《专业课程设计》实验教学模式探索与实践

专业课程设计实验教学模式探索与实践【摘要】专业课程设计是广东医学院生物医学工程专业实践类课程，为了锻炼学生的实际动手能力和综合运用专业知识的能力，本文在传统课程实验教学模式的基础上进行了新的探讨与实践，经过几年的教学实践证明，新的教学模式改善了教学效果。【关键词】生物医学工程专业课程设计实验教学教学模式【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）02-0161-02一、问题的提出广东医学院生物医学工程专业主要面向广东省各级医院和各类医疗仪器公司培养临床工程方面的人才，在面向实际工作之前，需要掌握基本电子设备的使用、电子测量基本方法、简单电路故障的检查与排除以及计算机接口技术和软件技术等方面的基础知识和锻炼，在专业基础课程教学中也会有以上几方面实际动手能力的锻炼，但都是在若干基础课程的实验环节中进行的，这些课程的实验教学仅为基础的实验教学，与面向实际工作的要求还有一定的距离，主要存在的问题有：（1）实验平台是现成的实验装置，学生只需要按步骤动手接线，一旦离开了实验装置，学生几乎不知道如何去动手进行实验；（2）实验内容是对课本理论知识的验证，内容固定且单一，仅为验证电路的原理；（3）实验时间较短，每次实验一般只有23节课，可以完成基本实验内容，但无法进行深层次的实验研究；（4）前后两次实验间隔较长，有些仪器设备或实验方法在前次实验中已经用过，但在下次实验中因为时间长又忘记了。因此在这些基础课程的实验教学基础上，需要进行一个综合性实验，尽量多地解决上述问题，专业课程设计就是这样一门实践类课程。二、专业课程设计课程实验教学新模式探讨专业课程设计主要以实验教学为主，而且是自主型实验，由学生自行综合应用所学专业知识，设计并实现一个包括硬件电路和计算机软件在内的系统，实现医学信号的采集、放大、滤波、模数转换、传输以及计算机数字信号处理与网络传输等功能，还需要针对所设计的内容、过程和结果撰写设计报告，记录设计过程与结果。相对于传统的实验教学模式，主要进行了实验类型、实验开展方式、实验指导方式和实验考核方式等几个方面的改革。1.实验类型改为设计型传统的电子技术实验教学是在一定的实验内容范围内，根据既定的实验线路在实验装置上进行电路连接，测量若干电路输出结果，这种实验是对所学理论知识的一种验证，学生几乎没有进行设计的机会，只是机械性地按一定的步骤和方法进行实验，即使要进行电路连接，也是有确定的实验线路图进行对照的，只要按照实验步骤和实验要求连接实验线路图，实验结果就会得到。专业课程设计实验中，为了改变这种机械性按步骤进行实验的传统模式，充分锻炼学生的实际动手能力，改实验内容为设计型，根据给定的一个内容，由学生自行设计实现方案，并且付诸实践，在设计过程中，由学生先进行各个单元模块的设计与实现，然后再进行总体系统的连接与实现。整个过程视学生能力不同，需要的时间不同，实验时间不是传统的固定时间，而是由学生自己安排与分配实验时间，自由度与自主性很大，很快完成基本实验内容的可以继续在广度和深度方面进行深入研究。2.实验分组，各司其职如前所述，实验过程中需要进行很多模块的设计，因此个人很难完成整个实验，即使能完成也需要很长的时间，这对于一门确定课时的课程来说是不可能的，因此，专业课程设计采取了一种新的实验开展方式，即实验分组各司其职，由若干个学生自行组合成一个设计小组，共同进行一个设计题目，每组根据设计内容进行模块细化，每个人负责一定的子内容，所有人同步进行，由专人负责整体协调，成员各司其职，这样既可以保证实验进度，每个人又可以根据自己对专业知识的掌握程度，负责相应的模块设计工作。在进行模块设计时，大家各自进行自己负责的内容设计，一般是自己掌握的比较好的地方，但其他模块可能就不是自己熟悉的，在模块设计结束后需要各个模块进行连接测试，这时候就需要各个模块设计者在一起进行测试，需要和对方进行沟通，了解对方设计的模块，因此可以熟悉整个系统，达到实验教学目的。每年进行设计实验时，每组7人左右，有一个组长全权负责本组各项事物与实验安排，其他成员按各自负责内容分配有模拟硬件设计与测试、模数转换与接口设计与测试、计算机端软件设计与测试、设计报告撰写以及电路板焊接等，整个系统的实现离不开每个人的工作，因此设计成员有压力也有动力，在进行设计时，大家的积极性都很高，都能全身心投入。3.实验指导方式进行网络化尝试传统实验教学时，学生遇到问题无法解决需要老师指导，因为是特定的实验内容，事先都进行了仔细的备课，因此老师指导起来得心应手，遇到的问题大多都相同，可以在实验前针对易出现的问题进行统一讲解。而在专业课程设计实验中，由于实验内容广泛，每次各组进行的实验进度和实验方案不同，每个人具体进行的实验内容也不同，因此学生遇到的问题会很多，而且各不相同，每年都会有新问题出现，这给老师统一备课带来很大的不便。针对这个问题，在专业课程设计实验教学中，进行了基于网络教学的新模式探讨，利用实验室现有的计算机资源，搭建实验室网络，建立WEB服务器，开发基于实验内容和实验指导的专题网站，将实验内容、相关参考资料、进度安排、经常会遇到的问题与解决方法、往年的设计经验等内容等通过网站发布，学生在实验室中可自行浏览。通过这种方式，学生遇到问题时，老师会首先要求学生查阅网站相关资料，如果没有，老师就先着手解决问题，然后总结情况，将新问题与相应的解决方法发布在网站上，这样逐渐积累，网站内容就会越来越丰富，老师的教学压力也会越来越小。4.实验考核尝试采用新的方式传统课程考核时，理论课程一般采取笔试的方法，实验课程一般采取做实验的方法。本课程既有理论环节也有实验环节，且以实验环节为主，因此，在考核时，采取了新的模式，不进行理论笔试，也不进行实验，而是采取了多种方式结合的形式，主要进行了以下几方面的考核。（1）集中汇报，现场演示，在设计的最后进行一次集中上课，主要进行每组设计的验收，采取的形式是每组先进行公开汇报设计内容与成果，然后进行现场操作，演示操作过程与设计结果。（2）每组在结束时需要提交设计报告，每份报告都按照统一要求的行文格式，详细记录各组设计的过程和结果。（3）提交每组设计的成品即电路板，电路板按照统一要求的制作标准，要求由各组自己焊接而成的。（4）在实验室服务器上提交设计过程中的相关电子材料。因为要进行集中汇报演示，因此每组在进行设计实验时，都有一定的压力，互相之间也有竞争，都想着在全班同学面前表现一下，因此对自己的设计都非常用心，遇到问题也都积极去寻求解决方法，传统的课程大多数是为了考试为了上课而去学习，而这个实验课程真的是为了学东西做东西去学习，教学效果是不一样的。具体考核采用了分项评分的方法，具体考核项目和方式见见表1。表1实验考核成绩评分表在实验室的网站上有关于表1中的每项详细的评分依据，设计汇报考核和操作演示是由各组代表组成的评分小组进行现场评分的，其他都是由老师评阅，其中器件损耗一项因为目前条件不具备，暂时未计分。5.教学模式改革效果分析课程实验教学过程中，通过设计型实验，加强了学生对专业知识的理解和掌握，通过分组进行实验锻炼了学生团队合作的能力，通过网络化实验指导加强了学生自主查找问题答案的能力。经过设计实验后，学生普遍反映，学了三年的专业知识，在这个设计实验中真正地得到了应用，自己的动手能力得到了充分的锻炼，通过自己的实验，也加深了对医疗仪器内部的工作原理和产品的研发过程的理解，正如2009级学生在设计报告里写的“通过自己亲自动手，才能真正认清理论和实践的区别，才会知道自己的差距在哪里，问题出现在哪里，才能学到真正的东西”。同时，专业课老师也反映，在设计进行时经常有已经学过的学生去问一些实际使用中的问题，并且这些学生会将学习心得告诉下一届学生，让他们在专业基础课学习中认真学习。三、结束语专业课程设计课程实验教学改革从2005级生物医学工程专业学生开始逐步进行，主要进行了教学类型、实验开展方式、实验指导方式和考核方式等方面的探索与实践，到目前为止已经经过了5届学生共48组的教学，基本确定了新的教学模式，取得了明显的教学效果。新的教学模式虽然比传统模式有了很大的改进，但仍然需要继续改进，接下来将要进行的是搭建实验网上讨论区，让每年进行设计的学生的交流能永久保留下来，这样后面的学生就可以直接了解相关的问题，更加有助于设计实验；另外就是学生在进行设计时，对器件的使用没有节约的概念，电路测试结果不正确时，首先想到的是换一个新器件，因此需要构建一个器件使用的审批与统计系统，记录设计时损耗的器件，加强学生的成本概念。课程教学模式的改革是一个尝试，教学方法也在不断完善，新的实验内容也在不断充实中，既要与传统课程不同，也要不断有新的内容充实进去，这样才能给学生以吸引力，前面的路还很长，还要不断探索。参考文献：1黄晓龙，张世禄.关于传统课堂教学引进网络教学的探究形成以传统课堂教学为主、网络教学为辅的课堂教学模式J.科技信息，2008，（17）：2282292王欣，张毅.基于“项目驱动”的新型教学模式研究J.东北电力大学学报，2012，32（2