发布时间:2024-01-10 15:00:26
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本专业培养具备生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
培养要求
生物医学工程专业学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识,受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练,具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。
生物医学工程专业就业方向
本专业学生毕业后可可以在医疗仪器企业的研发机构、生物医学工程及相关学科的科研单位、大型医院的设备中心、高等院校等地方工作,也可以做国家公务员。相关行业(如IT,仪器仪表等)。
从事行业:
毕业后主要在医疗设备、护理、制药等行业工作,大致如下:
1 医疗设备/器械;
2 医疗/护理/卫生;
3 制药/生物工程;
4 新能源;
5 电子技术/半导体/集成电路;
6 其他行业;
7 计算机软件;
8 仪器仪表/工业自动化。
从事岗位:
毕业后主要从事算法工程师、售后工程师、销售工程师等工作,大致如下:
1 算法工程师;
2 售后工程师;
3 销售工程师;
4 硬件工程师;
5 维修工程师;
6 注册专员;
7 技术支持工程师;
8 产品经理。
生物医学工程专业就业前景
生物医学工程专业就业前景还挺好的。生物医学工程专业这个名字大家一听到就会以为是医学专业,其实它是属于计算机、电子、医学交叉的一个专业,生物医学工程不归医学类专业管辖,而是不折不扣的工科专业,毕业后授予的不是医学学士,而是工学学士。
目前,生物医学工程是综合了生物学、医学和工程学的理论而发展起来,由于是多学科的有机融合,它与生物学、医学这些传统的经典学科又有所不同,也有别于纯粹的工程学科。
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0073-02
一、引言
生物医学工程是工程技术与生物学和医学相结合产生的一门交叉学科,旨在运用工程技术手段解决生命科学和医学中的问题[1]。生物医学工程专业的学生需要掌握一定的工程技术手段,其中编程是一项关键技术。C++语言属于面向对象编程方法中的经典语言,对于该专业学生来说是一种重要的编程工具,可能用于今后的工作或科学研究中。生物医学工程专业学生的培养涉及到数学、物理、化学、生物等基础学科和电子技术、信息处理技术、计算机技术、传感器与检测技术、成像技术以及机械和材料等应用工程学科。学生需要学习的知识多,涉及的面非常广,与计算机类和电子信息类等传统专业的学生相比,能够花在编程训练上的时间较少。为了提高生物医学工程专业学生的编程水平,需要对教学过程中遇到的问题进行总结,提出相应的解决办法。
二、教学中遇到的问题
生物医学工程专业的学生在学习C++的过程中通常会遇到以下问题:
1.在C++语言的学习中缺乏对本专业的思考。由于C++语言的学习一般在本科学习的早期阶段,此时学生对本专业的了解并不充分。虽然一般会提前开设《生物医学工程导论》课,但该课程也只能让学生对本专业有一个粗略的了解。因此,在每一门课程中都融入对生物医学工程专业的讲解就非常重要。虽然,C++这样的编程课程可以由计算机专业的教师讲授,但是,如果由属于生物医学工程专业且有计算机背景的教师来讲授显然更加合适。因为,后者既能教会学生编程,也能引导学生进一步了解本专业。
2.难以充分理解面向对象的思想。C++是一种面向对象的编程语言,充分理解面向对象思想对于C++的学习至关重要。面向对象的程序设计方法将数据及对数据的操作方法封装在一起,作为对象,对同类型对象抽象出其共性,形成类,通过继承与多态性,使程序具有可重用性[2]。通常解决问题时有两种方式,一是按照过程方式来解决,二是将问题抽象为一个对象来解决,面向对象属于第二种考虑事情的方式[3]。了解面向对象的思想并不困难,难的是在学习编程的过程中,理解类、对象、继承和派生、多态等这些概念及其在编程中的灵活运用。
3.编程水平的提高缓慢。大部分学生在学习程序设计的过程中编程水平提高缓慢,部分学生在学习的过程中怕困难,不愿意编写程序,或者只是简单地将课本上的程序搬到电脑,而不愿意进行深入的思考。这种情况在初学编程的学生中是一种比较常见的现象。教师在教学的过程中,除了鼓励学生勇于克服困难、努力学习以外,想办法提高学生对编程的兴趣,教会学生学以致用才是解决问题的关键。
三、教学方法
为了解决以上问题,笔者尝试在教学中引入以下改进方法,取得了一定的效果。
1.以门诊挂号模块的构建来讲解面向对象的思想。为了同时提高学生编程水平和引导学生了解本专业,教师在讲解面向对象中某些概念的时候,可以尽量列举一些与本专业相关的实例。例如,生物医学工程专业的同学以后可能会接触到医院信息系统(Hospital Information System,HIS),利用医院信息系统中的实例来进行讲解课程中的概念,既能强化同学们对概念的认识与了解,又能培养其用面向对象的思维方式解决专业学习中遇到的问题。医院信息系统可以分成很多模块,门诊挂号模块是其中一个必要模块。在讲解“抽象”这个概念的时候,可以用门诊挂号模块作为实例讲解。抽象,是指对某种目的而言,强调重要的部分,忽略不重要的部分。抽象是具有针对性的,在讲解抽象的针对性时,可以提出以下的例子:在设计门诊挂号模块时,每个病人的姓名、性别、所选号码等信息就是重要内容,而像体重、血型、既往病史这些信息在这里不太重要,就可以被忽略。而对于医院信息系统中的病案管理模块,体重、血型、既往病史这些被忽略的信息可能又是重要的。因此,对于门诊挂号模块来说,使用抽象的方法,就只考虑姓名、性别、所选号码这些我们关心的信息。面向对象是一种考虑事情的方式,在实现门诊挂号这个功能时,可以构建如下对象,病人、医生、挂号和挂号结果等对象协同完成门诊挂号:首先,由病人对象将病人挂号申请发给挂号对象,再由挂号对象请求医生对象提供相应的医生信息,在此基础上,挂号对象对病人挂号申请进行处理和审核,最后将病人挂号结果提交给挂号结果对象,挂号结果对象负责保存病人挂号结果,并提供查询服务。门诊挂号模块中各个对象之间的关系如图1所示。
2.引导学生用面向对象的思想来考虑并解决生活中的问题。程序设计的学习对部分学生来讲比较枯燥,特别是每当学生遇到不知道如何解决的问题时,挫折感比较强。为了激发学生对编程的兴趣,可以尝试引入一些生活中的实例来讲解面向对象编程中的某些概念。面向对象的思想认为,一切事物皆为对象。对象可以是有形的事物,如一本书、一辆汽车;对象也可以是无形的事情,如一项计划。对象可以是简单的个体,比如一个人;也可以是由诸多其他对象组合而成,比如一个公司有多个部门,每个部门又由许多人组成。我们可以用生活中的现象作为具体的对象来进行分析。比如一辆公共汽车,它有一个表示其唯一性的车牌号,有外观、重量、载客量等静态特征,还有前进、倒车、刹车等动态行为。再比如一个学生,有一个唯一标志(学号),有姓名、年龄、性别、身高、体重等静态特征和学习、唱歌、打篮球等动态行为。从这些实例中,可以归纳出,一个对象包括以下的内容:(1)唯一的标志符,用来表示与其他对象不同;(2)静态特征,描述对象的属性;(3)动态行为,描述对象具有的功能。作为贴近学生生活的一个实例,学生选课系统一般都被学生所熟悉。为了进一步理解面向对象的思想,可以尝试引导学生用面向对象的思想来构建学生选课系统。在学生选课系统中,可以建立学生、课程、选课、选课结果这四个对象,学生对象的静态特征包括:学号、姓名、年龄、专业等;课程对象包括:课程编号、课程名称、选课人数等。这四个对象协同完成学生选课功能:首先,由学生对象将选课申请发给选课对象,再由选课对象请求课程对象提供相应的课程信息,如:多少学分、目前已经选这门课的人数、是否可以选,在此基础上,选课对象对学生选课申请进行处理和审核,如:该学生是否有资质选这门课等,最后将学生选课结果提交给选课结果对象,选课结果对象负责保存学生选课结果,并提供查询服务。学生选课系统中各个对象之间的关系如图2所示。
3.指导学生认清学习目标的主次和形成良好的学习习惯。在学习时间有限的情况下,必须教会学生分清学习目标的主次。在C++的学习中,首先重点学习面向对象的思想,将算法的学习放到次要位置。对于编程人员来将,算法的学习十分必要,但这是一个长期的过程,必须循序渐进。对于初学面向对象编程的人员,首先必须理解面向对象的思想,并尽可能建立面向对象的思维方式,即在解决问题时,将问题抽象为对象来解决。还存在一个常见的现象,就是部分初学编程的学生在实验课上效率很低,难以进入编程的状态,时间一长就会去做一些无关的事情。因为计算机既是一个学习的工具,也是一个娱乐的工具,学生有时可能难以控制自己。因此,强调学生形成良好的学习习惯并给自己制定规矩,就显得非常重要,比如:课前要预习,编程的时候严格要求自己只能编程,其他无关的事情完全不能做。只要学习方法正确并且有良好的学习习惯,大部分学生应该都能够把C++学好。
学生编程水平的提高是教学过程中一个困难的问题,如何促进学生对编程产生兴趣,让学生觉得编程不仅是一件重要的事情,而且是一件有趣的事情,这还需要广大教师不断探索教学方法,在教学的过程中摸索出一套适合自身情况的方法,这样才能让教学产生良好的效果。
参考文献:
[1]John D.Enderle.生物医学工程学概论[M].原书第2版.封洲燕,译.北京:机械工业出版社,2010.
二.生物医学工程学科类型
生物医学工程学是理、工学科和生物医学相结合而发展起来的交叉边缘学科,涉及的领域十分广泛,与其他诸如材料、信息、电子技术、计算机科学关系密切,并在不断发展之中.根据学科具体内容可以分为:因为生物医学工程学科具有其他学科所没有的特点,我国仅设一级学科不设二级学科.
1.信息技术型生物医学工程(InformationTeehno一osyBiomediealEngsneering:IT一明E.)其知识体系的组成特点是以电子技术、计算机技术、信.息处理技术的知识为主线,以生物医学方面相应的领域为交叉、结合对象,对其中的问题进行研究.
2.材料技术型生物医学x程伽aterialTeehnologyBiomedicalEngineering:盯一翎E)其知识体系包含材料科学、生物技术、力学、化学、生物化学、信息和计算机技术、医学和生命科学的墓本知识,主要研究对象是生物材料和人工器官,包含新近发展起来的组织工程.
3.生物技术型生物医学工程(BiologiealTeehnologyBiomedicalEngineering,BT一BME)在生物医学工程发展的同时,由于分子生物学的发展产生了生物技术,使得生物医学工程与生物技术交叉结合.美国实验生理学学会联合会(F^SEB)对未来医学发展的分析是“分子医学将在2020年成为人类健康的基础.分子医学的实践将包括新的预防方法、新的诊断方法和新的治疗方法,新的治疗方法将直接针对造成疾病的分子、细胞或生理缺陷.这些新医学方法的墓础将是精确的和无创的成像及诊断技术,……”,这充分说明了在新的时期,生物医学工程必然和分子水平的诊疗技术交叉结合,也就是说生物医学工程必然和生物技术交叉结合,因此必然会产生生物技术型的生物医学工程.其知识体系包含数学、计算机技术、信.息技术、生物学、分子生物学、遗传学等等.
4.生物医学研究型的生物医学工程(BiologiealMediealstudyBi二。dicalEngineeringBMS一BME)由生物医学工程的定义和它的研究内容知道,我们要为深入研究生命过程的规律,揭示生命的本质.因此这类学科的着眼点和落脚点不在于应用,而在于用目前的一切科学技术的理论、方法、技术以某一生命过程为研究对象.所需的是所有理工科、生物学、医学、哲学知识的交叉融合.
5.医疗器械产业型的生物医学工程伽ediealDevieesBIOfnedicalEngineering:MD一BME)生物医学工程所有的研究的最终目的是以各种不同的产品服务于社会,在各种生物医学工程产品中,医疗器械(含各种医疗仪器、医疗设备和耗材等)产品占有很大比t.要过渡到产品必须有由实验室研究到产业化过度的研究阶段,就会形成产业型的生物医学工程.其知识体系包含电子技术、计算机技术、精密机械、生物医学的基本知识、管理学、市场经营等.以往我国医疗界械产业化的发展较发达国家滞后,就是因为这方面的力t相对薄弱,因此一方面应该在医疗界械的公司强化这方面的建设,另一方面应加强高校、研究所与企业的交叉结合.科研成果的产品化研究在医疗界械行业显得尤为重要。
6.在医院中的生物医学工程-----一临床工程随若科学技术和现代医学的发展,生物医学工程对促进医学科学的发展起到了很重要的作用,尤其是在医院的建设和发展中所起的作用更为重要,所居的地位更为明显.医疗机构为了满足社会的需求,在医疗市场的激烈竞争中求得生存与发展,就必须加快自身的现代化建设,在这一进程中,生物医学工程的分支学科一一临床工程已成为现代化医院不可缺少的组成成份,将起到举足轻重的作用.临床工程师、医生和护士共同构成现代化医院的三大支柱川.临床工程在医院中的发展是一个值得关注问翅.临床工程的定义:前面讲过生物医学工程学是一门新发展起来的交叉性学科,它研究内容非常广泛,从纵向看,生物医学工程学的组成除了研究开发以外还有一个重要的组成部分,就是在医院中应用生物医学工程的所有成果---一临床工程,临床工程则是为了利用现代科学和工程技术知识,将现代的生物医学工程学的新技术和成果安全、可东地应用到临床,以提高医疗水平为目的的一个生物医学工程的学科分支.那么,什么是临床工程呢?目前,一般认为在医院中医疗设备的维修管理就是临床工程,我们认为,在医院中所有为了提高医院医疗水平而应用现代工程技术的工作都应该属于临床工程的范畴.在医院临床工程墓本上由五大部分组成:一是以医疗设备的全程技术管理为主,解决医院装备现代化中技术、设备、质t保证和经济管理方面的问题,包含了医院中的设备工程和设备管理工程;二是医疗信息的现代化管理-一Hls(HospitalInfor.tionsystem)系统:使用计算机和通讯设备采集、存储、处理、传翰和翰出门诊、住院息者医护和管理信息,包括临床辅助科室的信息,形成网络系统,实现信息共享,提商医院工作质t和效益;三是和影像存档和通讯--一P^cS(Pict盯e^r。hi,ing.eo二unie。tson:system,):是医院用于管理医疗设备如CT,MR等产生的医学图像的信息系统;四是远程医疗网络系统等:远程医疗就是利用电子通讯网络以电子信号来传递有关医学诊断、治疗、护理、咨询及教育等的信息及数据,其即可以为偏远地区的息者提供医疗服务,也可以作为医生之间进行交流的有效工具;五是参与临床的诊断与治疗一线工作的工程技术:例如放射治疗计划的制定、虚拟手术、理疗和康复等等.临床工程与生物医学工程研究开发是两个紧密相连的必要环节,又具有各自的发展规律.因此,我们既要重视前者的发展,也要重视后者的发展,在医院中更应将后者放在发展的重要的地位.
三.国内外生物医学工程教育棍况
科学与学科有非常密切的关系.科学自身的规律决定学科的规律,科学发展决定学科的建设和发展,当然,学科的建设反过来形响科学的发展.随若人们对健康的关心程度的增加,医学上疾病分析、诊断、治疗和康复等方面的仪器设备逐年增多.因此,在教学科研单位需要有研究人的生命的物理原理、控制过程和研究新的检测、监测生理、生化物理指标的原理、方法、仪器设备;在工业部门,需有设计、制造适于医护人员操作和人事科医学要求的仪器设备的工程师.在医院里,需有掌握医学设备的均t和维修以及培训使用这些设备的人员的工程师;这就要求有一个系统地培养生物医学工程师的教育计划.生物医学工程师要用工程学的方法来解决生命科学上的难题,因此,要求有一些涉及生命科学和工程学的交叉训练,使得学生既要性得工程原理,又要了解如何应用知识来解决生物学和医学上的问题.二十世纪50年代,随着生物医学工程科学研究的发展,产生了生物医学工程学科.由于科学研究的需要,在国外生物医学工程学科发展的最初阶段,是趋向于培养博士水平的高级人员.后来由于注意到实际应用,产生了硕士和学士水平的教学计划.
1.国外高校生物医学工程专业的情况
目前发达国家的很多大学都设有生物医学工程系,仅美国就可在Inter网上查到近百所大学生物医学工程系的主页.《共国新闻》及《世界报道》两媒体2002年联合公布的生物工程/生物医学工程领域最佳研究生院的排名(根据设施、人员、研究成果引用系数等)前十名的学校。.设有叫S方向与BT的较多.以研究生教育为主,本科为附在我国,涉及生物医学工程专业最早的是中专教育、大专教育(1,60年成立的北京商学院就有医疗器械系),真正的生物医学工程学科开始于70年代未,19,8年国家科委成立了生物医学工程学科专业组.从此生物医学工程作为一门独立的学科在我国很快地发展起来.经二十多年的发展,目前全国己有近几十所高校建立有该专业,这些高校均系国内工科、理科、医学的著名院校.我国生物医学工程学科的墓本情况见表2从以上可以看出我国的生物医学工程专业发展非常迅速,据不完全统计,52个院校设有生物医学工程专业,其中有37个理工或综合大学,15个医科院校.
2.我国离校生物医学工程专业的情况分析
(1).我国生物医学工程专业与国外生物医学工程专业的共同点①学科发展迅速国内外高校生物医学工程专业发展十分迅速,国外从20世纪60年代起步,70年代、80年代迅速发展•国郎20世纪’0年代末,8。年代初仅有几所高校建立生物医学工程专业,短短二十年就发展到50个院校建立该专业.②从比较知名的重点院校开始形成辐射美国约翰霍普金斯大学、加利福尼亚大学、麻省理工学院、宾西法尼亚大学、华盛顿大学、密歇根大学等都是较早建立生物医学工程专业的.我国清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学、东南大学、中国科技大学等都是我国著名的科研水平很高的大学,也是我国首批建立生物医学工程专业的高校.③生物医学工程专业的学科以研究生教育为主在国外,很多大学招收研究生的数t超过本科生的数t,研究生的来源更强调从理工科或生物医学专业中选拔.在我国50多个生物医学工程专业中有17个博士学科(14个也收本科,3个仅招收硕士、博士),6个博士后流动站,5个长江学者学科,11个招收本科、硕士,8个院校仅招收硕士,U个院校招收本科、2个招收大专.这充分说明生物医学工程专业教学和科研相比,生物医学工程科研占的比重更大.
3.我国高校生物医学工程专业与国外的不同点(差距)
近年来我国生物医学工程教育发展很快,如前所述建立本科教学的至少有35所院校,通过分析不难发现:①学科模式(研究方向)设!较少所有开设生物医学工程本科专业的学校都是以电子、信.息、计算机应用与医学结合为目标,只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容.本科教育的专业设!面比较集中在IT一明E,没有川S一SME,各院校的研究生培养(科研方向)基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图象处理、医学仪器研究为主,部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向,只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料及人工器官、生物医学图像处理.研究生培养的专业面比本科生的专面相对宽广.与生物医学工程专业搜盖面相比显得专业面过于窄.而国外的专业设t显然比我们有优势.从表1中可以看出有很多“生物移植、心血管电生理、脊健损伤研究、功能生物技术、心肺动脉、临床整形外科研究、临床整形外科研究、细胞影像、疼痛神经生理、分子及细胞生物、重组蛋白质表达、药物传输、.生物界面现象、生物热传递、麻挤研究、听觉研究、神经肌肉研究、神经系统分析、视觉研究”一的研究方向,在我国,这些研究方向都被认为是生物医学的研究内容,而不是生物医学工程的研究内容.②以科研带动学科的特点不如国外突出我国本科教育有进一步扩大的趋势,有些没有科研方向的学校纷纷设立生物医学工程专业③没有重视传统中医工程研究④生物医学交叉结合的程度我们不如国外,我们的叫E没有研究生命系统的就是个证明.
4.就业问题
生物医学工程师的就业前景是广阔的,主要就业单位是研究机构、公司和医院.研究机构可以是研究所或大学里的研究中心,他们从事设计和研制医院里所铸的很专门的新设备,也有一部分作为外科或生理研究组的成员参与复杂电子系统的选择使用,也可以研制新设备公司,可以是仪导及制药公司,他们参与新的医疗仪器以及医学及生物学研究用的仪器的研制和生产.他们能够决定一种新的设计是否有藉要,有梢路,能否满足各种要求并符合政府的法律规定,他们也可做为公司产品的推销及售后服务工作.在医院里,他们从事自动化、研制实验室用计算机,病人一一计算机的接口以及有关计算机软件.他们也可以在某一科室〔例如:内科、外科和临床实验室工作),也可以在医院里直接经管生物医学工程部门的工作.他们是医院中工程情报的主要提供者,负贵所有仪器的使用、维修和采购的任务,研究分析和处理数据的方法.生物医学工程师亦参与许多国家研究计划,如在空间计划中设计遥测装I,生命维持系统,人一一机接口设备以及参与空问医学.他们也参与国防计划,环境研究,也可做为环境开发及污染、医院自动化方面的顾问等.
5.生物医学工程专业的继续教育
生物医学工程专业的高等教育与国外相比起步较晚,但经过近20年的发展,现已形成较完菩的学科体系,开设了大专、本科、硕士和博士研究生教育层次.而我国生物医学工程专业继续教育发展较慢,在国家成人教育专业目录中还没有该专业.我校1,%年首次在全军开展了生物医学工程专业专科升本科的函授教育,现已招收7届学员,深受全军各医疗单位技术人员的欢迎,目前地方许多医院有关技术人员也来信询问要求学习.我们认为在新形势下,生物医学工程专业继续教育有着广泛的前景和开展空间.主要原因是:
(1).随着科学技术和现代医学的发展,医院各种诊疗技术和设备越来越多,高新技术和自动化程度越来越高,如果没有生物医学工程专业技术人员的有效参与,现代化医院不可能有现代化的管理和诊疗水平.
(2).从医院实际看.医院医学工程科、信息科、放射科、放疗科、超声科和理疗科的临床工程技术人员是生物医学工程专业专业本科毕业的为数不多,大都是本专业或相关专业大专毕业,知识结构和实际水平很难适应未来的发展需要,必然有一个知识更新、技术提高的问题.
(3).以现代科学技术为核心的、建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济称为知识经济时代,知识经济时代的到来对现代化医院的科技水平、人才综合素质和创新能力有了更高的标准.开展生物医学工程专业继续教育,必须满足实际,若眼未来,在教育观念、人才培养目标、教学内容和教学方法等方面进行大胆探索.
6.在医学院校内开设生物医学工程专业的特点
生物医学工程专业是一门工程科学,它要求有深厚工程墓础知识,学生的大部分时问都是在学习工程知识,因此,很容易认为在工科院校开设此专业有优势,在医学院校开设这个专业有很大困难.经过几年的实践,我们认为在医学院校办生物医学工程专业.开始时要建立起一整套的工程葵础课教研室和实验室,,这样需要的经费、人员较多,起步比较困难,但只要具备了墓本条件,会有很多优势.
2师资队伍之比较
在美国高校的生物医学工程专业,不仅有负责课程性教学、专业化指导以及自身科研的本系导师,还拥有大量外系以及与研究所联合的教师。以霍普金斯大学为例,它的生物医学工程专业拥有100多名教师,但其本系的教师只有42名,其他均为外系教师,这些教师主要来自于药学院和工程学院。其学科背景更是丰富,涉及到电子学、材料学、数学及统计学、机械、化工等诸多方面,这种充分利用学科间的优势进行教学的模式,不仅丰富了生物医学工程专业,更为共同促进学科发展发挥了强大的推动作用[3]。随着近些年的发展,我国各高校的生物医学工程专业的师资水平有了显著提升。但与美国相比,在联合培养方面还有一定的欠缺,在与其他专业相关领域专家教授的联系方面做的还不够,各高校间的交流程度有待提升。
3课程设置之比较
美国高校的本科课程突出通识化、职业化,学制采用四年制,课程主要分为5个方面:(1)科学基本知识;(2)工程类核心课程;(3)生物医学类核心课程;(4)人文与社会科学;(5)工程类选修课程。其中工程类核心课程类似于国内的专业基础课,而工程类选修课类似于专业课[4]。在4a本科教育中,第1a主要进行通才教育,学习基础知识;第2a学生可根据个人兴趣及就业取向选择主修专业,学校安排相关专业领域的教师帮助选修工程课程并进行科研实践研究指导;最后2a学生则主要进行某一传统工程领域及其生物应用方面的学习。美国生物医学工程本科教育以能力为导向,特别关注于知识背景领域的宽度以及课程与职业发展的密切性,重视人文、社会科学等方面的教育,为今后学生在职业选择上创造了广泛有利的发展条件。我国生物医学工程本科的课程设置则主要集中于影像设备和医学电子工程学这种更为专业化的课程上,基本上没有高校针对生物医学工程自身产业化的过程及其背景等相关知识进行认知性教育。相对于专业教育,在学生职业素养和人文素质方面的培养稍显不足。学生本人对专业课程的自主选择度不高,能够选择的专业课程有一定的局限性。由此可见,我国的生物医学工程本科教育课程设置更加突出技术性和专业性,学科之间的跨度不够,学科交叉性不足,很难实现学科间的共同促进和发展,导致能够帮助学生在未来的职业选择和发展中跨领域发展的可能性降低。各高校在教学科研方面的特长开展,联系实际不够紧密,过分强调专业型技术人才培养,一定程度上与当前知识快速更新的时代脱节。
4实验实践能力之比较
美国高校非常重视学生实验实践能力的培养。生物医学工程专业最早在美国发展,积累下了丰厚的科研基础力量,并且大多高校具备条件优越的实验室,且实验室资源十分充足,为学生科研实践能力的提升提供了优越的条件。例如,哥伦比亚大学和莱斯大学在生物医学工程本科教育中,实验室课程占很大比例;杜克大学重视培养该专业的学生在实验中解决实际问题的能力;弗吉尼亚大学生物医学工程专业的实验课程平均每周超过3h。由于我国生物医学工程专业发展时间相对较晚,目前各高校的专业实验室资源有限,并且对本科生不完全开放,实验条件相对落后,因而在课程设置中实验课比重相对较少。另外,在实践实验能力培养方面相比之下重视程度不高,设置的实验课多半是验证性实验等,缺乏创新性,不能充分调动学生的积极性,也不能发挥学生的主观能动性,因此学生的动手能力得不到充分有效的锻炼。据统计,我国许多高校本科生的实验课时不到总课时的1/6,较美国高校水平差距较大。
5对我国生物医学工程专业本科人才培养发展模式的启示
通过比较中美两国生物医学工程专业本科人才培养模式,发现了我国在该专业本科教育领域存在的不足。针对如何更好地开展生物医学工程本科人才培养,更好地发展我国生物医学工程教育,总结了以下感受与启示。(1)结合我国生物医学工程的发展趋势,确立适合我国生物医学工程发展现状的人才培养目标。目前,我国生物医学工程专业还处于发展的初期阶段,但伴随我国经济的持续发展、技术领域的更新进步,该专业将会进入到一个快速发展的时期。因此,我国生物医学工程本科教育应适当借鉴美国高校的培养模式,更加注重为研究生培养打下坚实基础,而本科阶段主要集中在理工基础知识的掌握以及生物学与医学背景的了解上,从而为学生下一阶段在某个研究领域的继续深造创造有利条件[5]。同时,我国生物医学工程本科教育还要注意与产业发展相结合,致力于培养既能推动科研发展又能满足产业化需求的高素质复合型人才,为该专业下阶段的跨越式发展进行力量储备。(2)根据学科发展的规律及特点,逐步实现我国高校师资队伍的有机整合。生物医学工程专业属于交叉学科,是理、工、医等多学科的交织融合。美国生物医学工程本科教育的教师很多都是各学科分支的领军人物,将他们整合在一起组成师资队伍顺应了学科发展规律,发展势头必然明显。随着我国生物医学工程专业的发展,目前国内也有一大批该领域的专家学者,他们在各自的研究领域都有着不菲的成绩,掌握着丰富的理论知识与科技前沿技术,对临床需求有着深刻的认识与理解。因此,各高校在师资队伍建设方面应当充分考虑生物医学工程专业的发展规律,真正理解交叉学科的内涵,一方面通过高校联合优势,集中解决各个分支专业的教学问题;另一方面,尽可能将该领域的专家融入到教育队伍当中,高效整合师资队伍,使其充分体现医工融合的特点,从而为学生提供优质的教学资源,使其真正领会医工结合的真谛与内涵,那么优秀的生物医学工程人才必将源源不断地被挖掘、培养出来。(3)筑牢学生人文素养基础,强化学生实践能力,课程体系设置应基于产业市场需求和科研发展。美国生物医学工程的本科课程尤其以专业课程设置突出其学科本身涉及面广的特点,同时注重学生人文素质的综合培养以及实验实践能力的有效锻炼,具有相当的灵活性,并且能够结合科研优势突显重点。我国开设生物医学工程的各高校应该充分借鉴学习这些经验做法,并结合各高校的实际情况,贴合自身的科研方向与优势,有针对性地指导学生进行科研实践,提升学生的实验实践能力。同时,要强化研究与产业的双方面发展,将市场需求纳入课程设置的考虑因素,并且融合学生自身的兴趣及未来就业形势等相关方面,灵活创新地设计课程,争取培养出具有特点鲜明的、发展方向广泛的、综合素质与竞争力强大的医工人才。
随着生物医学工程学科的高速发展,对相关人才的需求日益增大,为此,我国有大量的医科、药科大学、综合大学和理工科院校都设置了生物医学工程从本科到博士的专业及领域。在2008年4月北京举行的“亚太生物医学工程国际会议”上,各种院校生物医学工程学科专业教育、课程建设等问题被提出并进行探讨,对于交叉学科教育教学模式的创立进行了研究,说明这一问题已经成为高校教育教学研究的热点。本文在对生物医学工程学科特色、对医科药科、综合性大学、理工科大学办学特点进行分析的基础上,对于在各类院校中设置的生物医学工程专业的特色建设进行阐述。
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。生物医学工程专业人才培养特色的探讨敏杨禹陈国明刘盛平(重庆理工大学药学与生物工程学院)
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术,现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号,现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等,而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备,如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性,人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学(血液流变学)、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料,其大多数是需要植入人体,需要具备耐腐蚀、化学稳定性,需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料,根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求,包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中,光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上,其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析,包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析,以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生,将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学,十分广泛,仅四年内进行如此庞大的知识学习,学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此,我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析,在此基础上,提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性,该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗,有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践,更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系,无法由某一个从业人员掌握,需要各方向的协作与合作,由此认为,设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学,其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才,其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作,运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗,所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识,然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习,成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才,毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作,在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业,以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等,其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程(如影像学、信息学等)的基本理论知识及能力,能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗(或信息管理等)和医学成像(或医学信息等)技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像(或信息学、医学超声学等)的基本理论知识,受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练,具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力,基本的仪器(装备)维修保养能力”上。#p#分页标题#e#
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色,其主干课程应注重基础医学、临床医学,同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类,如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程,基础和临床医学类课程,如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程,然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程,如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等,部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业,但需要按照本校特色来设置课程,切忌大而全无特色,或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业,如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院,四川大学高分子科学与工程学院等,各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例,其前身是生物科学与医学工程系,创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透,应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题,发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识,掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法,并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力,具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才,这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标,按照其特色制定为“以工程为主,以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据,培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”,偏向于材料工程学。由此可知,在综合性大学工科以及理工科大学中,生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容,其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程(如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等)的基本理论知识及能力,能在医疗设备相关企事业单位从事设备(或装备)设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识,受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.2.2课程设置
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)06-0088-03
为了培养和造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,教育部在2010年推出了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)的重大改革项目,这给当前具有工学背景的本科教育提出了新的要求和目标。作为培养具备解决医学仪器中的关键科学问题的生物医学工程专业来说,随着社会对相关人才需求的快速增长,在生物医学工程专业中实施卓越工程师培养计划势在必行。
一、“卓越计划”给生物医学工程专业提出了新要求
“卓越计划”的提出旨在培养工程界的领军人物,除了要求学生掌握本领域的学科基础理论知识,还要大力培养学生的工程实践能力以及人文综合素质。对于培养医疗器械仪器产业相关的生物医学工程专业的学生来说,要求学生具有如下方面的能力:具有扎实的理、工、医等多学科的医学仪器工程基础和专业知识;深入理解并掌握医学仪器工程分析和设计原理,理解医疗器械生产过程中的工程技术问题;具备实现医学仪器工程相关设计的智慧、能力及奉献精神;具有宽广的人文社会科学背景知识。
二、生物医学工程人才培养模式存在的问题
到目前为止,全国约有140所高等院校开设了生物医学工程本科专业,所有的培养计划和方案都只是偏重于相互关联比较紧密的学科方向,不可能涵盖所有的学科方向。由此,生物医学工程学科本科生的培养方案非常多,相互之间的区别还比较大,但它们大多都存在着一些问题。
1.在课程的设置上,内容比较散,课程之间的相互联系较少。生物医学工程是一门理、工、医融合在一起的交叉型学科,课程设置除了一些公共课程外,其专业课涉及了电子技术、计算机技术、生物技术、数学、物理、化学、医学基础等相关课程。在大多数本科院校仅仅是将这些课程简单地拼凑起来,并没有很好地将它们的知识点进行融合,形成生物医学工程领域特色的专门课程。
2.教师的知识结构很难融合多学科的知识,使得课程体系的执行在一定程度上脱节。在大多数院校的生物医学工程教学任务是由电子、计算机、生物、物理、医学等领域专家来承担,他们往往在某一个领域内有很高的造诣,但要结合其它领域的知识就存在一定的困难。这种现象阻碍了本科生培养计划的实施,也使人感觉课程体系比较松散。
3.在培养过程中,学生对生物医学工程相关产业的了解较少。生物医学工程学科是一个年轻的学科,其相关产业更是最近十年才发展起来的,大部分高校与这些企业之间的联系不够紧密,使得学生很难到相关企业开展工程实践活动。主要有两方面的原因,一是已开设生物医学工程专业的部分高校的科研能力有待提高;二是企业主要是以赢利为目的,不愿意接受本科生到企业进行工程实训。
三、生物医学工程培养模式改革探索
桂林电子科技大学生物医学工程学科定位于医学仪器相关科学技术问题的研究,并已经被确认为广西重点学科。依托于“生物医学传感与智能仪器”广西高校重点实验室,紧密围绕“医药制造”等广西十四个千亿元产业以及广西国民经济发展的需要,构建了特色鲜明的“工程应用型”专业学科结构体系。这些改革举措有效解决了当前生物医学工程本科专业教学普遍存在的诸多问题,为工程型生物医学工程人才的培养提供了新思路。
1.凝练专业方向,领航专业发展。凝练专业方向,不仅要清楚自己的优势和特点,还要了解当前科学技术发展前沿、相关企业的技术需求和人才需求。只有不断加强与医疗器械相关生产企业的联系,掌握最新的人才需求情况以及专业需求情况,才能使专业方向紧跟需求,专业才能长期健康发展。
2.加强科学研究,带动本科教学。生物医学工程是一门交叉融合特性非常明显的学科,这种特性在科学研究尤为突出。鼓励教师参与医学仪器相关的科学研究,积极申报国家、省部级生物医学工程相关科研项目。特别鼓励教师承担相关企业委托的科研项目,这在教学方面至少有三个好处:(1)可以加强高校与企业之间的联系,为学生的实习、工程实践活动提供实际条件,同时也使相关工程研究可以到生产实际当中;(2)使教师在较短的时间里快速融合理、工、医三个学科的知识点,掌握医学仪器生产过程中的科学问题和工程设计要求,有利于提高教师本身的工程实践能力和水平;(3)可以组织学生参与教师的科研项目,包括企业委托的开发项目,使学生有机会参与工程实践训练活动,同时,让学生能够亲历生产现场,有助于对医疗器械生产过程中的工程技术问题的理解。
3.完善课程体系,适应“卓越计划”。生物医学工程课程设置可采用多任务与相互联系的教学规律,鼓励在课程的设置上注重广度也有深度。课程的设置必须既重视基础知识,又突出专业特色;既有较宽的知识面,又有一定的专业深度。主要应包括基础知识课程体系、专业基础知识课程体系、医学知识课程体系、专业知识课程体系和人文社会科学等选修课程体系。在专业课程和实践课程的设置方面要经过充分的企业调研,广泛听取企业相关生产专家的意见,了解企业生产中的人才需求进行设置,并要安排足够的时间到企业去进行顶岗实习。
4.加强与相关生产企业合作,切实提高学生工程实践能力。建立高校与相关生产企业的良好关系对于工学本科人才培养是非常重要的。可以邀请企业参与院系对办学方向、发展规划、专业建设等重大问题的讨论和决策,参与学校教育改革、参与人才培养的全过程,及时修正培养方案和课程体系。还可以聘请企业有较高水平和富有经验的工程技术人员,参与并指导教学活动、实习、毕业设计课题、参与毕业答辩,让学生可以进行充分的工程实践能力训练,切实提高学生工程实践能力。
5.重视人文素质课程教育。现代社会对人才要求全面发展,只有专业知识而没有较好的人文素养和交流能力的毕业生在今后的工作中难以取得事业上的成功。在培养方案中突出了主干课程同时,尽可能多开设前沿选修课,尤其是反映其专业特色的课程。在培养学生工程实践能力的同时,尽可能鼓励学生参与社会活动,加强人文素质修养。另外,在人才培养过程中着力培养学生的工程意识、工程素质和工程能力。将工程建立在与经济、社会、科学、人文、自然、环境、法律、道德等为一体的大系统中,把人才培养置于这样一个大工程背景下,实施工程教育。
总之,生物医学工程专业是需求非常旺盛的学科专业之一。在“卓越计划”的背景下,作为培养具备解决医学仪器中的关键科学问题的生物医学工程专业来说,提出了新的发展要求。加强与相关生产企业之间的联系和合作,完善本科人才培养方案,切实提高学生的工程实践能力,重视人文素质课程教育在工程教育过程中的作用,探索具有时代特色的工程教育模式,实现生物医学工程专业本科人才的精细化培养。
参考文献:
[1]卓越工程师教育培养计划[Z].教育部“卓越工程师教育培养计划”启动会会议手册,2010.
[2]2011年-2015年中国医疗器械行业“十二五”规划发展指导报告[R].博思数据研究中心,2010,(11).
[3]林健.工程师的分类与工程人才培养[J].清华大学教育研究,2010,31(1):51-60.
[4]万遂人.高等学校本科生物医学工程教育和专业规范研制.2009中国生物医学工程联合学术年会大会报告[R].2009,10.24.
中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)08-0019-03
生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门新兴边缘学科,综合采用生物学、医学和工程学的理论和方法,运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题,为人类健康服务。
随着医疗卫生事业的迅速发展,生物医学专业的重要性突显,社会对生物医学专业从业人员的需求也迅速升温,该行业的社会地位也越来越高,前景一片光明。中国的生物医学工程专业本科教育走过了三年多的历史。目前,全国至少有117所高校开设了生物医学工程专业,其中58所高校开设了生物医学工程硕士点,92所高校招收本科生[1]。
作为一门交叉学科,生物医学工程专业的学生既要求掌握工程学(包括化学、机械、电子等)知识,还要掌握一定的生物医学知识,课程繁多、难度较大。同时这门交叉学科既需掌握理论知识,又需培养实践动手能力。因此,对于生物医学工程专业的学生而言,学风的建设显得尤为重要[2]。作者长期担任生物医学工程本科班级的班主任,对生物医学工程本科班级的学风建设有较深的心得体会。本文根据生物医学工程本科专业的特点,对该专业的学风建设进行探讨,揭示其内在的规律,提出生物医学等交叉类学科专业学生如何进行学风建设的思路。
一、生物医学工程专业学风建设面临的问题
同高校其他很多专业一样,生物医学工程专业面临一些共性的问题。例如,部分学生学习目的不明确,进取心不强,学习不够努力。主要表现为缺乏严谨的求学态度,学习上弄虚作假,投机取巧,作业抄袭,甚至考试作弊;课堂不认真听课,实验不参与操作;一些学生学习纪律松懈,上课迟到、早退,甚至出现旷课、缺课现象,还有极少数学生沉迷于电脑游戏,终日不思学习,致使学业荒废。
与其他专业相比,生物医学工程专业显现的最主要问题是学习目的不明确。不少学生对该专业仍然存在片面的认识,认为生物医学工程专业是一大杂烩的专业,所学课程繁多而没有确定的方向,就业没有明确的目标。另外,对于本校的生物医学工程专业来说,还有部分学生是从别的专业调剂到生物医学工程专业的,少数学生由于认识上的差异,对本专业不感兴趣,热情不高,甚至产生厌恶感。这样思想认识的存在,使学生学习缺乏动力,得过且过。这些问题严重影响到学生的大学本科学习。
二、生物医学工程类专业学风建设的尝试
生物医学工程专业本科生的学风建设,在与高校几乎所有专业学风建设一样,按照“科学发展观”的要求,加强思想教育、以学生为主体、严格管理、加强师资队伍建设,发挥教书育人作用等方面进行大量工作外,本专业还根据自己的特点和优势,重点开展了以下几个方面的尝试。
(一)加强学生对生物医学工程专业的认识,明确专业方向
通过入学专业教育、专业认识实习、学生教师恳谈会、研究生本科生座谈会、已毕业校友返校座谈会等形式加强学生的专业认识,特别是通过到医院、医疗仪器公司参观、座谈,让学生了解生物医学工程专业在社会上的现状及其就业前景,提高学习热情;其次,我们通过专业方向的细分,将培养方向定位于生物医用材料和医疗仪器,并在“本科生科研导师制”的活动中根据老师的研究方向进一步进行培养方向的定位,这样就让学生有了明确的专业方向和就业目标,学习目标也就更加明确。
(二)学生的学业生涯、职业生涯规划
从新生入学起,本专业就举办学业生涯、职业生涯规划大赛。教师们认真评阅每一个学生所撰写的“学业生涯、职业生涯规划书”,了解每一个同学的学业、职业目标,有针对性的在各方面加以指导,真正做到因材施教、“个性化培养”。教师每学期对照学生自己的“学业生涯、职业生涯规划书”进行检查、评估、指导以及修改。
(三)发挥本专业高学历、高素质教师多的优势
教风之于学风具有鲜明的导向性,高素质教师在学风建设中的作用是毋庸置疑的。在本专业教师队伍中,“海归”人才的比例达到58%,博士学历比例达到50%。从2002年起,本校通过重庆市“回归工程”引进了一大批高素质“海归”人才,这批人在国内外都有一定的影响,他们是学生心中的偶像,在教学、科研和对学生的引导等方面起到了巨大的作用。
在发挥高素质“海归”人才众多的优势方面,本专业老师每学期都要进行多次各类讲座,内容多种多样,从“欧美文化”到“科研,创造自己的成功”。通过这些讲座,“海归”教授以身说法,将海外高校优良的学风带进了我们的校园,学生也开拓了视野,了解到这些老师的成功是“坚强的意志、勤奋和努力”的结果;我们还开设了多门双语课称,例如“远程医疗”等,采用原版教材,进行原汁原味的英语教学,取得了很好的效果。
(四)在大二学生中实行本科生科研导师制
本校生物医学工程专业在重庆市乃至全国高校中率先实行了大二学生本科生科研导师制,重视发挥导师教书育人的作用,以教风促学风的作用。充分发挥“海归”人才和高学历人才的优势。从大二开始,学生进入老师的实验室,从文献资料的查找、英文文献的阅读与翻译基本训练着手,在教师的实验室中培养了科学研究和动手能力,增加了学习的兴趣。实践证明,参加导师科研活动的学生,无论是在就业还是继续读研究生进行深造这两方面,都较之没参加导师科研活动的学生拥有更大的优势。
(五)鼓励学生考研,促进学风建设
从新生入学教育开始,我们就提倡、鼓励生物医学工程专业的本科生为考研做准备,并在其后的一系列活动,例如研究生本科生座谈会、教师学生恳谈会、考研动员会等活动中不断宣传,影响学生。考研与就业互不矛盾。考研与就业都需要在大学本科学习期间,掌握坚实的基础知识和专业知识。考研能够提高学生的层次。在社会上,研究生与本科生的差异是非常明显的,特别是,通过考研,学生可以考上重点大学乃至名牌大学,这对其自身的发展大有裨益。考研能够激发和保持本科学生的学习热情[3],有了考研这一更高层次的人生目标,本科学生学习才会有更大的动力,使之能把握学习的最佳时期,够持之以恒地努力学习。考研有利于本科学生巩固和掌握扎实的大学所学的理论知识。数学和英语在考研中有极大的权重,因此,要求本科学生要系统学习、牢固掌握、灵活运用数学、英语等基础知识,这样才能顺利考上研究生。我校本专业长期的学风建设实践表明,一个有考研目标的本科学生,在大学学习期间能够保持较强的学习意志、好精神状态,可以从整体上促进其学习。
本专业学生考研率、上线率和研究生录取率连续多年位列学校第一,2011年的数据分别为27.8%、22.2%、19.4%,十余名学生还考上了四川大学、华中科技大学等重点大学的研究生。
三、结束语
近几年来我校生物医学工程专业的学风建设,通过践行科学发展观,以人为本,以学生为主体,以教师为主导,两者紧密联系,发挥本专业的特点和优势,取得了一定的成绩。本专业从2006~2011届毕业生中,86.2%的学生通过国家计算机二级考试,英语四、六级通过率分别为62.1%、34.5%,在全校处于前列。2006、2008班级被评为全校优秀标兵班级。总之,通过以上措施,本专业的学风建设取得了长足的进步,为学校的本科教学评估和学校升格为大学做出了突出的贡献。
参考文献:
[1]Xiaohong Weng,Undergraduate Education on Biomedical Engineering of Comprehensive University in China.Yi Peng,Xiaohong Weng(Eds.):APCMBE 2008,IFMBE Proceedings 19,pp.629-632,2008 ?Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2008.
[2]王秀华,楚同军,冯小苗.高校学风建设的实践与认识[J].江苏教育学院学报(社会科学版),2006,(11).
1、什么是生物医学工程?
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域,其内涵是:工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律,并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响:生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科,是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学,主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面;生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题,为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究,包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究,直接为医学服务,包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一,它的成果直接推动医疗卫生事业的发展,效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》,生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向,重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向,我们将设定14次课,分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展,让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]:
1.生物医学工程概况:介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支,以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学:应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学:研究与生物体(特别是人体)组织、血液、体液相接触或作用时,不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变,不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构,从事生物材料及制品的开发研究,在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官:主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展;②生化检测的智能化系统;③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真:对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域,主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法,对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术:生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息,并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术:研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式,或对已有的医学图像进行分析处理,为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备:数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备:磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备:核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术:单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备:超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括:多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料:可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体;发展纳米尺度的显微探针成像技术;发展用于组织再生修复的纳米生物材料;建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法,都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点,设想从以下几个方面探索课程的教学:
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点,并可节约教学时间,提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍,涉及的知识点多且泛,采用多媒体教学课件进行教学,形象直观,趣味性强,可以使学生印象深刻,降低了抽象知识的理解难度和记忆难度,激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容,加强实践教学
1引言
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是综合生命科学与工程技术的理论、方法和手段,依靠理、工、医紧密结合,促使多种理工学科向生物与医学渗透和相互交叉的新兴学科。21世纪,多学科的交叉是科学发展的重要趋势,提高科技创新能力是我国科学发展的关键,是“十一五”我国科技发展的方向。生物医学工程作为交叉学科,在生命科学的发展中有着巨大的潜力,对生物医学工程学科创新人才培养模式的探索,是本学科乃至我国高等教育教学改革的重要目标之一。如何整体培养和提高每一个本科生的科技创新能力,是今后相当长时期内至关重要的教学改革课题。
西安工业大学生物医学工程专业的培养目标是以生物医学电子为主要方向,强化学生动手能力、设计能力和创新意识,培养具备生命科学、电子、信息、计算机技术的基础知识,能在生物工程、生物医学工程、医学仪器、医用电子设备、医疗信息技术及电子、仪器、信息领域等从事研究、设计、制造、应用和管理的复合型高级工程技术人才。本专业目前存在的问题是①如何解决该专业繁重教学内容与较少教学时数的突出矛盾,并达到宽基础、高素质、重实践、求创新的高层次综合性人才的培养目标;②如何解决现存教材不能满足教学要求的矛盾;③如何加强专业知识的教育,增加学生的感性认识,创新能力,培养学生实践能力。我们针对这些问题做出了一定的改革,获得了较好的效果。
2改革教学方法是造就跨世纪综合性人才的重要环节
由于该专业属于交叉学科,故涉及学科广,包括了生物、医学、电子、信息、计算机等多学科的知识,故每门学科均需要讲授,但教学课时少。如何做到使学生对每门科目均有所掌握。并能将其很好的结合、创新应用于今后的研究中,培养高层次综合性人才是生物医学工程专业教学改革探讨的问题之一。改革教学方法,积极采用启发式、讨论式、学导式、研究式教学方法和现代教育技术手段组织教学,培养学生的科学批判精神和探索发现能力,引发学生的创新潜能。针对教学难点和重点进行定期和不定期的课堂讨论,对部分难点重点问题请学生上讲台发表见解,加深了学生对所学知识的理解,得到了很好的效果。例如生物传感器的教学中,该课程属于交叉性课程,是生物知识与仪器知识的结合与交叉。该门课程也是对先期学习课程的一个好的应用,学习如何将已学知识结合,并应用于新的领域,解决新的问题。该门课程让每个学生都有机会上讲台发表自己对关键知识的见解,进行讨论。不定期的课堂讨论安排在部分难点重点教学以后,组织学生发表见解,进行讨论。课题讨论的成绩计入学生的平时成绩。使课堂不再局限于传授与接受,而是学生自主学习,老师从旁指导,解惑。取得了不错的效果。
3以优化知识结构、提高综合素质为指导修订教学讲义
由于生物医学工程专业属于一级学科,国家尚未制定出二级学科,许多高校虽然都开设了生物医学工程专业,但侧重点均不相同。如西北工业大学的生物医学工程专业侧重于生物医学材料,而我们专业则侧重于生物医学电子。因此目前市面上的相关书籍并不能使用于每个高校的教学。应根据生物医学工程具有理、工、医紧密结合、多种学科相互交叉的特点,按照前沿性、先进性的原则修订教学讲义。我们根据这一原则编写了《生物医学工程专业外语讲义》和《生物化学实验讲义》。《生物医学工程专业外语讲义》是鉴于目前国内关于专门针对生物医学工程专业的专业外语书籍很少,而且偏重点不同,有的偏重于医学,有的偏重于生物。因此结合本专业的特色,编写一本适合本专业学生使用的专业外语讲义。该书要体现本专业学生的专业特色,书中的内容要包含了仪器、生物、医学及三者之间的结合的英文文章,且内容要新颖、易懂、生动有趣。使学生在学习专业外语的同时,也能透过文字掌握新的知识,调动学生的学习热情。而《生物化学实验讲义》是考虑到本专业学生并非生物学科的学生,为了体现本专业的办学特色和培养目标,生物化学实验讲义中除了包括生化基本实验外,还体现了学生对生化仪器的使用和讲解,使学生在实验的同时对生物工程仪器熟悉和掌握,为后续的生物医学仪器课程打下基础。讲义的修订和编写是教学改革的探索,使教学与特色相统一,得到了较好的效果。
4生物医学工程专业实践性教学环节的创新
鉴于传统的生物医学工程专业主要以理论教学为主,实践性教学环节少,不能真正培养学生的实践能力和工程创新能力等问题,我们针对实践教学进行了改革和创新。
生物医学工程在目前的社会生产和生活中有着广泛的应用,对于医学和发展和食品行业的价值非常明显。从实践发展需求来看,生物医学工程要想获得更进一步的发展,人才是一个重要的因素,所以强化人才培养的意义十分的重大。具有行业职业资格的生物医学工程人员在生物医学工程的发展中起着重要的作用,而要进行这方面人才的培养却存在着一定的问题,本研究探讨具有行业职业资格的生物医学工程人才的培养。
1具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的难点
1.1理论和实践的结合
理论和实践的结合是具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一个难点。从目前的工作实践来看,在具有行业职业资格的生物医学工程人才培养方面往往会出现理论和实践不相符的情况[1]。其实生物医学工程的进步既要理论支持,也要实践工作分析,两者缺一不可,所以在人才培养方面要实现两者并重。但是在目前的培养过程中,一方面存在理论培养满足不了实际需要的情况,另一方面存在实践研究满足不了理论发展的需要,这两种情况的出现本质上都是理论和实践存在着差异化发展,所以在具体人才培养中,如何进行两者的协调统筹变成了为一项重要的工作。
1.2培养的针对性
针对性也是目前具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一个难题。在生物医学工程的发展中,某些方面的针对性是必须要攻克的,因为攻克某一点往往会带动一个面的进步。但是从目前的情况来看,对于生物医学工程的针对性攻克效果不高[2]。而这种效果较弱的情况发生,一方面是对生物医学工程点的针对性不强,另一方面是对人才的针对性培养不强。简而言之,在具有行业职业资格的生物医学工程人才培养过程中,针对性是必须要进行强化的内容,但是目前的人才培养,对于范围化过于看重,导致了对培养针对性的忽略,所以整个人才培养无法向高精尖的方向进一步发展。
2培养具有行业职业资格的生物医学工程人才的措施
2.1强化理论和实践的结合
强化理论和实践的结合是培养具有行业职业资格生物医学工程人才的一项重要措施。在理论和实践结合方面,主要的工作有两项:第一是对理论细节和实践细节进行区别研究。通过区别研究的深入,理论特点和实践特点会有更加准确的把握。第二是针对理论和实践的特点进行相关性融合[3]。理论的作用是指导实践,而实践的目的是在检验理论的基础上促进理论的更新和完善。所以在两方面细节特点把握的基础上进行相关性的连接,这样可以使理论和实践的结合以特点为根本展开。通过这样的结合,具有行业职业资格的生物医学工程人才会具有综合性的价值。简而言之,在进行具有行业职业资格生物医学工程人才培养中,一方面进行理论培养的加强,另一方面进行实践研究培养的深入,通过两者的有机结合,整个培养工作的目的性得到加强,培养的效果也得到提升。
2.2在培养中实现针对性的突破
在培养中进行针对性的突破也是具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的一项重要措施。在具体的培养中进行针对性的突破可从两个方面来进行。第一是从研究上进行。在研究上进行针对性的突破可以加深有关研究的层次,这样,理论方面会实现突破。第二是进行人员的突破。人员的突破主要指的是在把握人员特点的基础上进行优势发挥,从而实现其特长培养[4]。简而言之,无论是研究层次的加深还是人员特点的成长,最终都会对作用于人才的综合价值提升,所以可以实现具有行业职业资格的生物医学工程人才培养的目的。通过针对性培养的强化,起到以点带面的效果,这样就可以实现人才培养的稳步提升。随着培养短板的不断补齐,整个培养工作的效率性和质量性会的显著的进步,具有行业职业资格生物医学工程人才的培养必然会实现更进一步的突破。
2.3打造专业化的培训队伍
打造专业化的培训队伍对于具有行业职业资格的生物医学工程人才的培养同样具有重要的意义。要培养人才,培训导师以及队伍也必须具备高水平,这样,人才的成长才会更快,人才的质量也会更高。而为了打造专业化的培训导师队伍,一方面要积极寻找具有领域理论研究的人员做配合,另一方面要寻求领域内具有实践探索经验的人员做帮助。在高水平的理论研究人员和高水平实践人员的共同作用下,具有行业职业资格的生物医学工程人才培养才会更加的具有效果。简而言之,具有行业职业资格生物医学工程人才培养需要有高水平的人员来带动,所以重视培训队伍的水平提升,无论是对于具有行业职业资格生物医学工程人才培养,还是对医学工程本身的研究,都会产生较大的影响。生物医学工程对于医疗进步发挥着重要的作用,而其要发展就必须要依靠人才的力量,所以进行人才培养有着重要的意义。具有行业职业资格的生物医学工程人才培养对于生物医学工作价值明显,所以分析其培养的具体方法意义重大。
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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)42-0001-03
生物医学工程是一门工程应用型专业,医院是该专业的服务对象,医疗器械生产企业是该专业服务医学诊断的途径。作为以人才培养为目标的高校,培养生物医学工程专业人才,必然需要依托与企业、医院之间的紧密合作。当然高校是生物医学工程专业人才培养的主要力量,也是责任方、组织方。高校在专业课程设置、教学过程的组织执行与监督以及学生质量的评价与监控等方面都应是生物医学工程专业人才培养的主场,这在很多文献中都有非常详细的讨论[1-7],本文主要分析与讨论生物医学工程学科内涵中所赋予责任的企业与医院在生物医学工程人才培养过程中的作用。
一、企业和医院在生物医学工程专业人才培养过程中起到非常重要的作用
1.参与生物医学工程专业建设,为专业建设提供导向。专业建设是人才培养的最重要工作[8,9]。生物医学工程专业建设只有得到企业或医院的认同与参与,才能确保在人才培养过程中始终围绕社会对该专业人才目标进行[10]。通过企业与医院的信息反馈,为生物医学工程专业建设提供依据与导向,避免课程体系、教学内容与社会的实际需求存在较大差距,学生毕业后无法适应专业岗位要求等现象。
生物医学工程是一门多学科高度交叉、高度融合的学科专业,其在各个学校的办学方向不尽相同,所牵涉到的企业也不一样,因此在生物医学工程专业建设中要紧紧围绕其办学方向,选择好合作办学的企业和医院。
企业与医院参与生物医学工程专业建设的形式多样。首先成立由高校、企业与医院相关专家共同组成的专业教学指导委员会,该委员会的作用与职能是确定以企业和医院相关岗位对人才需求为导向,以能力、知识为依据的专业人才培养方案。并定期召开委员会会议,高校及时了解企业的发展动向,医院的现实需求,为及时修正专业课程体系、教学内容、教学方式提供有力的依据。
2.参与生物医学工程专业教学活动,为专业教学提供支持。生物医学工程,作为一门工科专业,与企业生产实际、医学诊断与治疗技术发展相联系是至关重要的。企业和医院可以更新生物医学工程专业教学内容和教学方式,使得课程和教材内容与发展前沿同步更新。用企业经验和医院需求支持专业课程的充实与改革,培养学生先进的专业思维和创新意识。
与企业医院共建课程是校企、校医在教学上合作的形式之一。高校可以聘请企业、医院的技术专家到校为本科生开设专业课程,在教学内容上与生产实际,与医学问题直接发生联系。特别是对于工程性很强的课程,可以与企业或医院共建课程。另外,邀请相关高级技术人员到学校来讲学,为本科生讲授国内外相关技术的最新发展资讯,可以进一步拓展学生的专业知识。
3.提供生物医学工程实习场所,为提高学生专业实践能力提供条件。工程实践能力是生物医学工程专业本科生创新能力的重要内容之一。实习是学生工程实践能力提高的必经之路[11-13]。实习场所的选择、实习时间与形式上的保障、实习内容的组织都会影响实习的效果,也会影响学生工程实践能力的培养与提高。然后生物医学工程专业学生的实习,除了选择生产企业去实习外,还应到医院的相关科室实习。
生物医学工程专业应安排两次实习。一是在进入专业课程学习之前,安排一个专业认识实习。在这次实习中,既到生产企业参观产品生产线,了解企业的经营状况等,也到医院相关的科室了解医生对工程上的需求,参观医院里的设备,了解其原理、应用对象等。这次实习的主要目的就是要让学生了解在接下来的专业课程的学习的主要内容和服务对象,激发学生对专业课程的学习兴趣。二是在毕业之前安排生产实习。这次实习可以由学生自己的专业发展规划自由选择到生产企业去实习还是到医院去实习,切实提高学生的专业工程实践能力。
4.参与专业教师队伍建设,为提高专业教师教学能力提供帮助。教师是教学过程的主导者,是专业教学计划与活动的执行者,教师队伍质量的高低往往直接影响到本科教学质量的优劣[14-16]。对于生物医学工程专业的教师,其教学能力所涉及的面很宽泛,要求也更高。特别是青年教师教学经验不足,虽然在理论知识方面比较扎实,但在工程实践能力方面较弱,项目经验缺乏导致其教学能力的不足。企业和医院在专业教师队伍建设中可以发挥非常重要的作用。一是向高校提供兼职教师,专业工程实践相关的课程可以与企业或医院共建,聘请相关校外专家担任课程的任课老师,作为高校专业教师队伍的有效补充。二是通过科研合作、企业挂职锻炼等形式为生物医学工程专业教师提供工程实践能力锻炼的机会,逐步提高教师的教学能力,特别是在工程实践方面的教学能力。
5.提供资金与设备支持,增进学生的专业学习兴趣。企业相较高校,资金比较宽裕,拥有专业领域设备的生产线与研发环境。医院拥有充足的医学临床检查设备,这些设备一般都比较贵,如磁共振成像、CT成像等,高校一般都没有如此雄厚的资金来购买这些设备。而这些企业和医院所拥有的这些设备在生物医学工程专业教学与实践中非常重要。企业和医院能够支持生物医学工程专业教学,对于切实提高学生专业工程实践能力有着非常重要的意义。另外,有些企业为了提高知名度、回报社会等,常常通过捐助基金、设立奖学金等形式对高校生物医学工程专业建设与发展给予资金支持。
二、充分发挥高校、医疗器械生产企业、医院的优势,进一步完善生物医学工程专业工程实践教学体系
高校拥有大量的科研能力很强的师资队伍,具备承担国家、自治区重大科研项目的能力,在专业理论、科学试验和工程实践方面具备丰富的经验。是培养学生工程实践能力的主要力量,也是责任方。因此,高校应通过课程实验、课程设计等活动初步训练学生的工程实践能力,通过组织学生参加教师科研课题、大学生创新活动和科协等来提升强化工程实践能力。
医疗器械生产企业的优势是直接面向生产,拥有大量的工程技术人员,掌握着大量工程技术问题及其解决方案,可以为学生提供良好工程实践场所和技术指导等条件。企业可以通过指导实习、毕业论文、讲学以及参与制定培养方案等方式参与到学生的工程实践能力的培养活动中。
医院是生物医学工程学科的服务对象,其优势是掌握大量的医学诊断和治疗的医学问题,并拥有大量的医学设备和经验非常丰富的医生,可以为学生的工程实践能力的培养提供问题来源和实践对象。可以通过提供认识实习的场地、到高校讲学、指导毕业设计等形式融合到学生工程实践能力培养体系。
三、充分考虑高校、医疗器械生产企业和医院的文化差异和价值取向,构建长期有效的人才培养合作机制
高校与企业、医院之间的利益并不完全相同,为了找到校企医合作的利益共同点,三方应该从社会进步和企业发展战略的高度认识校企合作的长期效益。在校企医具有共同一致的合作理念和互惠互利的合作宗旨的前提下,共同对合作项目进行系统管理,在思路上要站得高、看得远,从学校和企业、医院发展的共同愿望出发,将各方关心的热点问题提升到战略的层面上沟通并统筹;在具体合作项目的操作上则要重心低,在具体的作业层面直接接触和开展工作,学校与企业、医院直接融合;在融合中开展多种形式的项目合作,形成良性循环的合作机制;建立全方位的校企医合作体系,实现校企医各方的资源共享与整合。
如图1所示,建立以科学研究为纽带、以人才输出为手段的高校、企业、医院之间的长期合作机制,为生物医学工程学生的工程培养提供良好的条件。科学研究是高校的三项职能之一,是提高人才培养质量的重要支撑;是企业提高产品质量,提升企业核心竞争力的重要手段;也是医院提高医疗服务水平的关键手段。因此,在高校与相关企业和医院之间建立良好的科学研究合作关系,符合三者的价值取向。高校提升自己的科研能力和解决医疗器械关键核心技术问题的能力,以与企业、医院保持良好的合作关系,可以为学生工程实践能力的培养提供良好的条件。
同时,对于企业和医院来说,提升竞争力或服务水平关键在于人才,高校与企业、医院联合起来可以培养高素质的技术人才,企业、医疗可以优先选择这些人才。同时,因为人才对相关企业或医院在就业之前就有一定的了解,在大学期间所学习的知识和能力在工作中可以用得上,相比其他人来说更快地进入工作状态,他们更愿意选择合作企业或医院,企业和医院也愿意接受。
在我们的教育实践中,已经成功建立了高校、企业与医院在人才培养方面合作的长效机制。6年来的实践表明,我校充分调动医疗器械生产企业和医院参与到生物医学工程教学活动的人才培养模式是成功的。这既得到了毕业生的欢迎,也受到企业和医院的青睐。我们将继续推进三者紧密合作,旨在为我国医疗器械行业培养切实可用的高端技术人才。
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Mechanism and Practice of Enterprises and Hospitals Integration in Biomedical Engineering Professional Personnel Training
CHEN Hong-bo
一、专项的工作思路与原则
发展生物医学工程产业,必须以满足我国卫生保健事业发展需求为目的,以机制创新和技术创新为基础,把握好技术发展方向,突出产业发展要素的合理配置,促进规模产业和大型企业的形成与发展,加快新型生物医学工程产品的产业化,大幅度提高整体创新水平和竞争力。
(一)促进人才、技术、资本的有机结合,形成有利于我国生物医学工程长远发展的内在机制,择优支持、扶优扶强,促进具有较强市场竞争能力的企业和企业集团的形成和快速发展。
(二)加速有重大需求和技术基础的新型生物医学工程产品的产业化进程,特别是技术含量高、产品性能—价格比和疗效—成本比优良,有利于降低医疗费用、能满足大多数人医疗保健服务需要的重要生物医学工程产品的产业化。
(三)突出自主创新、综合集成与技术合作、技术引进相结合,加速形成和发展我国特色、优势技术领域,特别是在电生理检测分析、超声治疗、组织工程等发展前景大、带动性强、具有相对优势的技术领域,建设若干国家工程研究中心,形成我国具有关键技术创新能力、工程化系统集成能力的产业化基地。
(四)重视项目的产业化基础和申报单位的建设条件。鉴于生物医学工程产品与人身健康有直接关系,在强调项目的市场需求和技术水平的同时,还要求项目产品必须具备药品监督管理部门颁发的产品证书或生产批准文件。对于项目申报单位,除应具备较强的经营、管理、筹资等方面的能力外,还必须具备药品监督管理部门颁发的生产企业许可证。
二、专项的主要目标
加快高技术成果的产业化,引导、推动我国生物医学工程产业持续、快速、健康增长,促使我国生物医学工程产品在2005年达到500—700亿元的产业规模,并保持年均10—15%的增长速度;加速产业结构调整,形成规模化、集约化、专业化的产业格局,促进4大类10大系列产品实现产业化,形成具有相对优势的特色产业领域;强化技术创新和转化能力,形成产业技术持续创新机制,发挥社会资源优势建设国家工程研究中心,提高产业整体水平和国际竞争能力。
三、专项支持的重点技术方向
(一)重大疾病的急救、诊疗、康复技术和装置,包括心脑血管疾病的急救、康复和诊疗装置,呼吸系统疾病诊疗和急救装置,应用物理原理的新型肿瘤治疗技术和装置等。,
(二)社区医疗系统工程技术和装备(以亚健康状态调控为核心),包括睡眠医学工程技术和装置,心脑血管系统功能检测技术和装置,便携式(电)生理检测装置,小型化生化检测装置,社区医学信息技术和系统等。
(三)医学影像技术和装备,包括技术含量高的常用医学影像装置,有限功能的小型化医学影像装置,手术中实时监控医学影像技术与装置等。
(四)生物医学材料表面处理技术、器件(构件)及其制备工艺,组织工程和生物人工器官,生物微系统技术(床旁生化检测技术、介入式微型检测技术等)等。
四、专项实施的组织方式
(一)专项按照《国家计委、财政部印发关于组织国家高技术产业发展项目计划实施意见的通知》(计高技[*]2433号)、《关于印发〈国家工程研究中心管理办法(试行)〉的通知》(计科技[]2239号)及《国家计委关于建设国家工程研究中心的指导性意见》(计办高技[*]767号)的精神组织实施。
(一)研究对象的选择
我国现有127余所高校从事生物医学工程专业本、专科人才培养工作,其中96余所为综合性或单科性理工类院校,31所单科性医科院校。所有院校专业课程体系结构中都开设了人文社科课程、医学类基础课程、理工类基础课程、工程类核心课程及其与其相关选修课程,不同院校在学分、学时与实施上有着不同程度的侧重。一般来说,多数综合性或理工类高校偏向于电子类、计算机类等理工方向,多数医科类高校侧重于生物材料与生物力学、影像工程、医学物理、医学仪器等领域。本研究以南方医科大学与湖北科技学院为例,对生物医学工程专业课程体系进行比较分析。
(二)研究资料的来源
湖北科技学院的研究资料主要来源于原咸宁学院教务处编印的本科人才培养方案(2010年版)和学院主页及其它查询调研;南方医科大学资料来源于该校提供生物医学工程专业培养方案的电子版及其该校专业建设点主页。
(三)主要研究方法
基本研究方法参照作者前期生物医学工程专业课程体系研究的思路[2],收集研究文献材料采用系统研究法、比较法、统计法对院校学科专业、课程设置多维要素质点,进行多方面的比较分析,找出特点和存在的问题,以提出课程体系改革与优化措施和建议。
二、南方医科大学生物医学工程专业本科课程体系
(一)生物医学工程专业本科背景简况
南方医科大学(以下简称南医大)生物医学工程专业本科及其相关专业有医学影像工程、医学信息工程、医学仪器检测、医学物理、电子信息工程和计算机科学与技术等专业办学方向,还有“卓越工程师培养计划”。2007年获教育部高校第一类特色专业建设点,并建设有国家级精品课程1门、省级精品课程和研究生示范课程多门,出版国家级教材多部,多次获得广东省教学成果奖。
(二)课程体系的核心课程群
主干学科是生物医学工程;主要课程包括高等数学、大学物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、C语言与程序设计、人体解剖学、生理学、信号与系统、医学传感器、医用X线机原理、CT成像原理与技术、MR原理与技术、医疗器械质量体系与法规、医学电子仪器原理等。
(三)本科毕业生的就业方向
课程体系中的主要课程决定毕业生未来的就业岗位和就业方向,毕业生的就业方向主要是在医疗仪器的质量技术监督部门、医疗仪器检测机构、医疗仪器企业的研发机构、三甲医院的设备中心、生物医学工程及相关学科的科研单位从事仪器检测、生产研发和质量控制等工作,也可以攻读本学科或相关学科的硕士学位。
(四)生物医学院工程专业的课程结构
课程体系结构分为政治理论与人文素质课程、公共基础课、学科基础课、专业课四段式课程构架模式。课程总学分/总学时为14分/2644学时,理论课与实验实践学时比例为2183:461/1:0.21。必修课与专选课学分比例是104:45/1:0.43,学时比例是1820:824/1:0.45。
(五)集中实践训练环节
南医大集中实践训练折合成32周,1280学时,其中模电课程设计1周,40学时;模电课程设计1周,40学时;医疗仪器综合课程设计2周,80学时。毕业实习4学分,160学时;生产实习4周,160学时;毕业设计(论文)14周,560学时;军训与劳动2周,80学时;创新课程4学分,160学时。
三、湖北科技学院生物医学工程专业本科课程体系
(一)生物医学工程专业本科背景简况
湖北科技学院(以下简称湖科院)生物医学工程专业本科及其相关专业方向有医学仪器、医学影像工程、医学物理、医学信息工程、听力学、眼视光学、医学信息工程(注:医学信息工程、眼视光学、听力学方向没有正式纳入人才培养计划实施)等6个培养方向。2007年被评为省级品牌专业,2009年获教育部财政部高校第一类特色专业建设点。近年来出版医用传感器、医疗器械营销实务等10余部国家级规划教材,多次获得湖北省部级、教育厅教学成果奖。
(二)课程体系的核心课群
主干学科生物医学工程的主要课程包括高等数学、普通物理学、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、数字信号处理、医学图像处理、基础医学概论、医用传感器、医用检验仪器、医学影像仪器、微机在医学仪器中的应用等。
(三)本科毕业生的就业方向
本科毕业生的就业方向主要是二级以上医院、其他医疗卫生保健机构、医疗器械公司从事医疗仪器、设备使用维护与维修,仪器设备管理,医疗器械营销策划与推广,也可以攻读本学科或相关学科的硕士学位。
(四)生物医学院工程专业的课程结构
课程体系分为通识教育课(通识必修课、通识选修课)、学科基础必修课、专业课(专业必修课、专业选修课)三段式五层次课程构架模式。课程中总学分/总学时为158学分/2810学时,理论课与实验实践学时比例为2200:475/1:0.22;必修课与专选课学分比例是117:42,学时比例是2180:630/1:0.34。见表2。
(五)集中实践训练环节
湖科院集中实践训练共47周,其中专业实习26周,毕业设计(论文)10周,就业实践8周,军训3周;而劳动教育,医学仪器等课程、模电、数电课程设计教研室分散实施,没有载入训练周,这也是与南医大的不同之处。
四、生物医学工程专业本科课程体系的比较分析
(一)专业课程体系架构的比较分析
南医大生物医学工程专业本科课程结构由政治理论与人文素质课程、公共基础课程、学科基础课程、专业课程四段式课程构成。公共基础课程只开设必修课,其他每段课程均开设必修课、选修课,段内必修课与选修课交织在一起。而湖科院本科专业课程结构是由通识教育课程、学科基础课程和专业课程三段式、五层次课程结构组成。学科基础课程只开设必修课,通识教育课程、专业课程均设有必修课、选修课两层次。南医大没有开设医用化学、电子工艺实习,是为数不多的院校,未开设医用化学课程显示远离生物与高分子材料类。将高等数学、大学物理学列入公共基础课程,可能是因为该校属于单科性医科院校,将其列入所有专业的公共课之故。南医大公共基础课程没有选修课,湖科院是学科基础课程未开设选修课。这意味着在公共基础课、学科基础课段建立大一统具有相对稳定性的课程教育平台,有利于实现大基础、宽口径、后分流的人才培养模式选择与创新,适合于发展专业培养方向,南医大更能体现出平台宽口径。
(二)课程体系学分、学时分配的比较分析
1.专业课程总学分、总学时比较分析。两院校生物医学工程专业课程总学分/总学时,理论课与实验学时比例分别见表1、表2,通过比较可以看出,湖科院学分、学时、理论课与实验学时比例分别高出南医大分/166学时,比例高出1:1:0.07,但差异相差无几。两校分别与上海交通大学生物医学工程专业课程学时比较,总学时1831学时,实验课学时为243,占总学时13.3%[3]。两校均高于上海交大,这数据显示出211工程大学人才培养既重理论教学,又重实践研发、自主学习之缘故。2.必修课与专选课学时比较分析。选修课是课程结构中的重要组成部分,是对必修课的优化和适时、适宜性补充和调节,弥补人才培养方案中课程内容的不足,调和、衔接课程内容的顺序性,适应市场与社会发展的需要。南医大必修课与选修课学分、学时比例分别是1:0.43、1:0.45,而湖科院是1:0.34、1:0.34。数据显示,南医大选修课学分、学时比例高于湖科院而偏高的现象,且选修课偏重于学科基础课程和专业课,容易造成学科、课程与教材建设方向性不明,建设稳定性差。由此建议,开设选修课学时数应以不超过必修课的10%为宜,有些课程还可以专题讲座的形式进行[4]。3.学科基础课程学分、学时分配比较分析。学科基础课程学分、学时分配数据从表1、表2看出,学科基础课开设门数、学分、学时及理论与实践学时的比例,与全程教学课程总学分、学时基本平行,基本上分析内容要素都是湖科院高于南医大,只有一项有意义的数据是理论与实践学时的比例差异性大,湖科院高出南医大的1:0.13,显示出湖科院在学科基础课程教学中重实践教学,着重培养学生的基本技能。这种差异性说明,从总体上看湖科院更重视实践教学,反映出其是综合性院校,涵盖医学、理学、工学等十大学科门类,组建17个教学院部,给实践教学创建了良好条件和宽厚的共享资源。4.医学课程学时比较分析,课程体系中医学课程开设情况与比较。南医大开设医学课程4门,总学时是212学时,分别是人体解剖学、生理学、病理学和临床医学概论。湖科院开设医学课程也是4门,总学时是297学时,分别是基础医学概论(解剖、生理、生化)和临床医学概论。从学时比较看,湖科院医学课程学时高出南医大85学时,高出率约占9%。值得讨论的问题是南医大是单科院校,医学基础条件好,该偏医的却偏工;而湖科院是综合院校,有较强的理工教学条件却偏医。两校与赵娜等人报道的“医学院校开设的医学基础课程比例高于理工院校的论点不相符合[5]。从邓军民等人报道资料看[6],首都医科大生物医学工程学院开设的医学课程有6门共472学时,远高于同类的南医大260学时,也高于综合类的湖科院175学时。
(三)专业课程与就业方向比较分析
从课程与就业的关系看,从整体上讲,主要课程设置要面向市场、面向社会,在很大程度就决定、支撑着就业方向、就业岗位。两院校对就业方向总体的表述是在医疗仪器的质量技术监督部门、医疗仪器检测与研发机构、医疗卫生机构、生物医学工程及相关学科的科研单位、医疗器械公司等单位从事专业技术工作。而南医大就业方向偏重仪器设备的检测、质控与研发,而湖科院则偏重于仪器、设备的使用与维护,医疗器械公司从事仪器设备营销策划。
(四)集中实践教学环节比较分析
实践教学环节是集中培养学生动手能力的主要措施。南医大集中实践训练32周,与湖科院集中实践训练47周相比,从总体上少15周,由于集中实践教学环节各校各异,比较的实际意义不大。但要说明的要素是,湖科院的医学仪器类、模电、数电等课程设计在操作层面上由教研室分散安排,生产实习实际上是名义,也未开设创新课程。而两校的共性不足是实践教学环节都没有开设工程实践(金工实习)训练课;南医大未开设电子工艺实习课,开设电子工艺实习的湖科院也没有做好集中训练。实质上两校集中实践教学环节均不符合高校工科类人才培养的基本要求和标准。
五、创新专业人才培养方案,优化课程体系目标的建议
通过专业课程体系比较分析,参照生物医学工程专业人才培养的实际需要,引导建立国家专业本科教育标准,特色专业建设质量工程评估,配合专业认证制度与任务为载体的课程体系,提出以下几点建议。
(一)坚持办学理念创新,探究专业培养前沿,明确专业培养目标
理念创新与目标要求可参照东北大学生物医学工程专业培养目标,拟综合利用中外优秀的办学资源,发挥国内外企业、集团公司的科研、教学和市场优势,实现“产、学、研”合作与合作教育,培养适应生物医学工程学科前沿的科技领域发展需要,精通专业基础理论、专业知识与技能,具有创新意识、创造能力的高级专门人才。此外,高校可利用专业教育教学资源条件探索与完善“卓越工程师培养计划”、“生物医学工程本科专业文科学士培养计划”。
(二)深化课程体系改革,优化课程构架
第一,课程体系改革宜突破传统三段式课程结构,建议建立新三段式九层次课程结构,每段课程开设必修课和选修课,以西安交通大学生物医学工程专业课程体系为例,通识教育课程分为思想政治教育、国防教育、大学英语、计算机等公共基础通识教育课程;学科教育课程分为基础科学教育课程、专业主干课程、专业课程;集中实践教学分为毕业设计、课程设计、工程实践、课外实践(社会实践、科技与竞技活动)[7];第二,未来的任务是积极探索面向市场营销方向的生物医学工程本科专业文科学士培养方案,其专业课开设医疗器械管理、经济、营销类课程,学时不少于总学分、总学时的35%—40%;三是学习清华大学,结合本校特点探索夏季小学期制,满足学生个性化课程选修,拓展实践的时间、空间,采用多元教学及实践活动设计。
(三)优化课程体系,规范课程主导原则
课程体系设置可参照浙江大学生物医学工程专业课程设置计算机与网络技术、电子电路设计、传感器与及仪器设计、信息与图像处理、生命科学类等五大模块[8]。要求在课程体系结构、内容之间应该设置合理比例,淡化学科自身的重要性,打破学科界限,避免体系出现较大的偏颇局面,也应避免面向市场、就业岗位的选修课而冲淡学科基础或主干课程,对开设的选修课一定要突出个性化。鼓励将学科前沿的新知识、新技术、新成果快速引入主要课程内容中,拓宽学生的知识新视野。