張曉楓

[摘要]針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的多學(xué)科交叉性與涉及領(lǐng)域的廣泛性特點，在分析傳統(tǒng)實驗教學(xué)弊端的基礎(chǔ)上，結(jié)合長春理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗室在專業(yè)課實驗教學(xué)工作中的探索，闡述了科研引領(lǐng)多學(xué)科融合式實驗教學(xué)的意義和內(nèi)涵，探討了提煉科研項目、整合各個專業(yè)課程的實驗教學(xué)方法在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的實踐效果，并對進(jìn)一步發(fā)展和完善有生物醫(yī)學(xué)工程特色的實驗教學(xué)提出建議。

[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學(xué) 交叉學(xué)科 創(chuàng)新能力 實驗教學(xué)

一、引言

生物醫(yī)學(xué)工程是將工程學(xué)與生物、醫(yī)學(xué)緊密結(jié)合，旨在探索生命的產(chǎn)生、演化規(guī)律，并利用工程技術(shù)手段，為人類生命健康問題提供有效的解決方案，包括疾病的診斷、監(jiān)測、控制、預(yù)防和治療等。生物醫(yī)學(xué)工程作為交叉學(xué)科，它涉及生命、電子、光學(xué)、信息、材料、藥學(xué)等多個領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的交叉性和綜合性，在生命科學(xué)中占有重要的地位。[1]長春理工大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)成立于1995年，主要以生物醫(yī)學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)成像及信號處理、生物醫(yī)學(xué)光學(xué)為主要教學(xué)研究方向。涉及的領(lǐng)域含有若干分支與廣泛內(nèi)容，發(fā)展速度相當(dāng)迅速。一方面，這些相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，為培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)人才不斷提供新的理念、理論、知識與手段；另一方面，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)不斷面臨各種新的挑戰(zhàn)。

為了貫徹長春理工大學(xué)教學(xué)研究型大學(xué)的教學(xué)理念與實施創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，滿足日益提高的實驗教學(xué)要求，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以培養(yǎng)具備理、工、醫(yī)、電、算、才、光等多學(xué)科交叉知識的專門人才為主線，把學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)過程。

二、傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式都是以理論課為主，實驗課為輔，依附于理論課程。專業(yè)課程的學(xué)時是其相應(yīng)實驗學(xué)時的3-5倍，理論課程講授后，只是實際操作驗證1-2個實驗項目。這樣的實驗教學(xué)效果相當(dāng)差，學(xué)生只是通過幾個學(xué)時的時間驗證理論課程當(dāng)中的一兩個知識點，對于整個專業(yè)課程的認(rèn)識大多是還是停留在理論認(rèn)識，不要說創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，就是簡單的應(yīng)用也不能夠完成。在各個學(xué)科都飛速發(fā)展的時代，還停留在以往的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式是行不通的，生物醫(yī)學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)改革迫在眉睫。

三、科研引領(lǐng)多學(xué)科融合式實驗教學(xué)

想要提高實驗教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量與效果，首先，必須提高實驗教學(xué)的地位，使其不再是理論教學(xué)的附屬，這樣，學(xué)生才會從思想意識上真正重視實踐學(xué)習(xí)[2]。2010年起，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)帥先將生物醫(yī)學(xué)電子儀器、智能儀器、生物醫(yī)學(xué)分析儀器等課程的實驗部分與其理論課分離出來，單獨設(shè)立了2門生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗系列課程，且確定為必修考試課程，為實驗課程編制了相應(yīng)的實驗教學(xué)大綱。增加了實驗課程的學(xué)時數(shù)， 為原來幾門專業(yè)課實驗學(xué)時總和的一倍。在實驗單獨設(shè)課以后，實驗課程內(nèi)容的制定猶為重要。

獨立的實驗教學(xué)內(nèi)容需要涵蓋多門專業(yè)課程的核心內(nèi)容，需要教學(xué)團(tuán)隊的教師歸納和制定。而最簡潔最為有效的方式即為由指導(dǎo)教師在科研課題中提煉出一系列科學(xué)問題，通過這些科學(xué)問題的側(cè)重、難易、特點將其設(shè)計為實驗項目。因為任何一個科研活動都是一個系統(tǒng)的工程。以生物醫(yī)學(xué)信號的采集、處理為例，實驗部分可能包括傳感器的設(shè)計、信號調(diào)理電路設(shè)計、單片機(jī)接口設(shè)計、上位機(jī)通信設(shè)計、及上位機(jī)軟件編程（包括數(shù)據(jù)的分析、處理、識別、計算）等。在這些步驟中，研究的核心可能只是其中1或2個步驟，其余部分則應(yīng)該是經(jīng)典和成熟的方法和手段，對這些方法和手段，可以通過篩選、論證和驗證后[3]，將其成熟部分先期轉(zhuǎn)化為驗證、綜合性實驗項目，而將其中較有難度的問題作為設(shè)計性或開放性實驗項目。這樣，學(xué)生在實驗過程中可以認(rèn)識到自己所做實驗是正在進(jìn)行的專業(yè)前沿性科研的一部分，不僅在實驗中學(xué)習(xí)了專業(yè)知識，而且對專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢有了深入了解；另外通過學(xué)生實驗，又可反過來檢驗此方法和手段的成熟合理程度， 啟發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的新想法和新思路，并讓學(xué)生以思考題的方式參與討論，能否進(jìn)一步修改或創(chuàng)新等，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識。

四、實驗教學(xué)層次及實驗教材改革

按照循序漸進(jìn)、因材施教的原則，“生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實驗系列課程”建立了四個層次的實驗內(nèi)容，1.驗證型實驗：由教師提出實驗方案及具體步驟，由學(xué)生具體操作驗證；2.綜合型實驗：包括兩門及以上課程知識點的實驗項目即為綜合性，在整合多個專業(yè)課程后開設(shè)的獨立的實驗課程中應(yīng)均為綜合性實驗；3.設(shè)計性實驗：由教師提出實驗?zāi)康?，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案及步驟，準(zhǔn)備實驗器材；4.研究型實驗：通過前期實驗的積累，由學(xué)生提出一個感興趣的專業(yè)實驗項目，學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行相對獨立的科研活動，進(jìn)行資料查詢、方案設(shè)計、理論論證分析等全過程。

針對前三個層次的實驗教學(xué)需要有配套的實驗教材來為學(xué)生了解實驗內(nèi)容，為學(xué)習(xí)實驗方法和指導(dǎo)實驗過程提供第一手材料，學(xué)生對實驗的預(yù)習(xí)和了解程度直接影響著實驗的操作過程。所以要求實驗教學(xué)教師要根據(jù)新的實驗教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，對實驗教材進(jìn)行編寫，并不斷更新。改革實驗教材必須改變從前實驗指導(dǎo)書只是交待實驗內(nèi)容和實驗方法的寫法，應(yīng)該加入實驗的相關(guān)理論知識、器件的基本知識和測試及數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，自成體系，同時融合多學(xué)科教學(xué)研究和教學(xué)改革的最新成果。

五、結(jié)語

在該模式實驗教學(xué)中，能讓學(xué)生實實在在體會到理論所學(xué)與科研實際的結(jié)合，了解科研的全過程，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性， 開闊學(xué)生視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。這也要求實驗教學(xué)能在實踐中不斷探索、不斷完善，加強(qiáng)實驗隊伍自身的創(chuàng)新，讓實驗技術(shù)人員在創(chuàng)新教育中發(fā)揮更大的作用，使專業(yè)實驗室真正成為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的搖籃。

[參考文獻(xiàn)]

[1]郭圣文，吳效明.理工類院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志.2013，30（2）：4084-4088

[2]秦鋼年，萬輔彬.獨立設(shè)實驗課帶動實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2004，23 （ 7） ： 75-77

[3]陳衛(wèi)汝.試論實驗技術(shù)隊伍的建設(shè)[J].實驗室研究與探索， 2005，24（11）： 114-115， 125.

（作者單位：生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 長春理工大學(xué) 吉林長春）