生物医学信息技术范例

1生物医学图像信息技术的应用分析

目前，生物医学图像信息技术主要包括生物医学图像传输、图像管理、图像分析、图像处理几方面。这些技术同以前的图像技术、医学影像技术都有一定的联系，其在涵盖以往图像技术、医学影像技术的同时，也具有自身的特点，与传统的图像和医学影像技术相比，生物医学图像信息技术更加强调在医学图像信息收集、处理等过程中应用计算机信息技术。

1.1图像成像

从本质上来看，生物医学图像成像技术（下文简称“图像成像技术”）与医学影像技术的区别并不大，仅仅是人们更习惯将其表达为医学影像。生物医学图像成像技术的研究内容为：利用染色方法和光学原理，清晰地表达出机体内的相关信息，并将其转变为可视图像。图像成像技术研究的图像对象有：人体的标本摄影图像、观察手绘图像、断层图像（如ECT、CT、B超、红外线、X光）、脏器内窥镜图像、激光共聚焦显微镜图像、活细胞显微镜图像、荧光显微镜图像、组织细胞学光学显微镜图像、基因芯片、核酸、电泳等显色信息图像、纳米原子力显微镜图像、超微结构的电子显微镜图像等等。

图像成像技术主要包括2个部分：现代数字成像和传统摄影成像。通常可采用扫描仪、内窥镜数码相机、采集卡、数字摄像机等进行数字图像采集；显微图像采集则可应用光学显微镜成像设备及超微结构电子显微镜成像设备；特殊光源采集可应用超声成像仪器、核磁共振成像仪器及X光成像设备。目前，各种医学图像技术的发展都十分迅速，特别是MRI、CT、X线、超声图像等技术。在医学图像成像技术方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人体化学成分检测方面，已经引起了相关领域的重视。

1.2图像处理

生物医学图像处理技术，是指应用计算机软硬件对医学图像进行数字化处理后，进行数字图像采集、存储、显示、传输、加工等操作的技术。图像处理是对获取的医学图像进行识别、分析、解释、分割、分类、显示、三维重建等处理，以提取或增强特征信息。目前，医学领域所应用的图像处理技术种类较多，统计学知识、成像技术知识、解剖学知识、临床知识等的图像处理均得到了较快的发展。另外，人工神经网络、模糊处理等技术也引起了图像处理研究领域的广泛重视。

本文作者：郑海华 张加裕 查屹 陈峰 单位：温州医学院附属二院眼科中心

21世纪是信息爆炸的世纪,特别是生物医学信息技术发展非常迅猛,许多最新的科研成果都是最先发表在互联网上。在这样的一个背景下,如何更好地提高医学生实习带教的质量是每个医学教学工作者都要面临的问题。随着现代生物医学信息技术的迅猛发展,传统的教学模式面临巨大的挑战。将生物医学信息学贯穿于眼科实习带教整个过程,将大大提高教学质量。

1传统、单一教学模式的局限性

在我国,传统的教学模式是老师讲、学生听,老师教、学生学。两者之间是主动与被动的关系,教师是传道、授业、解惑的始动者,而学生则始终处于被动者的地位[1]。而老师为了尽量“少犯错误”,总是只讲述教科书上的东西。不论是小学、中学还是大学,莫不如此。这样很可能导致这样的一个局面:培养出来的学生存在高分低能的现象,即考卷题目答得不错,现实生活中却不能应用自己的知识技能。特别是在医学生的教育问题上,许多传统教育模式培养出来的学生进入临床实习阶段后暴露出以下问题:理论知识无法联系实际,缺乏临床思维能力,缺乏信息拓展能力。而医学是一门充满探索性和变化性的科学,今天为大家普遍接受的观点可能明天就会被发现是错误的。具体到人,同样的病在不同的患者身上表现不同,同一个患者在疾病的不同阶段会有不同的表现。怎样在实践中认识疾病和治疗疾病是一个很大的难题。如何让目前的医学生以后成为名副其实的白衣天使,就需要改变以往的教学方法,大力利用生物医学信息学来提高教学质量。

2生物医学信息学在医学生实习带教中的应用

生物医学信息学是研究生物医学信息、数据和知识存储、检索并有效利用,以便在卫生管理、临床控制和知识分析过程中做出决策和解决问题的科学。以往,生物信息学和医学信息学一直是两个不同的学科,应用于各自不同的领域,随着人类基因组计划的实施,医学研究不可避免的向生物领域靠拢,这时就出现了整合的生物医学信息学。作为一门广泛的交叉学科,生物医学信息学提供新的生物医学知识的开发和共享框架[2]。生物医学信息的来源众多,科学文献、学术会议、个人交流和国际互联网等等。其中科学文献包含了图书、期刊、检索工具、专利文献、技术标准、学位论文和技术档案[3]。21世纪的生物医学信息已不单单局限于书本,在强大信息科学、计算机科学的背景下孕育而生的各类功能齐全的数据库系统和互联网交互已成为目前获取生物医学信息的主流方式。传统的生物医学信息学侧重于文献信息管理、分析研究。而现代生物医学信息学更强调计算机技术与IT应用到医药卫生领域。在具备一定知识背景的前提下,如果医学生所在实习的场所有个人计算机,并且可以互联网搜索的话,那么数字化信息会是最容易获得和最方便使用的信息来源。目前国内信息的来源以国际互联网,电子书籍和电子音像资料最多。生物医学信息学在医学中的应用很广,在医学带教中更是起到重要的作用。

就师方而言,传统的教学以书写板书为主,这样既耗时又呆板,信息的传递受到限制,而目前在带教中则更多使用的是多媒体教学和各种影音工具,这种模式不仅在较短的时间内传递更多的信息,而且方式生动易懂,能够最大限度地调动学生的积极性,使学生更好地获取知识。就学方而言,传统的国内教学更注重的是知识的单向传授,学生的被动接受,这样教学的结果往往是理论知识琅琅上口,实践能力惨不忍睹。而今随着信息学的推广和普及,学生的学习由被动转为主动,互联网浩瀚的知识吸引着学生不断探索,而知识的不断更新使临床带教过程更为活跃,无论对教师还是学生,书本将不再是获得信息的唯一手段。现今在临床带教过程中时常出现的学生通过最新的知识进展将老师问倒的情况,这种现象是令人喜悦的,而这种良性循环将更有利于医学带教的进步。笔者通过多年亲身带教经历,并做了问卷调查,反馈比较了传统板书带教和渗透医学信息学带教,初步统计结果显示医学信息学带教学生给出好评的频数更高,可见医学信息学带教方式更受学生欢迎;同时通过最后实际病例分析考核学生,结果同样显示医学信息学带教方式的学生给出答案更齐全,思维更开阔。目前国外常用的医学专业搜索引擎包括:HealthGate、MedicalWorldSearch等,常用的医学专业数据库包括MEDLINE、SIENCEDIRECT等。而国内相关的信息来源也开始健全和发展。医学生既可以直接进入以上数据库的网址查询,也可以选定主题后通过Google、Achoo、搜狐、雅虎等搜索引擎进行搜索。网上的资源十分丰富,既有经典的理论,又有最新的研究发现。而且,学生还可以将自己的问题通过电子邮件或者BBS发送给全世界的学者求助。

【摘要】在高通量基因检测和信息技术的加持下，医学基因组学的大数据构成了精准医学的基础工程，推动了人类在分子层面上深入认识疾病和健康的进程。通过分析医学基因组学的大数据及其数据库的功能、作用和特点，阐述其对医疗及健康产生的重大影响及以安全、规范、有益的方式推进和使用的必要性。

【关键词】基因组学；医学；数据库；大数据

基因组学在21世纪获得了快速的发展，主要是依赖于基因测序技术的发展和信息技术的加持。由于生物技术和信息技术的互相渗透和协同，在计算机科学的算法、算力及软件的支持下，基因组学技术的成本正在以超过摩尔定律的速度下降。过去完成一个全基因组测序分析需要几天，现在只需几个小时就可完成。由于成本及速度的极大改善，基因组大数据正在以PB（1PB=1024TB）到EB（1EB=1024PB）的数量级累进，而目前全球每年产生的基因组学数据已接近EB级别。

一、医学基因组学大数据现状

基因组学是一门研究基因组的科学，其作为生命科学及其他学科的基础已经成为发展最快、最活跃的一个领域，也是21世纪生命科学发展的前沿和方向［1］。基因组学通过基因测序和分析研究基因的结构与功能，解释更多基因与生物体之间的关系，其与转录组学、蛋白组学、代谢组学共同构成了系统生物学中组学研究的基础［2］。基因组学及其相关产业能迎来快速发展的时期是始于人类基因组计划（humangenomeproject，HGP），由美国率先发起，英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与的一项规模宏大、跨多学科、跨多国家的科学探索工程［3］。HGP于1990年启动，历时13年于2003年4月25日完成，其中2001年“人类基因组序列草图”的发表被认为是HGP成功的里程碑。自从HGP完成以来，对科学发展和社会各界都产生了非常深远的影响，极大的推动了生物医学的研究，也为更多科学问题的探索提供了新路径［4］。医学基因组学大数据正是在这种背景下产生和发展，是指生物医学中的组学数据，包括基因型、表型数据等，通过生物信息分析，能为健康和疾病提供决策依据的数据［5-6］。这些数据具有大数据的特点，体量大、汇总杂、分析难，其加工处理对科技人员的素质要求也非常高，需要具备基因组学、分子生物学、生物化学、药理学、分子遗传学、生物信息学、统计学、线性代数、数据挖掘、分布式计算、软件工程、数据库、网络工程、信息安全、数据加密等复合知识和能力。因此，这远非个体所能完成，而是需要通过团体的力量去完成的系统工程［7］。医学基因组学的大数据是需要用特殊的软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是用新处理模式才能实现具有更强的决策力和洞察力的数据信息源，是具有海量、高增长性和多样化的信息资产。基因组数据量越大，越能细分人群特征，越能聚类发现未知问题。这对于复杂疾病的病因探索、疾病预防和健康管理具有重要价值。医学基因组学大数据非常复杂，人类基因组是由30亿对碱基构成，随着不同地域、人种、时空等因素不断发生变化，首先要从中找出碱基对的异同，然后根据异同还要对应到表型的一致性改变来进行关联分析。显然，仅依靠人类的头脑来计算是无法实现的，而计算机助力了这些应用，也决定了这项工作的效率、成本、准确度［8］。同时，大数据资源也可以用于交换，未来像商品一样流通。农耕时代土地是资源，工业革命时代矿产是资源，互联网时代信息是资源，人工智能时代大数据就是资源。通过大数据分析可以指导医疗健康活动，如发现特别的基因位点，用于药物的研究等。大数据分析需要高素质的复合性人才，还要算法、算力和软件的辅助，需要政府、医疗机构和科技公司团队的协作和共同努力。如无创产前基因检测［9］、耳聋基因检测［10］、病原微生物基因检测［11］，大规模人群筛查检测项目形成了重要的公共卫生大数据的原始积累。

二、国内外基因组学大数据及数据库研究中心

随着新的生物学技术方法的出现和基因测序成本的降低，生物医学数据和信息进入了快速增长的阶段，更多生命科学的研究已经开始向临床医学转化方向发展。在国际上，各国已经陆续开展了很多大规模的基因组测序计划。基因测序目标不仅是人类还包括许多动物、植物和微生物，如千人基因组计划［12-13］、水稻参考基因组项目［14］、地球生物基因组计划［15］。随着基因组测序计划的启动加速了复杂和多样化的组学数据的积累，而处理这些庞大且具有科研价值的数据，需要安全存储、开放共享、集中管理和应用转化的平台。

本文作者：刘剑 杨立才 刘常春 单位：山东大学控制科学与工程学院

生物医学工程是利用工程技术研究生命科学现象,运用工程手段解决生物医学基础理论及临床应用问题的综合性专业[1]。其中“生物医学传感器与测量”课程的教学是专业教学体系的核心组成部分。近年来,随着微电子技术、新材料技术和电子信息技术的飞速发展,各种新型生物医学传感器不断涌现,原有的教学内容显得有些陈旧。笔者结合科研背景,提出“兴趣引导,自主学习,实践探索”的指导思想,尝试对本课程教学内容和教学方法进行改革。

1教学内容的改革

本课程原有教学内容主要是对各种传统物理类传感器原理和测量电路的讲授,基本上移植了自动化类专业的传感器教学内容。我们根据生物医学专业特点,对该课程的教学内容进行了调整,除了介绍应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式和光电式等经典的物理类传感器的基本原理和测量电路外,增加了这些传感器在医学上应用内容,如多普勒频移血流计、电容式心音传感器和光电式脉搏传感器等内容。此外,还补充了近年发展起来的一类新型的传感器———生物传感器内容。生物传感器融合了生物学、化学、物理学和信息学等相关学科,在国内外已经发展成为一个活跃的研究领域。所增加的生物传感器的主要内容有:生物传感器的基本概念和类型,生物分子识别元件及其生物反应基础及生物敏感材料的固定化。这三部分是生物传感器的基础。在此基础上,讲授了电化学生物传感器(包括酶电极、微生物电极、免疫电极、亲和电极、介体电极和生物组织电极等内容)、光学生物传感器、热生物传感器、压电晶体生物传感器、半导体生物传感器、表面等离子体生物传感器、光纤生物传感器及分子印记生物传感器和基因芯片,这些内容都是生物传感器近年来最新研究成果[2]。新内容的补充可以拓展和丰富传感器的类型,特别是生物传感器利用生物反应巧妙的实现生命信息的探测和转换内容。

2教学方式的改革

2.1多媒体与传统板书结合

多媒体教学是现代主流的教学方式,可以提高教学效率[3]。但我们发现如果单纯依赖多媒体教学,学生认为只要拷贝教师的课件就可以掌握上课内容,所以往往不会做笔记,忽视了教师讲授的知识。针对本课程特点,我们采用多媒体教学和传统板书教学手段相结合的方式。例如对于传感器的结构、外形及应用采用多媒体的图片和动画展示,增加学生的印象,而对于传感器的基本原理及测量电路中的公式推导,采用传统板书的方式,提醒学生做笔记。

【摘要】:结合新疆医科大学生物医学工程专业的教学实践,借鉴国内外先进的教育发展理念,以培养临床工程方向应用型人才为中心,从人才培养目标、课程体系建设、实验实践环节和师资队伍建设等方面对生物医学工程专业人才培养模式进行了深入探索和实践.

【关键词】:生物医学工程;临床工程;应用型人才;培养模式

生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是一门综合工程学、生物学和医学的新兴边缘交叉学科,是多种工程学科与生物医学相互渗透的产物,它为生命科学各学科提供工程学原理、方法和手段,为人类疾病的预防、诊断、治疗和保健康复等提供有力保障[1G2].该学科内容涵盖医疗仪器设备、生物信息学、生物力学、医用物理学以及生物医学材料等,在生命科学领域扮演着重要的角色[3].生物医学工程学科涵盖多种理工学科、生物学及医学分支.为了实现技术创新和理论突破,达到为医学服务的目的,需要将生物医学工程研究向产业化发展,而在此过程中所涉及的设计开发、生产管理、售前及售后服务等环节皆需兼具坚实理工学基础和丰富医学知识的应用型人才[4G5].随着科学技术的日新月异和人们生活水平及健康意识的不断提高,生物医学工程产业方兴未艾,与之相关的医疗仪器设备和医疗技术也迅猛发展,各类大型医疗器械正日益广泛地应用于医疗卫生机构中[6].大型医疗设备的操作、维修保养、管理及医疗企业产品的更新换代亟需大量的生物医学工程应用型人才.因此,如何结合生物医学工程学科的创新和发展,抓住时代机遇,在学科交叉点上实现科学突破,发现重大产业成果[7],培养满足社会需求的人才,是生物医学工程专业教育工作者必须思考和解决的重大问题.

1现状与思考

新疆维吾尔自治区是一个多民族聚居的地区,据2016年新疆统计年鉴中主要年份卫生机构数据显示,新疆各类医院计914家(不含基层医疗卫生机构)[8].随着国家和各省市对口援疆工作的有序开展,各地州、市、县以及生产建设兵团医院条件得到快速提升.除了医疗机构,我区医疗器械生产及供应企业、医学研究机构、生物医学教学研究机构、生物信息领域等对生物医学工程专业人才的需求也日益增大.新疆医科大学针对自治区人才市场的需求,面对21世纪高等教育发展的挑战与机遇,于2008年创办了生物医学工程专业,该专业依托医学工程技术学院,同年开始招收本科生.医学院校相比于综合性或理工院校而言,其开设生物医学工程专业的优势在于:医学师资力量雄厚,学生医学基础知识扎实;医疗仪器资源丰富,学生实践操作机会较多;学生熟悉医院环境,了解临床实际需求,与临床工作人员能够进行更顺畅的沟通交流.然而,在人才培养过程中亦存在一定缺陷:工程基础相对薄弱,实验实践教学环节有待改进,师资力量有待加强.文章结合新疆医科大学生物医学工程专业多年的教学实践经验,以社会需求为导向,以人才培养为根本,以突出应用型、实践型和创新型人才的培养为目标,围绕专业特色和学生的学习状况,借鉴国内外生物医学工程教育发展的先进经验,在课程体系、师资队伍建设、实验实践教学环节和校企(医院)合作等方面对生物医学工程专业应用型人才培养模式进行了深入探索和初步实践.

2培养模式探索与实践

2．1明确培养目标

摘要:新医科体系建设要求医工融通，培养具备计算思维和掌握先进信息技术的复合型医疗人才是医学高等教育的新趋势，也是生物医学工程专业教学的一项新任务。响应“一带一路”建设倡议，本文以首都医科大学临床专业留学生的全英文教学过程为例，从教学理念、教学方式等方面阐述如何将计算思维培养融入到医学专业的计算机课程中，为新医疗模式下的国际化医学生培养提供参考依据。

关键词:计算思维;留学生;教学改革;医学院校;教学经验

0引言

当今中国以“一带一路”建设为重点，教育对外开放是深化沿线国家共同发展的重要桥梁［1］。为此，首都医科大学积极面向沿线国家招收临床专业留学生。新医科发展要求学生不仅学好医学知识，时能将先进的计算科学技术和思维应用在医学领域［2］。在这种时代和国家战略下，医学留学生教育面临前所未有的挑战。首先，大部分生源国希望借由我国的教育资源快速推进其医学人才培养，使得留学生对非医学课程重视不足，如何激发学生对工科课程的学习积极性，是提高医工融合人才培养质量的关键。其次，我校留学生多来自泰国、印度、巴基斯坦等地，各地基础教育水平差异显著，如何在有限的课时内使学生充分理解和掌握计算思维，是教学中的难题。本文将PDCA(Plan-Do-Check-Act)循环法引入教学改革研究，探索科学的医工融合教学模式［3］。以培养具备信息技术实践和计算思维能力的复合型国际化人才为目标，为新医科教育体系改革提供参考价值。

1教学模式改革的计划阶段(P)

首先根据教学知识点，对学生的信息素养展开问卷调查。通过Korkmaz计算思维量表，从创造性思维、协作思维等五方面综合评价学生计算思维能力［4］。教师从任务分析、任务抽象与转化、评估与概括三方面评估学生计算思维应用能力［5］。调查结果表明学生缺乏医工融合概念且课程兴趣低迷，不能利用计算思维拆解和规划任务。因此制定相应的改进策略:(1)在理论教学中将基础医学知识与学科特色整合，以丰富的教学手段激发学习兴趣;(2)在实验教学中以临床实例为基础，引导学生自主提出、分析和解决问题，增强对知识点的理解。

2教学模式改革的实施阶段(D)

摘要:新工科教育理念，对人才培养提出了新的更高要求，新工科背景下，现有的培养模式难以实现新工科背景下的培养目标，需要不断改革创新。文章以湖南工业大学生物医学工程专业为例，分析目前学术型硕士研究生培养过程中所存在的问题，从生源质量、培养方向、课程设置及教学体系、导师制培养等方面探索其培养模式，期待进一步提高硕士研究生的培养质量，为加快培养新兴领域高层次人才提供参考。

关键词:新工科;研究生教育;现状及改革

1概述

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进“新工科”建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”［1-2］。生物医学工程是一门由理、工、医相结合的边缘学科，涉及信息技术、电子技术、微光机电技术、网络技术、生物技术、临床医学等许多个学科领域，具有交叉性强、技术密集、发展迅速的特点［3-4］。所以生物医学工程专业研究生的培养较之其他学科有一定的挑战性，对导师和研究生的综合能力有更高的要求，尤其是在新工科背景下，如何培养适应我国现代社会发展要求的复合型高层次人才是我们面临的新问题。

2生物医学工程硕士研究生培养现状

湖南工业大学现有15个一级学科硕士学位授权点，包含65个二级学科硕士学位授权点，22个硕士研究生专业学位类别。其中生物医学工程是首批获得一级学科硕士学位授予点之一，也是湖南省重点学科之一，经过多年的教学和科研实践，生物医学工程专业在人才培养方面取得了不错的成绩，招生规模不断扩大，从2017年的6名到2021年41名;研究生学位论文质量水平高，多年评为省优秀论文;毕业生就业率达100%等。但随着生物医药战略性新兴产业的发展，原有的生物医学工程培养模式已难以实现人才培养目标，主要的问题如下:(1)生源质量有待进一步提高。目前一志愿报考率和上线率较低，生源主要来源于调剂，生源质量不高。(2)主要研究方向有待进一步凝练。原有的4个研究方向未结合本校和导师团队自身优势和特点制定，研究较广泛，不足以适应和促进社会发展、学科发展。(3)课程体系有待进一步优化，加强资源共享和授课评估。所开设的专业课程以生物和材料相关课程为主，选修课中虽然有药学和电子信息类相关的课程，但由于种种原因均未真正开设。所招收的学生本科专业背景也较单一，基本为化学专业和生物技术专业，难以适应经济社会发展的多样化需求。(4)目前本学科推行的“双导师制”尚未得到具体落实，同时企业导师缺乏明确的职责和任务，不能真正履行导师的职责，企业导师趋于形式化。

3培养模式的探讨与实践

摘要:医学信息学是一门信息科学和医学科学的交叉实践类课程，也是生物医学工程专业本科教学中一门重要的专业基础课程。该课程综合应用性强，信息技术更新快，缺少优秀教材，并且由于学生缺乏实践经验，所以教学内容难以掌握。针对该课程的不足，该文提出了引导学生动手设计一个具有实际应用价值的医院挂号信息子系统的挑战性综合实验方案，并具体阐述了挑战性实验的设计目标、具体内容及实施方案。该课程四年的教学实践结果表明，该挑战性综合实验能激发学生的学习兴趣，增强学生的动手能力，取得了良好的教学效果。

关键词:医院信息系统;医院挂号系统;挑战性设计;综合实验

医学信息学是一门通过计算机及相关信息技术完成生物医学数据、信息及知识的存储、组织、传输、处理、检索和优化利用等一系列医学信息管理任务，辅助医学领域的科研实践，提高解决问题和制定决策的准确性、及时性和可靠性的学科［1］。医学信息学概论也是生物医学工程专业本科教学中一门重要的专业基础课程，课程主要内容包括医院信息系统、医学图像传输与处理系统和医学决策支持系统等临床应用系统的功能及应用，涵盖各种医学信息的采集、存储、传输、显示、处理及利用等基本知识和技术，内容多而杂［2－4］。另外，医学信息学概论本身也是一门融合了信息科学和医学科学的交叉实践类课程，可涉及综合应用所学的有关医学、数据库、软件工程、程序设计语言及网络技术等基础知识和基本技能。课程具有应用性强、内容多、信息技术更新快、实验设计难、但对学生今后工作帮助大等特点［5－6］。这门课程在世界上受越来越多的医科院校及工程类院校的青睐，国外很多大学专门设有医学信息学专业本科、硕士及博士学位，以多种形式(理论+实验/实践)加强和巩固该课程的学习［7－8］。截至2014年，我国开设医学信息学专业的院校已达到59所，众多高校(无论医学院校还是理工院校)都面向本科学生开设了医学信息学概论相关课程［9］。该课程经过近三十年的发展和建设，虽然取得了一些成绩［10］，但是该课程在教学中还普遍存在以下问题。1)优秀教材匮乏，教材建设的速度远远跟不上信息技术更新和发展的速度［11］。截至2017年，与医学信息学概论相关的著作与教材总共不到40种，绝大多数教材针对对象是医学本科生或信息管理类本科生，至今无一本专门针对理工类学生的著作或教材。2)医学信息种类繁多，既包括大量数字、文本类信息，也包含大量生理信号、医学图像及视频流等多维多模态信息。相关信息处理及利用的软硬件技术及网络技术近年来发展非常迅速，理论教学中很难做到全面而新颖。3)教学中很难做到理论与实践的有机结合［12－13］。对于生物医学工程专业的本科学生，本课程的先修或同修课程有C语言、软件工程、数据库技术和计算机网络等，但学生学习这些课程时一般只能单独了解和掌握基础理论知识，缺少系统性的实践与开发经验。如何将这些课程知识有机整合起来，是一个巨大的挑战［14］。从2003年开始，我们一直从事医学信息学课程的教学工作，十几年来，课程组不断思考该课程在教学内容、教学方式、教学技巧及综合实验应用等方面的改革和提升。考虑到医学信息学科交叉实践性强的特点，我们开始探索在授课同时，鼓励学生设计和开发一些具有实际应用价值的医学信息小系统，激发学生对本课程的学习兴趣，同时也希望培养学生解决复杂工程问题与挑战性问题的能力，增强学生综合运用相关知识的动手能力，激活学生的挑战因子，激发学生对课程的参与感，培养他们直面困难、挑战困难、并克服困难的品质。为此，我们教学研讨决定，从2014年开始，课堂教学之外，新增一项综合实验设计，让学生动手设计和开发一个有一定挑战性的医学信息子系统。4年积累下来，我们在医学信息学课程挑战性实验设计上已取得了一定进步，积累了一些经验，但同时也还存在一些问题和疑惑。下面我们将从本挑战性实验的设计目标、设计内容、实施方案、实施效果和思考等几个部分进行总结，期望与广大同仁分享和交流。

1挑战性综合实验目标

通过对课堂上讲授的HIS系统功能、工作流程和主要内容的理解，综合应用软件开发语言、数据库技术及软件工程等知识，利用课余时间，分小组开发一个简单的医院门诊挂号子系统，激发学生的学习兴趣，培养学生解决复杂工程问题与挑战性问题的能力，增强学生的动手能力。

2实验内容

本课程授课之前，生物医学工程专业本科生已学习过C语言和软件工程两门编程类课程，同步正在学习数据结构、数据库技术和计算机网络课程，在知识和技术储备上已有一定基础。考虑到医学信息系统是一个庞大的软硬件综合工程，我们选择学生最为熟悉、工作流程最为简单、最容易实施的医院挂号子系统开发作为综合实验设计目标，即设计开发一个具有实际应用价值的医院挂号信息子系统，要求系统具有登录管理功能，具有权限管理功能，具有初诊和复诊挂号功能，具有一定的数据计算和统计功能，并要求每小组按软件开发的流程从系统规划、工作流程(业务流程)设计、开发工具选择、数据库设计、到编写程序、再到系统调试、最后到系统测试，完成整个实验过程。考虑到学生学习能力、动手能力和兴趣特长的差异性，挑战性综合实验以小组为单位(3～5人/组)，开发语言不限，数据库管理系统不限，挂号系统的系统架构不限，学生可设计为单机版、客户/服务器版(C/S)、浏览器/服务器版(B/S)或手机APP等任何形式。