生物医学工程C语言融合教学法,本文是关于医学工程方面论文参考文献范文与生物医学工程和教学法和融合有关参考文献格式范文.
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摘 要C语言是生物医学工程专业一门重要的专业基础课.本文分析了目前C 语言教学存在的一些问题,提出了一种融合生物医学工程专业前沿成果的教学方法,阐述了该教学方法的总体思路、具体实施措施和教学效果.该方法可以提高学生的学习兴趣,利于培养学生运用编程解决专业问题的能力.实践证明,该方法可以有效提高教学效果.
关键词C 语言融合教学生物医学工程
1 引言
“C 语言程序设计”作为理工科一门传统的专业基础课,业已形成规范的教学体系,但是各专业的C 语言教学和市面上的教材,基本上都是通用的,介绍的实例也以简单、易操作为主,与专业相结合的资料非常少见.而这门课知识点繁多且有一定的难度,学生在接触初期难免感到枯燥,如果不能认识到其在专业领域中的重要地位和作用,学习的热情和积极性将会受到很大影响[1].此外,C 语言通常开设在低年级,学生对专业前景的认识较为迷茫,而将专业前沿成果融合进来,会使学生对专业前景有更清晰的认识,对基础课知识如何转化为有实用价值的成果有一定的思路.从而有助于学生理解和认同课程设置体系,对专业基础课的重视程度也大大增强.鉴于此,我们提倡将专业前沿融合到C语言教学中,并以生物医学工程专业为例做了相关探索.
2 融合教学法总体思路
融合教学法以培养能力为目标,践行基础和前沿相融合、理论和实践相贯通的教学理念.在教学内容上,将生物医学工程专业很多前沿性研究成果,如医院信息管理系统、疾病诊断专家系统、B 超机、CT 机、医用机器人中的程序进行剖析、简化、修改,保留基本架构或雏形,并与C 语言中的基础知识结合起来,使之适合于C 语言教学.在教学方式上,将传统课堂中以教师为主转变为学生为主的方式,充分调动学生的主观能动性.同时开展校企联合培养模式,使学生接触实际软件开发的流程.
3 融合教学法具体措施
3.1 创新教学内容
首先要精选实例.生物医学工程方向和研究成果很多,涉及医疗仪器、生物材料、信息管理系统和专家系统、医学数据挖掘等众多领域,每一个领域都有C 语言程序实例,在精选实例时,应该本着下面几项原则：（1 ）原理直观.本课程的培养目标是让学生掌握编程的基本理论知识,锻炼编程能力.专业前沿的融入是为了激发学生学习的兴趣,引导学生运用编程技能解决实际问题,如果实例原理太难,学生需花很多精力去理解原理,学习重点会有所偏颇.（2）实例应侧重锻炼编程的某一个或某几个知识点.目前C 语言的教学,多数参考谭浩强教授的体系[2]进行,按照基本数据类型、基本运算符和表达式、顺序- 选择- 循环三大结构、构造数据类型、调用子函数几个篇章由浅入深,由点及面铺开,体系科学,思路清晰,实际可操作性强.融入专业前沿的教学法,也按照这个体系.每个实例着重锻炼编程的某一个或某几个知识点.这样既可避免疏漏部分基本知识和重复常用知识,又符合人脑学习的科学性.
第二要对实例做适当的简化.实际中的专业前沿成果通常原理和算法都较复杂,代码量动辄上万行,涉及多门专业课以及编程中的很多知识点,这就要求教学研究者对实例做深入剖析,分清结构,选取其中的某几部分,必要的地方做简化和替代,并与经典教学体系的章节[1]深度融合,使之适合C 语言教学.例如疾病诊断专家系统的实例经简化后,可以很好地用于C 语言中选择结构的教学,医院信息管理系统可用于函数调用章节的教学.下面以疾病诊断专家系统为例,来说明它是如何融入到教学中的.
疾病诊断专家系统是模仿医生问诊的过程,通过对患者病情的询问,得到疾病症状的关键词,再与数据库中的医学知识匹配,给出诊断结果的一种智能系统.其难点在于症状与疾病之间的匹配是模糊的,非一一对应的关系.有些症状会对应多种疾病,而绝大多数疾病也不只表现出一种症状.如果将所有症状和疾病名称都收集到数据库中,则会存在组合爆炸和遍历查询时间过长的问题,实际的疾病诊断专家系统为了解决这个问题,多采用模式分类、机器学习等复杂算法解决.为了使之适合C 语言教学,可以采取去模糊化处理,选取较为简单和典型的发热症状,流程图如图1[3].根据流程图可知,这是个典型的选择判断结构,通过嵌套方式实现多分支流程.此例可以让学生很好地理解C 语言的选择判断结构和疾病诊断专家系统工作原理,体现了融合教学法的优势.
3.2 转变教学模式
传统课堂一般以教师讲授为主,而C 语言是一门实践性很强的课程,所以转变为注重实践、充分调动学生积极性的教学模式尤为迫切.
课堂中,以学生为主体,教师起引导作用.教学时教师提出实际应用问题,引导学生思考如何解决,然后讲授基本语法规则,学生在了解了基本语法规则后,阅读一些简单的小程序,小程序以视频方式演示出来.与教师现场编写程序相比,视频演示速度快,从而使学生有更多的时间去读程序,同时还能解放教师的双手,使教师有时间去观察学生的反应,并适时做出画龙点睛的讲解.最后针对上课开始提出的实际问题,引导学生自己编出程序,难度较小的,由学生完全自主编写；难度较大的,给出部分程序,由学生补全.课堂中灵活使用讨论,师生互相提问,学生讲解自己成果等方法,激发学生的积极性.
实验中,采取章节习题和综合习题相结合的训练法.前面几个课时,安排顺序结构、选择结构、循环结构等小例子,具有针对性,专门练习某一章节的内容.打下扎实的基础后,后面几次课时完成一个难度较大、具有较强的综合性、与专业前沿关系密切的大程序.学生分组组队,模拟程序开发设计团队,团队内自行合理分配任务,每个组员完成一部分内容,最后程序联调实现所需功能.经过这样的练习,学生的编程技能进一步提高,团队合作能力得到锻炼,学习的兴趣和成就感得到了增强.
利用小学期,开展学校-医院- 企业的深度合作.学校作为人才培养者,企业作为人才使用者,医院作为人才所开发出来的产品的用户,三者之间应多加联系,增进了解.教师和学生深入医院接触医疗设备,调研医院和医生的需求,调研现有软件产品的优点和不足,明确未来要完成的任务.另外,利用小学期安排学生进入相关软件公司学习,在经验丰富的软件工程师的带领下,参与实际软件的开发,体验真实的软件开发流程、真实的项目、真实的工作环境.经过这样的学习,学生普遍反映,编程能力和眼界思维都有质的飞跃,原先只关注程序的对错,现在还会考虑到程序的优劣,如运行速度快慢,所占内存大小,是否易维护、易扩展、易移植等.加强学校- 医院- 企业的深度合作,可以跨越人才培养者、人才使用者、产品使用者三方的鸿沟,明确三方的需求以及其他两方的支撑与配合,形成良性循环.
3.3 提高师资水平
融合教学法对教师的能力和素质提出了更高的要求,所以要加强师资培训,才能保障教学效果.通过选派教师进修,组织集体备课,制定相关政策鼓励教师开展产学研工作等方式促进师资水平的提高.
3.4 改革考核方式
目前的考核方式基本上都以卷面考核为主,革新了教育内容和教学方式后,我们从多角度对学生编程能力进行考核,从而使考核更客观,更能反映实践能力.课堂上的表现体现学生接受新知识能力、表达能力以及是否及时复习预习,实验课的表现体现了学生分析问题的能力、动手能力和团队协作能力,学校- 医院- 企业合作中可以体现学生沟通能力、分析和解决复杂问题的能力、抗压能力等,三者按照20%,30%,50%的比重综合考量,可以较全面客观地评价学生.
4 教学效果
采用了融合教学法,学生学习兴趣有了显著提高,上课时的精神集中程度、思维活跃程度较之前有了明显改善.班级学生通过国家二级计算机考试的比例比上一年提高了24.6%.
有近30%的学生对编程表现出了持久的兴趣,课程结束后积极报名参加相关竞赛,参赛学生中有半数以上获得了奖励和名次.
5 结语
融入专业前沿的C 语言教学法,根本上革新了传统的C语言教学理念,使学生在学习中既掌握了编程技能,又了解了专业前沿进展,既激起对基础专业课的兴趣和信心,还有可能解决科学研究中的某些关键技术难点.这样的教学法能够真正意义上调动学生的主观能动性,做到教学科研互相促进,理论和实践融会贯通,还可进一步推广到工科其他专业和课程的教学中,开创工科教育新局面.
参考文献
[1] 郑征,吴云洁.自动化专业“C 语言程序设计”教学思考[J].电气电子教学学报,2013(35).
[2] 谭浩强.C程序设计[M].第四版.北京:清华大学出版社,2010.
[3]《家庭医学全书》编委会.家庭医学全书[M].天津:天津科学技术出版社,2014.
编辑李金枝
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