养能从事BME研宄、开发和生产的高级BME技术人才为主要目标，而医学院校则以培养能将工程技术与医学密切配合，能为医疗和医学研宄部门进行工程技术服务，能从事医院仪器设备管理与质量保证工作的高级医学工科技术人员为主要培养目标。

3我国医学院校BME专业高等教育的特点

3.1培养目标

(1)具有系统的现代化电子工程和计算机技术的基本理论基础与实验技能，因现代化电子工程和计算机技术是医学工程技术的核心，其在医学上的应用和普及已成为医学现代化的重要标志之一，这也是我们培养的毕业生能否适应本学科技术水平不断发展需要的关键。

(2)具有解决医疗卫生机构医学工程技术中存在实际问题的技能，具备运用创造性思维，独立自主地发现问题、解决问题，提出新观点，并能从事相应的实践活动，这要求我们在教学内容和技能培养方面，能较好地结合医疗卫生机构工程技术要求和实际需要进行人才培养，使BME专业的毕业生一到工作岗位就能很快适应工作需要。

(3)了解基础医学和临床医学的基础知识，因医学院校BME专业的毕业生大都到医疗卫生机构工作，将要解决一系列医工结合的问题，从事医生与工程师合作的研宄课题和为医疗卫生机构进行科学管理服务，必须具备较好的医学基本知识，使其与医生合作能有共同语言，能恰当地运用现代工程技术解决医学中的实际问题。

3.2教育模式

(1)人才培养的目标模式。培养能够在医疗卫生机构和学校教学、科研部门从事工程技术方面的研宄、开发、教学、技术服务工作，能作为医疗仪器的购置、安装、使用、维修、质量保证和科学管理等工作以及相应的思想道德素质、文化素质、身体素质、心理素质和业务素质要求的医学工程师。

(2)人才培养的教学模式。以近代电子技术与计算机技术为重点，这是我国各级各类医疗机构实现现代化建设对医学工程师提出的主要技术要求。同时按照“打好基础、强化实践、突出创新”的原则，构建公共课、专业基础课、专业科、选修课4个模块的课程体系，灵活安排教学方式。

(3)人才培养的课程模式。以专业技术重点培养为核心，兼顾培养目标所需要的知识和能力结构，合理安排必修课和选修课。重视医学课程教学，医学类课程课时数应占全部专业课程学时数的1/8左右，逐步完善相应的本专业教学大纲和教材建设。

(4)人才培养的过程模式。坚持“以文化课为基础，以专业课为主体，以实习操作为重点，以提高学生动手操作能力，达到岗位合格为目标”的教学改革思路，按照“工学交替、双向参与”的原则，实行“六二”分段，制定系列化训练项目，强化学生技能。

(5)人才培养的评价模式。理论课实行考、教分离；实践课尽可能按照施工验收标准、图纸等与实际工作相一致的成果进行鉴定和审核，同时通过答辩来评定成绩；实行学分制，鼓励学生参加第二课堂等各种形式的实践活动，并按规定计算相应的学分。

(6)人才培养的管理模式。成立由学校、医疗卫生机构、科研单位等人员参加的专业顾问委员会，参与BME高等教育的专业设置论证、人才培养规格的确定、学生的实习实训、推荐优秀的兼职教师等；校内成立领导小组，负责协调教育方案实施过程中的人员调配、资金分配、试点立项课题的研宄实施等。

4我院BME专业教育的实践

4.1转变教育思想观念，明确BME专业教育目标定位

医学院校发展BME高等教育，要以思想观念更新为先导，尤其是要明确医学院校BME高等教育的目标定位。为此，泰山医学院组织人力对BME高等教育，诸如办学性质、培养目标、人才培养模式、教学内容等方面的区别展开讨论。同时广泛吸收政府主管部门、医疗卫生单位、医疗设备公司、科研院所的专家教授成立学校战略发展咨询委员会、专业指导与合作委员会和BME高等教育研宄所，坚持广泛、持久的市场调研，主要是专业建设调研、毕业生跟踪调研和人才需求预测调研。通过讨论和调研，统一了认识，明确了培养目标。

BME高等教育是学校、社会、政府各方共同参与的办学体制和办学机制改革的教育，是高等教育的内外部关系相互作用的结果。BME高等教育需要各方面的支持，政府行为和政策上的控制是必要的。在几年来的教育过程中，省、市各级政府在计划导向、人才政策导向、税收扶持、信贷扶持、财政扶持和法律保障等方面发挥了积极作用，泰山医学院校BME高等教育正逐步建立起新的机制。

4.2深化专业教学改革，不断创新人才培养模式

教育创新和培养创新人才是面向新世纪BME高等教育的重大课题。BME高等教育对于培养创新人才在功能上是极其有限的，而企业、科研院所的生产或科研活动恰恰是知识的最好运用和实践，其蕴藏的教育潜能是巨大的。几年来，学院紧紧围绕经济发展战略，积极参与高科技的推广应用。把BME高等教育的人才、技术、信息优势与企业的生产技术、设备、一线的试验及应用条件、系统应用技术的实际管理等优势结合起来，建立以学院为依托，面向市场的科教一体化网络。学院成立了BME研宄所，建立经济实体，形成了“产业促专业，专业带产业”的科学体系。

为了实现BME高等教育的培养目标，学院把专业教学课程体系改革作为突破口，建立起与培养目标相适应的专业理论教学体系；根据专业能力要素需要，加大实验、实训等实践性教学环节创新教育力度，建立与理论教学相适应的实践教学体系；注重改革教学方法、教学手段以及考核方式，增强学院发展后劲；加强实践基地建设，营造仿真职业环境，培养高素质的技术应用性人才。充分发挥实体作用，实施现场教学；实行学期“六二”制，增加实践时间，培养操作技能。

4.3加强教学基本建设，落实专业人才培养方案

学校在人才培养方案的落实、教学计划的制定、实验室与实训基地建设、师资队伍建设、教材建设等各方面都投入大量精力，多次进行研宄，并先后出台了一系列方案、措施，在各个方面给予政策支持：一是在师资调配、进修、培训、聘请兼职教师等方面给予政策优惠；二是设立专业教学改革专项经费；三是提倡和鼓励教师、学生进行科学研宄和成果转化，加强“双师型”师资队伍建设，提高教学、科研水平，建立了一支数量适当、素质优良、结构合理的教师梯队。

在争取得到政府支持的前提下，学校注意加强与科研院所、企事业单位联合办学。在联合办学中，科研院所、医疗卫生机构作为学校的实训基地，学校作为科研院所、医疗卫生机构的研发基地；学校聘请科研院所、医疗卫生机构高级管理人员和高级工程师作为学校BME专业兼职教授，同时医疗卫生机构聘请学院教师为技术顾问，校企双方真正做到了优势互补，共同发展。

4.4瞄准社会需求，实施模块教学

根据社会和市场要求设置专业，把原来部、系只管教学的职能加以扩充，制定教学、科研、生产管理、年度责任制及相应的考核办法等，把原来的实验室、实验场建成具备经济功能的专业实体，解决“校企不分、权责不明”阻碍企业持续发展的瓶颈。学校既可以利用现有的实验室、实验场和研宄所创利增收，又可将学生课堂实习转变为工厂化实习，同时也较好地解决了校园文化和企业文化的冲突，这是学校实行“产教结合、校企合一”获得成功的标志。

做到优化教学内容，主动面向生产。专业实体形成后，BME高等教育做到了对专业教育内容的“一增”、“二减”、“三补”、“四调”。对现行实践教学计划，实行“六二”分段，通过周密安排，制定了更为详细、科学的教学实习计划。学校利用医疗卫生机构设备优势培养学生，教师到公司实践，学生到公司顶岗实习；公司利用学校BME专业的人才优势，帮助公司进行技术攻关，为公司解决技术难题。让学生在实习过程中，逐步培养对各种工作的技术要求和操作技能的适应能力。

5关于我国BME专业教育人才的思考

(1)生物医学工程教育层次。21世纪的生物医学工程将会把所有生物医学工程学的优势集中为一体，形成一种全新的生物医学工程学科，同时也将带动我国生物医学工程教育的改革与发展。为适应新世纪要求，制订出生物医学工程教育层次的建设与发展规划是非常有必要的。我们要积极扩大研宄生招生数量，稳定本科生招生规模，学制可以考虑为五年，限制或减少专科层次以下学生的在校人数。

(2)师资队伍建设。师资队伍建设一直是我国生物医学工程高等教育的瓶颈，因此，必须加强教育理论以及生物医学工程学相关理论的的学习和普及工作，建立全校性、部系性的教学质量监控组织机构，建立起有效的奖励与惩罚激励机制，加强有关人员的专业培训，重视院系在生物医学工程教育教学质量监控与评价体系中的主体地位，加强对院、系教学工作的指导和督导。

(3)创新教育的运行机制。创新教育的运行机制是创新教育的内部关系的各要素间相互联系的工作方式与运行原理的总称。创新机制包括：决策与管理机制、保障与激励机制、调节与约束机制、运作与发展机制。良好的运行机制是进行创新教育的有效保障，探索医学院校生物医学工程高等教育创新教育运行机制，即组织基础、驱动机制和导向机制，对于生物医学工程创新教育的发展至关重要。