智能医工融合新工科人才培养模式探索与实践

朱文兴

（山东大学控制科学与工程学院，山东济南 250061）

高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。2016年12月，习总书记指出，“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比任何时候都更加强烈”。当前世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，综合国力竞争日趋激烈。为推动工程教育改革创新和发展，2017年教育部奏响了新工科三步曲，即著名的“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，拉开了全国新工科建设与探索的大幕。此后各高校和科研院所纷纷紧跟新工科建设大潮，组织召开各类新工科专业建设与发展研讨会，推进新工科人才培养模式的探索、实践与发展。2018年天津大学和南开大学率先申请设置“智能医学工程”新工科专业，着力培养医工复合型人才，引领医学与工程科学的交叉融合发展[1]。2019—2021年国内先后有62 所高校设置了智能医学工程专业，医工融合专业发展趋势明显向好。

1 国内医工融合型人才培养的现况

医工复合型人才培养最早可追溯到上个世纪90年代，东南大学曾推出医工七年制（医学四年，工学三年）培养模式，可授予医学和工学双学位，后因诸多原因未能持续办学，但这是国内较早进行医工结合人才培养模式的实践。此后医工交叉融合人才培养的探索与实践就从未停止。顾鸣敏等[2]针对国内研究型大学在学科交叉及医工结合方面的现状，提出应抓住第三次生命科学革命带来的机遇，着重在理念、目标、体制、机制、人才和特色等方面狠下功夫，全面推进医工结合的建议。南京医科大学段磊[3]遵循“医工结合、贴近临床、注重创新”的办学思路，构建了复合型人才培养体系，在人才培养方案、实践教学体系、师资队伍建设、学生创新思维训练等方面进行了探索和实践，充分体现学科交叉，突出医工结合，形成鲜明特色，成绩斐然。WALTMAN 等[4]利用文献统计计量方法探索工程和物理科学与健康生命科学之间的关系，认为医工融合是工程科技发展的必然趋势，医工复合型人才培养需求迫切。姚红梅等[5]运用SWOT 法分析医工理学科交叉发展的内部优势和劣势、外部机遇和威胁，结合某高校的实际和特色，积极探索科学有效、切实可行的医工理学科交叉融合发展战略，提出发挥优势、抓住机遇，改进劣势、规避威胁，推动医工理交叉学科的健康发展。重庆医科大学张炼等[6]为适应医学发展需求，以医工交叉的培养理念、产学研用融合的培养机制、两前移、两贯通的培养途径，积极进行医工融合人才培养。在培养理念和目标定位、课程体系与教学内容构建、学生创新能力、实践能力培养等方面进行了成功探索和实践，成为科研引领教学改革的范例。朱松盛等[7]认为要培养医工复合型创新人才，不仅需要理工科与医科知识进行叠加，而且要根据社会需求将相关学科知识有机融合，发挥1+1 大于2 的效益。王梦溪等[8]认为随着计算机和互联网技术的发展，医学已经进入智能医疗的时代，医学教育和人才培养等各个方面正被重新定义。何峰等[9]认为智能医学工程专业的设立，标志着工程对医学的支撑已经从早期的“医工交叉”“医工结合”层次步入了“医工融合”新阶段。上述医工融合人才培养模式的探索，有些是建议和政策性的，有些是面向研究生的，全面体现了新医科和新工科的发展需求。

2 医工融合型人才培养存在的主要问题

随着人工智能、大数据、物联网、云计算等新一代信息技术的发展，对医工融合人才培养提出了更高的要求，上述研究较少考虑智能时代下的本科新工科人才培养模式的探索与实践，目前医工融合型人才培养主要还存在如下问题：（1）医学和工学培养割裂较为严重：在新工科发展之前，医学工程人才培养主要以生物医学工程专业为主，出现医工融合严重不足的问题，如教学理念陈旧，课程体系中医学课程偏少，指导教师以工科学院老师为主，实习场所只有医疗企业而脱离医院主阵地，没有建立“课程思政”育人体系，医学学科与工程学科严重割裂和分离，缺乏融合。（2）医工交叉人才培养体系相对滞后于人工智能时代的发展：医疗“大数据”早就成为医学领域的热点名词，对医疗大数据的利用和处理的需求日益增加，天津大学和南开大学率先成立智能医学工程专业，推动医工交叉融合发展的步伐。国内有关高校陆续申请设置智能医学工程专业，但课程体系、实践平台等仍相对落后于智能时代。

3 医工融合人才培养路径和方法

3.1 顶层设计，重构体系，建立四类“融合”的知识结构和课程体系 通过调研原有相关工科专业的课程体系和培养方案，进行顶层规划设计，重构知识体系。修订医工融合专业培养方案，制定全新的知识结构和课程体系，实现“通专融合、医智融合、理实融合、科教融合”，即将通识课程与专业课程、医学课程与工学课程、理论课程与实践课程、科研成果与教学内容通盘考虑，融合成为一个有机互联、因果相承的课程体系。

3.2 一“生”多导，多师联导，有组织地施行“1+N”的指导教师制度 医工融合专业的学科交叉性强，学生可能到不同学科环境里学习、实习和实践训练，所接触到的教师工科、医学专业背景不同，医院临床或医疗企业指导实践的经验不同等，如果为学生只配备一或两名导师难以满足学生需求。因此，联合医学院、医院、医学研究院（所）、医疗企业等机构组织师资力量开展实践教学体系建设和学生日常指导，尝试开展“多师联导，一‘生’多导”的导师制度。根据实际教学和学生成长需求，有组织地为学生选配工科、医科、医院、企业等多个导师指导，实施多个导师联合指导多名学生的制度，为学生培养提供强大助力。

3.3 产教融合，实践育人，推行“3+1”创新实践教育模式 探索与实践“3+1”（3年院内+1年院外）产教融合人才培养新模式，打造校医企联合培养的创新实践教育体系，建立学院与医院、科研院所、企业联合协同育人机制，形成常态化的人才教育和培养机制，提升学生科技创新实践能力。（1）整合校医企资源，构建医院、企业和学生沟通交流的桥梁。（2）实行深度实习制，设立暑期实习月，专人负责。（3）建立医院、科研院所、企业导师库，实现学生与导师面对面座谈，一对一线上交流。（4）组织项目驱动式的综合训练与实践课程（design centered learning，DCL）。

4 山东大学智能医学工程专业开设的实践与成效

对医工交叉融合人才培养模式以山东大学智能医学工程专业为例进行实践和验证，该专业实施有条件7年本硕贯通制培养，坚持小班化教学，特别适合于开展教学改革和人才培养模式的探索与实践。

4.1 创新举措 （1）重构智能医学工程专业培养方案的课程体系，充分考虑通识课与医学、工学专业课的融合，人工智能与医疗大数据、影像学或机器人等课程的融合，基础理论课程与医学或临床实践课的融合，科研成果与以解决复杂工程问题为目的的项目驱动式（DCL）实践训练课程的融合等，创新设计“通专、医智、理实和科教”四融合的课程体系。（2）联合校内医学院、医院和校外医疗企业和科研机构等，通过签订联合培养协议、建立实践教育基地等方式，将师资队伍扩展到医院、企业和科研机构，建立一支来自不同专业背景的指导教师队伍，为学生在医学、工学基础知识和临床实际应用中选配专业导师作为他们成长道路上的引路人和指导者。尝试组建一个（组）学生对应一组导师的办法，通过定期组织座谈、研讨、答疑、学术讲座和线上微信互动交流等形式，实现“多师联导”的多对多指导，充分发挥导师的作用。（3）与科研水平高的医院、先进医学技术研究院（所）或大中型医疗企业等签订医工交叉融合人才培养合作协议，实施3年院内，1年院外培养的“3+1”创新实践育人提升计划，根据智能医学工程专业学生个人意愿安排到医院、医学科研机构或医疗企业进行开展项目驱动式实践训练。

4.2 实施效果 通过实施上述创新举措，山东大学智能医学工程专业得到迅速发展，入选2021年度国家级一流本科专业建设点，获得山东省第九届优秀教学成果奖特等奖1 项，一等奖2 项，山东大学教学成果奖一等奖3 项，二等奖2 项，山东省自动化学会教学成果奖特等奖1 项，一等奖2 项。专业教师出版新编教材5 部，建设大学慕课7 门（2 门英文）。青年教师教学技能得到提升，参加山东省教学比赛获省级一等奖1 项，二等奖2 项。通过医工交叉专业建设，成功培育8 个校级学科交叉科研团队，成为医工交叉、科教互哺的典型代表。通过实行多师联导制度和项目驱动式教学方式提升了学生的动手实践能力，近三年该专业学生参加全国大学生生物医学工程设计大赛、中国机器人工程大赛、中国大学生电子设计竞赛等国家级比赛取得非常好的成绩，共获国家级特等奖3 项，一等奖17 项，二等奖10 项，三等奖13 项。

学科交叉融合是未来专业建设发展的必然趋势，医工、文工、理工和工工交叉等专业融合模式已成为现代新兴战略专业的主流。教育部不断推动四新建设，必将带动医工融合专业更加快速发展，助力培养更多适应时代发展的智能医学新工科人才。