生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《C語言程序設(shè)計(jì)》課程的融合教學(xué)研究

魯世清　杜新欣　柴磊

就當(dāng)前我國IT產(chǎn)業(yè)與醫(yī)療行業(yè)緊密結(jié)合過程中，醫(yī)學(xué)教育中醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與計(jì)算機(jī)知識(shí)嚴(yán)重分離的現(xiàn)狀，根據(jù)目前生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程開設(shè)情況，從教學(xué)、管理和實(shí)踐等方面入手，提出了“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)基于專業(yè)、依托學(xué)校、聯(lián)合醫(yī)院和企業(yè)的“三位一體”融合教學(xué)培養(yǎng)模式。

醫(yī)學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程C語言程序設(shè)計(jì)融合教學(xué)一、引言

生物醫(yī)學(xué)工程（ Biomedical Engineering，BME） 起源于20世紀(jì)60 年代，它綜合了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)的理論與方法，是多門理工類學(xué)科向生物與醫(yī)學(xué)滲透并相互交叉，從工程學(xué)的角度展開研究，以解決人體醫(yī)療的若干問題的學(xué)科。因此，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是多個(gè)學(xué)科發(fā)展到一定水平交叉產(chǎn)生的新型高技術(shù)邊緣學(xué)科。隨著IT產(chǎn)業(yè)與醫(yī)療行業(yè)的高度融合，培養(yǎng)高層次的研究型、應(yīng)用型技術(shù)人才逐漸成為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)。

當(dāng)前，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生面臨的工作需求不僅包括傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備管理、銷售、操作和維修，還包括信息化醫(yī)療設(shè)備的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)等。而醫(yī)學(xué)類院校在“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中普遍存在著教學(xué)內(nèi)容過于偏重語法基礎(chǔ)知識(shí)，教學(xué)案例與醫(yī)學(xué)專業(yè)結(jié)合不緊密等問題，因此，醫(yī)學(xué)院校有必要從教學(xué)、管理和實(shí)踐等方面入手，深入探索適應(yīng)新型人才培養(yǎng)需求的教學(xué)模式。

二、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程的開設(shè)現(xiàn)狀及問題分析

“C語言程序設(shè)計(jì)”是理工類大學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是醫(yī)學(xué)類院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)必修的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程之一。該課程開設(shè)的目的在于使學(xué)生掌握基本的程序設(shè)計(jì)方法和技巧，為醫(yī)學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)手、動(dòng)腦、獨(dú)立實(shí)踐的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和嚴(yán)密的邏輯思維能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)和醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)奠定基。各醫(yī)學(xué)類院校在“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中也存在以下幾個(gè)方面的問題：

1.“C語言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)難度大

一方面，目前醫(yī)學(xué)類院校“C語言程序設(shè)計(jì)”課程大多選用理工類非計(jì)算機(jī)專業(yè)的通用教材，而“C語言程序設(shè)計(jì)”課程本身具有概念抽象、語法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)類型繁多等特點(diǎn)。因此，對(duì)醫(yī)學(xué)生而言，利用較少的課時(shí)學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程仍然具有不小的難度。

另一方面，為使醫(yī)學(xué)生系統(tǒng)地掌握“C語言程序設(shè)計(jì)”相關(guān)知識(shí)，教學(xué)過程中容易出現(xiàn)課堂知識(shí)容量過大的情況，這都不利于醫(yī)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

2.“C語言程序設(shè)計(jì)”課程學(xué)習(xí)興趣低

目前，醫(yī)學(xué)類院校在“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中更加側(cè)重C語言語法結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)各種應(yīng)用實(shí)例的開發(fā)、運(yùn)行過程講解得深度不夠，學(xué)生實(shí)踐練習(xí)機(jī)會(huì)少，學(xué)習(xí)過程較為枯躁。另外，教學(xué)實(shí)例多選用教材上的小程序，雖然方便學(xué)生預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)，但由于缺乏界面設(shè)計(jì)、模塊接口設(shè)計(jì)等實(shí)踐操作，無法與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的研究方向和實(shí)際需求相結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。

3.計(jì)算機(jī)知識(shí)與醫(yī)工專業(yè)知識(shí)教學(xué)融合度低

當(dāng)前，大部分醫(yī)學(xué)類院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的計(jì)算機(jī)課程除了“C語言程序設(shè)計(jì)”之外，還包括匯編語言、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、微機(jī)原理與接口、電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等。各門計(jì)算機(jī)課程與醫(yī)學(xué)專業(yè)課之間是相輔相成、互相聯(lián)系的。例如，醫(yī)學(xué)類專業(yè)課“醫(yī)用傳感器”實(shí)驗(yàn)中需要用匯編語言編寫程序與單片機(jī)連接進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。從這方面來說，計(jì)算機(jī)知識(shí)與醫(yī)工專業(yè)知識(shí)存在較高的融合度。然在，實(shí)際教學(xué)過程中，由于醫(yī)學(xué)生更加注重醫(yī)學(xué)類專業(yè)課的學(xué)習(xí)，因此容易忽視“C語言程序設(shè)計(jì)”課程與其他專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系，更談不上與這些學(xué)科之間的融合學(xué)習(xí)。從而導(dǎo)致了“C語言程序設(shè)計(jì)”課程失去了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的服務(wù)性地位，降低了計(jì)算機(jī)知識(shí)與醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)的融合度。

三、生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程的融合教學(xué)研究

“C語言程序設(shè)計(jì)”課程的融合教學(xué)是指根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在相關(guān)專業(yè)課的教學(xué)過程中，將C語言程序設(shè)計(jì)的思想和技巧融入生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的實(shí)際需求中，統(tǒng)籌課程體系中的各要素，整體協(xié)調(diào)，相互滲透，形成基于專業(yè)、依托學(xué)校、聯(lián)合醫(yī)院和企業(yè)的“三位一體”融合式教學(xué)培養(yǎng)模式。

1.基于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，調(diào)整“C語言程序設(shè)計(jì)”課程

C語言是一門高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，對(duì)于醫(yī)學(xué)生來講，C語言的地位就相當(dāng)于一門外語，是人和計(jì)算機(jī)相互交流的工具。所以，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計(jì)”就像人學(xué)習(xí)外語一樣，主要要學(xué)習(xí)本語法、語義和認(rèn)知過程。C語言的語法規(guī)則主要包括常量和變量定義方法、數(shù)據(jù)的運(yùn)算規(guī)則、程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)（順序、選擇和循環(huán)）、函數(shù)定義及調(diào)用方法等。C語言的語義規(guī)則要求學(xué)生掌握三種基本結(jié)構(gòu)、利用數(shù)組批量處理數(shù)據(jù)、利用函數(shù)進(jìn)行模塊化程序設(shè)計(jì)以及利用指針促進(jìn)程序模塊化進(jìn)程的思想和方法。C語言的認(rèn)知過程，主要側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的編碼規(guī)范。

由于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)與智能醫(yī)療器械設(shè)計(jì)、批量數(shù)據(jù)處理、故障檢測(cè)等有著較為緊密的聯(lián)系，因此，在“C語言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)時(shí)除了要求學(xué)生掌握常用的語法和語義規(guī)則外，還要重點(diǎn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的批量處理技術(shù)和模塊化程序設(shè)計(jì)等知識(shí)。

2.依托醫(yī)學(xué)院校，形成多學(xué)科交叉發(fā)展

根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的課程設(shè)置，發(fā)揮“C語言程序設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)性作用，形成以“C語言程序設(shè)計(jì)”為核心的多學(xué)科交叉發(fā)展。例如，對(duì)于相對(duì)晦澀的匯編語言課程的學(xué)習(xí)，可以在安裝C語言編程平臺(tái)（MicrosoftVisualC++ 6.0）的同時(shí)，再安裝另一調(diào)試工具軟件OllyDBG。對(duì)于調(diào)試版（Debug編譯選項(xiàng)組），使用MicrosoftVisual C++6.0進(jìn)行調(diào)試，將C++源代碼反匯編；而對(duì)于發(fā)布版（Release 編譯選項(xiàng)組）使用OllyDBG進(jìn)行調(diào)試。

例如，某醫(yī)院“專家預(yù)約系統(tǒng)”程序?qū)嵗?。該醫(yī)院某科設(shè)有5個(gè)專家診室，為保證看診質(zhì)量，平均分配醫(yī)療資源，醫(yī)院規(guī)定：①每個(gè)專家每天只接待20個(gè)患者；②患者就診診室采用循環(huán)預(yù)約的方法，即1到5號(hào)、6到10號(hào)……患者分別預(yù)約1至5號(hào)專家，如此重復(fù)至所有專家預(yù)約完畢。編寫“專家預(yù)約系統(tǒng)”程序，要求約診單上提示患者預(yù)約了哪位專家，應(yīng)該去幾號(hào)診室就診。

分析，在Visual C++6.0環(huán)境下，使用循序程序結(jié)構(gòu)與多分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行嵌套實(shí)現(xiàn)上述功能。程序命名為“專家預(yù)約系統(tǒng).cpp”，代碼如下：

#include "stdio.h"

#define MAX 100

void main（）

{ int i，j，m；

char flag[30]；

for（i=1；i<=MAX；i++）

{ printf（"＼＼n請(qǐng)按“預(yù)約專家”按鈕開始預(yù)約！"）；

gets（flag）；

m=i%5；

switch（m）

{ case 1：printf（"＼＼n您預(yù)約的是%d號(hào)專家，請(qǐng)到%d號(hào)診室就診＼＼n"，i，m）；break；

case 2：printf（"＼＼n您預(yù)約的是%d號(hào)專家，請(qǐng)到%d號(hào)診室就診＼＼n "，i，m）；break；

case 3：printf（"＼＼n您預(yù)約的是%d號(hào)專家，請(qǐng)到%d號(hào)診室就診＼＼n "，i，m）；break；

case 4：printf（"＼＼n您預(yù)約的是%d號(hào)專家，請(qǐng)到%d號(hào)診室就診＼＼n "，i，m）；break；

case 0：printf（"＼＼n您預(yù)約的是%d號(hào)專家，請(qǐng)到%d號(hào)診室就診＼＼n "，i，5）；break；}}

printf（"對(duì)不起，今天預(yù)約人數(shù)已達(dá)上限，請(qǐng)轉(zhuǎn)到普通診室或明天預(yù)約?。埽躰"）；

程序執(zhí)行過程中，以“Enter”鍵代表“預(yù)約專家”按鈕，按其他鍵不執(zhí)行預(yù)約專家操作。在Visual C++6.0中編譯、鏈接、執(zhí)行后，生成可執(zhí)行文件“專家預(yù)約系統(tǒng).exe”。程序運(yùn)行結(jié)果（部分）如圖1所示。

運(yùn)行OllyDBG，打開上例中的生成文件“專家預(yù)約系統(tǒng).exe”，得到反匯編代碼如圖2所示。

將C語言與匯編語言以及醫(yī)學(xué)常見現(xiàn)象進(jìn)行融合教學(xué)，一方面，能夠充分發(fā)揮“C語言程序設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)性地位，使醫(yī)學(xué)生迅速理解并掌握匯編語言程序。另一方面，通過不同編程語言之間的融會(huì)貫通，極大地調(diào)動(dòng)了醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)“C語言程序設(shè)計(jì)”的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)習(xí)效率。

3.聯(lián)合醫(yī)院和企業(yè)，開展訂單式培養(yǎng)

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭的美國，大多數(shù)高校都與企業(yè)簽有聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)習(xí)計(jì)劃。醫(yī)學(xué)生的實(shí)習(xí)多在高年級(jí)完成，因?yàn)楦吣昙?jí)學(xué)生已經(jīng)完成了通識(shí)教育知識(shí)的學(xué)習(xí)，并且在工程、數(shù)學(xué)、生物工程設(shè)計(jì)、儀器、生物及生物材料等方面已有了足夠基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力參與生物工程方面的實(shí)踐項(xiàng)目。聯(lián)合醫(yī)院和企業(yè)，開展訂單式培養(yǎng)，一方面，可以使醫(yī)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)踐活動(dòng)中獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；另一方面，專業(yè)實(shí)踐活動(dòng)又能夠很好地促進(jìn)對(duì)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和理解。因此，聯(lián)合醫(yī)院和企業(yè)開展專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，通過對(duì)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，有助于促進(jìn)學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識(shí)與技術(shù)需求緊密結(jié)合起來，扎實(shí)學(xué)生的基本功，提高醫(yī)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、結(jié)束語

本文建構(gòu)的“三位一體”融合教學(xué)培養(yǎng)模式，能夠有效地解決生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計(jì)”課程開設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，充分發(fā)揮“C語言程序設(shè)計(jì)”課程的基礎(chǔ)性地位，對(duì)提高生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才素質(zhì)，提升醫(yī)學(xué)生實(shí)踐水平，都具有一定意義。

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