医用电子仪器和图像处理的实践课程建设

　　1 引言

　　生物医学工程专业培养的是具有良好的人文素养和团队合作精神，系统掌握该学科的基础理论、基本知识和基本技能，并且可以从事医疗器械和医疗卫生相关行业企事业单位相应岗位的工作，比如工程技术的研发、售前售后服务以及管理方面的工作，或者在工程类专业继续深造攻读研究生。使其具有较强的知识更新能力和创新意识的生物医学与工程科学相结合的应用型专业人才。

　　专业创新设计与实践是本专业生物仪器方向的创新课程，而其所涵盖的医用电子仪器，医学图像处理这两门课程均为生物医学工程专业的核心课程，在实验室建立专业化多元化的创新设计与实践教学平台是完善两门核心课程实践教学环节的重要基础，最大限度开发实验室的已有资源，与该两门核心课程理论研究部分形成紧密呼应，培养学生的创新意识和实践动手能力。

　　专业创新设计与实践课程已经于 2013 学年第一学期在本系生物医学工程专业开设，教学效果明显。该门课程首先是面向本专业 2010 级生物医学仪器方向的学生开设，并逐渐扩展到全系其他年级该方向的学生。专业创新设计与实践课程主要是构建创新型实践人才，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才，提高学生人文素养、科学素质，进一步激发学生积极参与科学研究、技术开发、学科竞赛等各类社会实践活动的创新热情，培养大学生创新精神和实践能力，使其在步入社会后能够进行创新研究、设计与实践。因此，合理建设专业创新设计与实践这门课程，并将其与本专业的核心课程相联系是生物医学工程专业进一步深化教学改革，提高教学质量的关键点之一。

　　2 医用电子仪器实践课程建设

　　作为生物医学工程专业核心课程之一的医用电子仪器，该门课程的实践教学部分是专业创新设计与实践课程的重要组成部分。根据系里设置的教学大纲和教学计划，本课程分为两个部分，包括 72 学时的理论教学课程和 36学时的实践教学环节，在理论教学部分中，主要介绍在生物医学工程领域比较典型的医学电子仪器的原理和电路设计组成，是一些医院常用的心电图机、监护仪、B 超、脉冲治疗仪、血压计、体温计等，使学生充分了解这些常见仪器的工作原理和电路设计以及一些经典线路表示，但是单纯的理论教学往往只是纸上谈兵，不能让学生加深对该仪器的操作及故障维修，从而仅仅使学生停留在知道的层面上，因此为了使仪器的构造和使用深入人心，系里特意组建专业创新设计与实践教学平台，其中一部分专门为满足医用电子仪器的实践教学环节。

　　医用电子仪器实践教学环节的设置是以创新型人才培养模式改革为切入点，以培养学生创新实践能力为目标，建设专业教学平台，完善学生的知识结构体系，提高学生的创新能力和实践能力，因此在实践课程的设计中增加了许多创新实验的环节，主要从以下三个方面进行课程设计。

　　首先，体现在仪器的操作和使用上，使仪器的使用更贴近实际。医用电子仪器实践课程主要开设四个主要实验模块，分别包括：心电图机的使用和维修，脉冲治疗仪的操作使用，体温计的设计与实现以及监护仪与 B 超的操作演示。

　　四个实验包含五种主要医学仪器，可以使学生通过自编讲义以及仪器使用说明去操作仪器，加深对每一个仪器的了解和认识。在心电图机的使用上，通过分组，每三人一小组，组员之间通过学习的理论知识操作心电图机，并互相进行不同导联的心电图测试，对组员的心电图情况进行记录并对自己得到的心电图曲线进行分析，深入理解课本内容，操作仪器。而脉冲治疗仪和监护仪以及 B 超的操作也是依照具体的实验讲义进行使用，使仪器屏幕上显示出相应的曲线波形，并对操作结果进行分析，做出实验报告，深入了解仪器的使用操作注意事项。

　　其次，体现在仪器的电路探索与设计上，使学生真正理解仪器的电路设计原理与故障维修问题。在心电图机实验模块，系里专门采购具有电路板的心电图机，一方面让学生可以通过拆装心电图机了解体现在课本上的电路大图，并能清楚地指出与电路图上一一对应的十个电路模块及其所起的作用，深刻理解心电图机的内部电路构造；另外，不同小组之间还对心电图机进行故障制造，让其他小组成员进行故障的解决和维修，以此来进行竞赛，提高学生们的学习积极性，更进一步锻炼学生的动手能力和创新思维。

　　最后，显示在电路的设计与电路图纠错方面，提高学生的创造设计和应用能力。在体温计设计的实验模块，通过讲义中给出的电路提示，首先对电路进行错误纠正，找出电路中存在的问题，并在此基础上设计出温度计的整套电路图，并根据实验室提供的材料焊接电路板，最终通过实验测试电路板能否实现温度计的相关功能，完成电子温度计的电路板设计，充分锻炼学生的创新设计能力。

　　3 医学图像处理实践课程建设

　　医学图像处理的实践教学是生物医学工程专业创新设计与实践教学平台的另一个重要组成部分，同时与医学图像处理理论教学环节共同构成生物医学工程专业的核心课程，该课程不仅介绍图像处理领域的基本处理方法与基本理论，更特殊的是它针对的是医学上的图像，比普通图像更具有挑战性。因此要求学生不但要掌握相关的医学图像成像设备工作原理，而且要熟悉对于特殊医学图像的算法特点和过程。由于本课程理论性很强，单纯的理论讲解和传授只会让学生感觉到课程的枯燥乏味，只有寻求正确的实践课程与理论相结合才能使学生真正掌握相关的理论算法。

　　传统医学图像处理实践教学模式，一般都采用机房上机，教师设计题目进行实验演示，学生再照搬学习的方法，为了打破这种填鸭式的实践教学模式，系里专门开设医学图像处理分析实验室，作为专业创新设计与实践教学平台的一部分，打造多元化的医学图像处理实践教学课程。主要从以下两个方面进行改革：

　　其一，在实践教学课程中不再专门设计具体限制的题目，可设计一些开放性质的题目让学生进行课程实验设计，对学生的创造性思维进行锻炼。针对医学图像多种多样的特点，分为很多种，如 MR 图像、CT 图像、X 光片等不同设备形成的影像，或者针对身体不同部位获得的图片，让学生选择感兴趣的部位和成像设备图像进行处理，并将学生分成一个个小组，每小组三人，分别针对一个具体的图像处理算法进行设计，使用三种不同类型的图片进行实验，完成课程实验报告，并提交检查实验仿真结果，锻炼学生对一个完整课题的设计和实现，活跃学生的创新思维和应用能力，为学生进行毕业课题的设计奠定良好的基础。

　　其二，鼓励学生参加一些学科竞赛和创新训练计划，包括学生申请科研课题或者参与教师课题研究等，并且通过开放实验室来充分调动学生的课余积极性完成医学图像处理方面的教研课题。学院每年都会组织学生申报科研课题，系里针对医学图像处理课程的实践教学要求，也有相应的老师对图像处理方面的创新训练课题进行指导，训练学生的创新实践动手能力，并购买相关图像采集系统来进行仪器方面的支持，通过学生在医学图像处理课程上学到的理论让其在实验室完成科研课题，这也成为医学图像处理实践课程不可缺少的一部分。

　　4 专业创新设计与实践课程考核设置

　　为了充分发挥专业创新设计与实践教学平台的作用，特设立与传统期末考试不同的考核方式。由于医用电子仪器和医学图像处理实践课程的特殊课程设置，本课程特别采用平时操作互相打分与实验设计报告教师打分相结合的方式进行考核，另外还针对实践课程的专业性和创新性，在给分过程中将设立答辩环节，由学生采取实验课题汇报的形式展现自己的实验仿真设计结果，从而进一步锻炼学生的科研能力和创新思维。

　　5 结论

　　文章提出的实践教学课程已经部分应用在 2010 级生物医学仪器方向的学生中，并极大地提高了学生的实验热情和动手能力，训练了学生的创新意识，具有明显的可行性效果，为今后学生进行科学研究和社会生产实践奠定坚实基础。

　　专业创新设计与实践课程的建设探索主要用来培养学生的综合素质与专业创新实践能力，以学生专业创新与实践计划的构建为核心设置创新实践学分，纳入生物医学工程专业人才培养方案，进而实现第一理论课堂与第二实践课堂教学活动的有机互动，为学生个性发展与素质和能力培养创设条件与环境，为学生专业创新设计与实践课程搭建平台。

　　参考文献
　　
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