生物醫學工程基礎醫學概論范例6篇

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生物醫學工程基礎醫學概論

生物醫學工程基礎醫學概論范文1

關鍵詞:生物醫學工程;VC++面向;對象程序設計;教學方法

Driving Teaching Method of VC++ and Object Oriented Programming in Biomedical Engineering

WU Bo,ZHANG Nan,WU Wen-yi,DU Jing,CHEN Hui,LIU Zhi-cheng

(Department of Medical Informatics,School of Biomedical Engineering,Capital Medical University,Beijing 100069,China)

Abstract:By improving the teaching philosophy and teaching methods, we explore the effective VC ++ object-oriented programming and teaching methods according to the characteristics of students specializing in biomedical engineering. In the teaching process, we design the case-driven and case representation methods to help students have a deep understand of the VC ++ object-oriented programming principles and gain the skill of VC ++ graphical user interface programming by using the common controls, and acquire the skill of database access programming technology. The case is designed to have the high requirements to the actual operating ability which considers students' professional interests at the same time. Students can accomplish the case using their own professional knowledge and skills. In this process, students can deepen their knowledge about the VC ++ object-oriented programming principles. In the process of making representation and the questions answering, students can learn from each other. Therefore the final goal can be achieved that they can fundamentally understand and master the knowledge and proficiently use it.

Key words:Biomedical Engineering;VC++ object-oriented programming;Teaching methodology

1引言

生物醫學工程是一門交叉學科,它運用理學、工程學的理論和方法,解決生物科學、醫學、行為學或衛生學中問題,以及進行相關的科學研究[1-2]。近年來,計算機科學與技術在醫學領域也獲得了廣泛應用,并促進了醫學的進步,例如醫學成像技術,計算機輔助診斷,醫院信息管理等。因此,計算機科學與技術成為生物醫學工程專業教育教學的重要分支,很多醫學院校設置了計算機科學與技術專業[3-8],甚至很多理工類院校的計算機與信息技術學院開設了生物醫學工程專業[9]。

程序設計是計算機科學中的重要技能,是在醫學信息學的科研或應用領域實現新算法或功能的重要手段。C++是經典的面向對象編程方法,是目前使用最廣泛的編程語言。C++面向對象語言的特性使之具有簡潔高效的特性的同時,兼具靈活性的特點,使它即適用于大型程序設計,又能夠較好地兼容C語言。因此,面向生物醫學工程學生的C++面向對象編程的教學問題研究成為近年來的研究熱點[10]。VC++是微軟開發的C++可視化集成編程環境Microsoft Visual C++的簡稱,不但支持C與C++的開發,也支持可視化編程,而且它具有數據庫訪問技術,是強大的編程工具。在我們課程中,采用了Microsoft Visual Studio 2008 C++版本的軟件,目前這個版本是較新,而且比較穩定的版本。

2案例

2.1設計 VC++面向對象程序這門課程主要分為兩個層次,首先是要講解面向對象的程序設計原理;其次講解基于NET Framework的窗體應用程序編程,包括數據庫訪問技術,以及窗體與數據庫的配合編程。第一層次的知識比較抽象,面向對象程序設計的思想和原理是從面向過程的程序設計演變進化而來,其規則適用于大規模程序設計,對于編程經驗較少的學生來說,深刻理解較難。第二層次知識更注重實際操作,程序設計的運行結果更加直觀,且容易實現一定功能。所以,很多學生更加喜歡學習這部分知識。但是,第一層次的知識為第二層次知識的基礎,基礎知識掌握不牢固,將會導致窗體程序設計時遇到大的問題。因此,需要設計綜合性的課題,使學生在實際操作中既鞏固了基礎知識,又能激發他們的學習探索興趣。

針對這些特點,我們在課程最后設計了與醫學相關的案例,具體內容是實現具有簡單功能的,類似醫院信息系統子系統的軟件。使用C++控件完成具有Windows風格的界面。軟件要求使用按鈕控件,按鈕必須有Click事件,并且Click事件必須完成一定功能,例如 "查詢"按鈕,實現數據庫查詢;要求使用文本框控件,文本框要有功能,例如使用Validated事件,實現數據有效性檢驗;要求使用列表框,組合框,dataGridView控件任選其二使用,并且這兩者間要有數據的聯系,列表框中數據可以添加到組合框中,或組合框中數據可以添加到數據庫等等;要求必須使用數據庫技術(SQL Server或Access),要求能查詢、修改、更新或刪除表。外觀要求美觀,可以為窗體添加背景圖片,編譯與運行過程中不能有錯誤。完成案例后,需要學生參加大作業答辯環節,答辯時要求通過ppt幻燈片講解,結合軟件功能演示,代碼講解來向學生和老師展示自己的成果。學生答辯結束時有老師和學生的提問時間。

本案例既能結合學生知識背景,激發學生動手動腦興趣,又能將課程知識點大部分涵蓋在案例里,使學生通過做案例加深對課程知識點的理解,又鍛煉了實際操作能力,同時,本案例有留給學生自主發揮的空間,能夠激發學生學習的自主能動性,學有余力的同學能夠通過自學,實現更加復雜的功能。最后,通過大作業答辯,鍛煉了同學們演講能力和溝通能力,并且進一步加深了知識點的掌握。

2.2實現 學生根據案例要求,完成了一款體檢信息查詢軟件。圖1為體檢信息查詢軟件的界面。本體檢信息查詢器的設計思路是,①可以通過錄入,將體檢人的體檢信息添加進數據庫,信息包括姓名、性別、年齡、血壓、心率、身高和體重;②能夠通過姓名字段,查詢數據庫中的某條記錄,并且根據查詢到的體檢信息,可以生成此人的體檢報告。下面我們從軟件的控件和數據庫兩方面介紹軟件的實現。

圖1 體檢信息檢查軟件的界面

2.2.1窗體設計 控件布局如圖1所示,具體實現為:向姓名文本框中輸入查詢關鍵字姓名,單擊查詢按鈕,觸發Click事件,可以實現在數據庫中以按照姓名字段進行查詢,查詢結果添加到數據集dataSet11控件之中;查詢結果顯示在DataGridView控件中;單擊"生成體檢報告按鈕",ListBox控件中生成體檢報告;血壓情況,心動情況和體重情況用ComboBox控件實現,每項給出了選項,用于輔助生成體檢報告的結果。

2.2.2 數據庫編程 在我們的案例之中,使用了Microsoft SQL Server 2005數據庫。為了在教學過程中強調VC++的數據庫訪問技術,我們的數據庫設計的比較簡單,僅包含了一個單表,表中包括了"性別"、"年齡"、"血壓"、"心率"、"身高"和"體重"等字段。首先,我們需要在在Visual Studio中連接數據庫。因為Visual Studio環境只有連接到當前的數據庫服務器后,服務器上的數據庫對VC++工程才可用。具體過程是:a)新建VC++ 窗體應用程序,或打開一個已有的數據庫窗體工程。b)如果當前沒有數據連接,則選擇"工具"中的"連接到數據庫"選項,彈出"添加連接"對話框,如圖2所示,設置想要訪問的數據庫,各項設置完成并測試連接通過之后,不報錯,即已經成功連接數據庫??梢源蜷_Server Explorer窗口查看新建工程中已連接數據庫情況。

圖2 Visual Studio 2008中添加數據庫連接窗口

在VC++窗體應用程序中訪問數據庫,必須要具備3個控件,分別是連接對象(sqlConnection),適配器對象(sqlDataAdapter)和綁定數據源對象(bindingSource)。綁定數據源控件可以為控件綁定數據庫,例如我們將要用到的數據視圖控件(dataGridView1)的數據源綁定。SqlDataAdapter是SQL Server與DataSet之間連接的橋梁,SqlDataAdapter帶有Fill和Update方法,Fill方法以數據源中的數據填充DataSet,而Update則能用DataSet中的數據更新數據源。SqlConnection則用于打開和關閉數據庫連接,在VC++窗體應用程序中打開數據庫連接后,可以用SQL查詢語言對數據庫進行查找等操作。因此,要設計數據庫查詢的窗體應用程序,需要首先添加這三個控件。

接下來生成DataSet,方法是單擊sqlDataAdapter1控件右上角的按鈕,在彈出菜單中選擇"生成DataSet",單擊確定即可生成DataSet1實例,在Form1下方出現dataSet11控件實例。接下來可以在DataSet1實例的基礎上,實現可查詢文本框,以及數據視圖控件(DataGridView)。"姓名"文本框為綁定了數據源中"姓名"字段的可查詢文本框,可查詢文本框由DataSet1實例下,"姓名"字段的文本框控件添加。向可查詢文本框中輸入查詢關鍵字,配合按鈕的單擊事件,可實行數據庫的查詢。具體實現為,向按鈕控件的Click事件添加數據庫查詢,實現代碼如下所示:

private: System::Void button1_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {

this->sqlSelectCommand1->CommandText = L"select * from result where 姓名like'"+姓名TextBox->Text+"%'";

sqlConnection1->Open();

reader=this->sqlSelectCommand1->ExecuteReader();

while(reader->Read())

{

dr=dataSet11->result->NewRow();

dr[0]=reader->GetString(0);

dr[1]=reader->GetString(1);

dr[2]=reader->GetInt32(2);

dr[3]=reader->GetString(3);

dr[4]=reader->GetInt32(4);

dr[5]=reader->GetInt32(5);

dr[6]=reader->GetInt32(6);

dataSet11->result->Rows->Add(dr);

}

this->sqlConnection1->Close();

}

其中數據庫查詢語句如下:

this->sqlSelectCommand1->CommandText = L"select * from result where 姓名 like'"+姓名TextBox->Text + "%'"。

其中"*"可通配任意長度字符,"%"可通配任意單個字符,以實現對姓名的模糊查詢。及執行數據庫查詢命令。命令保存在sqlSelectCommand1對象的CommandText成員里。sqlConnection1->Open()成員函數打開當前數據庫連接,ExecuteReader()方法則執行查詢命令。查詢結果存入reader實例里,通過while循環,保存入數據集實例dataSet11之中。

接下來,將dataSet11中保存的查詢結果顯示在數據視圖控件(DataGridView)之中。首先,需添加數據視圖控件,方法是在Visual Studio環境中"Data Sources"瀏覽器中選中表,并拖動到Form1窗體控件實例中,即可添加DataGridView實例dataGridView1。同時,BindingSource和BindingNavigator組件都會自動出現,見圖3,并已經將數據視圖所連接的數據庫的屬性設置好了。同樣添加"添加新條目"按鈕控件,并為按鈕添加Click事件,在事件中加入如下代碼:

private: System::Void button4_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {

this->sqlDataAdapter1-> Fill (this->dataSet11);

}

適配器對象的Fill方法用this->dataSet11填充數據視圖控件DataGridView。

單擊"生成體檢報告按鈕",會在列表框控件(ListBox)中生成體檢報告。報告中可綜合顯示姓名文本框,組合框ComboBox實例中的血壓情況、心動情況和體重情況等內容,實現代碼情況如下:

private: System::Void button2_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {

this->listBox1->Items->Add(姓名TextBox->Text);

this->listBox1->Items->Add(comboBox2->Text);

this->listBox1->Items->Add(comboBox3->Text);

this->listBox1->Items->Add(comboBox4->Text);

}

2.3分析 案例設計時,我們綜合考慮到VC++教學中兩個層次知識間的關系,以及在教學過程中遇到的典型問題。怎樣通過大作業設計、實現過程、以及最后的答辯環節突出知識點,使學生加深理解和認識,是我們要重點考慮的問題。①總結學生需要掌握的知識點,包括類的概念,對象的聲明,成員函數的實現,構造函數和析構函數,數據庫訪問技術,以及數據庫與控件之間的交互;②設計答辯過程問題,幫助學生整理思路,了解他們所做工程與VC++基本的面向對象程序設計的思想和原理之間的聯系,掌握窗體程序與數據庫連接編程相關重點知識。

根據上面的案例,結合知識點,我們答辯過程中設計了如下一些問題:①本窗體程序中,有哪個類?②類中包括哪些控件對象?它們有哪些成員函數(事件)?③哪部分代碼為對象成員函數(事件)的聲明?哪部分代碼為對象成員函數(事件)的定義?④控件的屬性修改了哪些?怎樣進行修改?⑤數據庫端做了哪些設置?Visual Studio工程中怎樣設置數據庫連接的?⑥工程中連接數據庫字符串是什么?⑦工程中用了哪些與數據庫連接相關的控件?怎樣設置的?作用是什么?

通過上述問題的互動問答,能幫助學生溫習和理解第一層中類和對象的概念,成員函數的聲明和定義;掌握控件屬性設置,以及如何設置;掌握數據庫與窗體程序聯合編程中數據庫端SQL Server Management Studio的設置,以及如何在Visual Studio中設置以連接數據庫,加深 ConnectionString連接語句中數據庫查詢語句的使用。學習初步的VC++.NET和數據庫連接編程。

3結論

生物醫學工程專業學生的培養目的是培養出能夠跨越理工科與醫學兩個專業領域的人才,使他們在今后的工作中成為兩個領域順暢交流,良好互動的橋梁,從而使學科之間激勵促進,互相融合。我們根據醫學工程專業學生的特點,設計了學生們感興趣的案例,激發學生編程的熱情,同時訓練了學生程序設計和實現的實際動手能力。接下來,我們結合作業答辯方式,設計了將理論與實際操作相結合的問答,讓學生結合他們實現的程序,深刻理解和掌握面向對象的編程思想和方法。

綜上所述,我們在生物醫學工程本科生的VC++與面向對象程序設計課程教學過程中進行了有意義的探索。

參考文獻:

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生物醫學工程基礎醫學概論范文2

【關鍵詞】應用型人才;醫藥信息;培養模式

高等學校教育教學改革的根本目的是為了提高人才培養的質量。提高人才培養質量的核心就是在遵循教育規律的前提下,改革人才培養模式,使人才培養方案和培養途徑更好地與人才培養目標相協調,更好地適應社會的需要。高校承擔著為地方培養人才科技創新和社會服務的職能,因此高校必須實現人才培養目標的戰略轉移,實現從學歷教育到能力本位的戰略轉移,在教育觀念和教學過程中,更加注重提高學生的學習能力、就業能力和創業能力。

一、應用型醫藥信息人才的需求現狀

電子計算機和現代通信技術的發展,使信息技術一躍成為領導現代技術發展趨勢的主導性技術群,并進而成為現代社會經濟發展的強大動力,奠定了人類社會邁向信息時代的技術基礎。隨著醫學科學、生物技術和制藥技術的迅猛發展,醫藥數字信息化是發展的必然方向。因此加強醫藥信息化的建設勢在必行,醫藥信息人才的需求強勁。相比其他專業目前人才需求相對過剩的現狀,醫藥信息人才這種有醫藥專業背景和計算機信息技術結合的人才旺盛需求在現階段顯得格外突出[1]。

例如,各醫院信息中心的建設都是近十年的事,加上又沒有特別符合這一要求的專業生源,目前,醫院信息中心的人才來源基本有兩個途徑。一是IT專業或相關專業的本科畢業生。這是許多醫院信息人員的主要來源,45%的人員是IT專業,55%則為相關專業,如生物醫學工程等。二是由原來醫院的醫務人員、統計分析人員轉到信息中心工作的。雖然這類人員的IT專業水平可能會比不上IT專業畢業的人員,但由于他們了解醫院和醫療,在了解醫院需求、提出方案、與醫務人員溝通方面會做得更好,更符合醫院的實際??梢娋哂袑I知識背景的人才是具有強的競爭力,社會也是更加需要這一類的人才。醫藥信息類專業開辦正是為了培養醫藥專業知識和信息知識很好結合的人才。

二、培養醫藥信息應用人才的基礎和特點

如何培養出高質量的信息應用型人才以滿足醫藥信息化建設發展的需要,已是擺在當前的十分突出的問題。醫藥信息學是一門研究計算機和信息科學在醫藥衛生領域中應用的學科,是計算機信息知識與醫藥知識的有機融合,它包括醫院管理、臨床、醫學教育、醫學研究、醫藥學文獻、醫藥統計及決策、醫藥實驗、藥品與醫療器械研制、醫學圖像處理、醫學生物模型和遠程醫療等信息系統[2]。雖然每年都培養了不少的計算機人才,但由于醫藥學相對的獨立性,所以,僅熟悉計算機知識但未掌握醫藥學基礎知識的人是不可能將醫藥學與計算機知識融會貫通的。目前我國醫藥院校中,僅有簡單的計算機普及教育,從事醫藥信息學研究的人才十分匱乏。所以,通過醫藥院校培養醫藥信息化人才是目前最好的選擇。

(一)醫藥信息應用型人才培養模式主要特點

首先,醫藥信息應用型人才的知識結構是圍繞著醫藥企事業單位的實際需要加以設計的。在課程設置和教材建設等基本工作環節上,特別強調基礎學生具有適應在醫藥企事業單位工作需要具備基本適用的醫藥知識。而相對忽略對學科體系的強烈追求和對前沿性未知領域的高度關注。其次,醫藥信息應用型人才的能力體系也是以醫藥企事業單位的實際需要為核心目標。在能力培養別突出對基本知識的熟練掌握和特別能夠解決醫藥行業信息化問題,這些問題因為醫藥行業的特殊性為其他計算機專業學生所不容易理解。再次,醫藥企事業單位應用型人才的培養過程更強調與醫藥企事業單位實踐的結合,更加重視實踐性教學環節,如實驗教學、生產實習等,通常將此作為學生貫通有關專業知識和集合有關專業技能的重要教學活動。

(二)醫藥信息應用型人才培養發展方向

根據醫藥信息實際需求,將專業定位為醫學技術信息處理、醫學價值信息處理和醫學語義信息處理三個培養發展方向。整合醫學信息學教育,以集約的形式,將醫學背景知識結合醫學信息學和計算機科學技術課程重新形成三個不同的課程集群,形成三個發展方向。一些課程組合作為基礎的課程集群,在公共基礎集群上,加上專業必修部分,輔助以選修部分,選擇發展方向,這也是目前和社會需求相掛鉤的最有效教學方式,代表了教學方向和趨勢。具體表示如表1。廣東藥學院學報,2007,23(4)第4期蔡永銘,等.醫藥信息應用型人才培養模式研究表1醫藥信息應用型人才培養發展方向改革高等教育要改革封閉式培養人才的方式,面向社會培養人才[5]。在多方位調查與論證的基礎上,根據社會實際需要,設立醫藥信息類專業或方向,全方位地為醫藥行業培養人才。在充分調查論證的基礎上,確立專業方向的培養目標,即適應新時期高等教育人才培養的需要,發揮醫院校的獨特優勢,實現現代科學知識、醫藥知識與醫藥行業實際的有機融合,為社會培養急需的應用型醫藥信息類專業人才。

三、培養醫藥信息應用型人才的措施

在醫藥院校中,如何培養高水平的應用型醫藥信息人才?國內尚無成熟的先例可供借鑒,因而這類應用型人才培養模式如何界定,需要何種的課程體系、師資隊伍需要哪些知識結構、醫藥學知識與計算機、信息知識在有限的時間內采取什么樣的比例結構、采取什么樣的專業教材、教師學生需要具備什么樣的實際經驗等,都成為直接關系到這個專業方向畢業學生質量的高低、影響這個專業方向生命力的制約因素[3]。因此培養新時期醫藥信息應用型人才的關鍵措施必須是根據實際需要調整課程體系,師資隊伍首先具備應用型知識結構,師生積極投身醫藥行業的社會實踐。

(一)醫藥知識與信息技術結合的實用化教學

重視實用性課程的開設是教學模式改變的重要特點。在低年級開設一些編程課程,這些實用性課程的開設,有利于消除計算機的神秘性,增強學生學習的興趣。高年級的課程設計題目采用與醫藥知識背景相關的課題題目,學生通過課程設計可以起到復習和運用所學習過的醫藥知識,同時又可以鍛煉解決醫藥行業信息處理問題的能力。千方百計充分調動學生的積極性,通過課程設計項目大作業設計進行有效的團隊作業訓練。通過這種途徑學習學生具有區別于其他院校所不能夠達到的醫藥行業特殊知識背景的能力。

把培養目標映射到教學計劃中,制定合理科學的課程體系。在教學計劃的制定中,合理兼顧醫藥基本理論、基本課程、計算機與信息等課程的有機結合。醫藥信息應用型人才培養體系的課程包括醫藥基礎課程、程序設計技術與應用類課程、信息技術與應用類課程和應用軟件類課程。醫藥基礎課程開設了基礎醫學概論、藥學基礎概論、臨床醫學概論、基礎化學等課程,通過這些課程使學生掌握了基本醫藥的基礎理論。對程序設計與應用類課程,主要開設了計算機程序設計技術,以算法、案例驅動來介紹程序設計技術,教學語言主要是C/C#、Java等;在網絡編程方面,主要介紹JavaScript、HTML、CSS、XML等。從培養學生的能力出發,在課程的組織中,對學生進行分組并完成項目,每學期學生要完成兩個較大的綜合性編程練習,以培養學生的綜合應用開發能力。信息技術與應用類課程主要開設數據庫理論與應用,對高年級學生著重介紹數據庫原理與分析、數據挖掘技術與算法等,對低年級學生主要介紹數據庫的基本應用和信息技術的應用,包括Internet技術、數據訪問與安全技術等。在應用軟件類課程的教學中,重視通過項目訓練培養學生的程序分析、設計和開發能力,幾乎所有軟件類課程,都有完成項目訓練的要求,項目訓練體現了對程序設計能力、開發能力和應用能力的培養,在課程改革中進行嘗試,注重培養學生能力。

(二)加強與社會結合,開展各種社會實踐活動

為增強師生對醫藥行業的了解,更好地將理論聯系實際,豐富教學內容,充實應用型人才培養內涵,培養學生的實際操作能力,利用一切可用的機會與資源,鼓勵教師學生走向社會走近醫藥行業,開展各種形式的社會實踐活動。例如鼓勵教師在完成本職工作的前提下,積極參與醫藥行業的實踐活動;鼓勵教師積極參與醫藥行業相關的科研活動;指導、鼓勵學生利用所學知識、依據醫藥行業的特色積極參與相關大學生競賽活動;邀請相關的計算機專家與醫藥行業計算機高手為師生講學,使師生及時掌握國內外醫藥信息前沿知識及醫藥行業的最新動態。

(三)根據專業的需要建立師資隊伍,培養應用型專業教師

學生培養質量的高低,師資力量是關鍵,為保證醫藥行業急需的應用型人才的質量,重視師資力量的培養是重中之重。所以,為組建具有合理知識結構、年齡結構和學歷結構的師資隊伍,應采取多種形式的師資培養模式。主要措施一是根據實際需要不斷引進高學歷、高層次、在計算機信息領域有較高造詣的學科帶頭人與專業教師;二是重視現有教師的再培養,鼓勵骨干教師朝應用型、交叉型知識結構的高學歷努力。只有在教師隊伍建設中注意醫藥類、計算機信息類、理論類、應用類知識結構的搭配與交融,才能保證各專業學生對應用型知識的需要。

四、結束語

開展新時期醫藥行業急需的醫藥信息應用型人才培養,在醫藥院校有得天獨厚的優勢,培養方案應遵循基本教育規律,緊扣醫藥信息人才社會的需求,構建一個正確合理的醫藥信息應用型人才培養的模式。

【參考文獻】

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