生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学的

　生物医学工程是利用生命科学、电子信息科学、材料科学及机电控制技术的原理和方法，对与疾病的预防、诊断、治疗、康复以及相关产业等方面有关的问题进行应用基础理论和方法的研究，并进行产品开发与应用的一门工程技术学科。[1-3]在该学科的人才培养中，实践教学有着重要的地位，是培养创新型人才的关键环节。电子电路在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用，任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子电路完成信息检测与处理、系统控制等核心功能。[2-4]
　　“电子技术基础”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程，是理工科相关专业的技术基础课程，也是生物医学工程专业的重要专业基础课和技术基础课。生物医学工程专业开设“电子电路课程设计”课程，对提高学生的电路设计能力、硬件制作能力和系统调试能力，以及培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。如何利用科学的选题在较短的时间内训练和提高学生的这些能力，并有意识地培养学生的创新意识和科研能力，是该课程在教学过程中重要的教学研究课题。[4-6]
　　一、生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学中存在的问题
　　由于生物医学工程专业的特殊性，目前在生物医学工程专业的“电子电路课程设计”教学过程中，普遍存在以下几个问题：
　　1.课程设计的选题没有考虑专业特点，实施的目的性不强，与专业的整体发展建设结合较差，达不到课程设计要求
　　一个突出的问题是，课程设计的选题大部分是沿用电子信息类专业的传统选题，如多级低频阻容耦合放大器、功率放大器、语音放大器、函数发生器、交直流放大器、数字电子钟、定时器、智力竞赛抢答器、简易数字电容测试仪等选题，这些题目与生物医学工程专业的联系较少。这样既不能体现专业特点，也不能提高学生的兴趣，从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际，造成与实践的脱节。
　　2.课程设计内容不完善，所设计的内容不能充分体现课程设计的目标
　　“电子技术课程设计”课程应该是由许多关键环节构成的一个整体，从多个方面训练和提高学生的能力和素质。但原有的教学过程中，往往会忽略其中的一些重要环节。这些问题表现在：只要求学生完成电路制作，对于任务分析、方案选择、分析计算要求较少，把课程设计简化成操作实训；不重视测试和数据分析，不能充分锻炼学生分析问题和解决问题的能力；不注重使用设计软件和选择流行器件，只使用过时的器件，甚至老旧的分立元件，制作的电路达不到任务要求。这些对于提高课程设计的效果都有不利的影响，导致学生实际动手能力练习不够、电路设计能力偏低、综合调试能力不高。
　　3.评价方法和标准简单，随意性大
　　教学过程中没有严格的评价标准，课程成绩评定基本上流于形式，从而造成课程设计质量下降。
　　在这种情况下，培养出来的学生普遍存在电路设计能力和系统调试能力不足，发现问题、分析问题、解决问题的能力偏低，这样培养出来的学生难以在工程设计领域中发挥独当一面的作用，不能快速适应社会要求。
　　二、“电子电路课程设计”的改革思路和实践
　　几年来，在“电子电路课程设计”教学过程中进行了几点改革尝试，取得了较好的教学效果。
　　1.明确专业培养目标，构建课程设计选题库
　　“电子电路课程设计”是电子信息类专业的传统课程，有大量的课程设计选题，但这些选题中，大部分与生物医学工程专业和生物医学电子技术课程的教学内容和要求有较大的区别。为此，学院组织教师从众多的课程设计选题中，选出若干与专业相关的训练内容，进行加工改造，并对每一个设计选题提出具体的训练要求和目标，构成课程设计选题库。题库中题目所涉及到的课程内容和设计内容的统计分析见表1。从表中可以看出，与生物医学工程专业的教学内容密切相关的选题占总选题的72%，这样就形成了有专业特色的电子电路课程设计内容和要求。
　　另外还结合专业的特色，对与医疗仪器密切相关的设计，如测量心电、脑电、心音、血氧饱和度、脉搏波等信号的电子系统的采集电路部分，要求学生做成完整的模块，作为以后系统课程设计的子模块。
　　2.以学生为主体，改革传统课程设计指导方式
　　改变过去教师全程指导，有问必答，甚至直接给出参考电路的指导方式。教师在给出选题和要求后，将学生分成若干小组，每个小组在选题范围内选定设计题目。学生自己查阅资料，提出方案，独立设计，最终完成设计并进行完整的调试和测试。在整个课程设计过程中，教师每周留出固定或灵活的课堂答疑时间，回答学生提出的问题或启发学生提出问题，直至课程设计结束。
　　3.充分发挥学生潜能，加深加宽课程设计的训练内容并提高要求
　　在课程设计过程中，教师提出设计的目的和要求后，实验室只负责提供材料及仪器，其他工作全部由学生自己完成。为了更多地训练学生的综合素质，学生需要独立完成实践步骤确定、任务分析、方案选择、电路设计、元件选择、电路布线、印刷板设计及制造、元件测试、电路焊接、系统调试、测试方案设计、电路测试等训练步骤，并将这些步骤作为课程考核的训练点（见表2）。通过这种完整的训练过程，学生不仅能够初步掌握电子产品的设计开发流程，还能较好地锻炼自己的专业素养。
　4.重视现代电子技术的发展和应用，鼓励学生掌握和使用工具软件和最新芯片
　　做到软件和硬件结合，学生除了完成电路设计以及硬件的焊接、安装、调试外，还需要至少掌握一种印刷电路板设计软件和一种电路仿真软件，有条件的学生还应掌握一种数字电路设计软件（如EDA软件）。学生既要熟练掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管等分立元件的选择和使用外，还应尽量掌握和使用最新的集成芯片，以进一步训练工程设计能力。这样，电子电路课程设计可以达到更好的教学效果。
　　5.培养学生兴趣，将课程设计与创新课题训练相结合
　　鼓励教师将本科创新课题、教师科研课题等进行简化、分割，形成适合课程设计的课题，供学生选择。鼓励学生进行电子产品整机设计、开发、组装、调试，并且组织学生共同交流，互相学习，不断提高。
　　三、结束语
　　 “电子技术”课程的理论性和实践性都很强，而“电子电路课程设计”作为教学过程中的重要一环，体现出了越来越重要的作用。对该课程进行的一系列教学改革实践，取得了良好的效果。按照改革后的教学模式，“电子电路课程设计”不断能够巩固课堂上所学的理论知识，加深学生对课堂抽象概念的理解，提高了学生的设计能力和创新能力，还能使学生对生物医学工程专业的认识更加明确具体，这些都有利于培养出理论基础扎实、实际工作能力强的高素质生物医学工程专业人才。
　　参考文献：
　　[1]John e.生物医学工程学概论[M].封洲燕，译.北京：机械工业出版社，2010.
　　[2]李刚，张旭.生物医学电子学[M].北京：电子工业出版社，2008.
　　[3]余学飞.现代医学电子仪器原理与设计[M].第二版.华南理工大学出版社，2007.
　　[4]刘剑，杨立才，刘常春.“生物医学传感器与测量”课程教学改革探索[J].电气电子教学学报，2011，（1）：15-17.
　　[5]刘丹.生物医学工程专业“模拟电子技术”课程设计探讨[J].中国电力教育，2010，（9）：138-139.
　　[6]林林.生物医学工程专业“模拟电子技术基础”教学改革探讨[J].广东医学院学报，2008，（6）：686-687.