《脑机接口技术与应用》课程教学大纲

ADDINCNKISM.UserStyle《脑机接口技术及应用》课程教学大纲（理论课程）一、课程基本信息课程号1323S08031开课单位电子信息工程学院课程名称（中文）脑机接口技术及应用（英文）Brain-computerinterfacetechnologyandapplications课程性质选修考核类型考试课程学分2课程学时34课程类别专业拓展课先修课程电路分析基础、医用电子学基础、脑与认知科学导论适用专业（类）智能医学工程二、课程描述及目标（一）课程简介本课程是智能医学工程专业本科生的专业拓展课程，旨在通过脑机接口技术理论教学与实践操作训练，使学生掌握脑机接口技术相关基础知识、神经信号解码原理，能够建立将工程技术应用于神经科学研究领域中一些基本的概念、原理和逻辑思维，为之前学习到的知识寻找应用范例，进而为有志于从事脑神经科学相关研究方向的学生提供系统的知识培养。（二）教学目标课程目标1：具有脑机接口信号获取、信号分析和信号转换等知识的能力；课程目标2：能够设计简单的脑-机接口实验，进行团队合作，合作完成既定实验任务；课程目标3：能够根据脑机接口研究中的有关问题，掌握自主获取知识的途径，通过阅读理解，解决实际问题。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重2-1：能够应用数学、医学、自然科学和工程科学的基本原理对智能医学系统中复杂工程问题进行分析、识别、特性表达；课程目标10.34-2：能够基于科学原理，采用科学方法，针对系统测试需要设计实验所需元部件、装置、系统等，并进行测试实验；课程目标20.510-1：能针对复杂智能医学工程系统，能够通过口头、书面、图表、工程图纸等方式与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流；课程目标30.2四、教学方式与方法本课程具有跨学科知识领域的特点，该课程不仅涉及了神经生理病理、信号处理、自动控制、计算机等领域相关理论基础，而且与应用密切联系，具有很强的实用性。教学过程中要注意与先修课程基础知识的联系，应使学生掌握本学科重要的基本理论、基本知识。应介绍相应的相关学科及各专业相关知识，并适当介绍当前脑机接口的重大科学发现及新学说、新进展，使学生对脑机接口的世界先进水平有所了解，并注意培养学生文献检索、发现问题、分析问题、解决问题以及沟通交流的能力。五、教学重点与难点（一）教学重点P300脑机接口，SSVEP脑机接口，运动想象脑机接口。（二）教学难点神经信号处理，神经可塑性，深度学习算法。六、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1第1章脑机接口技术原理及发展了解脑机接口定义和原理，熟悉脑机接口发展趋势2讲授课程目标12第2章脑机接口分类掌握脑机接口分类方法，熟知脑机接口各自特点2讲授课程目标13第3章P300脑机接口掌握P300脑机接口的组成和特点，能够实现P300信号采集、分析和计算8讲授/演示课程目标24第4章SSVEP脑机接口掌握SSVEP脑机接口的组成和特点，能够实现SSVEP信号采集、分析和计算8讲授/演示课程目标25第5章运动想象脑机接口掌握运动想象脑机接口的组成和特点，能够实现运动想象信号采集、分析和计算8讲授/演示课程目标26第6章脑机接口系统与运动康复掌握脑机接口系统构造方法，实现典型脑机接口系统的组成，并能够建立其实际应用场景6讲授/演示课程目标3合计34七、实验内容、基本要求与学时分配序号实验项目名称实验内容与要求学时类型对应课程目标1P300信号处理与分析提取脑电信号中的P300信号，并对P300信号进行相关分析，熟悉P300信号特点4探究性课程目标12SSVEP信号处理与分析提取SSVEP-BCI信号，并对SSVEP信号进行智能分析4探究性课程目标23运动想象信号处理与分析提取运动想象信号，并对运动想象信号进行智能分析4探究性课程目标34脑机接口系统构建基于P300、SSVEP和运动想象构建脑机接口系统，实现系统设计和分析5设计性课程目标2合计17注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“演示性”、“验证性”、“设计性”、“探究性”、“其它”等。八、学业评价和课程考核（一）考核类型：þ考试考查（二）考核方式：开卷考试þ闭卷考试课程论文课程报告其它：（三）成绩评定：考核依据建议分值（百分比）考核/评价细则对应课程目标过程考核30%出勤表现10%学习通签到和发布主题讨论，全体学生参与。考查学生出勤情况和课堂上参与主题讨论的积极性；每参与一次签到记为1分，共计8次，记为8分。少一次扣除1分。每参与一次主题讨论记为1分，未参与的记为0分。课程目标2小组讨论30%针对第3,4,5,6章中主题内容开展讨论学习，加深学生对相关知识的理解。以PPT汇报的形式进行讨论结果展示。考核学生查文献能力、文献汇总能力和表达能力。评分细则：A：8-10分：学生查阅资料丰富，汇总知识全面，能较好的展示和讲解出来；B：4-7分：在查阅资料，知识汇总、PPT展示和讲解等2个方面以上做的比较好；C：0-3分：在查阅资料，知识汇总、PPT展示和讲解等方面只有一方面做得好，或者做的都不好；课程目标1随堂作业30%围绕第1,2,3,4章基础内容，采用学习通测试题的形式，考核学生对基本概念和基本理论的理解。共计4次作业，每次5分，统计总体得分情况。课程目标2项目实践30%项目设计与分析类作业，考察学生对基础知识的理解和扩展能力，围绕脑机接口应用设计脑机接口系统，搭建脑机接口平台，并对设计理念、关键问题和结果进行分析和展示。评分细则：A：8-10分：形成完整系统，进行了脑机接口系统的展示和讲解；B：4-7分：设计思路合理，并进行了细致的讲解，未形成完整系统；C：0-3分：设计思路不明确，方案不合理，只完成了部分设计；课程目标3期末考核70%试卷分成选择、填空、简答、分析和设计题，选择和填空占比30%，简答占比40%，分析和设计题占比30%。分析和设计题主要考察学生对脑机接口系统构成和关键技术问题的理解，采用以下得分规则：A：20-30分：项目设计思路合理，表述清晰，给出了总体实现逻辑；B：10-20分：项目设计思路合理，表述较清晰，实现逻辑较合理；C：0-10分：设计思路不明确，表述不清晰，逻辑基本合理。课程目标1课程目标2课程目标3九、课程目标达成评价课程目标的实际达成效果计算方式如下，达成值越高，教学效果越好。课程目标达成度毕业要求指标点达成度十、教材与教学参考书（一）教材《认知科学与脑机接口概论（第二版）》，龚怡宏，西安电子科技大学出版社，2