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我国生物医学工程自上世纪70年代创建以来,发展相当迅猛,其学科定位、产业效益和发展前景越来越得到社会认同和重视。截止目前,全国约90余所高校设有生物医学工程专业,其中医学院校约13所。如何充分发挥医学教学资源优势,积极探索适合生物医学工程专业的教育培养模式,建设具有鲜明医学院校特色的生物医学工程专业,培养复合型高级工程技术人才,是医学院校值得思考和探讨的重要问题。
1 生物医学工程学科特点
生物医学工程学科是运用现代自然科学和工程技术原理与方法,从工程学的角度研究生物体(特别是人体)的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象、探索生命本质,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的一门综合性学科,是理工类学科与生物医学学科深度交叉、高度融合的边缘性学科,所涵盖的领域十分广泛,具有“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等其他学科不具有的特点。
2 当前我校生物医学工程专业情况
1)招生情况
我校2010年4月申报生物医学工程专业,2011年正式招生。2014年首届生物医学工程专业学生顺利毕业,到2015年本专业在校生共169人。
2)主要专业课程
生物化学、人体解剖生理学、生物医学工程导论、C语言、电工学、信息技术、模拟电子技术、机械制图和AutoCAD、数字电子技术、计算机原理与接口技术、临床医学概论、信号与系统、医学影像技术学、医学检验仪器、医学图像处理、医学影像学、医学传感器、医学影像原理与设备、医学电子仪器原理与设计、医用激光仪器、放射物理原理与肿瘤治疗技术等。
3)就业方向
本专业学生毕业后适合从事医院设备的操作、管理和维护,在医学设备经营公司从事经营管理和技术服务,以及在相关的研究机构、生产企业从事产品的辅助开发、制造和技术管理等等工作。
3 我校生物医学工程专业建设的问题分析
医学院校具有很深厚的医学大背景,具备丰富的医学类学科教学资源和优越的临床设备实践条件等优势,生物医学工程学科和临床医学能紧密结合,但同时因学科体系不完善、教学师资力量比较薄弱、专业实验室建设投资大等影响因素,一定程度上制约了生物医学工程学科专业的高效快速发展。
1)理工学科体系不完善。我校是地方性医学院校,王牌专业当然是基础医学和临床医学等医学类专业,而工科专业都相当“年轻”。而生物医学工程专业学科涵盖面非常广,几乎可以用“包罗万象”来形容,如果用“学科频谱”来描述学科涵盖面宽度,生物医学工程无疑是88个一级学科中“频谱宽度”最宽的学科。我们学校尽管针对医学类专业的学生一直有开设了医用物理、医用高等数学等基础学科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自动化、电子等重要工程学科的有力支撑,这些支撑学科的缺少会导致相应课程设置不完善以及综合性实践训练平台缺乏,学生无法系统地学习工程类课程,得不到系统扎实的工程技术训练,影响人才培养目标的整体实现。
2)复合型师资严重缺乏。要实现培养医工结合与交叉的复合型高级工程技术人才目标,首先要建设一支医工结合与交叉的复合型师资队伍。在我校,具有医学教育背景的教师资源比较多,而具有理工科教育背景的老师却不多,既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型、融合型师资就更加少之又少,教师队伍知识结构普遍不够合理,与各相关学科交叉融合能力弱,这些现状一定程度上影响了课程体系构建以及教学质量和人才培养质量。
3)学生专业思想不牢固。生物医学工程作为一门新兴的边缘学科,知名度不高,社会、家长、学生都不是很了解生物医学工程是个怎样的行业,甚至容易和其它名字相近的专业如:生物工程、医学工程、生物技术等专业名称混淆,导致第一志愿填报的学生寥寥无几,第一志愿填报医学院校的生物医学工程专业的更是几乎为零。统计我校几年来招生情况可见,几乎所有的生物医学工程专业的学生都是调剂生,也就是入学时专业思想就不太稳定。加之其专业知识覆盖面广,涉及领域跨度大,专业知识体系复杂,专业课程内容在各学科之间交叉频繁,本科学生对本专业缺乏深入的了解、足够的信心和学习热情;生物医学工程专业学生所学知识普遍存在“宽瓜不精”,“广而不细”等问题,相比医学影像技术学专业,就业时处于劣势;部分学生由于学习任务重、压力大,导致学习积极性、主动性不高,专业思想不够牢固,甚至影响到专业整体的学习风气。
4 对策初探
医学院校要紧扣医工结合的复合型高级工程技术人才培养目标,突出学科交叉综合培养、工程技术意识培养、创新能力素质培养,加强学科之间的有科学融合,深化教学改革,加大教学投入,改善教学环境,加强队伍建设,充分发挥医学院校资源优势。积极探索具有医学院校特色的生物医学工程专业教育培养模式,构建科学合理的课程体系和实践教学体系,不断提升生物医学工程人才培养质量。
1)积极探索与理工院校联合培养的教育模式。综合性大学与医学院校在生物医学工程专业学科建设方面优势互补、劣势互存。综合性大学具有完善的理工类学科体系,工科师资队伍力量比较强,基础课程比较成熟,实践教学条件平台比较完善,在工程技术人才培养方面具有完善的培养体系和成熟的培养经验,但缺乏医学类学科教学资源和临床实践条件,缺乏与临床需求紧密结合的先决条件。因此,医学院校要在充分发挥自身资源优势的基础上,积极探索与理工院校联合培养的教育模式,实现优势互补。校校联合培养实现资源共享、优势互补,提高育人质量。
2)积极探索与知名医疗企业联合培养的教育培养模式,实现产学研相结合。与医疗企业联合培养本身就可以很大程度上扩大专业的影响力,同时优化教学体系,解决学生实习就业等问题。学校有诸多附属医院,为医疗企业提供更多的产品使用方,同时为企业输送专业人才。是一个双赢的合作培养模式。另外,通过实施产学研相结合的培养模式,医学院校可强化与科研院所和医疗卫生机构的联系和沟通,充分发挥产学研各方主体优势,有效解决师资力量不强、支撑学科不完善、创新能力培养不扎实等瓶颈问题。实践证明,实施产学研结合,是生物医学工程高等教育的成功经验,也是培养高素质生物医学工程技术人才的必由之路。高等医学院校应树立研究与产业化并举的教育培养理念,深化教学改革,积极探索产学研相结合的教学培养模式。构建产学研一体化的最佳运行机制。
参考文献
20世纪60年代,美国一些著名大学先后开启了生物医学工程学科的建设,相继启动了生物医学 工程专业人才的培养。美国的生物医学工程教育特 点是在技术产业化需求驱动建立起来的具有其自身 特性,且反映了生物医学工程学科建设与发展的前 沿特征。各个学校的本科教育课程虽然具有自己的 特色,但在课程设置上大致可以分为科学基础课程、 专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社 会科学课程、专业选修课程及其他选修课程等六 类Q_2。不同学校本科课程的主要差异体现在专业 选修课程及其他选修课程的设置上,各个学校根据 自身的生物医学工程领域的研究方向和研究水平特 点开设一些相应的选修课程,并培养学生在相应方 向上的研究探索实践能力。这是美国生物医学工程 本科教育的基本特点。
我国生物医学工程专业教育起步于20世纪80 年代,主要发源于著名工科院校的信息技术类专业 和力学专业,进而逐渐形成的生物医学工程专业教 育,后来,_些医学院校在医学物理和医用计算机技 术的基础上相继开展了生物医学工程专业教育,于 是在我国基本上形成了这样两种类型的生物医学工 程学科[4_3。上述两类院校的生物医学工程学科建 设发展模式各具侧重,遵循了共同的学科基础,在培 养生物医学工程专业人才的应用层面上有显著特 点。相对来说,工科院校的生物医学工程培养模式 注重工程技术的开发和功能拓展,医科院校则注重 医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用。
1 中国生物医学工程学科发展思路
生物医学工程是一种交叉学科,交叉的学科基 础及其融合的紧密程度决定了生物医学工程学科的 发展水平,交叉的学科发展推动着生物医学工程学 科的发展,并且使得生物医学工程学科研究领域变 得十分广泛,而且处在不断发展之中。
1.1学科发展轨迹在中国,基于电子信息工程发展而来的生物医 学工程学科,主要包括生物医学仪器、生物医学信号 检测与处理、生物医学信息计算分析、生物医学成像 及图像处理分析、生物医学系统建模与仿真、临床治 疗与康复的工程优化方法、手术规划图像仿真以及 图像导引手术及放疗优化等;有基于力学发展而来 的生物医学工程学科,主要包括生物流体力学、生物 固体力学、运动生物力学、计算生物力学和微观尺度 的细胞生物力学等;基于化学材料工程发展而来的 生物医学工程学科,主要包括生物材料学、组织工程 与人工器官、物理因子的生物化学效应等。
1.2学科发展特点作为交叉学科的生物医学工程学科,其发展的 关键在于交叉学科间的交叉融合。构建一种良好的 交叉结构,对推动交叉学科的发展具有至关重要的 作用。约翰霍普金斯大学对于生物医学工程这样的 交叉学科的描述有一个形象的说法:交叉学科如同 在不同学科之间建立起连接桥梁,如果在河两岸没 有坚实的基础,桥是无法建立好的,对于生物医学工 程这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说,它的 发展要求具有坚实的交叉学科基础和交叉学科紧密 融合深度。那么在生物医学工程学科构建良好的交 叉结构,需要选取具有理论支撑和技术支撑的主干学科进行交叉,凝练学科方向,不能大而全,过于宽泛。
目前,医学仪器和医学成像技术具有良好的应 用和发展前景,应该成为生物医学工程学科的重点 发展方向。医学仪器和医学成像设备能有力推动医 疗产业的发展。医疗仪器和医学成像设备是现代医 疗器械产业中的主流产品,在产业发展中起着主导 和引领作用。其发展水平已成为一个国家综合经济 技术实力与水平的重要标志之一。产业化驱动也是 学科发展的一种动力,也为学生未来职业发展奠定 良好的基础。基于医疗卫生健康事业的需求和生命 科学发展的大趋势,生物医学工程学科应大力促进 医学仪器和医学成像方法的学科建设,从而提升整 个学科的发展水平。
生物医学工程学科的建设离不开一流的学术研 究和学术成果的应用。一流的学术研究不但能提升 学科的发展水平,而且能开拓学科纵深发展,产生良 好的经济效益和社会效益,进而增强学科服务社会 发展的能力。学术研究的前瞻性和创新性将确保学 科建设的发展动力和趋势以及学科发展的活力。
交叉学科往往具有不同程度的可替代性。可替 代性程度越高,交叉学科存在的必要性就越小。如 何减小生物医学工程学科可替代性的程度是需要深 入思考的,是需要提升学科的特异性的。生物医学 工程学的学术研究主要包括应用理论研究和理论应 用研究,应用理论研究主要涉及生物医学工程领域 所需要解决的科学问题,开展新理论、新方法的研 究。 理论应用研究主要涉及生物医学工程领域所需 要解决的科学和技术问题,借助理工科的相关理论 和方法开展应用基础研究和应用研究。应用理论研 究是理论驱动型的学术研究,理论应用研究是应用 驱动型的学术研究。 理论驱动型和应用驱动型是生 物医学工程学科学术研究的两种主要模式。 理工科 大学具有良好的理论创新基础和强大的交叉的学科 背景,开展理论驱动型研究具有自身优势。医学院 校具有丰富的医学资源,面临着大量需要应用理工 知识解决的医学问题,开展应用驱动型研究,将很好 地实现与医学的应用融合,具有较好的临床应用价 值,有力推进医学的进步与发展。各自的学术优势 将有利于生物医学工程学科特色发展,从而增强其 不可替代的程度,实现学科可持续创新发展。
1.3学科体系作为一级学科的生物医学工程,包含学科的理 论体系和技术体系,且该体系离不开所交叉的学科 的理论体系和技术体系的支撑,此外生物医学工程 学科理论体系和技术体系既要有学科自身的特色, 又要具有可持续发展和一定程度上的不可替代性, 这样学科才会有旺盛的生命力。要面向医疗卫生、 生物科学所涉及的重大、重要技术理论问题及基础 应用开展学术研究。实现良好的学术研究定位,形 成自己的理论体系和技术体系。
2 大数据时代的生物医学工程学科发展
守正创新是生物医学工程学科发展的必由之 路,人类已进入大数据时代,所谓大数据(big data), 或称海量数据,是指由于数据容量太庞大和数据来 源过于复杂,无法在一定时间内用常规工具软件对 其内容进行获取、管理、存储、检索、共享、传输、挖掘 和分析处理的数据集。大数据具有“4V ”特征:①数 据容量(volume)大;②数据种类(variety)多,常常具 有不同的数据类型和数据来源;③动态变化 (velocity)快,如各种动态数据,非平稳数据,时效性 要求高;④科学价值(value)大,尽管目前利用率低, 却常常蕴藏着新知识和重要特征价值或具有重要预 测价值。大数据是需要新的分析处理模式才能挖掘 分析出其蕴藏的重要特征信息[<3。
人体生老病死的生命过程就是一个不断涌现的 生物医学大数据发生源,这种源源不断的生物医学 大数据的检测、处理与分析,将给生物医学工程学科 的建设与发展带来新的机遇和挑战。模式识别、人 工智能、数据挖掘和机器学习的发展将带动大数据 处理技术的进步。生物医学大数据广泛涉及人类医 疗卫生健康相关的各个领域:临床医疗、基础医学、 公共卫生、医药研发、临床工程、心里、行为与情绪、 人类遗传学与组学、基因和蛋白质组学、远程医疗、 健康网络信息等,可谓包罗万象,纷繁复杂。生物医 学大数据中蕴藏了种种有科学价值的信息,研究有 效的大数据挖掘的新理论、新技术和新方法,对生物 医学大数据进行关联和融合计算分析,充分挖掘生 物医学大数据中的信息关联和特征关联和数据空间 映射关联,既能为疾病的预防、发生发展、诊断和治 疗康复提供系统化的全新的认识,有利于深入疾病 机理研究分析,开展个性化诊疗。还可以通过整合 系统生物学与临床数据,更准确地预测个体患病风 险和预后,有针对性地实施预防和治疗。
生物医学工程学科所面临的生物医学大数据主 要包括多模态医学影像数据、多种类医学信号数据 以及基因和蛋白质组学的生物信息数据。生物医学 大数据在生物医学工程学科领域内有着广泛深远的 应用前景,从三个方面应用将推动生物医学工程学 科的发展。
(1) 开展多模态影像大数据计算分析。医学影 像学科的发展从早期看得到,到看得清,目前的看得 准,未来的趋势是看得早。只有看得准和看得早才 有利于临床早期干预,提高治疗预期。医学影像大 数据计算分析在影像诊断、手术计划、图像导引、远 程医疗和病程跟踪将发挥越来越大的作用。
建立新的医学影像大数据计算分析模型和数值 计算方法,挖掘多模态影像数据的特征数据和特征 关联,将会提供强有力的影像诊断分析手段,极大地 推动影像技术的发展,具有重要的临床应用价值和 科学价值。
(2) 开展多种类医学信号大数据计算分析。医 学信号大多直接产生于生理和病理过程中的信号, 能在不同层面上表达生理和病理相关机制特征。融 合多种医学信号的大数据计算分析,能对生理病理 过程进行更好更全面的阐释,不仅能深入了解生理 病理的状态特征和过程特征,而且能实现个体健康 监测和管理。可以很好地开展回顾性研究和前瞻性 研究,推进系统化的医学应用研究。实现强大的多 种医学信号数据的特征挖掘及特征关联计算分析。 大数据挖掘能够增加准确度和发现弱关联的能力, 能更好地认识生理病理现象和本质。
根据教学与科研条件、研究方向的不同,国内理工类院校关于生物医学工程专业人才的培养目标既具有上述共性,又各有侧重与特色。如清华大学提出旨在培养能将现代电子、信息技术、物理、化学、数学和其它工程学原理,应用于研究生命科学的基本问题,能利用工程技术方法解决疾病预防、诊治及改善健康、提高生活质量等的高级专业人才;浙江大学则明确培养具有生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学等理论知识、医学知识和工程技术紧密结合的科学研究和技术开发能力,能在生物医学电子、医疗仪器、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高层次创新型人才;东南大学强调以电子、信息技术生物学、化学和材料学为知识基础,使学生具备开展与人类健康相关的科学研究及应用开发能力,重点培养学生的研究能力和创新能力,培养具备宽阔视野、思维活跃的精英人才和领军人才;上海交通大学依托其强大且基础雄厚的工科和医学背景,重点培养在生物、医学和工程技术领域中具有开展交叉研究能力的有创新精神的,能应用物理、化学、材料、电子信息和工程等领域的技术解决生命科学问题的创新型交叉学科人才。华中科技大学生物医学工程专业培养具备生命科学与光、电、计算机等信息科学有关的基础理论知识,以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在医疗器械、电子技术、计算机技术、信息等产业部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
华南理工大学生物医学工程专业,始于从硕士研究生人才的培养,我校于1993年获生物力学硕士学位授予权,1998年,将生物力学硕士点(生物科学与工程学院)与生物电子学硕士点(电子与信息学院)整合为生物医学工程一级学科专业硕士学位授权点,并开始正式招收硕士生,2002年招收生物医学工程专业本科生,2004成立生物医学工程系,2006年获生物医学工程一级学科博士点。根据我校生物、电子、材料等学科在科研教学方面的多年积累的与优势,结合广东省生物医学工程产业的发展与需求,将生物医学工程专业本科培养目标,按要求掌握的知识与具体的能力确定为:
目标1(扎实的基础知识):培养掌握扎实的专业基本原理、方法和手段等方面的基础知识,包括生物医学、电子技术、信息科学、计算机技术、生物材料、生物信息等相关学科基本知识、基本理论和基本技能的复合型高级科技人才。
目标2(解决问题能力):培养学生能够创造性地利用生物医学与工程技术相结合的研究开发能力,以服务于国内外生物医学工程产业快速发展的需求。
目标3(团队合作与领导能力):培养学生在团队中的沟通和合作能力,学会按分工要求在团队中从事具体工作,完成指定任务,进行组织协调,进而能够具备生物医学工程领域的领导能力。
目标4(工程系统认知能力):让学生认识生物医学工程的多学科交叉特性,从系统的角度认识与领会生物医学工程学科的核心与特点。要求从工程系统的角度,运用多种工程技术手段与方法,寻求解决实际问题的方案。
目标5(专业的社会影响评价能力):培养学生正确理解生物医学工程对人们日常生活、人类健康所产生的重要影响。
目标6(全球意识能力):培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识,积极跟踪新理论方法、技术的发展,在全球化的背景下认识与把握生物医学工程学科的现状与发展。
目标7(终身学习能力):生物医学工程毕业生在职业生涯中,需要根据学科、行业发展与岗位要求,不断更新知识,提升自己的综合素质,并具备终身学习的能力。
综观理工科院校生物医学工程专业本科生的培养目标,既反映了各校的学科优势、特色与定位,又具明显的共性,即强调学科的交叉复合特性,培养能将工程技术和医学、生物等基础理论相结合,解决人类生命健康中的问题、提高生活质量的综合性人才,尤其注重学生的实践能力与创新能力。
理工类院校的生物医学工程专业培养特色
在专业特色建设方面,各高校依托各自的学科建设与教学资源优势,逐渐形成自己的办学特色。如清华大学持之以恒地进行教学建设与改革,形成了"注重质量,强调实践,紧密结合科研"的教学特色,清华大学生物医学工程学科2001年被评为全国重点学科,2006年被评为国家重点一级学科;浙江大学则强调系统掌握计算机技术、信息处理技术、电子技术、仪器技术和生命科学相关的基础理论知识具有多学科交叉应用能力和国际竞争力的复合型人才培养,为国家级生物医学工程特色专业建设点;东南大学从1988年开始与南京医科大学合作,进行7年制工医双学位人才培养,2000年开始进行生物医学工程专业(七年制)本硕连读人才培养。2007年建立医工结合生物医学工程长学制创新人才培养国家人才培养模式创新实验区,2008年成为生物医学工程国家特色专业建设点,形成了工医复合型人才培养的特色,并形成了生物医学电子学和现代生物技术两个重要的特色方向;上海交通大学则充分利用附属医院的临床资源,建立与基础课程相适应的实践教学体系,强化学生实践训练,培养动手操作与创新研发能力,大力推进医工(理)交叉学科人才培养,积极推进国际合作与交流;华中科技大学华中科技大学自1997年起系统地开展了生物医学光子学特色方向本科教学体系建设的探索与实践。基于生物医学工程学科的特点,借鉴国内外最新教学成果,建立了一套具有生物医学光子学特色方向的本科教学体系。2011年开始招收“医疗器械”卓越工程师实验班,按照全新的教育大纲和创新的实验模式培养面向医疗器械产业发展需要的高端领军型人才。
华南理工大学生物医学工程专业经过近10年的本科教育实践,以电子技术为基础,以生物医学电子仪器与生物医学信息为主,兼顾生物医学材料、分子生物学及生物信息学,基本形成了多学科方向交叉的知识体系。尤其注重学生基础知识、实践能力和创新能力的培养,根据广东地区生物医学工程产业的优势与市场需求,着力培养具有生物医学工程专业基本素养、基础扎实、专业知识面广的复合型高级技术和专业管理人才。近年来,积极与广东省生物医学工程领域领军企业、医疗、科研机构开展联合培养人才的改革,如自2009年开始,华南理工大学与深圳华大基因研究院共同成立了华南理工大学-深圳华大基因研究院,并开设基因组科学创新班,生物医学工程专业部分优秀学生从大学三年级开始,即有机会进入深圳华大基因研究院从事生命学科的学习与科学研究;2011年,华南理工大学携手中国科学院广州生物医药与健康研究院,共建“华南干细胞与再生医学英才班”,实行“2.5+1.5”的培养模式,“英才班”将根据学生所属专业本科培养计划和干细胞与再生医学的专业培养要求,为学生制订个性化的培养方案,将专业理论知识与实践、学习和科学研究相结合。此外,生物医学工程专业与深圳迈瑞电子有限公司、汕头超声仪器研究所、广州总院、南方医院、广东省人民医院、中山大学附属肿瘤医院和广州医学院附属肿瘤医院等单位建立了密切的联系,为学生的实践、实习提供优越的资源和条件,同时,为学生的就业不断开拓新的渠道;从大学二年级开始,学生即有机会加入“学生研究计划SRP(StudentResearchProject)”,参与老师指导的科研实践,进入实验室与研究生共同学习研究。学习、研究期间,取得优异成绩或成果的学生,推荐参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。华南理工大学生物医学工程专业,近年来进行各种新的人才培养模式的有益探索与实践,进一步扩宽学生的知识面,显著提高学生的实践能力,激发学生学习热情,培养学生的创新能力。
生物医学工程专业人才培养模式
我国高等工程教育强化主动服务国家战略需求、主动服务行业企业需求的意识,确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念,创新高校与行业企业联合培养人才的机制,改革工程教育人才培养模式,提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。主要体现于四个方面:(1)工程教育服务国家发展战略;(2)加强与工业界的密切合作;(2)重视学生综合素质和社会责任感的培养;(4)注重工程人才培养国际化。近年来,各高校都在进行专业人才培养模式的改革、探索和实践,主要包括(1)重基础、宽口径、强能力、高素质的大类培养模式。如上海交通大学实行按院系招生、学生入校两年后再分专业的培养模式,从而有利于学生根据个性、特长选择专业,增强学生的竞争意识,有利于资源的优化整合;中国科技大学秉承“基础与创新并重”的办学理念,实行重基础、“轻”专业,注重基础“宽、厚、实”,专业“精、新、活”的宽口径个性化培养模式。浙江大学提出“以人为本、整合培养、求实创新、追求卓越”的教育理念,确立的人才培养模式是以3M(多规格、多通道、模块化)和“宽、专、交”为特征的KAQ(知识、能力、素质)并重,将本科专业分成若干学科大类,实行前期按大类培养,实施通识教育,后期实行宽口径专业教育的新模式。华南理工大学的培养模式与浙江大学既具相似性,又各有侧重。华南理工大学以注重精英人才与个性化人才的创新能力培养为特色,如按大类分电子、机械、化工、材料、经贸等各大类专业精英班,“基因组科学创新班”和"华南干细胞与再生医学英才班"等。
(2)注重创新与实践能力培养,如卓越人才培养、产学研相结合人才培养、交叉复合型人才培养。近几年,各高校均十分注重学生的创新能力和实践能力的培养,通过卓越人才计划旨在提高学生的科研能力与解决实际问题的能力。卓越工程师教育培养计划的遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,其特点包括:行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。其中,首批“卓越工程师教育培养计划”高校包括清华大学、浙江大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学和华南理工大学等61所高校,第二批共有133所年高校加入“卓越工程师教育培养计划”。
(3)国际化人才培养,通过与国外知名高校建立人才培养合作项目,进行联合培养。如教育部中国教育国际交流协会(CEAIE),中教国际教育交流中心(CCIEE)和美国州立大学与学院协会(AASCU)共同合作的“1+2+1中美人才培养计划”,积极推动中美高校学分学历互认,促进中美高校师生双向交流、共同制定大学本科专业教学计划等。此外,近年来,各校纷纷与欧美、澳洲著名大学建立了各种灵活的本科人才联合培养机制,推进教师双向交流,专业课程实行双语教学或全英教学等。
(4)个性化人才培养,华南理工大学生物医学工程专业培养学生过程中,根据学生知识结构与特长,注重个性化培养,如,一方面鼓励生物医学工程专业学生修读“双学位”,另一方面,也接受其它专业学生修读生物医学工程专业“双学位”;通过“学生研究计划(SRP)”,“百步梯攀登计划”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛”等,培养学生的创新、创业、科研能力。
课程建设
生物医学工程专业教学指导委员会,为生物医学工程学科人才培养的规范化提供重要的指导性意见。根据生物医学工程学科的发展趋势与社会需求、以及各高校的教学和科研优势,理工科院校设置的生物医学工程专业本科的课程体系,既存在共性,又各具特色。其中,理论教学部分,主要包括公共基础课、学科基础课和专业领域课,实践部分,包括实验课程、课程设计、认识实习、工程实习、生产实习和毕业实习等。各理工院校生物医学工程专业本科培养计划中的公共基础课颇为相似,主要有政治类课程、大学英语、大学物理、大学化学、数学(微积分、线性代数、概率论与数理统计)、工程制图、大学体育,以及人文、社会和技术类通识教育课程;学科基础课程,大多数高校以生物医学电子与信息为主,包括电路、数字电子技术、模拟电子技术、信号与系统、数字信号处理等主干课程,并设置解剖生理学、临床医学概论、普通生物学、生物化学与分子生物学等重要基础课程;各校的生物医学工程专业本科课程的差别,主要体现在专业领域课,同时也最能体现其专业特色。一般以其优势学科方向开设不同的专业必修或选修课程,如浙江大学按数字医学信息、生物传感器与医学仪器、定量与系统生理学三个方向设置专业课程,东南大学则分生物传感与生物电子学、生物信息学、生物医学材料与纳米技术、医学信息工程等四个方向,上海交通大学包括生物医疗仪器、神经科学与神经工程、医学成像与图像处理、生物材料与纳米生物医学等几个方向课程;清华大学按学科方向分为医疗仪器、神经工程、医学影像和微纳医学等四个主要方向,分别设置不同的专业课程。
华中科技大学则包括按生物医学光子学、医学影像学、生物信息学、纳米生物材料和组织工程等方向的专业课程;华南理工大学生物医学工程专业的本科课程,主要涵盖了医学电子仪器、医学影像、医学信息、生物力学和生物医学材料等五个方向,分别开设了医学传感器、医疗仪器设计、生物医学测量、医学超声学、生物医学信号处理、医学成像技术、医学图像处理、医院信息系统、远程医疗、生理系统仿真建模、生物力学、生物医学材料等重要课程。
实践环节主要包括综合实验、课程设计、临床实习、金工实习、电子工艺实习和毕业实习等。其中综实验包括工程生理学、生物医学工程、医学仪器与信息工程3门综合实验课程,设置了数字电路、微机原理与应用、医学仪器等3门课程设计。由于广东省医学资源和生物医学工程产业具有较强的特色和优势,尤其在医疗仪器行业拥有一批实力雄厚的企业,华南理工大学充分利用这种地域的产业优势,知名企业联合建立了本科实习基地,和具优越医疗资源的医院建立了良好合作关系,为本科生的临床实习与毕业实习提供强有力的支持。此外,华南理工大学积极鼓励学生参与“暑期实习计划”,即由老师或学生自行联系实习单位,经院系和老师推荐,学生有机会在暑期到相关高校或科研院所实验室、企事业单位实习。
在双语课程、全英语课程、新型课程和特色课程方面,华南理工大学生物医学工程专业也正在积极进行建设,如《医学图像处理》和《医院信息系统》已经实行双语教学,正在为全英文授课做准备;不定期地邀请国内外有影响的专家和企业负责人进行专题讲座或创业教育;为新生开设《生物医学工程概论》课程,计划进一步开展新生研讨课、系列专题研讨课。
总结
生物医学工程学科具有鲜明的交叉与复合特性,它对解决人类生命与健康中的问题具有十分重要的作用,生物医学工程学科与相关产业发展亦极为迅速,如何培养适应学科发展需求和符合社会需要的专业人才,是各高校生物医学专业面临的重要问题。理工科院校在电子、计算机、信息、生物、材料、制造等学科具有一定的优势,充分利用理工科的资源优势,培养研究与应用兼顾的高级专业人才,亦是理工科院校本科教学的重要目标。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)42-0001-03
生物医学工程是一门工程应用型专业,医院是该专业的服务对象,医疗器械生产企业是该专业服务医学诊断的途径。作为以人才培养为目标的高校,培养生物医学工程专业人才,必然需要依托与企业、医院之间的紧密合作。当然高校是生物医学工程专业人才培养的主要力量,也是责任方、组织方。高校在专业课程设置、教学过程的组织执行与监督以及学生质量的评价与监控等方面都应是生物医学工程专业人才培养的主场,这在很多文献中都有非常详细的讨论[1-7],本文主要分析与讨论生物医学工程学科内涵中所赋予责任的企业与医院在生物医学工程人才培养过程中的作用。
一、企业和医院在生物医学工程专业人才培养过程中起到非常重要的作用
1.参与生物医学工程专业建设,为专业建设提供导向。专业建设是人才培养的最重要工作[8,9]。生物医学工程专业建设只有得到企业或医院的认同与参与,才能确保在人才培养过程中始终围绕社会对该专业人才目标进行[10]。通过企业与医院的信息反馈,为生物医学工程专业建设提供依据与导向,避免课程体系、教学内容与社会的实际需求存在较大差距,学生毕业后无法适应专业岗位要求等现象。
生物医学工程是一门多学科高度交叉、高度融合的学科专业,其在各个学校的办学方向不尽相同,所牵涉到的企业也不一样,因此在生物医学工程专业建设中要紧紧围绕其办学方向,选择好合作办学的企业和医院。
企业与医院参与生物医学工程专业建设的形式多样。首先成立由高校、企业与医院相关专家共同组成的专业教学指导委员会,该委员会的作用与职能是确定以企业和医院相关岗位对人才需求为导向,以能力、知识为依据的专业人才培养方案。并定期召开委员会会议,高校及时了解企业的发展动向,医院的现实需求,为及时修正专业课程体系、教学内容、教学方式提供有力的依据。
2.参与生物医学工程专业教学活动,为专业教学提供支持。生物医学工程,作为一门工科专业,与企业生产实际、医学诊断与治疗技术发展相联系是至关重要的。企业和医院可以更新生物医学工程专业教学内容和教学方式,使得课程和教材内容与发展前沿同步更新。用企业经验和医院需求支持专业课程的充实与改革,培养学生先进的专业思维和创新意识。
与企业医院共建课程是校企、校医在教学上合作的形式之一。高校可以聘请企业、医院的技术专家到校为本科生开设专业课程,在教学内容上与生产实际,与医学问题直接发生联系。特别是对于工程性很强的课程,可以与企业或医院共建课程。另外,邀请相关高级技术人员到学校来讲学,为本科生讲授国内外相关技术的最新发展资讯,可以进一步拓展学生的专业知识。
3.提供生物医学工程实习场所,为提高学生专业实践能力提供条件。工程实践能力是生物医学工程专业本科生创新能力的重要内容之一。实习是学生工程实践能力提高的必经之路[11-13]。实习场所的选择、实习时间与形式上的保障、实习内容的组织都会影响实习的效果,也会影响学生工程实践能力的培养与提高。然后生物医学工程专业学生的实习,除了选择生产企业去实习外,还应到医院的相关科室实习。
生物医学工程专业应安排两次实习。一是在进入专业课程学习之前,安排一个专业认识实习。在这次实习中,既到生产企业参观产品生产线,了解企业的经营状况等,也到医院相关的科室了解医生对工程上的需求,参观医院里的设备,了解其原理、应用对象等。这次实习的主要目的就是要让学生了解在接下来的专业课程的学习的主要内容和服务对象,激发学生对专业课程的学习兴趣。二是在毕业之前安排生产实习。这次实习可以由学生自己的专业发展规划自由选择到生产企业去实习还是到医院去实习,切实提高学生的专业工程实践能力。
4.参与专业教师队伍建设,为提高专业教师教学能力提供帮助。教师是教学过程的主导者,是专业教学计划与活动的执行者,教师队伍质量的高低往往直接影响到本科教学质量的优劣[14-16]。对于生物医学工程专业的教师,其教学能力所涉及的面很宽泛,要求也更高。特别是青年教师教学经验不足,虽然在理论知识方面比较扎实,但在工程实践能力方面较弱,项目经验缺乏导致其教学能力的不足。企业和医院在专业教师队伍建设中可以发挥非常重要的作用。一是向高校提供兼职教师,专业工程实践相关的课程可以与企业或医院共建,聘请相关校外专家担任课程的任课老师,作为高校专业教师队伍的有效补充。二是通过科研合作、企业挂职锻炼等形式为生物医学工程专业教师提供工程实践能力锻炼的机会,逐步提高教师的教学能力,特别是在工程实践方面的教学能力。
5.提供资金与设备支持,增进学生的专业学习兴趣。企业相较高校,资金比较宽裕,拥有专业领域设备的生产线与研发环境。医院拥有充足的医学临床检查设备,这些设备一般都比较贵,如磁共振成像、CT成像等,高校一般都没有如此雄厚的资金来购买这些设备。而这些企业和医院所拥有的这些设备在生物医学工程专业教学与实践中非常重要。企业和医院能够支持生物医学工程专业教学,对于切实提高学生专业工程实践能力有着非常重要的意义。另外,有些企业为了提高知名度、回报社会等,常常通过捐助基金、设立奖学金等形式对高校生物医学工程专业建设与发展给予资金支持。
二、充分发挥高校、医疗器械生产企业、医院的优势,进一步完善生物医学工程专业工程实践教学体系
高校拥有大量的科研能力很强的师资队伍,具备承担国家、自治区重大科研项目的能力,在专业理论、科学试验和工程实践方面具备丰富的经验。是培养学生工程实践能力的主要力量,也是责任方。因此,高校应通过课程实验、课程设计等活动初步训练学生的工程实践能力,通过组织学生参加教师科研课题、大学生创新活动和科协等来提升强化工程实践能力。
医疗器械生产企业的优势是直接面向生产,拥有大量的工程技术人员,掌握着大量工程技术问题及其解决方案,可以为学生提供良好工程实践场所和技术指导等条件。企业可以通过指导实习、毕业论文、讲学以及参与制定培养方案等方式参与到学生的工程实践能力的培养活动中。
医院是生物医学工程学科的服务对象,其优势是掌握大量的医学诊断和治疗的医学问题,并拥有大量的医学设备和经验非常丰富的医生,可以为学生的工程实践能力的培养提供问题来源和实践对象。可以通过提供认识实习的场地、到高校讲学、指导毕业设计等形式融合到学生工程实践能力培养体系。
三、充分考虑高校、医疗器械生产企业和医院的文化差异和价值取向,构建长期有效的人才培养合作机制
高校与企业、医院之间的利益并不完全相同,为了找到校企医合作的利益共同点,三方应该从社会进步和企业发展战略的高度认识校企合作的长期效益。在校企医具有共同一致的合作理念和互惠互利的合作宗旨的前提下,共同对合作项目进行系统管理,在思路上要站得高、看得远,从学校和企业、医院发展的共同愿望出发,将各方关心的热点问题提升到战略的层面上沟通并统筹;在具体合作项目的操作上则要重心低,在具体的作业层面直接接触和开展工作,学校与企业、医院直接融合;在融合中开展多种形式的项目合作,形成良性循环的合作机制;建立全方位的校企医合作体系,实现校企医各方的资源共享与整合。
如图1所示,建立以科学研究为纽带、以人才输出为手段的高校、企业、医院之间的长期合作机制,为生物医学工程学生的工程培养提供良好的条件。科学研究是高校的三项职能之一,是提高人才培养质量的重要支撑;是企业提高产品质量,提升企业核心竞争力的重要手段;也是医院提高医疗服务水平的关键手段。因此,在高校与相关企业和医院之间建立良好的科学研究合作关系,符合三者的价值取向。高校提升自己的科研能力和解决医疗器械关键核心技术问题的能力,以与企业、医院保持良好的合作关系,可以为学生工程实践能力的培养提供良好的条件。
同时,对于企业和医院来说,提升竞争力或服务水平关键在于人才,高校与企业、医院联合起来可以培养高素质的技术人才,企业、医疗可以优先选择这些人才。同时,因为人才对相关企业或医院在就业之前就有一定的了解,在大学期间所学习的知识和能力在工作中可以用得上,相比其他人来说更快地进入工作状态,他们更愿意选择合作企业或医院,企业和医院也愿意接受。
在我们的教育实践中,已经成功建立了高校、企业与医院在人才培养方面合作的长效机制。6年来的实践表明,我校充分调动医疗器械生产企业和医院参与到生物医学工程教学活动的人才培养模式是成功的。这既得到了毕业生的欢迎,也受到企业和医院的青睐。我们将继续推进三者紧密合作,旨在为我国医疗器械行业培养切实可用的高端技术人才。
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Mechanism and Practice of Enterprises and Hospitals Integration in Biomedical Engineering Professional Personnel Training
CHEN Hong-bo
一、我国生物医学工程现有培养模式的不足
生物医学工程学在我国发展于20世纪70年代,目前,我国高校中的生物医学工程专业设置分为两种:①设置在理工科大学;②设置在医学院校。据不完全统计,我国已有60余所综合或理工科大学和30余所医学院校设立了生物医学工程专业,培养从本科到博士各层次的专业人才。由于是新兴学科,我国的生物医学工程专业现有的培养模式通常存在以下不足[4]。
(一)理论与实践脱节
在国外,生物医学工程专业在课程设置上十分注重多学科的交叉以及理论与实践的结合。我国高等教育中传统的教学是以理论为基础、以课堂讲授为主的一种重理论轻实践,或是实践缺乏实用性,局限于书本的教学模式。这种教学模式的弊端是,学生在实践中不能很好地将专业理论知识同实际应用相结合,造成理论和实践脱节;同时部分高校开展的实验方法和手段陈旧,内容简单孤立,绝大部分属验证性的实验,缺乏综合性、设计性实验,最终均导致的学生的创新能力以及实践能力的难以满足于市场的需求。
(二)培养模式差异较大
从20世纪60年代初美国大学开设生物医学工程本科教育至今,大约有70余所高校通过了美国工程与技术认定委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)的评估获得授予生物医学工程学士学位的资格。ABET的准则鼓励各种教学计划的一致性,这对于推动生物医学工程学科的发展具有极其重要的作用。而我国生物医学工程发展时间相对较短,专业培养方向较多,不同院校的生物医学工程专业又由分别来自不同学科和专业的教师组建,因此造成不同院校的专业建设基础、人才培养目标、课程体系及培养模式均各有差异。工科背景较强的院校以工程学为基础,辅以少量医学课程,这类院校的学生工程学知识相对稳固,而医学知识相对薄弱;医科院校则多以医学为背景,工程学知识教授相对较少。这种医工结合不紧密的问题造成了学生的专业素质和创新能力与社会要求差距较大的弊端,同时又进一步导致了生物医学工程专业招生和就业难等一系列问题。
(三)实验设备相对落后
医学专业同工科专业一样,均须以实验为基础,否则开设生物医学工程专业如纸上谈兵,教师无从教学,学生也无法学习和理解。而专业实验室建设要求高,建设经费投入多,实验室的建设、设备的更新换代均需要大量的经费和专业技术人员的支持,而一些高校实验经费紧张,仪器台套数不够,特别是在初始发展阶段,困难较多,专业培养往往出现投入大产出少的现象,给经费有限的高校带来了建设上的困难。
(四)师资力量薄弱,缺乏复合型师资
生物医学工程作为“朝阳学科”,师资力量相对薄弱,很多教师都不是生物医学工程专业出身,虽然对所授课程知识驾轻就熟,但其知识领域相对于生物医学工程这样一个交叉性很强的学科而言,仍旧过于窄浅,对如何带动学生实现专业知识的融会贯通还缺少丰富的经验。与此同时,目前国内高校生物医学工程专业师资队伍中,具有理工科教育背景或医学教育背景的教师比较多,而既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型师资比较缺乏,教师与各相关学科交叉融合能力较弱,这一状况一定程度上影响了专业课程体系的构建以及教学和人才培养的质量。
(五)学校、社会对专业的了解与重视不足
一些医学院校的教师对此专业的了解就是把它分类在工科,这就导致传授医学、生物学知识的教师对待此专业的课程重视不够,认为学生的任务就是学好电子、工科类课程就够了。而学生也并未得到工科的专业教学,与科班的工程类学生同样存在差距。这样的恶性循环,使得本来应形成优势与合力的“生物”、“医学”与“工程”专业,非但不能很好地融会贯通,反而处于“两不管”或者“两不精”的尴尬境地。而社会对于此专业的认知也很有限,有相当多的人把此专业简单理解为维修、销售仪器,仅把毕业生当作技术工来看待。
(六)学生思想不稳定
生物医学工程在我国作为一门全新的专业,其涉及的学科领域跨度大,专业知识体系复杂,就业方向不确定。很多本科生对所学专业缺乏深层次的认识,对自己的前途也缺乏一定的自信,部分学校也只是按照固定思路教学,导致学生思想不稳定,学习积极性、主动性不高,使学生在就业时处于劣势。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)33-0001-02
生物医学工程是一门理工医相结合的交叉学科,主要是应用计算机和工程技术等现代先进的技术手段,研究医学中防病治病的方法,从而保障人民健康的一门新兴学科。它是从工程学角度运用高科技手段解决生物学与医学基础理论及临床应用问题的综合性专业。本文结合我校生物医学工程专业十几年的教学实践,围绕专业特色,以社会需求为导向,以人才培养为根本,以突出实践型、应用型、创新型人才的培养为目标,根据学生的学习状况和社会需求,在培养方案、课程体系、师资队伍建设、实践教学环节、课外科技竞赛活动和校企合作等方面对生物医学工程专业人才培养模式进行探索和研究。
一 中国高校生物医学工程专业人才培养的现状分析
随着人民生活水平的提高,群众对医疗保健的需求日益增长。作为医疗卫生事业的重要支柱的生物医学工程产业,已成为中国生命健康产业中最具成长性的组成部分和国民经济发展的重要增长点。根据生物医学工程学科的特点开设的高等院校主要包括两大类:(1)理工类大学;(2)医学院校。理工学校注重工程技术的培养,其学生有较强的物理电子计算机知识,但对影像设备在临床运用中的管理、操作、维修和开发能力欠缺;医学院校则相反,注重医学知识的培养却忽略工程技术理论的学习,工程技术基础相对薄弱。在当前社会形势下,要求培养出一批具备医学与工程技术相结合的科学研究能力,能够在生物医学工程领域对医疗仪器研究、开发、运行管理、维护的高级工程技术人才。
二 当前中国生物医学工程专业人才培养模式存在的问题
目前,中国有一百多所高等院校开设了生物医学工程本科专业。由于生物医学工程是一门交叉性很强的学科,需要学生掌握丰富的理论知识并且具有很强的专业技能、实践动手能力和创新能力,传统的生物医学工程专业的人才培养模式不能真正培养学生的创新思维和创新能力,不能满足市场经济下用人单位的需求,主要问题表现在:
1.专业培养目标和人才培养方案与社会需求存在一定程度的脱节
开设生物医学工程专业的高校在专业设置及培养目标上没有及时修订和完善人才培养方案,没有以社会需求为导向,没有紧密结合生产和科技发展变化的需要而及时调整课程设置、更新课程内容和教学方法,未能使学生尽快地接受新技术与信息,不能很好地了解当前生物医学工程领域发展的最新状况和趋势,不利于多学科交叉的生物医学工程专业复合应用型人才的培养。
2.专业课程体系设置不够合理,工程与医学的有机结合还不够紧密
生物医学工程是一门理、工、医融合在一起的交叉型学科,部分高校或缺乏工程技术背景,或缺乏医学背景,教师的知识结构很难融合多学科的知识,由于学科专业划分过细、专业口径狭窄,过分讲究专业对口,使专业课程设置被局限在一个狭小的范围,缺乏多样性和适应性,这种现象严重阻碍了科学技术的发展,使得培养出的人才知识面狭隘,缺乏创新思路。
3.实践性教学环节中理论知识与实践脱节严重
由于专业建设的资金投入和实验场所的限制而偏重理论教学,忽视了科学研究能力和实际操作能力。所开设的实验绝大部分属验证性的实验,很难培养学生的动手能力、创新思维和创新能力;实践性环节不足,主要以医院见习为主,不能充分调动学生的学习积极性和激发学生的求知欲望。没有做到理论与实践相结合,学生的应用能力、适应社会能力普遍偏低。
4.学生课外科技活动少,学生的动手能力和创新能力差
目前大学生以学习理论知识为主,课外科研活动少,科研活动的参与率较低,科研能力、动手能力和工程实践能力较差,科研成果少,导致创新思维和创新能力较弱。
5.师资力量薄弱,“双师型”教师队伍的建设有待加强
教师在教学和科研中起主导作用,业务素质的高低将直接影响教学质量、教学水平及学生创新能力的培养。目前普遍存在生物医学工程专业教师层次结构不合理,教师队伍的综合素质不高,单一的教学型教师已不能满足当前生物医学工程专业人才培养的需要。
6.学生自身的市场竞争力不强,校外实践教学基地建设有待加强
生物医学工程是一门医学与各种工程理论相结合的新兴学科。当前在人才培养方面,大部分高校与相关企业之间的联系不够紧密,使得学生很难到相关企业开展工程实践活动,从而导致学生运用工程技术方法来解决医学中实际问题的能力较差,在人才市场竞争中处于弱势。
三 医学院校生物医学工程专业人才培养模式的探索
江西中医药大学生物医学工程专业隶属于计算机学院,创办于2003年,同年开始招收本科生,于2010年获批江西省特色专业。按照学校“建设以中医药教育为主体,多学科协调发展,产学研结合,特色鲜明的中医药大学”的办学理念,密切联系经济发展的实际,立足江西省医疗仪器行业需要,确立以医疗器械、设备的开发、应用、管理为主,医院信息管理、生物信息处理为辅的发展方向,突出计算机与中医药、生物医学的交叉融合,构建了特色鲜明的生物医学工程专业复合应用型人才培养结构体系。这些改革举措有效地解决了当前生物医学工程本科专业教学中普遍存在的诸多问题,为医学院校生物医学工程人才的培养提供了新思路。
1.明确专业培养目标,凝练专业发展方向
面向市场对生物医学工程专业人才的需求,总结我校专业建设经验,制定专业培养目标。坚持工程技术与中医药技术相结合的教学研究方向,突出计算机与中医药、生物医学的交叉融合,培养具备生命科学、电子技术、影像技术、计算机技术及信息科学等有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在生物医学工程领域,医学仪器以及其他电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、制造、应用、维护及管理的复合型高级工程技术人才。
2.修订和完善人才培养方案,提升就业竞争力
秉承培养“实践型、创新型、创业型”人才的办学目标,与时俱进地转变人才培养模式,充分体现“厚基础,宽口径,强实践”的特点,注重课内与课外、校内与校外相结合,设计结构合理的人才培养体系。“早科研、重实践”是我校生物医学工程专业人才培养的特色。在多年的教学过程中,形成了大一打基础、大二熟技术、大三搞科研、大四出作品的学习模式,培养了师兄带师弟、参加电子大赛同学带其他同学的良好风气。大三时相当部分的同学进入实验室跟随教师搞科研,在实际的科研工作中检验所学的知识,在实践中成长提高,部分同学甚至在大二时就跟随教师搞科研。大四时,所有的学生都要设计软件作品或电子作品才能进行毕业答辩。因此,在四年的学习中,对学生的实践动手能力培养一直没有间断,有效地提高了学生的动手能力,提升了就业竞争力。
3.优化课程体系,深化教学改革,提高人才培养质量
坚持“以学生为主体”的先进教学理念,注重学生素质能力的培养,改进教学内容,深化教学改革;加强基础性与综合性,重视多样性与前瞻性,强化实践性与应用性;课程结构做到平整、模块清晰;课程内容和设置服从培养目标要求,实现知识结构、课程体系的优化;鼓励教师们结合专业特点,努力寻找生物医学工程专业与中医药的最佳切入点,立足地方当前和未来发展需要,结合国家改善民生相关工程的实施,加强生物医学工程技术在医疗健康等领域的应用;通过课程结构和课程体系的整体优化,使培养方案在质量和可操作性上得到提高。
4.强化实验、实践教学环节,培养学生的创新能力
实验、实践教学是课程学习的重要教学环节,也是学生展示聪明才智的舞台。分阶段设置不同层次的基础实验、专业实验,构建由验证性实验、设计性实验和探究性实验组成的系列化实验体系,形成“启发式教学、个性化培养、系列化实验、开放式管理”的实验教学管理体系;通过第一课堂和第二课堂的结合,设计实践教学内容(如征集生物医学工程、中医药领域的大学生科技创新项目,开展完整的项目实训),制订和完善大学期间全过程的实践培养计划,突出对学生创新思维和创新能力的培养。
5.组建教学科研团队,加强“双师型”教师队伍建设
坚持把师资队伍建设放在优先发展的战略地位,有计划地引进一批既有教师职务,又有实践背景的教师,以进一步改善和提高教师队伍中“双师型”教师的比例。为进一步凸显中医药院校生物医学工程专业特色,发挥学科组、教学团队的优势,全面提高教师队伍的综合素质,使教师由单一的教学型向教学、科研、生产实践一体化的“双师型”目标转变。
6.校企双方共建专业,深化校外实践教学基地建设
为了更好地探索生物医学工程专业人才培养模式,学校于2012年9月与江西天越科技股份有限公司签约合作办学,启动了“生物医学工程专业卓越工程师计划”,通过校企合作方式订单式培养学生。校企双方在社会调查、课程设计、实践教学、毕业实习等实践教学环节已开展了相应的合作。通过建立校外实践基地,给学生提供良好的实践环境,为学生提供实习就业平台,提高了学生的动手实践能力,增强了他们参与社会竞争的能力。
四 结束语
本文就利用学校医学资源的优势,结合当今医疗卫生事业现代化建设的需求,进一步完善生物医学工程专业的课程设置,对医学院校生物医学工程专业人才培养模式进行探索与研究。经过十多年的教学实践,形成了适合社会需要、深受学生欢迎、具有中医药院校特色的生物医学工程专业人才培养新模式,即致力于培养具有良好的职业道德,掌握扎实的基础知识,具备一定的医学知识,并学会运用工程技术方法来解决医学中的实际问题,能推动生物医学工程在人类健康、医疗仪器研究领域的迅速发展,达到“医为工用,工为医服务”的创新型应用人才。
参考文献
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1.医院中生物医学工程科现状
生物医学工程科在医院中的职能大致包括以下四个方面:医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。然而由于起步较晚,我国临床医学工程的发展还落后于发达国家。目前各级医院临床医学工程部门工作开展质量参差不齐,各医院之间缺乏纵向、横向协作机制,医学工程学科工作开展缺乏系统性的规范。与相关科室之间职能划分不明确;医学工程技术人员知识结构和队伍阶梯结构不合理;缺乏有效的进修培训机制,知识老化快;缺乏有效的工作质量考核体系,维护维修工作效率低下;医学工程人员在医院中的地位和待遇得不到有效提高,工作缺乏积极性。最终导致人才流失,在生物医学工程队伍面临萎缩的同时,生物医学工程科在医院的生存和发展也面临挑战,其主要表现在以下几个方面。
1.1 管理体制问题
自20世纪70年代我国建立生物医学工程学科实体以来,全国各级医院也相继组建了生物医学工程学科,但相当多的医院至今仍延续着创建之初的机构名称,如器械科、仪器室、药械科、维修室等,地方医院均称为设备科,部队医院又称为器械科,只有少数几家医院称为临床医学工程科。另外,在其组织结构和管理体制上也比较混乱,有的归属后勤系统,有的归属医技部门,也有的直接隶属医院总务科,这种管理体制严重束缚了生物医学工程的发展。
各医院的生物医学工程科其功能、职责也不一样。首先,就其采购范围而言,有负责全院的医疗仪器、设备的采购;有负责包括总务方面的设备采购(如空调、冰箱等);也有负责全院医用消耗品的采购。内容各式各样,杂乱无章,往往按医院的传统和经验办事,没有一个明确的职责范围。
其次,在日常工作中,只重视医疗仪器、设备的采购、维修和日常管理,而忽视了医院仪器、设备安全性、可靠性的管理与监测;忽视了医疗仪器、设备的功能开发与利用;忽视了医院整体软、硬件的规划管理与技术管理,从而成为医院的一个纯采购部门。
由于临床医学工程在我国还是一个新生事物,仍然处于〃创业〃阶段,因此至今为止还没有形成一套完整的医疗设备管理法规,也没有建立我国自己的临床医学工程师法。在医疗仪器、设备的采购、验收、使用、维修、报废和培训等方面缺少一套严谨、规范、科学的管理制度。
1.2 生物医学工程技术人员队伍问题
生物医学工程技术人员是生物医学工程的主体和体现。由于历史原因,生物医学工程技术人员在医院设备管理中的地位与作用是很微妙的,在医院早期设备管理任务较少,医学工程技术人员主要来源于电工、钳工、电器维修人员的改行,主要工作是器械、仪器、设备的维修,地位等同于一般工人。随着医院的发展,20世纪80年代初期部分医学院和工学院相继开设了医疗器械维修及生物医学工程专业,毕业后学生纷纷进入医院从事医疗仪器设备的维修工作。很多医院特别是大型医院的设备管理部门取名为生物医学工程科,医学工程技术人员的地位有了很大的提高,等同临床医疗技术人员,有了自己的学会和职称晋升。21世纪初随着医院后勤服务社会化改革,有的医院将医学工程技术人员划入后勤服务,有的医院将设备管理部门也划入后勤服务里面,医学工程技术人员的地位落入低谷。现代医疗设备技术含量越来越高,大规模集成电路器件的采用,机械化生产电路板,使故障的查找难度增大或即使找到故障也无配件更换,许多厂商特别是大型设备厂商已将医疗设备售后维修作为一项重要收人,对医院实行维修垄断,不提供完整技术资料和配件来源,配件专用性很强,兼容性很差,制约了维修工作开展,出现了维修能力危机,岗位危机,医学工程技术人员在医院是否有存在的必要,已存疑问。
1.3 医学与工程相结合的问题
医院拥有门类齐全的现代化医疗仪器设备,这为工程技术人员提供了得天独厚的资源条件。然而在现有的模式下,医学工程技术人员大多集中在临床医学工程科或设备科内,技术人员只在需要维修时才被动与各类医学仪器接触,因此对所接触的仪器熟悉程度并不很高,不易形成对某台或某类医疗仪器的深入研究。同时,生物医学工程人员一般掌握的医学知识不多,而临床医生在工程方面的知识比较贫乏,他们在临床上发现了和工程相关的医学问题不能很好的与工程技术人员交流和沟通,更谈不上解决,从某种意义上说,这就导致临床医学与生物医学工程不能很好地结合,不能够充分发挥二者的优势。
2.医院中生物医学工程发展和创新的对策
到目前为止,生物医学工程科在医院中已经成为专业性很强的职能科室,在医院现代化建设中所起的作用越来越重要。深入研究探析生物医学工程学科在医院中的作用、发展及创新,对医院现代化建设和学科自身的发展都有极其重要的现实意义和深远的战略意义。面对目前医院中生物医学工程出现的问题和面临的挑战,变革和创新势在必行。
凡事预则立,不预则废。对医院生物医学工程科的发展和创新必须进行系统科学的分析,进行科学规划,为达到设计总目标,列出的各阶段的分目标并逐步落实。先定奋斗目标具体分析各人的特长实力,合理开发利用人力资源。结合实际加强理论研究和创新工作,形成对医学工程学科发展有指导意义的完整学科系统,进而真正做到科学论证、合理购置、科学使用、严格质控、科学维修、严密计量。本文就医院生物医学工程科如何发展和创新提出了以下几点发展对策。
2.1 转变工作模式,明确工作职责
首先要改变观念、转变工作模式,要将目前以〃采购、维修〃为中心的单一化工作模式向以〃质量保证、安全监管、技术保障〃为中心的多元化工作模式转变;要明确临床医学工程学科在医院中的职责和任务,即除了当前的常规工作,如设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外,还应包括以下主要工作:在用设备的质量检查、质量保证和质量评估;医疗设备的安全性能测试、监管和保证;预防性维护、保养和故障维修;医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试;对医院临床医学工程技术人员的技术培训与考核;开展临床科学研究等。
2.2 改变现有管理体制,使医疗设备效能最大化
医院的发展,是靠先进的科学技术,严格有序的科学管理;创新才是飞跃,是发展的根本。不创新将是死水一潭,所做的工作只是原地打圈圈没有得到提升;创新的科学管理能使有限的资源进行优化组合,合理配置,最终实现更大范围资源的科学合理共享,产生出比以前高出几倍的效率,管理出效率更出效益是众所周知的;各类医疗仪器是一种服务和增值于一体的物质资源,是科技应用于临床医学的成果,是医院现代化水平和技术实力的标志,是现代大医院发展壮大的基础。国内大中型医院都具有少则几千万元多则几亿元的现代化医疗设备,但若没有真正利用现代化科学管理理论进行科学管理,让配置更加科学合理,就不会让它的作用得到更好的发挥。现在对医院的评价仍用旧观念和过时的方法,即把医疗设备的总值作为一个很大的指标,总认为医疗设备的总值越大,管理水平就越高,各类效益就越好,医院就越强,呈现出重购买轻管理的现象,致使部分设备不适合本地区常见病或不适合医院对该学科的需求,而使用率下降或闲置损坏,造成对医疗设备资源的浪费。
管理没有跟上是造成设备浪费的原因;用科学的管理理论进行管理,明白不同的理论适合不同医疗系统的管理,注重理论和实践的结合,更重要的是加强创新观念的开发,和本地区医院及厂商进行适度沟通,利用灵活多变的形式进行开发利用,使医疗设备效能的发挥达到最大化。
2.3 加强人才培养,提高自身素质
生物医学工程人才的培养是本学科发展的关键。因此,在日常的工作中,我们要不断地加强人才队伍的建设,通过各种培训班、业务讲座、出国深造等途径,提高生物医学工程人才队伍的业务技能和外语水平。同时,通过调整人才梯队、整合岗位编制、聘请优秀人才等措施,以保持一支高素质、高水平的生物医学工程人才队伍。
2.4 健全各项制度,提高学科地位
在提高生物医学工程人才队伍自身素养的同时,要形成重视临床医学工程学科的大环境:国家有关部门应尽快建立〃医学工程师法”规范临床医学工程机构的名称,明确界定医学工程人员的职责范围,制定科学的、合理的人员编制,并制定相应的技能培训、考核以及职称晋升、聘任等相关制度;要建立一个良好的激励机制,对生物医学工程师的权利、义务和奖惩做出明确的规定;同时还要关注生物医学工程师的科研成果、技术革新和工作业绩,以稳定生物医学工程队伍,提高和发展我国的生物医学工程学科,促进医学现代化发展。
2.5 开展生物医学工程的临床研究,走医工结合的发展创新之路
这里所说的医工结合之路有两方面的含义,其一,应使生物医学工程技术人员具备较深厚的工程学和医学两方面的基础理论知识,因为生物医学工程学科是连结医学与工程学之间的桥梁,若"两岸〃基础不扎实则桥本身也不会牢靠。其二,在平时的工作上应注重与临床医生的交流和沟通,注重工程和医学这两个学科之间的交叉和渗透。现代医学科学发展到今天,医学与工程学之间的关系就如同舟与水之间的关系一样,没有"工程之水” “医学之舟"将寸步难行,只有二者有机地结合,才能成为一个和谐的整体。
医院中的生物医学工程是一个以设备保障为基础,面向临床提供工程支援服务的专业。工程人员要充分利用传统与现代传媒加强工程信息的交流,既可使工程人员掌握各种现代卫生手段,反过来也可促使医院工程人员为病人及医护人员提供更多更新的工程信息知识。充分发挥医院工程人员的专业特长,加强工程人员在充分沟通临床医疗工作中的作用。
生物医学工程科仅以引进设备为主不足以发挥自身作用,应积极研究开发临床疗效好而市场没有的常规设备,有超前发展的意识,使本科向服务于临床、服务于科研的方向发展,为临床提供治疗、诊断的新手段。以临床使用设备为基础,从设备使用人员入手,询问不合理因素,对其进行创新和改进;也可结合临床开展专科新设备的研究,改善常用设备,启用新技术,进行设备经济效益和社会效益的研究,以治疗和诊断效果为最终目的,与临床合作,在开发研制新设备中会有新发现新进展新突破。
总之,生物医学工程是综合运用现代工程技术研究成果、解决医学上有关问题的一门新兴学科,是工程技术渗透到生命科学领域、深入到医学中的一门边缘交叉学科,已成为医学发展日益强大的推动力。而医学的发展,反过来又促进生物医学工程学科的发展。二者之间已构成了相互依赖、相互促进的依存关系。所以,要取得科研成果,必须以维修为基础,以科研为主导,走理工医全面发展的道路。只有这样,才能促其巩固和发展,才能占有本身应具有的学术地位,才能促进生物医学工程学科的发展和创新。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)20-0049-02
在科学技术飞速发展的今天,创新意识和创新能力越来越成为一个国家竞争力和国际地位的最重要的决定因素。改革开放以来,我国创新能力有了很大提高,特别是2015年我国药学家屠哟哟获得诺贝尔医学奖,更加坚定了我国工作者在创新道路上的信念和追求。但是,我国创新能力和国际先进水平的差距较大,因此培养青少年特别是大学生的创新能力,对我国的发展具有重大意义。
生物医学工程学是一门理工医相结合的交叉学科,它旨在培养工程技术基础好、医学基础知识扎实、具备医学与工程技术结合能力的高级技术人才,要求学生具有生物医学领域中的研究和开发的基本能力。而作为本专业的在校大学生,如何培养其的创新能力和动手能力,是一所大学最重要的教学改革内容之一。
一、高校生物医学工程专业创新能力培养模式的对比
目前,我国约有110所高校设立了生物医学工程专业[1]。很多学校依托自然科学、工程技术或医学等方面的优势,结合其他学科发展该专业,因此不同学校在生物医学工程专业人才的培养上会各有侧重与特色,这种特色也体现在人才创新能力的培养上。如较早开设生物医学工程专业的东南大学最早开创了一贯制本硕连读,并不断探索复合型人才培养模式,采用早期独立实验教学去提高学生的科研创新能力和综合实践能力[2]。第三军医大学旨在培养合格的军事生物医学工程人才,以适应部队卫勤保障建设需要。通过构建基本技能―综合技能―设计技能―创新技能4个层次、基础课程实验―综合实践课程―创新性课外科技活动―实习―毕业设计5个类型的课程培训体系培养学员的创新实践能力,并建设了创新实验室服务于学员专业学习阶段,进一步提高其应用军事生物医学工程方法解决相关问题的能力和创新实践能力[3]。华南理工大学对该专业学生的培养则体现了理工类院校的特色,形成了以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系,并充分利用珠江三角洲医疗器械及技术服务产业密集的优势,开办校企合作,为学生实践能力和创新能力的培养提供更大的平台[4,5]。南京医学大学针对医疗卫生行业对工程技术人才日益增长的需求,确立了“医用导向型”创新人才培养目标,搭建“医工融合”式的课程教学平台和实验教学平台,并实施了“认知体验,实践锻炼,深化拓展”三阶段递进式创新能力培养体系,为医疗卫生系统培养并输送适合行业需求的人才[6]。
我校的生物医学工程专业创办于2003年,在借鉴老牌院校办学经验的同时,结合我校实际情况不断探索更适应医学院校培养工程应用型人才的办学经验,并从三方面构建了本专业应用型人才的工程实践能力培养体系[7]。首先通过理论课教学的改革,如电子类课程的改革,重点引导和培养学生运用所学知识去解决问题的能力;其次,在实践教学改革中突出工程实践能力的培养,如独立开设专业课程设计,以设计某个典型的医疗仪器为主线,培养学生工程实践能力的综合素质和创新精神;最后,改革传统的毕业设计方式,得益于珠江三角洲的有利条件,我们开辟了一批实习基地,学生的毕业设计将与现实的工作需要相结合,增强了面向市场的技术应用意识和学以致用的综合能力。近年来,在培养学生工程实践能力的基础上,为加快培养适应区域经济社会发展需要的拔尖创新人才,我们开始着力于学生创新能力的培养。
二、我校生物医学工程专业创新能力培养模式的探索
1.制度保障。我校于2010年颁布了《广东医学院大学生创新实验项目管理办法》、《广东医学院大学生创新实验项目实施方案》等相关章程,指导我校大学生创新实验项目的实施。章程规定每年评审立项一批校级大学生创新实验项目,以校级项目为基础重点申报一批省级大学生创新实验项目。该项目的实施激起了本校学生对创新实践活动的热情,并于2014年版的学生手册中添加了“广东医学院大学生创新创业能力培养与素质拓展学分认证实施方案(试行)”去进一步提高学生参与该活动的积极性。同年,在本科专业教学计划修订中,生物医学工程专业的培养目标及培养要求也体现了重视学生创新能力培养的精神。此外,学校配套了相关经费支持并保障项目的顺利开展,开放各类实验室与重点实验室向参与项目的学生免费提供实验场地、实验仪器设备和技术服务。
2.创新实验室建设。我专业原有基础实验室、综合实验室各3间,大型医疗设备实验室1间,主要用于实验教学;另有生物医学工程研究室、生物医学工程光电子实验室各1间,是教师进行科研项目的场所。前者的实验内容体系由原来的“基础型、验证型”扩展至“设计型、综合性”,此种改革在一定程度上锻炼了学生的实际动手能力,但对于学生创新能力培养的力度不够深入,因为其只在上课期间面向学生开放。后者教师会吸收部分优秀学生参与自己的研究项目,但受众面小,也不利于培养大多数学生的创新意识及创新能力。鉴于此,在学校及学院领导的指导和支持下,我们于2013年12月开始筹建生物医学工程创新实验室,并于2014年5月投入使用。
创新实验室的一个最大特点是采取全天式开放,确保最大化地提供学生的实验学习时间,而且它面向本专业的所有学生开放,这种模式充分调动了学生的积极性和主动性,让每一位学生都有平台进行工程实践和科技创新。创新实验室在管理上采取了“专业教师指导为前提,医学电子协会自主管理为主,技术人员管理为辅”的方法。医学电子协会的会员是来自于本专业的学生,其负责实验室的日常开放管理,包括安排学生值班、出入人员的登记、仪器设备的使用管理和实验耗材的使用登记等。技术人员每周对实验室的设备进行检查维修,以确保仪器的正常使用。良好的设备是培养学生动手能力、创新能力必要的物质条件,创新实验室在创建之初配备的设备就综合考虑了它们的实用性和先进性。另外,其他实验室的专业实验设备除了满足正常的教学和科研外,也会提供给创新实验室。
3.学生基础。创新实验室的使用者为本专业的所有学生,包括大一、大二、大三和大四,因此其掌握开展相关训练项目的理论基础,并具备一定的仪器设备使用基础。针对一年级学生,医学电子协会定期举办单片机、JAVA语言等的培训活动,考核结束后学员将进入大二、大三学生的项目组学习,在实践中培养其分析问题、解决问题的能力。这种方式既打消了一年级学生不自信的心理,为其独立开展创新实验活动打基础,又对项目研究起到了传承的作用,使其能往更深入的方向展开。在相关的竞赛活动结束后,医学电子协会举办专门的经验交流会进行切磋学习。对于学生的创新实践项目,我们还配备了专业教师提供指导。这些举措培养了学生的创新意识,提高了实践能力,吸引了越来越多的学生参与到各项竞赛项目中,如每年的广东医学院大学生创新实验项目、各级别(校级、省级、国家级)的大学生创新创业训练计划项目、信息工程学院项目设计大赛等。近年来,本专业代表我校赴赛的团队在东莞市大学生电子设计竞赛、广东省大学生电子设计大赛等竞赛中都取得了不错的佳绩。
三、结语
目前,我们对本专业学生创新能力的培养主要基于创新实验室平台,以参加各种活动项目为途径去锻炼学生的创新思维能力、自主学习能力和解决实际问题的能力,并取得了一定的经验和成效。经过创新实践培养的学生获得了用人单位的广泛认可,但在创新实践能力培养的深度上还需进一步加强。因此,我们下一步计划与研发力量较强的公司企业达成联合培养协议,启动本专业的“卓越工程师”培养计划,构建符合我校特色、体现区域优势的创新型人才培养模式。
参考文献:
[1]宫照军,顾宁,梅汉成.中美生物医学工程专业本科教育的比较与启示[J].现代教育科学,2011,(5):132-136.
[2]汪溪,黄宁平,孙啸,等.东南大学与美国大学生物医学工程专业的对比分析[J].生物医学工程学杂志,2011,28(3):567-572.
[3]宁旭,秦明新,金贵,等.生物医学工程本科学员创新实践能力培养的探索与思考[J].医疗卫生装备,2012,33(1):128-131.
[4]吴凯,吴效明.生物医学工程专业创新性人才培养的探索与实践[J].医疗卫生装备,2007,28(9):80-81.
几十年来,为了人类医疗水平的提高,生物医学工程的追梦人坚定地做项目、搞科研,研发出一个个新的医疗技术,更培养了一代代的生物医学人才。国内生物医学工程院校就是这样一个群体,从最初建立院系学科到分专业发展科研,再到如今培育人才做实际项目,每一步都走得精彩。
重点名校
清华大学
作为国内首屈一指的理工科高校,清华大学的教学科研资源得天独厚,生物医学工程系也不例外。该系强大的师资力量不可小觑,教授就包括院士、“长江学者”特聘教授、美国电气和电子工程师协会院士、美国医学和生物工程研究院院士。另一方面,清华大学生物医学工程系硬件设施优越。院系所在的医学科学楼拥有7个科研实验室和4个教学实验室,各实验室设施齐全,更引进了世界最先进的设备供师生研究所用。
清华大学生物医学工程学科自创立以来,在医学信号处理、生理系统建模仿真、超声成像等领域进行了长期系统地研究,在生物芯片、生物信息学、神经工程、分子影像等新兴方向有明显特色。毕业生中既有国际知名大学的教授,也有国内医疗仪器产业的领军人物,更多的是国内教学、科研、国防及产业方面的优秀人才。
清华大学生物医学工程专业每年的硕士研究生总数在30人以内,具体到校内校外是1∶1的比例,考研招生的人数大概在15人左右。
上海交通大学
上海交通大学生物医学工程专业创建于1979 年,同样是我国最早建立生物医学工程学科的院校之一。正如“早起的鸟儿有虫吃”,上海交通大学生物医学工程起步早,发展也较为成熟。2011年,上海交通大学生物医学工程学院成立,旨在对接国家重大需求及临床医学发展需要,重点建设生物医学仪器、神经科学工程、医学影像信息、生物纳米材料4个学科领域,致力于培养具有国际竞争力的生物医学工程领域高端研发人才。生物医学工程学院实施精英式教育,从一年级开始就实行导师制,进行全方位的导航。学生入校后,一、二年级夯实数理生基础及专业基础;三、四年级根据领域方向兴趣,在导师的指导下,拓展知识,提升创新能力和实践能力。这一教育方式让该学科的毕业生更出类拔萃。
2010年上海交通大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名
人数 录取人数 报录比
生物学 319 53 6.18∶1
化学工程与技术 43 9 4.78∶1
生物医学工程(83100) 95 30 3.17∶1
生物医学工程(430131) 8 21(含推免) 未知
生物工程 7 4 1.75∶1
西安交通大学
西安交通大学的生物医学工程在业内声名远扬。2000年,在原西安交通大学、西安医科大学、陕西财经学院三校合并及学科交叉融合的基础上,生命科学与技术学院成立。该院下设生物医学工程系、生物科学与工程系两个系,设有生物医学工程研究所、生物医学分析技术与仪器研究所、分子遗传学研究所、癌症研究所、生物医学工程与仪器研究所、线粒体生物医学研究所六个研究所。依托学校的整体实力,学院还设有现代医学电子技术及仪器国家专业实验室、生物医学信息工程教育部重点实验室、生物医学工程陕西省重点实验室三个重点实验室。2011年西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程招收学术型硕士研究生50人,全日制专业学位研究生20人。
复旦大学
复旦大学生命科学学院创立于1986年,是我国最早在大学中成立的生命科学学院,也是国家生命科学和生物技术人才培养基地。生命科学学院由生态与进化生物学系、微生物学和微生物工程系、遗传学和遗传工程系、生理学和生物物理学系、生物化学系五个系级单位组成,拥有遗传工程国家重点实验室、生物多样性与生态工程教育部重点实验室、现代人类学教育部重点实验室三个国家和教育部重点实验室,以及遗传学研究所、发育生物学研究所、植物科学研究所、生物多样性科学研究所、进化生物学研究中心等七个研究机构。学院以科学研究为主导,以争取国家级重大项目为抓手,力争在科研成果、科技产业化等方面实现快速发展。
2010年复旦大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名人数 录取人数 报录比
生态与进化生物学 18 6 3∶1
微生物学和微生物工程 49 11 4.45∶1
遗传学 90 42 2.14∶1
生理学和生物物理 8 5 1.6∶1
生物化学 128 48 2.67∶1
实力院校
浙江大学
1977年浙江大学科仪系设立国内第一个生物医学工程专业,并相继建成我国生物医学工程第一个硕士学位授予点、第一个博士学位授予点和第一个博士后科研流动站,现隶属浙江大学信息学部生物医学工程与仪器科学学院。其生物工程系在我国生物医学工程业内享有“黄埔军校”的美誉。学院建有生物传感技术国家专业实验室、生物医学工程教育部重点实验室等学术研究机构。学院与国际一流大学及科研机构的交流和合作广泛,多次举办高质量的国际学术会议。作为实力派院校之一,学院办学条件优越,科研实力强劲,现有科研实验用房6千多平方米,历年来先后获得国家级和省部级科技进步奖30余项,多项科研成果居国内外领先地位。
学院硕士招生按生物医学信息处理、医学成像与图像处理、医学仪器、生物传感技术、定量与系统生理等方向进行,按下表中的小专业录取。其中免试研究生比例约50%。
2010年浙江大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名
人数 录取
人数 推免人数
电子信息技术及仪器 110 24 未知
生物医学工程(083100) 86 46 未知
仪器仪表工程 1 6 5
生物医学工程(430131) 6 14 8
东南大学
作为国内生物医学行业的佼佼者,东南大学生物科学与医学工程学院以强大的实验平台和严谨的治学态度见长。该学科设有生物电子学国家重点实验室、江苏省生物材料与器件重点实验室。另外,在苏州、无锡等地开设科研基地,给学生提供了优良的实践平台,更方便学院与校外公司合作。在教学治学方面,全院师生在韦钰院士的带领下,在追求知识和理想中求实进取,勇于创新,创造了很多卓越的科研成果。
依托强大的学科优势,生物科学与医学工程学院学生学术思想活跃,专业基础扎实,具有较强的创新意识,大受用人单位欢迎。毕业生可到生物医学工程和电子信息工程领域的企业、高校、科研院所、医院等单位从事研究、设计、管理等方面的工作。
在考研招生时,学科分两个方向来录取。对于初试,考卷一般都不会设置太难,主要是对基础知识部分的考查。
2010年东南大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名人数 录取人数 推免人数
生物物理学 15 4 0
生物医学工程 106 61 13
华中科技大学
华中科技大学生命科学与技术学院拥有生物医学工程和生物物理学两个国家重点学科。学院科研实力雄厚,依托学院建立的科研基地包括:国家纳米药物工程技术中心、科技部基因工程“国际科技合作基地”、武汉国家生物产业基地、生物医学光子学教育部重点实验室、中英基因工程和基因组学联合实验室、中德马普生物物理与生物化学合作实验室等。近三年承担国家和省(市)研究课题234 项,其中国家自然科学基金108项,获得省部级以上奖励5项,获得授权发明专利23 项,发表SCI收录论文418篇。
学院研究方向包括医学图像处理与分析、医学成像技术与应用、生物医学信号检测与处理、纳米生物光子学与生物传感技术、人工器官等。近两年的考研报录情况未公开,但历年报考人数一直在全国高校内居多。
逐梦――与时俱进的研究分支
近年来,随着生物医学工程学科的发展,生物医学工程技术也日趋成熟,各分支方向的发展也日益明晰。那么,经过几十年的科学探索与研究,生物医学工程的发展现状如何?生物医学工程研究包括生物力学、人工器官、生物医学信号检测处理、生物医学仪器、生物医学成像、生物医学超声、生物材料与微纳米生物技术、分子电子学以及远程医疗与社区保健工程等分支。现今,各分支的发展与研究进行得如火如荼,研制出一系列辅助医疗仪器与关键技术,并在人类医疗诊断中发挥了很大作用。一般来说,我们可以将这些分支简分为四个方向:医学影像学、医学信息工程、医学仪器和分子生物学。
那么,对生物医学工程怀有憧憬的你,应该如何选择自己的努力方向呢?古人云:“知己知彼,百战不殆。”我们需要了解生物医学工程,明白自己对哪方面感兴趣。
医学影像学
影像学诊断是20世纪医学诊断最重要、发展最快的领域之一。20世纪50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而由于X线、CT技术的出现和应用,影像学诊断水平发生了飞跃,极大提高了临床诊断水平。核磁共振计算机断层成像系统,不仅可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,有利于临床早期诊断。医学影像学由此而生。
不同于医学专业的影像学注重使用影像来诊断病情,生物医学工程医学影像学注重研究如何给医生提供更好的图像信息,如何将人体成像的信息更加可视化。近年来,各相关研究机构研发了许多新型的医学影像技术,包括人体各大脏器、血液乃至皮肤的成像技术,提取出更加有效的医学特征辅助医生治疗。
医学影像的研究对于研究人员的计算机水平有很高的要求,如在本科阶段学习的matlab/c++等软件是较为常用的编程软件。该方向研究生阶段的学习科目有《医学影像学》《多维信号处理与分析》《信号处理的小波变换》等,主要介绍医学成像的基本原理与关键技术,是本科阶段《大学物理》《高等数学》《数字信号处理》等课程的深度延续。
这一方向的研究在生物医学工程专业中较为普遍,很多大学都开设相应的课程或实验室。由于各院校发展情况不同,研究方向的名称也略有不同,感兴趣的考生可以利用网络资源加深了解。典型的院校有:清华大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学等。
医学信息工程
医学信息工程研究方向包括神经功能工程、生物医学信号的检测与处理、生物信息获取以及传感生物信息系统和应用等分支。其主要工作目标一方面是为神经科学研究建立交叉的技术平台,另一方面是为临床神经疾病的诊断和治疗提供新的解决方案。生物医学信号是人体生命信息的集中体现,是窥视生命现象的一个窗口。通过检测心电、脑电、肌电和细胞电活动、体温、血压、呼吸、心音、肌肉收缩等生物信号,提供给医生最好的诊疗信息。
该方向研究生阶段的课程设置主要包括《电路》《信号与系统》《数字信号处理》《数据结构》《生物系统及建模》《生物医学模式识别》等。各院校的课程设置基本相同,或者是相关课程的拓展。同样,该方向对学生的计算机编程能力有一定要求,在学习或实验中需要熟练应用计算机处理实验数据。毕业生的就业去向主要是电子信息和医学信息类的科研院所、医药卫生单位、生物医学电子信息企业等,从事科研、开发、应用设计制造及设备管理等方面的工作。国内开设该方向的院校有:四川大学、电子科技大学、西安交通大学、浙江大学、东南大学等。
医学仪器
医学电子仪器是生物医学工程学科的一个重要分支。19世纪末20世纪初,人类研制成功的各种治疗仪器大量进入临床,最具代表意义的有可植入式心脏起搏器、高频电刀、激光刀等。伴随微电子技术和计算机技术的发展,各种物理治疗类仪器发挥了越来越显著的作用。目前的研究课题包括:面向肿瘤诊断治疗的新型设备的研究开发、基于物理方法的热治疗技术、大功率驱动技术及医学仪器的设计与制造、面向家庭和社区医疗的数字化仪器的研发等方面。
该方向研究生阶段的课程主要有《智能仪器设计》《高级医疗仪器》《医学仪器原理》等,是本科阶段《微机原理与接口技术》《传感器技术》《信号处理技术》等课程的延续。国内开设该方向的院校有:上海交通大学、清华大学、浙江大学、四川大学等。
分子生物学
工程能力培养的硬件条件问题
工程能力培养的条件包括工程实践基地、工程实践项目、工程实践教学条件。生物医学工程学科这一交叉学科,需要大量的工程时间基地,包括医院、医疗器械生产销售商、医疗器械检测管理部门。还需要提供大量的工程实践项目,以提供项目、资金的支持。一些高校缺少这些资源,不能够提供基本的研究生工程能力培养的硬件条件。
生物医学学科研究生工程能力培养的建议
针对以上分析的5个问题,我们提出以下的解决策略
1重视生物医学学科研究生工程能力培养
二级学院领导、导师应重视生物医学学科研究生工程能力培养。近年来工程硕士的扩招,目前,我校的工程硕士与科学硕士的比例达2:1,工程硕士培养的重点是工程能力,因此工程能力的培养显得非常重要。另一方面,工程能力是一种需要不断培养和开发的能力素养,要培养研究生对工程实践的兴趣,让他们发挥从事工程实践的主动性,自觉地投身工程实践活动。
2提高生物医学工程学科优秀研究生比例
采取各种方式,吸引优质生源报考生物医学学科研究生。首先在本校的本科生中进行宣传,鼓励本校学生报考本校的研究生。这要在大二、大三和大四时多做工作。例如我校实行多年的大二本科生导师制,本科生从大二起,就进人导师实验室,与导师一起进行科研。这样学生和老师交流的机会更多,学生老师有更深的感情,能够使一批学习成绩好,科研能力强的本科生报考本校研究生。也可到本校别的相关专业,如机械、电子、化学等本科班级宣传,吸引优质生源。
3研究生导师队伍的建设
目前研究生的培养是采取导师责任制。但对生物医学工程交叉学科研究生,特别是工程硕士而言,应实行由不同单位、不同研究方向组成的双导师对研究生进行指导。导师的科研水平、科研课题、科研经费都会直接影响着研究生是否有机会参与好的课题的研究,制约着硕士研究生工程能力的培养,导师在硕士研究生工程能力培养中起至关重要的作用。因此,加强研究生工程基金项目:重庆理工大学基金项目(20102013);重庆市教委基金项目(KJ120807);重庆理工大学研究项目(2009026)作者简介:王洪(1966一),男,四川乐山人,重仄理工大学药学与生物工程学院副教授,从事生物医学工程研兄;能力的培养需要应转变导师的观念,强化导师工程实践意识。导师应在工程实践方面给予研究生更多的指导,尽量给研究生提供更多的工程实践机会,例如给研究生提供参与课题的机会,提供企事业工程实践的机会等,帮助硕士研究生提高工程能力。重庆理工大学生物医学工程学科建立于2002年5月,现为重庆理工大学校级重点学科。从2006年开始本科生和研究生招生。经过10年多的学科建设,引进了一批来自国内外著名大学的生物医学工程学科学术带头人,组建了一支在教学和科研方面实力雄厚、结构搭配合理的师资队伍,具备良好软硬件条件。大多数老师具有工程背景,一些老师在公司兼职,与企业联系广泛。这就为我校的生物医学工程学科的工程教学和工程实践提供了很好的平台。
4建立更多的工程实践基地,获取更多的工程实践项目,支撑研究生的工程实践
产学研一体化的研究生培养模式是建立企业和高校之间密切合作的基础上,集研究生教学、实习、课题研究、企业的产品开发、就业于一体,随着研究生培养规模的日益扩张,特别是工程硕士的大规模招生,产学研这一非常优质的研究生培养资源可以充分利用。在生物医学工程学科研究生工程实践能力培养上可以利用企业在生产实践、资金、管理等方面的优势,通过产学研合作建立起来的实践基地,采用学校、企业双导师制加强对研究生的工程能力培养。生物医学工程学科研究生也可在这种产学研一体化培养模式的培养下,在知识结构、实践能力和科研能力上满足社会化的要求,同时更加贴近实际。产学研培养基地可以充分吸纳社会科技教育资源,为研究生工程能力的培养服务,有效地节省研究生培养的社会成本。
这方面我校也取得了一定的成果。从硬件条件看,我校的生物医学工程学科拥有各种相关的高端仪器设备和实验室,能够满足研究生实践教学和科研的需求。建有“重庆市现代中药制药工程技术研究中心”和“重庆市中英数字医疗中心”两个省部级工程中心。现有设备551件,总值1509.40万元,实验场地3600m2。建有4个产学研示范基地和2个企业联合实验室,与10余家企业建立了技术和人才培养合作关系,搭建了良好的生物医学工程学科平台;从软件条件看,本学科有生物医学工程学科学术带头人及高水平的教师队伍,在国内外核心期刊180余篇,SC工、E1收录36篇,获得专利10余项,省部级科技成果奖10项。承担国家自然科学基金、省部级项目等100余项,科研经费3000余万元。
5加强工程实践管理,完善工程能力培养体系
首先制定具体的研究生工程实践能力培养实施细则,在培养方案和制度设计上明确要求。其次,配备足够的管理人员,为研究生的工程能力培养服务,一切以研究生为中心的管理模式,建立科学、高效的研究生管理体系,保障生物医学学科研究生工程能力培养环节的落实。
[关键词]
军事生物医学工程;实验教学;考核模式
近年来,第四军医大学生物医学工程专业立足军事和医学的双特色背景,率先提出了军事生物医学工程专业的概念[1-2]。该专业以培养面向军队现代卫勤保障任务需求的复合型、创新性人才为目标,构建了以生物医学工程系列课程为基础,医学电子、医学计量、卫生装备及医学影像4个模块为专业方向的特色专业课程体系[3-5]。该课程体系中的“电路原理”“模拟电子技术”“信号与系统”等专业基础课程,起着联结理论知识与工程实践的桥梁作用,在军事生物医学工程人才培养过程中发挥着重要作用[5]。然而,第四军医大学军事生物医学工程专业学生的专业基础课程学时有限,与专业人才培养的高需求构成了矛盾。因此,如何改进教学方法、提高教学质量,是目前亟待解决的问题。军事生物医学工程专业基础课程兼具理论性和实践性,通过实验教学可有效巩固基本概念和方法,提高学员的动手能力、综合分析能力及创新能力[6-8]。为此,我们借鉴国内外教学改革的经验,结合军事生物医学工程学科的特点,将该专业教学改革的重点放在实验教学上,以新的考核模式牵引实验教学改革。
1基本思路
在现代教育理念中,过程管理是实验教学区别于理论教学的最大特点。通过这一环节能保证每个学生的实验效果,切实达到知识理论和实践操作相结合的目的[9-10]。因此,军事生物医学工程专业基础实验考核必须既看结果、更注重过程,将过程考核作为实验课程考核模式改革的重要内容。当前国内外生物医学工程学科呈现出日新月异的特点,大量新理论和新技术的涌现和成熟,要求生物医学工程人才必须主动学习、不断提升自身各方面的能力,以便适应学科发展的需要[11]。针对这一现状,国际上许多知名大学的生物医学工程专业均以学生为主体作为提高教学质量的核心要素,强调对学生主动学习能力的培养[4]。军事生物医学工程与普通生物医学工程具有相同的专业属性,因而其实验课程的考核也应体现这一特点,充分激发学生的发现性、体验性和探究性。军事生物医学工程专业人才面向的是军队特殊功能群体,以解决军队现代卫勤保障中生物医学工程问题为主要任务[3-4]。随着新时期我军卫勤保障的领域不断拓展,特别是复杂化、多样化非战争军事行动实践的凸显,要求卫勤保障人才具备知识、技能、责任为一体的综合能力素质,才能跨越军兵种、部门界限完成保障任务[12]。因此,军事生物医学工程专业基础实验课程的考核必须跳出以实验结果作为唯一指标的传统模式,要强调全面性评价观。
2实施方法
2.1分阶段考核,突出个别质疑实验过程考核具备实时性,课堂提问、查看预习报告和实验记录等传统方式能有效增强考核的真实性,但在启发学生思维、突出学生个性方面效果欠佳。为了有效地解决这一问题,我们根据军事生物医学工程专业特点设计相应的过程考核方案,主要在2个方面进行了探索和实践:一是考核过程的安排,二是特色考核方式的建立。(1)将专业基础实验课程的考核评价分为基础考核和综合考核2个阶段,体现对学生实验技能、态度、协作等情况的全程式评价。其中,基础考核主要对安排课时内进行的系列基础验证性实验进行考核评价,以实验报告为依据进行评价,记为平时成绩,占实验成绩的50%;综合考核主要对课外开展的综合设计性项目进行考核,以项目汇报的形式进行考核,记为期末成绩,占实验成绩的50%。(2)在分阶段考核的基础上,建立以个别质疑为核心的过程评价方式。研究和实践表明,教师对学生的一对一指导和质疑在众多过程考核方式中,最能体现考核评价的客观性,并且能够激励学生主动思考和探索[10]。军事生物医学工程专业在研究型军医大学内开设,专业规模小、学员人数少、师资力量强,因而特别适合采用这种方式。为此,我们在基础项目的实验报告中增加了拓展思考题并对其进行评定。这些思考题是教师针对每个学生的实验操作步骤提出的,因此题目和答案因人而异,从而杜绝了实验报告的抄袭,并体现出学生的个性和思考。
2.2开放考核资源,以问题为驱动自主学习模式倡导学生自主学习、把实验的主动权交给学生,使实验教学呈现出较强的开放性[11]。主要表现为不同学生个性和目标层次不同,导致实验内容、方法思路和结果结论存在差异。与之相对应,实验考核方案也应适应这一特点,并采取行之有效的措施。为此,我们主要对考核资源进行了分类设计和调整重组,主要从以下几个方面进行了实践:(1)考核题目开放。除教学大纲指定的基本项目外,综合考核题目由学生自主选择,实验任课教师只需根据教学大纲及实验条件明确实验教学情境,对实验内容、实验过程及实验要求等细节做具体规划、明确任务要求。近年来我校军事生物医学工程专业实施特色教学模式,大力推行教学与科研相结合、本科生导师制等,为专业基础课程实验考核提供了大量综合设计性题目。例如,实验课程任课教员承担的国家和军队教学或科研课题,经过加工、提炼后可用于考核;以本科生导师制为依托开展的本科生早期接触课外科研项目;军队和地方各种专业技能和创新大赛题目等。(2)指导教师开放。综合设计实验工程性强,学生能否在考核中取得好成绩,除了充分调动自身主观能动性以外,教师的科学指导也很重要。为了与开放化的考核题目相适应,我们允许学生自主选择指导教师。因而除了实验课程任课教师外,学生们还可以选择实验课对应的理论课程教师,以及自己本科阶段的导师。特别是采取最后一种形式,教师和学生相互了解程度深,教师能结合学生个性和特长,针对实验设计方案的可行性及结果提出预判,避免学生走弯路。(3)实验室开放。开放各种教学和科研资源,鼓励学生开展软硬件联调实验,将电路、模电、数电、信号等课程的实验内容结合起来,达到电子信息类专业知识和技能的融会贯通。为此,我们采用图书馆模式管理实验室,对电路、模电、数电、仿真等多个教学实验室实行全天开放,并且对相关实验仪器和消耗器材按需供应。除此之外,从查阅资料、选择元器件、构思实验方案,再到仿真、安装、调试电路,直到完成全部实验,学生均独立进行,教师只负责验收和考评,并对学习成绩优秀或有特长的学生开展个性化培养。(4)人员组织开放。团队协作是现代工程技术人才必须具备的能力素质,也是军事生物医学工程专业人才培养目标的重要方面[13]。因此,在综合设计项目的研究过程中,学生既可自主探究,也可以寻找合作伙伴组成1~3人的项目小组,充分发挥团队协作的优势。与之相对应,考核也要求以项目小组为单位考察实验操作和任务完成情况,并在此基础上对每组的同学进行个别质疑和考察,得出个人评价。
2.3创新考核方式,丰富评价指标军事生物医学工程专业要求培养高素质复合型现代卫勤保障人才,实验考核要体现这一目标就必须在考核方式上有所创新。为此,我们借鉴科研工作汇报的经验,在综合考核中采用以项目答辩为主要形式的考核方案。整个答辩过程以项目组为单位进行,分为3个环节:(1)口头汇报。以全面培养学生制作多媒体课件、口头表达及总结提炼的水平和能力,要求利用多媒体素材进行一次时间为5min的汇报。(2)成果演示。以培养学生熟练操作技能和良好实验习惯为目的,对提交的仿真程序或电子电路进行现场演示和测试。(3)提问互动。以培养学生沟通应变能力和考察项目组内各成员参与实验情况为目的,由评委根据汇报和演示情况随机选择学生提问。在上述考核方式的基础上,我们采用专家讨论和问卷调查的方式,建立了军事生物医学工程专业基础实验考核的评价指标体系及其指标权重。该指标体系涵盖了学生基础知识、实验技能、能力素质、情感态度和作风纪律5个I级指标,以及实验内容、实验仪器的熟练程度、答辩表达和课件制作等15个Ⅱ级指标,不仅对学员的理论基础和实践能力做出考核,而且对学生在工程实践过程中的思路、态度、协作、军人作风等多方面情况进行了全面评价。
3实施效果
上述考核模式已在2014年度秋季学期对第四军医大学2012级生物医学工程专业本科15名学员进行了试点实施。我们根据军事生物医学工程专业本科人才培养方案对实验教学的要求,对“信号与系统”实验课程进行了基础考核和综合考核,取得效果如下:(1)杜绝了实验不预习和准备不充分的现象,学员学习的自主性明显增强,部分同学在实验过程中能提出独到的设计思想,实验效果明显提高。(2)全面提升了学员多媒体课件制作、总结提炼、口头表达、文字组织、沟通交流和团队协作的水平和能力,为他们今后的科研工作打下了良好的基础。(3)充分展现了学员的兴趣、特长和作风纪律等非专业知识技能的情况,为在“信号与系统”理论教学中实施因材施教的个性化教学提供了信息。(4)重点培养了3~5名优秀学员的工程实践和科研创新能力,组织他们参加了第九届全国信息技术应用水平大赛,并取得了好成绩。
4结语
军事生物医学工程作为生物医学工程与军事医学交叉融合的产物,是以服务军队卫勤保障现代化为目标的特殊专业。我们围绕该专业基础课程实验教学的考核,研究了全程性、开放式、多样化的考核新模式并取得了良好效果。该研究进一步丰富了军事生物医学工程专业特色教学模式,对于提高军事生物医学工程专业人才培养质量具有重要的现实指导意义。我们将以此为起点,继续深化该专业实验教学改革,坚持教员为主导、学员为主体的教学理念,渗透全面教育观、精英教育观、创新教育观、开放教育观等现代教育思想,为培养现代化卫勤保障急需的高素质人才不懈努力。
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