对生物医学信号与系统(2)教学改革创新的思考_魏红江.pdf
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1、生物医学工程学进展2023 年第 44 卷第 2 期 教学进展 204 doi:10.3969/j.issn.1674-1242.2023.02.014 对生物医学信号与系统(2)教学改革创新的思考 魏红江(上海交通大学生物医学工程学院,上海 200030)【摘要】生物医学工程专业作为医工交叉的新型学科,对复合型人才的培养提出了更高的要求,现有的工科理论不能够完全体现出生物医学工程的发展要求。该文针对生物医学信号与系统(2)的课程特点和专业背景,从课程的授课内容和教学方式改革举措入手,以提高教学质量和完成生物医学工程本科教学为目的,提升学生对医工交叉的理解和实践能力,培养高质量医工交叉人才。【
2、关键词】生物医学工程;医学信号与系统(2);教学改革创新【中图分类号】G 【文献标志码】B 文章编号:1674-1242(2023)02-0204-05 Thinking on the Reform and Innovation of Biomedical Signal and System(2)Teaching WEI Hongjiang (School of biomedical engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China)【Abstract】Biomedical engineering is an int
3、erdisciplinary field that requires a combination of knowledge from both engineering and medical sciences.Therefore,it is important to develop a curriculum that not only focuses on the core concepts of engineering but also includes medical applications and practices.The reform measures should aim to
4、provide students with a deeper understanding of the intersection of medicine and engineering and enhance their practical ability to solve real-world biomedical problems.The teaching content could include topics such as medical imaging,bioelectric signals,biomechanics,and medical instrumentation.Addi
5、tionally,case studies and practical projects could be incorporated to allow students to apply their theoretical knowledge to real-life situations.In terms of teaching methods,it is important to use a variety of approaches to accommodate diverse learning styles.For instance,interactive lectures,discu
6、ssions,group projects,laboratory work,and guest lectures from experts in the field could be utilized.The use of modern teaching technologies,such as simulations and virtual reality,could also help to enhance the learning experience.By improving the teaching quality and content of Biomedical Signals
7、and Systems(2)course,students can develop a solid foundation in biomedical engineering and become better prepared to enter the workforce or pursue advanced degrees in the field.Moreover,it will help to cultivate high-quality interdisciplinary talents who can make significant contributions to the adv
8、ancement of biomedical engineering.【Key words】Biomedical Engineering;Medical Signal and System(2);Teaching Reform and Innovation 收稿日期:2023-03-19。作者简介:魏红江(1984),男,黑龙江省哈尔滨市人,博士研究生,副教授,博士生导师,E-mail:。生物医学工程学进展2023 年第 44 卷第 2 期 教学进展 205 0 引言 生物医学信号与系统(2)是针对上海交通大学生物医学工程学院开设的一门大三学生必修的专业课程。本门课程的先修课程为本科大二下学期
9、的生物医学信号与系统(1)。该课程体系实用性强、理论内容丰富,但概念抽象难懂,是电子信息工程、通信工程、信息处理等专业的理论基础课,涉及复变函数、级数、线性代数、微分方程和差分方程等数学基本内容,主要研究数字信号处理的基本理论、基本方法、基本实现方法和实践应用。其理论和方法是学习电子信息科学与技术专业主干课程数字图像处理、模式识别等的必要工具和必要基础。作为生物医学工程学院电子信息类专业本科学生的必修课程之一,生物医学信号与系统具有相关技术更新快且实践背景多样的特点,且多以生物医学为主要应用背景。这门课程的学习效果直接关系到学生的专业水平和未来的发展。该门课程的主要特点可以概括如下。(1)教学
10、内容较为广泛,包含数字信号处理、滤波器设计、频谱分析、时频分析、生物医学信号采集和处理等多个方面,因此需要教师具备全面而深入的知识储备,才能全面而深入地教授相关内容。(2)相关的数字信号处理理论知识较为抽象,学生需要具备一定的数学基础和编程能力,才能深入理解和掌握相关的知识与技能。(3)生物医学信号的采集、预处理和分析方法比较复杂,需要学生具备一定的生物医学背景知识及实践经验和能力,才能熟练掌握相关的技术和方法。(4)需要紧密结合生物医学工程实践,因此需要教师具备一定的生物医学工程实践经验和案例分析能力,以便更好地将理论知识与实践应用结合起来,帮助学生更好地掌握课程内容。(5)教学内容与生物医
11、学工程的应用紧密相关,因此需要教师在教学过程中注重应用性和实践性,通过案例分析、实验演示等方式,帮助学生更好地理解和掌握相关的理论与实践技能。针对以上难点,以及大三学生已经初步掌握了基础课程的知识但尚未深入接触专业课程的特点,教师可以采用灵活多样的教学方法和手段,如项目式教学、案例分析、实验演示、互动式教学等,以帮助学生更好地理解和掌握相关的知识与技能。同时,教师还需要注重与生物医学工程实践的结合,关注最新的技术和研究进展。以医学领域的实际工程问题为教学实例,将理论教学与实践教学有效结合,培养学生理论联系实际、解决问题的能力。同时,通过canvas 等课程管理网络平台,为学生提供一个自主学习的
12、空间,提高教师的教学效率,加强教师对本门课程的理解和实际应用能力,进而使教学质量和教学效率得到大幅提高,帮助学生在学习过程中拓宽视野,提高应用能力和实践能力。1 教学设计思路 在教学模式上,仍以理论知识授课为主,同时结合实验课培养学生的动手能力。在教学方法上,增加课堂小组讨论与互动,课前在 canvas 平台上传预习材料,包含基础理论知识的讲解、本专业的实际案例、课程 PPT 等相关材料及思考问题。结合本专业多学科、医工交叉的特点,在课堂上通过设置课前问题来督促学生预习,通过课前小测了解学生预习情况,在课堂上引入实例教学,将理论学习与实验课应用学习相结合,培养学生发现问题和解决问题的能力。通过
13、与后续应用课程(医学图像处理)的衔接,结合实际应用培养学生的思维能力和动手能力。通过课上小组讨论和小组实验课对学生进行过程考核和量化评价,加强课堂小组讨论与培养团队合作能力,共同完成实验报告及对理论的理解。同时,将课堂上涉及的重点概念和工程实例以短视频的形式发布在 canvas 等平台,使学生能够利用或开发数字信号处理相关的工程技术方法,发现并解决生物医学领域的具体实践问题。2 教学设计方法 生物医学信号与系统(2)是重要的专业必修课,课程内容既需要精深的数学知识(信号与系统、差分方程、复变函数和线性代数等),又与生物医学工程实际有着密切的联系,且应用面广,技术手段发展迅速。为此,我们在课程教
14、学内容改革中始终坚持 3 个基本原则。(1)把加强基础理论知识和方法的思想学习放在首位,培养学生思考和解决信号与系统、数字信号处理的理论问题的能力,为学生继续学习后续数字图像处理和专业课等课程打下扎实的基础。(2)通过删减不必要的、过度烦琐的数学公式推导,新增实际生物医学工程领域的实例等方式,精选教学内容,重组重点难点,做到重点突出,特色鲜明。生物医学工程学进展2023 年第 44 卷第 2 期 教学进展 206(3)正确处理教学内容不断更新与实际工程相结合的关系,引入热点工程问题中的典型解决思路及方法作为教学内容加以分析,保证教学内容的实用性,加深学生对本领域知识的理解和进一步认识。在课程内
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