生物醫學工程的現狀精選(九篇)

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第1篇：生物醫學工程的現狀范文

1.國內發展現狀

1.1發展還不完善

中國的現代生物醫學工程學科發展較晚，相對于國外一些發展較早的國家來說，我們對它的認識還很淺顯，跟國外一些技術先進國家的距離還很遠，很多人包括一些從事其研究的人對它都有或多或少負面的評價，他們普遍認為現代生物醫學工程是一個生物、醫學、工程學的交叉學科，但實際的培養計劃中生物、醫學學的很少，電子學得多些，學科廣而不專，就業不好。它尚未形成自己的獨立基礎理論與知識體系，以融合各交叉學科知識為自己的基礎，缺乏永恒的研究主題與固有的中心目標，隨交叉學科的發展和應用對象的需求而變化。很多學習現代生物醫學工程的人對自己的專業抱有消極的態度，對自己的前途感到渺茫，就業形勢不是很樂觀，這也反映了現代生物醫學工程發展不完善，沒有形成很好的體系，沒有在國內高校中產生普遍影響力。

1.2發展方向不夠全面

現代生物醫學工程就目前的情況來看，還主要將目光著眼于醫療器械的研發和使用，發展方向比較單一。僅僅著眼于醫療器械而不是全面的發展，就會產生很大的局限性。這也深深影響著在這一領域學習的學生，不能使他們從一開始就形成一種將自己的研究全面化的思想，使學生的學習變得保守，進而失去學習的動力，這樣就不利于生物醫學工程更好的發展。

1.3包含的學科多雜

我們知道，現代生物醫學工程是綜合了生命科學和工程技術，理、工、醫相結合的新興交叉學科，是一門多學科交融的邊緣學科，其中工程學又包括電子學，計算機科學，力學，材料科學，機械制造學等。生物醫學包括生物學，神經科學，內科學，外科學，矯形科學等。現代生物醫學工程學習的重點是生物醫學，但是在解決一些生物醫學問題的時候往往要借助于工程學的知識，掌握工程學的知識對于更好的掌握生物醫學又起著至關重要的指導意義。

第2篇：生物醫學工程的現狀范文

關鍵詞 生物醫學工程；專業英語；教學改革

中圖分類號：H319.1 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X(2012)18-0077-02

生物醫學工程專業英語是高校生物醫學工程專業普遍開設的專業課程之一，課程內容包括本專業知識和英語知識，與學生在大一大二時上的大學英語課有所不同。筆者根據近年在河南科技大學醫學技術與工程學院生物醫學工程專業英語課中的教學經驗，結合大多數學生的反饋，總結生物醫學工程專業英語課程教學過程中的缺點與不足，并在教材編寫、教學方式、學習方法和技巧等方面提出改革措施。

1 教學中存在的問題

1.1 教材老化

河南科技大學醫學技術與工程學院生物醫學工程專業英語一直使用幾年前的自編教材，教材內容單調，沒有系統性。生物醫學工程領域的發展日新月異，教材無法緊跟時代，顯得有些老化，需要選擇更合適的教材。但目前生物醫學工程專業英語缺乏統一的教材，難以滿足教學要求，更達不到培養既通外語又懂專業的復合型人才的要求[1]。

1.2 教學方式落后

目前高校對專業英語的教學并沒有足夠的重視，教學方式大部分仍然是傳統的板書，而生物醫學工程專業英語的特點是醫學名詞多，合成詞多，單詞長，拼寫難，長句較多，但句子結構并不難，語法較簡單。以板書的方式教學，形式單一，實際講授內容較少，學生感覺枯燥而且難學，普遍不感興趣，因此急需改革教學方法，調動學生的積極性。

1.3 考核方式單一

專業英語期末考核往往是由任課教師從教材或其他英語文獻中摘取幾段讓學生翻譯成漢語，這種考核方式太單一，與一般的英語考試也有所區別，而且與學生聽說讀寫的英語綜合能力考核的要求相差甚遠。

2 教學改革的3個方面

針對以上教學中存在的問題，結合學院的實際，在生物醫學工程專業英語課程的教學改革中應明確：以提高學生專業英語水平為目標，重新編寫教材，改革教學方法，引入多媒體教學，提高學生的學習興趣，并改革課程考試方法，真正考察學生對課程掌握情況及英語水平的進步程度。

2.1 重新編寫教材

針對生物醫學工程專業已學完公共英語的大三學生重新編寫一本專業英語教材。生物醫學工程是運用工程技術手段解決生物學及醫學上的問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務的一門交叉學科，內容廣泛，因此在選材時要充分考慮專業領域最新的發展方向，系統規劃，利用各種資源開發教材，確保章節、單元內容適應專業課的教學需求。所編教材共有6個單元的內容：第一單元是生物醫學工程專業簡介，包括專業發展歷史及現狀、具體涉及的領域及生物醫學工程師的具體工作；第二單元是常用生物醫學儀器的介紹；第三單元是醫學影像學的各種方法、目前醫院及科研中常見的各種影像儀器的原理與使用等；第四單元是醫院管理，主要介紹醫院管理系統HIS及其下屬的各個小系統，以PACS為重點進行分析；第五單元是生物材料和組織工程；第六單元是康復工程和生物力學。

2.2 使用多媒體教學方式

專業英語課程使用板書的教學方式會因為書寫板書而浪費很多時間，課堂教學效果也不是很好。而采用多媒體教學，教師可以充分地利用課堂時間為學生講解課文中的生詞、長句，通過多媒體教學軟件的演示，將語言、文字、圖像等多種與課程內容相關的信息顯示在屏幕上，使原本枯燥的內容變得有聲有色，大大提高了學生學習的興趣，激發了學生學習的積極性、主動性，授課效率大有提高。比如較長的專業詞匯，學生剛學時感到很吃力，教師可以通過多媒體教學聲音與動畫結合的演示，將單詞的拼寫以動畫的形式在屏幕上演示，并在課件中加入單詞的讀音；而文中的長句則可以用不同的顏色標出句子的主干及關鍵詞，這樣加深學生對生詞和長難句的理解和記憶，教學效果很好。

2.3 課程考核方法的改進

盡管目前已有很多高校取消了英語四六級考試與畢業掛鉤的要求，但由于就業困難，許多大學生仍然十分重視四六級考試。因此，在專業英語的課程考核當中，可以考慮使用四六級考試的多樣化題型來考查專業英語的內容，而不僅僅像以前那樣簡單地出一些翻譯題型。這樣不僅考核了專業英語的學習情況，對學生來說也是一次四六級考試的實戰練習，引起學生的重視，也提高了積極性。

3 總結

通過教學改革實踐，不僅能夠提高學生對專業英語課程的學習興趣，調動學生學習的積極性，而且豐富了教學手段，優化了課堂教學效果，使學生通過學習不僅能夠學到英語知識，也鞏固了專業知識，提高知識應用能力和英語聽說讀寫能力。當然改革是一個長期的過程，需要在教學過程中不斷完善，不斷積累經驗，這樣才能真正達到培養應用型本科人才的目標。

第3篇：生物醫學工程的現狀范文

“當然不是什么自設專業。生物醫學工程是交叉學科，可是個大熱門，我也許會做個工程師吧。”我笑著應答。

“是不是也要和典型工科男一樣，整天對著電腦看數據，或是畫圖呢？”

“這會是工作的一部分，因為有不同的分支，就業也有很大的不同。”

很多人聽說我學生物醫學工程專業，都表現出驚詫的眼神，不知道會學些什么。當他們得知我在醫學院，眼里的驚訝就又升了一個等級。是的，我在醫學院讀工科博士學位，夢想著能成為一個為醫學事業效力的工程師。

下一個諾貝爾獎的產出地

生物醫學工程是一門新興的交叉學科，它是工程學、生物學和醫學的完美結合。通過研究人體系統的狀態變化，運用工程技術手段去控制這類變化，來解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。如果說醫生是在臨床上給予病人直接的救助，那么生物醫學工程師就是通過研發的方式，為醫生提供技術支持。

現代醫學的迅速發展，離不開高新設備的推動。手術室中高端器械，如高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視、超聲、核磁共振成像技術等，都是生物醫學工程高速發展的產物，生物醫學工程研究者就是這些醫用電子儀器的研發者。當你看扣人心弦的美國醫療劇時，醫生常常使用的挽救了無數生命的除顫儀，就得力于醫學工程師的研究和設計。

生物材料制作也是生物醫學工程的重要組成部分之一。在我國器官捐獻還較少，而很多終末期器官衰竭者又在等待新的器官來延續生命，于是人工器官應運而生。生物材料為各種人工器官提供物質基礎，器官制造直接關乎生命，是個大學問。制作人工器官的材料必須要充分考慮強度、硬度、撓度、韌性、耐磨性及表面特性等各種物理、機械等性能。由于這些人工器官大多數是植入體內的，所以要求具有耐腐蝕性、化學穩定性、無毒性，還要求與機體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復合材料、高分子材料等，其中輕合金材料的應用較為廣泛。所以，從事這一領域研究不僅要有豐富的醫學知識作為基礎，還要對物料、材料等方面有深入了解和研究。相信在未來隨著技術的成熟，我們會設計出質量高而又成本低的人工器官，為人類的健康作出更大貢獻。

最有趣、最前沿的要數神經網絡的研究了。大腦是人體最復雜的器官，對腦神經的研究是目前世界各國科學家掀起的一個新熱潮。這是一個可能引起重大突破的新興邊緣學科，它研究人腦的思維機理，將其成果應用于研制智能計算機技術。運用智能原理去解決各類實際難題，是神經網絡研究的目的，現在這一領域已取得可喜的成果。也許，下一個諾貝爾生物或醫學獎的獲得者就是研究該領域的生物醫學工程科學家。

除此之外，生物醫用陶瓷材料、納米醫學、微創醫學、生物力學、生物信息學、遠程醫學與健康信息學等，都是生物醫學工程的重要分支。

英語想不好都難

單看這個專業的名字，就能看出這個新興的交叉學科的三大板塊――生物、醫學、工程，缺一不可。

第一板塊：生物。在該領域，學生要修讀化學生物學、生物傳感與分析、生物信息學、生物電子學等相關課程。不僅要掌握這些理論基礎，還要有生物科學的基本實驗技術，能從事試驗工作。

第二板塊：醫學。在醫學方面，學生要修讀人體生理學、人體解剖與組織學、神經科學、醫學統計學等。同時要學習生物醫學儀器的基本原理、設計方法，并了解相關儀器的發展趨勢，掌握現代醫學影像技術的基本原理、技術現狀和發展趨勢。此前我對醫學影像學一無所知，后來去醫院和一些廠家實際參觀，一張張生動立體的器官美圖、核磁共振檢查帶來的精確診斷，讓我領略了生物醫學工程的巨大魅力。

第三板塊：工程。盡管此專業在很大程度上是為了服務于醫學領域，但是在學習的過程中，涉及工科的課程最多，也最復雜。生物力學是必修課，但是有其自身特點，這是一個應用力學原理和方法對生物體中的力學問題進行定量研究的學科。像生物流體力學、生物心血管系統、飛行等與水動力學、空氣動力學、邊界層理論和流變學等有關的力學問題，學習者了解了這些后可以對自己的身體有更深的認識。除此之外，納米科學技術引論、成像理論與技術、信息可視化技術、電路與電子技術、計算機硬件與軟件、信號處理與分析等實踐性較強的課程也是必修課。

作為工科專業，它對實踐能力的要求很高，較強的動手能力也是畢業生將來就業的基礎。在研究生階段，我們要學習硬件電路設計與調試，要像“碼農”一樣，熟練掌握計算機編程。此外，如果你以為生物醫學工程學生外語是弱項的話，那你就大錯特錯了。也許你入學的時候英語剛剛到國家線，甚至是自己的減分項，那么通過兩三年的研究生學習，你也能成為英語高手。因為生物醫學工程專業在歐美國家發展強勁，我們用的一些教材都是英文原版，如《磁共振成像原理》《系統與計算神經科學》等。同時我們也要閱讀大量的外文文獻，了解國外前沿動態。一些專業課還要全英文教學，在這樣的語言環境中，英語想不好都是難事。

第4篇：生物醫學工程的現狀范文

關鍵詞：生物醫學工程；電子競賽；職業能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）15-0233-02

生物醫學工程學（Biomedical Engineering，BME）是一門理學、工學和醫學高度綜合的交叉學科。應用現代自然科學和工程技術的理論和方法，從工程學角度，研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象；研究人體系統的狀態變化，并運用工程技術手段去控制這類變化；研究解決醫學防病、治病的新技術手段，保障人民健康的一門新興的邊緣科學。這門學科培養學生具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力，能在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其他電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、教學及管理的高級工程技術人才。

一、生物醫學工程專業需求分析

學科的交叉融合決定了就業選擇的多樣性，主要有教學科研型、醫療設備型、電子通信型。（1）教學科研型，主要在國內外高校或科研院所就業，從事人才培養和科學研究，屬于科研型人才，工作穩定，有較高的社會地位。教學科研型單位入門門檻高，通常要求具有碩士、博士學位，要求有良好的教育素養和較高的專業知識水平，創新能力強，有強烈而持久的進取心精神。（2）醫療設備型主要分為三大類：第一類在醫院設備、影像、放療、臨床工程、信息中心等相關科室，從事醫療設備和軟件的安裝、維修和管理等工作；第二類是去各大跨國以及國內醫療器械企業，比如GE、SIEMENS、邁瑞、安科等，從事研發、測試、銷售、售后服務等；第三類進入國家醫療器械司及各級醫療器械檢測所。醫療設備型需要實干型人才，能夠將所學的專業知識應用到工作中。（3）電子通信型，主要從事與生物醫學無關的純電子、通信以及計算機等相關工作。

目前，畢業生從事的工作按百分比排序依次為：醫療器械公司32.7%，醫院20.9%，高校和科研院所19.1%，與專業相關的其他公司7.3%，工廠2.8%，政府機關1.1%，其他單位16.1%。

二、我國生物醫學工程專業的學習現狀

生物醫學工程專業開設的專業基礎課程有：電路原理、模擬與數字電子技術、C語言程序設計、信號與線性系統、生物醫學傳感器與測量等。實驗課包括大學物理實驗、醫學實驗、電工實驗等。這些專業基礎課程既有豐富的理論體系，又有很強的實踐性，是一門抽象、難懂的學科。學生的興趣和動手能力是學好這些課程的關鍵。傳統的教學模式是教師講、學生聽；先理論、后驗證。這種模式不利于培養學生的操作能力和激發學生的求知欲，往往造成學生理論有余而實踐不足，極大地妨礙了學生發揮學習的主動性和積極性，不利于培養他們的職業素質和實際工作能力。在學校里學習的醫療設備特別是大型醫療設備，如CT機、核磁共振、螺旋CT等都是紙上談兵，無法將課本中的理論知識與現實中的醫療設備有機結合起來[1]。

三、以電子競賽的方式促進學生的工程實踐能力

處于醫科院校的生物醫學工程學科，其研究的主要特點是和醫學結合緊密，醫學大背景很深厚。在這樣醫學氛圍很濃的環境中，生物醫學工程自然成為小學科，工程力量相對薄弱。這就要求學生理論分析能力和動手能力要好，不僅要熟練掌握基本理論和基礎知識，而且要接受科學實驗研究能力、工程設計能力、新產品開發能力和生產過程組織管理能力的基本訓練，提升自身能力。

通過多年生物醫學工程專業的教學經驗，輔導學生參加電子競賽具有非常好的效果。2014年本專業組織學生參加了由教育部信息技術中心主辦的“第九屆全國信息技術應用水平大賽”。它是推動各有關院校信息技術相關專業教學體系的改革，引導學校積極開展應用型人才的培養，提高學生解決問題的能力和自主學習能力，培養學生的創新創業能力。根據學生理論課的學習情況，選擇了“飛行器控制設計”競賽組，要求選手使用指定芯片，自主設計、制作控制電路板，以控制大賽指定的一個飛行器完成起飛、懸停、降落及其他指定任務。

在綜合知識考試部分，通過2014年試題分析，主要元件、信號及基本電路占15%，模擬電路、數字電路占20%，高頻電路占5%，C語言的基本知識及應用占20%，主要測量儀器使用占5%，印制電路板設計及電路安裝調試占5%，單片機原理及電路占40%，涵蓋了幾乎所有的專業基礎課程內容。

飛行器設計部分，將整個系統分為三大塊：遙控系統、通信鏈路、控制系統。學生需要使用STC公司的IAP15F2K61S2核心處理器實現控制板的設計，遙控器的設計，完成起飛、懸停、降落及其他指定任務。飛行器是將機械、電子、空氣力學、高頻發射等專業知識整合為一體的精密設備，需要正確組裝和調試才可避免事故發生。要實現起飛、懸停、降落以及指定方向的快速準確動作，學生必須學習掌握雙旋翼飛行器的飛行原理、旋翼速度的控制原理、舵機的控制原理等，通過查找相關技術資料，這些初次接觸的新概念的基本原理用在基礎課程教學中的知識完全可以解決。比如，舵機是一種角度伺服的驅動器，在所有的飛行器機電控制中，舵機的控制效果是性能的重要影響因素，而舵機控制原理，所有的學生都是初次接觸，很茫然。指導教師要求一個學生查找資料后，面對其他學生進行講解，舵機的控制需要一個20ms的時基脈沖信號，該脈沖信號的高電平部分一般為0.5ms―2.5ms范圍內的角度控制脈沖部分。該飛行器中所用的180°角的伺服，對應的控制關系是0.5ms―0°、1.0ms―45°、1.5ms―90°、2.0ms―135°、2.5ms―180°。而控制角度其實就是控制PWM的占空比，通過講解學生理解了原理，同時也和理論教學緊密結合，使學生認識到理論課的重要性。通過實際測試，學生感性認識并理解了直流電機控制中轉速與電壓、電流和功率的相互關系，對理論課程中學習的電壓、電流和功率的概念有了更加深入的理解。

遙控端作為整個系統的控制中心，主要是將用戶對油門搖桿、俯仰搖桿、航向搖桿以及微調按鈕相關的機械操作轉換為可進行傳輸并且可以對直升機進行操控的數據。雙槳共軸直升機主要完成上升下降、前進后退、左右轉向等操作，學生需要自學相關的控制原理，這樣就把理論課上學習的電子技術知識、C語言編程、器件的感性認識、電路焊接、調試等融合在一起進行工程技術的實現，激發了學生學習的積極性，工程技術、資料查詢、科研能力也得到了提高。

故障排除部分，給每個學生發放一套開發學習板，要求在3小時內完成現場的硬件故障排除，軟件編程實現特定功能，其要求高，難度大。

通過競賽，學生把課堂上學習的電路理論、模擬電子技術、數字電子技術、C語言編程技術、微型計算機技術等這些生物醫學工程專業的專業基礎課程連接在一起，鞏固了重要的知識點，比如AD轉換、DA轉換、功率放大、穩壓電路、PWM脈沖控制、SPI串行通信、振蕩電路以及C語言中的語法等，從工程實踐能力上加強了學生PCB電路的設計和制作、電路焊接與調試、電路綜合故障排除等能力。

四、效果分析

在學校和系領導的大力支持下，本次生物醫學工程專業組織大三學生組成了4組共12人參加了這次競賽，其中有2組進入決賽，我校是參加本屆大賽的唯一一所醫科院校。進入決賽的兩組學生參加了在北京航天航空大學舉行的全國總決賽，取得了一個一等獎、一個二等獎的好成績。通過這次比賽，參與的學生都充分認識到了理論學習的重要性，明白了實際的研究工作都是需要理論指導的，課堂理論知識在工程技術中都會用到。通過這次比賽，學生具備了很強的動手能力，初步了解了科研工作的工作套路以及對疑難問題的分析解決能力。通過這種模式，大大提高了生物醫學工程學科的學生質量，促進了行業的發展。

通過這次比賽，主要有以下兩點經驗：（1）應選擇競賽內容較為全面、覆蓋知識面較廣的競賽，可以把課堂上的理論知識充分運用到實際中，鞏固知識。（2）應結合生物醫學工程專業的就業能力需求，把工程踐能力的培養作為一項重要的內容。通過競賽，培養學生的工程實踐能力，使他們畢業后，能夠獨立承擔工作，滿足醫學工程師的需求。

第5篇：生物醫學工程的現狀范文

關鍵詞：生物醫學工程；基礎生物學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0140-02

生物醫學工程（Biomedical Engineering，BME）是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的新興邊緣學科，其主要是運用工程技術手段，在多層次上研究生物體特別是人體的結構、功能和其他生命現象，研究用于防病治病、人體功能輔助及衛生保健的人工材料、制品、裝置和系統的工程原理的學科。它主要以臨床醫學為對象，以生物學、化學、物理學、數學等傳統自然學科為基礎，融電子、機械、化工、計算機信息為一體，對于揭示生命現象、臨床診斷、治療和預防疾病等方面顯示了不可估量的應用前景[1]。自上世紀70年代末以來，國內許多綜合或理工科大學、醫學院校及相關科研機構都設立了生物醫學工程專業，旨在培養具有各方面能力的復合型人才[2]。我校生物醫學工程專業設置在電子信息與電氣工程學部，基礎生物學是其中必修的專業基礎課程。基礎生物醫學知識的教學是生物醫學工程專業教學體系的重要組成部分，通過基礎生物學、醫學知識的學習，為進一步促進生物醫學工程不同學科間的交叉融合奠定必要的生物學基礎。基礎生物學課程涉及領域寬，涵蓋范圍廣，而且隨著生命科學的日益發展，不斷地涌現出新的理論和技術，給基礎生物學的教學工作帶來了極大的挑戰。[3]因此作者針對在該專業基礎生物學教學中遇到的實際問題，結合本學科課程設置的目的，在基礎生物學課程教學中對教學模式的改變進行了大膽的嘗試，在把握課程整體思想、方法的基礎上，引入以研究內容為導向的課程設置和以研究課題為基礎的教學方式，使學生有機會參與科研項目研究，在實踐過程中獲得知識。

一、精選教學內容，灌輸思維方法

目前國內生物醫學工程學科的發展仍處于起步階段，不同院校的生物醫學工程專業具有不同的研究方向和專業培養目標，因此對于基礎生物學的教學還沒有統一的教材，這就要求任課教師在教材的選擇上應體現出自身特色。對于工科院校學生而言，由于缺乏基礎生物醫學相關背景知識，如果按照以往傳統教材內容按部就班的授課，很可能導致學生的理解難度增加，降低學生的學習興趣，同時容易造成學生把握不住學習重點，不能對所學知識靈活運用。同時內容多與課時少的矛盾相對突出，導致教學效果不佳。因此對于本課程的教材，精心選取國內高等教育出版社最新最優秀的同類課程教材《基礎生命科學（第2版）》、《生物學導論》等作為主要參考書，基于保持本課程的實用性和先進性為目的，依據教學內容的差異，為學生推薦現代生命科學前沿學科的優秀教材，以確保教學內容的精煉和完整。同時，考慮到學生的專業背景，適當刪減基礎生物學教材內容，調整重點、難點，強化學習內容的結構層次和邏輯聯系，注重交叉學科的聯系滲透，通過不斷引入新的理論和技術來提高學生學習的積極性和主動性。比如在講發育時，把授課內容的側重點主要放在干細胞與組織工程領域，著重向學生介紹現代生物技術在該領域的研究現狀及發展前景，使學生在學習新理論、新技術的同時，能夠和之前所學的知識融會貫通，從而對生物醫學工程專業的發展有更深層次的理解，為以后更進一步的學習及工作打下良好的基礎。在教學過程中，如何培養學生的學習興趣，變被動的、應付考試的學習，為主動的、探索性的學習是提高教學水平的主要環節，因此對于每一門課程，任課教師必須要清楚教學目的，把握課程思想。在授課過程中，教師不僅要教會學生單純的理論知識，更重要的是灌輸思維方法，實現真正的學以致用。同時還要注意講授內容的深度與廣度相結合，緊密跟蹤前沿學科，啟發學生積極探索的創新思維。

二、改進教學方式，豐富教學方法

基礎生物學以生命基本特征為主線，涵蓋生命活動的各個領域，涉及人口、糧食、環境、資源、健康等諸多社會問題，與我們的日常生活密切相關。因此，如何將學生的綜合素質培養融入到課程教學中，激發學生的學習熱情，培養學生的歷史責任感，是我們一直在探索的一個問題。在理論教學中，我們主要采取精講、略講和自學相結合的原則，以提高教學效率，提高學生分析問題、解決問題的能力。同時在采用現代多媒體教學的基礎上，不斷探索教學方式的改進與完善，促進師生互動，調動學生自主學習的積極性、主動性和創造性，從而為學生進一步獲取更專業的知識打下堅實的基礎。

第6篇：生物醫學工程的現狀范文

1生物醫學工程專業課程設置及教學現狀

我校自2003年開辦生物醫學工程專業以來，根據醫科院校特點，以為醫療和醫學研究服務為目的，培養能將醫學與工程技術相結合，從事醫學影像、醫療電子儀器和計算機技術的研發、操作和管理工作，并且能夠開展生物醫學工程學科研究的人才[1]。該專業主要學習生命科學、電子技術、計算機技術及信息圖像傳輸、處理等有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學知識，設置的主干課程有：“電路原理”“模擬電子技術”“數字電子技術”“微機原理”“生物醫學傳感器”“醫療儀器原理”“信號與系統”“數字信號處理”“生物醫學信號檢測與處理”“單片機原理與接口技術”等。另外憑借醫學院校的優勢還開設了一些醫學方面的基礎課，生理學、人體解剖等。為了提高教學質量，更好的達到教學效果，所開設的這些課程基本上都需要做實驗演示，以增強形象性效果和形象性驗證。實驗教學在大學教育中是必要手段。幾乎每門課的實驗教學都需要用到各種各樣的電子儀器，主要包括示波器、信號發生器等。在傳統教學中基本上都是使用相對獨立、功能固定的電子儀器，不能夠隨意更改它們的結構和功能。對于需要電子計算機之類的課程而言，一般都得配備幾十套教學儀器來供教學使用，這些儀器設備還需要不斷更新維護，教學成本比較高。另外，在醫學院校對于和醫學相關的專業課程很多實驗實際操作比較困難，效果不理想。中國的醫學教育資源本身很緊張，另外醫院的設備多是大型設備，體積龐大，價格昂貴，操作使用復雜，臨床使用要求高，一般院校很難滿足大型醫療設備的教學使用需要。因此，在醫學院校的教學中就出現很多問題，比如醫學實驗教學中的人體生理參數采集等演示效果不好，所以，傳統的醫療儀器教學只能偏重于理論講解，不夠生動，即使有個別實驗模具，其教學效果也不理想。在當前學校經費較少的情況下，如果大量增加常規儀器、儀表的配置，學校財力難以支付。這樣容易造成實驗教學效果不理想，對提高學生學習興趣，培養創新及實踐能力都有一定影響。隨著現代測試功能和計算機技術的密切結合，出現的虛擬儀器技術可以幫助我們克服一些硬件上不能解決的難題，彌補傳統儀器教學的不足。

2虛擬儀器在課程中的應用

2.1虛擬儀器簡介

虛擬儀器（VirtualInstrument，VI）是一種新興的儀器，一種功能意義上的儀器，在以通用計算機為主的硬件基礎上，由用戶自己設計定義虛擬的操作面板，測試功能由軟件來實現的一種計算機儀器系統[2]。其實質是以計算機為核心的儀器系統與電腦軟件技術的密切結合，將儀器裝入計算機。通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件融合，通過軟件編程來實現傳統儀器中的由硬件電路完成的功能，利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統儀器的控制端，利用計算機強大的軟件功能來管理儀器系統，完成對信號數據的運算、分析處理等，可以多種形式輸出結果，少量的硬件模塊則為虛擬儀器的正常運行提供信號I/O接口設備來完成不同要求的測試。虛擬儀器具有傳統儀器沒有的性能高、擴展性強、開發時間短、開發成本低等優點，具有很強的靈活開放性。不同領域的科學家和工程師都借助虛擬儀器來解決工作與課題中的實際問題。所以，虛擬儀器自誕生以來就在測量、航空航天、自動化、遠程教學和生物醫學等世界范圍的眾多領域內得到了廣泛應用[3]。LabVIEW是美國NI（NationalInstrument）公司推出的一種基于圖形化編程的軟件開發工具，將功能強大的圖形化設計平臺LabVIEW與相關硬件結合應用于教學上，能夠使傳統理論教學與實際有效結合，幫助學生完成從理論到實踐的學習。LabVIEW軟件平臺結合數據采集卡等相關硬件可以開發出示波器、信號發生器等常用的電子儀器，不僅可以代替傳統儀器且擺脫了傳統電子儀器功能單一、更換維護麻煩等缺點[4]。將基于LabVIEW的虛擬儀器應用在教學中極大提高了教學效率，已經逐漸成為一種新的手段。

2.2在醫療儀器教學中應用

“醫學儀器原理”是生物醫學工程專業的一門專業必修課。該課程涉及了醫學和電子學、計算機、信號處理、傳感器技術等方面的知識，是一門實踐性很強的科目。作為生物醫學工程專業的學生，要掌握常見的醫療儀器的基本結構、工作原理，而且還要具有一定的創新思想和科研水平，有開發和設計高水平的醫療電子儀器的素質[5]。因此做好實驗教學是學生提高學生實驗水平和綜合能力的關鍵。醫學儀器原理實驗主要將人體生理信號的檢測及處理分析作為教學內容，包括了人體血壓信號、心電、體溫、呼吸、脈搏等生理參數的測量。生物醫學信號由傳感器轉變成電信號，因為人體生理信號比較微弱要先經過信號的放大、濾波等預處理，再進入數據采集卡。信號通過數據采集卡采集到計算機上以后，利用LabVIEW的圖像化語言進行編程，實現對數據的各種分析，包括數值分析、頻譜分析等，再通過儀器軟面板把結果顯示在電腦上。我們以人體呼吸測量為例，這種設備一般只在醫院常見，用于教學中的儀器基本上沒有。因此講過理論原理后，學生不能夠真正透徹的明白，無法滿足教學上的需要。我們利用少量硬件設計結合LabVIEW軟件編程構建了一個人體呼吸測量系統，采用阻抗式呼吸測量原理，硬件電路主要涉及放大和濾波環節，限于篇幅就不詳細說明了。圖1為基于LabVIEW平臺搭建的呼吸測量面板圖，針對學生教學取得了很好的效果，同學們一致反映對呼吸測量的原理有了更透徹的認識，并且能學習新的軟件技術，擴展知識面。在LabVIEW環境下進行實驗教學只需要根據實際情況，比如是呼吸測量還是心電測量等，通過軟件編程及很少的硬件連接便可完成實驗任務，即節省了實驗成本，又利于實驗設備更新，讓教師和學生脫離了傳統教學儀器功能單一的框框，更重要的是可以充分提高學生積極性和發揮創造性，像搭積木一樣，根據不同的測試需要，在計算機上構建一個基于虛擬儀器技術的測試測量裝備，這樣做還能夠充分的節省高校技術資源[6]。

2.3在信號處理類課程教學中應用

生物醫學工程專業設置的信號處理類課程主要有：“數字信號處理”“信號與系統”“生物醫學信號檢測與處理”等。這些課程中往往涉及大量抽象的概念、公式，老師上課的時候也只是講解推導公式或證明算法，學生沒有直觀印象，無法把函數公式與實際波形相聯系，理解起來非常困難，從而很大程度的影響了教學效果。我們以“數字信號處理”課程為例作一簡單介紹。“數字信號處理”是一門理論性很強的，以算法為核心的科目。為了使學生深入理解教材上提到的理論算法，需要通過仿真實驗來驗證那些理論。LabVIEW軟件平臺的特點之一就是具有豐富的運算且靈活高效的信號處理功能，LabVIEW圖形化信號處理平臺由多個信號處理與數學函數庫組成，包含小波變換、濾波器設計、時頻分析、圖像處理等工具包，將信號處理的各種功能轉化為VI函數，給使用者提供了方便、簡單的編程途徑，從函數庫調用這些現成的VI函數就可以迅速完成信號處理。學生能一目了然地看到程序的運行情況，也可以比較不同的參數對結果的影響。在數字信號處理教學中濾波器是重點知識，也是教學難點。在以往的教學中發現學生普遍對于濾波器的作用弄不明白，另外根據學習的理論知識怎樣設計出有實際應用價值的數字濾波器也不清楚。在講授濾波器時，在LabVIEW中信號處理函數面板中的濾波基本函數欄進行選擇，在虛擬儀器前面板上放置多個圖形顯示控件，完成對濾波器的設計，還可以同時顯示多個濾波器的濾波結果，這種學習方式簡單明了，學生很容易理解抽象的概念從而掌握所學知識。另外LabVIEW圖形化的編程語言有助于學生在比較短的時間內開發出相對復雜的數字信號處理程序，增加了同學們的自信，提高了其學習積極性。虛擬儀器技術強大的功能可以使其對學生開展形象、直觀的教學方式，靈活的應用于教學中，不僅可以幫助學生深刻領會抽象的理論知識，扎實掌握所學知識，同時還可以提高他們的學習興趣，達到最佳教學效果。

第7篇：生物醫學工程的現狀范文

關鍵詞：納米技術；生物醫學；應用；機遇；挑戰

隨著科技的進步，納米技術在生物醫藥和科學技術等領域的應用較為廣泛。尤其是生物醫藥領域，對于臨床醫學和基礎醫學的發展起到了積極的推動作用。雖然在不少科學家和醫學研究家們對納米技術進行了詳細的研究，并將其運用于生物醫學領域，取得了不錯的成效。但是對于納米技術的研究還不夠深入，相較于發達國家而言，我國的納米醫學技術還處于發展的初級階段。需要對納米醫學技術在今后發展中面臨的機遇和挑戰進行分析。

一、納米技術在生物醫藥領域的應用

（一）納米生物學

納米生物學是以納米作為尺度，其研究內容主要包括：其一，細胞器結構、細胞器功能。比如細胞核和線粒體內部結構和功能分析。其二，交換細胞信息，包括生物體的物質、細胞能量信息等。其三，針對生物反應問題，對其反應機理問題進行研究和分析。比如有關于生物復制和生物調控的機理分析。其四，發展分子工程。包括納米生物分子機器人和信息處理系統等。將納米顯微術引入生物醫藥領域，可以為生物學家研究進行研究提供技術支撐。比如ScanningProbeMicro-scopes,簡稱SPMs，中文簡稱掃描探針顯微鏡，這是一種新型的納米生物技術，標志著顯微技術和納米技術的發展。除此之外，掃描顯微鏡(STM)的內部結構較小、不復雜，因此操作流程較為簡單，生物學家可以借助掃描顯微鏡展開原子級分辨探究，從而提高生物細胞觀測能力和分辨能力。仔細觀察原子級的內部結構對于進一步探索和研究生物原子微觀知識具有推動作用。在自然條件下，利用掃描顯微鏡可以對生物的蛋白質、多糖等分子展開直接觀察。借助STM彈道電子發射電鏡可以對單個原子進行操作，這是一種典型的人工改變單個生物結構和分子結構的行為方式。這種方式可以實現治療疾病這一超前設想。

（二）生物醫學工程

將納米技術引入生物醫藥領域，可以幫助傳統醫生解決復雜的難題。比如納米機器人和生物傳感器。納米機器人簡稱分子機器人，是酶和納米齒輪的結合體，將其引入生物科學領域，能夠充當微型醫生一角，為醫生解決以前的疑難雜癥問題。這種納米機器人不僅可以直接注入血液，還可以成為一種傳輸身體健康與否的工具。一方面，血液在傳輸過程中能夠判斷分子機器人的健康狀況，機器人能夠獲得能量，達到疏通血管血栓的目的。另一方面，醫生通過外界信號編制好的程序能夠探知和殺死人身體中的癌細胞，從而全面系統地監視身體構造和疾病情況。這種先進醫學工程能夠為現代醫學的發展打下堅實的基礎。除此之外，利用納米技術還可以進行器官的修復工作，比如對修復的器官進行整容手術或者基因配置，從而將錯誤或者不符合的基因去除，引入正確的染色體裝置，進而保障機體的健康運作。

（三）納米治療技術

將納米技術引入生物醫藥領域是一場全新的革命運動，能夠在日后的臨床治療方面起到一定的積極作用。比如德國柏林“沙里特”臨床醫院，早先就有過利用納米技術治療癌癥的成功案例。研究人員將氧化鈉納米微粒注入鼠類的腫瘤里，然后將他們放置在磁場中。由于受磁場的影響，患有腫瘤的鼠類的溫度會隨著納米微粒升溫而增加。實踐表明，納米微粒在可變磁場中的溫度能夠上升到46℃。這樣的高溫足夠將癌細胞殺死。腫瘤附近的機體組織是健康的，沒有受損壞，因此納米微粒不會燒毀這些健康組織，健康組織的溫度也不會受到傷害，這就需要研究人員將目光轉移到人體試驗中，實現消除人體癌癥的目的。

二、納米技術在生物醫學領域中應用的展望

隨著社會經濟的不斷發展以及科學技術的不斷進步，納米技術和生物醫學之間的聯系不斷加強，兩者的有機結合不僅能夠改善生物醫學技術的不足，還可以促進生物醫學的進一步發展，為更多的臨床實驗奠定基礎。

（一）生物檢測診斷材料的應用

不可否認，將納米材料與生物診斷技術進行有效融合，能夠提高醫學檢測技術水平。實踐證明。兩者之間的配合還需要結合生物醫學工程和先進醫療器材，醫學工程是促進納米技術與生物醫學互相融合的基礎，對生物醫學工程進行深入研究和分析，能在一定程度上催生新醫療器材的出現。如此一來，機械設備的使用用途和功能將會得到不斷擴大，這在很大程度上取決于納米材料的功能。由此可見，將納米材料合理運用于生物醫療診斷中，勢必會進一步催生一大批更為先進的醫療診斷器材。

（二）納米技術植入人體器官

利用先進的納米材料可以制成性能優良的人造器官和人工血液等。將這些器官和血液植入人體，能夠幫助人類遠離疾病，免遭疾病的傷害。比如將傳感器和基因技術進行有機結合，能夠將微利器官（比如聽覺和視覺上遭到損害的機體）直接植入體內，從而幫助他們恢復視覺和聽覺，從而達到正常人的狀態。

三、納米醫藥技術在發展中面臨的機遇和挑戰

就機遇而言，我國是首位將納米晶體合成碳納米管的國家，這個碳納米管的長度屬于世界最長，其性能良好。在醫藥學研究方面，我國科學家們利用納米技術研制出了一批具有抗菌效果的醫療器材和設備，并為現代醫療技術的發展提供了先進的理論和技術支撐。在納米藥物載體的研究方面，我國已有有關于“動物體內”應用的報道。這已標志著我國納米醫療技術進入了世界領先地位。就挑戰而言，與發達國家相比，我國的納米技術還不夠成熟，還需要進一步加強對納米材料、納米傳感器等方面的研究，以此作為進一步推動我國生物醫藥科技進步的基礎。

四、結語

納米醫藥技術對于進一步推動我國臨床醫學和基礎醫學的發展具有積極的影響。因此國家相關部門以及科研成員應該以積極主動的態度投入到生物醫藥納米技術領域，進一步推動我國生物醫藥科技的進步。

參考文獻：

[1]董大敏.納米技術與社會發展意義的辯證思考[J].商業經濟,2011,23:27-28+32.

[2]中國微米納米技術學會納米科學技術分會納米生物與醫藥技術專業委員會2010學術年會[J].生物骨科材料與臨床研究,2010,05:31.

第8篇：生物醫學工程的現狀范文

關鍵詞:合作;研究生;科研能力

1 醫院合作的理念和必要性

長期以來,在高層次科學人才培養方面,研究型大學一直重視學術型研究人才的培養。然而隨著新科技革命不斷深化、經濟全球化日益普及和高等教育大眾化的逐步實現,研究型大學的研究生教育也擔負了為工業發展和經濟進步培養高層次研發人才的重要使命。樹立合作教育理念,增加學校和企業合作培養研究生的機會,是我國研究型大學研究生教育發展與改革的重要方向[1]。重點大學在基礎研究方面有很強的優勢,科研工作主要以學術成果和科技獎勵為導向,研究缺乏市場意識,研究生的學習研究比較容易脫離實際[2],而且,隨著研究生招生規模的擴大,傳統的研究生培養模式也出現很多弊端,單一的培養模式已經不能適用師生比例擴大的研究生教育,尤其是交叉學科的研究生的培養[3]。因此,通過學校與醫院的合作交流,進行多樣化培養方案,在一定程度上可以實現優質資源共享,提高研究生培養質量,把大學的培養目標同經濟發展的需要相結合,符合時代的要求和高校發展的趨勢,更好地適應經濟社會發展對不同類型高層次人才培養的多樣性要求[4]。

生物醫學工程是一門理、工、醫相結合的交叉學科,它的發展依賴電子學、 材料學、工程力學、信息科學和電子計算機等多種學科的進步,而且生物醫學工程的眾多的新課題及其研究成果都有著極好的產業化前景。這對該學科研究生的知識、能力和素質的培養提出了更高要求[5]。因此,在研究生的培養過程中,應當注重結合社會實際,增加研究生在醫院等機構中的合作交流,彌補理工院校醫學教育等方面的不足,。這對培養學生的團隊精神,合作意識和集體榮譽感也是非常有幫助的[6]。

2 醫院合作在生物醫學工程研究生培養中的應用

多年來,人工心臟小組一直重視生物醫學工程研究生的跨學科培養,充分利用和醫院的合作交流機會,培養了許多高水平的復合型人才,而且取得了大量的教學科研成果。生物仿真與力學實驗室人工心臟小組09級優秀研究生經過三年的認真學習與努力研究,取得了優秀的科研成果,她發表了十余篇重點期刊雜志論文,其中包含有著高水平含量的SCI 4篇,EI 2篇,并成功申請了兩個專利,一個軟件著作權,榮獲了本校科技新星,優秀畢業生等多個榮譽稱號。這只是眾多優秀研究生的一個代表, 該小組還培養了許多高水平人才,而這些成果與成功的研究生培養方法是密不可分的。

例如人工心臟小組,在研究生入學之后,即根據學生各自的課題特點,聯系醫院進行合作交流,充分利用社會資源,安排與課題相關的實驗驗證,這豐富了研究生研究課題的內容,也提高了研究生對于所研究對象的深層次理解,同時還為研究結果提供了必要的實驗數據等。另外,該小組研究生和醫院合作進行了人工心臟應用于動物的臨床實驗,在老師的指導下,實驗室研究生根據自己的課題內容,團結合作,自行研發了人工心臟的控制系統,這整套系統涵蓋了電學,生物力學,醫學,材料學,計算機技術等大量綜合的學科,也體現了生物醫學工程專業的特點,即是眾多學科的交叉綜合。他們不但合作實現了系統的設計,制作;在該套系統被用于動物實驗中,他們還獨立設計了實驗流程,參與了動物實驗的術前準備和術后監護過程,對實驗數據進行采集和分析。這為學生提供了一次學習機會,學習了解到臨床醫學的一些常識,同時為研究生階段的實驗設計等提供臨床驗證,確保了實驗結論的真實性,正確性,這也大大促進了研究生科研成果的獲得。在合作這個過程中,也增強了研究生的社會溝通能力,有利于研究生畢業后的職業發展。該小組還與醫院合作進行了粒子成像測速(PIV)實驗,該技術廣泛應用于測量流體的流動特性,利用醫院的設備,并且進行了相關的PIV實驗培訓,為心血管內血液的流動特性的仿真結果進行了驗證,增加了課題的完整性和可靠性。

并且,根據心衰課題,還安排研究生進行醫院手術室見習,通過學生在手術室的見習,他們能夠更直觀地了解到輔助循環(人工心臟等設備)在改善心衰中的地位,也可以了解到輔助循環在整個過程中的工作原理,通過實際的觀察學習,學生能夠更扎實地理解輔助循環。同時,通過在手術室中的學習,學生還可以對生理知識有更多的了解,他們接觸到了很多參數,比如生化標記物BNP的濃度能夠表征心臟功能等,同時學生還了解了一些藥物的作用,補充了理工類學科醫學知識的不足,這對于學生之后的學習以及生活都有著極其重要的意義。

該小組還給了學生很多其它的機會去與人合作,提供給每一個成員充分的機會去提升自己,在這樣的培養方式下,小組取得了很大的成績,受到了學院學校以及社會的高度認可,經過三年訓練,小組成員可以獨立的完成一些合作項目,進行實驗設計,實驗操作,科研思維的嚴謹性也得到提高。研究生經過自己的努力,科研成果大大增加。截止2008到2011年,通過與醫院合作教育,小組研究生SCI類9篇,EI類13篇,核心期刊會議十余篇。該小組研究生畢業后均有良好的職業發展,就業范圍涉及醫院,軟硬件企業公司及研究機構,實踐證明,合作培養方式取得很大的成功。

3 醫院合作的重要意義

通過人工心臟小組的例子可以看到,合作這種培養方式,對于生物醫學工程專業研究生能力的提升是很有效的。由于生物醫學工程專業有著高度的學科交叉性,因此研究生的培養也應當注重培養學生的綜合能力。學校和醫院等企業進行合作交流,彌補了工科院校醫學資源的不足,為生物醫學工程研究生提供實驗機會,為學生研究內容提供必要的數據和驗證,幫助研究生取得科研成果;同時,學生走出校門,提高了動手能力,鍛煉了社會交往能力;最后,學生在合作中,更進一步了解自己的專業在社會的發展情況,他們對職業有了更深的認識,有助于其畢業后的職業發展。我院根據研究生各自的課題特點,為研究生提供與醫院的合作機會,充分利用了校外資源,積極幫助學生進行,這種方式是適應教育的趨勢的,對提高學生的綜合能力及以及幫助學生取得科研成果有著重要意義。

參考文獻:

[1]別敦榮,康宏. 合作教育:我國研究型大學研究生教育發展的新方向.教育研究,2005(2):26-31

[2] 黃澤霞. 重點大學產學研合作現狀分析. 科教論叢,2007(8):134

[3]徐瑞,曾寶成,劉浩源. 產學研合作聯合培養研究生模式探析. 集體經濟職教培訓,2011(36):184-185

[4]張晶,劉東明. 產學研合作培養應用型人才. 科教論叢,2009(22):211

第9篇：生物醫學工程的現狀范文

【關鍵詞】模擬電子技術;設計性實驗

《模擬電子技術》是我校生物醫學工程專業必修的專業基礎課，主要學習模擬電信號的產生、傳輸、處理、變換的基本原理、基本電路和基本分析方法，培養生物醫學工程專業學員對各種功能電路工作原理的定性、定量分析能力，電路系統性能指標的選擇、計算能力，以及培養對模擬電路系統的綜合應用和設計能力，為后續專業課程的學習和掌握醫療設備的工作原理，奠定電子技術理論和實踐基礎，使學員在未來服務于軍隊醫療和科研時具有較系統的模擬電子技術的理論知識和實踐技能。

模擬電子技術是一門工程學、實踐性極強的課程，它涉及的知識點多，學生理解起來很抽象，所以在學習過程中必須注重實驗的重要性。我校模擬電子技術實驗包括：基礎性實驗和設計性實驗兩個方面的內容。基礎性實驗內容包括：晶體管單管電壓放大器的性能調試、差分放大器的測試、集成運算放大器的基本運用、有源濾波器的調試與頻率特性的測量、功率放大器電路的測試、直流穩壓電壓的安裝和調試。

在以往基礎性實驗開展過程中，主要存在以下問題：（1）基礎性實驗以教材給出的電路為基礎進行展開，一般設計為3個學時，教師講解30分鐘左右，然后由學生動手，重在讓學員熟悉電路的基本組成和性能參數。由此可見，實驗的目的僅僅停留在對基本電子和電工設備的安裝、調試、測試方法等基本技能上，缺乏對學員獨立設計與創新的實驗思維的鍛煉，以致解決實際問題的能力不強;（2）有些同學參數測試完成后，在實驗報告中，對測試結果的可靠性判斷能力差，不清楚到底自己測試的數據是否正確，實驗評價做得不是很理想，這也從某種層面反映了學員對實驗內容的理解和掌握程度;（3）實驗內容雖然緊扣課本每章節內容，學生反映出來的積極性不夠，覺得實驗內容在理論課中已經詳細介紹了，重視程度不夠，學生實驗的興趣不高[1]。

針對基礎性實驗中遇到的問題，我校嘗試性的開展了設計性實驗的內容。首先是選題，考慮到我校生物醫學工程專業的培養方向，我們選取了與醫學相關的設計性實驗課題進行開展，于是我們選取了一個簡單但是很具有代表性的目的：脈搏信號采集接口電路的設計。并且對設計的具體要求進行了說明：根據要求設計紅外光電傳感器的脈搏信號采集接口放大電路，并制作，搭建實驗電路板并制版，利用函數信號發生器、示波器等電子設備對接口電路進行調試，完成接入紅外光電傳感器檢測手指脈搏波，并記錄波形，然后將脈搏波信號整形為方波信號。并且要求紅外光電傳感器接口電路的頻率范圍為0.1-30Hz;接口電路放大器增益A>=1500倍;集成運算放大器要求采用雙電源供電。

我們的設計性實驗按照表1進行開展實施：設計6個課次進行，總學時為44學時，按照6個方面的內容進行。

1.確定設計方案

在開展設計性實驗前一個月，我們將設計性實驗內容布置下去，讓學員對設計性實驗的內容預先有所認識和了解，并且進行分組，2-3人一組。考慮到我校生物醫學工程專業科目多的實際問題，我們在課堂上也專門安排了4個學時的文獻查閱和閱讀時間，并且以組為單位設計方案，安排2個學時時間，每組派代表對自己設計的方案進行設計方案初步匯報，初步匯報的任務是讓學員們對整個電路設計的模塊有個確定的把控，讓學生們弄清楚脈搏信號的組成，來源，信號特征，利用紅外光電傳感器采集的脈搏信號特征，重點要弄清楚在脈搏信號采集過程中的有哪些干擾信號，如何濾除干擾和脈搏信號采集接口電路組成的基本模塊。

通過學生的預匯報，發現組與組之間查閱文獻有很多是相同的，學生們積極性很高，通過匯報的方式開展反映效果好。預匯報后，以組為單位再進行方案的修正，再安排兩個學時進行方案的最終確定，這次方案要求拿出實際設計的電路結構，電路的靜態和動態參數。通過匯報的方式，可以讓組與組之間發現自己電路設計的問題，也開闊了設計的思路。

2.電路仿真

方案設計好之后，首先要利用軟件的方式來驗證設計方案的可靠性。軟件仿真統一的采用Mutisium軟件進行，Mutisium軟件涵蓋了模擬電子技術常用的芯片和基本元器件，學員可以很方便的進行電路圖的連接，加入包含噪聲信號的信號源，利用示波器進行觀察，檢測輸出、輸入參數是否和設計的性能指標一致。軟件仿真進一步加強了設計方案的可靠性。在仿真過程中一定要求學員逐級電路進行仿真，很多同學將整個設計電路連接起來，結果輸出結果不正確，這時候就無法判定到底是哪一級電路出現了問題，同時要提示學員注意電路級與級之間的耦合干擾，要求學員記錄每一級電路的靜態和動態參數和總電路的動靜態參數。

3.方案電路測試

通過軟件仿真后，方案電路測試是利用模擬電子技術實驗電路箱，通過硬件方式

來對設計方案的可靠性進行驗證。模擬電子技術實驗箱，學生們在開展了基礎性實驗之后，已經非常的熟悉。這時候輸入信號選擇利用紅外脈搏傳感器直接輸出的信號，也可以按照軟件仿真的方式逐級進行硬件電路連接，記錄每一級的動態和靜態參數和總電路的動靜態性能參數。在設計操作中，提示學生采用紅外光電方式采集脈搏信號的工作原理，紅外光電正常工作時是有一個工作電流范圍的，一定要加限流電阻保證紅外光電管工作在正常的工作電流范圍內。

4.PCB版設計及焊接

在軟件仿真和硬件仿真無誤后，就需要考慮PCB制版了，很多生物醫學工程專業的現狀是沒有重視PCB版的設計，甚至很多高校沒有給學員創造PCB設計和焊接的機會。PCB版設計采用Protel開展，讓學員了解印刷電路板的版圖設計，需要考慮外部和內部電子元件連接的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、熱耗散等各種因素甚至電磁保護等問題。PCB版制備完之后，以組為單位，由教師進行PCB版的加工制作，制作完之后，以組為單位完成元器件的焊接。

5.電路板調試

焊接成功之后，就需要對電路板進行調試。這時候以人體脈搏源信號為基礎，對人體脈搏信號進行檢測，并且利用示波器進行顯示，在實施過程中，也要求學員逐級電路進行實驗測試，記錄每級電路的靜動態參數進行測量和記錄。

6.考核

考核是本次設計性實驗開展情況的總結匯報，以幻燈講解和現場功能演示的手段開展，匯報講解內容包括軟件、硬件仿真以及電路板性能參數設置和評價體會，并且由評委老師當堂打分，對實驗內容進行點評。

表1 設計性實驗實施計劃

課次 學時 內 容

1 8 查詢并閱讀文獻，研討確定設計方案

2 4 使用Mutisim軟件進行電路仿真

3 8 方案電路測試（實驗箱）

4 12 PCB版設計及組裝焊接元器件

5 8 電路板調試

6 4 考核（幻燈講解、現場功能演示）

通過本次設計性實驗的訓練，學生們對模擬電子技術內容有了更深入的認識，學生普遍反映較好。以組為單位促進了學員之間的團結合作精神的培養，學生們的綜合能力得到了提高，對模擬電子技術理論有了進一步的認識，將模擬電子技術知識與我校的醫學背景緊密聯系起來，提高了學生的積極性。總之，模擬電子技術設計性實驗在我校模擬電子技術實驗開展中是非常重要的，對我校生物醫學工程專業的未來發展是非常必要的，必須不斷的探索和研究。