人体机能替代装置教学方法改革探索

赵改平，陈二云，周颖，王殊轶，胡秀枋

1上海理工大学 医疗器械与食品学院( 上海 ,200093)

2上海理工大学 能动学院( 上海 ,200093)

0 引言

人体机能替代装置课程是生物医学工程中医疗器械专业研究领域的一门专业基础课，它是以医疗器械仪器或产品作为主要研究对象，分析研究医疗器械仪器的工作原理、机械结构、系统控制、临床应用、参数设计及病变的医学基础等。医疗器械仪器或产品是多学科的高技术密集型产品，涉及诸如高性能计算机、精密机械技术、激光技术、检测传感技术、宇航技术、信息技术和生物医学工程技术等，医疗器械产品是多学科的知识交叉和综合应用［1］。随着医疗器械产品快速的发展，新产品的新技术、新材料和新工艺及时的应用和集成到产品中，要求人体机能替代装置课程在教学方法和教学内容上必须改革，在兼顾医疗器械仪器原有的基本原理和基础知识学习的同时，必须将该领域前沿的科学问题和新产品的核心技术讲授给学生，学生们才能与新时代科学技术高速发展的医疗器械行业接轨，领会到掌握基本原理和基础知识后可以研发和创造新的医疗器械产品，并时刻关注和掌握医疗器械相关产品的新信息、新动态，同时激发学生的创新精神，激发学生学习的主动性和积极性，避免学生学习的知识陈旧落后，从而培养出适合医疗器械领域的高水平、高素质的有用人才。

1 传统教学方法与数字化密切结合

医疗器械产品发展的基本特征是数字化、信息化和网络化，是多学科、跨领域的现代高新技术的结晶。随着医疗器械行业的快速发展，产品向着多元化、智能化、系统化、综合化和微型微观的方向发展。人体机能替代装置课程主要分析研究医疗器械仪器或产品的工作原理、机械结构、系统控制、临床应用、参数设计以及病变的医学基础等。传统的教学方法结合现代的教学手段，才能将内容枯燥乏味的授课知识点以生动形象地表达，将仪器的基本原理与实际产品的应用相结合，来提高学生的学习兴趣，拓展学生的知识领域，让学生更容易理解、掌握和应用各知识点，提高课堂教学的效果和教学质量。

数字化教学方法使人体机能替代装置的课堂教学更加直观化、可视化和物像化，人体机能替代装置课程将数字化技术全面融入教学构想、教学案例实践分析以及仪器或设备的设计研发当中，顺应了数字化时代的设计和要求［2］，从而改变学生的学习方式，提高教学的效率及质量，弥补了传统教学方式中存在的不足。如血液透析这部分内容的教学过程中，采用传统教学方法讲授空心纤维型透析器主要利用半透膜的原理，将患者的血液与透析液同时引进透析器，而两者在透析膜的两侧呈反方向流动，借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度，以达到清除毒素和体内滞留过多的水分，同时补充体内所需的物质［3］，则通过数字化方式呈现给学生整个动态的过程，跟随单个粒子的运动轨迹，能很清晰地理解和掌握这一概念。

2 教学内容与时俱进

数字化教学有利于优化课程的教学内容，构建数字化教学资源的体系，革新教师的教学方式。教师通过数字化手段呈现教学内容的同时，会列出最新的医疗器械的相关信息，提出新部件、新材料、新工艺发展的现状，目前该医疗器械产品实际应用中的技术壁垒，临床应用中存在和面临的实际问题，特别是目前相关研发公司在研发过程中的难点和关键技术问题。人体机能替代装置课程把教材的知识点传授给学生的同时，更注重将该学科领域涉及的现代科学技术发展下的新产品、新成果、新技术介绍给学生，让同学们接受理论知识点灌输的同时，学习前沿的相关新产品的新理念、新材料性能及新工艺手段，通过在教学内容和教学实践中引入这些跨学科、多层次的前沿性的研究成果，不断丰富教学内容和完善教学资源［4］，结合最新科技动态和社会动态，在有限的课时内传授给学生最大的信息量，丰富学生的知识面，开创学生的创新思维和发散思维。

加强教学内容与产品研发或科研项目相结合，作为案例分析法或讨论方式法来进行授课，在解决科学实际研究问题中开展相关的教学活动，借助现代化信息技术和传统教学方式，构建视野宽广、内容新颖、结构合理的人体机能替代装置课程的教学内容，有利于学生创新能力的培养，以及综合素质能力的提高，同时也满足社会对创新型人才的需求。

3 信息化教育的实践探索

信息技术和互联网科技的发展变革，信息化教育进入了人们的视野，在线课程作为信息化教育的主要形式受到我国高校高等教育领域的重视［5］。人体机能替代装置在线课程的建设能有效开发利用现有的网络教育资源，结合医疗器械新产品、新技术、新材料、新工艺的前沿成果整合到现有的教学课件资源中，合理布局和分配主要医疗器械仪器相关知识点的讲授内容，合理规划课程进度和安排，同时增设师生互动环节，开展多元化的学习和评价方法，改进在线学习监测方式，采取多种考核方式，同时提供课后辅导和交流，提高学生使用网络学习的积极性，进一步提升在线课程的综合教学质量。人体机能替代装置在线课程的教学内容、教学方法、课程设计、培养模式、互动环节、习题题库与评价方式等，随着教学实践的进行，需要不断探索和更新，更加开放的教学环境，实现培养学生创新性的思维方式，培养学生独立思考的能力，使学生学会举一反三，分析医疗器械产品中类似的问题和解决的方法，提高教学效率的同时培养学生的自学能力。

人体机能替代装置在线课程的建设也在不断的探索和改革中，师生共同学习医疗器械仪器基本原理的同时，探索研究新产品中核心知识和技术的应用，从海量的学习资料中分析研究，提高学生信息获取的技能，利用相关网络信息、建模和编程软件等归纳分析，及时呈现同学们自己的观点、想法和设计，并考虑学生的素质、才能、知识和个性等的差异性，从多视角出发，因材施教，采取不同的教学方法和教学策略，培养学生的自我表达能力，提高学生对待科学问题独立思考的意识，最大限度地发挥学生的创新思维，做到传统的教学方法如讲授法、讨论法、实验法等与新产品、新理念、新工艺的数字化、信息化和网络化教学方法的密切结合。

网络信息化教育的发展推动了人体机能替代装置课程的教学方法和教学手段的革新，网络为媒介采用数字化的手段将医疗器械产品的基本原理和基本知识传授的同时，也不断更新和呈现新产品、新理念、新材料和新工艺给予学生，教学过程的实施不再受时间、对象和空间范围的限制，同时激发学生学习的创新精神、主动性和积极性，使其紧跟医疗器械行业快速发展的步伐，培养出适合医疗器械领域的有用人才。