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生物医学工程的应用范文1
关键词：一体化教学模式；微生物工程；课堂教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0100-02
微生物工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。《微生物工程》作为生物技术的专业基础课，是一门理论联系实际、应用性较强的课程。学生通过该课程的学习，有助于加深对发酵产品的理解和掌握，为发酵工艺过程控制与优化打下良好的基础。笔者结合教学工作中的实践，将“教、学、做”一体化教学模式应用到《微生物工程》课程教学过程中，使教学效果得到显著提升。
一、传统教学模式存在的问题
传统的教学模式往往以掌握知识的水平来判断人才的优劣，容易造成高分低能，给人才培养造成虚假现象。传统课堂教学以固定的“复习、新课、作业”三段模式贯穿始终，这种“开会式的学习”枯燥、呆板，学生缺乏主动，教师的“主导”几乎完全代替了学生的“主体”，使课堂教学缺乏活力。这种“填鸭式”教学模式使学生过分依赖教师与书本，造成主体意识淡薄，缺乏创新精神，阻碍其素质全面发展，这显然与素质教育的宗旨是相悖的。
二、“教、学、做”一体化教学模式的内涵
一体化教学体系，就是整理、融会教学环节，把培养学生的职业能力的理论与实践相结合的教学作为一个整体考虑，单独制定教学计划与大纲，构建职业能力整体培养目标体系，通过各个教学环节的落实来保证整体目标的实现。通过一体化教学模式的实施，有助于提高学生的学习积极性，变“被动学习”为“主动学习”，也有助于锻炼学生分析问题和解决问题的能力，培养其创新能力。
三、“教、学、做”一体化教学模式在《微生物工程》课程中的实施方案
1.教学内容的优化。根据《微生物工程》课程的内容，按照由单项到综合的原则，首先将其分为菌种筛选、培养基的制备及灭菌、种子扩大培养、发酵工艺控制、无菌空气的制备和发酵产品提取与精制等6个主要模块，每个模块根据教学重点、难点设计“教、学、做”一体的项目，例如，在菌种筛选模块中，设计了土壤中筛选真菌的项目，学生根据项目要求，查阅相关资料，在实验室采用稀释分离法进行菌种筛选，教师在教学过程中主要起主导作用，对学生进行指导，使学生在做中学、学中做，构建自己的知识和技能。
学生当把每一个模块的内容学习完成后，课程组又设计了“淀粉酶的生产”综合项目，实验内容包括淀粉酶产生菌培养基的配制和灭菌、高产淀粉酶产生菌的筛选、接种、淀粉酶发酵条件的优化、淀粉酶酶活的测定及淀粉酶的分离提纯等。将上述6个模块的教学内容综合在一起，使学生在完成项目的过程中串联起课程的知识体系。整个过程既充分发挥了学生的主动性和创造性，又提高了学生的科学实验素质。
2.教学环节的设计。首先按学生人数，将学生分成若干小组，每组选出1名组长，然后布置课程任务，小组根据任务利用课下时间完成每个项目的学习（或实验）方案。课程组将100分钟的课堂教学分为小组汇报方案（15分钟）、小组讨论（15分钟）、教师指导（10分钟）、学生实验（50分钟）、教学评价（10分钟）等5个阶段。
小组汇报方案阶段中要求各小组根据自己制定的学习（或实验）方案进行课堂汇报，说明方案的可行性和科学性；小组讨论阶段中要求根据各小组设计的方案进行问题的查找，对方案进行优化；教师指导阶段中要求教师对学生的每个方案进行针对性点评，确定最终的方案；学生实验阶段中要求学生根据自己最终的方案进行实际操作，对方案的合理性进行实际验证，记录实验原始数据，并通过实践掌握课程重点内容；教学评价阶段中要求小组之间要进行点评，最后由教师对本次任务的完成情况进行评价，并总结本次任务学生应重点掌握的知识和学生实验中应注意的问题。
3.考核评价模式改革。传统的考核方式往往采用“闭卷考试+作业”的形式，其结果只能考核学生对识记性知识的掌握程度，不能全面考核学生的综合素质，存在一定的局限性。因此，课程组将考核模式逐渐由终结性考核向过程性考核转变，积极采用多元化的考核模式对学生的学习效果进行评价。采取学生自评、生生互评、教师评价相结合的模式，客观地评价学生的学习成果。
在平时成绩评定方面，不只把作业作为平时成绩的唯一考核对象，还将学习（或实验）方案、小组汇报及小组讨论中的表现、实验操作能力等方面一并记录到平时成绩中，设计平时成绩评定表，做到随学随评；在期末成绩评定方面，不仅考查学生对识记性知识的掌握程度，更要考查学生分析问题和解决问题的能力，课程组在设计试题类型和内容时，逐渐加大综合分析和计算题型的比例，将学生在实践操作中的突出问题融入到考试中，使学生能够更好的对知识灵活运用，提升其综合素质。具体各项考核成绩的比例见表1。
通过考核模式的改革，有利于培养学生的综合素质和创新能力，促进学生对自身学习过程的反思。
四、“教、学、做”一体化教学模式实施中需注意的问题
一体化教学模式的实施是一项综合性很强的教学改革工程，不仅要取得领导的支持，课程组教师之间也要达成共识，发挥团队作用。首先，在教学模块进行设计时，要有针对性，所设计的模块既要包括学生需掌握的重点知识，也要和企业的生产实际相对应，保证教学模块的合理性和可操作性。其次，就是学生已经习惯于传统的学科教学模式.实施初期会有不适应，在教学过程中要充分考虑到这点，教师可以边讲边演示，开始课程讲授识记性知识，使学生逐渐适应这种教学模式，完成转变。最后，要有实验室、实验设备等硬件保障，在进行实验时能够做到每组一台仪器，提高授课效率。
五、结论
通过在《微生物工程》课程中采用“教、学、做”一体化的教学模式，使学生由原来的抽象知识的学习转变为形象化知识的学习，充分调动了学生的学习兴趣，提高了教学效果。通过问卷调查，学生对一体化教学模式的满意度达到95%以上，学生的成绩和未实施一体化教学的班级相比优秀率提高了5个百分点，平均分提高近7分，及格率提高了5个百分点，特别是对综合分析和计算题型的得分率比未实施一体化教学的班级提高了10个百分点，这充分说明一体化教学模式，不仅有利于学生掌握知识，也有利于培养学生综合素质和创新能力。
参考文献：
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生物医学工程的应用范文2
【关键词】现代生物医学工程；发展现状
0.前言
一旦提及医学，让人第一时间想到的就是疾病，医院，健康，病人等等。现代生物医学工程也不例外，作为一个多学科交叉的综合性学科，现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。
随着社会水平的极大提高，人们把视角从生存转移到生活上来，进而就是思考如何更好的生活。不言而喻，一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活，如何准确及时地检查出病人的疾病，如何将现有的医疗设备改进，如何开发出更具使用价值的医疗器械等等，都成为生物医学工程所要考虑的问题。
生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科，其基本任务是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主，其领域十分广泛，并在不断扩展之中。就现阶段而言，生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。
1.国内发展现状
1.1发展还不完善
中国的现代生物医学工程学科发展较晚，相对于国外一些发展较早的国家来说，我们对它的认识还很浅显，跟国外一些技术先进国家的距离还很远，很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价，他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科，但实际的培养计划中生物、医学学的很少，电子学得多些，学科广而不专，就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系，以融合各交叉学科知识为自己的基础 ，缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标，随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度，对自己的前途感到渺茫，就业形势不是很乐观，这也反映了现代生物医学工程发展不完善，没有形成很好的体系，没有在国内高校中产生普遍影响力。
1.2发展方向不够全面
现代生物医学工程就目前的情况来看，还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用，发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展，就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生，不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想，使学生的学习变得保守，进而失去学习的动力，这样就不利于生物医学工程更好的发展。
1.3包含的学科多杂
我们知道，现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术，理、工、医相结合的新兴交叉学科，是一门多学科交融的边缘学科，其中工程学又包括电子学，计算机科学，力学，材料科学，机械制造学等。生物医学包括生物学，神经科学，内科学，外科学，矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学，但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识，掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。
1.4发展前景广阔
正因为现代生物医学工程在我国起步较晚，发展还不完善，他本身就有很多空白领域可以开拓。
21世纪是生命科学大发展的时代，工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合，必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械，现在是，将来也是，但如何将未来的诊疗仪器实现智能化，检查结果，治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧，而且高端医疗设备更是几乎全部进口，所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度，增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度，培养出一批在这方面的专业人才，具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。
由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科，我们就很容易理解，各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展，其他学科，其他领域的发展，产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科，各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见，生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术，这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。
现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色，对提高医学水平，促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才，为我国的生物医学工程事业贡献力量，也期待着我国生物医学工程的快速发展，在不久的将来展现出崭新的面貌。■
生物医学工程的应用范文3
【关键词】医学；职业技术教育；生物医学工程
【中图分类号】R318.0-4 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）02-0316-02
基金项目：重庆市教委人文社科基金资助项目（10SKS02）
随着近20年来世界范围内高新技术的迅猛发展，职业教育在形式和数量上都有了突飞猛进的增长。基于此，联合国教科文组织（UNESCO）推出最新版本“国际教育标准分类”ISCED1997，虽然将高等职业教育仍定位于ISCED5为“第三级教育第一阶段”，但是作为“不直接通向高等研究资格证书”（not leading directly to an advanced research qualification）获得的教育层次，它将初版中分属两个不同层次的大学专科（原ISCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士学位以外的研究课程”（原ISCED7中的博士前课程部分）纳入了同一层次之中，从此突破了高等职业教育（尤其是在中国）仅仅局限于专科层次的教育瓶颈，为各类职业教育建立本科乃至硕士层次的教育提供了可能[1]。与普通本科教育并行的“立交桥式”发展之路由此拉开序幕。目前我国由于临床医学、中医学、口腔医学、药学等专业要求学生掌握一定的科学技术知识以达到“能进入一个高精技术要求的专门职业”。医学本科院校在医学主干专业的人才培养定位与水平上均高于医学类高职高专院校。本文将以生物医学工程学的国内外现状为例，来探索职业教育互补于普通医学本科教育的发展之路。
1生物医学工程国内外发展现状
生物医学工程学是理、工、医相结合的边缘学科，是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法，从工程学的角度，在不同层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病治病、促进健康提供新技术手段的一门综合性的高技术学科。
1.1 80年代起生物医学工程学步入新起点 50年代是生物医学工程学发展的初期，工程技术与生物医学间的交差、渗透是从临床医学开始的，其中尤以人工器官的出现，可视为现代医学的一个重大特征。在经历了60年代的早期发展和70年代以医学影像技术为代表，所标志的生物医学工程学取得突破性进展的基础上，80年代起，生物医学工程学除继续向临床领域横向扩展外，开始在向纵深方向发展方面出现新的转折。如医学影像技术中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超声诊断装置、图像文档与通讯系统等；出现了全实验室自动化系统、体外碎石机和除颤器等治疗装置以及微波、射频、激光、超声等各种治疗技术。
1.2 90年代与更多的学科交叉、融合 组织工程：是生物医学工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学，以及临床医学等学科间的不断交叉、渗透与融合，而形成的新的前沿科学。所涉及的组织有软骨、皮肤、胰腺、肝脏、肾脏、膀胱、输尿管、骨髓、神经、骨骼肌、肌键、心瓣膜、血管、肠、等，其中皮肤已有初步产品进入临床应用。我国自90年代初开始了有关的基础研究工作，并列入了国家重点基础研究发展规划（973），成为国家的重点支持项目。生物芯片：在实施人类基因组计划的推动下，DNA微探针阵列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一时间内分析大量的基因，实现生物基因信息的大规模检测。微米/纳米技术：是指量度范围分别在0.1？100微米（？m）和0.1？100纳米（nm）内的物质或结构的制造技术。其最终目标是，人们将按自己的意志直接操纵单个原子、分子或原子团（小于10nm）、分子团，制造具有特定功能的产品，包括纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米显微学等等新的高技术群。我国在大尺寸纳米氧化物材料制备方面，已成功地研制出致密度高、形态复杂、性能优越的纳米陶瓷，从而进入了国际领先行列。日本研制出的“万能医用微型机器人”，可在不损害任何人体器官的情况下，沿着血管或胃肠道行进到发病部位进行检查，医生可指令机器人取组织样品、直接释放药物、清除血栓、切断或接通神经和进行细胞操作等精细手术。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美国、日本和欧洲等均已将HHC作为重要内容列人21世纪的生物医学发展战略，成为优先资助的领域之一。即将家庭保健管理系统、疾病早期预报、家庭治疗和康复仪器、家庭急救支援系统等技术和产品作为重点开发项目。我国开展HHC的研究与开发以家用治疗产品为最多。通过采用电话传输监护网的方式进行心脏监测和急救，已在我国北京、上海、天津、南京、广州等大城市相继开展起来。
1.3 生物医学工程学传统领域的发展 生物材料：自50年代出现合成高分子材料以来，生物材料取得了很大发展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，医用金属材料，无机生物医学材料，以及由活体材料和非活体材料构成的杂化生物材料，几乎在临床医学各个领域得到广泛的应用，并最终导致了标志着本世纪现代医学重大特征之一的人工器官的出现；在此基础上，90年代生物材料又在向着复合/杂化型、功能型和智能型的方向发展。医学影像技术：在生物医学工程学中，像X射线、超声波、磁共振、放射性核素、红外线等物理源的医学影像技术，对医学的发展起了很大的推动作用，数字化、网络化、综合化已成为目前医学影像技术的总体发展方向。生物医学工程学所涉学科尚有生物力学、医学电子学、人工器官等等。
2国内生物医学工程专业建设情况
生物医学工程专业属工科专业，具有很强的多学科交叉性和前沿性，强调数理科学、电子信息和计算机技术等理工科知识与生物医学知识的有机结合。本专业课程设置除数理化及工程基础课外，主要专业课程有：电路、信号与系统，模拟与数字电子技术，数字信号处理，生物医学传感器与检测技术，微机原理与应用，单片机在医学中的应用，生命系统分析与仿真，生物医学信号处理，生物医学仪器，医学成像技术，医学图像处理，医学超声波，工程生理学，人体解剖学，组织胚胎学，自动控制，计算机与信息系列课程等，并开设多个专业课程设计，做到教学与实验设计并重。目前国内开设生物医学工程专业的学校，一部分是医科院校，一部分是各大综合类院校。排名前十的有浙江大学、四川大学、上海交通大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、清华大学、华中科技大学、南方医科大学、大连理工大学。而在香港大学，生物医学工程学由工程学院与医学院合办，学生将学习到有关工程和生命科学的原理，理解不同类型的先进医学工程系统之设计和运作，掌握工程技术在医学领域的应用。
3医学职业教育可以在生物医学工程专业中寻找“立交桥式”发展契机
医学职业教育类院校，应该与本科院校错位发展。以生物医学工程专业为例，应该培养计算机网络技术服务和各类大型医疗设备的操作与维护方面的专业人才；计算机网络技术包括：数字化医学中心，医学图象处理及多媒体在医学中的应用，生物信息的控制及神经网络生物医学信号检测与处理。要求学生深入掌握电子技术，计算机技术，信息处理理论医学与工程相结合的科研能力，解决生物医学领域中的科学研究，医疗仪器研制，产品开发以及大型医疗设备的操作，维修管理等问题，同时也能胜任其他领域的电子技术及计算机技术。学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识，受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练，具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。
3.1 生物信息技术 实现生物技术和信息技术以及其他学科的有机结合，发展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，发展疾病检测的新方法和新技术，发展研究药物与靶标作用的新方法，发展基因组数据、蛋白质组数据和结构基因组数据的计算机处理、分析和可视化方法，解析生物大分子结构和功能之间关系等，提高生物信息处理、分析和利用的水平，为我国生命科学和生物技术的源头创新奠定基础。
3.2 医学图像与医学电子学 医学图像处理和分析、计算机辅助诊断和治疗、医学物理等，以及生物、医学和工程学等领域理论和方法，并通过这些学科的交叉形成了新型学科。
3.3 生物与医学纳米技术 包括纳米生物材料、纳米生物器件研究、纳米生物技术在临床诊疗中的应用、纳米材料与器件的计算模拟。
3.4 生物与医学纳米技术 生物医用材料研究，用于人体、器官的诊断、修复、替换或增进其功能。
3.5 医学信息学及工程 应用系统分析工具这一新技术来研究医学的管理、过程控制、决策和对医学知识科学分析。
4以生物医学工程为例，探讨医学职业教育的前景
生物医学工程专业修业年限为四年或五年。授予学位是工学学士。就业前景良好，由于科学技术的发展，各类大型医疗设备的应用越来越广泛，大型医疗设备的操作、维修及管理人员是各大医院及公司急需的人才。毕业后可从事医学机构中医疗器械的维护、使用、销售和和医疗电子系统的开发与维护，辅助医生观察、诊断、治疗疾病。职称由卫生部组织统一考试评定，颁发临床医学工程技术（初级士、初级师、中级等）证书。
医学职业教育不仅要解决国家发展急需的基层卫生人才的培养问题，更重要的是要引领区域经济向先进领域拓展，提升地方行业水平。建设西部教育高地，需要在技术类专业中大胆创新，走别人没有走过或者没有走出规模的路。其重要意义体现在以下几点：①医学应用技术类专业虽然具有办学成本高、难度大等不利因素，但也具有技术含量高、可直接转化为现实生产力的巨大优势。②医学应用技术类专业走向产业化，对引领区域经济发展、拓展地方行业布局和提升地方行业水平都具有重要的现实意义。③医学应用技术类人才培育专业群的建成，将为地方输出高素质的技能型人才，同时也能提供高水平的就业岗位，有助于拉动地方经济，整体提高地方生产力。④医学应用技术类专业人才的聚集，与提高区域人才质量、推动地方经济发展进程直接相关。斯坦福大学在成立之初不被看好，但坚持将硅谷建设与学校成长联系在一起，最终成为世界名校就是例证[2]。
5结语
在国家拉动内需、教育优先的有利政策指引下，在医学职业教育领域大力发展医学应用技术专业是切实可行的。用教学做一体化培养医学技术专业人才，为地方医学应用技术产业化发展提供智力支撑，其意义也是深远的。创立医学应用技术专业基本原则是按照专业设计，分步骤解决专业基本格局，建设教学做一体化生产性实训基地，逐步提升专业办学水平和内涵质量，最终构建具有影响力的专业群。在全国众多的医学类高职高专院校中同质化办学的现象非常突出，上海医疗仪器高等专科学校涉足生物医学工程领域外，还没有一所学校开设生物医学工程的相关专业[3]。现代医疗活动是建立在庞大的医疗仪器设备的辅助诊断和治疗基础上的，急需医学工程技术的大量人才。只有大力拓展医学相关技术领域的办学，才能真正在传统医学专业之外办出既有生命力又有制高点的医学职业技术教育。
参考文献
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生物医学工程的应用范文4
关键词：生物医学工程；计算方法；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）22-0119-02
一、引言
《计算方法》综合了计算数学和计算机科学相关知识，具体研究利用计算机解决数学问题的相关理论和相关方法。该课程作为我校生物医学工程专业本科学生的课程，目前仅有理论教学环节，教学效果有待提高。本文结合生物医学工程专业特点，基于我院在医学影像成像方法的研究成果，借助我校信息学科与计算机学科的优势，对《计算方法》课程教学改革进行探讨。将《计算方法》课程的理论知识应用于医学成像中，包括CT成像、近红外光学成像和光致超声成像等，以期摸索出适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系，培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
二、计算方法课程特点及教学存在的问题
随着科学技术特别时计算机科学与技术的高速发展，科学计算已成为继理论分析、实验研究之后的第三种科学研究手段。计算方法研究利用计算机解决科学问题的相关理论和方法，是科学计算的核心。作为数学理论与工程应用之间的一个纽带，计算方法在很多学科领域发挥着重要作用，很多高校已将该课程作为学生的必修或选修基础课程。
计算方法紧密结合数学理论和计算机科学，是数学的一个重要分支，也是理工科学生一门重要的基础课程。计算方法研究利用计算机解决数学问题的相关理论和方法，强调计算机技术的实际应用和数学算法的工程实现，对学生的动手能力有较高的要求。由于与工程实践密切结合，该课程的教学必须理论与应用并重。
《计算方法》课程具有以下特点：（1）计算方法课程不仅涉及高等数学中学过的相关理论内容，而且注重运用这些理论去解决问题，而不是理论本身。它有助于加深学生对数学理论的理解和认识。（2）计算方法课程公式较多而且难记。（3）强调对计算机的使用，尤其是在计算机上借助一定的软件平台实现相关算法。
生物医学工程是一门兴起于20世纪60年代的交叉学科，涉及化学、数学、物理、药学、生物t学、电子技术、工程技术、材料、计算机技术和信息技术等众多学科及领域。该学科综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，具有综合性强、知识结构交叉跨度大、发展速度快等特点。从事该专业的本科生不仅需要电子技术、生命科学、电子与信息科学相关的基础理论知识；而且还需具备生物医学与工程技术相结合的科学研究能力。由于生物医学工程学科知识结构的交叉性和综合性，对高校培养的该专业人才需要更高、更全面的能力素质要求。
我校生命科学技术学院将《计算方法》课程作为大三生物医学工程与生物技术专业学生的选修课，经过几年的教学，存在的主要问题如下：
1.《计算方法》课程教学内容照本宣科，与生物医学工程专业基本无联系。目前，课程教学内容与生物医学工程专业以及生命科学技术学院研究方向基本上没有联系，结合不够紧密，没有将生物医学工程专业领域涉及的科学计算学生所学专业领域科学计算问题融入教学计划和教学内容。
2.《计算方法》重点在于理论教学，对数值实验能力的强调不够。以往的教学环节中，选用的教材在内容安排上没有对数值计算过程中实验过程的描述。老师在授课过程中，忽略了学生数值实验能力的培养。实际上，这门课程不仅具有完整的理论体系，更是一门实践性很强的课程，数值实验在该课程中必不可少。
三、教学改革具体措施
针对上述问题，本文从教学内容、教学模式和考核方法等方面进行研究，结合生物医学工程专业特点，基于生命科学技术学院科研平台，加强数值实验，摸索适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系，培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
1.扩展《计算方法》教学内容。我校《计算方法》课程选用西北工业大学出版社出版的教材《计算方法》，教材内容包括计算误差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多种迭代法求解线性方程组、特征值和特征向量的计算、最小二乘法求解方程组、曲线拟合、曲线插值、以及数值积分与数值微分等，课程内容大部分涉及的都是数学理论，以及各种方法的详细推导，教材上的例子主要是简单的数学问题，与实际应用联系较小，与生物医学工程专业更是没有联系。我们在教学过程中，结合我院科研以及生物医学工程专业特点，在理论讲解与公式推导的同时，融合医学成像具体实例，让学生了解如何在本专业领域运用该课程相关知识。
2.开设《计算方法》实验教学。为提高学生动手能力，我们在经典计算方法课程内容基础上，结合生命学院科研项目，加入与生物医学工程专业相关的应用实例，例如CT图像重建，计算方法课程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT图像重建，基于学院CT硬件系统采集的数据，结合合适的成像模型，学生上机编程完成CT图像重建。通过该实例学生不仅了解了CT成像原理，更掌握计算方法在CT成像中的应用。再例如辐射传输方程的求解问题，该问题在生物医学成像中普遍存在。辐射传输方程属于复杂的偏微分方程，在光学成像前向建模中，需要求解该方程，而计算方法课程中有一章的内容讲解偏微分方程的数值求解方法，学生可以开展基于数值方法的辐射传输方程求解。同时，我们加大编程仿真，特别要指导学生应用所学知识进行生物医学工程应用实践。
3.完善《计算方法》教学模式。《计算方法》课程的目的是让学生利用计算机，结合一定的软件工具，解决实际问题。考虑到课程特点，以及学生前期已经学习Matlab语言，我们使用Matlab软件作为计算方法的编程工具。我们在当前计算方法课程的课堂教学安排中，除了理论教学，还增加仿真实验。教师在课堂讲解时，进行详细演示，同时要求学生课后进行编程与上机。课后作业采用计算机编程完成，学生提交报告，给出程序代码以及运行结果。使学生通过仿真实验掌握计算方法中的理论知识，同时学会编程运用计算方法相关内容解决实际问题，提高动手能力。
4.改进《计算方法》考核方式。传统《计算方法》课程考核采用笔试形式，主要考查的是学生对基本知识点的掌握情况。本文改革中，我们兼顾知识与能力的评价标准考核学生学习效果。评价标准主要包括：计算方法基本理论知识、基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法、生物医学工程实际问题解决能力。对于计算方法基本理论知识的考核，采用笔试闭卷形式；对基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法，考核学生在计算机上利用Matlab语言编程实现误差分析、二分法和迭代法求解方程组、数据插值、数据拟合、数值积分与微分等；对于生物医学工程实际问题解决能力的考察，给出两到三个生物医学应用问题，要求学生根据现有数学模型，基于测量数据问题求解，并给出误差分析结果。总之，采用形式多样的考核方式，对学生的综合能力进行测评。
四、结语
本论文对计算方法课程改革进行了探讨，构建教学研用有机结合的计算方法教学体系。通过基础知识传授、计算机仿真实验、医学断层成像具体问题实践，建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的相互衔接的计算方法学教学体系；同时，生物医学工程专业背景下的算方法教学，融合了包括分子数学、生物、计算机与信息等多学科知识，对学生的理论、实践与应用能力协同训练与提升，为多学科交叉复合型创新人才的培养奠定基础。
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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
（School of Life Science and Technology，Xidian University，Xi'an，Shaanxi 710071，China）
生物医学工程的应用范文5
英文名称：Journal of Modern Clinical Medical Bioengineering
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中华医学会;广州医学院
出版周期：双月刊
出版地址：广东省广州市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1674-1927
国内刊号：11-5668/R
邮发代号：46-190
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创刊时间：1995
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生物医学工程的应用范文6
科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新
仪器设备 ，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。
生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇
航技术的进步 、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我
国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中
国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学
科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中
国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我
国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作
，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。
显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用
刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了
解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进
一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞
生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。
普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞
的超微细结构 、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，
使人们能观察到纳米(nm )级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电
子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用
。
影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域
之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技
术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水
平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT)，即是利用计算机技术处理人
体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观
察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描
和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT， 提高了诊断准确率［1］。医学
工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc
e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖
结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在
早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊
断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FM
RI、MRS发展。 根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，
创造 的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体
把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿
瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。
影像学诊断水平的不断提高 ，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。
介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年
)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行
扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Ra
diology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功
地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小
、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎 。20世纪80年代随着生物医学工程的发
展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及转贴于
高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性
诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、 非血管
管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高
，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗
并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的
临床医学新领域--介入医学［3，4］。
人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医
疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们
称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏
瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难
修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技
术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修
补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样
的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材
料、新技术的结果［5］。
肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病
晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。
现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关
节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千
万万的患者恢复了健康。 可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，
其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。
此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程
医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上
可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推
动着医学科学的进步。
21世纪生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现
X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用
，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天
C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的
医学新技术 。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗
技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：
(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，
诊疗用机器人将被广泛应用。［6］
(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技
术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着
PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂
型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。
(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将
有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。
(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效
缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育
材料、生物止血材料将有 新突破。
(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、
家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械
和用品将有广泛需求和应 用。
(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防
治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、
心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。
(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救
系统是未来生 物医学工程的重要课题。
(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快
速发展，遗传 、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪
白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。
(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保
健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。
1997年我国了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2
000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济
发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先
进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家
工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业
发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学
诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整
政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优
势，创建全新的生物医学，为人民造福。
参考文献
［1］Ge Wang Micheal WV. Preliminary study on helical CT algorithms for
pati ent motion estimation and compensation .IEEE Trans. Medical Imagi
ng，1995，14(2) ：205
［2］Minn H， Lapela M， Klemi PJ et al. Predication of surviva l with fl
uorin-18-fluoro deoxyglucose and PET in head and neck caner. J Nucl M e
d， 1997，38：1907
［3］Scheinman MM. Catheter Ablation. Circulation， 1991， 83：1489 -1498
［4］杨于彬，生物医学工程与介入性诊疗技术，世界医疗器械，1997，3(9 )：5
0-52
［5］Katircioglu F ， Yamak B，Battalogla B， et al .Long term re sults of
mitral valve replacement with preservation of the posterior leaflet. J
Heart Valve Dis， 1996，5(3)：302
