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摘 要 立足医学院校的实际情况，从实践教学课程和实践基地建设两个方面，对构建自身特色的生物医学工程专业实践教学体系进行研究和探讨，阐述实践教学体系的课程内容和实现手段，以及相关的虚拟实验平台建设。
关键词 生物医学工程；实践教学；虚拟实验
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）14-0137-04
Research on BME Practice Teaching Architecture in Medical Colleges//ZHU Yuanzhong， HE Wenjing， WEI Xiaoqin
Abstract With the cultivation of applied talents as its goal， this arti-
cle discusses the practice teaching architecture of biomedical engi-neering （BME） in medical college， and it carries out the researches on the construction of practice teaching course and practice base
according to the actual situation of medical colleges， and it ex-pounds the realization of practice teaching architecture and the vir-tual experiment platform.
Key words BME； practice teaching； virtual experiment
1 前言
生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）的内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识生命运动的规律（定量），并用以维持、促进人的健康。其发展方向是从分子水平到器官水平，发展新的概念，建立新的知识，创立新的技术，开发新的材料和器械，为人类的健康事业服务[1]。
我国很多高校都开设了生物医学工程专业，一般来说，医科类高校培养生物医学工程人才有自己的优势：
1）医学课程师资力量强，学生医学基础知识扎实；
2）学生学习、生活在医学环境中，更容易与医学临床部门或人员沟通与合作；
3）附属医院资源丰富，学生实习、毕业设计等教学活动更能结合临床实际进行[2]。
然而川北医学院在培养生物医学工程人才方面也有诸多不足，如工程技术基础相对薄弱，实践资源缺乏。川北医学院地处川东北地区，工业基础薄弱，学生工厂实习机会更少，致使学生动手能力、分析和解决问题的能力受到限制。因此，改变传统的实践教学模式，构建新的实践教学体系，使学生在大学期间能够参与各种实践训练，对于培养学生的动手能力和创新能力具有十分重要的意义。
本文以川北医学院生物医学工程专业的建设为例，对其实践教学课程和实践基地建设问题提出自己的看法，希望能抛砖引玉。
2 实践教学体系建设
川北医学院生物医学工程专业依托影像学院，始建于2004年，根据国家发展纲领和学校教学型大学的定位，从社会需求和毕业生就业的角度考虑，生物医学工程专业本科教育培养方向定位于应用型人才，专业领域为医疗仪器，即培养大型医疗设备的操作、维修及管理人员，培养目标为具有医学背景的医学工程、医学技术、医院信息化建设与管理的实用型技术人才，将就业方向定在临床工程师、医疗装备管理师及医学物理师。
川北医学院影像专业相对实力雄厚，因此，在医学仪器上重点突出影像设备的内容，一方面可以借助学校的相关师资和设备，另一方面也可以比较广泛地利用已有专业的校友和知名度等优势。
作为应用型的专业，实践性的课程占有比较重要的地位。实践环节教学是培养学生独立分析和解决问题能力的重要途径，是学生进一步理解和消化理论知识的基础。从培养高素质应用型人才的需要出发，对实验环节教学进行改革，生物医学工程专业的实践主要涉及电路原理、模拟电路、数字电路、C 程序设计、微机原理与接口技术、计算机网络及应用、信号与系统、医学成像技术、医学影像设备学、医学仪器原理、医学影像技术、医学影像诊断、加速器工程技术学等课程，包括表1所示四个层次[3-4]。
基础实验 一般基础课和专业课都有相应的课程实验，这类实验基础性、验证性实验较多，没有单独设置课程。一方面在课程总学时范围内调节，增加实验数量和实验课时，一方面尽可能利用现有实验器材进行实验教学改革，在原有实验教材的基础上根据学科需要适时更新实验项目和实验教学内容，尽量能够达到综合性、设计性的使用效果。这类实验除基本实验外，通常至少有一个实验具有综合实验的性质，如“模拟电路”课程实验，增加了“收音机制作”实验，“C 程序设计”课程实验增加了“程序综合设计”实验，能够对整个课程起到融会贯通的作用。同时利用医学院校的优势，带领学生到医院的相关科室进行参观实习。此外，附属医院赠送的一些设备可供学生拆解，使学生对于相关的设备有了直观认识。
提高实验 和附属于理论课程的基础实验不同，这一部分的实验都是独立设课。一方面增设了如电子技术、程序设计、单片机应用、计算机网络等课程设计，加强学生综合实践训练；另一方面，每年针对高年级学生开设2～3个开放性实验，由实验教师在课程实验范围之外确定题目和内容，学生根据自己的兴趣选择，通常保证大多数的学生能参加一项。
研究创新实验 对学生的科研训练和创新性实践活动，学校提供专项资金，由校团委及学生科牵头组织实施，各教研室、实验室根据实际需要选派指导教师，实验中心提供设备方面的支持，在利用现有实验器材的基础上逐步开展虚拟仿真实验。 毕业实习与毕业设计 毕业实习主要安排在三级以上医院和医疗器械相关企业，结合学生的就业意向综合调配。其中医科实习主要在影像技术科室和工程科室，学生接触的仪器设备比较多，操作使用较强，对于医疗仪器的具体应用了解比较全面，缺点是难以了解设备内部原理结构、接触维修的机会也极少；工科实习则要求学生下到车间参与具体生产过程，并对医疗设备的技术发展动向和市场状况有明确的认知，从而为就业打好基础。
在毕业设计环节实行双导师制，由本专业教师和企业、医院专家共同指导。本科毕业环节原则上要求做设计，毕业设计一人一题，在选题上紧密结合教师的科研项目、生产实际或临床实际问题进行。对开题报告、中期检查、预答辩、答辩一系列环节，严格要求学校指导教师进行全程指导和质量监控[5]。
3 实践基地建设
实践基地建设主要包括校内实践训练基地和校外实践训练基地两种类型。
校内实践基地 立足本校资源，建立相对独立的校内实践训练基地。校内实践基地一方面可以完成课内实践教学内容，包括课内实验课程、课程设计、科研训练和毕业设计等；另一方面可以完成课外的一些科技活动，如第二课堂、专题研究等，以此弥补校外工科实践资源的缺乏[6-8]。
近5年来在原有实验室的基础上，投资200多万元购置新的仪器设备，扩建电子技术、成像技术、影像设备和医学图像处理等实验室，为实验教学创造良好的条件。此外还依托影像实验中心重点打造3个虚拟实验教学平台。
1）电子电路虚拟实验教学平台。电子电路虚拟实验教学平台融合NI ELVIS实验平台、北邮虚拟实验系统、Multisim
实验系统和QuartusⅡ开发平台，模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境。学生用于模拟实际电路分析和设计，特别是复杂系统电路的分析、设计及故障模拟等，都可用虚拟仿真来实现。
2）医学影像技术图像后处理平台。如图1所示，通过该平台，学生可以在计算机上模拟CT、MRI、DR、数字乳腺等影像检查的图像后处理、胶片打印及成像效果的仿真操作，巩固各参数设置诸如层厚、KV、mAs等理论知识的运用，搭建从理论到临床实践的桥梁，实用性强，为学生的理论知识和实践能力的综合应用提供了非常重要的平台。
3）放疗虚拟现实教学平台。如图2所示，该平台利用虚拟现实技术能够虚拟出真实感强、可交互操作的虚拟现实设备，构建有效的虚拟现实环境用于教学与训练；也能仿真真实的放射治疗工作流程，进行鼻咽癌、食管癌、肺癌、宫颈癌等靶区勾画和相应的正常组织勾画，利用计划设计制作模块进行适形计划制作、优化、评估。让放疗相关课程的学习、培训能既少占用医疗资源，又给学生更多实践机会，实现学生随学随练，为放疗教学工作高效开展提供了平台支持。
校外实践基地 川北医学院在成渝两地建立长期稳定的实习医院基地，医科实习不存在困难。难点是工科实习，省内实践基地较少，接纳的学生人数较少。在建设校内基地的同时，推动影像实验中心开展校企合作，抓住虚拟实验教学中心建设的契机，先后与省内外多家公司达成合作协议，每年1～4月带领学生进入实践基地学习训练，在一定程度上满足学生实习的需要。
4 结束语
本文考虑医学院校的特点，结合当今医疗卫生事业发展的需求，改变传统的实践教学模式，把培养学生的实践能力和创新精神放在首位，对川北医学院生物医学工程专业的实践教学环节进行完善，主要具有如下特点：
一是充分利用附属医院的各种资源，通过课程实验、开放性实验和课程设计、创新研究实验、毕业实习和毕业设计等，构成完整的、虚实结合的实践教学体系；
二是依托影像特色专业的优势，采用虚拟仿真技术，大力建设校内实习基地，解决工科实践资源缺乏带来的困扰。
通过这些措施，真正激发学生的学习热情，提高学生独立分析问题和解决问题的能力，同时促进生物医学工程专业建设。目前本专业已有8届300多毕业学生，就业情况良好，就业去向主要包括医院影像科、设备科、放疗科、医疗器械公司。同时，每年均有若干名学生进入国内重点院校进行研究生学习，接受进一步深造。用人单位对本专业学生的满意度高，普遍认为其工作敬业、适应力强，具有良好的综合职业技能。
总之，实践教学改革的目的是提高学生的实践和创新能力，提高学生的综合素质，更好地服务社会。下一步的工作将是进一步推动深化校企合作，完善学生毕业实习和毕业设计。
参考文献
[1]中国生物医学工程会，中国科学技术协会.生物医学工程学科发展报告[M].北京：科学技术出版社，2012：3-9.
[2]王能河，但汉久，吴基良.地方高校国家级生物医学工程特色专业人才培养模式研究[J].中国医学创新，2014（9）：
95-97.
[3]张颖，鲁雯，等.构建生物医学工程专业实践教学体系的思考[J].中国高等医学教育，2014（2）：70-71.
[4]陈洪波.依托校企医合作的生物医学工程专业学生工程实践能力培养体系的构建[J].实验技术与管理，2014（12）：
6-8.
[5]郑旭媛，田心.生物医学工程本科创新能力培养的实践教学改革[J].中国高等医学教育，2013（9）：25.
[6]马春排，李天钢，等.生物医学工程实践教学体系的建设[J].实验室研究与探索，2010（4）：103-105，122.
[7]宫琴.生物医学工程专业综合训练实践教学改革[J].实验技术与管理，2013（9）：135-139.
[8]龙云玲，刘艳，张文超.医学院校生物医学工程实验平台的建设模式[J].中国现代教育装备，2011（7）：37-38.
关键词 生物医学工程；实践教学；虚拟实验
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）14-0137-04
Research on BME Practice Teaching Architecture in Medical Colleges//ZHU Yuanzhong， HE Wenjing， WEI Xiaoqin
Abstract With the cultivation of applied talents as its goal， this arti-
cle discusses the practice teaching architecture of biomedical engi-neering （BME） in medical college， and it carries out the researches on the construction of practice teaching course and practice base
according to the actual situation of medical colleges， and it ex-pounds the realization of practice teaching architecture and the vir-tual experiment platform.
Key words BME； practice teaching； virtual experiment
1 前言
生物医学工程（Biomedical Engineering，BME）的内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识生命运动的规律（定量），并用以维持、促进人的健康。其发展方向是从分子水平到器官水平，发展新的概念，建立新的知识，创立新的技术，开发新的材料和器械，为人类的健康事业服务[1]。
我国很多高校都开设了生物医学工程专业，一般来说，医科类高校培养生物医学工程人才有自己的优势：
1）医学课程师资力量强，学生医学基础知识扎实；
2）学生学习、生活在医学环境中，更容易与医学临床部门或人员沟通与合作；
3）附属医院资源丰富，学生实习、毕业设计等教学活动更能结合临床实际进行[2]。
然而川北医学院在培养生物医学工程人才方面也有诸多不足，如工程技术基础相对薄弱，实践资源缺乏。川北医学院地处川东北地区，工业基础薄弱，学生工厂实习机会更少，致使学生动手能力、分析和解决问题的能力受到限制。因此，改变传统的实践教学模式，构建新的实践教学体系，使学生在大学期间能够参与各种实践训练，对于培养学生的动手能力和创新能力具有十分重要的意义。
本文以川北医学院生物医学工程专业的建设为例，对其实践教学课程和实践基地建设问题提出自己的看法，希望能抛砖引玉。
2 实践教学体系建设
川北医学院生物医学工程专业依托影像学院，始建于2004年，根据国家发展纲领和学校教学型大学的定位，从社会需求和毕业生就业的角度考虑，生物医学工程专业本科教育培养方向定位于应用型人才，专业领域为医疗仪器，即培养大型医疗设备的操作、维修及管理人员，培养目标为具有医学背景的医学工程、医学技术、医院信息化建设与管理的实用型技术人才，将就业方向定在临床工程师、医疗装备管理师及医学物理师。
川北医学院影像专业相对实力雄厚，因此，在医学仪器上重点突出影像设备的内容，一方面可以借助学校的相关师资和设备，另一方面也可以比较广泛地利用已有专业的校友和知名度等优势。
作为应用型的专业，实践性的课程占有比较重要的地位。实践环节教学是培养学生独立分析和解决问题能力的重要途径，是学生进一步理解和消化理论知识的基础。从培养高素质应用型人才的需要出发，对实验环节教学进行改革，生物医学工程专业的实践主要涉及电路原理、模拟电路、数字电路、C 程序设计、微机原理与接口技术、计算机网络及应用、信号与系统、医学成像技术、医学影像设备学、医学仪器原理、医学影像技术、医学影像诊断、加速器工程技术学等课程，包括表1所示四个层次[3-4]。
基础实验 一般基础课和专业课都有相应的课程实验，这类实验基础性、验证性实验较多，没有单独设置课程。一方面在课程总学时范围内调节，增加实验数量和实验课时，一方面尽可能利用现有实验器材进行实验教学改革，在原有实验教材的基础上根据学科需要适时更新实验项目和实验教学内容，尽量能够达到综合性、设计性的使用效果。这类实验除基本实验外，通常至少有一个实验具有综合实验的性质，如“模拟电路”课程实验，增加了“收音机制作”实验，“C 程序设计”课程实验增加了“程序综合设计”实验，能够对整个课程起到融会贯通的作用。同时利用医学院校的优势，带领学生到医院的相关科室进行参观实习。此外，附属医院赠送的一些设备可供学生拆解，使学生对于相关的设备有了直观认识。
提高实验 和附属于理论课程的基础实验不同，这一部分的实验都是独立设课。一方面增设了如电子技术、程序设计、单片机应用、计算机网络等课程设计，加强学生综合实践训练；另一方面，每年针对高年级学生开设2～3个开放性实验，由实验教师在课程实验范围之外确定题目和内容，学生根据自己的兴趣选择，通常保证大多数的学生能参加一项。
研究创新实验 对学生的科研训练和创新性实践活动，学校提供专项资金，由校团委及学生科牵头组织实施，各教研室、实验室根据实际需要选派指导教师，实验中心提供设备方面的支持，在利用现有实验器材的基础上逐步开展虚拟仿真实验。 毕业实习与毕业设计 毕业实习主要安排在三级以上医院和医疗器械相关企业，结合学生的就业意向综合调配。其中医科实习主要在影像技术科室和工程科室，学生接触的仪器设备比较多，操作使用较强，对于医疗仪器的具体应用了解比较全面，缺点是难以了解设备内部原理结构、接触维修的机会也极少；工科实习则要求学生下到车间参与具体生产过程，并对医疗设备的技术发展动向和市场状况有明确的认知，从而为就业打好基础。
在毕业设计环节实行双导师制，由本专业教师和企业、医院专家共同指导。本科毕业环节原则上要求做设计，毕业设计一人一题，在选题上紧密结合教师的科研项目、生产实际或临床实际问题进行。对开题报告、中期检查、预答辩、答辩一系列环节，严格要求学校指导教师进行全程指导和质量监控[5]。
3 实践基地建设
实践基地建设主要包括校内实践训练基地和校外实践训练基地两种类型。
校内实践基地 立足本校资源，建立相对独立的校内实践训练基地。校内实践基地一方面可以完成课内实践教学内容，包括课内实验课程、课程设计、科研训练和毕业设计等；另一方面可以完成课外的一些科技活动，如第二课堂、专题研究等，以此弥补校外工科实践资源的缺乏[6-8]。
近5年来在原有实验室的基础上，投资200多万元购置新的仪器设备，扩建电子技术、成像技术、影像设备和医学图像处理等实验室，为实验教学创造良好的条件。此外还依托影像实验中心重点打造3个虚拟实验教学平台。
1）电子电路虚拟实验教学平台。电子电路虚拟实验教学平台融合NI ELVIS实验平台、北邮虚拟实验系统、Multisim
实验系统和QuartusⅡ开发平台，模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境。学生用于模拟实际电路分析和设计，特别是复杂系统电路的分析、设计及故障模拟等，都可用虚拟仿真来实现。
2）医学影像技术图像后处理平台。如图1所示，通过该平台，学生可以在计算机上模拟CT、MRI、DR、数字乳腺等影像检查的图像后处理、胶片打印及成像效果的仿真操作，巩固各参数设置诸如层厚、KV、mAs等理论知识的运用，搭建从理论到临床实践的桥梁，实用性强，为学生的理论知识和实践能力的综合应用提供了非常重要的平台。
3）放疗虚拟现实教学平台。如图2所示，该平台利用虚拟现实技术能够虚拟出真实感强、可交互操作的虚拟现实设备，构建有效的虚拟现实环境用于教学与训练；也能仿真真实的放射治疗工作流程，进行鼻咽癌、食管癌、肺癌、宫颈癌等靶区勾画和相应的正常组织勾画，利用计划设计制作模块进行适形计划制作、优化、评估。让放疗相关课程的学习、培训能既少占用医疗资源，又给学生更多实践机会，实现学生随学随练，为放疗教学工作高效开展提供了平台支持。
校外实践基地 川北医学院在成渝两地建立长期稳定的实习医院基地，医科实习不存在困难。难点是工科实习，省内实践基地较少，接纳的学生人数较少。在建设校内基地的同时，推动影像实验中心开展校企合作，抓住虚拟实验教学中心建设的契机，先后与省内外多家公司达成合作协议，每年1～4月带领学生进入实践基地学习训练，在一定程度上满足学生实习的需要。
4 结束语
本文考虑医学院校的特点，结合当今医疗卫生事业发展的需求，改变传统的实践教学模式，把培养学生的实践能力和创新精神放在首位，对川北医学院生物医学工程专业的实践教学环节进行完善，主要具有如下特点：
一是充分利用附属医院的各种资源，通过课程实验、开放性实验和课程设计、创新研究实验、毕业实习和毕业设计等，构成完整的、虚实结合的实践教学体系；
二是依托影像特色专业的优势，采用虚拟仿真技术，大力建设校内实习基地，解决工科实践资源缺乏带来的困扰。
通过这些措施，真正激发学生的学习热情，提高学生独立分析问题和解决问题的能力，同时促进生物医学工程专业建设。目前本专业已有8届300多毕业学生，就业情况良好，就业去向主要包括医院影像科、设备科、放疗科、医疗器械公司。同时，每年均有若干名学生进入国内重点院校进行研究生学习，接受进一步深造。用人单位对本专业学生的满意度高，普遍认为其工作敬业、适应力强，具有良好的综合职业技能。
总之，实践教学改革的目的是提高学生的实践和创新能力，提高学生的综合素质，更好地服务社会。下一步的工作将是进一步推动深化校企合作，完善学生毕业实习和毕业设计。
参考文献
[1]中国生物医学工程会，中国科学技术协会.生物医学工程学科发展报告[M].北京：科学技术出版社，2012：3-9.
[2]王能河，但汉久，吴基良.地方高校国家级生物医学工程特色专业人才培养模式研究[J].中国医学创新，2014（9）：
95-97.
[3]张颖，鲁雯，等.构建生物医学工程专业实践教学体系的思考[J].中国高等医学教育，2014（2）：70-71.
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[6]马春排，李天钢，等.生物医学工程实践教学体系的建设[J].实验室研究与探索，2010（4）：103-105，122.
[7]宫琴.生物医学工程专业综合训练实践教学改革[J].实验技术与管理，2013（9）：135-139.
[8]龙云玲，刘艳，张文超.医学院校生物医学工程实验平台的建设模式[J].中国现代教育装备，2011（7）：37-38.