西安电子科技大学教学成果奖申报书

1西安电子科技大学教学成果奖申报书成果名称医学仪器类课程的教学改革与实践成果完成人黄力宇，梁继民，田捷，孙万蓉成果完成单位生命科学技术学院申报等级一等申报单位名称及盖章生命科学技术学院申报时间2011年04月26日西安电子科技大学教务处制2一、成果简介成果立项情况立项时间立项种类立项等级经费数额（元）立项部门2010教材建设一般2000西安电子科技大学2009教改项目一般5000西安电子科技大学2008教材建设一般2000西安电子科技大学2006教材建设重点4000西安电子科技大学2005教改项目一般5000西安电子科技大学2003教改项目一般8000西安电子科技大学成果起止时间起始：2003年9月完成：2011年4月主题词医学仪器，生物医学工程，教学改革31．成果简介及主要解决的教学问题针对生物医学工程专业本科生、研究生医学仪器类课程教学中存在的理论与实际脱节、教学手段单一、学生动手能力差、对实验特别是设计性实验以及课外实践活动重视不够等问题，本申报书对我们近年来采取的一些做法进行了总结，主要从教师队伍建设、教学内容的革新、教材建设、多媒体课件和网络资源的利用、教改项目立项与教改论文的发表、科学研究工作对教学工作的支持、学生课外学术活动等方面，汇报了我们的一些工作和所取得的成绩。2.成果解决教学问题的方法（1）针对相关课程可选教材较少的现状，我们编制出版了一系列的教材和讲义，一些教材在全国产生一定影响；（2）除了传统的基础性实验，我们开发了一系列的设计性实验，部分实验已经在教学中使用，效果较好；（3）多媒体和网络资源的应用，极大提升了教学过程中的信息量，变革了教学和实验、课外学术实践活动的方式方法，扩展了学生视野；（4）科学研究、教改立项和论文发表是教学改革的后盾。43．成果的创新点（1）编写了多本在国内有一定影响的教材或讲义；（2）开发了多种国内独一无二的网络资源和教学课件；（3）创新性、研究性实验的陆续开设，增加了学生学习的挑战性；课外科研训练使得学生将理论与实际密切结合，创新能力进一步增强。4．成果的推广应用效果（1）编写的“医学成像的基本原理”教材已在全国20多所大学得到使用，其中包括北京大学、四川大学、中南大学、北京理工大学、西安交通大学等重点高校；（2）自建的多个网络资源下载量超过20000次。二、成果总结5反映成果的总结（5000字左右）生物医学工程学科是运用现代自然科学与工程技术的原理和方法，从工程的角度研究生物体特别是人体的结构、功能及其他生命现象，研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的学科，其学科特点是理、工、医等学科紧密结合、多学科向生物与医学渗透和相互交叉。生物医学工程专业本科生所学课程中医学仪器类课程占据专业课的主导地位，这些课程包括：医学成像技术、医学电子仪器、医学超声学、医学影像处理、生物医学传感器、医学工程设计实验等。对于医学仪器类课程的教学，从全国的范围看，由于生物医学工程学科在我国尚处在发展阶段，各个学校都是根据自身优势，各自探索其课程教学和人才培养模式，尚没有较为成熟的经验可供参照；从我校的角度看，生物医学工程专业是我校的一个新兴专业，尽管本科招生也已有十多年，但由于我校没有医学院，生命科学技术学院成立不久，而电子类专业过于强势，这些重要特征使得我校医学仪器类课程建设与不少高校相比，存在不少困难。探索符合我校特色的医学仪器类课程的教学规律，对传统教学方式和教学内容进行改革，形成卓有成效的我校医学仪器类课程教学新模式是我们课程组的重要任务。近年来，为了做好医学仪器类课程教学工作，达到宽基础、重实践、求创新的高层次复合型生物医学工程人才培养目标，我们课程组在教学内容、教学手段、实验实际教学、教材建设、教学教育研究、教师队伍建设等方面做了一些工作，取得了初步成效。1．师资队伍实力较强目前，承担医学仪器类课程的教师分工如下：课程名称课程性质教师职称学位医学成像技术限选黄力宇教授博士医学电子仪器必修黄力宇教授博士数字图像处理限选梁继民教授博士模式识别及其在医学信息处理中的应用必修田捷教授博士生物医学传感技术限选胡方明教授博士医学超声学限选孙万蓉教授硕士生物医学工程新技术任选黄力宇教授博士医学工程设计实验必修朱天桥讲师硕士通过上表可以看出，课程组的教师具有不同的专业背景和知识结构，年富力强，整体上学历层次较高，是教学、科研的一线骨干教师。2．教学内容的改革与创新6（1）多样化的理论教学通过教师讲授（基本的、关键性内容）、学生自学（数学推导，应用性、拓展性内容等）、集体讨论（生理学基础、前沿的研究与应用方向等）、小组合作（自由组合、自选题目，合作完成一篇综合性设计或综述、论文）等灵活多变、有机结合的多种方式，既帮助学生切实弄懂和真正掌握基本概念、基本原理和基本方法，帮助他们掌握正确的学习方法，又引导他们积极思考、主动学习，给他们留出综合运用、研究性学习的发挥空间，鼓励他们自己发现、分析和解决问题，培养他们的团队合作精神，努力做到因材施教。为了让学生了解目前生物医学工程研究的最新进展，我们在课堂上用专门的时间介绍目前生物信号处理、生物医学图像、生物材料、生物力学、生物信息学等方面的最新研究进展，如智能信息处理与神经机制、分子成像与功能成像、纳米生物医学工程应用、植入式假体如心脏起搏器、人工耳蜗、人工视觉、人工肾和人工肝等，极大提高了同学们对专业前途的认识，拓广了知识面。（2）注重观摩教学为了让学生对临床医学仪器的性能、价格、消耗性辅助材料甚至外观都有一个直观的了解，我们还组织每届学生参观我校校医院的主要设备，请操作医师讲解各个器械的用途、使用方法、注意事项等。最近我们已与设备配置国内一流的陕西省人民医院确立了长期的合作关系，同学们除了可参观医院各科室有关仪器设备外，我们还邀请各科室的主任医师就相关科室的仪器设备在疾病的诊断治疗中的作用等做专题报告，进一步开阔学生的视野。省人民医院不仅有一般医院常见的医疗设备，还有目前即使在一流医院都不多见的一些尖端设备，如PET、X刀定向手术治疗系统等。当每年多次的国际或全国医疗器械展览会在西安举行时，主讲教师都会提醒同学去参观，以便了解目前相关设备的最新发展。（3）创新型的讨论式考核环节主要是通过综合性设计题目等形式，考察学生运用知识的能力。例如我们本学期对医学电子仪器课程的考试方式进行了改革。过去都是闭卷笔试方式，今年我们规定除了笔试外，另加一个专题分析设计讲解。具体做法是，在开课时就要求学生每2～3人自由组成一个小组，就医学仪器的某个专题，自由选择题目内容，通过上网、图书馆、学术论文等查阅，就一个专题的医学仪器，写一篇分析设计报告。要求报告包括该仪器使用的生理病理背景、适应症、价值，仪器的结构原理分析，设计该仪器的部分电路，演算电路相关参数，如放大倍数、滤波频率范围等，最后指出该仪器的缺陷与发展前景。学生在完成自己的设计分析报告后，制作PPT，在课程上给每组15分钟进行讲解，大家一起讨论，主讲教师综合点评。这个方式打破了过去教师满堂灌，学生被动听、兴趣不高的教学模式。同学们在课堂下面积极查阅资料，网上就专题内容与主讲教师随时沟通，讲解时段发言提问踊跃。同学们发挥积极主动性，讨论的专题包括了血液透析、多普勒血流、神经刺激器、视力缺陷矫治与设备、超声碎石术、起搏器与除颤器、血气分析与生物传感、心音测量与价值、内窥镜新技术、颅内压测量等。讨论的主题有传统仪器设备，也有目前正在研究中的新方向。讨论中既包含工程角度的分析设计内容，也包含如血液透析的价格与人民的承受力、皮层切除与电刺激戒毒涉及的伦理问题等。同学们在课堂上兴趣盎然，发言讨论热烈。3．教材建设7（1）自编教材与电子信息类专业教材编写、出版的种类多而内容百花齐放的状况不同，生物医学工程专业特色课程的教材建设一直处于徘徊状态，各门课程可选的教材很少，优秀教材更是凤毛麟角。针对此种现状，我们近几年陆续组织编写出版了相关课程的教材或讲义，主要包括：教材名称读者对象出版社出版时间编著者排名医学成像的基本原理本科生研究生电子工业出版社2009黄力宇1康复工程基础本科生研究生西安交通大学出版社2008黄力宇参加微机原理与接口技术本科生电子工业出版社2010黄力宇2生物医学信号处理本科生讲义2004黄力宇1医学影像处理与分析研究生电子工业出版社2007田捷1光学分子影像技术与应用研究生科学出版社2010田捷1生物特征识别理论与应用研究生清华大学出版社2009田捷1生物医学工程综合实验指导书本科生讲义2006黄力宇孙万蓉2、3（2）选用国内外优秀教材除了自编讲义和教材外，为了开阔学生视野，吸收国内外优秀教学成果，我们在部分课程的教材或参考书的选择上引进了国内外公认的部分优秀教科书。选用国外教科书参见双语教学部分，选用国内出版的教科书具体如下：教材名称出版社编著者出版时间适应课程主讲教师医学超声学西安交通大学出版社万明习卞正中程敬之1992年第一版，2010年第二版医学超声学孙万蓉数字图像处理科学出版社许录平2009年第一版数字图像处理梁继民生物医学传感器原理与应用高等教育出版社彭承琳2000生物医学传感技术胡方明4．多样化双语教学模式的实践8相对于电类学科本科教学的应用性特点，生物医学工程更倾向于研究性。目前，大量新理论新方法都是以英文出版物呈现的；更值得指出的是，生物医学工程由于其跨学科特点，涉及的学术名词往往是横跨医学、材料学、电子信息、机械、生物学、物理化学等各个学科，为了增强学生阅读科技文献和国际交流能力，采用国外原版教材的双语教学模式对于培养我们的大学生成为国际化高素质人才具有重要作用。目前开展或曾经开展过双语教学的课程如下：双语教学课程名称学时课程性质教师医学电子仪器46必修黄力宇医学成像技术（仅使用外文教材）46限选黄力宇数字图像处理46限选梁继民数字电路与系统设计46必修孙万蓉黄力宇“医学电子仪器”课程双语教学先后在三届生物医学工程专业的学生中实施，采用原版英文教材的“医学成像技术”课程已在四届生物医学工程专业的同学中实施，多样化教学模式收到了良好的教学效果。在双语教学过程中，采用或曾用过的教材或参考书清单如下：教材名称出版社编著者出版时间对应课程主讲教师MedicalInstrumentation—PrincipleandDesignWiley&SonsJohnWebster1997年第三版，2010年第四版医学电子仪器黄力宇PhysicalPrincipleofMedicalImagingAspenPublishersInc.PerrySprawls1993年第二版医学成像技术黄力宇MedicalImagingPhysicsWiley-LissInc.HendeeWR,RitenourER2002年第四版医学成像技术黄力宇DigitalImageProcessingPrentice-Hall,Inc.RafaelC.Gonzalez2002年第二版数字图像处理梁继民IntroductiontoLogicDesignMc.GrawHillAlanBMarcovitz2004年第二版数字电路与系统设计孙万蓉黄力宇我们的双语教学不拘一格，教学方式视具体情况而定。例如，“医学电子仪器”9课程由于涉及医学仪器的各个方面，既包括信号检测与传感器、基本放大滤波电路、人体电现象的起源、生物医学信号的来源与处理、各种干扰的去除、电与人的相互作用等基础内容，又包括心脑电图的描记、心脏起搏与除颤、血液透析、超声碎石、血气分析、波动能量的高能聚焦治疗、植入式设备与假体等专题内容，涉及的学科多种多样。为了让同学们能充分掌握相关学术专业名词，我们选定该课程为双语教学课程。我们选定的教材是在国际上久负盛名的美国威斯康星大学的JohnWebster教授主编的教材。采用国外原版教材的同时，我们创作了上课用的全英文CAI课件。教材、CAI课件、作业、考试命题全部采用英语，上课时教师适当用中文穿插解说，以使学生能更清晰地掌握所学知识。由于内容涉及多学科的专业词汇，开始时学生会感到困难