生物醫學信息技術范例

1生物醫學圖像信息技術的應用分析

目前，生物醫學圖像信息技術主要包括生物醫學圖像傳輸、圖像管理、圖像分析、圖像處理幾方面。這些技術同以前的圖像技術、醫學影像技術都有一定的聯系，其在涵蓋以往圖像技術、醫學影像技術的同時，也具有自身的特點，與傳統的圖像和醫學影像技術相比，生物醫學圖像信息技術更加強調在醫學圖像信息收集、處理等過程中應用計算機信息技術。

1.1圖像成像

從本質上來看，生物醫學圖像成像技術（下文簡稱“圖像成像技術”）與醫學影像技術的區別并不大，僅僅是人們更習慣將其表達為醫學影像。生物醫學圖像成像技術的研究內容為：利用染色方法和光學原理，清晰地表達出機體內的相關信息，并將其轉變為可視圖像。圖像成像技術研究的圖像對象有：人體的標本攝影圖像、觀察手繪圖像、斷層圖像（如ECT、CT、B超、紅外線、X光）、臟器內窺鏡圖像、激光共聚焦顯微鏡圖像、活細胞顯微鏡圖像、熒光顯微鏡圖像、組織細胞學光學顯微鏡圖像、基因芯片、核酸、電泳等顯色信息圖像、納米原子力顯微鏡圖像、超微結構的電子顯微鏡圖像等等。

圖像成像技術主要包括2個部分：現代數字成像和傳統攝影成像。通?？刹捎脪呙鑳x、內窺鏡數碼相機、采集卡、數字攝像機等進行數字圖像采集；顯微圖像采集則可應用光學顯微鏡成像設備及超微結構電子顯微鏡成像設備；特殊光源采集可應用超聲成像儀器、核磁共振成像儀器及X光成像設備。目前，各種醫學圖像技術的發展都十分迅速，特別是MRI、CT、X線、超聲圖像等技術。在醫學圖像成像技術方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人體化學成分檢測方面，已經引起了相關領域的重視。

1.2圖像處理

生物醫學圖像處理技術，是指應用計算機軟硬件對醫學圖像進行數字化處理后，進行數字圖像采集、存儲、顯示、傳輸、加工等操作的技術。圖像處理是對獲取的醫學圖像進行識別、分析、解釋、分割、分類、顯示、三維重建等處理，以提取或增強特征信息。目前，醫學領域所應用的圖像處理技術種類較多，統計學知識、成像技術知識、解剖學知識、臨床知識等的圖像處理均得到了較快的發展。另外，人工神經網絡、模糊處理等技術也引起了圖像處理研究領域的廣泛重視。

本文作者：鄭海華 張加裕 查屹 陳峰 單位：溫州醫學院附屬二院眼科中心

21世紀是信息爆炸的世紀,特別是生物醫學信息技術發展非常迅猛,許多最新的科研成果都是最先發表在互聯網上。在這樣的一個背景下,如何更好地提高醫學生實習帶教的質量是每個醫學教學工作者都要面臨的問題。隨著現代生物醫學信息技術的迅猛發展,傳統的教學模式面臨巨大的挑戰。將生物醫學信息學貫穿于眼科實習帶教整個過程,將大大提高教學質量。

1傳統、單一教學模式的局限性

在我國,傳統的教學模式是老師講、學生聽,老師教、學生學。兩者之間是主動與被動的關系,教師是傳道、授業、解惑的始動者,而學生則始終處于被動者的地位[1]。而老師為了盡量“少犯錯誤”,總是只講述教科書上的東西。不論是小學、中學還是大學,莫不如此。這樣很可能導致這樣的一個局面:培養出來的學生存在高分低能的現象,即考卷題目答得不錯,現實生活中卻不能應用自己的知識技能。特別是在醫學生的教育問題上,許多傳統教育模式培養出來的學生進入臨床實習階段后暴露出以下問題:理論知識無法聯系實際,缺乏臨床思維能力,缺乏信息拓展能力。而醫學是一門充滿探索性和變化性的科學,今天為大家普遍接受的觀點可能明天就會被發現是錯誤的。具體到人,同樣的病在不同的患者身上表現不同,同一個患者在疾病的不同階段會有不同的表現。怎樣在實踐中認識疾病和治療疾病是一個很大的難題。如何讓目前的醫學生以后成為名副其實的白衣天使,就需要改變以往的教學方法,大力利用生物醫學信息學來提高教學質量。

2生物醫學信息學在醫學生實習帶教中的應用

生物醫學信息學是研究生物醫學信息、數據和知識存儲、檢索并有效利用,以便在衛生管理、臨床控制和知識分析過程中做出決策和解決問題的科學。以往,生物信息學和醫學信息學一直是兩個不同的學科,應用于各自不同的領域,隨著人類基因組計劃的實施,醫學研究不可避免的向生物領域靠攏,這時就出現了整合的生物醫學信息學。作為一門廣泛的交叉學科,生物醫學信息學提供新的生物醫學知識的開發和共享框架[2]。生物醫學信息的來源眾多,科學文獻、學術會議、個人交流和國際互聯網等等。其中科學文獻包含了圖書、期刊、檢索工具、專利文獻、技術標準、學位論文和技術檔案[3]。21世紀的生物醫學信息已不單單局限于書本,在強大信息科學、計算機科學的背景下孕育而生的各類功能齊全的數據庫系統和互聯網交互已成為目前獲取生物醫學信息的主流方式。傳統的生物醫學信息學側重于文獻信息管理、分析研究。而現代生物醫學信息學更強調計算機技術與IT應用到醫藥衛生領域。在具備一定知識背景的前提下,如果醫學生所在實習的場所有個人計算機,并且可以互聯網搜索的話,那么數字化信息會是最容易獲得和最方便使用的信息來源。目前國內信息的來源以國際互聯網,電子書籍和電子音像資料最多。生物醫學信息學在醫學中的應用很廣,在醫學帶教中更是起到重要的作用。

就師方而言,傳統的教學以書寫板書為主,這樣既耗時又呆板,信息的傳遞受到限制,而目前在帶教中則更多使用的是多媒體教學和各種影音工具,這種模式不僅在較短的時間內傳遞更多的信息,而且方式生動易懂,能夠最大限度地調動學生的積極性,使學生更好地獲取知識。就學方而言,傳統的國內教學更注重的是知識的單向傳授,學生的被動接受,這樣教學的結果往往是理論知識瑯瑯上口,實踐能力慘不忍睹。而今隨著信息學的推廣和普及,學生的學習由被動轉為主動,互聯網浩瀚的知識吸引著學生不斷探索,而知識的不斷更新使臨床帶教過程更為活躍,無論對教師還是學生,書本將不再是獲得信息的唯一手段。現今在臨床帶教過程中時常出現的學生通過最新的知識進展將老師問倒的情況,這種現象是令人喜悅的,而這種良性循環將更有利于醫學帶教的進步。筆者通過多年親身帶教經歷,并做了問卷調查,反饋比較了傳統板書帶教和滲透醫學信息學帶教,初步統計結果顯示醫學信息學帶教學生給出好評的頻數更高,可見醫學信息學帶教方式更受學生歡迎;同時通過最后實際病例分析考核學生,結果同樣顯示醫學信息學帶教方式的學生給出答案更齊全,思維更開闊。目前國外常用的醫學專業搜索引擎包括:HealthGate、MedicalWorldSearch等,常用的醫學專業數據庫包括MEDLINE、SIENCEDIRECT等。而國內相關的信息來源也開始健全和發展。醫學生既可以直接進入以上數據庫的網址查詢,也可以選定主題后通過Google、Achoo、搜狐、雅虎等搜索引擎進行搜索。網上的資源十分豐富,既有經典的理論,又有最新的研究發現。而且,學生還可以將自己的問題通過電子郵件或者BBS發送給全世界的學者求助。

【摘要】在高通量基因檢測和信息技術的加持下，醫學基因組學的大數據構成了精準醫學的基礎工程，推動了人類在分子層面上深入認識疾病和健康的進程。通過分析醫學基因組學的大數據及其數據庫的功能、作用和特點，闡述其對醫療及健康產生的重大影響及以安全、規范、有益的方式推進和使用的必要性。

【關鍵詞】基因組學；醫學；數據庫；大數據

基因組學在21世紀獲得了快速的發展，主要是依賴于基因測序技術的發展和信息技術的加持。由于生物技術和信息技術的互相滲透和協同，在計算機科學的算法、算力及軟件的支持下，基因組學技術的成本正在以超過摩爾定律的速度下降。過去完成一個全基因組測序分析需要幾天，現在只需幾個小時就可完成。由于成本及速度的極大改善，基因組大數據正在以PB（1PB=1024TB）到EB（1EB=1024PB）的數量級累進，而目前全球每年產生的基因組學數據已接近EB級別。

一、醫學基因組學大數據現狀

基因組學是一門研究基因組的科學，其作為生命科學及其他學科的基礎已經成為發展最快、最活躍的一個領域，也是21世紀生命科學發展的前沿和方向［1］?；蚪M學通過基因測序和分析研究基因的結構與功能，解釋更多基因與生物體之間的關系，其與轉錄組學、蛋白組學、代謝組學共同構成了系統生物學中組學研究的基礎［2］?；蚪M學及其相關產業能迎來快速發展的時期是始于人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP），由美國率先發起，英國、法國、德國、日本和我國科學家共同參與的一項規模宏大、跨多學科、跨多國家的科學探索工程［3］。HGP于1990年啟動，歷時13年于2003年4月25日完成，其中2001年“人類基因組序列草圖”的發表被認為是HGP成功的里程碑。自從HGP完成以來，對科學發展和社會各界都產生了非常深遠的影響，極大的推動了生物醫學的研究，也為更多科學問題的探索提供了新路徑［4］。醫學基因組學大數據正是在這種背景下產生和發展，是指生物醫學中的組學數據，包括基因型、表型數據等，通過生物信息分析，能為健康和疾病提供決策依據的數據［5-6］。這些數據具有大數據的特點，體量大、匯總雜、分析難，其加工處理對科技人員的素質要求也非常高，需要具備基因組學、分子生物學、生物化學、藥理學、分子遺傳學、生物信息學、統計學、線性代數、數據挖掘、分布式計算、軟件工程、數據庫、網絡工程、信息安全、數據加密等復合知識和能力。因此，這遠非個體所能完成，而是需要通過團體的力量去完成的系統工程［7］。醫學基因組學的大數據是需要用特殊的軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是用新處理模式才能實現具有更強的決策力和洞察力的數據信息源，是具有海量、高增長性和多樣化的信息資產。基因組數據量越大，越能細分人群特征，越能聚類發現未知問題。這對于復雜疾病的病因探索、疾病預防和健康管理具有重要價值。醫學基因組學大數據非常復雜，人類基因組是由30億對堿基構成，隨著不同地域、人種、時空等因素不斷發生變化，首先要從中找出堿基對的異同，然后根據異同還要對應到表型的一致性改變來進行關聯分析。顯然，僅依靠人類的頭腦來計算是無法實現的，而計算機助力了這些應用，也決定了這項工作的效率、成本、準確度［8］。同時，大數據資源也可以用于交換，未來像商品一樣流通。農耕時代土地是資源，工業革命時代礦產是資源，互聯網時代信息是資源，人工智能時代大數據就是資源。通過大數據分析可以指導醫療健康活動，如發現特別的基因位點，用于藥物的研究等。大數據分析需要高素質的復合性人才，還要算法、算力和軟件的輔助，需要政府、醫療機構和科技公司團隊的協作和共同努力。如無創產前基因檢測［9］、耳聾基因檢測［10］、病原微生物基因檢測［11］，大規模人群篩查檢測項目形成了重要的公共衛生大數據的原始積累。

二、國內外基因組學大數據及數據庫研究中心

隨著新的生物學技術方法的出現和基因測序成本的降低，生物醫學數據和信息進入了快速增長的階段，更多生命科學的研究已經開始向臨床醫學轉化方向發展。在國際上，各國已經陸續開展了很多大規模的基因組測序計劃?；驕y序目標不僅是人類還包括許多動物、植物和微生物，如千人基因組計劃［12-13］、水稻參考基因組項目［14］、地球生物基因組計劃［15］。隨著基因組測序計劃的啟動加速了復雜和多樣化的組學數據的積累，而處理這些龐大且具有科研價值的數據，需要安全存儲、開放共享、集中管理和應用轉化的平臺。

本文作者：劉劍 楊立才 劉常春 單位：山東大學控制科學與工程學院

生物醫學工程是利用工程技術研究生命科學現象,運用工程手段解決生物醫學基礎理論及臨床應用問題的綜合性專業[1]。其中“生物醫學傳感器與測量”課程的教學是專業教學體系的核心組成部分。近年來,隨著微電子技術、新材料技術和電子信息技術的飛速發展,各種新型生物醫學傳感器不斷涌現,原有的教學內容顯得有些陳舊。筆者結合科研背景,提出“興趣引導,自主學習,實踐探索”的指導思想,嘗試對本課程教學內容和教學方法進行改革。

1教學內容的改革

本課程原有教學內容主要是對各種傳統物理類傳感器原理和測量電路的講授,基本上移植了自動化類專業的傳感器教學內容。我們根據生物醫學專業特點,對該課程的教學內容進行了調整,除了介紹應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式和光電式等經典的物理類傳感器的基本原理和測量電路外,增加了這些傳感器在醫學上應用內容,如多普勒頻移血流計、電容式心音傳感器和光電式脈搏傳感器等內容。此外,還補充了近年發展起來的一類新型的傳感器———生物傳感器內容。生物傳感器融合了生物學、化學、物理學和信息學等相關學科,在國內外已經發展成為一個活躍的研究領域。所增加的生物傳感器的主要內容有:生物傳感器的基本概念和類型,生物分子識別元件及其生物反應基礎及生物敏感材料的固定化。這三部分是生物傳感器的基礎。在此基礎上,講授了電化學生物傳感器(包括酶電極、微生物電極、免疫電極、親和電極、介體電極和生物組織電極等內容)、光學生物傳感器、熱生物傳感器、壓電晶體生物傳感器、半導體生物傳感器、表面等離子體生物傳感器、光纖生物傳感器及分子印記生物傳感器和基因芯片,這些內容都是生物傳感器近年來最新研究成果[2]。新內容的補充可以拓展和豐富傳感器的類型,特別是生物傳感器利用生物反應巧妙的實現生命信息的探測和轉換內容。

2教學方式的改革

2.1多媒體與傳統板書結合

多媒體教學是現代主流的教學方式,可以提高教學效率[3]。但我們發現如果單純依賴多媒體教學,學生認為只要拷貝教師的課件就可以掌握上課內容,所以往往不會做筆記,忽視了教師講授的知識。針對本課程特點,我們采用多媒體教學和傳統板書教學手段相結合的方式。例如對于傳感器的結構、外形及應用采用多媒體的圖片和動畫展示,增加學生的印象,而對于傳感器的基本原理及測量電路中的公式推導,采用傳統板書的方式,提醒學生做筆記。

【摘要】:結合新疆醫科大學生物醫學工程專業的教學實踐,借鑒國內外先進的教育發展理念,以培養臨床工程方向應用型人才為中心,從人才培養目標、課程體系建設、實驗實踐環節和師資隊伍建設等方面對生物醫學工程專業人才培養模式進行了深入探索和實踐.

【關鍵詞】:生物醫學工程;臨床工程;應用型人才;培養模式

生物醫學工程(biomedicalengineering,BME)是一門綜合工程學、生物學和醫學的新興邊緣交叉學科,是多種工程學科與生物醫學相互滲透的產物,它為生命科學各學科提供工程學原理、方法和手段,為人類疾病的預防、診斷、治療和保健康復等提供有力保障[1G2].該學科內容涵蓋醫療儀器設備、生物信息學、生物力學、醫用物理學以及生物醫學材料等,在生命科學領域扮演著重要的角色[3].生物醫學工程學科涵蓋多種理工學科、生物學及醫學分支.為了實現技術創新和理論突破,達到為醫學服務的目的,需要將生物醫學工程研究向產業化發展,而在此過程中所涉及的設計開發、生產管理、售前及售后服務等環節皆需兼具堅實理工學基礎和豐富醫學知識的應用型人才[4G5].隨著科學技術的日新月異和人們生活水平及健康意識的不斷提高,生物醫學工程產業方興未艾,與之相關的醫療儀器設備和醫療技術也迅猛發展,各類大型醫療器械正日益廣泛地應用于醫療衛生機構中[6].大型醫療設備的操作、維修保養、管理及醫療企業產品的更新換代亟需大量的生物醫學工程應用型人才.因此,如何結合生物醫學工程學科的創新和發展,抓住時代機遇,在學科交叉點上實現科學突破,發現重大產業成果[7],培養滿足社會需求的人才,是生物醫學工程專業教育工作者必須思考和解決的重大問題.

1現狀與思考

新疆維吾爾自治區是一個多民族聚居的地區,據2016年新疆統計年鑒中主要年份衛生機構數據顯示,新疆各類醫院計914家(不含基層醫療衛生機構)[8].隨著國家和各省市對口援疆工作的有序開展,各地州、市、縣以及生產建設兵團醫院條件得到快速提升.除了醫療機構,我區醫療器械生產及供應企業、醫學研究機構、生物醫學教學研究機構、生物信息領域等對生物醫學工程專業人才的需求也日益增大.新疆醫科大學針對自治區人才市場的需求,面對21世紀高等教育發展的挑戰與機遇,于2008年創辦了生物醫學工程專業,該專業依托醫學工程技術學院,同年開始招收本科生.醫學院校相比于綜合性或理工院校而言,其開設生物醫學工程專業的優勢在于:醫學師資力量雄厚,學生醫學基礎知識扎實;醫療儀器資源豐富,學生實踐操作機會較多;學生熟悉醫院環境,了解臨床實際需求,與臨床工作人員能夠進行更順暢的溝通交流.然而,在人才培養過程中亦存在一定缺陷:工程基礎相對薄弱,實驗實踐教學環節有待改進,師資力量有待加強.文章結合新疆醫科大學生物醫學工程專業多年的教學實踐經驗,以社會需求為導向,以人才培養為根本,以突出應用型、實踐型和創新型人才的培養為目標,圍繞專業特色和學生的學習狀況,借鑒國內外生物醫學工程教育發展的先進經驗,在課程體系、師資隊伍建設、實驗實踐教學環節和校企(醫院)合作等方面對生物醫學工程專業應用型人才培養模式進行了深入探索和初步實踐.

2培養模式探索與實踐

2．1明確培養目標

摘要:新工科教育理念，對人才培養提出了新的更高要求，新工科背景下，現有的培養模式難以實現新工科背景下的培養目標，需要不斷改革創新。文章以湖南工業大學生物醫學工程專業為例，分析目前學術型碩士研究生培養過程中所存在的問題，從生源質量、培養方向、課程設置及教學體系、導師制培養等方面探索其培養模式，期待進一步提高碩士研究生的培養質量，為加快培養新興領域高層次人才提供參考。

關鍵詞:新工科;研究生教育;現狀及改革

1概述

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，教育部積極推進“新工科”建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”［1-2］。生物醫學工程是一門由理、工、醫相結合的邊緣學科，涉及信息技術、電子技術、微光機電技術、網絡技術、生物技術、臨床醫學等許多個學科領域，具有交叉性強、技術密集、發展迅速的特點［3-4］。所以生物醫學工程專業研究生的培養較之其他學科有一定的挑戰性，對導師和研究生的綜合能力有更高的要求，尤其是在新工科背景下，如何培養適應我國現代社會發展要求的復合型高層次人才是我們面臨的新問題。

2生物醫學工程碩士研究生培養現狀

湖南工業大學現有15個一級學科碩士學位授權點，包含65個二級學科碩士學位授權點，22個碩士研究生專業學位類別。其中生物醫學工程是首批獲得一級學科碩士學位授予點之一，也是湖南省重點學科之一，經過多年的教學和科研實踐，生物醫學工程專業在人才培養方面取得了不錯的成績，招生規模不斷擴大，從2017年的6名到2021年41名;研究生學位論文質量水平高，多年評為省優秀論文;畢業生就業率達100%等。但隨著生物醫藥戰略性新興產業的發展，原有的生物醫學工程培養模式已難以實現人才培養目標，主要的問題如下:(1)生源質量有待進一步提高。目前一志愿報考率和上線率較低，生源主要來源于調劑，生源質量不高。(2)主要研究方向有待進一步凝練。原有的4個研究方向未結合本校和導師團隊自身優勢和特點制定，研究較廣泛，不足以適應和促進社會發展、學科發展。(3)課程體系有待進一步優化，加強資源共享和授課評估。所開設的專業課程以生物和材料相關課程為主，選修課中雖然有藥學和電子信息類相關的課程，但由于種種原因均未真正開設。所招收的學生本科專業背景也較單一，基本為化學專業和生物技術專業，難以適應經濟社會發展的多樣化需求。(4)目前本學科推行的“雙導師制”尚未得到具體落實，同時企業導師缺乏明確的職責和任務，不能真正履行導師的職責，企業導師趨于形式化。

3培養模式的探討與實踐

摘要:新醫科體系建設要求醫工融通，培養具備計算思維和掌握先進信息技術的復合型醫療人才是醫學高等教育的新趨勢，也是生物醫學工程專業教學的一項新任務。響應“一帶一路”建設倡議，本文以首都醫科大學臨床專業留學生的全英文教學過程為例，從教學理念、教學方式等方面闡述如何將計算思維培養融入到醫學專業的計算機課程中，為新醫療模式下的國際化醫學生培養提供參考依據。

關鍵詞:計算思維;留學生;教學改革;醫學院校;教學經驗

0引言

當今中國以“一帶一路”建設為重點，教育對外開放是深化沿線國家共同發展的重要橋梁［1］。為此，首都醫科大學積極面向沿線國家招收臨床專業留學生。新醫科發展要求學生不僅學好醫學知識，時能將先進的計算科學技術和思維應用在醫學領域［2］。在這種時代和國家戰略下，醫學留學生教育面臨前所未有的挑戰。首先，大部分生源國希望借由我國的教育資源快速推進其醫學人才培養，使得留學生對非醫學課程重視不足，如何激發學生對工科課程的學習積極性，是提高醫工融合人才培養質量的關鍵。其次，我校留學生多來自泰國、印度、巴基斯坦等地，各地基礎教育水平差異顯著，如何在有限的課時內使學生充分理解和掌握計算思維，是教學中的難題。本文將PDCA(Plan-Do-Check-Act)循環法引入教學改革研究，探索科學的醫工融合教學模式［3］。以培養具備信息技術實踐和計算思維能力的復合型國際化人才為目標，為新醫科教育體系改革提供參考價值。

1教學模式改革的計劃階段(P)

首先根據教學知識點，對學生的信息素養展開問卷調查。通過Korkmaz計算思維量表，從創造性思維、協作思維等五方面綜合評價學生計算思維能力［4］。教師從任務分析、任務抽象與轉化、評估與概括三方面評估學生計算思維應用能力［5］。調查結果表明學生缺乏醫工融合概念且課程興趣低迷，不能利用計算思維拆解和規劃任務。因此制定相應的改進策略:(1)在理論教學中將基礎醫學知識與學科特色整合，以豐富的教學手段激發學習興趣;(2)在實驗教學中以臨床實例為基礎，引導學生自主提出、分析和解決問題，增強對知識點的理解。

2教學模式改革的實施階段(D)

摘要:醫學信息學是一門信息科學和醫學科學的交叉實踐類課程，也是生物醫學工程專業本科教學中一門重要的專業基礎課程。該課程綜合應用性強，信息技術更新快，缺少優秀教材，并且由于學生缺乏實踐經驗，所以教學內容難以掌握。針對該課程的不足，該文提出了引導學生動手設計一個具有實際應用價值的醫院掛號信息子系統的挑戰性綜合實驗方案，并具體闡述了挑戰性實驗的設計目標、具體內容及實施方案。該課程四年的教學實踐結果表明，該挑戰性綜合實驗能激發學生的學習興趣，增強學生的動手能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞:醫院信息系統;醫院掛號系統;挑戰性設計;綜合實驗

醫學信息學是一門通過計算機及相關信息技術完成生物醫學數據、信息及知識的存儲、組織、傳輸、處理、檢索和優化利用等一系列醫學信息管理任務，輔助醫學領域的科研實踐，提高解決問題和制定決策的準確性、及時性和可靠性的學科［1］。醫學信息學概論也是生物醫學工程專業本科教學中一門重要的專業基礎課程，課程主要內容包括醫院信息系統、醫學圖像傳輸與處理系統和醫學決策支持系統等臨床應用系統的功能及應用，涵蓋各種醫學信息的采集、存儲、傳輸、顯示、處理及利用等基本知識和技術，內容多而雜［2－4］。另外，醫學信息學概論本身也是一門融合了信息科學和醫學科學的交叉實踐類課程，可涉及綜合應用所學的有關醫學、數據庫、軟件工程、程序設計語言及網絡技術等基礎知識和基本技能。課程具有應用性強、內容多、信息技術更新快、實驗設計難、但對學生今后工作幫助大等特點［5－6］。這門課程在世界上受越來越多的醫科院校及工程類院校的青睞，國外很多大學專門設有醫學信息學專業本科、碩士及博士學位，以多種形式(理論+實驗/實踐)加強和鞏固該課程的學習［7－8］。截至2014年，我國開設醫學信息學專業的院校已達到59所，眾多高校(無論醫學院校還是理工院校)都面向本科學生開設了醫學信息學概論相關課程［9］。該課程經過近三十年的發展和建設，雖然取得了一些成績［10］，但是該課程在教學中還普遍存在以下問題。1)優秀教材匱乏，教材建設的速度遠遠跟不上信息技術更新和發展的速度［11］。截至2017年，與醫學信息學概論相關的著作與教材總共不到40種，絕大多數教材針對對象是醫學本科生或信息管理類本科生，至今無一本專門針對理工類學生的著作或教材。2)醫學信息種類繁多，既包括大量數字、文本類信息，也包含大量生理信號、醫學圖像及視頻流等多維多模態信息。相關信息處理及利用的軟硬件技術及網絡技術近年來發展非常迅速，理論教學中很難做到全面而新穎。3)教學中很難做到理論與實踐的有機結合［12－13］。對于生物醫學工程專業的本科學生，本課程的先修或同修課程有C語言、軟件工程、數據庫技術和計算機網絡等，但學生學習這些課程時一般只能單獨了解和掌握基礎理論知識，缺少系統性的實踐與開發經驗。如何將這些課程知識有機整合起來，是一個巨大的挑戰［14］。從2003年開始，我們一直從事醫學信息學課程的教學工作，十幾年來，課程組不斷思考該課程在教學內容、教學方式、教學技巧及綜合實驗應用等方面的改革和提升?？紤]到醫學信息學科交叉實踐性強的特點，我們開始探索在授課同時，鼓勵學生設計和開發一些具有實際應用價值的醫學信息小系統，激發學生對本課程的學習興趣，同時也希望培養學生解決復雜工程問題與挑戰性問題的能力，增強學生綜合運用相關知識的動手能力，激活學生的挑戰因子，激發學生對課程的參與感，培養他們直面困難、挑戰困難、并克服困難的品質。為此，我們教學研討決定，從2014年開始，課堂教學之外，新增一項綜合實驗設計，讓學生動手設計和開發一個有一定挑戰性的醫學信息子系統。4年積累下來，我們在醫學信息學課程挑戰性實驗設計上已取得了一定進步，積累了一些經驗，但同時也還存在一些問題和疑惑。下面我們將從本挑戰性實驗的設計目標、設計內容、實施方案、實施效果和思考等幾個部分進行總結，期望與廣大同仁分享和交流。

1挑戰性綜合實驗目標

通過對課堂上講授的HIS系統功能、工作流程和主要內容的理解，綜合應用軟件開發語言、數據庫技術及軟件工程等知識，利用課余時間，分小組開發一個簡單的醫院門診掛號子系統，激發學生的學習興趣，培養學生解決復雜工程問題與挑戰性問題的能力，增強學生的動手能力。

2實驗內容

本課程授課之前，生物醫學工程專業本科生已學習過C語言和軟件工程兩門編程類課程，同步正在學習數據結構、數據庫技術和計算機網絡課程，在知識和技術儲備上已有一定基礎。考慮到醫學信息系統是一個龐大的軟硬件綜合工程，我們選擇學生最為熟悉、工作流程最為簡單、最容易實施的醫院掛號子系統開發作為綜合實驗設計目標，即設計開發一個具有實際應用價值的醫院掛號信息子系統，要求系統具有登錄管理功能，具有權限管理功能，具有初診和復診掛號功能，具有一定的數據計算和統計功能，并要求每小組按軟件開發的流程從系統規劃、工作流程(業務流程)設計、開發工具選擇、數據庫設計、到編寫程序、再到系統調試、最后到系統測試，完成整個實驗過程?？紤]到學生學習能力、動手能力和興趣特長的差異性，挑戰性綜合實驗以小組為單位(3～5人/組)，開發語言不限，數據庫管理系統不限，掛號系統的系統架構不限，學生可設計為單機版、客戶/服務器版(C/S)、瀏覽器/服務器版(B/S)或手機APP等任何形式。