随着信工学院云浮校区实验室建设的快速推进,近日,我院生物医学工程专业列装了一批先进3D打印机。这批设备的到来,进一步充实了实验室仪器数量,提高了学院教学和科研基础设施水平。生物医学工程专业是典型的交叉学科专业,其人才培养主要目标,是为大湾区输送卓越医疗器械、医学电子仪器工程人才。仪器设备特别是高值设备的安装调试的全过程,对该工科专业学生来说是难得的实践学习经历。贴近仪器装备、亲手安装调试与操作,在劳动教育中增强了专业知识和实操技能的真实体验。企业工程师与同学们面对面,在安装过程中讲解仪器设备原理,同学们力所能及地帮助工程师安装部分配件,在这种与企业工程人员互动过程中,理解了设备组成、基本原理和使用方法,为进一步提升同学们的工程素养和创新能力打下基础。
1. 迎接新设备到来,克服困难开展搬运作业
设备进场时正值午后休息时段,云浮地区天气异常炎热,生医系教师通过所辖学生干部微信群、医工3D融合青年创新工场学生社团等渠道,召集学生开展搬运工作。学生志愿者们顶着烈日,历时2个小时,将十多件大型设备主机和配件搬至指定位置。
图1 设备运抵云浮校区,组织学生们搬运到指定位置
2. 工欲善其事必先利其器——设备安装与调试
该批设备主要为大型特种材料如高温成型聚酯、陶瓷打印设备,还有一类是生物医药材料高端3D打印机设备。这些国产新锐设备性能先进,代表着国内同类仪器较高技术水准。同学们都对国产设备产生浓厚兴趣,特别是当他们了解到这些设备也是我校信工学院广东省医药3D打印机及个性化医疗工程技术研究中心校企产学合作的成果后,自豪感油然而生。这两类设备应用场景不同,设备价值高,安装过程相对实验室以往列装的小型仪器设备更为繁琐复杂。新仪器设备的出现,具有天然的吸引力,工程师原定第二天早上8点半开始装配设备,8点刚一过,实验室里已经挤满了“尝鲜”的同学。
图2 同学们提早来到实验室,准备参与体验设备安装工作
部分同学已经参与过前一天的搬运劳动,已经感受到了辛苦。看到昨天亲手搬运的设备,今日将能通电运转,发挥教学和科研的作用,同学们更加盼望及早装配调试好仪器设备。
图3 企业工程师开始安装仪器,老师们配合答疑,同学们自告奋勇给“师傅”做助手
随着企业工程师老师们开始逐一安装仪器,同学们围拢在他们周围,有不少同学自告奋勇给“师傅”们做帮手,将各式零配件拆包、点数、外观检查、递送到工程师手中。有些同学不仅注意观看安装过程,还自带笔记本,将工程师操作要点、自己观察到的细节问题及时记录下来。还有一些同学不时提问,询问某些配件的特点、传感器原理、设计和制造过程等,老师和工程师们都一一予以解答。同学们在以往理论学习中困惑的一些医学电子知识,经过与老师和工程师探讨,一下子豁然开朗搞清楚,正所谓“实践出真知”。更有部分同学,经常参加实践竞赛、项目开发等工作,在学生群体中理论和实践结合比较出众,他们会站在更高层次,对面前所见到的新仪器的外观、制造工艺、人因工程因素、优化设计等方面提出自己的想法。在场的企业代表对此给予了高度评价,认为一些合理化建议反馈有助于企业提升产品和服务品质。
在看似平常的安装设备过程中,正因为我们引导学生热情参与其中,形成双向交流。一方面使学生增长见识、提高理论和实践结合能力,另一方面企业获得的客户的详细反馈报告,老师们也将传统课堂知识传授过程,用实地、实操、解决实际问题的方式达成了教育目的,一举多得。
3. 学以致用——仪器的参数设置与实操
安装好的崭新设备已经矗立在同学们面前,如何正确科学操作,才能发挥其功能,实现助力教学科研的效果,这就需要开展设备调试工作。
图4 仪器调试
这其中,尤以生物医药3D打印机的调试最为精密。该设备机型为新型号产品,企业首次将其批量列装在实验室中。该型设备以气压驱动生物材料挤出成型,核心技术包括控制系统和气压泵的精密性能。在安装过程中,同学们发现其气路管道非常多,安装不慎设备将无法正常工作。在调试过程中,该设备的控制软件参数设置,尤其是气压设置功能丰富,调节精密度高,并要符合仪器工作流程。同学们认真听讲,不时记录,并通工程师交流,希望尽快完整掌握操作技术。
图5 装配好的AutoBio高端生物医药3D打印机
对于生物3D打印机,同学们着重开展了下面学习和实践:
熟悉操作界面,了解机器控制逻辑,并实操3D打印机气压控制方法;校准基准点的技巧方法,比如使眼睛与红外线校准口同一水平线;利用操作界面进行校准平台高度;针口校准和高度校准,确保能够顺利出丝,每次更换针口都要进行一次以上的重复操作;调整气压的大小来使针口顺利出丝;清理和保养方法。
对于高温特种FDM 3D打印机,同学们着重开展了下面学习和实践:
进料以及材料的摆放位置,重点实操进料的过程;平台的调平重要性和调整方法,确保平台平整;模型文件的选取;打印机的日常保养和维护要点。
这一条条实践中得来的方法和操作经验,只有实际不断尝试操作才能掌握;但只知其一并不能满足同学们的求知欲,为何这样操作,背后的原理和规律是什么?对于这些问题的思考与动手寻求答案,这才是展现交叉学科专业大学生应有能力之处。同学们纷纷尝试操作仪器,他们操作的不规范之处,工程师当场予以纠正,这种高效的互动,是使列装的仪器设备快速形成“战斗力”的重要保证。
图6 企业工程师手把手向同学们演示操作,同学们积极动手实践
4. 活动特色和取得成效
同学们通过这次劳动教育活动收获知识、经验和技能。这次活动具有鲜明的生物医学工程交叉学科工科特色和工程能力培养价值,在劳动中学生的脑、眼、手、口均得以锻炼。以“学生为中心”的工程教育理念与劳动教育有效融合。生医系注重培养学生动手能力,想方设法为自身工科专业学生营造工程应用场景,提升工程能力素养,在本次劳动教育前,还抓住机遇组织学生参与过CT,MRI等大型医学影像设备见习、或学生主导做“老师”的3D打印设计与建模技能培训等实践任务。在劳动中体验工程人的辛苦,在操作中体会工程能力积累的重要性,在反思总结中体会理论联系实际、实践经验对工程能力提升的重要价值。
在兴趣培养上,实践实操类任务特别具有吸引力,这也为老师们思考和实践教育教学高质量发展提供了思路,更好通过劳动教育融合专业教育,启发学生对我国医学仪器设备领域发展如何自立自强等现实问题的思考。通过客观现实的设备安装与调试,让机器说话,为学生摆“现实”、进而使学生引“思考”,谋“前途”。教师通过劳动教育这一有益渠道,传播给学生以振兴民族医疗器械产业为己任的信念和信心,使立德树人落地、可见、可行。
在新时代“学生中心”、“三全育人”、“五育并举”教育理念正在推动大湾区应用型高校生物医学工程专业人才培养高质量发展。为谁培养人、培养什么样的人,怎样培养人,是一切问题的核心关键。这要求生物医学工程交叉学科专业一切工作的推进都要体现在人才培养全过程、全方位、全员参与。生物医学工程专业持续探索和优化师资和软硬件资源配置,在医工融合“医学电子+”时代下,我们以使学生具有全流程准产品级项目设计开发能力、成为医疗器械卓越工程师、切实提升就业竞争力为重点目标。本次设备的安装调试工作落下帷幕,它的成果不仅仅是调好的一台台仪器设备,更是给学生提供了亲身参与真实设备部署场景的机会,为他们未来就业后从事仪器设备开发、设计和安装维护工作任务提供了真实体验,获得了课堂学习之外的经验体会。