中南民族大学“生物医学工程实践课程群及实验室建设”是教育部“产学合作协同育人优秀案例”。该实验室依托ELVIS硬件和Multisim、LabVIEW软件平台,对学校生物医学工程专业“电路分析”、“模拟电子技术”理论和实践教学进行改革,提出一种以学生动手实践为主,“虚实结合”的电子技术教学模式。为突出生物医学工程的专业特点,该实验室还增设了心电放大器、脉搏/血氧饱和度检测、肌电放大器、心音/肺音检测电路等生物医学电子学的核心电路设计任务。该实验室突出了生物医学工程专业多学科融合交叉的特色,助力学校完善并提出产学合作育人示范基地建设方案,帮助教师编写数本相关实践课程教材,全面提升了学校生物医学工程人才培养的水平,并为新工科背景下生物医学工程专业的工程教育提供有益借鉴。
合作目标
在原有“医学仪器联合实验室”基础上,新建“虚拟仿真综合实验联合实验室”,更新生物医学工程专业课程体系中涉及的工程基础课程、工程应用实践的教学内容。
解决方案
围绕新工科建设的目标,形成生物医学工程新工科建设模式。具体实施形式主要包括:
一、电子技术应用类课程实践
主要包括“电路分析”、“模拟电子技术”、“电子线路设计(电赛课程)”、“传感器技术”和“生物医学电子电路课程设计”等课程实验项目的设计。
课程现场
二、信号信息处理与应用类课程实践
主要包括“虚拟仪器”、“信号与系统”、“生物医学数字信号处理”和“医学图像处理”实验项目设计。
现场演示
三、医学仪器设计与应用类课程实践
主要包括“生物医学信号检测与仪器”和“生物医学电子系统课程设计”实验项目设计。
课程实践
通过电子技术应用类、信号信息处理与应用类课程实践,学生在掌握电路设计、信号处理算法设计等工程基础知识,以及Multisim、LabVIEW 等分析设计工具后,围绕“生物医学信号检测与处理”的工程问题,以小组协作的方式从心电、脉搏、心肺音、血氧饱和度、肌电和血压等人体生命体征参数中选择单个参数或多参数,完成多参数人体生命体征分析仪的设计。这种以“问题为导向、项目驱动”的工程应用训练项目能让学生将电子技术、传感器技术和信号处理技术课程中所学的理论知识用于解决实际的工程问题,学生在体验式教学活动中参与到项目的生理参数检测电路设计、LabVIEW 程序设计、电子元器件的选型与购置、电路的焊接调试、系统功能测试的各环节,这种以项目训练方式将分散零碎的知识片段融于实际工程问题解决的模式,可以锻炼学生学中有思、学以致用、团结协作的能力,进一步加深对所学专业的理解和认识。