基于“醫工融合”的新工科專業人才培養模式的探討

張堃 付君紅

摘要：文章針對目前國家大力促進新工科建設的背景，結合當下醫學領域已經邁入人工智能的發展階段，市場對“醫工融合”的復合型人才需求越來越大的發展現狀，分析了以工科為基礎開展“醫工融合”的可行性以及目前“醫工融合”面臨的困境。此外，以自動化專業、電子信息和計算機專業為平臺，以醫學為應用載體，通過分析設置“醫工融合”特色人才培養模式、“醫工融合”科研團隊的建設和加強大學與醫院及相關企業的合作等方面提出了培養“醫工融合”特色新工科人才的可行性建議。

關鍵詞：新工科;醫工融合;人才培養

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0240-03

“新工科”建設是國家提出教育改革新要求，多學科融合的教育模式成為當下教育改革的主流，一些新工科主動應對新一輪科技革命與產業變革的戰略行動。對于大學來講，充分理解新工科建設的必要性，全面考量工科新方向、工科新要求，加速培育高新產業領域的復合型工程技術人才，對傳統工程專業進行升級，提前布局未來戰略人才培育是當下大學面對的問題。這就需要大學探索建立新工科建設的新理念、新標準、新模式、新方法、新技術、新文化，實現從學科導向轉向產業需求導向、從專業分割轉向跨界交叉融合、從適應服務轉向支撐引領。以醫學為例，隨著智能化醫療設備產業的發展，工業領域越來越關注“醫工融合”，企業對“醫工融合”的人才需求越來越大。因此，對于大學來講，促進“醫工”交叉，推進產教融合、校企合作協同育人，培養具有跨學科的復合型新工科人才顯得尤為重要。本文就以工科專業為基礎，應用醫科實踐平臺，圍繞“醫工融合”的教育模式進行了初步探索。

一、基于工科專業的“醫工融合”教育模式的探索

（一）以工科為基礎探索“醫工融合”的可行性

目前我國已有一些綜合性大學以醫學專業為基礎開展“醫工融合”教育。這類學校的醫學專業多為五年制教育，在這五年期間，醫學專業學生需要熟練掌握醫學專業知識以及積累一定的臨床經驗，與此同時，還要求其掌握一定的工程技術，這無疑大大加重了醫科學生的學習負擔。我們探索的是在一些具備醫學院、附屬醫院的綜合性大學工科基礎上進行的“醫工融合”人才培養模式，即在原先的工科專業基礎上，通過設立“醫工融合”的專業方向，讓學生了解一些醫學基礎知識，重點掌握醫學圖像的識別或醫學大數據分析的方法，并培養學生利用工科的技術來解決醫學圖像的識別或醫學大數據分析。

醫學人工智能領域是數字化醫學和智能化醫學的高級階段，它們都離不開計算機、自動化、數學等學科的支撐。所以醫學事業的推進除了依靠醫務工作者外，還依賴大量掌握計算機和大數據的工科人才。目前，人工智能已經應用到醫學虛擬助理、藥物挖掘、疾病輔助診斷、可穿戴設備等許多方面，并在醫學影像領域中已經產品化，實際幫助醫生輔助診斷。這大大刺激著全球更多的公司加入人工智能技術醫學診斷的探究中。可見以人工智能為基礎，將醫學領域作為研究和應用平臺，是推動“新工科”建設的重要方向。

（二）“醫工融合”面臨的困境

目前，中國多數大學院系的設置是基于單一學科的，而且學科眾多，這就不可避免地造成了每種學科知識面過于狹隘的問題。在這種單一學科的教育模式下，容易導致教師思維僵化，學生學術視野狹隘，嚴重地阻礙了多學科融合以及跨平臺合作的學術交流。基于以上現狀，在提出新研究方向、發現新研究突破點和運用新研究方法等方面受到很大限制。尤其當下稀缺具有醫工交叉學科背景的高級工程師，而對于多數醫科或工科學科帶頭人，鼓勵其突破知識壁壘，開展跨學科交流與研究非常困難。

就我國現行的管理體制來看，對教師的評價以個人考核為主，具體指標往往是發表論文數，經手省級或國家級項目等，而且評價周期較短，這就要求教師在短時間內要達到一定的成果數目。這恰恰不利于新工科的探索以及“醫工融合”學科的發展，因為一個交叉學科的建立，往往伴隨著較長的探索過程，較多的資金投入以及成果的不確定性，導致了新一代年輕教師更多地關注個人得失而無暇顧及交叉學科的探索與嘗試。

對于學生而言，興趣是最好的導師，醫科與工科的融合教育并不是簡單的知識灌輸，而是需要學生自發的認同“醫工融合”的現實意義，自愿投身到“醫工融合”的事業建設中來，那么如何正確引導學生，是一個亟待解決的問題。大學里的實驗室以學院管理為單位，學科的單一導致了實驗室彼此的獨立，這些獨立的實驗室不能實現資源共享和平臺共用，同樣阻礙了學生興趣的激發以及思維的創造。

二、基于工科專業的“醫工融合”教育模式的構建

（一）設置“醫工融合”特色人才培養模式

目前，我國只有生物醫學工程屬于醫工結合的專業。因此，基于工科專業開展“醫工融合”教育模式，就是大學根據自身特色，在一些工科專業設置一些與醫學相關的專業方向。當前，比較適合的工科專業應是電子信息、自動化和計算機專業。

在課程體系方面，可以開設包括計算機圖形學、生物醫學工程、醫學圖像處理、模式識別與機器學習、深度學習與人工智能等課程。其中數學的重點應放在數學建模上，編程語言應包括Python、C++等緊跟人工智能潮流的通用編程語言。

上文提到對學生而言，興趣是最好的老師，為了培養學生對“醫工融合”的興趣，可以設立相關的課題小組，以一周為活動周期，以小組為單位，圍繞“醫工融合”話題，組織學生進行周邊調查，范圍涉及周邊居民、企業、醫療機構等。學生通過查閱資料，整理調查信息并以報告的形式進行成果匯報。學院還可通過邀請相關領域專家及學科帶頭人開展“醫工融合”座談會，舉辦專題講座等形式為學生開拓視野，引起學生對當下熱點問題及一些前沿性研究的關注。實現開放式管理的實驗平臺，讓不同學科的學生可以共享學術資源，共用科研平臺，以團隊形式組織醫學AI建模競賽，提高學生面對實際問題的團隊合作能力。為了加強學生的動手能力，對高年級已經具備學科基礎知識的學生，學院可安排其到附屬醫院或相關醫療單位實習。選擇合適的“醫工融合”的課題開展畢業設計，分別在工科和醫科安排雙導師對學生進行畢業設計指導，在實際問題的處理中促進“醫工融合”，提高實踐創新能力。

（二）“醫工融合”科研團隊的建設

“醫工融合”的落實離不開一支高水平的跨學科科研隊伍。為此，大學應大力推進“醫工融合”科研團隊建設。一方面，有必要積極引進有“醫工融合”背景或致力于“醫工融合”發展的學科帶頭人，以其前瞻的學術思想和豐富的教學經驗為團隊確立明確的研究方向與目標，促進“醫工融合”團隊的建設。另一方面，加強對“醫工融合”初級人才的培養。組織和引導青年教師開展跨學科學習與研究、參與跨學科研究團隊，培養其跨學科意識與能力。可嘗試將醫學成像和圖像處理、生物醫學傳感和臨床工程、醫學信息搜索和大數據處理等課程結合起來。通過對這些學科的研究與彼此合作，結合一些國家級或省部級項目，鍛煉團隊成員的實際操作與項目管理能力。支持青年教師進行國際交流合作，使團隊能夠及時掌握科學技術的發展動向，從而盡快適應新工科的挑戰。對青年教師的評價體系，不單僅局限于個人專業領域的論文或項目，建立相關基金鼓勵其開展跨學科的項目開發及科研活動。促進醫、工、理等多學科交叉融合的科研隊伍的快速發展。南通大學作為地方性綜合性大學，設立“南通大學智能信息技術研究中心”作為校內跨學科、跨領域合作的統一平臺，通過設立專用經費，鼓勵校內教師進行合作，目前已經在“理、工、醫”融合領域積累了不少成功案例。

（三）加強大學與醫院及相關企業的合作

實施“醫工融合”，必須加強大學與醫院、醫療機構的交流合作，針對重要的臨床需求，由醫、工方合作凝練具有創新性的科學問題，并有效組織不同學科領域研究人員開展交叉性研究。鼓勵開展Co-Principal investigator（Co-PI）共同項目主持人制度。鼓勵項目申請須來自至少兩個不同學科、不同研究團隊的PI共同完成。參與項目的每位PI享有同等的權利和義務，并采取切實的措施保證每個參與單位的利益，從而在制度上保障大學、醫院和相關醫學研究機構的交叉、合作乃至融合，推動工程的產學研轉化。積極加強大學與企業的交流合作，實時關注相關企業發展需求，明確人才培養目標，有效利用和共享三方的科研資源，最終建成大學數字化科研平臺和基于大數據的聯合平臺，實現醫療信息的數據共享。深化與醫院、行業企業之間的合作，人才共育，促成“學生本位”的教學目標觀。通過設立醫院、企業兼職導師、兼職授課教師、建立就業實踐基地等方式，提前摸清用人單位的崗位需求，并對學生進行有針對性的培訓和指導，從而提高學生的就業競爭能力。

三、結語

在新工科建設背景下，以工科本科教育為主體，以培養學生的工程能力為核心，以自動化專業、電子信息及計算機專業為平臺，以醫學為應用載體，設置“醫工融合”特色人才培養模式，使學生同時具備工程技術及醫學應用能力，以達到提升人才培養綜合能力和工程創新素質的目的，滿足“新工科”背景下對工程技術人才的需求。

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