生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生課程體系改革與構建*

湯 池 盧 楊 于 霄 郭 偉 馬曉玉 王長軍* 蘇景寬*

生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生課程體系改革與構建*

湯 池①盧 楊②于 霄①郭 偉①馬曉玉①王長軍①*蘇景寬②*

目的：為適應國家和軍隊高層次和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需求，改革并構建生物醫(yī)學工程(BME)專業(yè)研究生課程體系。方法：通過資料查詢、調(diào)查研究和專家論證等方式，分析國內(nèi)外優(yōu)秀高校BME專業(yè)的研究生課程體系設置及培養(yǎng)特色，全面評估第四軍醫(yī)大學BME專業(yè)研究生現(xiàn)有課程體系的優(yōu)勢與不足，從而進行課程體系改革與構建。結果：進一步明確BME專業(yè)研究生培養(yǎng)目標，改革和優(yōu)化現(xiàn)有課程體系，專業(yè)類課程門數(shù)增加150%，自開專業(yè)課比例達到81.25%，基本實現(xiàn)“按需設課”的目標。結論：新修訂的研究生課程體系更利于培養(yǎng)高層次和創(chuàng)新型BME人才。

生物醫(yī)學工程；研究生；課程體系；人才培養(yǎng)

湯池,男,(1977- ),博士，副教授。第四軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程學院，從事生物醫(yī)學工程專業(yè)教學、科研及管理工作。

生物醫(yī)學工程(biomedical engineering，BME)是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來，運用工程技術手段研究解決生物學和醫(yī)學中有關人類健康、疾病診療和康復等問題的新興交叉學科[1]。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，BME作為21世紀推動醫(yī)學和生物學現(xiàn)代化發(fā)展的兩大主導技術之一，對該學科研究生知識、能力及素質(zhì)的培養(yǎng)提出了更高要求，如何培養(yǎng)高素質(zhì)、復合型BME人才是高等院校面臨的重大挑戰(zhàn)[2-3]。

研究生課程體系建設是研究生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，院校在人才培養(yǎng)和專業(yè)建設過程中應始終圍繞學科發(fā)展和社會需求的最新變化，以完善研究生知識結構體系為引導，以“按需設課”為目標，不斷加強課程體系建設，修訂和完善課程設置、教學內(nèi)容和方法，以提高研究生培養(yǎng)的能力和效果[4-5]。

本研究通過調(diào)研國內(nèi)外優(yōu)秀高校BME專業(yè)的研究生課程體系設置及培養(yǎng)特色，全面評估學校BME專業(yè)研究生課程體系的優(yōu)勢與不足，通過調(diào)查研究和專家論證等方式，進一步明確BME專業(yè)研究生培養(yǎng)目標，改革和優(yōu)化現(xiàn)有課程體系，修訂培養(yǎng)方案，為培養(yǎng)符合國家和軍隊需求的高層次、創(chuàng)新型BME人才奠定基礎。

1 現(xiàn)狀分析與存在問題

然而，作為醫(yī)學院校大環(huán)境下的工科專業(yè)，長期以來在研究生課程體系設置方面存在不足。主要表現(xiàn)在兩個方面：①供選課范圍小。學校現(xiàn)開設的公共課和選修課以醫(yī)學專業(yè)相關課程為主，工科相關課程較少，需依托學院自行開設，②受學院師資力量等限制，目前已開設的課程不夠豐富，難以做到按需設課，部分急需的課程因條件不足尚未開設。

2 國內(nèi)外生物醫(yī)學工程專業(yè)教育現(xiàn)狀調(diào)研

為了了解和學習國內(nèi)外相關優(yōu)秀高校的經(jīng)驗和做法，為下一步優(yōu)化培養(yǎng)目標、改革課程體系和修訂培養(yǎng)方案提供依據(jù)，根據(jù)國內(nèi)外生物醫(yī)學工程專業(yè)排名與教育發(fā)展現(xiàn)狀，采用資料收集和實地調(diào)研等方式，對國內(nèi)外部分優(yōu)秀高校BME專業(yè)研究生的培養(yǎng)現(xiàn)狀進行了調(diào)研[6-9]。調(diào)研院校包括國外5所高校和國內(nèi)5所高校，均為國內(nèi)外BME專業(yè)排名領先院校，調(diào)研內(nèi)容主要包括研究生培養(yǎng)方案、課程設置、創(chuàng)新能力培養(yǎng)和畢業(yè)標準等[10-12]。

(1)國外5所高校：約翰霍普金斯大學、牛津大學、紐約州立大學石溪分校、加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)以及帝國理工大學。

(2)國內(nèi)5所高校：清華大學、浙江大學、東南大學、上海交通大學以及首都醫(yī)科大學。

調(diào)研結果表明：①各院校BME專業(yè)課程體系均圍繞其研究方向而設置和服務，由于科研方向不盡相同，課程體系也相應變化[13-15]。如約翰霍普金斯大學BME專業(yè)的主要研究方向偏生理學領域，包括細胞和組織工程、心血管系統(tǒng)、醫(yī)學成像、系統(tǒng)神經(jīng)科學、分子和細胞系統(tǒng)、生物信息學和計算生物學等，因此學校將生理學基礎作為必修課，且安排在兩學期完成[16-17]。西安交通大學BME專業(yè)的主要研究方向包括生物醫(yī)學超聲和醫(yī)學儀器等，因此學校將生物醫(yī)學超聲、醫(yī)學儀器與信息工程等課程納入專業(yè)必修課；②國外高校培養(yǎng)模式、學制與國內(nèi)差別過大，參考意義不大。國外高校研究生學制一般為1.5～2年，課程學習時間設置也較靈活，如約翰霍普金斯大學為14個月，牛津大學則不需要系統(tǒng)上課，只需要參加研討會或專題講座；③國內(nèi)綜合性大學背景下BME專業(yè)，選課范圍廣，基本可以做到按需選課，而醫(yī)學院校背景下的BME專業(yè)難以實現(xiàn)。如西安交通大學BME專業(yè)研究生課程體系中，規(guī)定選修課(＞8學分)可在全校范圍相關學科內(nèi)近百門課程中任選，而首都醫(yī)科大學BME專業(yè)的研究生則面臨可選課程有限的難題。

3 生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生培養(yǎng)目標

在調(diào)研分析的基礎上，依據(jù)新時期軍隊建設的需要，結合學校BME專業(yè)研究生培養(yǎng)的實際，進一步明確了BME專業(yè)研究生培養(yǎng)目標，即培養(yǎng)具有扎實的電子工程學科基礎知識，具有開拓創(chuàng)新精神和科研實踐能力，德、智、體全面發(fā)展的生物醫(yī)學工程專業(yè)高級人才，具體培養(yǎng)目標應達到：

(1)政治素質(zhì)：掌握馬列主義、毛澤東思想及鄧小平理論，學習實踐科學發(fā)展觀和習近平強軍思想，全心全意為人民服務，自覺獻身國防現(xiàn)代化建設，嚴格遵守國家的法律、法規(guī)，服從分配，品德優(yōu)良。具有遠大的理想信念和科學的世界觀，具有勤奮好學和實事求是的科學態(tài)度。

在舉業(yè)追求高質(zhì)量發(fā)展的當下，越來越多的企業(yè)面臨轉型和跨界的“誘惑”，抱負不凡的雅昌，依然堅守藝術服務領域，初心不改。

(2)知識結構：具備扎實的電子工程學科基礎理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識、工程技術與生物醫(yī)學相結合的綜合性知識結構，熟悉所從事研究方向科學技術的新發(fā)展與新動向。

(3)專業(yè)能力：具備綜合運用電子工程技術、信息技術及生物醫(yī)學技術解決醫(yī)學健康領域科學和工程實際問題的能力，具有良好的創(chuàng)新思維能力，能夠獨立擔負相關生物醫(yī)學工程領域內(nèi)科研、教學和專業(yè)技術工作。掌握一門外語，能熟練閱讀本專業(yè)外文文獻，并能撰寫外文論文。

(4)身體與軍事素質(zhì)：具有健全的心理、健康的體魄和較過硬的軍事素質(zhì)。

基于以上培養(yǎng)目標，結合國家、軍隊對生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的需求與特點，提出“一個提升、三個突出”的課程體系設置總體指導思想。即課程設置要著重提升研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在研究生的選題和科學研究過程中，突出軍事醫(yī)學特色、突出高新技術特色、突出應用需求特色。

4 研究生課程設置需求和意見的調(diào)研

針對課程體系設置的具體需求，采用問卷調(diào)查方式，分3個層次分別對本領域內(nèi)知名專家、畢業(yè)研究生學員和在讀研究生學員進行調(diào)研，征集課程設置的意見和建議，從知識、能力及素質(zhì)等方面進行分類匯總，為修訂研究生培養(yǎng)方案，改革課程體系提供依據(jù)。

(1)專家調(diào)研：共發(fā)放專家調(diào)研問卷30份，回收有效問卷25份。對課程設置意見反饋結果進行統(tǒng)計分析，調(diào)研結果中必要性排名前8位的課程如圖1所示。

圖1 專家問卷調(diào)研結果示圖

(2)學員調(diào)研：共發(fā)放學員調(diào)研問卷50份(畢業(yè)學員和在讀學員各25份)，回收有效問卷42份(畢業(yè)學員18份，在讀學員24份)。對課程設置意見反饋結果進行統(tǒng)計分析，調(diào)研結果中必要性排名前8位的課程如圖2所示。

圖2 學員問卷調(diào)研結果示圖

結合國內(nèi)外優(yōu)秀高校BME專業(yè)課程設置情況，通過分析整理專家和學員問卷調(diào)研結果顯示：學院BME專業(yè)現(xiàn)有課程設置不夠合理，主要體現(xiàn)在專業(yè)課和專業(yè)基礎課課程設置過于單薄，在完善研究生知識結構上存在漏洞，特別是在培養(yǎng)數(shù)學基礎、電磁場理論和計算機編程能力方面不足，未能做到按需設課。

經(jīng)專家組研究論證，課程體系中急需增設以下課程：①數(shù)學基礎方面。數(shù)值分析、隨機過程；②基礎理論方面。電磁場理論；③計算機能力方面。高級語言編程、Matlab編程以及數(shù)字信號處理；④電子技術方面。集成電路設計；⑤專業(yè)課程方面。軍隊衛(wèi)生裝備、英文寫作。

5 生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生課程體系優(yōu)化與構建

在資料收集和問卷調(diào)研分析的基礎上，依據(jù)國家、軍隊對BME專業(yè)人才的需求，組織校內(nèi)外相關領域專家進行論證，通過吸收國內(nèi)外優(yōu)秀高校的經(jīng)驗做法，并結合學校BME研究生培養(yǎng)的實際，在構建學科交叉性和前沿性的研究生課程體系過程中，重點對專業(yè)課部分進行了改革和優(yōu)化。

(1)公共必修課程。依據(jù)國家、軍隊有關學術學位研究生課程教學相關規(guī)定，結合學校研究生培養(yǎng)實際，按照學校統(tǒng)一要求開設7門公共必修課：包括英語、醫(yī)學統(tǒng)計學、自然辯證法概論、軍隊信息安全保密、中國特色社會主義理論與實踐、科學素養(yǎng)與學術道德以及習近平強軍思想學習研究，共計15學分。

(2)專業(yè)類課程。分專業(yè)必修課和專業(yè)選修課兩部分，按照課程類型又可分為專業(yè)基礎課和專業(yè)課。在前期資料收集、問卷調(diào)研分析和專家討論的基礎上，經(jīng)反復論證對課程體系中專業(yè)課部分進行了較大調(diào)整。

(3)新開10門研究生專業(yè)課程。依據(jù)最新的BME專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)目標和課程設置需求，為進一步完善研究生知識結構，提高能力素養(yǎng)，在課程設置中體現(xiàn)“按需設課”的原則，經(jīng)專家論證擬新開設10門研究生專業(yè)課程。其中，本校自開課程7門，依托西安交通大學開設課程3門。課程教學堅持“以我為主、借助外力”原則，立足依托我院師資力量承擔主干課程，完成主要教學任務。新課程體系中我院自開專業(yè)課程共13門，自開專業(yè)課比例達到81.25%。其中，新開課程達7門，包括數(shù)值分析、高級語言編程、Matlab、BME科技論文寫作、熒光分子成像技術、EDA技術與應用以及軍隊衛(wèi)生裝備進展。由于受學校師資力量限制，電磁場理論、隨機過程和數(shù)字信號處理3門急需課程，學校尚無條件開設，經(jīng)研究計劃依托工科基礎較雄厚的西安交通大學開設，并協(xié)調(diào)其實現(xiàn)校際學分互認，拓展了研究生課程的開設方式。

(4)取消1門研究生專業(yè)課程。由于課程內(nèi)容與現(xiàn)有研究方向結合不夠緊密，且近3年選課人數(shù)過少等原因，取消1門專業(yè)基礎課《非線性動力學》。調(diào)整后課程體系中專業(yè)類課程設置見表1。

(5)其他課程。①公共選修課：可在全校開設公共選修課程中任選，并達到要求的學分；②教學實踐：參加教學實踐活動，由培養(yǎng)科室根據(jù)承擔教學任務自行安排，并獲得相應學分；③學術活動：參加校內(nèi)外各類學術活動，并達到要求的學分。

表1 BME專業(yè)研究生課程體系(新版)

通過上述改革，豐富了專業(yè)課程門數(shù)和內(nèi)容，專業(yè)類課程門數(shù)增加了150%，學分數(shù)增加了114%；進一步優(yōu)化了課程體系，使課程設置緊密結合BME專業(yè)研究生知識結構需求和實踐能力的培養(yǎng)，課程針對性更強。

6 結語

本研究成果宏觀上體現(xiàn)為BME專業(yè)研究生培養(yǎng)目標的制定，包括對研究生政治素質(zhì)、知識結構、能力素養(yǎng)等方面的總體要求。具體體現(xiàn)在新型BME專業(yè)研究生課程體系的構建，結合研究生培養(yǎng)目標的總要求，有針對性地優(yōu)化設置相應課程體系，進一步提升課程體系的科學性和合理性。研究注重參考國內(nèi)外優(yōu)秀高校做法，依據(jù)國內(nèi)、軍內(nèi)人才培養(yǎng)需求，論證BME專業(yè)研究生培養(yǎng)目標，優(yōu)化了研究生課程設置，構建了新型BME專業(yè)研究生課程體系。新課程體系以研究生知識結構完善和能力素養(yǎng)提升為目標，課程針對性更強，學員選課范圍更廣，基本實現(xiàn)了“按需設課”的目標。

新版研究生培養(yǎng)方案和課程體系已于2015年開始實施試運行，在應用過程中將檢驗實際應用效果，及時收集教員、學員的反饋信息，并進一步改進和完善。該課程體系有望全面提高學校BME專業(yè)研究生培養(yǎng)質(zhì)量，對于研究生能力素養(yǎng)的提升將具有重要的實際意義。

[1]John DE.生物醫(yī)學工程學概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014：1-5.

[2]趙于前，李香花，黃忠朝.生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生跨學科培養(yǎng)模式研究[J].中國醫(yī)學物理學雜志，2012，29 (1)：3199-3201，3207.

[3]王志遠，陳武凡，何明娥.生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的實踐與探索[J].中國高等醫(yī)學教育，2006(4)：42-43，65.

[4]謝勤嵐，曹匯敏，黃敏.生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系建設[J].教育教學論壇，2013(47)：86-88.

[5]詹鶴云.生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系研究[J].臨床醫(yī)學工程，2011，18(9)：1483-1484.

[6]袁力，焦紅霞，秦斌，等.生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生物醫(yī)學工程技術人才培養(yǎng)[J].中國醫(yī)學裝備，2008，5(10)：26-29.

[7]Yuldashev ZM，Pakharkov GN.50th Anniversary of Biomedical Engineering Education in Russia[J].Biomed Eng，2012，46(3)：127–130.

[8]Mestas CA，Infantosi AFC，Nascimento LN，et al. A Brief Profile of Biomedical Engineering Education in Latin America[J].WCMPBE Proceedings，2012，39：2264-2267.

[9]Min W.Biomedical Engineering Education and Training In Hong Kong：Recent Developments[J].3rd IFMBE Proceedings，2006，15：228-231.

[10]J?rg S.Current Status of Biomedical Engineering Education Programs in Austria[J]. Springer Berlin Heidelberg，2009，22：2742-2745.

[11]Bliznakov Z，Pallikarakis N.Overview of Biomedical Engineering Education Programs in Europe：The Results of the CRH-BME Project Survey[J].Springer Berlin Heidelberg，2011，19(1)：55-59.

[12]Georgi C，Vahe B，Hrachik V，et al.Current State of Biomedical Engineering Education in Armenia and Perspectives of Development with TEMPUS IV BME-ENA Project[J].Ifmbe Proceedings，2015，45：1008-1011.

[13]Lin KP，Chen MF，Tsai CL，et al.Status of Biomedical Engineering Education in the Asia Pacific[J].XIV MCMBEC Proceedings，2016，57：1331-1334.

[14]Bliznakov Z，Pallikarakis N.Review of the Biomedical Engineering Education Programs in Europe within the Framework of TEMPUS IV，CRH-BME Project[J].XII MCMBEC Proceedings，2010，29：979-982.

[15]Lhotska L.Biomedical Engineering Education：New Curricula，New Experience[J].4th IFMBE Proceedings，2009，22：2760-2763.

[16]Bliznakov Z，Rodina-Theocharaki A，Pallikarakis N.Management and Implementation of the TEMPUS IV BME-ENA Project in the Field of Biomedical Engineering Education[M].3rd ICNBE Proceedings，2016：489-492.

[17]李正美，鄭浩，魯雯，等.生物醫(yī)學工程專業(yè)實驗教學改革探索[J].中國醫(yī)學裝備，2014，11(7)：65-67.

Reformation and reconstruction of graduate curriculum system for biomedical engineering/

TANG Chi, LU Yang, YU Xiao, et al//
China Medical Equipment,2017,14(3):137-140.

Objective: To reform and reconstruct the graduate curriculum system for biomedical engineering (BME) in the Fourth Military Medical University in order to fit in with the cultivation requirement of high-level and innovative talent for the country and troop. Method: By means of documents query, investigation and research, and expert argumentation, to investigate and research the graduate curriculum system and cultivation characteristic of BME from domestic to overseas; to roundly assess the advantages and disadvantages of current graduate curriculum system of BME in the Fourth Military Medical University; so as to reform and reconstruct current curriculum system. Results: The cultivating goal of BME graduates has been further defined, and the current curriculum system has been optimized and reformed. The number of professional courses has increased 150%, and the proportion of self-open professional courses has reached 81.25%. Therefore, the goal of curriculum setting according to the requirement has been initially achieved. Conclusion: The new version curriculum system of BME graduates is more conducive to cultivate highlevel and innovative BME talents.

Biomedical engineering; Graduate; Curriculum system; Talent cultivation

1672-8270(2017)03-0137-04

R-05

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.039

2016-08-21

第四軍醫(yī)大學研究生教育改革研究重點課題(YJS201302-5)“生物醫(yī)學工程一級學科研究生課程體系建設研究”

① 第四軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程學院 陜西 西安 710032

② 第四軍醫(yī)大學研究生院 陜西 西安 710032

*通訊作者：changjun@fmmu.edu.cn；sujkuan@fmmu.edu.cn

[First-author’s address] School of Biomedical Engineering, The Fourth Military Medical University, Xi’an 710032, China.