生物医学工程专业“医·工”结合教学改革的研究

王大珅 张涛 房蓓

摘  要：文章通过分析生物医学工程专业“医·工”结合的必要性以及目前“医·工”交叉学科的发展现状，对生物医学工程专业“医·工”结合教学改革方法进行研究，为培养医学与工学复合型人才提供理论基础。

关键词：生物医学工程;医工结合;教学改革;人才培养

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）12-0059-03

Abstract： With analyzing the necessity of the combination of medical and industrial in biomedical engineering and the current development status of interdisciplinary work of medical and engineering， the paper studies the medical and industrial combined teaching reform method in biomedical engineering. The paper provides a theoretical basis for cultivating compound talents in medicine and engineering.

Keywords： biomedical engineering; combination of medical and industrial; teaching reform; talent development

一、概述

生物医学工程是利用工程学手段来解决医学问题的学科，生物医学工程学科具有工程学和医学两个学科高度结合的特点[1]。当前，我国医疗卫生事业正处于发展和转型过程中[2]，人工智能、大数据、信息技术等新一轮科学技术将医学发展推动到了新的阶段。为了尽快适应当前医疗卫生事业发展、实现健康中国的需求，高等医学教育体系需要建立多元化的教育模式，深度探索医学教育改革的实施途径，落实好未来医学人才的教育方向，为医疗卫生事业培养出医学与工学复合型、创新型人才。

近年来，交叉学科建设的重要性日渐突出，已成为高等教育的持续发展部分。《国家教育事业发展“十一五”规划纲要》中指出，进一步推进高水平大学和重点学科建设，重视发展前沿新兴学科和交叉学科[3]。中央文件在2018年8月24日指出，确定推进“新工科、新医科、新农科、新文科”的发展。其中，针对“新医科”的内涵，文件中提出了从治疗为主到兼具预防治疗、康养的生命健康全周期医学的新理念，确定开设精准医学、转化医学、智能医学等新专业，在人工智能、大数据为代表的新一轮科技革命扑面而来的新背景下，对原有的专业提出了医工理文融通的新要求[4]。医学教育是高等教育的重要组成部分，是建设与实现“教育强国”和“健康中国”目标的基本需求。生物医学工程学科“医·工”结合在医疗卫生事业和生命科学领域打破了原有医学研究的局限性，其优势和专业特色为医学研究提供了医学和工程学科的交互背景。面对现今社会健康和医疗的新需求，诊疗模式越来越离不开生物信息、人工智能、计算机技术、医疗大数据等技术。“医·工”结合是顺应社会快速发展的产物，在医学教育领域是突破性的改革和创新。“医·工”结合要求生物医学工程专业较为传统的教学模式向医工交叉学科综合性的医学教学模式转变，培养能够运用交叉学科知识解决医学领域前沿问题的高层次医学人才。生物医学工程专业“医·工”结合的创新教育模式是发展生物医学工程专业的新途径，在很大程度上推动了高等医学教育生物医学工程部分的发展，对推动高等医学教育的发展具有重要的现实意义。

二、“医·工”结合学科的发展现状

随着我国高等院校结构调整和高校体制改革，一些综合性大学或理工科院校为了提高综合实力与单科类医学院校合并[5]，在一定程度上实现了医学、生命科学、信息科学的交叉。但是，这些多学科的交叉并未实现真正意义上的医学和工程学的结合。现有的医工交叉学科在结合过程中普遍形成兩种模式：一门学科被另外一门同化，或者两门学科形成相互隔离状态[6]。生物医学工程专业“医·工”结合人才培养的目标是培养掌握医学知识和电子、计算机等工程学知识，并能综合运用所学知识的生物医学工程创新人才[7]。现存的医工结合教学模式存在以下问题：1. 学科结合程度不够。医学和工程学两个学科门类的研究对象、学习内容、应用领域存在很大差异，学科之间知识壁垒未被真正打破，导致学科结合层面较为薄弱。工科院校“医·工”结合教学方法和过程较为注重技术方面的培养，主要培养具有电子、计算机、信息化知识背景的应用型人才，学生在医学理论知识、临床运用等领域的基础知识较为欠缺。医科院校则更加注重培养医学基础理论、医学仪器设备等内容的学习，在学生动手能力与实践方面的培养较为欠缺。工科院校和医学院校“医·工”结合的两种培养模式皆具有局限性，无法达到培养目标人才的效果。2. 研究成果缺乏共享：医学和工程学两个学科的研究成果缺乏有效的结合，没有形成共享成果，导致研究成果无法实现临床应用，新的理论无法得到临床实践的验证。“医·工”结合的主要应用趋势是将工程技术应用于临床诊疗，解决医学预防和治疗疾病的难题。研究成果共享是将“医·工”结合成果转化的关键，两个学科成果缺乏共享，未能形成结合后成果的现实作用。3. 缺少创新培养模式：医学与工程学结合后的专业培养模式按照原有的培养模式进行人才培养，无法真正优化学科和专业的结构，缺少适应医疗事业发展的创新教学模式[8]。现有的“医·工”结合专业存在课程结构设置不合理的现象，课程设置和教学内容较为落后，无法紧随学科发展前沿，缺乏教学方法和思路的创新，没有实现真正的结合和转型。针对目前“医·工”结合发展存在的问题，推进“医·工”结合教学模式的改革势在必行，具有创新思维的教学模式改革才能满足生物医学工程专业“医·工”结合的培养要求。

三、“医·工”结合特色专业教学改革研究

（一）明确培养目标，加强学科间融合

在教育部提出发展“新医科”“新工科”的背景下，人才培养目标和培养模式应该顺应时代的需求，着重落实“卓越医生教育培养计划2.0”，进一步提高当前医学教育质量，树立符合“新医科”要求的医学教育理念。生物医学工程专业“医·工”结合特色专业教学改革的根本是将“生物医学科学为支撑的医学模式”向以“医文、医工、医理、医X 交叉学科为支撑的医学模式”转变，人才培养的目标和实施路径是在传统的生物医学工程专业的基础上的继承与创新。医学、工程学、信息学的综合应用是医学临床诊治技术的未来趋势。生物医学工程专业“医·工”结合培养目标应该转变为培养具有“医工信”结合的知识基础和解决临床问题的创新型、科技型人才。交叉学科专业培养应以学科建设为基础，在学科建设方案中融入医学发展需求与工程学的交叉结合点，在教学中加快基础研究向临床应用的转化培养，以培养医工结合创新意识为重点，增加学科间结合的深度，使交叉培养更具有创新型、交叉性、前瞻性。

（二）构建课程体系，调整专业设置

在生物医学工程专业“医·工”结合培养过程中，应该更加注重医学学科与工程学科内容的相互渗透和交叉。打破学科间的知识壁垒，防止学科间边缘过于细化、僵化。在形成课程结构之前要全面衡量、重新配置，课程体系的构建不仅需要满足现代医学教育的需求，还需要对未来医学发展做出预测，应对医学教育的新发展。进一步调整课程体系，增加医工结合模块的课程，创新“医学+人工智能”课程体系，实现医工结合特色专业的设置。在课程体系中进行横纵向的扩宽，横向加强医学生工学课程的比例，优化整合医学专业和工学专业的培养方案，纵向设立分级别的培养模块，发挥出交叉学科的综合优势，在技能、理论、科研等方面进行延伸性培养。除此之外，在培养方案中增加设置跨专业课程、弥补交叉学科课程内容短板的专业选修课和专业限选课，从而优化课程设置与培养模式。

（三）教学模式与教学方法多元化

1. 加强实验训练，创建共享平台。实验训练是“医·工”结合培养的载体，建立学科交叉的共享平台可以优化资源配置，提供学科交叉的实践平台。共享平台的创建可以提高学生对两个学科知识的融会贯通，训练学生结合的创新思维，培养学生设计和动手能力，实现工科优势与临床资源的优质资源互补，加强专业性、基础性的实验训练。“医·工”结合实验训练应以临床问题为导向，培养学生利用工程技术方法解决临床疑难问题、产生医学成果的新思维。学科交叉的实践平台是实现“医·工”结合特色专业培养目标的基础，充分融合了医学教育与工程学教育，将临床问题放在医学、工程学等多个学科融合的思维中，使临床问题在多维度、多视角的分析中得到解决。

2. 充分利用網络平台，实现“医工资源共享”。建设网络学习平台，包括网络课程的学习、网络资源共享、师生交流等辅助教学方法，促进不同学科教师交流，开拓学生思维。“医·工”结合医学教育具有学科融合的特殊性，网络教学方法对医学教育改革具有重要的意义。网络教学方法不受时间、空间的限制，有效缓解多学科教师师资不足的问题，满足学生多学科学习的教学需要。网络平台是以学生自身为主导者，对交叉学科的专业内容进行补充和延伸。充分利用网络平台的教学方法是医学教育改革的一个重要方向，网络在线课程资源丰富，线上学习更加注重过程学习。基于信息化教育技术，对优化教育资源配置、提升教学质量、促进教育改革等许多方面有着积极意义。

3. 师资团队改革，建立“医工教研室”。医工结合创新型教学队伍是医工结合跨学科人才培养的保证。为了加强生物医学工程专业师资科研创新队伍建设，医工教研室应由生物学、图像处理、医学传感、临床医学、信息学、大数据处理技术等医学和工程专业领域的人才组成专业教学团队。负责人才培养、学科建设、科研提升和成果转化等医工结合的多方面工作，推进医工结合教学培养。各高校应重视新兴专业的发展与建设，一方面通过政策支持、鼓励机制等方式，引进新型技术专业人才，将前沿技术推上讲台，推动学科间的交叉，实现跨学科间的师资团队建设。另一方面，组织多学科、多领域的优秀教师进行学习、交流，积极探索“医·工”结合的教学模式，保证专业教学质量，保持专业的特色和活力。

4. 发展以学科竞赛为引导的创新教学方法。以学科竞赛中的问题来锻炼知识互融的应用，打破学科间的知识壁垒，在实际锻炼中提高学生的创新能力。学科竞赛以学生自学、自主设计为主，引导学生的主动性，持续促进学生的学科综合能力发展。生物医学工程“医·工”特色专业培养的目标人才应具有夯实的医学基础知识，以及熟练的科学技术手段。多元化的学科竞赛引导学生不断提高自主学习的能力。培养学生自主学习、树立终身学习的意识是医学教育和科学技术教育的必备素质，发展以学科竞赛为引导的创新教学方法，有利于学生对交叉学科知识的运用，引导学生形成融合性的创新思维和实际运用能力。

（四）提升人文思政类课程比例

生物医学工程专业“医·工”结合培养目标为培养具备生物医学基础知识、计算机技术知识、大数据专业知识、工程理论知识、临床医学知识的高素质人才。培养目标除了要求具备操作能力、科研创新能力还要求具有良好的职业道德、高尚的人文情怀。因此，在医工结合课程体系中应该优化思政类课程的结构，切勿忽视职业道德及人文素养的教育。在课堂说教的同时增加社会实践、临床实习活动，让学生在工作经历中受到情感熏陶，养成医学类职业道德和良好的人文素质行为。人文思政课程设置对学生更加客观的认识所学专业是至关重要的，选择生物医学工程“医·工”结合专业的最终目标是为人类健康而服务，科学技术与医学仪器只是达到目标的工具，有利于学生在学习过程中对学科交叉的认识，有效防止过于注重单一学科的学习，有利于教育模式的改革的推动和实现。

四、结束语

完善“医·工”结合教学改革，有助于提高我国医疗产业和医学相关学科的创新能力，促进临床诊治技能的发展，为医疗卫生事业的人才供给需求提供保障。“医·工”结合的教学改革需要在课程体系中建设“医·工”结合课程，在教学方法中突出“医·工”结合领域的培养，在教学过程中真正实现医学与工程学的结合，推动医学研究领域和医疗卫生事业的发展。生物医学工程“医·工”结合特色专业教学改革是“新医科”发展的重要体现，现阶段“医·工”结合面临着很多挑战，生物医学工程专业“医·工”结合的教学改革需要进行不断探索。通过树立培养顺应健康中国时代需求的人才，加强学科间融合的新理念，创建“医·工”融合课程体系新结构，建立多元化、创新的教学新模式，加强人文课程比例提高综合素质等措施，实现生物医学工程“医·工”结合特色专业的教学改革，推动生物医学工程专业的转型和发展。

参考文献：

[1]朱松盛，段磊，王伟，等.“医工融合”培养创新型医学工程人才[J].实验室研究与探索，2016，35（12）：212-214.

[2]宋应诺，刘佳.基于供给侧改革下医工交叉学科平台建设[J].医学教育研究与实践，2018，26（2）：211-213.

[3]中华人民共和国中央人民政府.国家教育事业发展“十一五”规划纲要[EB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-05/23/content_623645.htm.

[4]中国新闻网.教育部谈如何发展新工科、新医科、新农科、新文科[EB/OL].http：//www.chinanews.com/wap/detail/zw/gn/2019/02-26/8764951.shtml，2019-2-26.

[5]殷琳，江恒君，陈燕琼，等.国内高校附属医院医工信结合创新机制研究[J].现代医院，2018，18（8）：1140-1144.

[6]刘慧强，樊孝喜，段颖妮，等.探讨“医工结合”对生物医学工程专业发展的现实意义[J].教育现代化，2017，4（31）：36-37+65.

[7]桂劲松，张祖平，郭克华.新工科背景下高校新专业建设思路探索与实践——以数据科学与大数据技术专业为例[J].计算机教育，2018（7）：27-31.

[8]杨芳，杜守洪.生物医学工程专业应用型人才培养模式的探索与实践[J].中国医学教育技术，2018，32（2）：150-153.