生物醫學工程專業學位研究生案例教學方法研究

季忠　廖彥劍　羅小剛　葉東海

摘 要 為了提高生物醫學工程專業學位研究生的綜合應用知識分析問題和解決問題的能力，培養學生在醫療器械產品研發中的全局觀，本文基于一種檢測診斷類智能醫療產品的開發，以問題為驅動，探討了一種旨在激發和培養學生獲取新知識、提升科研創新能力和解決問題的綜合能力為目的的案例建設及其在該專業學位研究生培養過程中的教學方法。

關鍵詞 專業學位 案例建設 綜合 科研創新

中圖分類號：G643 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.01.019

Abstract In order to improve the comprehensive application knowledge of biomedical engineering degree graduate students to analyze problems and solve problems， and cultivate students' overall view in the research and development of medical device products， this article is based on the development of a detection and diagnostic intelligent medical product， which is problem-driven. This paper discusses a case construction aimed at stimulating and cultivating students to acquire new knowledge， enhance the ability of scientific research and innovation and the comprehensive ability of solving problems， and its teaching methods in the process of training graduate students of this professional degree.

Keywords professional degree; case construction; comprehensive; scientific research innovation

案例教學法作為一種應用較為廣泛的教學方法，通過有機整合課堂教學環節、科學研究內容和實際生產要求，形成完整的教學案例，在教學過程中對案例進行討論分析并引導學生根據案例進行具體實踐，激發學生的創造力，使學生在分析能力和解決問題的能力、表達能力和判斷能力、協調能力和決策能力等方面得到有效鍛煉。[1]因此，本文旨在通過一種醫療器械產品的完整實現案例，提高生物醫學工程領域專業學位研究生以所學專業知識為基礎分析問題和解決問題的能力，提高培養質量，更好地滿足生物醫學工程領域的人才需求。

1 綜合應用案例建設的必要性

生物醫學工程學科是融合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的交叉學科，它主要研究工程學原理在生物醫學中應用的方法和技術，同時也探索生物醫學原理的工程應用，其主要目標是應用工程技術提高人類健康水平。而作為生物醫學工程專業學位研究生的培養由于是近幾年才逐步提起并被重視，如何在培養過程中體現專業學位培養的特點，更好地適應我國生物醫學工程學科發展和服務于經濟社會發展對該領域人才的需求，仍處于一個不斷探索和完善的階段。

另一方面，全日制專業學位碩士培養與學術學位研究生培養相比，更加強調教學與實踐相結合。但學生在專業實踐階段缺乏成熟應對企業需要的基本技能和專業知識體系，這就要求我們在發展校企合作的校外實踐基地的建設的同時，在學校教育體系內部的校內實踐課程和基地建設時改革我們的校內專業實踐課程的教學方法，通過綜合應用案例式教學實踐使學生了解和熟悉在企業等社會實踐部門生產、研發、管理等實踐活動中可能遇到的各類相關問題，以及遇到這些問題如何去解決，為學生今后科研或工作提供有價值的參考實例，有助于專業學位研究生實踐能力的培養。

2 綜合案例建設的設計

2.1 案例建設目標

使學生能夠更好地掌握生物醫學工程領域的基礎理論和專業知識，能夠運用現代生物醫學工程及人工智能等最新發展的先進科學與工程技術方法、手段發現和解決生物醫學工程領域的技術問題，提高學生在生物醫學工程領域內從事工程設計與運行、分析與集成、研究與開發、管理和決策的能力，為我國生物醫藥產業的發展助力。同時通過該綜合案例學習，使學生在專業課程教學的基礎上更好地了解智能醫療產品研發、產品轉化、質量控制過程中可能遇到的問題以及相應的解決方法，使學生更好地了解本行業本領域對學生綜合能力及素養的要求，自覺加強本專業工程實踐能力的培養。

2.2 要解決的教學問題

2.2.1與本行業本領域要求脫節的問題

現在不少高校的專業學位研究生專業實踐性課程和校內專業實踐基地學習和鍛煉的過程中，更多的是從醫療器械產品的功能模塊實現方面進行訓練。學生在整個專業實踐過程中很難建立起醫療器械產品開發的整體概念，也很難了解在醫療器械產品轉化過程中可能遇到的形形色色的問題，對目前各種新技術在醫療器械產品中的應用也不熟悉，學生在本領域的綜合實踐能力得到的培養有限。

2.2.2校內專業實踐過程與企業產品開發過程一致性問題

因為條件限制，很多高校在專業學位研究生校內專業實踐培養環節局限于醫療器械產品的局部，對于企業產品開發過程中的諸如產品性能指標如何確定、產品如何定位、產品開發過程如何管理、產品質量如何控制、產品如何才能從實驗室研究樣品變成臨床可用的真正的產品等過程和可能遇到的問題完全不熟悉，因此即使校內專業課程和專業實踐完成較好，也很難適應企業醫療器械產品開發流程需求。

2.3 采取的方法和主要特色

2.3.1 案例背景

生物醫學工程專業學位研究生經過本科階段和研究生階段專業課程地學習，仍不能很好地在實際醫療器械功能的實現過程中有效應用不同專業課程的理論知識，在該案例的建設過程中，充分考慮學生現狀，科學設置案例的每個環節，以期學生在該案例實施中能獲得更好的鍛煉。

2.3.2 案例的實施

根據醫療器械產品的開發流程進行案例建設，并在開發流程中注意結合人工智能在醫療產品中的應用特點，具體包括醫療器械產品需求分析、醫療器械產品臨床預期用途分析及性能指標要求、醫療器械產品功能研發階段的管理和控制、醫療器械產品樣機試制注意事項、醫療器械產品質量檢測、醫療器械產品臨床驗證、醫療器械產品注冊申請資料準備以及醫療器械產品生產質量體系建設等環節的實施案例。

在不同環節的實施過程中，結合學生的知識背景，鍛煉和強化學生的綜合能力。如從一種電生理檢測診斷儀器的功能實現需求出發，分析在醫學信號的不同處理階段如何應用不同醫學信號處理方法及其可實現的效果，加深對各專業知識如何用于解決實際問題的理解，使學生理論聯系實際，靈活應用不同醫學信號處理方法解決實際問題。

在教學方法上，該案例實施采用以設計為中心（Design Centered Learning，DCL）的學習模式，[2]3～5名學生為一組，學習和綜合應用相關知識設計并實現一種具體醫療器械設備的完整功能。通過該案例，使學生在溝通能力、分工協作能力、系統分解能力、具體問題的解決能力等方面得到提升。

3 結論

通過該綜合案例的實踐，一方面，學生可以學習了解智能醫療產品開發的全過程，在每個部分的實施過程中，根據每個環節需要實現的具體目標，要求學生具有醫療器械產品研發的全局觀，要具備快速有效獲取新知識、分析問題和解決問題的能力，在解決問題的過程中鍛煉有助于鍛煉學生的創新型思維，提升學生的實踐創新能力。

另一方面，通過該綜合案例建設，在專業課程和實踐過程中可使學生掌握醫療器械產品從研發到成果轉化到生產的全過程，以及各種新方法、新技術如何在醫療產品中獲得應用。該綜合案例不僅適用于生物醫學工程專業的學生，其他相關專業的學生如要從事醫療器械產品開發，均可從該案例中獲得有價值的參考實例，可有效縮短產品開發周期，實現研究成果的快速轉化。

案例建設項目2018年度重慶大學專業學位教學案例建設項目“檢測診斷類智能醫療產品開發案例”（201802026）

參考文獻

[1] 郭學，孫海濱，樂紅志，等.《環境工程材料及制備技術》案例庫建設[J].山東化工，2020.49（10）：189-190.

[2] 季忠，廖彥劍，侯文生，等.DCL方法在生物醫學工程專業碩士專業實踐過程中的應用模式探討[J].教育教學論壇，2019.10（42）：171-172.