创新实践课程助力医学院校“健康导向型”生物医学工程专业人才培养

吴昊，朱松盛，刘宾，向文涛，吴小玲，段磊，李建清

（南京医科大学 生物医学工程与信息学院，江苏南京 211166）

生物医学工程是多学科交叉融合的专业，课程内容广、知识结构难以系统化。南京医科大学生物医学工程专业在过去办学过程中，坚持“校院企深度融合，医理工协同育人”理念，立志于培养具有坚实专业基础、勇于创新和实践的“健康导向型”医理工复合型人才。然而在以往教学实践中，我们深刻体会到传统工程类课程内容与临床实际问题结合不紧密，医工融合度不高，部分专业基础课程的应用场景不明确，学生缺乏学习目标与内在动力，容易导致学生“见木不见林”。 因此，如何在培养阶段早期，建设一门创新实践类课程起到承上启下、融合医工学科的作用，是生物医学工程人才培养中亟待解决的问题[1]。

我校作为医科院校，具有丰富的临床资源，在学生培养过程中充分利用医科院校优势。 依据“健康导向型”医理工复合人才的专业培养目标，尝试引导学生以健康需求问题为导向，学习“医、理、工”交叉融合的多学科知识，进而提升自身运用先进的工程技术解决生物医药领域问题的创新实践能力[2]。本文将从课程资源建设、课程实施情况和课程建设规划三个方面展开讨论。

1 课程内容与资源建设

开设于大一学年下学期的《生物医学工程导论》课程，虽对生物医学工程的行业发展、临床应用、科技前沿进行了宏观介绍，但教学中学生缺乏临床场景的理解与体验。 而开设于大四学年上学期的综合实践课程《课程设计》与《生物医学工程导论》间隔时间长，未能实现专业基础课与实践课程的有效衔接。 若为低年级学生直接引入原来的综合实践类课程，虽然可提升学生的学习兴趣和专业认同感，但学生的专业知识储备支撑度不够。 因此，在培养阶段早期，针对生物医学工程专业内容广、知识“碎片化”，学生对专业缺乏系统认知的难点，依据我校生物医学工程“医工结合，贴近临床、注重创新”的发展思路，采用“临床问题-项目案例-知识技能-创新实践”的模式，为大二学生开设了《生物医学工程创新设计》专业必修课（课程目标见图1）。

图1 《生物医学工程创新设计》的课程目标

课程内容方面，建设了《临床工程学教程（基础编）》《临床工程学教程（专业编）》《临床工程学教程（关联编）》《生物医学工程技术》《Feature Engineering and Computational Intelligence in ECG Monitoring》 等教材，紧密结合临床问题，构建了10 个医工融合案例库，如：穿戴式心电信号监测、医疗智能情绪监测系统、肌电接口控制系统和腹腔压无创检测系统等，对其进行知识点、实践技能、思政目标的梳理提炼、优化学生临床工程创新实践能力。

课程在软硬件资源开发、 实验训练条件建设等方面累计投入教学经费50 万元。依托江苏省级生物医学工程实验教学示范中心，与联想合作研发的穿戴式三导联心电图系统作为教学设备，并采购了40 台Analog Discovery Studio 一体化实验设备，制作网络课程资源，上线到超星学习通平台，便于学生进行在线学习。

2 课程教学组织及实施

本课程旨在从贴近临床、医工结合、多元课程、和协同创新多方面着手，提高学生综合素质，兼顾任务部署、反馈教学质量，主要表现在以下方面：

（1）贴近临床方面：课内组织一线临床教师与课程教师共同参与集体备课与课堂教学，参考学校丰富的医学类PBL 课程教学经验，设计并甄选了多个“医工结合”典型教学案例，以案例为主线将相关的工程学基本知识和技术串联，采用“临床问题-项目案例-知识技能-创新实践”模式进行教学，引导学生打破学科壁垒，从工科视角看待和思考医学问题。 课外组织学生赴医院及医疗设备相关企业进行见习，提升专业认同感，体现医学院校办生物医学工程专业的亮点[3]。

（2）医工融合方面：以“项目为主线、教师为引导、学生为主体”，依据临床需求，提炼典型的“医工融合”案例（如：穿戴式心电信号监测、医疗智能情绪监测系统、肌电接口控制系统和腹腔压无创检测系统），将项目内容按照实施的时间，划分成单元，确定每单元的目标，在内容上突出系统性、完整性和医工融合性，增强与后续课程紧密衔接[4]。

（3）多元课程方面：结合项目内容，讲授与项目相关的多学科基础知识，如：生医材料实验（讲解生物医学材料及其效应的知识，使学生对其在生物医学中的应用有所了解）、Matlab 编程（讲解程序设计的基本流程，旨在提高学生整理分析数据的能力和软件编程应用能力）、电路设计和仿真（提高学生的自主开发及搭建系统的能力）等，进行体验式教学，激发学生后续相关专业课程的学习兴趣。

（4）协同创新方面：以课程案例为切入点，学生在课后进行自主探究学习、深化拓展，协调合作、轮流展示学习成果等[5]。 在此过程中孵化成熟的项目案例，参加相应的学科竞赛（如：依托教学项目案例——智能医疗情绪系统，学生通过后期孵化，获2020年江苏省第一届生物医学工程创新设计一等奖），促进学生创新能力可持续性发展。 该部分内容还能够弥补专业使命感和专业认同感相关的教学内容。 学生的评教座谈和调查显示，学生对专业认可度提高，学习积极性和学习效果显著提高。

此外，在课程考核方面，本门课采用过程性考核：即教学作业占比20%、实验操作占40%、案例设计方案占40%。 同时，为进一步提升学生参加竞赛的积极性，可根据报名参赛项目的完成情况适当加分。

3 课程进一步建设计划

目前，以本课程教学为主要依托的成果已于2020年获批教育部新工科研究与实践项目；依托本课程中的案例（穿戴式心电信号监测、 医疗智能情绪监测系统、肌电接口控制系统）亦取得了可观的以本课程实施为主要依托的教学及研究成果，包括竞赛奖励、软件著作权、大学生创新项目（省级）、软件著作权等。 在此后的课程实施过程中，我们将主要优化教学团队和教学资源。

在教学团队建设方面，将致力于“医工复合”型教学团队的进一步深度融合，充分发挥医科院校优势，将临床医学、 基础医学等学科背景师资引入到本课程教学中来，通过多学科多背景师资的深度沟通和合作，不断挖掘工程技术在生物医学领域应用的案例，深化课程的高阶性、创新性和挑战度[6]。

在教学资源建设方面，对“医工交叉”教学案例进行知识点、实践技能、思政目标的梳理提炼；丰富本课程的线上资源，提升在线平台数据收集能力，使教学设计和教学实施覆盖课前—课上—课后全流程；与国内外优势教学实验仪器公司合作，拓展医工结合实验教学系统；构建针对学习产出目标的层次性评价体系，优化评分点，系统性多元评价专业知识掌握、工程实践能力、团队合作、项目管理等综合素质[7]。

4 结语

在课程实施过程中，重视学生的学业反馈，收集学生的学习心得，并据此及时调整教学设计和实施流程。通过本门课程的实施，将最大限度地激发学生的学习兴趣和专业认同感，提升学生核心竞争力，同时激发他们投身于人民生命健康事业的使命感，从而培养其成为具有家国情怀的复合型工程技术人才。