“理医工”结合下生物医学工程教学研究与探讨

毛颖基

摘 要：生物医学工程是“理医工”结合背景下具有典型理医工交叉融合特色的新兴专业。为了与我国教育发展战略相契合，适应社会人才需求，通过分析生物医学工程专业“理医工”结合的必要性以及目前“理医工”交叉学科的发展现状，结合“理医融通、教研并重、服务医药、追求卓越”的办学理念，对生物医学工程专业“理医工”结合的教学方法进行研究与探讨，从而为教育出高素质的生物医学工程专业复合型人才提供理论基础。

关键词：生物医学工程；医工结合；教学研究

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）02-0102-04

随着社会经济和教育水平的不断发展，各门学科相互渗透融合，交叉学科渐渐成为高等教育发展的重点，是高等教育的新任务与新要求。《国家教育事业发展“十三五”规划纲要》指出，我们要重视新兴前沿学科和交叉学科的教学水准，从而进一步推进世界一流大学和一流学科建设水平。而生物医学工程学正是具有理工科和医科相结合特色的交叉学科，同时运用了理学、医学和工程学的原理与方法，为了提高人类生命健康水平，从疾病的预防、诊断、治疗和康复各阶段入手并采取综合措施，研究生物体的结构功能从而解决生物医学问题[1]。所以未来生物医学工程专业需要紧跟国家高等教育发展的重点，不再单一发展该学科，而是在“医工结合”理念的基础上改革生物医学工程教学模式，进一步探索新兴人才的教育方法，培养出新一代“理医工”结合的高层次创新型人才。

1 生物医学工程专业的发展现状

生物医学工程是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科，涵盖了电子计算机学、物理学、生物学、力学以及材料学等，在生命科学领域具有极其重要的地位[2]。并且与单纯理工科专业最为不同的是生物医学工程专业还結合了医学的内容，它的最终目的是为了更好地治疗人类疾病，提高人类生活质量。该专业的学生除了要学习理工科专业知识外，还要学习医学专业课程。课程内容设置也完全符合当下发展“理医工”结合的理念，打破了生命科学领域原有的医学研究与其他专业间的壁垒，为科学研究提供了医学、理学和工程学的交互背景[3]。在这样教学模式下培养出来的学生不仅能理解医学方面的科研问题，还能运用理工科思维扩展临床科研思路，用“理医工”结合下的思维和方法来更深入地研究探讨生命领域的科研问题。

生物医学工程学科现在的发展正是充满活力的时候，目前我国已有170多所高校开设了生物医学工程专业，设立了35个国家级一流本科专业建设点，涵盖不同类型的生物医学专业方向[4]，为我国生物医学教育进步做出了巨大贡献。此外生物医学工程在国外也发展迅猛，工程科学和物理科学这两门学科对生物医学工程的关注度都在不断提升[5]，所以综上所述，无论在国内外这个专业都正是蓬勃发展的时候。

但是，在“健康中国2030”国家战略进行的大背景下，现代诊疗体系的发展速度加快，优良诊治技术的需求日益增加[6]，生物医学人才的要求也不断变高。我们急需深刻反思目前生物医学工程的教育模式，系统改善生物医学工程的复杂知识结构体系，结合“新医科”和“新工科”国家战略背景下的跨学科培养要求，教育出能够胜任新一轮科技革命和产业变革的创新型综合人才，这对生物医学工程的发展也有着重要的现实意义与深远的历史意义。

2 “理医工”结合学科的发展现状

随着我国高等院校结构调整和高校体制改革，某些单科类医学院校为了提高综合实力和发展潜力与综合性大学或理工科院校直接合并，实现了医学、理学、工程学等交叉学科的简单相容。不过这种单纯的多学科杂糅模式尚有很多不足，不能真正意义上的完成医科和理工科的结合。普遍存在两种典型问题：一种是一门学科被另外一门同化，仍旧是主要学科发挥作用；另一种是两门学科根本就没有融会贯通，还是处于相互游离的状态，二者间的学习壁垒完全没有被打破，结合程度不够[7]。有这两种问题的“理医工”结合学科是不符合人才教育需求的，“理医工”结合下人才培养的目标应该是既扎实掌握了医学知识又能灵活运用理工学技术的创新型人才，所以简单学科间的相互堆砌并不符合我国人才培养需求，“理医工”结合学科尚需要改革以跟上时代发展。

在教育部的号召下，各大院校积极响应接连开展了将理工科与医科相融合培养学生的教学策略，主动打破原始学科之间的隔阂，培养具有“理医工”综合素养的人才[3]。其中医学专业由于从器械、药剂的研发到耗材各个方面都离不开理工科专业的合作与交流，所以更需要适应“新医科”的发展规划，跨学科交融。并且现在科学技术发展迅猛，仅靠某一个学科单打独斗已经很难推动人类社会的进步了。想要解决疑难杂症、深入推动医学的进步，就要参考教育部提出的“新医科”改革策略，借理工科技术与医学技术深度融合，将单纯对症下药治疗模式变为更加科学全面的诊疗模式。“理医工”结合下医学进步是理工科的追求目标，而理工科思维与专业技术则是处理医学问题的“桥梁”。因此，在这种全面改革氛围下，生物医学工程专业作为典型的理医工交叉专业，依旧需要进一步地采取改革措施融合发展，让生物学、医学、理学、工程学进一步融合发展，从而推动“理医工”结合专业的进步。

3 “理医工”结合下生物医学工程教学研究与探讨

当下开设的生物医学工程专业的高校，按照专业侧重类型不同，大体可以分为医学类院校和理工类院校，但这两类高校设立的生物医学工程专业产生了两种截然相反的教学模式。医学类院校的课程设置侧重于临床医学课程，缺乏理工科类教师，理工科教学相对薄弱；而理工类院校的课程安排则更加注重于理工科知识的讲解和工科技术的学习，缺乏医学专业教师，医学课程比较少，临床教学特别浅薄[8]。所以无论是理工科院校还是医学院校的教学模式从总体上来看都有着很大局限性，难以达到全面教学培养综合型人才的目的，因此在“理医工”结合的大环境下生物医学教学急需改革创新，从而解决现有问题跟上时代发展。

对于医学类院校，由于缺乏理工科教学研究，同时医学与理工科的融合也不够深入。因此，开设生物医学工程专业时，应结合“面向人民生命健康”的国家战略，抓住“百年未有之大变局”的历史机遇，从以下几个方面优化和改进教学模式，培养满足社会需求的高素质综合人才。

3.1 构建生物医学工程的课程结构体系

交叉融合学科教学育人应该以基础学科课程构建为根本，在课程学习中促进医学与理工学交叉相容。在教学中以基础课程为切入点，夯实学生的基础知识和交叉融合观念，以增加学科间结合的深度，使交叉培养更全面、更扎实。基础学科课程构建需要选择各学科最根本的特色专业课程，比如生物学的遗传学、分子生物学；医学方面的生理学、系统解剖学或者局部解剖学；工程学基础的材料科学基础、高等数学、物理化学等。这样课程的设置非常全面，满足人才培养的基本目标，从基础课程入手，打好基础再提升专业深度，使“理医工”结合在基础层面达到一种和谐的状态，易于学生理解和形成交叉思维。

3.2 培养专业师资力量

由于生物医学工程是一个多学科、强交叉的专业，包括生物学、高等数学、普通物理学、材料学、计算机学和医学等多个专业方向。所以普通医学院校很难拥有如此专业全面的师资力量，普遍缺乏理工科的骨干教师[9]。而为了解决这一问题学校需要采取一定策略去提升师资教学水平，首先需要提高薪资待遇以吸引新的理工科专家教授来校工作，然后邀请其他著名理工科大学的教授来校进行座谈会交流学科知识，从而弥补师资力量的暂时不足。

此外，教学教师除了教学时间以外相互之间容易缺乏联系和交流，课程教学难以提前沟通安排，容易造成教学内容的重复与缺失，不利于培养学生综合运用学科知识的能力。所以基于专业交叉学科的属性努力建设与之相对应的交叉型师资队伍，对所有的教师加强培训与交流，让他们能结合各科知识讲解自己的课程内容，从“理工科”综合方面入手教学，更能方便学生理解与学习。

3.3 改善单调的教学模式

从理论教学模式来看，现阶段理论教学基本是教师在教室讲解PPT课件，学生坐在下面单纯听讲，缺乏交流互动，教学氛围死板沉默。教师难以激发学生学习的热情，学生也难以产生对课程的兴趣。因此需要对此传统教学模式做出改善措施，进行小班化教学或者小组型教学，加强教师与学生间以及学生与学生间的沟通交流，带动课堂气氛，提高学生专注度和兴趣度，强化教学效果。

此外，生物医学工程是一门综合性和创新性都很强的学科，教学过程中教师一定要起到带头作用，及时浏览最新的科研信息和专业知识，分享给学生以辅助他们理解课堂知识，引发他们的研究兴趣。同时各大高等院校也应提供线上教学平台帮助学生了解最新的前沿信息，鼓励他们利用课余时间在线上对具体教学案例以及新型科研热点进行讨论探索，互相交流学习经验，增强学习自主性和科研探究能力。线上教学已经成为现代不可或缺的一项教学模式，把生物医学工程与线上教学相结合必定会产生更好的教学效果。

从实践教学模式来看，实践教学以往一般是由教师先结合PPT演示具体操作过程，然后学生分组后根据书本教材或者PPT模仿教师教学步骤去操作，追求得到相似甚至完全一样的实验数据，缺乏创新性和主观能动性，完全不能激发学生主动学习的兴趣、增强操作动手能力。所以在实践教学上，我们要剔除陈旧模式，适当增加设计性实验的比例，发挥学生的自主性和创新性。模仿创新创业竞赛模式，让学生以个人或小组协作的方式，从设计实验项目开始，到实际操作实验，再到分析实验结果，最后讨论并完善实验过程。每一步都由他们自主完成，这可以促进他们规划实验、使用仪器、统计分析数据的综合能力。并且每次实验后让学生自己总结实验中遇到的问题提出解决办法，可以同时锻炼他们的实验设计思维和实践动手能力，从而更好地使医学与理工科技术融合，增强个人综合素养。

3.4 增强学生思想教育

现代管理学认为，人的觉悟高于素质，素质高于智力，智力高于知识。所以加强学生思想教育，培养学生高尚的思想水平和正直的价值观绝对是当下一项重要任务[10]。特别是由于生物医学工程专业属于新兴专业，开设规模一般都不是很大，招收学生人数也不多，相对于临床医学专业招生规模差很多，导致录取生物医学工程的同学在医学院校里的自我专业认同感比较低。再加上生物医学工程的教学课程最多最复杂，很多学生就会在学习过程中迷失专业定位，找不准自己的职业规划。因此对生物医学工程的学生加强思想教育的必不可少的，学校需要定期组织思想教育讲座为生物医学工程的学生答疑解惑，帮助他们找寻专业的价值以及个人的价值。毕竟良好的思想教育有助于稳定学生的心智，帮助学生找到“理医工”学科学习的意义，提升就业和升学竞争力，成为有助于社会发展的综合性专业人才。

3.5 完善课程考核方式

生物医学工程的课程内容极其丰富而复杂，为了帮助学生切实掌握重要学习内容，摒弃多余且无关的琐碎知识，我们需要对现有的课程考核方式进行完善。优秀的考核方式可以给学生的学习带去良好的引导作用，清晰地说明学习重点和培养要求。本专业的期末考试不能每一门都像其他专业一样考得很细很全面，因为本专业的课程是很多的，每门都考很细对学生的复习负担过大了，并且也会导致学生分不清课程重点，所以我们要让考试内容综合又精简。同类别的课程可以综合出到一张卷子上，仅涉及重点内容和交叉内容，使考试能全面综合的反映学生交叉学科学习情况。此外，这是“理医工”结合下的学科，我们要在重视笔试的同时重视学生的实验操作能力，把实验报告和平时实验操作过程得分按一定比例计入最终成绩，从而能全面评判学生综合应用能力和创新能力，鼓励全面发展。

4 结语

综上所述，在“新工科”和“新医科”的背景下，应以国家“健康中国2030”重大战略需求为指引，结合“理医融通、教研并重、服务医药、追求卓越”的办学理念，通过“理医工”结合下生物医学工程专业课程教学的研究与探讨，深度融合了跨学科的知识体系，紧跟时代步伐，培养符合国家社会需求的理医工结合人才，为我国医疗卫生事业和相关综合学科事业做出贡献。

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参考文献：

〔1〕教育部高等学校教学指导委员会.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准（下）[M].北京：高等教育出版社，2018.

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〔3〕杨润怀，朱华庆.“新工科”“新医科”改革下生物医学工程专业的医工融合教学创新[J].九江学院学报（自然科学版），2020，35（04）：6-9+39.

〔4〕尹光福，杨为中，林江莉，等.从被动应用向主动设计的升华——生物医学工程（生物医学材料类）本科教育专业核心知识体系的变革与重塑[J].四川大学学报（医学版），2021，52（04）：566-569.

〔5〕刘慧强，樊孝喜，段颖妮，等.探讨“医工结合”对生物医学工程专业发展的现实意义[J].教育现代化，2017，4（31）：36-37+62.

〔6〕齐炜.新时代学科交叉背景下的生物医学工程专业培养体系建设[J].教育教学论坛，2020，12（20）：239-240.

〔7〕刘慧强，樊孝喜，段颖妮，等.探讨“医工结合”对生物医学工程专业发展的现实意义[J].教育现代化，2017，4（31）：36-37+65.

〔8〕王大珅，张涛，房蓓.生物医学工程专业“医·工”结合教学改革的研究[J].高教学刊，2019，5（12）：59-61.

〔9〕赵元弟，朱丹，丁明躍，等.新工科背景下生物医学工程专业科研训练培养体系探索[J].实验室研究与探索，2021，40（01）：144-147.

〔10〕张解和，张建英，王康淇.医学院校生物医学工程专业学生思想稳定性探究——以皖南医学院为例[J].承德医学院学报，2020，37（04）：357-360.