穆愛(ài)霞，周 薇

(平?jīng)鲠t(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，甘肅平?jīng)?744000)

近年來(lái)，《醫(yī)用電子學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究在教學(xué)過(guò)程、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段等方面都有了諸多改進(jìn)，部分院校在經(jīng)濟(jì)允許的條件下，利用EWB、Proteus、EDA等虛擬仿真軟件為操作平臺(tái)，快速直接的實(shí)現(xiàn)了大部分電子學(xué)實(shí)驗(yàn)［1-2］。雖該類軟件對(duì)于改善傳統(tǒng)教學(xué)有獨(dú)到之處，但仍需配備電腦、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的放大電路及連接電纜等設(shè)備，才可以構(gòu)建虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成各種電子線路的連接、測(cè)量及調(diào)試。而且該類軟件大部分是國(guó)外研發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，使用時(shí)幾乎找不到漢化版［3］。在部分院校師資力量薄弱、學(xué)生英語(yǔ)基礎(chǔ)差等條件的限制下，仿真軟件的功能并不能充分開(kāi)發(fā)出來(lái)，反而會(huì)誘導(dǎo)老師在探索軟件功能上分散更多精力，不經(jīng)意間轉(zhuǎn)移教學(xué)的重心，偏離教學(xué)目標(biāo)。各類仿真軟件的使用僅僅是拉近了學(xué)生與電腦之間的距離，學(xué)生只能通過(guò)鼠標(biāo)操作來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，但卻忽視了學(xué)生的接受能力和記錄過(guò)程，其效果事與愿違。當(dāng)然，虛擬操作軟的真實(shí)感不強(qiáng)，體會(huì)不到儀器的各種故障現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種誤差也體會(huì)不出，以致于在臨床一線上，學(xué)生為患者安裝或調(diào)試一臺(tái)最簡(jiǎn)單的心電圖機(jī)的也可能得不應(yīng)手。

基于以上考慮，虛擬仿真軟件的使用還有很多待思考之處，因此，各院校更應(yīng)考慮師生等具體情況，合理采用，而不要盲目嘗試。目前，在各大院校經(jīng)費(fèi)有限、師資力量薄弱、課程開(kāi)設(shè)范圍限定等情況下，大部分院校仍根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)室情況自編實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造各種條件增加教學(xué)實(shí)習(xí)的課時(shí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)［4-6］。我校也在該方面做出了不懈努力，在沒(méi)有各種虛擬軟件的支持下，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，連續(xù)五年創(chuàng)新性的、成功的為檢驗(yàn)、影像專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)了多組實(shí)驗(yàn)。通過(guò)電路連接，各種常用儀器的操作等途徑，大大增加了學(xué)生與看似冰冷儀器的接觸，使他們?cè)诙啻蔚挠H手操作過(guò)程中，消除對(duì)電子電路的畏懼心理，將醫(yī)用電子學(xué)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)達(dá)到完美結(jié)合，教學(xué)效果良好，為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)醫(yī)療儀器等其他課程奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)中的優(yōu)化與創(chuàng)新

為了達(dá)到上述目標(biāo)，體現(xiàn)醫(yī)學(xué)電子學(xué)的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，我們根據(jù)學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)大綱要求設(shè)計(jì)了部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要開(kāi)設(shè)萬(wàn)用電表的使用、伏安法測(cè)二極管的特性、三極管管腳的測(cè)定、示波器的使用、單管放大電路、差動(dòng)放大電路、功率放大器、門電路邏輯功能及測(cè)試、組合邏輯電路的設(shè)計(jì)、觸發(fā)器、譯碼器等實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了萬(wàn)用電表、示波器、模擬實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱等的使用，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生熟悉了各種儀器的操作，掌握了一定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了比較明顯的優(yōu)勢(shì)，以下就傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在《醫(yī)用電子學(xué)》課程中的優(yōu)勢(shì)予以探討。

1.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板書的指導(dǎo)作用

我們可在板書上清晰展示實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等內(nèi)容，教師可以利用提前準(zhǔn)備好的板書進(jìn)行理論講解，而學(xué)生則可以隨時(shí)按照板書提示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的重點(diǎn)部分，我們可以采用彩色粉筆做出標(biāo)注，指導(dǎo)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，教師按照板書設(shè)計(jì)，合理調(diào)節(jié)講解速度，給學(xué)生留下思考和記筆記的時(shí)間。

1.2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的靈活設(shè)計(jì)

一堂課巧妙的開(kāi)頭，能使學(xué)生很快的集中到課堂教學(xué)內(nèi)容上來(lái)，能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，使學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，讓他們?cè)谳p松愉悅的氛圍中學(xué)到知識(shí)。因此，在我校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的新課導(dǎo)入方面也進(jìn)行了創(chuàng)新與改進(jìn)，教學(xué)效果良好。

(1)對(duì)于第一次操作實(shí)驗(yàn)——萬(wàn)用電表的使用，除了介紹該電表的“萬(wàn)能”作用外，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)使用儀器的規(guī)范性。設(shè)計(jì)了“人體安全電壓是多少”、“我們?nèi)绾螠y(cè)量插線板插孔中的電壓”等問(wèn)題引入，面對(duì)自身安全問(wèn)題，對(duì)于一些開(kāi)始就懼怕電、膽小的學(xué)生就更專注于老師的講解，測(cè)量過(guò)程操作會(huì)更規(guī)范，使學(xué)生牢固掌握萬(wàn)用電表測(cè)量電壓、電阻、電流等物理量的方法，同時(shí)，教會(huì)學(xué)生必須以親身獲得的直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，才能把書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的知識(shí)。

(2)在示波器使用的實(shí)驗(yàn)中，以“示波器就是醫(yī)生的眼睛，它可以用來(lái)觀測(cè)人體的心電、腦電、肌電等物理量”開(kāi)場(chǎng)，作為一名醫(yī)學(xué)生必須有義務(wù)、有責(zé)任學(xué)好它，充分開(kāi)發(fā)它的功能，更好地為自己將來(lái)臨床診療服務(wù)。此外，按照實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，借助于信號(hào)發(fā)生器，我們需調(diào)節(jié)出各種完整波形，觀察李薩如圖形等，在波形的調(diào)解過(guò)程中，告誡他們不急不躁，旋鈕應(yīng)輕調(diào)慢旋，更培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的好習(xí)慣。

(3)在組合邏輯門電路實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們可以根據(jù)要求，利用最簡(jiǎn)單的與門、或門、與非門、或非門、非門電路等集成塊組合成一些實(shí)用數(shù)字電路，如三人表決電路、計(jì)數(shù)器等，增加同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也掌握了數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)數(shù)字電路有了初步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)模擬電路與數(shù)字電路在信號(hào)處理的方式方法上的不同有所了解。

因此，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，通過(guò)教師的講授引導(dǎo)及示范，對(duì)各教學(xué)環(huán)節(jié)靈活處理，相比虛擬仿真軟件的機(jī)械控制具有很高的親和力和可調(diào)節(jié)性。

1.3 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的靈活掌控

我們以第一次實(shí)驗(yàn)萬(wàn)用電表的使用為例，在明確萬(wàn)用電表的使用注意事項(xiàng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了伏安法測(cè)二極管的特性、三極管管腳的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中突破常規(guī)，大膽創(chuàng)新，有效降低了課程難度，收到良好的效果。

例如，在三極管管腳的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，我們創(chuàng)新性的發(fā)現(xiàn)三極管其實(shí)就是兩個(gè)PN結(jié)實(shí)質(zhì)性的結(jié)合在一起。因此，我們將NPN型三極管可以看成一對(duì)二極管背靠背連接在一起，而PNP型三極管則為一對(duì)二極管頭對(duì)頭連接在一起，如圖1(a)、(b)所展示。

圖1

(1)三極管管型、基極的確定

萬(wàn)用表在歐姆電路中，紅表筆為電池負(fù)極，黑表筆為電池正極。在如圖1(a)、(b)這個(gè)理論模型基礎(chǔ)上，我們利用二極管的單向?qū)щ娦?，先確定三極管管型及基極。假設(shè)用黑表筆接假定的基極，紅表筆依次接其余兩極，若兩次電阻值都小，則該管為NPN型三極管，且黑表筆所接就是基極b(此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都處于導(dǎo)通狀態(tài)，正向電阻很小，萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度很大)。若測(cè)得兩次電阻值都較大，則該管為PNP型三極管，且黑表筆所接就是基極b(此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都處于截止?fàn)顟B(tài)，正向電阻很大，萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，甚至不動(dòng))。若兩次阻值一大一小，則證明不動(dòng)的表筆所接的一極不是基極。因此，如上述方法，我們確定出三極管的管型及基極。

(2)集電極、發(fā)射極的確定

例如，如圖2所示，對(duì)于已確定管型的NPN性三極管，利用三極管處于放大工作狀態(tài)時(shí)電阻小的特性。我們用黑表筆接假定的集電極，紅表筆接假定的發(fā)射極，再在假定的集電極和基極間加上濕手指(相當(dāng)于一偏置電阻)，此時(shí)，可構(gòu)成最簡(jiǎn)單的固定偏置放大電路，若觀察到萬(wàn)用電表(歐姆檔)的指針偏轉(zhuǎn)大(此時(shí)電阻小)，則說(shuō)明該三極管處于放大狀態(tài)，黑表筆所接就是集電極c，另外一極則是發(fā)射極e。如法可得出PNP型三極管的 e、c極。

圖2 NPN型三極管e、c極的確定實(shí)驗(yàn)原理圖

三極管管腳的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，我們創(chuàng)新的提供給學(xué)生一個(gè)如圖1所示的簡(jiǎn)單易懂的三極管模型，將課程中的理論學(xué)習(xí)記錄加以整理分析，快速有效的得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。當(dāng)然，根據(jù)學(xué)生層次不同，我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理安排和取舍，他們可在多次的測(cè)試中，增強(qiáng)理論知識(shí)的記憶與整理，而不是虛擬仿真軟件顯示屏得出的一條簡(jiǎn)單結(jié)論。

1.4 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)

例如，在二極管測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)黾恿死冒l(fā)光二極管連接電路的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生們急切期盼看到二極管的發(fā)光狀態(tài)，根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦再|(zhì)，利用萬(wàn)用電表先確定出其正負(fù)極，并迅速連接好電路，接通電源，卻觀察到發(fā)光二極管亮光僅是曇花一現(xiàn)，隨后立即熄滅。當(dāng)互換表筆，再次用萬(wàn)用電表電阻檔檢測(cè)該二極管時(shí)，測(cè)得此發(fā)光二極管兩次阻值都大(或都小)，表明發(fā)光二極管已被燒毀(或擊穿)。因此，在思考題中我們?cè)O(shè)計(jì)了“發(fā)光二極管的使用注意事項(xiàng)”問(wèn)題，督促學(xué)生尋找答案，經(jīng)相互討論及查閱相關(guān)知識(shí)，找到了使用發(fā)光二極管的時(shí)必須要正向偏置，并在電路中串接一個(gè)限流電阻。雖此次實(shí)驗(yàn)有材料的損耗，但僅僅是一個(gè)小器件的練習(xí)，卻讓學(xué)生掌握了它的正確使用方法、條件。從而讓他們懂得應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)踐的相互聯(lián)系，教會(huì)他們?cè)谂R床一線上，并不是僅僅對(duì)每臺(tái)儀器會(huì)按“ON/OFF”鍵，而應(yīng)更加規(guī)范操作儀器，從而減少不必要的損失。

此類傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式，大大增加了學(xué)生參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)。成功者從中獲得了喜悅，激發(fā)起他們的創(chuàng)新興趣和激情，失敗者也從中吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，激發(fā)其認(rèn)真思考，勇于創(chuàng)新。使教學(xué)過(guò)程成為以學(xué)生學(xué)會(huì)求知，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的過(guò)程。同時(shí)，在學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、學(xué)生故障檢查、誤差分析等方面發(fā)揮了虛擬仿真軟件不可替代的作用。

1.5 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的小結(jié)與思考

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以按照下發(fā)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填寫至數(shù)據(jù)表格，最終對(duì)實(shí)驗(yàn)做出小結(jié)并完成思考題。此類傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法全面調(diào)動(dòng)了學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作等各方面的綜合素質(zhì)，讓全體學(xué)生得到全面發(fā)展。當(dāng)然，我們也不斷改進(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的固定模式，把單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)榘l(fā)展學(xué)生多元智力、形式多樣的實(shí)踐活動(dòng)，切實(shí)提高了課堂教學(xué)效率，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2 結(jié) 論

在考慮諸多因素的基礎(chǔ)上，找到了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的充分優(yōu)勢(shì)，它借助于清晰的板書教學(xué)，利用合理的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，凝練的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫，特別是在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生誤差分析等方面發(fā)揮了虛擬仿真軟件不可替代的作用，因此，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將在今后的教學(xué)中繼續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用。

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