生物医学工程，预科一年 MEng (Hons)

The University of Sheffield - 谢菲尔德大学

全院范围内的全球工程挑战周是第一年课程的必修部分，该项目旨在发展学生的学术、可转移和就业技能，并拓宽他们作为全球公民的视野。在一整周的时间里，学院的所有学生以六人一组的多学科小组的形式，从一系列主题下安排的项目中进行选择，包括水、信息和通信技术、废物管理和能源，场景设置在一个发展中国家。

该模块的目的是让学生对材料的力学行为、弹性和塑性反应有基本的了解，并让学生了解实际中应用于简单部件的材料类型。目标是：介绍固体力学的基本概念，使学生熟悉了解部件在负载下的行为所需的基本分析技术；介绍各种工程材料、它们的特性和在张力下的行为；通过实验室实验巩固对材料力学的学术理解。

本模块将介绍简单连续动力系统的建模原理。本模块还介绍了线性模型的分析。它包括对一阶和二阶系统动态行为的详细分析，将行为与物理参数联系起来，如上升时间、稳定时间、过冲、稳态。阻尼和阻尼比以及谐振。也会讨论频率响应。我们将通过提供开环和闭环控制的例子来介绍控制和反馈这一主题，并对线性模型进行详细分析，重点是一阶和二阶系统。学生将被介绍到简单实用的反馈机制，包括PID控制器和性能标准，如偏移、稳定性、极点和零点。你将学习如何使用拉普拉斯变换来解决线性微分方程的原理，并使用传递函数和框图代数来表示系统。你还将通过使用傅里叶级数来发展对系统分析的频域含义的理解。MATLAB被用来加强对所有模块内容和课程作业的模拟和分析。

本模块是对生物工程的介绍，涵盖了在生物制造工业中利用的宿主细胞系统（面包酵母，大肠杆菌）的基础知识，即细胞类型，结构，功能。将介绍细胞的工作；细胞化学（生物化学）和细胞结构（大分子）。这些将被描述为产品（如蛋白质生物制药，脂肪酸燃料），细胞培养（基础和工业微生物学，发酵）和提高细胞生产力的方法，如代谢工程，合成生物学。发酵过程的建模将通过酶的催化作用和米歇尔-门登动力学来扩展，并与应用相联系，例如部门的相关研究。

其目的是介绍人体的生物力学描述。我们研究它的结构和它作为一个物理机器的性能。我们研究了人体骨骼和组织的结构特征，以及骨骼和肌肉的机械功能。介绍了人体简单的流体动力学特征，包括动脉和静脉的血液流动和肺部的空气流动的描述。

本模块将介绍工程原理在生物和医学问题上的应用，让学生了解生物工程的广度，并向学生确定需要哪些知识领域和技能，以促进生物工程这一快速发展领域的发展。这也将有助于与学生建立联系，并借鉴学生在第一年将参加的其他模块.

本模块从工程角度介绍了人体；将其视为一种结构、一种机制和一种传感器。然后，它介绍了天然和替代生物材料，并使用阿什比图表讨论了与功能有关的特性。最后，该模块讨论了一般材料工程师可以从生物材料中学到的经验（仿生学）。

本模块介绍了预测由理想电压和/或电流源（可能是交流或直流源）驱动的无源电路元件、电阻、电容和电感组合行为的概念和分析工具。所涉及的思想不仅从实际电子电路建模的角度来看是重要的，而且因为生物学、医学和机械工程中的许多复杂过程本身就是由电路建模的。无源思想被扩展到有源电子元件；二极管、晶体管和运算放大器以及使用这些设备的电路。还包括变压器、磁学和直流电动机。

本模块包含了学生在系统工程课程中所需要的核心数学能力。这包括基本代数和函数，初级微积分（微分和积分），低阶微分方程的解决，泰勒级数和迭代方法，矩阵代数和同调方程，向量和复数。这些内容是在系统工程背景下进行的。通过定期的形成性评估和支持性资源，鼓励学生学习。

本课程向学生介绍了人体的组织。构成人体的主要组织将被描述，包括构成组织的细胞、蛋白质和其他细胞外成分。将详细讨论组织的结构，特别是它与健康人体的具体功能之间的关系。将研究基本解剖学--组织如何组合成器官，以及每个器官在人体的什么地方可以找到。人体解剖学和组织学的实践课将被用来展示组织结构。最后，将考虑组织损伤如何导致功能丧失。本课程应使学生对人体组织有足够的了解，以便他们能够进步到了解工程技术如何用于支持、监测和修复受损的人体组织。

全院范围内的工程--你被雇用周是第二年课程的必修部分，该周被设计用来发展学生的学术、可转移和就业技能。在为期一周的密集项目中，学生们将在大约六人的多学科小组中工作，研究一个现实世界的问题。这些项目是基于工业伙伴提供的问题，学生们将提出解决这些问题的想法和进一步发展这些想法的项目建议。

本课程将从材料科学的角度探讨可作为人体植入物的一系列材料，包括合成和天然材料。本课程将强调植入材料的材料特性，并将概述宿主对植入材料的可能反应。此外，还将讨论减少宿主反应的物理和化学途径。将讨论硬组织和软组织植入物的案例研究。最后，该课程将强调人工器官的使用.

本模块介绍了计算机编程的基本概念，通过介绍问题的解决和使用编程语言Python开发简单算法。该模块将强调良好的编程风格和良好的代码设计的重要性，并将介绍面向对象的方法如何帮助实现这些目标。

本模块提供了一个关于使用分析数学技术和数字方法和算法的介绍，以便于后续更高层次的模块研究和解决广泛的工程问题。学生将发展他们在系统工程所需的核心数学工具的理论和应用技能，以及在系统模拟和基于数据的建模中的应用。涵盖的主题摘要包括：复杂变量和傅里叶变换，矩阵和由矩阵表示的系统的分析，多变量函数的优化，概率，数字积分技术和数据建模和分析。该模块贯穿了使用数学技术的工程实例。

本模块是在一年级讲授的《生物工程导论》之后，继续整合一年级和二年级的课程模块，同时提供与三年级模块的联系。它将建立在一年级的知识和技能的基础上，并通过提供更深入的关于学位的4个方向的主题信息，支持学生开始专业学习。该模块还将使用翻转学习课程来教授生物工程师的数据统计分析的关键技能，使用来自生物工程领域的例子。

该模块旨在向工程专业学生介绍工程师在其工作环境中可能遇到的一些关键的财务和法律问题。该模块将直接借鉴工程项目和/或产品开发背景下的预算编制、融资、评估财务风险和做出财务决策等实际问题。同时，该模块将培养学生对签订工程项目和产品的开发和交付合同的法律方面的理解，以及对环境法规、数据保护和知识产权的认识。通过一系列这两个学科的平行讲座，该模块将提供这两个领域的工作知识以及它们如何影响工程实践。作为评估的一部分，将着重强调小组工作、报告撰写和陈述，并辅以在线练习和个人作品集。

学生们将以小组形式工作（通常是7-8人），主要负责组织自己，研究主题，提出工程解决方案，以提供符合一开始就给他们的规格的最终产品。工作将是实际的机械和电子构造和测试，每队有700美元的财政预算。还需要开发适当的安全、合规和最终用户文件。

本模块旨在让学生有机会了解科学是如何向不同的受众传播的。学生将学习如何使用在线数据库搜索科学文献，并了解科学研究如何以及为什么以不同的格式发表。学生们将被告知可用于管理参考文献、绘制图表和制作图形的不同软件包。学生将通过持续评估，并根据他们对文章进行同行评议的能力以及他们使用真实的研究数据按照期刊文章的风格撰写研究文章的能力进行评分。

该模块旨在向你介绍你在学习和工作中需要的关键技能之一。你将学习为什么项目是工程环境的一个关键特征。你还将被介绍到项目管理概念和术语的基础知识。此外，你将学习如何计划一个项目并为其成功完成而交付。它将介绍项目管理主题，如计划、范围、日程安排、资源、成本和约束。此外，你将在实践中认识到人对成功交付项目的重要性，包括利益相关者和团队的动态。

学生将学习如何进行一个实验或计算（或两者结合）的研究项目。学生将学习基本的实验室或计算技术，设计实验，记录数据并批判性地解释他们的发现。他们将被分配给一个学术导师，并定期见面。他们将学习标准操作程序、安全和CoSHH法规。学生将被要求确定关于所进行的研究课题的明确的公开文献，进行实验并根据公开的结果评估他们的数据。

本单元涵盖了无机、有机和物理化学领域的一些主要概念，以发展与共同核心A级课程相对应的健全的化学基础知识，为在材料科学和化学工程领域的成功学习做准备。

本模块将向基础年级学生介绍工程原理的应用，让学生了解整个学院工程活动的广度，并向学生确定需要哪些知识领域和技能，以促进他们的发展和成功。这也将有助于建立与各系的联系，并借鉴学生在基础年所学的其他模块，特别是数学和物理学。

MAS003的教学大纲涵盖了共同核心A级课程。本单元是为那些已经离开数学一段时间的学生量身定做的，但他们将获得一些A-Level或类似的资格。该单元涵盖了代数、几何和微积分的基本原理。在讲座中介绍了新材料后，学生有机会在讲师的辅导课上和自己的时间里解决大量的问题，.

PHY010为学生提供了进入工程课程第一年所需的物理学元素，其中需要一些物理学知识。通过学习更全面的模块PHY009的一套子课程，即涵盖动力学/机械学；电学和磁学（秋季学期）；以及振荡、波和光学；物质的性质（春季学期），可以加深理解。这些课程将在任一学期的前2/3时间内进行。由于PHY008没有教授实际的物理学知识，该模块由40学分的基础年级模块（FCE001）的实验部分补充，.