生物医学工程现状
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生物医学工程现状范文第1篇
生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科，研究内容涉及：探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理，并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来，各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进，新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高，生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精，生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。
1生物医学工程在临床中的应用及发展
1．1微创技术
“微创技术”始终贯穿于整个医学发展，是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念［1］。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的，其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术，实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”，如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明，都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。
1．2内镜技术
我国内镜技术起步较晚，但发展较快，目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展，内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善，诊疗过程也越来简便、微创化，是微创技术发展中最为全面和成熟的，如目前有更轻便的胶囊内镜等，无处不体现生物医学工程的重要性。
1．3腔镜技术
腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃，其中最为突出的是腹腔镜技术的发展，自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后，腔镜技术在国内发展迅猛，直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域［2］，目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。
2生物医学工程在影像及介入医学的应用
2．1影像介入技术
随着医学技术的进步，影像学科也在不断发展，尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同，透视微创技术主要包括在X光／CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。
2．2介入放射学
介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的，此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注，从此，世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点，世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科，介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施，甚至取代了外科手术。
2．3CT引导下的微创－数字技术与医学的融合
生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步，而且在诊疗模式也发生了根本性的改变，这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的［3］。主要体现为CT辅助的立体定位技术，例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。
2．4超声引导微创技术
我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断，相对于其他医学影像学，超声有其诸多优势（如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等），而且还可以动态观察机体或脏器情况，对体内病理改变比较直观，故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视，尤其在小肿瘤的治疗优势更明显，其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向，而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年，由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术，正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用，这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展，同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高，而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点，并取得了很大进展。大量的研究结果表明，金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质，在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景［4～7］。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务，同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化［8］，而这些恰恰需要有生物医学工程的参与，才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。
3生物医学工程展望
3．1生物医学工程学与其他学科的多学科合作
微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”，“会治病”更重要，这就要求我们必要要培养一种临床思维模式，这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式，即微创技术的创新－微创医学的长远发展［9］；在微观上，借国家医改大好政策，展望未来5～10年微创技术将会进一步发展及普及，如现有各种微创技术的全面、系统提升，以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是，微创医学发展到今天仍挑战巨大，特别是学科之间竞争激烈，这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来，故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养，而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作，更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐，最终使各个学科受益，各个患者、医生受益。
3．2医疗整合
近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化，国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主，这虽然在一定程度上提高了诊疗水平，同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头，脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展？樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称：实现医学模式转变不仅要进行医学整合，而且未来医学发展的方向，更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念，而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学，前提必须是以人的整体为基础，根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合，使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系，医疗服务不仅使得心身并举、防治结合，而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康，医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合，医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务，为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合，使其更好的为人类健康服务，形成生命医学高度融合的乘法效应。
3．3精准医疗
美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲，宣布美国正式启动“精准医学”研究计划［10］。早在2011年，由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议［11～13］。其最高规模4大研究机构的联手倡议，为未来的医学指明方向，代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的［14，15］，这不仅和临床距离大，而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学，精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备，而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合［16］。展望未来，所有疾病的治疗最终都将走向精准医学，医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。
参考文献：
［3］罗长坤．当前生物医学发展特征及其对科技创新方式的启示［J］．医学与哲学，2014，35（1A）：1－4．
［4］张磊，刘晓燕，沈晶晶，等．纳米颗粒在抗癌药物可控靶向释放中的应用［J］．化学进展，2013，25：1375－1382．
［5］曹丰晶，胡玉才，王卓，等．金纳米颗粒在疾病诊断和食品检测领域的研究进展［J］．中国材料进展，2012，31：31－35．
［6］凌萍，张旭光，涂或．纳米金在肿瘤显像与放射治疗中的应用［J］．国际放射医学核医学杂志，2011，35：59－62．
［7］王亮，孟祥举，肖丰收．负载型纳米Au催化剂催化氧化反应的研究进展［J］．石油化工，2010，39：827－833．
［8］马和平．微创介入放射学的临床实践与展望［J］．内蒙古医学杂志，2006，38（6）：489－491．
［9］王永光．微创、微创外科与微创医学［J］．中国医刊，2004，39（1）：57－59．
生物医学工程现状范文第2篇
由于我国起步较晚，目前我国医院中生物医学工程的作用和能力远远落后于发达国家。多数医院设备科（器械科、仪器室等）的功能只是局限于仓库保管、医疗物资的采购、设备的维修等一些被动工作。以下几方面的问题制约了生物医学工程学科在医院的存在和发展。
1历史遗留的体制问题
各家医院的生物医学工程科室名称不一，有的叫设备科、仪器室、医工处等。各家医院该部门的职能也不同，有的只负责采购医疗设备，有的还负责采购冰箱等生活用品；有的负责维修，有的不负责维修；有的隶属于医务处，有的隶属于后勤保障处等。名称和职能各式各样，都是按照各家医院的习惯和流程来工作，最终限制了这个学科的发展。在日常管理中，很多医院只重视医疗设备的采购，忽略了维修和管理，忽视了医院的软硬件结合等问题，使这个部门成了一个纯采购部门。
2人员编制的问题
我国医院最初建立生物医学工程学科时，从事该项工作的人员多是电工、钳工等维修工人。随着医院的发展，后来从事该项工作人员很多都是本科生，但是由于体制的问题很多人因得不到晋升和提高，最终导致人才流失。
3现代化医院中生物医学工程面临的新问题
很多大医院都意识到生物医学工程的重要性，该部门的工作人员也同医生和护士等技术人员一样得到了晋升，但是由于很多大型设备厂商将售后服务（含维修保养等）作为一项重要收入，使生物医学工程又陷入了一个低谷。
改变生物医学工程学科发展的措施
以我院器材处为例探讨改变生物医学工程学科发展的措施。
1改变观念、工作模式、明确职责
现在医疗、护理、医学工程作为现代医院三大部门的观念还没有形成，医疗、护理仍是医院工作的两个重头戏，而器材科、设备科或物资科仅仅是购买物品、发放耗材的机关性质的职能科室，医学工程学科的应有职能几乎得不到体现。为了医院和生物医学工程学科更好的发展必需改变这种传统观念，强化管理意识，参与医院发展工作。我院器材处的改变除了设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外，还要做好以下工作[5]：在用设备的质量检查、质量保证和质量评估；医疗设备的安全性能测试、监管和保证；预防性维护、保养和故障维修；医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试等。（1）医疗设备的计量管理。根据计量管理要求，大多数医疗设备都要进行计量检定、维护（有的甚至是强制执行）。准确可靠的医疗设备可以提高诊断治疗水平，保证医疗质量。因此，我们要求在设备进行安装使用之前必须进行计量检测，医院建立一整套完备的计量管理制度，并由工程技术人员专人负责。（2）安全性能测试。如①插头标准不同：目前国内很多购置的医疗设备都是进口品牌，在采购的过程往往只关注技术和价格，忽略了不同国家的插头标准不同，因此除了在采购时特意提出插头标准的要求外，在到货安装时需要进行核对查看，如不一致需要进行替换。我们将插头标准要求详细列明在招标文件范本中；②安全等级不同：医院在使用医疗器械时，对电击安全有着严格控制的等级要求。在电击安全等级要求较高的情况下，决不能使用防电击安全等级低的医疗设备，这一点也需要生物医学工程人员的把关和负责；③新设备的干扰：新设备进行安装时需要考虑是否对现有设备造成影响，需要医院的生物医学工程人员监督设备厂家的安装工程师进行测试，如果造成影响需要分开使用，否则后果不堪设想。（3）医疗设备的保养。①静态保养：购置情况、价格等资料；②动态保养：设备的使用、消耗，故障等运行情况分析，根据实际情况制定定期维护方案，由被动维修变为主动维修，最终上升为改善维修。（4）新设备功能的临床合理应用。新设备引进时都要对临床使用人员进行培训，但有一些功能由于不常使用，平时操作较少，偶尔使用时不恰当的操作会引发设备故障，这时就需要生物医学工程人员来扮演“临床工程师”的角色[6]。为了更好的完成自己的职能，生物医学工程人员要积极参与设备使用的培训和常用故障的排除。（5）售后服务的协调。售后服务不只是设备损坏的即时修理，还包括日常的保养维护。可以通过让公司的工程师增加回访次数来及时发现设备的问题，积极学习排除故障的方法，使生物医学工程人员掌握处理简单问题的能力，从而方便临床医疗的使用。
2改变现有设备的管理体制，使医疗设备效能最大化
现在很多大型医院的医疗设备固定资产都已达几亿元，但大多医院都是重采购、轻管理，使医院耗重资购买的医疗设备不能发挥最大的效能，使用率下降或闲置损坏。我院针对此项弊端采用了租赁制，有的设备不再归属各个科室，而由医院统一管理，科室根据实际临床需要进行租赁，对科室进行成本核算，这样避免了同一种设备（例如呼吸机、输液泵、注射泵等）在有的科室闲置，有的科室不够用的现象[7]。
3加强人才培养，健全体制，提高学科地位
为了在日常工作中不断地加强人才队伍的建设，我院通过各种培训（器材处内部培训和对临床医疗设备的使用培训）、业务讲座、进修等途径，提高生物医学工程队伍的业务技能。同时，通过调整人才梯队、整合岗位编制、岗位轮换等措施，建立一支高素质、高水平的生物医学工程人员队伍[8-9]。我院器材处现有42人，其中，高级职称3人、中级职称9人、副主任科员及以上17人；设备中心19人、物资中心18人、服务办公室5人，基本能满足我院的需求。为了引起医院高层管理人员对生物医学工程的重视，除在医学工程学术会议等场合要更多地讨论和呼吁外，还要在全国性医院管理会议上进行反映和呼吁，使生物医学工程人员不再是医疗和护理等一线人员的辅助人员，而是可以与之共同构成三足“鼎立”局面的学科。
生物医学工程现状范文第3篇
生物医学工程学科是运用现代自然科学和工程技术原理与方法,从工程学的角度研究生物体(特别是人体)的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象、探索生命本质,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的一门综合性学科[1],是理工类学科与生物医学学科深度交叉、高度融合的边缘性学科,所涵盖的领域十分广泛,具有“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等其他学科不具有的特点。根据研究侧重点,生物医学工程学科可分为信息技术型、材料技术型、生物技术型、生物医学研究型、医疗器械产业型、临床生物医学工程、军事生物医学工程等7类[2]。当前讨论和研究的热点领域主要有:生物医学材料、生物力学、医疗信息技术、生物芯片与传感技术、组织工程及再生医学、介入医学工程、医疗器械等7个方面[3]。
二、医科院校生物医学工程学科专业教育现状分析
高等医科院校生物医学工程学科和临床医学结合紧密,医学大背景很深厚,具备丰富的医学类学科教学资源和优越的临床设备实践条件等优势,但同时因学科体系不完善、教学师资力量比较薄弱、专业实验室建设投资大等影响因素,一定程度上制约了生物医学工程学科专业的高效快速发展。
1.理工学科体系不完善。生物医学工程专业学科涵盖面非常广,广到什么程度呢?可以用四个字形容———“包罗万象”,如果用“学科频谱”来描述学科涵盖面宽度,生物医学工程无疑是88个一级学科中“频谱宽度”最宽的学科。目前大多数开设生物工程学的高等医科院校,物理、数学、化学等基础学科相比理工科院校比较薄弱,而且缺乏材料、自动化等重要工程学科的有力支撑,这些支撑学科的缺少会导致相应课程设置不完善以及综合性实践训练平台缺乏,学生无法系统地学习工程类课程,得不到系统扎实的工程技术训练,影响人才培养目标的整体实现。
2.复合型师资比较缺乏。要实现培养医工结合与交叉的复合型高级工程技术人才目标,首先需建设一支医工结合与交叉的复合型师资队伍方阵。在高等医科院校,生物医学工程专业师资队伍中具有理工科教育背景和医学教育背景的教师比较多,而既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型、融合型师资比较缺乏,教师队伍知识结构普遍不够合理,与各相关学科交叉融合能力弱,这些现状一定程度上影响了课程体系构建以及教学质量和人才培养质量。
3.创新能力培养不扎实。生物医学工程专业85%以上的基础课和专业(基础)课程都要开展实践教学,必须建设相应的实践教学平台,这些实验室建设要求高、仪器设备多、投入大,部分院校在生物医学工程专业课程实验条件建设经费投入不足,单独开设的实验课程比较少,实践教学体系不够完善;课程标准中演示性、验证性等基础性实验设置比较多,而综合性、设计性实验设置比较少[4];缺乏“大学生电子设计创新基地”等综合性实训实验硬件软件平台和组织管理经验;学生规模小,缺少其他理工科学科支撑,组队参加全国大学生电子设计竞赛、全国大学生挑战杯设计竞赛等活动较为困难。
4.学生专业思想不牢固。生物医学工程学作为一门新兴的边缘学科,覆盖面广,涉及领域跨度大,专业知识体系复杂,专业课程内容在各学科之间交叉频繁,本科学生对本专业缺乏深入的了解、足够的信心和学习热情;相对材料、自动化、机械、通信以及临床、医学影像等专业,生物医学工程专业学生所学知识普遍存在“宽而不精”,“广而不细”等问题,就业时相对处于劣势;部分学生由于学习任务重、压力大,导致学习积极性、主动性不高,专业思想不够牢固,甚至影响到专业整体的学习风气。
三、对策初探
高等医科院校要盯准医工结合的复合型高级工程技术人才培养目标,突出学科交叉综合培养、工程技术意识培养、创新能力素质培养,深化教学改革,加大教学投入,改善教学环境,加强队伍建设,充分发挥医学院校资源优势,积极探索具有医科院校特色的生物医学工程专业教育培养模式,构建科学合理的课程体系和实践教学体系,不断提升生物医学工程人才培养质量。
1.坚持走“先研究生后本科生”的教育培养模式。“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等特点决定了生物医学工程学科专业的开设和建设,对教学基本建设、课程体系构建、师资队伍力量、实践教学平台等方面要求比较高,必须具备一定水平的软硬件条件。医科院校在开设建设之初,往往存在培养方向不明确、课程体系不科学、平台条件不完善、师资力量不足等困难和问题,因此,对于计划开设生物医学工程专业的高等医科院校来说,要坚持走“先研究生培养后本科生培养”的教育培养模式,通过5-10年时间的研究生培养和学科建设,加强教学基本建设,积累教学经验,规范教学管理,建设一支高素质师资队伍和一批高水平的实验教学平台,构建完善的课程培养体系和实践教学体系,为本科生培养创造良好的学习条件和学习环境。
生物医学工程现状范文第4篇
生物医学工程专业英语是高校生物医学工程专业普遍开设的专业课程之一，课程内容包括本专业知识和英语知识，与学生在大一大二时上的大学英语课有所不同。笔者根据近年在河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语课中的教学经验，结合大多数学生的反馈，总结生物医学工程专业英语课程教学过程中的缺点与不足，并在教材编写、教学方式、学习方法和技巧等方面提出改革措施。
1教学中存在的问题
1.1教材老化
河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语一直使用几年前的自编教材，教材内容单调，没有系统性。生物医学工程领域的发展日新月异，教材无法紧跟时代，显得有些老化，需要选择更合适的教材。但目前生物医学工程专业英语缺乏统一的教材，难以满足教学要求，更达不到培养既通外语又懂专业的复合型人才的要求[1]。
1.2教学方式落后
目前高校对专业英语的教学并没有足够的重视，教学方式大部分仍然是传统的板书，而生物医学工程专业英语的特点是医学名词多，合成词多，单词长，拼写难，长句较多，但句子结构并不难，语法较简单。以板书的方式教学，形式单一，实际讲授内容较少，学生感觉枯燥而且难学，普遍不感兴趣，因此急需改革教学方法，调动学生的积极性。
1.3考核方式单一
专业英语期末考核往往是由任课教师从教材或其他英语文献中摘取几段让学生翻译成汉语，这种考核方式太单一，与一般的英语考试也有所区别，而且与学生听说读写的英语综合能力考核的要求相差甚远。
2教学改革的3个方面
针对以上教学中存在的问题，结合学院的实际，在生物医学工程专业英语课程的教学改革中应明确：以提高学生专业英语水平为目标，重新编写教材，改革教学方法，引入多媒体教学，提高学生的学习兴趣，并改革课程考试方法，真正考察学生对课程掌握情况及英语水平的进步程度。
2.1重新编写教材
针对生物医学工程专业已学完公共英语的大三学生重新编写一本专业英语教材。生物医学工程是运用工程技术手段解决生物学及医学上的问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务的一门交叉学科，内容广泛，因此在选材时要充分考虑专业领域最新的发展方向，系统规划，利用各种资源开发教材，确保章节、单元内容适应专业课的教学需求。所编教材共有6个单元的内容：第一单元是生物医学工程专业简介，包括专业发展历史及现状、具体涉及的领域及生物医学工程师的具体工作；第二单元是常用生物医学仪器的介绍；第三单元是医学影像学的各种方法、目前医院及科研中常见的各种影像仪器的原理与使用等；第四单元是医院管理，主要介绍医院管理系统HIS及其下属的各个小系统，以PACS为重点进行分析；第五单元是生物材料和组织工程；第六单元是康复工程和生物力学。
2.2使用多媒体教学方式
专业英语课程使用板书的教学方式会因为书写板书而浪费很多时间，课堂教学效果也不是很好。而采用多媒体教学，教师可以充分地利用课堂时间为学生讲解课文中的生词、长句，通过多媒体教学软件的演示，将语言、文字、图像等多种与课程内容相关的信息显示在屏幕上，使原本枯燥的内容变得有声有色，大大提高了学生学习的兴趣，激发了学生学习的积极性、主动性，授课效率大有提高。比如较长的专业词汇，学生刚学时感到很吃力，教师可以通过多媒体教学声音与动画结合的演示，将单词的拼写以动画的形式在屏幕上演示，并在课件中加入单词的读音；而文中的长句则可以用不同的颜色标出句子的主干及关键词，这样加深学生对生词和长难句的理解和记忆，教学效果很好。
2.3课程考核方法的改进
尽管目前已有很多高校取消了英语四六级考试与毕业挂钩的要求，但由于就业困难，许多大学生仍然十分重视四六级考试。因此，在专业英语的课程考核当中，可以考虑使用四六级考试的多样化题型来考查专业英语的内容，而不仅仅像以前那样简单地出一些翻译题型。这样不仅考核了专业英语的学习情况，对学生来说也是一次四六级考试的实战练习，引起学生的重视，也提高了积极性。
生物医学工程现状范文第5篇
关键词：生物医学图像编程实现技术；双语；教学改革
作者简介：杨春兰（1980-），女，河北石家庄人，北京工业大学生命科学与生物工程学院，副教授；吴水才（1964-），男，江西九江人，北京工业大学生命科学与生物工程学院，教授。（北京 100124）
基金项目：本文系北京工业大学2013年度研究生课程建设项目（项目编号：015000542513528）、北京工业大学教育教学研究项目（项目编号：ER2013B21）的研究成果。
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0105-02
“生物医学图像编程实现技术”是生物医学工程专业研究生的选修课。该课程的主要内容是分别利用Visual C++和ITK两种编程工具实现常见生物医学图像的读写、点运算、配准、分割等涉及医学图像分析基本问题的程序编制。本课程共32学时，包括7个章节：常用医学图像处理软件编程环境介绍；生物医学图像的类型及其数据表达；各种医学图像的读写方法和显示；生物医学图像处理类库的实现；医学图像配准；医学图像分割；基于医学图像的统计分析。
本课程教学方式主要采用课堂讲授和学生上机讨论同步结合的形式。教学思路围绕利用VC等编程工具实现图像处理程序的编写展开：以ITK学习作为算法理论指导的基础和主线，在学生理解具体算法的核心内容后，再利用VC完成算法的实现，进而使学生掌握VC进行生物医学图像处理的编程技巧。在课堂教学中充分发挥学生的积极性，鼓励创新思路和团队合作。本课程目前主要选用与ITK和VC图像处理紧密相关的指导书和参考书，以及笔者编写的教学讲义。
针对该课程教学内容中ITK和VC均采用英文开发平台的特点，目前英文多媒体课件已达教学内容总量的2/3以上。笔者多年从事生物医学图像处理领域的科研工作，近年来查阅并收集了大量英文文献。在各章节的教学中为学生提供了丰富的英文学习资源。此外，教学中采用英文ITK编程指导书作为程序编写的基本算法理论参考。程序设计中，示例程序英文注释占到1/2以上篇幅。鉴于目前的教学现状， 拟将该课程建设为双语课程。
一、双语教学改革的必要性
“生物医学图像编程实现技术”作为生物医学工程专业硕士生的专业选修课，目的是使学生学会利用VC和ITK等编程工具完成生物医学图像处理的程序设计和相关科研任务。目前Microsoft Visual C++6.0开发平台和ITK开发平台均为英语环境，ITK学习资料和网站亦均使用英语，因此，掌握VC和ITK程序设计中的常见专业术语，具备阅读并编写英文注释的程序代码能力是教学中的一个重要目标。前几轮教学中主要存在以下问题：
第一，学生本科阶段专业背景和英文水平存在差异，在学习以英文为主的教学内容时存在一定困难。北京工业大学（以下简称“我校”）生物医学工程专业研究生大多来自其他各地方院校，很多学生在计算机语言学习和编程操作方面基础较为薄弱，编程水平亟待提高。目前生物医学工程专业开设的研究生课程中，“医学图像处理”仅从基础理论方面论述了生物医学图像处理的内容、模式和发展趋势，学生缺乏利用计算机编程工具实现图像处理算法的技术入门和指导。本课程目前主要以ITK用户学习指导书和Visual C++图像处理参考书作为学生学习的参考资料。ITK指导书和相关学习资料为全英文编写，通常程序开发者使用的VC6.0开发平台为英文版，帮助查询信息也为英文，在一定程度上增加了学生学习编程技术的难度。双语教学的开展成为解决该问题的重要途径。
第二，已有经试用一定时期、教学效果良好的上机指导讲义，但尚无与英文学习资料配套的双语教学讲义。生物医学图像处理的基本概念和相关算法是本课程的理论基础，利用ITK和VC进行编程是学生学习本课程应掌握的基本技能。鉴于在课堂教学中，理论讲授仍是主要教学手段，笔者围绕使用ITK和VC图像编程两条主线来安排课堂教学，精选出能够提高生命科学与生物工程学院（以下简称“我院”）研究生科研水平的课程内容。
目前的课堂教学主要以ITK用户学习指导书和Visual C++图像处理参考书作为学生学习的参考资料，尚无可供使用的正式出版教材。基于前期该课程教学改革建设，笔者编写了该课程的上机编程指导讲义，教学中已试用3轮，学生普遍反映对其学习很有帮助，取得了较好的实验教学效果。然而，单独一本上机指导书或者几本相关参考书无法满足教学中的实际要求。此外，目前编写的上机指导书中缺少英文专业术语，而在实际教学中应当注重专业术语的解释和英汉对照，使学生在掌握专业知识和技能的基础上进一步学会专业词汇的运用，提高其科研能力。因此，教学中亟需使用将基础理论内容与上机操作有效紧密结合的双语教学讲义，使课堂教学中学习资料与上机指导书内容相对应，从而使教学内容系统化，能够同时满足学生理论学习和上机操作的实际需要。
第三，学生自主学习内容来源均为英文资料，尚需教师做中英对照指导。培养学生的创新意识和动手实践能力是研究生教学的基本指导思想。计算机程序设计类课程需要足够的上机操作练习和课后自主学习来巩固学习成效。只强调课堂讲授往往使学生的思路受到限制，不能达到同步跟随讲解掌握编程要点和调试技巧的目的。笔者鼓励学生在自学中利用互联网等现代学习工具，并结合自己在生物医学图像处理领域的科研工作，针对教学内容收集了大量英文文献，在各章节的教学中为学生提供了丰富的英文学习资源。但多数学生在计算机语言学习和编程操作方面基础较为薄弱，且缺乏图像处理方面的先修专业知识，在自学时遇到了较多困难，需要教师对相关专业术语和概念做中英对照解释和指导。因此，课堂讲授和课后师生答疑及作业等均宜采用双语模式。
综合以上分析，本课程在教学中需组织并精选双语教学内容，并在此基础上编写与英文学习资料配套的双语课堂教学讲义，在课堂讲授等环节亦适合采用双语教学模式。双语教学是解决前述几个教学问题的必要手段，也是增强本课程教学效果的重要途径。
二、双语教学建设的具体措施
1.教学内容建设
本课程主要以利用ITK和VC两种工具进行生物医学图像处理的程序设计展开。ITK的学习相对易于掌握和理解，可作为引导和帮助学生形成编程思路和整体框架的基础部分；针对生物医学图像的特点，在ITK对应内容学习的基础上，重点使学生掌握利用VC进行各种处理算法的程序实现。由于课时数的限制，教学内容将紧密联系目前医学图像处理领域的热点问题，参照国内外常用生物医学图像编程软件的基本功能，精选有助于学生今后开展科研工作的内容，在此基础上完成教学内容的中英对照优化。
在目前使用的英文ITK学习指导书、VC图像处理参考书和自编的上机指导讲义中，对于图像文件的读写、图像滤波等内容，是交叉重合的部分，也是教学中的重点内容。因此，可依据学习资料将上述章节的教学内容重新整合，组织成中英双语对照的形式；对于无交叉的内容，如图像配准、统计分析等，以中文参考书为主导，英文指导书相关知识点为参考，通过查阅参考资料，完善该部分的中英对照内容。
2.教学方式建设
双语教学的目的是使学生能够在专业领域进行学习和应用，使外语不再成为专业学习和交流的困难和障碍。因此，双语教学不能仅仅立足于提高学生的外语水平，更应在教学中注重专业术语的解释和英汉对照，使学生在掌握专业知识和技能的基础上进一步学会专业词汇的运用。[1-3]本课程双语教学的目标必须以掌握专业知识及技能为基础，进而培养学生的动手能力和利用编程理解各种理论算法的学习能力。
基于上述教学思想，教学方式主要采取课堂教师讲授与学生同步上机操作相结合的形式。在双语教学过程中充分发挥学生使用英语学习的主动性和创新意识，鼓励团队合作完成较复杂程序的设计。[4，5]针对课堂讲授环节，以英文多媒体课件为依据，在各章节末给出专业术语的中英文对照总结。对基本理论算法采用英语讲解，重点和难点部分用汉语加以强调。
每个专题内容的教学中，首先由教师给出具体的设计任务，以ITK示例程序作为基础理论指导，利用VC演示经典程序的编写调试过程，重点强调编程中的技术要点和中英对照专业术语，并对易错点进行提示。根据设计任务，鼓励学生在实现程序的基本功能基础上，加入自己对算法的理解和功能扩展，并请学生在课堂上对程序设计思路用英语进行讲解和交流。课后程序作业要求学生在程序编写时给出各种函数功能和关键语句的英文注释。
在医学图像配准、分割专题的教学中，让学生分析查阅中英文献资料，结合自己今后的科研方向制作简单的软件实现配准、分割的常用算法。在这些专题中组织学生进行英文口头报告和学术讨论。对于功能模块较复杂的程序，让学生自由分组，注重培养学生团队协作精神和个性特长的发挥。
3.教材建设
目前该课程没有指定的正式出版教材，在实践教学中主要采用自编的上机指导讲义《上机指导说明书》，课堂教学环节中主要从ITK和VC实现图像处理两个方面为学生提供了相应的英文学习资料和参考书。
结合该课程的专业特色和注重上机操作环节的特点，在优化中英对照教学内容的基础上，编写本课程双语教学讲义。讲义内容涉及中英对照的医学图像处理相关基本概念和术语、ITK程序运行步骤及结果分析中文注释、ITK专业术语中英对照详解、VC图像编程技巧要点等。由于该课程实践性强，在编写讲义的同时，对重要的教学内容和教学难点可以制作视频讲解的VCD光盘予以辅助。
三、双语课程建设的可行性
本课程教学内容是在了解学生知识水平和专业背景的前提下，结合我院生物医学工程中心各研究室的研究方向和主要工作而安排的。针对VC开发平台和ITK教学示例程序及注解均为英语的特点，后续教学中可以做到对双语教学内容结构的进一步完善和调整，从而达到提高教学效果的目的。
尽管目前本课程尚无可供使用的正式出版教材，但已有适应学生学习水平的相关中英文参考资料和申请者编写的学生上机实验指导书和讲义，后续建设中编写与中文对照的英文讲义是完全可行的。
选修该课程的生物医学工程专业学生人数相对固定，课堂教学过程便于控制。授课对象具备良好的英语基础和专业知识，具备双语教学的接受水平和理解能力。因此可以探索更为合理的双语教学模式，从而充分发挥学生学习的积极性，培养研究生利用英语查阅文献和学习的研究能力，提高其国际交流水平。充分发挥本课程教学内容和参考资料为英文的优势，让学生在该课程的学习中对利用英语进行科研的训练得以实现。
本课程教学团队的师资力量和业务素质达到了对“生物医学图像编程实现技术”进行双语课程建设的基本要求。笔者曾赴英国华威大学参加了校青年骨干教师出国培训，口语流利，专业基础知识扎实；为生物医学工程专业本科生主讲“Visual Basic程序设计”（双语）课程，具有为该专业学生讲授计算机类课程的双语教学经验，了解该专业学生在学习计算机类课程时的知识水平和心理特点；多年从事生物医学图像处理领域的科研工作，查阅并收集了大量英文文献，在各章节的教学中为学生提供了丰富的英文学习资源。
本课程隶属生物医学工程专业硕士生计算机类选修课。我院设有生物医学工程一级学科博士学位、硕士学位授权点，该学科是北京市重点建设学科。生物医学工程中心下设2个生物电子与仪器研究室，1个生物力学与仿真工程研究室。生物医学图像处理是生物医学工程领域的主要研究方向之一，上述研究室均开展了涉及生物医学图像处理的研究工作，可为本课程的实践教学环节提供科研实践训练环境；此外，产学研基地还可吸纳学生进行与图像处理相关课题的编程创新训练。我院与美国桑利尼亚州立大学签订了联合培养协议，为开展双语教学提供了有利的国际学习和交流条件。
四、展望
为推进国际化教育进程，研究生课程建设应积极做到与国际化接轨。“生物医学图像编程实现技术”以提高学生图像处理的编程水平为基本出发点，结合当前该课程的教学现状，在教学内容和教学方式等方面都有望实现双语化。通过借鉴相关计算机类课程双语教学的宝贵经验，不断进行总结，从而实现预期教学目标，切实提高研究生的实践能力和研究水平。
参考文献：
[1]曹东云.影响高校双语教学效果的学生、教师因素调查研究[J].教育探究，2010，（5）.
[2]饶岚，毛新军，宁洪.双语课程教学模式的研究与实践[J].高等教育研究学报，2010，（33）.
[3]苏晓云.地方高校双语教学课程质量保障体系的研究与实践[J].中国电力教育，2010，（19）.
