新工科背景下医学信息工程专业人才培养实践探索

杨 飞，王常青，彭振皖，刘光丽

(安徽医科大学 生物医学工程学院，安徽 合肥 230032)

当前，世界范围内正加速推进新一轮科技革命和产业变革，以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，迫切需要培养一大批创新型卓越工程科技人才[1]。2017年，教育部发布了相关通知，部署和推进新工科建设，探索具有中国特色的工程教育模式，助力高等教育强国建设[2-3]。以“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”为标志拉开了新工科建设的序幕，旨在建立中国工程教育的新范式，营造开放的教育生态，鼓励多学科交叉融合、产学/校企深度融合，发挥体制优势，打造全链条的个性化培养方案，支撑“面向未来工程人才培养”[4]。新工科背景下医工结合的融合需要协调好医学、信息、工程多学科的交叉，建立专业化、个性化、多样化的新型工科人才培养模式。

一、医学信息工程专业发展概述

2009年3月出台的《中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》标志着新医改的启动，其中提出建立实用共享的医药卫生信息系统，强调以医院管理和电子病历为重点建设医院信息化，围绕电子病历、居民健康卡、远程医疗、互联网医疗、物联网等方面开展医疗服务。为满足医院信息化、医疗设备发展的需要，应推动医疗卫生行业信息化建设，培养大批既懂计算机又理解医学知识的复合人才。2012年教育部进行本科专业目录调整，新增医学信息工程专业，并将医学信息工程专业(080711T)列为特色专业。随着物联网、大数据及人工智能等新一代信息技术的不断发展，在医学领域，从智慧医疗、智能辅助诊断、精准手术到药物关联挖掘、AI+医疗都将有着丰富的应用场景。2020年教育部颁布的普通高校本科专业目录中，医学信息工程专业隶属于电子信息类。

根据电子信息类教学质量国家标准，特色专业可以自行规定专业知识，目前共有49所高校开设了医学信息工程专业，不同高校在人才培养定位、教学体系、课程设置、毕业生去向等方面不尽相同[5]。由于专业开设时间不长，交叉人才培养处于探索阶段，在医工结合的人才培养方面还没有形成规范的标准体系，学科交叉层次不深、学科融合不足，学科之间的壁垒无法有效打通，课程开设范围广、专业特色难以聚焦，专业课教师的研究领域与专业定位差异大，在对医学信息工程专业学生的创新和创业实践能力培养上，缺乏交叉专业的综合性指导，交叉学科技能培养真正落实尚不到位。

二、医学信息工程专业人才培养的实践探索

安徽医科大学从医学院校的特色出发，围绕社会对应用型人才知识、能力和素质的要求，考虑医工专业的交叉特性，制定医学信息工程人才培养方案。针对培养目标、培养要求，实施分类培养和个性施教，以培养“高素质、强能力、重创新”的人才，构建应用型人才培养模式。

(一)加强顶层设计，重构人才培养方案

1.制定培养目标。医学信息工程专业人才需要了解生物学、解剖学、生理学及病理学等医学基本知识，掌握电子信息、计算机信息技术等扎实的专业知识，具备实践创新、分析问题及解决问题的能力，具有良好的文化素养、优良的道德品质和健康的身心素质。

我校基于学习产出导向(Outcomes-based Education，缩写为OBE)的人才培养理念，制定培养目标。医学信息工程专业培养德、智、体、美、劳全面发展，适应我国医疗信息技术发展需要，掌握计算机科学与技术的基础知识、大数据与人工智能的基本知识、相关医学基本知识，具备医疗软件设计、研发以及创新创业的实践能力，具有良好职业道德与个人修养、敬业精神、团队协作能力，能在医疗卫生及相关领域从事软件系统的设计、研发、测试以及部署与维护等复合型工程技术专业人才。依托学校优良师资和校外实践基地资源，注重学生创新能力与实践技能的培养。学生毕业后可在医院、医疗器械企业及软件公司从事计算机软件系统的设计、开发、维护、测试应用等工作，也可以在研究机构、高等院校从事科学研究与教学工作等。

2.构建课程体系。教学计划是实施人才培养的基本保障，既要考虑培养目标的要求，又要考虑社会需求，主要是设计和规划好课程体系。课内教学课程体系包括通识课、基础课、专业课，医学信息工程课程体系如图1所示。通识课程全校统一安排，围绕人文素养、思想品质、科学素养开设，占总学分的30%。基础课程和专业课程按照前期趋同、后期分化的原则组织安排。基础课程本着加强学科基础知识、拓宽专业面的原则，我校主要开设了医学、电子类、计算机类相关基础课程，占总学分的40%。专业课程包括专业核心课和专业选修课，占总学分的30%。专业核心课程围绕主干学科开设课程，为增强专业适应性，增设交叉学科和边缘学科类课程，开发和设立创新类课程。专业选修课包括专业方向课和专业拓展课，专业方向课根据学生就业创业、升学及出国等不同发展规划分类设置，包括三维建模、医学图像处理等课程；专业拓展课程旨在拓宽学生知识面，提高学生能力，促进学生个性发展，包括人工智能、医学大数据、移动医疗等课程。设置创新教育模块，有针对性地开展创新创业教育，使整个课程体系、课程教学内容、课程标准与行业标准对接，实现学科专业发展前沿与创新创业教育有机融合。在专业人才培养方案的实施过程中重点完善实践教学体系，强化实践教学，提高实践课比重，提倡实施项目教学、将竞赛教学融入课堂。结合专业特点分类推进课程思政建设，提升学生的人文素养和综合素质。按照工程教育认证要求，考虑到总体不能高于180学分，专业选修课学时不计入总学时，要求学生按规定修满最低学分即可。

图1 医学信息工程课程体系

学生完成全培养周期的课程考核和见习实习，修满学分方可达到本专业培养要求。通过毕业学生的就业工作、个人发展、社会需求等多角度、多维度信息反馈，检测培养方案是否达到预期，动态更新培养方案，在方案制定、反馈检测、方案完善的闭环中，制定出符合学生、学校、社会三方共同发展需要的人才培养方案，切实为社会培养复合型人才。

(二)医教融合，重置课程教学体系

1.医教融合，构建学科交叉的教学体系。基于OBE理念，以学生为中心，积极探索满足医学信息工程专业发展需求和符合新时代教学规律的教学体系和培养方法。研究构建以“基本课程教学”为主线，以“项目实践”和“学科竞赛”为两翼的教学体系，医教融合的教学体系如图2所示。

图2 医教融合的教学体系

基本课程教学主要在教学内容、教学设计、教学方法和教学手段上下功夫，课堂教学采用探究式教学法、启发式教学法、研讨式教学法，并结合经典的讲授式教学法，充分发挥学生主体作用，提升学生自主学习能力。疫情防控期间我们通过线上平台充分建立、挖掘线上教学资源，合理利用线上课堂，实施“学生自学、线上教学、在线答疑、在线测试”，线下和线上互补，构成多元立体化教学模式。

项目实践主要包括见习和课程实践，见习主要安排到相关医院，让学生亲眼见到医疗软件、医学设备在医院的应用，拓宽学生的视野，激发学生对专业的兴趣。课程实践就是以本科生导师制为引领，让学生完成每个阶段的实践学习或者参加相关学科竞赛活动。

2.实施本科生导师制。医学信息工程专业打破传统的以教师和课程为中心，采用本科生导师制，每个教师根据自己的科研项目凝练出方向，学院层面加以梳理整合，制作成宣传展板，新生在进校后通过展板可以了解所有教师的科研方向，在众多的课题中逐步探寻自己感兴趣的方向。每年11月份，由院系安排学生和导师面对面交流，学生在经过多次的师生交流、实验室实地探访以及师兄师姐的现身说法等方式充分了解情况后，确定加入相应教师的科研团队。在实际操作中，本科生导师制采取动态调整机制，以实现师生互选、学生真正受益。充分利用附属医院的资源开展医学信息工程专业中相关理论课程教学、科研创新和实践见习，形成医学信息工程专业的“医教融合”的教学体系。教师的部分课题是与医院临床合作的，鉴于此，开设了多门前沿的医工交叉专业选修课程。导师一般利用课外时间如晚上、周末、寒暑假等，指导学生选课、选择专业书籍、确定专业方向，指导学生参与多类学科竞赛。导师定期召开组会，听取学生学习汇报，了解学生学习进展情况，对学生遇到的问题及时解疑答惑并指导学生下一步的学习内容和方向，帮助学生尽早融入导师的项目团队，以便让学生在参与项目的过程中锻炼创新能力和实践能力。

导师通过点对点指导，激发学生自主探究的兴趣和对专业的好奇心，增强学习的内在动力。本科生导师制采取全方位跟踪培养的模式，充分挖掘学生创新潜能，显著提升了学生的主观能动性和创新能力。学生可以在项目中帮助导师做一些基础性的工作，减少了导师的工作量，提升了项目的工作效率。导师制也可以提升导师对学生的专业指导效能，学生和导师共同受益，也有益于增进师生关系。

3.以竞赛为抓手，提升学生创新实践能力。大学生学科竞赛是面向大学生的群众性科技创新活动，是培养大学生工程实践能力、工程创新能力和综合素质的重要手段，是传统课堂教学的重要补充，是促进新工科发展和建设以及教育教学改革的重要推动力[6-7]。医学信息工程专业非常重视各类学科竞赛，通过导师的引领，让学生主动参与项目，并积极参加学科竞赛，丰富学生的第二课堂。医学信息工程专业是交叉学科，医学信息工程系的教学团队由具有数学、计算机、机械工程、电子信息、医学等学科背景的博士组成，每个导师根据自己的项目课题组建团队，结合学生的实际引导学生参加中国大学生计算机设计大赛、程序设计大赛、数学建模、创新创业大赛、大数据比赛、挑战杯、“互联网+”等多种学科竞赛。

医学信息工程专业学生通过参加学科竞赛提升了创新能力和团队协作能力，更好地将专业教育、工程教育与创新创业教肓相结合，优化医工交叉人才培养教育体系。

(三)校企合作，创新实践教学机制

在确定培养目标时，引入相关医疗信息科技企业参与，制定符合市场需求和创新需求的人才培养方案，明确医学信息工程专业培养的人才是能将计算机技术应用于医学领域、协助解决医学信息领域中的问题和挑战的新工科背景下的创新人才[8]。在新工科背景下，建立专业实验实训平台，建设多个对口的教学实践基地，是学科专业建设的重要内容。目前医学信息工程系建立了省级医学大数据实验实训示范中心和校级医学大数据超算分析平台，同时先后与省内外多家公司及医院签署了合作协议，并共建专业实习基地和联合实验室，充分发挥多方各自优势，建立起校企联合的、多层次的创新实践体系。近年来，学生科研团体获得多项竞赛奖项，承担多项合作项目，同时对外开展移动应用开发及web开发等技术培训。

(四)引培结合，优化师资队伍

优质的教师和教学团队是提升教学质量的根基，高校需要更多地关注教师的个人学术能力、教学水平、团队协作能力以及道德修养等综合素质。师资队伍建设从两个方面着手：一是引进学术带头人,招聘具有数据分析、数据处理背景和新工科工程经验的教师从事教学科研工作；二是大力培养青年教师, 鼓励专业教师参与学习培训，选派优秀骨干教师到国内一流大学进修及调研，形成一个人才结构合理、科研和教学互补、能承担国家重大课题、能攻坚的优秀教学与科研团队。团队的成员能够指导本科生或协助指导研究生, 体现本专业“科研带动教学、教学促进科研”的特色。

医学信息工程系营造了良好的教师发展氛围，引导教师在学科项目申请、专业建设、课程标准建设、教材建设、课堂教学及指导学生上投入更多精力，充分发挥青年教师的主动性，加速师资队伍建设，打造优秀的教学科研团队。

(五)注重过程， 改进评价方式

转变以考试分数作为评价标准的考核方法，制定理论课程与实践课程的评价标准。对于理论课程的评价，以理论为基础，分解教学知识点，以教学为重点，充分调动学生在教学过程中的主观能动性，依据学生平时上课情况、完成作业情况、出勤情况、知识掌握情况等，综合给出学生的课程评价结果。医学信息工程专业更加注重学生的实践和创新能力，通过与医院和相关企业合作引入了不少偏向实践的课程，对于实践课程的评价，更需要注重过程考核。由师生共同参与，考察学生团队协作能力，考核时关注项目或课题阶段完成实施情况，监督项目ppt制作、汇报情况，完成多元化多维度的注重实践能力、创新能力的过程情况，最终给出评价结果。鼓励学生参加教师的项目团队，积极参加各类学科竞赛，学生在项目组的角色及实际完成情况、参加学科竞赛的获奖情况等，都可以作为实践类课程评价中的参考指标。

根据专业培养的教学进度和课程教学体系，合理构建理论课程的考核评价体系。针对实践教学环节，要以医院和企业需求为导向，引入选修方向和拓展课程，激发学生探索和创新的兴趣，提升学生的实践能力和创新能力，制定一套“医工交叉”的医学信息人才创新能力评价体系。

三、结语

医学信息工程专业围绕新工科建设，注重“能力创新”，构建“医教融合”的教学体系，夯实了学生的理论基础；通过学校、医院、企业三方合作育人，搭建多层次实践教学平台，依托产学研项目联动，培养学生工程实践能力；以项目实践和学科竞赛为抓手，培养学生创新能力，逐步实现“高素质、强能力、重创新”的多层次、多元化创新应用型人才培养目标。