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本文作者：劉劍 楊立才 劉常春 單位：山東大學控制科學與工程學院

生物醫學工程是利用工程技術研究生命科學現象,運用工程手段解決生物醫學基礎理論及臨床應用問題的綜合性專業[1]。其中“生物醫學傳感器與測量”課程的教學是專業教學體系的核心組成部分。近年來,隨著微電子技術、新材料技術和電子信息技術的飛速發展,各種新型生物醫學傳感器不斷涌現,原有的教學內容顯得有些陳舊。筆者結合科研背景,提出“興趣引導,自主學習,實踐探索”的指導思想,嘗試對本課程教學內容和教學方法進行改革。

1教學內容的改革

本課程原有教學內容主要是對各種傳統物理類傳感器原理和測量電路的講授,基本上移植了自動化類專業的傳感器教學內容。我們根據生物醫學專業特點,對該課程的教學內容進行了調整,除了介紹應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式和光電式等經典的物理類傳感器的基本原理和測量電路外,增加了這些傳感器在醫學上應用內容,如多普勒頻移血流計、電容式心音傳感器和光電式脈搏傳感器等內容。此外,還補充了近年發展起來的一類新型的傳感器———生物傳感器內容。生物傳感器融合了生物學、化學、物理學和信息學等相關學科,在國內外已經發展成為一個活躍的研究領域。所增加的生物傳感器的主要內容有:生物傳感器的基本概念和類型,生物分子識別元件及其生物反應基礎及生物敏感材料的固定化。這三部分是生物傳感器的基礎。在此基礎上,講授了電化學生物傳感器(包括酶電極、微生物電極、免疫電極、親和電極、介體電極和生物組織電極等內容)、光學生物傳感器、熱生物傳感器、壓電晶體生物傳感器、半導體生物傳感器、表面等離子體生物傳感器、光纖生物傳感器及分子印記生物傳感器和基因芯片,這些內容都是生物傳感器近年來最新研究成果[2]。新內容的補充可以拓展和豐富傳感器的類型,特別是生物傳感器利用生物反應巧妙的實現生命信息的探測和轉換內容。

2教學方式的改革

2.1多媒體與傳統板書結合

多媒體教學是現代主流的教學方式,可以提高教學效率[3]。但我們發現如果單純依賴多媒體教學,學生認為只要拷貝教師的課件就可以掌握上課內容,所以往往不會做筆記,忽視了教師講授的知識。針對本課程特點,我們采用多媒體教學和傳統板書教學手段相結合的方式。例如對于傳感器的結構、外形及應用采用多媒體的圖片和動畫展示,增加學生的印象,而對于傳感器的基本原理及測量電路中的公式推導,采用傳統板書的方式,提醒學生做筆記。

2.2理論講授與教學道具相結合

在本課程的講授中,我們非常重視培養和引導學生的學習興趣。通過將傳感器的內容講授與生活中的應用聯系起來,使學生發現原來所學習的傳感器就在自己身邊。比如在講解壓電式傳感器時,向學生展示電子打火機和醫院B超中的超聲源等。在講解電化學生物傳感器時,向學生展示常用的測試血糖的試條就是一個電化學生物傳感器。

2.3實驗和課程設計相結合

在理論教學過程中,我們根據上課內容和教學進度,穿插安排實驗教學,同時根據學生興趣,自選題目進行生物醫學傳感器與測量的課程設計[4]。通過實驗教學,讓學生掌握傳感器的測試性能、使用方法和測量電路等基本操作技能。另外,通過布置實驗作業給學生幾個測量參數,讓其通過自己選擇不同的傳感器和測量電路來實現。比如對溫度的測量,有的學生用熱敏電阻,有的用雙金屬片,有的用紅外光電探測器等方式來實現測量。學生不但學習了專業知識,而且還理解了針對同一個目標,可以有多種方式來實現的思想。除了實驗教學外,我們還給出若干個設計題目或讓學生自擬題目,讓學生根據所學內容進行課程設計。學生通過查閱課外資料和文獻,購買元器件搭建電路,可以發揮自己的能力進行課程設計。

3結語

根據“生物醫學傳感器與測量”課程的教學目標,我們對教學內容和教學方法進行了一系列改革,取得了一些有益的探索和嘗試。教學內容的補充豐富了課堂教學素材,增加了新知識。多媒體與傳統板書結合教學,使兩種教學方式形成優勢互補,避免單一教學方式的缺陷。理論講授與教學道具相結合、實驗和課程設計相結合的教學方法增強了學生的學習興趣和實踐動手能力。實踐證明,一系列的教學改革取得了較好的教學效果。