“醫工結合型”康復工程專業人才創新能力培養探索與實踐

朱明 張琳琳 陳莉 沈凌 鄭風 郭琪

(上海健康醫學院康復學院,上海 201318)

1 背景

隨著社會經濟的發展以及老齡化程度的不斷加深,人們對于健康服務的需求日益提升。據不完全統計,當前我國老年人口有2.14 億,殘疾人口超過8 500 萬,慢性病患者超過5 000 萬。另外,每年至少有1 500 萬新生嬰兒,至少有1 500 萬需要產后康復的產婦,每年有超過4 000萬臺骨科手術、20 萬多臺心臟手術,還有超過1萬的退役運動員以及日益增大的健身群體,如此龐大的需求必將促使康復成為巨大的產業。以2017 年為例,中國康復市場規模是380 億人民幣,而美國3.2 億的人口康復產業已經在2013年達到了2 000 億美元[1],巨大的市場空間,必將在未來加劇康復行業快速變化。盡管從國家到地方出臺一系列文件,如2016 年國務院印發的《關于加快發展康復輔助器具產業的若干意見》、2019 年國務院發布的《健康中國行動(2019-2030)》、2017 年上海市政府印發的《關于加快發展康復輔助器具產業的實施意見》等,都對康復產業的發展提出了相應的具體要求,然而中國康復產業卻仍存有不足:民眾康復意識薄弱、中國康復醫院不足、中國康復床位不足、開展項目不足、人才供給不足、康復器具需要升級、支付/保險有待加強與完善,其中人才供給不足是一個比較突出的問題。時至今日,中國康復產業一直沒能迎來快速增長,與人才的供給有很大的關系。據中國衛生人才網顯示,中國未來的各類康復專業技術人才規模在100 萬人左右,目前總數在50 萬人左右[1],其中,康復工程專業人才更是罕缺。

經過前期調研,目前國內開設康復工程及相關專業的院校,僅有華西醫科大學、首都醫科大學、上海理工大學等10 所院校,專業發展各有重點和特色,其本身也融合了多門類、多學科的發展要素。同時,由于人們對于康復服務質量的與日俱增,培養康復工程專業人才不僅需要具備工程、生理、心理及社會等多方面的專業知識,同時,基于康復多樣化和個性化的服務需求,更加需要有較強的創新精神[2-3]。

當前,國家正在倡導新工科的專業發展模式,更加強調學科交叉、復合專業背景人才的培養,而以往單一學科的發展已經無法適應新時代對于高等教育的改革要求。本文主要介紹了我校康復工程專業(國內最早創辦)緊密結合時代發展的需求,響應新工科的發展號召,積極倡導教學改革,利用先天獨具的醫工專業設置優勢以及豐富的軟硬件教學資源,開展多學科知識背景的創新型康復工程專業人才培養的探索與實踐[4]。

2 具體舉措

本文從工程專業人才培養理念,“醫工結合型”創新人才培養方案,創新創業教育平臺搭建,創新教育教學方法的改革,多領域、全方位合作教學,師資隊伍建設等6 個方面對“新工科”康復工程專業人才的培養進行研究,全面提升學生的創新實踐能力[5]。具體思路見圖1。

圖1 康復工程人才培養思路

2.1 樹立先進工程教育的理念

作為國內最早開設的專業,康復工程專業開展“新工科”建設必須秉持先進的工程教育理念。CDIO 即構思(conceive)、設計(design)、實現(implement)和運作(operate),是一種重要的工程教育理念,是康復工程創新人才培養的重要指導思想,這也是康復工程學科的屬性所決定的[6]。康復工程是現代技術與人體康復要求相結合的產物,它的理論基礎是人機環境一體化和工程仿生,在此基礎上形成的服務于各種康復目的設施與裝置,進而發展成康復產業。康復工程技術已從早期簡單的假肢、矯形器、輪椅等傳統技術和產品,發展到技術含量高的智能化和具有仿生功能的各種輔助技術和輔助器具,包括智能化仿生假肢、神經系統康復技術、感官康復技術、環境控制系統、機器人康復訓練及護理技術、無障礙環境及交互技術、功能評估與檢測技術等眾多技術領域。學科交叉和技術前沿的特征,要求我們要改進目前在人才結構、用人機制和培養模式方面尚存在的不夠靈活等問題,打造一支“產、學、研、醫、工”結合、校(國)內外多方參與的高水平師資隊伍。同時,堅持以“學生中心、產出導向、堅持改進”為核心的成果導向教育(outcome based education,OBE)理念,結合行業發展需求,加強對培養方案的研究、設計和優化,來保證學生在畢業時具備康復相關的工程、治療以及專業創新3 個方面的知識和能力,以滿足未來人們日益提升的康復服務質量需求[7]。

2.2 制定跨學科、適應性強的人才培養方案

目前,我國康復工程技術水平與發達國家相比,存在很大差距。國務院于2016 年10 月提出了《關于加快發展康復輔助器具產業的若干意見》(國發[2016]60 號),對康復工程技術的發展做出明確規劃:“將老年人、傷病人護理照料,殘疾人生活、教育和就業輔助,殘疾兒童搶救性康復等作為優先發展領域,推動‘醫工結合’,支持人工智能、腦機接口、虛擬現實等新技術在康復工程產品中的集成應用,支持外骨骼機器人、照護和康復機器人、仿生假肢、虛擬現實康復訓練設備等產品研發,形成一批高智能、高科技、高品質的康復工程產品。積極拓展改善普通人群生活品質的產品。”我校具有康復工程和康復治療分屬工學、醫學兩個門類的專業,為跨學科、適應性強的人才培養提供了先天的土壤。基于CDIO 和OBE 理念,以康復治療的醫學技術需求為導向,利用工程的技術和手段進行構思設計,產出符合康復臨床需求的產品,同時通過臨床的實施效果來進行檢驗,從而構成一個閉環螺旋上升的培養模式,整個過程,產品設計產出也在不斷升級和改進[8]。

在此需求下,康復工程專業人才培養方案,在課程設置上不僅需要有工程的專業基礎知識,同時還要有解剖學、生理學、康復治療學、康復心理學等醫學專業知識(圖2)。不僅需要加強人工智能、機器人技術及逆向工程技術的教育,同時也要提高醫院臨床實習、企業實習以及科創等教學實踐環節的比例,才能完成這樣一個系統化的人才培養方案,形成產品的人機環境的最佳匹配,彌補當前人才培養知識結構單一、學科關聯度不強的不足,培養真正符合社會需求的、醫工兼備的康復工程復合型專業人才[9]。

圖2 人才培養方案(主要專業課程設置)

康復工程創新型人才培養方案的建設,具體從以下兩方面進行:

(1)目前,針對康復工程專業人才培養的創新性教學內容相對較少。將通過與上海市康復器具行業協會、上海市康復器械工程技術研究中心等機構合作,研究康復工程專業知識與創新創業知識的有機結合形式與具體案例,研究如何圍繞康復工程創新教學要求,以課程模塊的形式開設包括學科前沿、創業指導、經營管理、交叉學科等方面課程及其教案的建設[10]。

(2)改革傳統教學模式和教學方法,構建以康復臨床問題、康復工程實施項目為導向的教學模式,鼓勵多種形式的研究性學習,注重培養學生的創新意識和創業精神,并以論文和專利等成果的形式予以體現[11]。

2.3 搭建康復工程創新創業教育平臺

開展新工科建設旨在培養具備創新創業能力的工程應用型人才,包括創新意識、創新思維、創業精神、實踐操作能力、獨立工作能力以及社會溝通和經營管理技能的培養。為此,從以下兩個方面入手,營造創新創業教育平臺:

(1)深化已有市級創新工作室(醫路智創)內涵建設,引入“導師制”概念,打造全方位支撐服務平臺,不僅支持基礎工程綜合訓練和創新思維訓練,而且支撐創意性康復產品研發和科技成果產業化,從資金、技術、場地等方面支持學生承擔各種創新創業訓練實踐項目,為學生創新創業教育提供系統性的配套服務。

(2)鼓勵并組織不同康復專業背景(如物理治療、作業治療等)的學生共同參與各層次學科競賽、創新創業大賽。通過建立公正、公平、公開的競賽激勵機制,充分調動學生參加各類學科競賽的積極性,并以此為基礎,參與大學生創新創業大賽,以提高工程專業學生的創新精神、創業意識和創新能力。

2.4 改革創新教育教學方法

近年來,基于CDIO、OBE 理念產生了形式多樣的教學方法,如基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習和基于項目的參與式學習等研究性學習方法,有效地提高了學生知識的獲取、應用和創新能力,提升了工程能力和社會能力的培養水平,提高了綜合素質的訓練質量。隨著網絡技術、信息技術的不斷成熟,大量優質的在線教育資源“井噴式”涌現,虛擬現實、增強現實和混合現實等技術也不斷發展,各類創新創業競賽活動也已成為一種新的教學形式,這些都為創新工程教育教學方法創造了良好條件。為此,在如下三方面進行探索和實踐[12]:

(1)借助優良的“互聯網+”環境,利用各種優質在線教學資源,將線上線下資源相結合的混合式教學方式不斷融入研究性學習方法,充分利用課內課外時間,同時輔以PBL 等專業教學模式,多渠道、多維度拓展學生的思路和知識面,最大限度地發揮教師、學生在教與學上的主觀能動性。

(2)靈活運用增強現實、虛擬仿真、人工智能等新興信息技術支持研究性學習,提高研究性學習的教學效率和效果。

(3)探索(試行)將高水平的、符合本專業培養目標的創新創業競賽成果與學生選修課學分、畢業設計(畢業論文)等掛鉤(等效認同),提前確立課題、實行導師制,持續性地就某一領域課題進行創新性研究,以激發學生專注于創新創業的熱情并產生良好的效果。

2.5 開展多領域、全方位合作教學

康復工程專業新工科建設,其多學科、多技術領域的交叉融合特征,要求我們必須開展多領域、全方位的合作教學。除了依托本校及本學院各醫學科、生物醫學工程學科等的師資及各類教學資源外,我們還從本校附屬醫院聘請了臨床經驗豐富的康復醫生、治療師,從康復輔助器具行業企事業單位聘請有經驗的行業專家和能工巧匠作為康復工程的兼職教師,同時,有數十個包括醫院、企業在內的實習基地一同參與實踐教學。已有并將繼續引入海外名師加入兼職教師行列。在不斷優化合作教學的同時,更加重視培養質量的監控,包括對實習效果、課程設置、課程內容的更新提高,對行業發展及社會需求反饋到培養方案的及時修正等,對這些問題將從制度保障上完善并落實[13]。

2.6 加強師資隊伍建設

引進、培養、兼職三駕馬車齊頭并進,打造一支有國際視野、高水平的、具備培養創新性康復工程人才素質的專業教師隊伍是頭等重要的工作。將進一步完善激勵機制,加大人才引進力度,主要采取以下措施[14]:

(1)從海內、外引進康復工程學科帶頭人、骨干教師若干,以更好地優化師資結構和學科兼容性。

(2)鼓勵在職教師不斷拓展知識領域,關注一些新興、交叉和前沿學科,尤其是康復相關領域新技術、新產業的出現和發展態勢。對教師在學歷、學術水平等方面自我提升的要求給予積極支持,并從工作量安排、資金保障等方面予以協助。

(3)鼓勵教師與醫院和行業企業保持密切聯系,在勝任本職工作的前提下可以到醫院或企業進行創新性的兼職,以獲得來自一線的新技術、新工藝信息,提升專業水平和教學能力。

(4)鼓勵教師積極投入指導學生開展各類創新創業活動,并在政策上予以保障和激勵。

(5)通過名譽教授、項目合作、外聘教師等方式,積極引入行業專家參與康復工程專業的建設和教學活動[15]。

3 教學成效

自上述舉措實踐以來,在康復工程專業人才培養方面取得突出的成效,具體表現如下:

(1)培養了具有較高專業素養的康復創新人才。學生不僅具有扎實的工程基礎知識和設計能力,同時產品的設計理念更加符合康復臨床的實際應用,醫工人才的交叉背景更加凸顯。近3 年共培養康復工程專業畢業生136 人,就業質量和職業穩定性逐年提高,簽約率與就業率連續3 年接近100%,平均就業滿意率86%;約75%畢業生去往康復器具相關企業,約15%去往醫院等事業單位從事康復治療工作,約10%繼續專業相關的學歷深造,畢業生受到用人單位的高度評價和認可,向社會輸送了一批具有康復臨床思維、創新動手實踐能力強的復合型康復工程專業人才(表1)。

表1 畢業生統計

(2)創新工作室建設初具規模。工作室不僅建立了具有豐富實踐教學經驗的多學科交叉型專兼職教師隊伍,同時對于項目的孵化,工作室的運作都有一套較為完備的流程(圖3),也為實現產品成果轉化以及向更高級別的工作室升級奠定了基礎。3 年來,工作室通過各種渠道實現產品的成果轉化達20 余萬元,并且隨著社會對于康復產品需求的增長,還將呈現較大的增長趨勢(表2)。

圖3 工作室運作流程

表2 工作室產品成果轉化

(3)建立了適合新工科要求的康復工程課程體系和先進的教學方法。通過系統化的培養,學生的創新思維和意識不斷增強,近3 年以學生為第一作者的數十項康復輔具專利以及省部級及以上學科獎項的獲得即是有力的證明,同時,該課程系統以及人才培養方案也被本校其他學院乃至全國其他兄弟院校所借鑒,學生輻射面達數百人。本教學團隊2020 年完成高等職業學校康復工程技術專業教學標準課題結題工作(全國食品藥品職業教育教學指導委員會),所建立的標準具有全國性專業建設的示范和引領作用。

4 展望

目前,隨著人們健康意識和理念的不斷增強,人們對于康復的服務質量日益提升,隨之而引起的數十萬康復專業服務人才的巨大缺口,特別是“互聯網+”、智慧養老,康復輔具相關服務在康復的地位日益凸顯,康復工程技術人才在將來會發揮更加重要的作用。與此趨勢相呼應的是,培養相關人才的院校也從個位數發展到了兩位數,專業的辦學層次也從專科邁入了本科(康復工程,教育部備案)直至博士,未來人才的培養將會從數量和質量上實現一個跨越式的發展。醫工結合、創新能力的培養將是康復工程人才緊扣時代發展需求,特色性人才培養的關鍵一步[16]。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明朱明:提出研究思路,設計研究方案,撰寫論文;張琳琳、沈凌:調研人才培養方案實施的可行性;陳莉:采集、分析數據;鄭風:審訂論文;郭琪:總體把關,審訂論文