[摘 要] 目的：醫(yī)療儀器專業(yè)“電子技術(shù)”的教學(xué)改革以“理實一體化”為導(dǎo)向，在內(nèi)容選取、教學(xué)設(shè)計等方面進(jìn)行探索，以適應(yīng)人才實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要。方法：結(jié)合醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械專業(yè)學(xué)科特色，以X線機(jī)開機(jī)曝光故障分析為例，給出教學(xué)設(shè)計的案例。結(jié)果：以產(chǎn)學(xué)研課題促進(jìn)教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

[關(guān) 鍵 詞] 電子技術(shù)；醫(yī)療器械；教學(xué)設(shè)計

[中圖分類號] R197.39 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）36-0216-02

“電子技術(shù)”是醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)工程、臨床工程技術(shù)及影像設(shè)備技術(shù)等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，包含了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)及單片機(jī)等幾大部分，是電子類課程的綜合應(yīng)用，實踐性、實用性都非常強(qiáng)。該課程為醫(yī)學(xué)院學(xué)生未來從事醫(yī)療儀器的管理與維修以及醫(yī)療儀器的研發(fā)等相關(guān)工作提供理論基礎(chǔ)及實踐經(jīng)驗。但是在醫(yī)學(xué)院開展該門工程類課程存在許多問題。筆者通過產(chǎn)學(xué)研實踐課題，針對我校醫(yī)療儀器專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特色，對該課程的內(nèi)容選取及教學(xué)設(shè)計作一些探討。

一、教學(xué)存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容選取不合理

課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理，多數(shù)直接照搬工科類的電子課程設(shè)計，教學(xué)內(nèi)容大多相同，一方面導(dǎo)致內(nèi)容難度大，概念抽象，難于理解；另一方面未能融入醫(yī)療儀器的設(shè)計理念，缺乏趣味性，學(xué)生容易失去學(xué)習(xí)動力。

（二）課程教案存在的問題

由于教材內(nèi)容相對穩(wěn)定，教師按照教學(xué)大綱執(zhí)行統(tǒng)一的教學(xué)計劃，按部就班地講授知識點。程序化的教案毫無創(chuàng)新性和實踐性，忽視了學(xué)生的專業(yè)背景。設(shè)計的教案與專業(yè)完全脫節(jié)，課后沒有記錄教學(xué)效果，缺乏教學(xué)反思。單方面向?qū)W生灌輸知識，教學(xué)過于古板，缺少靈活性。

二、教學(xué)設(shè)計要點

（一）內(nèi)容選取符合專業(yè)背景

電子技術(shù)課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它直接影響能否理解甚至掌握各種醫(yī)療儀器結(jié)構(gòu)與工作原理。因此，電子技術(shù)課程內(nèi)容的選取不用完全照搬工科類的電子技術(shù)的課程內(nèi)容。結(jié)合醫(yī)學(xué)院學(xué)生有一定的醫(yī)學(xué)背景，需要對醫(yī)療儀器種類及各自結(jié)構(gòu)有一定掌握和理解的情況，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計盡量與醫(yī)學(xué)信號或醫(yī)療儀器有關(guān)，如心電、腦電、脈搏及呼吸等心電圖機(jī)，人體替代裝置，影像設(shè)備等。

（二）內(nèi)容組織模塊化、情境化

在教學(xué)過程中，筆者結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點和教學(xué)規(guī)律，將課程分成各種學(xué)習(xí)情境組織實施教學(xué)，而每個學(xué)習(xí)情境的構(gòu)建以完成一個完整的工作任務(wù)來實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)學(xué)生專業(yè)將系統(tǒng)的理論知識拆解并融合到具體項目實施的過程中。這樣理實一體化的教學(xué)，可以使學(xué)生理論知識更加扎實，實踐能力得以提高。比如設(shè)計模擬心電信號發(fā)生器教學(xué)模塊涉及分頻電路、信號產(chǎn)生電路、加法電路及濾波電路等知識點，以此提高學(xué)生的興趣，達(dá)到醫(yī)學(xué)院醫(yī)療儀器專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，即醫(yī)工結(jié)合，健行康民。

（三）教學(xué)方法

采用教師用實際案例分析和學(xué)生討論相結(jié)合的教學(xué)方法，既保證學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高又能更好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。教師首先給出某醫(yī)療儀器的部分電路，分析電路，給出故障現(xiàn)象，組織學(xué)生討論故障原因及解決方案，討論方案的可行性。然后根據(jù)案例，歸納學(xué)習(xí)知識點，完善相關(guān)知識點，使學(xué)生達(dá)到舉一反三的效果。最后，根據(jù)學(xué)生掌握情況，進(jìn)行教學(xué)總結(jié)。

三、X線機(jī)開機(jī)瞬間曝光故障分析案例

（一）教學(xué)目的

通過對X線機(jī)提前曝光故障的分析，掌握組合邏輯電路，掌握光電耦合的開關(guān)特性，理解軟啟動與硬件啟動的區(qū)別。

（二）課題導(dǎo)入

根據(jù)筆者產(chǎn)學(xué)研期間研發(fā)的課題，播放X線機(jī)開機(jī)瞬間非正常曝光以及按手閘正常曝光的視頻，對比正常曝光與非正常曝光的不同現(xiàn)象；引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣；講述非正常曝光對人體及設(shè)備帶來的危害，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)常識；展示曝光控制板的實物圖，使學(xué)生對電路板制作工藝，元器件排放、安裝、焊接有些了解。

（三）電路分析

圖1為高頻高壓X線機(jī)曝光控制板的部分電路。各個輸入端功能如下：HKV為管電壓過高檢測端，HKV=1表示管電壓正常，HKV=0表示管電壓過高；KVEN為主逆變故障檢測端，HVEN=1表示主逆變電路正常，HVEN=0表示主逆變電路有故障；HAND為手閘，HAND=1表示手閘按下準(zhǔn)備曝光，HAND=0表示沒有按下手閘；這三個端都為硬件檢測端，不受單片機(jī)控制。KVC為主逆變控制端，受單片機(jī)控制，KVC=1表示開主逆變，出射線，KVC=0表示關(guān)主逆變，燈絲熄滅。

U3光電耦合器導(dǎo)通，球管的燈絲便出射線，即F為低電平時，X線機(jī)便曝光。由圖1易知U2A門電路輸出F=HKV·KVEN·HAND·KVC，即X線機(jī)曝光的條件是沒有檢測到管電壓過高，主逆變電路異常等故障，手閘按下且KVC為高電平。理論上，X線機(jī)一上電，手閘不按下，便不會曝光。當(dāng)單片機(jī)檢測手閘按下時便執(zhí)行SETB KVC，置KVC端，球管出射線，但在實際調(diào)試中，每次開機(jī)總是有非常短暫的曝光，對球管有很大損壞。通過示波器檢測，可知上電瞬間KVC端和N端有非常短暫尖峰脈沖干擾信號，此時單片機(jī)初始化還未運行，導(dǎo)致開機(jī)瞬間F出現(xiàn)低電平，從而出現(xiàn)開機(jī)曝光現(xiàn)象。上電瞬間后，單片機(jī)執(zhí)行初始化，執(zhí)行CLR KVC，使F由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑥亩毓饨Y(jié)束。因此，開機(jī)瞬間出現(xiàn)非正常曝光現(xiàn)象。

（四）故障討論

組織學(xué)生分析故障原因，討論解決故障的方案。學(xué)生討論出的方案大都是更換X線機(jī)的開關(guān)電源，避免出現(xiàn)上電時的干擾信號。筆者與學(xué)生討論了此方案的可行性，給出另一個已驗證成功的方案。改變硬件電路的邏輯性，再改變軟件代碼里KVC控制端的邏輯性。圖2所示為X線機(jī)曝光控制板的改進(jìn)電路。

在KVC端接入一個遲滯反相器，使得上電瞬間M端為低電平，從而F端為高電平。上電瞬間后，單片機(jī)初始化，執(zhí)行SETB KVC，使得F端繼續(xù)保持高電平，避免了上電瞬間曝光的現(xiàn)象。當(dāng)手閘按下，單片機(jī)執(zhí)行CLR KVC，復(fù)位KVC端，F(xiàn)=0，球管便出射線。由此可知，增加一個遲滯反相器以及改變程序的邏輯關(guān)系，將KVC=1變?yōu)镵VC=0，便可消除這個故障。

（五）知識點歸納

根據(jù)電路的分析和故障現(xiàn)象的討論，總結(jié)案例中出現(xiàn)的知識點。比如：組合邏輯電路的分析，光電耦合的運用，單片機(jī)匯編語言置位與復(fù)位的編寫等。引導(dǎo)學(xué)生完善組合邏輯電路對應(yīng)的知識點，查閱常用的光電耦合器的運用，理解匯編語言的特點。

（六）教學(xué)反思

簡要總結(jié)本次課內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)邏輯電路功能的分析并巧妙設(shè)置問題考查學(xué)生的分析能力，為進(jìn)入組合邏輯電路的設(shè)計學(xué)習(xí)做好鋪墊，鼓勵學(xué)生主動使用示波器觀察上電的尖峰脈沖信號。主動查閱資料，開展研究性學(xué)習(xí)。根據(jù)觀察學(xué)生課堂聽課的狀態(tài)，參與討論的積極性，筆者發(fā)現(xiàn)很少有學(xué)生能夠?qū)⒂布娐放c軟件代碼綜合性地考慮，對電子技術(shù)的軟硬結(jié)合缺少理解。筆者應(yīng)該將電路的邏輯功能的分析作為教學(xué)的重點。

（七）案例特點

本教案結(jié)合筆者研發(fā)X線機(jī)控制系統(tǒng)上電曝光故障與電子技術(shù)課程組合邏輯電路單元，做到理論聯(lián)系實際的整合，教案的設(shè)計緊扣學(xué)生的專業(yè)背景，啟發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。運用實物電路板演示，將枯燥、抽象的理論形象化。通過X線機(jī)故障解決的案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)邏輯電路的特點，了解電子技術(shù)理論與實踐的差異性，學(xué)會融合模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)及單片機(jī)知識來解決實際工程中遇到的問題。

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