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工程电生理学精品课程建设,东南大学精品课程建设项目

 

发布日期:2015-08-07  浏览次数:703

 

课程代码

1101310

课程名称

工程电生理学

Engineering electrophysiology

课程性质

《工程电生理学》是生物医学工程专业必修专业基础课.

学分/学时

3学分 /48学时

开课学期

三(3

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

高等数学、大学物理、解剖与生理

后续课程

教材及参考书

自编教材:顾宁,《工程电生理学》, 

参考书:Robert P;onsey, Roger C. Barr,《定量生物电学》、复旦大学出版社。

菲利普.纳尔逊,《生物物理学:能量、信息、生命》,上海科学技术出版社

课程简介

从热力学、量子力学(化学)以及场论等基础,结合细胞生物学等相关知识出发,重点介绍电生理学的基本内容,即生物膜与生物膜电位原理,生物膜的人工模拟以及基于生物膜电位的生物电现象,建立生物模的电学模型以及相关H-H方程,并进一步学习基于生物电探测的电生理测量技术的原理以及相关技术发展,包括肌电、心电、脑电以及听觉、视觉诱发电位等产生的原理以及有关生物医学应用技术。

考核方式

² 作业   10%

² 课程设计报告  20%

² 期末考试   70%

实验教学

专业培养能力

 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;

 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;

 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;

 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;

 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; 

 具有信息获取、检索和跟踪的能力;

 具有不断学习、适应发展的能力;

课程培养学生的能力

 

1. 分析能力的培养:主要是对特定的生物过程进行分析能力的培养,同时也要注意培养针对具体问题进行具体分析,确定任务并进行目标分解以及计划能力的培养。

2. 建立模型能力的培养:要求学生通过本课程的学习,具备对一些重要的生理(生物电学)现象与相关过程建立模型的能力;并能通过这些模型以及相关的模拟来指导具体有关生物医学应用的能力。

3. 自学能力的培养:通过本课程的教学,要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力,以及围绕课堂教学内容,阅读参考书籍和资料,自我扩充知识领域的能力。

4. 表达能力的培养:主要是通过作业,清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。

5. 创新能力的培养:培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯,和对问题提出多种解决方案、建立模型和选择计算方法,以及对有关研究结果进行分析和判断的能力。

 

教学内容与

学时分配

本课程主要内容为生理的物理化学基础、细胞膜电位、兴奋的引起和传播、生物组织的电磁学性质、肌电、血流和心电以及听觉和视觉。并按照生理概念、物理模型、等效关系和工程化干预来进行教学。每章节内容和学时分配如下:

1、绪论(3学时/课内)

本课程概论,介绍工程电生理学的基本定义、研究内容、发展历史,以及本课程的目标和学习方法。

2生物与生理的物理化学基础6学时/课内)

工程电生理学相关的热力学、量子生物学和数学基础。

3、细胞电生理学(15学时/课内)

细胞的结构和功能、细胞膜的结构和通透性、物质跨膜输运问题、静息电位动作电位电压钳实验、H-H方程、动作电位的引起和传播、动作电位传播的电学模型。

4、生物组织的电磁学性质(3课时):

细胞的电学模型、组织的等效电路,生物电产生的机制、生物磁现象和产生的机制、电磁场对生物组织的效应。着重掌握微弱电磁信号的检测装置以及神经组织的等效电路

5、肌电、心电(6课时):肌肉组织的解剖结构和生理功能、神经-肌肉间的兴奋传递全过程、肌肉收缩的机制、肌电图、功能性神经肌肉刺激。着重掌握兴奋由神经向肌肉组织传递的过程和肌肉收缩的滑行理论。心脏和血管系统的解剖结构和生理功能、血流力学、心脏的心电过程、心电图、体表心电理论基础。着重掌握血流的层流和湍流、心电图的原理。

6、听觉和视觉(6课时):耳的解剖结构和生理功能、小振幅声波的声学物理基础、听觉的产生、内耳的生物电现象。着重掌握中耳对声音信号的变压放大作用和毛细胞的换能原理。眼球的解剖结构和生理功能、视觉物理过程、视觉和知觉。着重掌握视觉产生的神经学机制。

7、期末考试(3学时/课内)

8、主题研讨(6学时/课内)

利用本课程学习内容,结合本课程研究领域内的相关热点问题以及最新研究进展,进行课堂主题讨论。要求学生提交相关主题内容的ppt和课堂汇报。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、课程设计、综合讨论、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。充分运用数字化技术和网络资料,结合授课老师的个人科研积累和最新进展,制作教学课件和布置课后作业,积极调动学生的学习积极性,提高教学效率,通过多种方式达到教学相长、交叉融合、集成创新的目的。

本课程通过讲授电生理的工程化研究和应用方法启发学生进行思考,通过学生自主搜集资料解答问题培养学生集成创新的能力并与实践环节的教学内容进行有机结合。使学生通过学习, 建立起从基础理论学习到实际生物医学工程中有关生物电信号测量以及应用之间的桥梁,并能了解生物医学相关领域,特别是与生物电相关研究的主要热点和重点问题,为后续的深入学习和从事相关研究开发奠定必要的基础。

制定人

及发布时间

顾宁,马明,剑飞,2015  6  1 


 
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