新工科背景下生物医学工程专业人才培养模式改革

黄 敏 周 到 陈军波

（中南民族大学生物医学工程学院 湖北武汉 430074）

2017年教育部提出了教育体系需向“新工科”方向调整的思路，这意味着高等教育将以产业需求为导向，必须对工科专业进行改革与创新。目前，大健康产业已上升为国家战略，生物医学工程专业在新工科建设中具有明显优势。生物医学工程专业的方法与技术，在“新冠肺炎”疫情的检测和治疗中起到了至关重要的作用，使我国在抗击疫情的任务中取得了决定性胜利。该专业所涉及的各种医疗仪器，结合互联网＋、大数据和医学人工智能的强大力量，是我国大健康产业所依托的核心。

中南民族大学生物医学工程专业早期课程体系主要由：电子，计算机，医学等专业中的课程进行简单组合，再加上医疗仪器原理，医学图像处理等几门专业课。从最初上世纪80年代办学，该业面向简单的医疗仪器原理及应用领域（主要指心电，脑电、血细胞等生理参数监护仪），然后扩展到大型医学影像设备领域（B超、CT、MRI等），属于重理论轻实践的传统模式。

根据新工科要求，结合民族院校办学条件，2020年，对生物医学工程专业本科培养模式进行改革。对新工科背景下的生物医学工程学科进行重新定位，该专业必须为新经济培养紧缺人才，建立面向大健康新产业需求的培养模式。

知识体系改革

围绕解决医疗仪器新行业对应的关键技术问题，进行生物医学工程专业的知识体系改革。包括：专业知识结构、教学课程体系、实践课程体系三个方面。

进行基础课程的整合，增加新兴行业相关课程。模电、数电、解剖、生化等课程都是60+学时以上，还有实验课。但该专业并不是电子或者医学专业，学生按传统模式学习负担太重。需将模电和数电整合成一门生医电类大课，精简学时。另外，信号处理对象主要为数字信号，将信号与系统课程中模拟信号部分学时减少。并缩减解剖和生化学时，舍弃鸡肋课程（多媒体技术等）。为增加与大健康新兴行业相关的专业课腾出学时空间，以符合新工科的培养要求。目前增加了：Python程序设计、智慧医疗，医学大数据、医学人工智能、移动平台APP设计等课程。

实践课程体系中，对毕业设计涉及的学生管理和论文质量要求进行了大改。为确保质量，防止学生在大四下学期处于找不到人不做毕业设计的荒废状态，设计专门的毕业论文系统，对学生各阶段进行量化考核。为公平起见，防止导师让自己所带的不合格学生通过，答辩时采用交叉组答辩模式。指导老师只能给出学生的平时分（占比很小），不参加所带学生的论文答辩。答辩成绩由其他参加答辩的老师按照论文撰写质量和答辩表现分别给出。

毕业设计成绩分三部分组成，最终成绩=20%＊论文过程表现成绩+40%＊论文撰写成绩+40%＊论文答辩成绩。答辩有两轮，第一轮不及格者，经修改论文后，参加第二轮再答辩，仍不合格者不予毕业。第一轮小组优秀者，参加第二轮优秀选拔，最后取不超过总人数10%进行认定。参加二次答辩的，均以第二次答辩成绩为准。

采取这种措施后，学生紧迫感增强，毕业论文规范性、论文质量，老师责任感等，都得到了极大提高。教师对学生论文完成目标、开题、英文文献阅读及翻译、论文格式等都更严格要求，提高了毕业设计的整体质量。2021年5月本科毕业答辩学生的论文质量远高于往届毕业生，取得了很好的效果。

产学研用体系改革

改革“产学研用”体系，包括：与产业配套的专业方向引导，产学课程体系、依靠实验室的学研课程体系、依靠实习基地和企业共建共享平台的研用课程体系。

在近年学生就业中，我们发现武汉中心医院，湖北省肿瘤医院，武汉人民医院等增置了生医专业岗位，急需工程师对医院仪器进行维修保养。在新冠肺炎疫情中，医疗器械需求量猛增，相关企业也猛增技术支持和仪器维护工程师等岗位,联影公司2020年几乎扩大了一倍的维护工程师岗位需求。

我们在武汉三甲医院的医工部、武汉医疗器械产业园和医疗影像设备公司寻求合作（如联影，迈瑞等行业巨头），共同制订知识架构和人才培养方案。突出培养学生的实践能力和工程能力，体现跨学科交叉融合。现已建有深圳蓝网科技和湖北省肿瘤医院人才培养基地，武汉联影、深圳安科公司和广州军区武汉总医院实践基地。

增加了医疗仪器综合实验课程，提高学生对常见医疗仪器的组装拆解及分析故障原因的动手能力。与医院和新兴产业密切结合，采用高校与企业联合培养模式，增加专业实习基地，聘请医疗器械行业人员来校讲课。特别是生医卓越工程师班，围绕突破核心技术进行教学，提高学生“产学研用”能力，为生医相关行业输送知识面宽、对接快的专业型人才。

加强生医专业同企业、科研院所和行业共建“产学研用”实验室、以大健康行业关键问题为指引，把国家十四五重点研发生产的大型医学影像设备，如MRI、CT等，引入到实践教学中，实现学科研究与行业前沿技术同步。这样可以获取行业资源，拓宽办学视野，结合大数据人工智能新技术，培养出具有交叉融合背景的创新创业型工程科技人才。

鼓励学生参加与生医专业密切相关的竞赛，包含：全国大学生数学建模竞赛，全国大学生电子设计竞赛，全国大学生“挑战杯”创业大赛，全国大学生生物医学工程创新设计竞赛，蓝桥杯，泰迪杯等。学院组建稳定的教师团队进行技术指导，有四支队伍进入2021年7月的“全国大学生生物医学工程创新设计竞赛”全国决赛。

卓越工程师教师队伍配置

建立以学生为中心的教育理念，转变教师的传统思维，从思想和行动上对生物医学工程专业的培养体系进行改革。生医专业交叉融合深、知识更新快于其他非交叉专业，教师自身知识体系须不断更新。目前，大部分教师还是非交叉学科毕业的老师，知识体系单一，很多是20年前的老思维和教学模式。需要摒弃填鸭式课堂教学，革新教学手段，多设置开放性问题，引导学生结合行业应用思考。大胆引入与行业结合的新课程，深入行业内部，培养出适应新经济，新技术，新产业的国家战略需求的专业人才。

本科生招生计划中，增添了生物医学工程卓越工程师班。在学院专门组建了“卓越工程师班”教学团队，打造“双师”型的师资队伍。该团队配置了电子、信号处理和软件三个方向的老师。团队教师必须具备宽厚的知识体系，熟悉生医专业相关行业现状，了解就业需求，具有较强工程实践能力，具有将专业知识教学转化为产业的能力。教研项目向该团队倾斜，鼓励团队教师针对工科背景下的教学方法，手段等进行创新。并制定教师培训规划，以半年为学习期限，到新工科培养经验丰富的985大学（如天津大学）进行学习。采取本院教师走出去，外校专家请进来的方式，快速提高团队教师综合能力。

鼓励学生参加大学生创新创业计划，推动科技成果向应用转化。老师要走出学校，深入各医疗器械公司，让授课知识不脱节于产业实现。这样才能胜任对学生的引导和教学，培养适合行业发展需求的应用型和技术型人才，让学生真正实现学以致用。

发挥班导师和科研导师的双重作用

生医专业以往采用辅导员+班主任的管理，班主任作用效果甚微。2021年,正式推行本科生“班导师”制。28名班导师必须完成“三个一，四到位”，即：管理一个班级群，每周深入班级课堂或寝室一次，每月组织活动一次；重要时间点，重大活动，学生评优，突发事件四种情况必须到位。及时掌握班级学生思想，学业，生活动态，将各种意外降到最低。班导师还力求做到“六必谈六联系”，对旷课，挂科太多，违纪违规等学生及时提醒，与家长联系。通过班导师制，对困难学生进行帮扶，提升学生学习能力，提高人才培养质量。

学院还配备科研导师。针对学生个体差异，安排每名专业教师指导5-6名学生，指导学生参加第二课堂活动和社会实践活动。并结合生物医学工程学科特点和就业形势，开展职业生涯规划和就业指导，帮助学生树立正确的就业观、择业观。“以学生为中心”，提前对本科生进行科研兴趣和能力的培养。“因材施教”，鼓励学生走进科研实验室，勇于探究科学问题。

学生选择班导师主要根据科研方向进行，本专业有四个特色方向。对生物基础感兴趣的同学可选择：膜离子通道结构、功能及生理建模。对生理信号处理感兴趣可选择：生物医学信号检测与处理。对软件处理感兴趣同学可选择：视觉认知计算与医学图像处理。对硬件实现感兴趣可选择：生物医学传感与仪器。最大限度发挥导师对本科生的科研引导作用，及早让学生了解自己喜欢什么，可以做什么，为毕业后工作和进一步深造做好衔接。

为使生物医学工程专业满足“新工科”的要求，我们围绕“为谁培养人”“培养什么样人”“怎样培养人”三个宗旨，进行专业培养模式的改革。这些改革可提高本专业学生的产学研用能力，走出目前“大学教育落后于行业革新，人才水平不能满足产业升级需求”的困境，实现本科教育在新形势下的转型，为国家新经济体系，尤其是大健康行业，培养创新型人才。