PBL教学方法在《医用传感器》课程中的应用

　　o引言

   1969年,美国神经病学教授Barrows在加拿大 麦克马斯特大学创建了基于问题学习（problem- based learning, PBL)的教学法，其是指在教学中以 问题作为激发学生学习的动力和引导学生把握学习 内容的教学方法,使学生的学习由被动变成主动，以 学生为中心进行小组讨论或教学0。

　　《医用传感器》是生物医学工程专业的一门重要课程。医用传感器作为拾取生命体征信息的“感 官”，延伸了医生的感觉器官，把定性的感觉扩展为 定量的检测，是医用仪器、设备的关键器件。它对医 学基础研究、临床定量研究和医学仪器开发起着重 要作用。掌握医用传感器的基本原理，提高解决问 题的能力，成为医用传感器教学追求的目的。

　　医用传感器的教学内容主要包括传感器原理、 测量电路以及传感器的应用三部分,涉及的内容包 括物理、化学、生物等诸多知识领域,具有理论抽象、 公式繁琐、程序复杂和物理意义晦涩难懂等特点。 这使得学生在学习这门课程的时候,容易产生畏难 情绪,不知从何下手,这在很大程度上限制了学生学 习这门课程的学习兴趣和创新能力。原因是单一地依靠课堂讲解的理论,很难深入掌握传感器的相关 知识。将“以学生为主体,以问题为中心”的PBL教 学法引入《医用传感器》课程的教学过程中，可收到 良好的教学效果。

　　1 PBL教学模式的意义

    PBL就是以问题为基础展开的一种以学生为中 心的小组讨论式教学。该模式强调以学生为主体、 以问题为中心，改变了传统的以教师为主体、以课堂 讲授为中心的教学模式0。

　　PBL教学理念以学生的主动学习为主，以课程 中涉及的问题为基础，精心设计若干个小问题布置 给学生，学生小组讨论自主解决，最后进行汇报点 评。学生在求解问题的过程中，主动积极地去思考、 探索,从而培养学生的自学能力、协作能力、表达能 力、理解能力和解决问题能力；通过问题，把一些理 论知识有机地组织在一起，可以很好地训练学生对 这门课程甚至整个专业的整体意识，并培养其查阅 文献和归纳总结的能力0。

　　因此,改革教学方法,将理论和实践有机的结合 起来,采用问题式教学法是一个实用有效的好方法。

　　2 PBL教学模式的实施步骤

    在PBL教学法的实施过程中，针对课程内容把 每章设计出若干个问题。每个问题由教师先进行必 要的课堂教学,使学生掌握必要的基础知识,然后把 全班分成几个小组布置问题任务，小组成员利用上 课时、晚自习、实验课对问题进行讨论、研究教材和查 找资料,然后写出各自的设计思想与方法、设计出电 路原理图、程序编程并调试。完成后在课上交流讨论 解决问题的方案和结果。最后教师进行评估总结。

　　具体来说堂优秀的PBL教学课主要需经过 以下几个步骤。

　　2.1 问题的确定PBL教学法是一种方法,更是一种方案,恰当的 问题是成功的前提条件。被确立的问题首先要与某 个教学内容紧密联系,并能由学生独立完成，同时可 以收到良好教学效果。在设计问题时也要注意到用 PBL教学代替传统教学可能会导致学业负担太重， 深度不够、难以把握重点等缺点。这样设计一个合 适的问题就显的尤为重要[4。

　　按照“问题为教学内容服务”的主导思想，选择 一个好的问题要满足下列条件：(1)该问题是与一 定的教学内容相匹配的，同时通过一个问题能把一 些知识点串联起来；（2)该问题能够使学生的自主 学习、自己解决问题；(3)问题的设计必须要有一个 由简到繁、由易到难的要求。

　　例如针对《医用传感器》课程中的光电传感器 内容,设计了如何使用此传感器测量脉搏作为一个 问题,要想解决这个问题,首先必须选择合适的传感 器，那么就要对可能合适的传感器的原理要掌握，其 次要有合适的测量电路以及后续的处理环节，这样 这个问题包含几个重要知识点,如传感器原理、测量 电路、信号放大器及数字电子技术等相关知识。

　　为了使学生有目的的学习，教师要先对问题进 行相关基础知识的教学，例如先讲解光电传感器测 脉搏的原理。教师讲解完后确定问题时可提高难 度,要求实现脉搏计数功能等。

　　2.2 问题的分析分析问题是PBL教学过程顺利进行的关键。 通过授课教师适当讲解,使学生了解问题的基本情 况和功能要求，为了调动学生的主动性，可采用讨 论、问答等方式。授课教师指出本问题中应用的相 关知识,提供这些知识的学习资源和条件,要求学生 自行学习这些知识。这样才能在有限的时间内，沿 着正确的方向去解决问题。

　　例如本问题的主要目的是选择合适传感器检测 人体脉搏,通过制作一个简易的脉搏波测量系统来 掌握这种传感器的特性,并练习使用。应用的主要 知识是合适传感器的基本结构、测量原理以及它的 测量电路等。

　　2.3 问题的解决问题解决过程直接影响了 PBL教学法对相关 知识的教学效果,而教师的引导在此过程中特别关 键。医用传感器PBL教学对任课教师在物理、化学 及电子技术的知识和技能提出了更高的要求，因此要 求任课教师具有全面的专业知识。只有高素质的教 师,才可能高质量地完成好本课程的教学任务。教师 在这个阶段要及时了解每个小组的问题实施进度,并 要恰到好处地及时给予指导,并应针对不同层次的学 生给予不同深度的指导,充分发挥教师的指导作用。

　　根据问题的规模和难易程度把全班学生按照 “自愿、均衡”的原则分成若干小组，授课教师指出 本问题中应用的相关知识，提供这些知识的学习资   源和条件,要求学生自主学习这些知识。每个小组 学习相关资料后写出各自的设计思想与方法、设计出 电路原理图。这一过程是培养学生自主学习的重要 步骤,要充分调动学生的积极性和主动性,鼓励同学 之间交流讨论,找到比较好的解决方案。初步完成后 进行全班交流并演示问题结果,经过分析改进后，学 校提供元器件由学生进行硬件装配与调试。通过此 问题的实施,学生不仅加深理解和掌握了光电传感器 基础知识,还对模拟电子技术、数字电子技术等知识 进行了应用与实践,并充分发挥了他们的创造性。

　　2.4总结和评价教师的评估总结是“PBL教学法”的重要环 节[4。问题实施结束后，教师组织学生对问题执行 的情况进行总结,在此过程中教师要除了考查学生 对问题内容和原理的预习、实施操作的规范和熟练 程度、问题结果是否完成和问题报告的记录是否清 楚、真实等,还要考查学生在问题实施中解决问题的 主观能动性和创新性,综合评定后，教师对小组中每 名同学的表现进行点评，对问题中的亮点进行表扬 和推广,并给出成绩。

　　3 PBL在具体实践中应该注意的问题

    PBL是_种教学方法,具有哲学的内涵，它把教 学主体变为学生。在此教学中，学习过程成为一个 人人参与的创造性活动，它注重的不是最终的结果， 而是完成问题的过程。在PBL教学的具体实践中， 教师应该注意以下问题6’3。

　　3.1确立实用、优秀的问题问题的确立是PBL教学法成功的前提。首先， 问题要包含教学内容并尽可能有机地结合多项知识 点;其次，问题的难易度要针对学生的实际水平来确 定;最后，问题要被大多数学生接受，并可以用某一 标准公平准确地给予评价。

　　3.2问题实施中营造创新氛围在教学中营造_种宽松的、积极的学习氛围。

　　(1) 由于学生知识结构体系的不完善，科研经 验的缺乏,在问题解决过程中提出的一些问题或想 法可能有悖科学的原则，指导老师应以包容的心态 来加以指正和引导,保护学生的创新心理,树立起学 生敢于质疑,不迷信权威的科学精神。

　　(2) 要最大限度地鼓励学生发言，而学生能力 参差不齐,难以均衡发展,所以有时形成少数学员主 宰课堂，而其他学生沉默寡言的情况,指导老师要平 衡每个学生的机会。

　　3.3 客观的问题评估与总结教师在评估中要指出学生的设计存在各种各样 的问题及解决的办法。在进行问题总结过程中，要 指出问题相关的知识要点和技能要点。使学生的各 种能力在评估中得到提高，评估的过程是总结以前 学过的知识,提出问题和学习新知识的过程[6。

　　4教学总结

    PBL教学的意义是培养学生学习主动性,提高 自主学习能力,从而大大优化学习效果和促进长期 记忆的形成,从医用传感器的教学的实践经验来看， 在具体教学过程中也遇到一些问题：主动学习意愿 差的和自学能力差的学生不能较好地适应这种教学 法;教学过程中对教师提出较高要求。由于导师要 指导每组学生的问题，这不仅对教师的能力需求很 高，同时也要求教师有充足的时间。就目前课程内 容来说，教学资源还不足以承担本科生大范围的 PBL教学,所以各课程应根据实际情况建立合适的 PBL教学体系,才能使学生真正从中获益。