醫用電子學實驗教學內容探討

張 友

（重慶三峽醫藥高等?？茖W校，重慶 404000）

0 引言

隨著電子技術的快速發展，各種功能性的家用電器和設備已經滲透到了人們的生活和工作中，它們的出現為人們的生活提供了諸多便利，在很大程度上提升了人們的生活品質，使企業的生產效率也得到大幅提高，同時生產員工的工作強度有所降低。電子技術的發展在社會進程中發揮著十分重要的作用，隨著對電子技術不斷的深入研究，它的應用領域也越來越廣泛，它與醫學診斷和治療儀器緊密結合在一起，各種功能的醫療設備日益增多，它們經歷了誕生—成長—成熟階段，現在已經成為醫療過程中必不可少的診療裝置。如CT、MRI、超聲、心電圖和康復訓練等醫療儀器，它們能為醫生提供更詳盡和更精確的診斷數據，同時也對其知識儲備提出了更高的要求。

1 課程分析

醫學影像技術的日新月異為醫學影像學的臨床應用開啟了新的篇章，許多醫學院校將醫用電子學基礎作為醫學影像技術專業和放射治療技術專業的專業基礎課程。該課程將電子技術和醫療設備相結合，造就了絢麗多彩的影像技術世界，它以培養高素質應用型醫學影像技術和放射治療技術人才為目標，它在拓寬醫學生們的知識結構和綜合素質方面起到了積極的作用。該課程依據醫學影像技術和放射治療技術人才的實際工作需要，從學習直流電路到學習交流電路，從分析模擬電路到分析數字電路，從認識元器件到掌握電路的工作原理，從理論知識到搭建實際電路，該課程能使醫學生掌握基本電路原理和電子技術的基本知識，為其更好更快地學習和掌握醫學影像設備學、醫學影像成像原理、放射治療設備學等后續專業課程奠定基礎。

2 實驗教學內容探討

實驗教學內容的安排應當根據人才培養方案，滿足后續專業課程教學需求和工作崗位需求，結合學生實際學習情況，對理論和實驗教學內容進行篩選。實驗教學中，大部分院校都是通過開展驗證性實驗，幫助學生突破學習的重點和難點，但是學習效果往往不及預期。在安排驗證性實驗之外，還應當重視其他類型的實驗，以此重新激發學生的學習興趣，喚醒學生的求知欲，增強其學習自信心。本文將醫用電子學基礎的實驗教學內容整合為三部分功能性實驗，包括：驗證性實驗、基礎技能性實驗和創新性實驗。

2.1 驗證性實驗

醫用電子學基礎部分理論學習中，學生往往只能憑借課本對電路定律或儀器設備工作原理的描述來理解和重新構建學習內容，學習過程比較煩雜抽象，學生常常不能很好地掌握和運用理論知識。心理學表明，實踐是人的思維活動的基礎，能為思維提供豐富的感性材料，因此在理論教學的同時還應該結合實驗教學，指導學生自己搭建和分析實際電路，幫助學生更直觀地驗證電路的性質，有利于學生進一步理解和消化所學的理論知識。

根據課程難度和學時安排，驗證性實驗內容主要包括三個部分：直流電路實驗、正弦交流電路實驗、電子技術實驗。

2.1.1 直流電路實驗

直流電路的分析方法是電路學習最基本的內容，是歐姆定律的升級，是分析解決復雜電路的重要手段，與中學物理的直流電路相關，學習時比較容易銜接，但是直流電路的分析方法較多，學生容易將知識點混淆，對各種分析方法理解不足，在分析電路時，往往不能精確選取到最合適的定律。

直流電路實驗能夠幫助學生更深刻地理解掌握各個定律，直流電路實驗內容主要包括：基爾霍夫定律、電源的等效原理、電路疊加原理、戴維南定理。

2.1.2 正弦交流電路實驗

正弦交流電源是日常生活中最常見的一種電源形式，它是大多數家用電器和醫療儀器的供電方式。相比于直流電路，交流電路的思維方式和計算方法有著很大的不同，學習更加抽象和復雜。

交流電路實驗能幫助學生更深刻地理解各種元器件在交流電路中的特性和使用方法。交流電路實驗主要包括：RLC交流電路、三相交流發電機、變壓器、電動機（三相異步交流電動機、單相異步交流電動機、直流電動機）。

2.1.3 電子技術實驗

二十世紀初快速發展起來的電子技術已經滲透到各種電子產品中，它使得儀器能夠實現更多更復雜的功能，各種功能的醫療儀器也因此誕生，同時對醫學生提出了更高的要求。為了更加安全準確地使用醫療儀器，更好地服務患者，在掌握儀器的操作流程的基礎之上，醫學生還應掌握儀器的工作原理。但學習的基礎則是理解各個元器件的基本作用和了解其封裝形式，從而更好地學習后續專業課程。電子技術實驗主要包括：二極管和三極管的特性、基本放大電路、集成運算放大電路、整流電路等。

2.2 基礎技能性實驗

基礎技能性實驗是學生學習電路分析和設備檢修的基本技能，可為學生在后續學習專業醫療設備，以及在生活、工作中安全操作儀器和安全用電打下堅實基礎，同時切實提高學生的操作能力。

基礎技能性實驗主要包括：常用電工儀器儀表使用、常用電子元器件識別和檢測、手工焊接操作、電路模擬軟件使用。

2.2.1 常用電工儀器儀表使用

學習和掌握常用電工儀器儀表的使用，是學習電路和電子技術的必備技能，也是今后在工作和生活中檢修儀器的必備技能。使用的儀器儀表的種類有很多，選取最常用的電工儀器儀表作為實驗內容，主要包括：數字萬用表的使用、測電筆的使用和示波器的操作等。

2.2.2 常用電子元器件的識別和檢測

常用電子元器件的識別是學習電子技術的一項基本功，能幫助學生快速判斷出元器件的類型、準確有效地檢測元器件的相關參數，在工作和生活中具有重要的作用。由于電子元器件種類繁多，實驗中主要介紹常用的電子元器件，如電阻、電容、開關類、晶體二極管、穩壓二極管、電感、晶體三極管、變壓器、直流電源、PCB電路板和繼電器等電子元器件的識別和測量。

2.2.3 手工焊接操作

焊接在各領域有著廣泛的應用，有文獻稱“焊接之于工業，如同關節之于人類，沒有關節的人類將成為一攤軟泥，而沒有焊接的工業也必將走向衰敗”。手工焊接操作是一種非常普遍的、易于使用的焊接方法，它是電子產品裝配維修中的一項基本操作技能。學生能夠掌握手工焊接方法和判斷手工焊接質量具有重要的意義。

2.2.4 電路模擬軟件使用

結合學生學習需求和根據電路模擬軟件的操作難度，實驗內容選取了EveryCircuit和Multisim兩款電路模擬軟件，其中EveryCircuit是一款很好用的、十分小巧的電路仿真軟件，該軟件操作容易，能夠動態顯示電壓和電流，可以通過動畫幫助學生更好地分析電路的工作原理，同時為初學者提供了諸多常用的電路實例圖，而且支持手機App運行，方便學生隨時隨地進行電路模擬實驗。Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的專業級仿真工具，功能強大，軟件中的元器件和虛擬儀表豐富，具有強大的仿真分析能力。

2.3 創新性實驗

部分學生一直在被動地接受知識，進而不能有效地消化吸收書本上的知識點，缺乏獨立思考和創新能力，因此開展創新性實驗有著重要的意義，創新性實驗的開展形式和實驗內容也可以多樣化，筆者主要采取以下兩種形式。

（1）尋找一些現有的功能性套件（如電弧打火器、特斯拉線圈、改裝電源適配器和日期電風扇等等）作為實驗器材。結合基礎性技能實驗內容，首先，讓學生利用儀表測試套件中的各個元器件，確定種類和參數，鞏固測量儀表的使用方法。其次，讓其按照實驗套件的要求，完成元器件的組裝和焊接操作，并通過調試實現套件的功能。通過勞動成果激發學生的學習興趣。最后，引導學生分析、討論實驗套件的工作原理，將理論知識運用于實踐，幫助學生更好地理解掌握理論知識，達成學習目標。

（2）吸引學生積極主動參與教學活動，通過創新性實驗項目激發學生的想象力。上課時，確保學生學習的主體地位，創設民主融洽的課堂氛圍，鼓勵學生多思善問，激發學生的創新能力，創造師生和生生之間的相互啟發和相互質疑的教學環境。學生采用自主合作方式，通過教師引導，拓展學生的思維空間，討論和確定每組的創新性實驗項目，運用所學理論知識和查詢文獻資料，完成項目設計，通過組織學生成果匯報和討論集思廣益，進一步完善項目設計，為大學生創新創業奠定基礎。

開展創新性實驗，能促使學生靈活運用理論知識，激發學生的想象力和發明創造力，改變目前高等教育培養過程中實踐教學環節薄弱和動手能力不強的現狀，改變灌輸式的填鴨教學方法，調動學生的主觀能動性。適當增加研究性學習和個性化培養的教學方式，可幫助學生提高學習興趣和建立學習自信心，提高教學質量。

3 結語

由于醫用電子學基礎涵蓋了工科類院校中的多門課程內容，并且實踐操作性較強，針對醫學院校學生的知識基礎和課時安排不充足等實際情況，應對理論教學內容和實驗教學內容進行精選，可以適當合并實驗教學內容，重視實驗教學過程。在開展驗證性實驗教學的基礎之上，還應開展基礎技能型實驗和創新性實驗，以使學生更加靈活地運用課本上的知識，提高學生的實際動手能力和學習興趣，很好地促進學生自主學習，有效激發學生的創新能力，有利于提高學生的溝通能力和培養學生的團隊精神。