地方医科院校生物医学工程专业人才培养模式的实践和探讨

田秀梅 阳范文 魏悦姿

[摘要] 本文围绕创新教育这一核心主题，以培养学生的创新意识、创新能力和实践研发能力为出发点，从地方医科院校生物医学工程专业培养计划、师资队伍建设、以及实践教学等几个方面，深入探讨创新型应用人才培养模式的构建。在有机结合学生个性发展的条件下，探索培养创新型应用人才的有效途径，创设适用于不同才能学生发挥和展示自身能力的学习环境，营造创新素质教育的氛围，培养创新型综合素质人才。本课题对于全国高校推行学生素质教育和能力培养，探讨创新型应用人才培养模式有一定的参考价值。

[关键词] 生物医学工程;创新性;人才培养模式;医科院校

[中图分类号] G642          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）10（a）-0079-04

Practice and discussion on talents training mode of biomedical engineering in local medical colleges and universities

TIAN Xiumei   YANG Fanwen   WEI Yuezi

Department of Biomedical Engineering， School of Basic Sciences， Guangzhou Medical University， Guangdong Province， Guangzhou   511436， China

[Abstract] Centering on the core theme of innovative education and starting from the cultivation of students′ innovative consciousness， innovative ability and practical research and development ability， this paper probes into the construction of innovative applied talents training mode in depth from the several aspects of the training plan of biomedical engineering major， faculty construction and practical teaching， etc. in local medical colleges and universities. Under the condition of combining students′ personality development organically， explore the effective way to cultivate innovative applied talents， create the learning environment suitable for students with different talents to give play to and show their abilities， create the atmosphere of innovative quality-oriented education， and cultivate innovative and comprehensive quality talents. This topic has certain reference value for the national colleges and universities to carry out students′ quality-oriented education and ability training and to explore the innovative application talents training mode.

[Key words] Biomedical engineering; Innovative; Talents training mode; Medical colleges and universities

医学背景深厚是医学院校中生物医学工程（biomedical engineering，BME）专业的优势，然而，医学院校侧重于培育临床医学等医学类专业方面，导致对于生物医学专业的投入相对不足，校本部的工程力量较为薄弱，因此，充分利用医学院校众多附属医院的优势资源，使其与医学更加紧密结合培育创新型应用人才，对于医科院校的BME专业人才培养，尤为重要[1-3]。BME专业是一门医学与理工学紧密结合，具有较强实践性，与多个学科交叉的新兴边缘学科[4-5]。由此可见，在地方医科院校培养的BME人才，既要适应科学发展的要求，也要满足社会对人才的需求。因此，探讨创新型应用人才的培养模式是BME教育者的当务之急。

本课题组通过连续抽样调查广东省广州地区三所开设导师制和访学制医科院校的BME专业大一至大三本科生，共3个年级210名学生的调查资料表明，>50%的学生认为：对本学校BME专业开展创新建设课程进行教学改革，非常有必要;>21%学生考虑读研;然而，仍有大部分学生认为BME是做“医学研究”的，对就业方向不了解。

针对以上存在的问题以及BME多学科交叉的实际复杂情况，经过对欧美著名大学BME专业本科教学模式和特点进行学习和深入的探索，结合广州医科大学（以下简称“我校”）60年的办学特点和思路，以及近几年的办学经验，进一步归纳、总结、思考适合地方医科院校的BME专业人才培养模式。我校强调以创新教育为核心，探索创新型应用人才培养的有效途径，采用“智能+教育”的模式，開展虚拟仿真实验教学“金课”，在教学实践中重点开展“三早教学”-“早实验、早科研、早实践”，以适应社会产业升级和转型对人才的需求，提出实践方法进行人才培养模式教学改革与研究，包括以下6方面内容：①修订教学培养计划;②依托医学背景设计、开展教学活动;③开展虚拟仿真实验教学;④“三早”教育，创新科研机制;⑤优化师资队伍，提高业务水平;⑥构建灵活多维的教学评价体系。进而形成具有专业特色和优势的新型教学模式。

1 具体做法

1.1 及时修订教学培养计划，开设辅助课程

2014年，我校所有专业招生整体实现一本招生，生工专业由原来的二本迈向一本，人才培养出现新要求。通过对其他兄弟院校的BME专业调研，结合医科院校的医学背景，在生工专业的教学培养计划中根据社会对人才的需求，及时对教学知识点和实验技能点，以及专业教育中的专业知识层次进行修订和调整，优化医学院校BME专业的课程设置。与此同时，开设辅助课程，激发学生的学习热情，在宏观角度上介绍该学科产生的背景和主要内容，如《生物医学工程导论》《创新维修实践》课程等，引导学生认识BME对生物医学发展的作用，了解BME科学创新的进展。

1.2 依托医学背景设计、开展教学活动

我校作为医学院校的优势：医学背景深厚，与临床医学密切相关，有21个研究所/中心，包括呼吸疾病国家重点实验室等28个市级以上重点实验室[6]。临床医学进入ESI排名全球前1%，具有雄厚的医学教学力量。有7所直属和10所非直属附属医院，为实践教学的开展提供充裕基地，也为科研课题的实施提供保障。学科教学资源丰富，可实现BME技术与医学的紧密结合，能迅速为临床解决实际技术问题。处于医学院校的生工专业可充分利用医学背景的有利优势制订教学计划，设计多学科和交叉学科的BME课程体系，在教学活动中注重培养学生对跨学科问题的解决能力，合理整合生物学、电子学、材料学、数理化、医学等学科的核心原理和方法。

1.3 采用“智能+教育”的模式，开展虚拟仿真实验教学“金课”

在高速发展的产业和科技革命变革下，虚拟仿真实验教学“金课”已成为推进教育公平的重要举措，强有力地推进中国现代化高等教育[7-9]。2019年4月9日中国慕课大会上，南京航空航天大学的田威教授展示往返于西安、贵阳和北京三地的大飞机拆装虚拟训练系统，多人协同教学，体验飞机装配实验。虚拟仿真实验室让学生通过网络，不受时空限制有效利用实验设备进行实验，与其他实验者共享资源，让教师实现跨地区合作实验和联合远程指导实验，有效提高学习和教学效率，解决传统实验存在的问题，减少实验教学设施的购置、节约标本购置成本，解决珍稀标本和病种的来源，从而有利于保障经济、安全可靠的实验教学。

我校BME实验中心经过长达8年的建设，2016年设立BME虚拟仿真实验中心，2018年度获批省级实验教学中心。中心虚拟仿真实验教学平台采用“智能+教育”的模式，在生物材料模块、微纳医学模块等模块上开展典型实验，如运算放大器的设计实验、拉伸性能虚拟仿真实验、金刚石纳米酶多功能分子探针的制备与表征实验等。同时中心为“全国大学生电子竞赛”“全国大学生挑战杯”“大学生创新创业”和“毕业设计”等大学生课外科技活动，提供符合参与竞赛的科研实验平台。合计约200多名学生参与各类创新实验和实践项目，近3年取得显著成效：省级创新实践项目8项、校级创新实践项目10项、省级教改项目1项、市级教改项目5项、校级实验教改项目8项、企业横向课题4项和申请专利20余件（获得授权10项）。

虚拟仿真技术将经典教育理念和全新的智能技术相融合，在教学中实现“网上做实验”和“虚拟做真实验”，增强学生实践能力、为提高人才科研技术水平提供新的优质教育资源，在实验教学效果和人才培养质量等方面均获得一定的提高。

1.4 通过“三早”教育探索因材施教和科研创新的新机制

在教学过程中通过开展导师制，开放创新实验室、早期到产学研基地和创新人才培养试验区见习和调研等，帮助学生实现“三早”教育——早科研、早实践、早见习，培养学生的创新意识和自主实践能力[10-12]。①对学习成绩优秀、刻苦专研的学生提前实行导师制，培养其早期科研能力，导师制可有效提高学生对专业的学习和认识。目前，大部分学生认为，在现行教學中实行导师制能有效提高自身创新能力和科研能力的锻炼，很好地弥补课堂教学的不足。②设计多学科和交叉学科的BME课程体系，通过开放创新实验室、开辟学生科研第二课堂、开展学术沙龙和科普讲座等专题讲座、参加各类大学生竞赛活动——电子电工设计大赛、数学建模比赛等渠道，改革实践教学环节，培养学生的早期实践和科研创新能力。③早期到产学研基地和创新人才培养试验区见习和调研，培养学生的自主研发能力、创业能力、社会实践能力。利用寒暑假时间，与广东健泽医药集团等企业搭建高素质创新人才培养的平台，提早组织学生见习和观摩生物医学材料与医疗器械设计和研发的方法与过程，了解研究成果产业化过程。聘请经验丰富的学校外企业和研究所专家，本系的学科带头人、教学和科研骨干教师定期开展专题讲座。在实验教学过程中，鼓励教师及时应用科研项目及其成果，将科研成果转化为科普讲座，截至2018年底，BME系教师共主持广州市科普课题3项，在课题和项目开展过程中，学生能够参与教师的科研工作，学习与分享科研工作的方法，让学生早日成长，早期培养独立开展科研实验的能力。

1.5 优化师资队伍，提高教师业务水平

在教师队伍建设方面，及时总结推广教研室或教师的先进经验，有机结合常规教研活动和专题教研活动，固定教研活动时间，促进教师间的相互交流，邀请校外专家开展科研和教研讲座，了解学科发展动态，提高教师的教学和科研业务水平[13-17]。创设老、中、青年教师提高、进步、成长的良好氛围，建设稳定的教师队伍。综合利用材料与电子学、医学、数学及统计学、影像学、化学等诸多学科间的教师优势进行教学，共同促进学科发展。积极鼓励教师开展实践活动，打破理论课教师与实践课教师的界限，组织教师到医药和医疗设备企业了解需求和学习经验，鼓励理论课教师更多的积极地参与实践课的教学指导，积累企业案例，使理论教学和实践教学有机结合。

1.6 构建灵活多维的教学评价体系，摸索培养学生的创业能力和就业竞争力的有效途径

借鉴国内外成功案例，从以下几种评价方式改革完善教学评价体系[18-22]：①改革课程学习评价。根据课程目标，教师对学生的学习表现使用不同形式的考试与考察。课堂发言和讨论采用口试的形式进行评价;随堂测验、课后作业采用笔试进行评价;课程结束后综合做出结果评价。②改革创新成果评价。对学生提交的科研论文和创作必须具有创新性并通过答辩，这是评价学生创造性的重要指标。③改革实践活动评价。注重考察活动取得的质量和成效而不是数量，着重考察学生在实践活动过程中的团队合作能力、学术价值和社会价值，提高学生在实践活动中的综合能力和就业竞争力。④开展形成性评价。利用学校云平台、网考系统开展线上作业、小测验、在线中段考等。德国哲学家约翰·戈特利布·费希特曾经说：“教育必须培养人的自我决定能力，而不是要去培养人们去适应传统的世界[7]。”教育是培养学生主动探讨和理解问题的能力，使他们在未知的时势中进行正确的选择和学习。

2 结语

医科院校BME专业应有效地依托医学院校背景，体现医学特色，在教学过程中综合利用材料与电子学、医学、高数与统计学、影像学、化学等诸多学科间的教师优势，促进医学与理工学科更好地融合，发挥BME专业学科的特点。该教学改革模式在借鉴国内外成功案例改革课程学习评价、创新成果评价和实践活动评价的基础上，以创新教育为核心开展教学活动，更好适应“厚基础、宽口径、强能力、高素质、善创新”的现代人才培养要求，以创新能力为出发点，培养学生实践能力和科学研发创新能力、创业能力的新方式。同时，在系列创新活动中培育学生团队合作精神，塑造良好的性格與人格，增强就业竞争力，营造浓厚的创新素质教育氛围，形成良好的学习环境和培养途径，培养创新应用型人才。

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