《医用传感器》课程教学方法研究——以生物医学工程专业为例

◆徐建忠 于广浩 苏奎 吕思宁

（1.牡丹江医学院 黑龙江 157011；2.牡丹江第九中学 黑龙江 157011）

医用传感器在医学领域被我们形象地称为电子五感官。它可以对医学设备采集的人体信息进行探测并转换成电信号来生成我们在显示器上观察的人体信息。医用传感器在医学影像设备和医用检验设备中有着广泛地应用，怎样上好这门课，怎样让生物医学工程方向的学生能够产生兴趣是我们教师应该考虑和研究的问题。

1 教学功底的掌握

医用感器这门课程虽然讲授的传感器的门类不多，有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器、光学传感器、化学传感器、生物传感器九大门类，但其涉及的知识领域很广，包括医学、物理、数学、化学、电子等领域[1]。要想讲好这门课，要想让生物医学工程的学生能够很好地掌握好这门课的知识，对于教师来说要做好充分的课前准备。

教学大纲是课程教学的指导，它确定了课程的范围和深度，认真研究掌握教学大纲，才能使教学有的放矢。根据大纲的要求，认真研读教材，以其为重点来完成相应知识储备完成教学理论知识的保障。教师在掌握书本知识的同时还要利用实验室的医用设备资源、网络资源来了解和认知传感器在医用设备中的应用及目前的发展状况，来弥补书本知识的不足之处。教师合理地将书本以外的知识充实到教学内容当中去，会使学生的学习兴趣有所提高，对知识的掌握更加准确。

在教学过程中进行科学研究是我们提升理论水平的重要手段。它可以为我们提供学术的前沿理论，加深我们对理论知识的认知程度。在教学中，我们应该与科研内容相结合，积极参与科研项目，积极申请科研项目，通过科学研究过程吸取新的知识和提高自己的研究能力，使我们的教学有广度和深度。

2 理论课教学模式的综合应用

医用传感器的教学对象为生物医学工程专业的学生，学生在学习的过程中不仅要掌握医用传感器的工作原理，还要提高实际应用传感器、解决传感器故障的能力[2]。多媒体教学是医用传感器理论教学的主要方法。在设计多媒体教学课件时，我们应将各类传感器原理推导、测量电路的工作原理清楚的指明，例如电阻式传感器工作原理需要原理公式的推导，但引起应力与电阻变化主要是尺寸效应和压阻效应，它们与电阻的相对变化量之间的关系可以在课件中通过动画的方式演示。课件中将抽象理论变为具体实物、实例展示出来，使学生通过多媒体课件对医用传感器在医学方面的应用有感官上的初步认识。

适当的改变教学模式也可以提高学生的学习效率，医用传感器的理论课教学过程中要适当地穿插PBL 教学法使学生在翻转式课堂教学模式下学习。例如在讲压电式传感器的时候，可以先确定医用超声设备是怎样对人体信息进行探测，然后以此为基础让学生进行探讨，进而来讲解压电传感器的工作原理。在压电传感器这一章节结束后，让学生成为课堂的主角来对教师提出的问题进行讲解，共同学习。这样的方式不但使学生加深了压电传感器的原理及测量方法的认知，又使学生对医学影像设备中的超声设备的探头的结构和功能有了提前的认识。每一章节安排一次翻转式教学，既可以提高学生理论课堂的注意力，又能激发学生课后的自学能力，即完成了一个章节的知识点总结，又使教师能够及时地了解到学生对本章的掌握程度。

利用学习通、云班课等线上教学工具可以合理、及时地对学生的学习资源进行整合与指导。我们可以在课前将与本门课程有关的资源进行上传，减少学生的查找时间，有效地进行课前预习和课后的复习。利用线上教学工具合理安排理论课堂教学活动，如问卷、讨论、抢答等课堂活动，使同学们将手机与课堂学习结合起来，改变传统教学的课堂氛围，提高学生的积极性。

多媒体教学、翻转课堂与线上教学系统工具的有机结合使用，改变了传统教学的以教师为主体，以讲课为中心的模式[3]，增加了学生参与的机会，由被动学习变为主动学习，使理论知识的理解和掌握有了很大提高。

3 重视实验课教学与实验创新

实验课教学在医用传感器这门课程教学中是必不可少的，学生通过实验课的学习能够真正将在理论课堂学到的知识与真实器件、真实的电路联系起来。通过实验课的实践来完成非电信号到电信号转换的整个设计过程，亦能够提高学生整体创新能力。我院实验室采用的是THQC-1 型典型传感器特性综合实验仪，它将每一类传感器做成一个实验模块，通过模块与实验箱的组合来完成对理论课讲授的传感器的特性进行研究。

实验课的课前、课中、课后进行的内容我们要有计划地进行设计，使每一节实验课都有的放矢，达到教学目标的要求。使学生不是为了必须上实验课而上课，而是在完成实验后能够充分体验到实验课的重要性。

实验课的预习是为了使学生避免盲目在实验过程中只是按照实验步骤来完成实验。教师利用实验室开放时间，让学生对THQC-1型典型传感器特性综合实验仪的试验箱、实验模块有了初步的认知。每节实验课前学生应做到将实验原理及涉及的电路原理进行预习，教师通过实验课堂测试来了解学生的掌握情况。

实验课进行的过程中，改变传统以教师讲解，学生按照实验步骤进行的实验模式，让学生来讲解实验原理及电路分析，在实验的过程中教师只起到引导和启发的作用，将课堂交给学生，让学生独立完成实验的数据采集和分析。在实验过程人为设置故障或设备本身在运行过程中产生故障，教师指导学生进行分析、修复，这样既提高了对电子器件理论知识的理解，又增加了动手经验。

实验结束后有计划的布置学生自己设计传感器输出信号的测量电路，例如电容传感器实验我们采用了脉冲调制的测量电路完成信号的采集和输出，课后就可以布置学生设计一个运算放大器的测量电路。通过扩展电子器件的认知来提高了学生的动手能力使学生真正体验到“做中学，学中做”，真正地感受到实验课的重要性。

4 结论

医学生物工程专业是近几年学院刚刚成立的专业，医用传感器是这个专业的基础课，在近几年的医用传感器的讲授过程中，教学方法、教学内容、教学的广度和深度都在不断更新和完善。通过理论课和实验课教学的改进，学生在理论课和实验课的考核结果都有明显的提高，对本门课的学习都产生了浓厚的兴趣，为以后医学设备的学习起到了很好的衔接作用。今后我们将不断完善医用传感器理论教学和实验课教学方法和内容，更好地满足医学设备发展的需要，与当代医疗技术齐头并进，为学生今后走向工作岗位打下坚实的基础。