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《生物医学电磁学》教学大纲

 

发布日期:2015-08-24  浏览次数:1344

 

课程代码

 

课程名称

生物医学电磁学

Biomedical Electromagnetics

课程性质

生物医学工程专业方向课程

学分/学时

2学分 / 32学时

开课学期

 

开课单位

生物科学与医学工程学院

适用专业

生物医学工程

教学语言

演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文,术语采用中英文对照

先修课程

大学物理

后续课程

教材及参考书

  《生物电磁学(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)》

课程简介

生物医学工程是利用工程学的进展及技术成果解决生物医学领域中复杂性问题的学科。电子学在过去的一百年中取得了改变世界的进展,因此介绍电子学中的科学技术在生物医学领域中的应用将有助于学生感受生物医学工程学科的巨大魅力以及内容精髓。本课程立足于电磁效应和技术与生物医学领域中关键重大问题的结合,从利用工程学思维解决生物医学问题的角度分别阐述电场、磁场、电磁场对于生物分子提纯、操控、临床诊断、治疗等的作用,并结合最新科研进展介绍微纳尺度的电磁学及其在生物信息学中的作用。

考核方式

² 每周作业   40%

² 期末考试   60%

实验教学

无。

专业培养能力

① 具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感和良好的工程职业道德;

② 具有从事生物医学工程相关工作所需的数学、自然科学和专业知识,以及经济和管理知识;

③ 具有系统的工程实践学习经历;了解生物医学工程的发展历史、学科前沿和发展趋势;

④ 具备本专业设计和工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析;

⑤ 具有批判精神;具有追求创新的态度和意识,掌握基本的创新方法;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力; 

⑥ 具有信息获取、检索和跟踪的能力;

⑦ 具有安全意识、环保意识和可持续发展理念,在专业活动中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素;

⑧ 具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及团队合作精神;

⑨ 具有不断学习、适应发展的能力;

⑩ 掌握一门外语,具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。

课程培养学生的能力

 

1)  掌握电磁学理论和技术的基本知识,初步理解电磁系统和生命系统之间的关系,了解生物电磁学的发展过程和前沿技术,培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[②③④]

2)  掌握电磁学理论和技术针对具体生物医学问题的应用策略,熟悉电磁生物系统的搭建,具备系统建模的能力。[④⑤]

3)  掌握电磁信号的基本概念和一般电磁检测的原理,熟悉生物电磁信号的特点和处理的一般方法,掌握生物电磁信号处理的一般流程,具备一般电磁生物系统的分析和设计能力。[②④⑤]

教学内容与

学时分配

根据生物医学工程专业人才对生物医学电磁学知识能力的要求以及现代生物医学电磁学的发展趋势,从生物医学系统的复杂性出发,依据生物医学与工程学科的紧密联系和发展历史,以生物电磁系统的构建和实际问题的解决为线索进行授课,教学内容包含静电场对生物医学系统的操控作用、静电场对生物医学系统的信息处理作用、静磁场对生物医学系统的操控作用、静磁场对生物医学系统的信息处理作用、电磁场对生物医学系统的操控作用、电磁场对生物医学系统的信息处理作用和微纳尺度下的生物电磁学等,并按照:基本概念、分析方法、工程应用体系组织教学理论教学课时32学时,其中:

1、绪论(2学时/课内)

本课程概论,介绍电磁系统和生物医学系统的内涵、电磁技术在生物医学领域中的应用历史沿革、生物电磁学的国内外研究现状及发展趋势、本课程的内容和任务,以及课程的学习要求。

2、静电场对生物医学系统的操控作用(2学时/课内)

电泳和介电泳、电场力的计算、电场力对生物对象的操控作用机制、电场力操控生物大分子和细胞的实例讲解。

3、静电场对生物医学系统的信息处理作用(2学时/课内)

生物电信号的起源、生物电信号的检测、电场对生物系统功能的影响、分子机制、电场的生物安全性。

4、静磁场对生物医学系统的操控作用(2学时/课内)

静磁力的计算、磁学和磁性材料、磁分离技术及实例。

5、静磁场对生物医学系统的信息处理作用(2学时/课内)

生物磁信号的起源、微弱磁信号的检测、超导量子干涉仪、磁共振效应、自由基和磁性、磁场的生物安全性、磁疗。

6、电磁场对生物医学系统的操控作用(2学时/课内)

电磁场性质的频率依赖性、交流极化、电磁耦合、电磁相容性和电磁安全性、电磁作用的能量、生物体的电磁效应。

7、电磁场对生物医学系统的信息处理作用(2学时/课内)

电磁理疗、神经电磁刺激、CT、磁共振影像。

8、微纳尺度下的生物电磁学

    纳米颗粒胶体系统、纳米颗粒的组装、纳米颗粒的电学性质、纳米颗粒的磁学性质、微纳电磁系统、热疗。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、综合讨论、授课教师的科研项目积累等共同实施。

本课程以信息流为主线,重点讲授电磁技术的物理模型和生物效应,通过授课与讨论、实验与课程设计等重点培养学生的物理模型预测能力、系统设计能力、结果分析能力和创新能力,着重培养学生的工程实践能力。

本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料,采用实例化教学手段调动学习积极性,提高教学效率。本课程注重教与学过程,采用每周作业、课程设计、考试等多种形式综合考核,采用工程背景强的课程设计来锻炼学生解决实际问题的能力。

制定人

及发布时间

孙剑飞,201562

 
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