新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革

黃 敏 周 到 陳軍波

（中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 湖北武漢 430074）

2017年教育部提出了教育體系需向“新工科”方向調(diào)整的思路，這意味著高等教育將以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，必須對(duì)工科專業(yè)進(jìn)行改革與創(chuàng)新。目前，大健康產(chǎn)業(yè)已上升為國家戰(zhàn)略，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)在新工科建設(shè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的方法與技術(shù)，在“新冠肺炎”疫情的檢測(cè)和治療中起到了至關(guān)重要的作用，使我國在抗擊疫情的任務(wù)中取得了決定性勝利。該專業(yè)所涉及的各種醫(yī)療儀器，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)人工智能的強(qiáng)大力量，是我國大健康產(chǎn)業(yè)所依托的核心。

中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)早期課程體系主要由：電子，計(jì)算機(jī)，醫(yī)學(xué)等專業(yè)中的課程進(jìn)行簡單組合，再加上醫(yī)療儀器原理，醫(yī)學(xué)圖像處理等幾門專業(yè)課。從最初上世紀(jì)80年代辦學(xué)，該業(yè)面向簡單的醫(yī)療儀器原理及應(yīng)用領(lǐng)域（主要指心電，腦電、血細(xì)胞等生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀），然后擴(kuò)展到大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備領(lǐng)域（B超、CT、MRI等），屬于重理論輕實(shí)踐的傳統(tǒng)模式。

根據(jù)新工科要求，結(jié)合民族院校辦學(xué)條件，2020年，對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科培養(yǎng)模式進(jìn)行改革。對(duì)新工科背景下的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科進(jìn)行重新定位，該專業(yè)必須為新經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)緊缺人才，建立面向大健康新產(chǎn)業(yè)需求的培養(yǎng)模式。

知識(shí)體系改革

圍繞解決醫(yī)療儀器新行業(yè)對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)問題，進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的知識(shí)體系改革。包括：專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)課程體系、實(shí)踐課程體系三個(gè)方面。

進(jìn)行基礎(chǔ)課程的整合，增加新興行業(yè)相關(guān)課程。模電、數(shù)電、解剖、生化等課程都是60+學(xué)時(shí)以上，還有實(shí)驗(yàn)課。但該專業(yè)并不是電子或者醫(yī)學(xué)專業(yè)，學(xué)生按傳統(tǒng)模式學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)太重。需將模電和數(shù)電整合成一門生醫(yī)電類大課，精簡學(xué)時(shí)。另外，信號(hào)處理對(duì)象主要為數(shù)字信號(hào)，將信號(hào)與系統(tǒng)課程中模擬信號(hào)部分學(xué)時(shí)減少。并縮減解剖和生化學(xué)時(shí)，舍棄雞肋課程（多媒體技術(shù)等）。為增加與大健康新興行業(yè)相關(guān)的專業(yè)課騰出學(xué)時(shí)空間，以符合新工科的培養(yǎng)要求。目前增加了：Python程序設(shè)計(jì)、智慧醫(yī)療，醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)人工智能、移動(dòng)平臺(tái)APP設(shè)計(jì)等課程。

實(shí)踐課程體系中，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的學(xué)生管理和論文質(zhì)量要求進(jìn)行了大改。為確保質(zhì)量，防止學(xué)生在大四下學(xué)期處于找不到人不做畢業(yè)設(shè)計(jì)的荒廢狀態(tài)，設(shè)計(jì)專門的畢業(yè)論文系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生各階段進(jìn)行量化考核。為公平起見，防止導(dǎo)師讓自己所帶的不合格學(xué)生通過，答辯時(shí)采用交叉組答辯模式。指導(dǎo)老師只能給出學(xué)生的平時(shí)分（占比很小），不參加所帶學(xué)生的論文答辯。答辯成績由其他參加答辯的老師按照論文撰寫質(zhì)量和答辯表現(xiàn)分別給出。

畢業(yè)設(shè)計(jì)成績分三部分組成，最終成績=20%＊論文過程表現(xiàn)成績+40%＊論文撰寫成績+40%＊論文答辯成績。答辯有兩輪，第一輪不及格者，經(jīng)修改論文后，參加第二輪再答辯，仍不合格者不予畢業(yè)。第一輪小組優(yōu)秀者，參加第二輪優(yōu)秀選拔，最后取不超過總?cè)藬?shù)10%進(jìn)行認(rèn)定。參加二次答辯的，均以第二次答辯成績?yōu)闇?zhǔn)。

采取這種措施后，學(xué)生緊迫感增強(qiáng)，畢業(yè)論文規(guī)范性、論文質(zhì)量，老師責(zé)任感等，都得到了極大提高。教師對(duì)學(xué)生論文完成目標(biāo)、開題、英文文獻(xiàn)閱讀及翻譯、論文格式等都更嚴(yán)格要求，提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。2021年5月本科畢業(yè)答辯學(xué)生的論文質(zhì)量遠(yuǎn)高于往屆畢業(yè)生，取得了很好的效果。

產(chǎn)學(xué)研用體系改革

改革“產(chǎn)學(xué)研用”體系，包括：與產(chǎn)業(yè)配套的專業(yè)方向引導(dǎo)，產(chǎn)學(xué)課程體系、依靠實(shí)驗(yàn)室的學(xué)研課程體系、依靠實(shí)習(xí)基地和企業(yè)共建共享平臺(tái)的研用課程體系。

在近年學(xué)生就業(yè)中，我們發(fā)現(xiàn)武漢中心醫(yī)院，湖北省腫瘤醫(yī)院，武漢人民醫(yī)院等增置了生醫(yī)專業(yè)崗位，急需工程師對(duì)醫(yī)院儀器進(jìn)行維修保養(yǎng)。在新冠肺炎疫情中，醫(yī)療器械需求量猛增，相關(guān)企業(yè)也猛增技術(shù)支持和儀器維護(hù)工程師等崗位,聯(lián)影公司2020年幾乎擴(kuò)大了一倍的維護(hù)工程師崗位需求。

我們?cè)谖錆h三甲醫(yī)院的醫(yī)工部、武漢醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)園和醫(yī)療影像設(shè)備公司尋求合作（如聯(lián)影，邁瑞等行業(yè)巨頭），共同制訂知識(shí)架構(gòu)和人才培養(yǎng)方案。突出培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和工程能力，體現(xiàn)跨學(xué)科交叉融合。現(xiàn)已建有深圳藍(lán)網(wǎng)科技和湖北省腫瘤醫(yī)院人才培養(yǎng)基地，武漢聯(lián)影、深圳安科公司和廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院實(shí)踐基地。

增加了醫(yī)療儀器綜合實(shí)驗(yàn)課程，提高學(xué)生對(duì)常見醫(yī)療儀器的組裝拆解及分析故障原因的動(dòng)手能力。與醫(yī)院和新興產(chǎn)業(yè)密切結(jié)合，采用高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式，增加專業(yè)實(shí)習(xí)基地，聘請(qǐng)醫(yī)療器械行業(yè)人員來校講課。特別是生醫(yī)卓越工程師班，圍繞突破核心技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生“產(chǎn)學(xué)研用”能力，為生醫(yī)相關(guān)行業(yè)輸送知識(shí)面寬、對(duì)接快的專業(yè)型人才。

加強(qiáng)生醫(yī)專業(yè)同企業(yè)、科研院所和行業(yè)共建“產(chǎn)學(xué)研用”實(shí)驗(yàn)室、以大健康行業(yè)關(guān)鍵問題為指引，把國家十四五重點(diǎn)研發(fā)生產(chǎn)的大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，如MRI、CT等，引入到實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)學(xué)科研究與行業(yè)前沿技術(shù)同步。這樣可以獲取行業(yè)資源，拓寬辦學(xué)視野，結(jié)合大數(shù)據(jù)人工智能新技術(shù)，培養(yǎng)出具有交叉融合背景的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型工程科技人才。

鼓勵(lì)學(xué)生參加與生醫(yī)專業(yè)密切相關(guān)的競賽，包含：全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)大賽，全國大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽，藍(lán)橋杯，泰迪杯等。學(xué)院組建穩(wěn)定的教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，有四支隊(duì)伍進(jìn)入2021年7月的“全國大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽”全國決賽。

卓越工程師教師隊(duì)伍配置

建立以學(xué)生為中心的教育理念，轉(zhuǎn)變教師的傳統(tǒng)思維，從思想和行動(dòng)上對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)體系進(jìn)行改革。生醫(yī)專業(yè)交叉融合深、知識(shí)更新快于其他非交叉專業(yè)，教師自身知識(shí)體系須不斷更新。目前，大部分教師還是非交叉學(xué)科畢業(yè)的老師，知識(shí)體系單一，很多是20年前的老思維和教學(xué)模式。需要摒棄填鴨式課堂教學(xué)，革新教學(xué)手段，多設(shè)置開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合行業(yè)應(yīng)用思考。大膽引入與行業(yè)結(jié)合的新課程，深入行業(yè)內(nèi)部，培養(yǎng)出適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)，新技術(shù)，新產(chǎn)業(yè)的國家戰(zhàn)略需求的專業(yè)人才。

本科生招生計(jì)劃中，增添了生物醫(yī)學(xué)工程卓越工程師班。在學(xué)院專門組建了“卓越工程師班”教學(xué)團(tuán)隊(duì)，打造“雙師”型的師資隊(duì)伍。該團(tuán)隊(duì)配置了電子、信號(hào)處理和軟件三個(gè)方向的老師。團(tuán)隊(duì)教師必須具備寬厚的知識(shí)體系，熟悉生醫(yī)專業(yè)相關(guān)行業(yè)現(xiàn)狀，了解就業(yè)需求，具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力，具有將專業(yè)知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)的能力。教研項(xiàng)目向該團(tuán)隊(duì)傾斜，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)教師針對(duì)工科背景下的教學(xué)方法，手段等進(jìn)行創(chuàng)新。并制定教師培訓(xùn)規(guī)劃，以半年為學(xué)習(xí)期限，到新工科培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的985大學(xué)（如天津大學(xué)）進(jìn)行學(xué)習(xí)。采取本院教師走出去，外校專家請(qǐng)進(jìn)來的方式，快速提高團(tuán)隊(duì)教師綜合能力。

鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，推動(dòng)科技成果向應(yīng)用轉(zhuǎn)化。老師要走出學(xué)校，深入各醫(yī)療器械公司，讓授課知識(shí)不脫節(jié)于產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)。這樣才能勝任對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)和教學(xué)，培養(yǎng)適合行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)型人才，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

發(fā)揮班導(dǎo)師和科研導(dǎo)師的雙重作用

生醫(yī)專業(yè)以往采用輔導(dǎo)員+班主任的管理，班主任作用效果甚微。2021年,正式推行本科生“班導(dǎo)師”制。28名班導(dǎo)師必須完成“三個(gè)一，四到位”，即：管理一個(gè)班級(jí)群，每周深入班級(jí)課堂或?qū)嬍乙淮危吭陆M織活動(dòng)一次；重要時(shí)間點(diǎn)，重大活動(dòng)，學(xué)生評(píng)優(yōu)，突發(fā)事件四種情況必須到位。及時(shí)掌握班級(jí)學(xué)生思想，學(xué)業(yè)，生活動(dòng)態(tài)，將各種意外降到最低。班導(dǎo)師還力求做到“六必談六聯(lián)系”，對(duì)曠課，掛科太多，違紀(jì)違規(guī)等學(xué)生及時(shí)提醒，與家長聯(lián)系。通過班導(dǎo)師制，對(duì)困難學(xué)生進(jìn)行幫扶，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

學(xué)院還配備科研導(dǎo)師。針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異，安排每名專業(yè)教師指導(dǎo)5-6名學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生參加第二課堂活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。并結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科特點(diǎn)和就業(yè)形勢(shì)，開展職業(yè)生涯規(guī)劃和就業(yè)指導(dǎo)，幫助學(xué)生樹立正確的就業(yè)觀、擇業(yè)觀。“以學(xué)生為中心”，提前對(duì)本科生進(jìn)行科研興趣和能力的培養(yǎng)。“因材施教”，鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室，勇于探究科學(xué)問題。

學(xué)生選擇班導(dǎo)師主要根據(jù)科研方向進(jìn)行，本專業(yè)有四個(gè)特色方向。對(duì)生物基礎(chǔ)感興趣的同學(xué)可選擇：膜離子通道結(jié)構(gòu)、功能及生理建模。對(duì)生理信號(hào)處理感興趣可選擇：生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理。對(duì)軟件處理感興趣同學(xué)可選擇：視覺認(rèn)知計(jì)算與醫(yī)學(xué)圖像處理。對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)感興趣可選擇：生物醫(yī)學(xué)傳感與儀器。最大限度發(fā)揮導(dǎo)師對(duì)本科生的科研引導(dǎo)作用，及早讓學(xué)生了解自己喜歡什么，可以做什么，為畢業(yè)后工作和進(jìn)一步深造做好銜接。

為使生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)滿足“新工科”的要求，我們圍繞“為誰培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么樣人”“怎樣培養(yǎng)人”三個(gè)宗旨，進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)模式的改革。這些改革可提高本專業(yè)學(xué)生的產(chǎn)學(xué)研用能力，走出目前“大學(xué)教育落后于行業(yè)革新，人才水平不能滿足產(chǎn)業(yè)升級(jí)需求”的困境，實(shí)現(xiàn)本科教育在新形勢(shì)下的轉(zhuǎn)型，為國家新經(jīng)濟(jì)體系，尤其是大健康行業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。