在医学高校中《医用传感器》课程的实验教学改革探讨

　　1.引言

　　在医学高校中，《医用传感器》是生物医学工程专业一门知识面较宽、综合性较强的专业必修课，着重研究用于生物医学信号检测方面的各种传感器。实验教学一直是高校培养学生理论联系实验，提高实际动手和分析问题能力的重要环节和途径。对于《医用传感器》这门课程，实验教学是不可缺少的重要部分，是理论联系实际的关键环节。因此我院迫切需要对《医用传感器》课程的实验教学现状进行相应改革，旨在加深学生对医用传感器检测原理的理解，达到设计和应用医用传感器的目的。

　　2.实验教学现状分析

　　我院《医用传感器》课程总共72学时，其中实验教学占24学时。在教学计划上，实验课从属于理论课，没有独立的学分教学体系，存在“重理论轻实践”的现象，大大影响了对学生的学习主动性和动手能力的培养。

　　实验设备目前采用的是浙江大学精密仪器系研究生产的CSY-2000系列。这种仪器集种传感器、显示仪表于一体，组成了一个完整的测量系统。学生做实验时，按照实验指导书上的线路图简单地连几根导线就完成了实验，对于使用的传感器检测原理、测量电路等很少知晓，很难达到理论与实践结合的目的。

　　CSY-2000系列可以做35个实验，但符合教学大纲要求并且和生物医学工程专业结合的实验很少，其主要原因在于生物医学工程专业对传感器有特殊的要求。而且实验基本上以验证性为主，综合性、设计性实验较少，无形中限制了学生创造性思维的发挥。例如，在CYS实验平台上使用光电传感器测量转速，这样的实验内容在生物医学工程专业并不需要，但生物医学工程专业可以利用光电传感器探测人体脉搏波，并能测量人体血氧饱和度等生理指标，这样才能使学生将学到的理论知识和医学检测相结合，激发其学习的兴趣和创造力［１］。

　　3.实验教学改革的探索与研究

　　本课程的实验教学改革在我校生物医学工程班级进行，结合我院的医学背景，主要从实验教学内容、实验教学方法和实验考核机制三个方面进行改革。

　　3.1实验教学内容的调整

　　增加实验学时数，由原来的24学时增至30学时。将实验教学内容分为两大类：验证性实验和设计性实验。

　　验证性实验依附于课堂理论教学，侧重于加强学生对基本传感器原理的理解、测量方法的掌握及测量结果的分析。目前，我院已开设8个验证性实验内容，每个实验3个学时，以电阻式、电容式、电感式和霍尔式等传感器为主要内容。学生必须在规定的时间内完成实验和实验结果分析，上交实验报告。将MATLAB软件引入实验中，利用其强大的代数运算和化简功能对传感器实验数据分析处理、绘制曲线。

　　设计性实验内容以传感器为主并与具体电路构成应用系统，用“任务书”的形式下达给学生，一般3―4个学生为一组。表1给出了设计性实验内容［２］。每组学生自行选择一个题目作为实验内容，为6个学时，大部分实验只给出实验任务和要求，而不规定具体的实验方法及步骤，让每个学生亲自动手发挥传感器的功能，这样不仅能提高学生的独立操作能力，更有利于增强实验教学效果。并且鼓励学生在实验中结合LabVIEW软件，降低实验成本，即各种类型的传感器将非电量转换为电信号，经过必要的滤波和放大等电路后，通过安插在电脑中的数据采集卡，将调理后的信号转换为数字信号输入计算机中，利用LabVIEW界面，完成对被测对象信息的显示、存储和数据分析处理。要加大实验室开放时间，给学生提供更多、更方便的实验机会，通过实验不断巩固课堂上学到的理论知识。

　　3.2实验教学方法的革新

　　首先，长期以来，传统的实验教学从实验原理到步骤都由老师面面俱到地讲解，然后由学生按部就班地操作。这样的教学方法使学生处于消极被动的地位，学生的动手能力没有得到真正的培养，严重阻碍了综合素质的培养。因此应采用启发式教学方法，即在实验开始时，就要求学生完成实验预习，实验课上采用启发提问的方法，引导学生自己分析实验的线路图，并对实验得到的数据分析处理。一旦学生在自己的探索中完成实验，就会有一种成就感，就会觉得相关的理论知识不再深奥难懂。

　　其次，在传统实验教学中，各个实验往往相互独立，学生等到下次实验时，对上次的实验内容已经印象不深刻了。因此在实验内容的安排上，可以将针对同一被测量的实验安排在一起，通过比较法加强学生对实验内容的理解与掌握。如测量位移的传感器就有电容式传感器、霍尔传感器、电涡流传感器等。这些传感器由于结构不同，工作原理不同，因而测量精度有所不同。学生可以通过比较测量结果的非线性误差，达到对整个理论知识的融会贯通。

　　此外，在线路或仪器出现故障时，应鼓励学生自己动手分析故障原因并加以排除，而不要让老师或者实验员直接解决，这样可以激发学生主动思考。在实验过程中，要多给学生验证自己想法的机会。只有通过亲手验证，学生印象才会深刻，这样往往比验证一个老师给定题目的效果更好。

　　3.3实验考核机制的改进

　　考核方式是教学管理中的一个重要手段，发挥考核方式的监督作用是保证实验教学改革顺利进行的关键［３］。目前，以实验报告成绩定优劣的只注重结果而忽视过程的考核方式，严重影响了高技能专门人才的培养，因此，需要对考核机制改革。将实验课总成绩分为验证性实验（占70%）和设计性实验（占30%）两部分。验证性实验=10%考勤+30%实验操作及实验完成情况+60%实验报告；设计性实验主要以学生最后完成情况作为成绩评定。这种考核办法一方面督促学生按时上课，增加出勤率，另一方面增强学生的实践意识，充分重视能力的培养，对提高学生的操作能力和解决实际问题的能力都有很大的帮助。

　　4.结语

　　《医用传感器》是一门实践性很强的课程，要注重将实验教学的改革与理论教学改革相结合，相辅相成。改革不仅能让学生的实验能力得到训练和提高，更重要的是能培养学生的动手能力和分析解决问题的能力。随着科学技术的不断进步，实验内容应不断改进，使《医用传感器》课程的实验更贴近生物医学工程的实际需求。