生物医学工程文献综述范文

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0134-02

一、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的必要性

我国高等教育当前的任务是为社会培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，工程类和“应用型”人才培养必须面向我国经济建设主战场，应责无旁贷地为地方经济的振兴和可持续发展服务。国家“十一五”规划中把发展教育和培养德才兼备的高素质人才摆在了更加突出的战略位置[1，2]。在我国，生物医学工程专业大致可分为两种类型：“研究型的综合性的，大体是我们国立的重点大学”；“应用型的专业性的、培养各行各业的应用型的高级专门人才，包括一般的高等学校，尤其是地方高等学校”和“职业性的技术技能型”。传统的人才培养模式仍然占统治地位，其课程设置、课程内容以及教学过程中都带有浓重的学科体系特点。学生的职业能力难以提高，很难适应实际工作的需要，从而出现了人才市场上供求失衡的结构性矛盾。可以看出，传统的教育教学模式对学生能力培养的缺失决定了教学模式改革的必然性。而“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式是一种以职业能力培养为导向的教育模式，其弥补了传统的教育模式在能力培养上的不足，符合生物医学工程人才培养的需求。因此，构建“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式，切实提高生物医学工程专业人才培养质量，努力培养符合时代要求的人才，显得尤为重要。

二、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的规划

我校生物医学工程学科人才培养应以信息技术为支撑，以服务地方经济为出发点，以数字医疗仪器为特色，培养具备生命科学、电子技术、计算机控制技术及信息科学有关的理论知识，具有能将医学与工程技术相结合的科学研究能力，能从事医学电子仪器的设计制造、仪器与系统的设计制造以及在其他电子应用技术、计算机应用技术等方面从事系统分析、系统设计、系统运行等工作的高水平、创新复合型人才。因此，推进人才模式研究，合理安排知识内容，突出多学科交叉的特点，加大产学研合作力度，培养学科归属感、自豪感，让社会更了解生物医学工程学科，也为地方经济的发展提供高水平的人才储备，这些都将列入我们的学科规划。

在创新培养模式研究中注重解决三个科学问题：①交叉学科人才培养问题，实现我校独具特色的新型交叉学科研究生创新教育模式研究；②信息背景和导向问题，实现扎实的信息技术背景、服务数字医疗领域的基础研究和应用开发研究；③产学研研发平台和研究生培养平台的建设，利用现有多企业协作的省部级科技平台，培养更具活力、创新型研究生人才。

三、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的实施路径

（一）优化生物医学工程研究生教育课程结构体系

知识结构是指知识的构成状况，即所掌握的各种知识的相互比例、相互联系、相互协调、相互作用以及它们所形成的整体功能。知识结构通常包括核心知识和拓展知识，它们相对应的教育分别是核心教育和拓展教育。由于以前的人才培养目标不明确，学生所接受的核心教育内容不一致，各高校差别非常大。比如医学院校往往强调医科内容，学生最初接触的知识往往是纯医学内容，在进行后续的拓展教育时，由于工科基础太薄弱，学生感觉非常吃力。而在工科院校，核心教育内容重视工科，按理说进行拓展教育比较轻松，但问题仍然比较严重。“生物医学工程学科是干什么的？”“与自动化等专业的区别在哪里？”“重庆邮电大学的生物医学工程学科研究生培养些什么？”这些疑惑让学生的拓展教育受到制约。生物医学工程研究生教育课程群主要包括5个方面的内容：（1）科学基本知识；（2）工程专业核心课程；（3）生物医学专业核心课程；（4）人文与社会科学；（5）工程专业选修课程。

（二）突出信息特色，探索教育创新如何服务地方经济

生物医学工程学科需要宽厚的信息背景，要利用运用大量的通信、计算机领域和仪器仪表知识。重庆市“10+2”产业发展规划提出要重点发展信息（数字医疗等）、生物（生物医学工程等）等高技术产业，构建一批高技术产业基地，在生物医疗、信息、仪器仪表等重点领域形成一批国家级和市级工程技术研发中心[3]。因此，本研究将立足信息学科基础，主动服务经济和社会发展，以医学电子仪器为学科特色，培养具备生命科学、电子技术、计算机控制技术及信息科学有关的理论知识，具有能将医学与工程技术相结合的科学研究能力，能从事医学电子仪器的设计制造、仪器与系统的设计制造以及在其他电子应用技术、计算机应用技术等方面从事系统分析、系统设计、系统运行等工作的研究生创新人才。

（三）构建、探索运行具有可推广性的校企联合产学研合作研究平台

研究生创新能力很大程度体现在解决问题、理论分析、研究开发的综合能力。研究实践平台是研究生创新教育最重要的一环。在全面推进素质教育、实施科教兴国战略中，教育工作者担负了培养21世纪社会主义建设人才的重任。在以教师为主导、学生为主体的新型教学模式中，实践教学活动作为一种重要的学习过程，其目的是提高学生学习水平，开拓学生科学视野，提升学生科研素质，锻炼学生动手能力，加强学生主动思考能力，培养学生创新精神和实践能力。在为国家和社会培养高级医学工程型人才的教育工作中，生物医学工程的广大教师和教育管理者应该广开思路，不仅重视研究理论教学方法以培养和提高学生的素质，还要积极为学生实践活动提供机会，创造环境和氛围。

（四）研究生创新能力评价方法研究

目前研究生水平评价主要通过三个方面体现：第一是课程考核；第二是；第三是论文答辩。这三大模块基本上确定了研究生的学习能力、处理课题能力和总结能力。但是对于生物医学工程这种交叉学科，其评价方法应该体现学科特色，需要更加细致化、过程化和量化。主要研究内容包括：（1）评价指标体系的选用。既有学科特点，又有产学研创新，交叉学科，信息特色。比如：课程学习体系，必然要包含信息技术、工程技术、生物医学技术、健康康复要求等多方面、多模块的知识体系，包括课堂学习、文献查阅、情报检索、归纳总结等能力，知识产权申报与总结；产学研平台实习和解决企业需求能力评价；发表科技作品，不但包括科研论文，还应该强调文献综述发表，专利申报，软件著作权发表等事项。（2）指标体系权重设计和评价算法。通过充分调研、征求导师、同行、学生意见和建议设计各参数权重体系。通过评价体系和体系指标权重设计相应的评价算法，通过量化和定性评语方式确定研究生创新能力。（3）评价效果研究。通过评价体系的研究，跟踪创新人才培养效果，同时进行评价方法效果复核。

（五）探索研究生研究、学习生涯规划

研究生生活时间短，而学习、研究任务重。研究旨在实现一种明确的、有序的研究生研究学习生涯规划，解决如何尽快适应交叉学科学习研究、如何规划研究生涯问题。通过研究生涯路线图的形式研究在不同学习阶段生物医学工程研究生所需从事的工作、参与的课题、掌握的技能、乃至发表的作品。通过不同类型、不同基础入学研究生的研究生涯路线图，获得更加规范、更加高效的研究过程管理。探索学习、研究过程的宏观目标与微观管理的有机联系，通过共性问题，提炼出不同类型入学研究生将要践行、实现的研究路线图。在研究中还将全面研究国际、国内生物医学工程学科中的优势体系、培养方案，进一步提炼出生物医学工程发展的新战略和人才培养新模式，优化研究生课程体系，建设课程群，提高教学效果，促进教学质量与教学改革工程的全面实施与整体提升。

四、结束语

实现独具特色的新型交叉学科研究生创新教育模式研究，实现扎实的信息技术背景、服务数字医疗领域的基础研究和应用开发研究，建设产学研研发平台和研究生培养平台，利用现有多企业协作的省部级科技平台，培养更具活力、创新型研究生人才，必须探索本学科专业硕士的培养方法和教学改革模式，在可能情况下与我国“卓越计划”进行有效接轨，探索在数字医疗人才培养领域开展应用型、工程型、创新性卓越工程师的可行性[4]。显而易见，只有注重过程管理、完善考核评价体系，学生能力的提高才有内在的驱动力，才能保证“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式成功实施。

参考文献：

[1]张阳德，，任力锋.生物医学工程教育模式和人才培养途径的探讨[J].中国医学工程，2004，12（3）：106-107.

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关键词：

生物工程；人工生命；组织工程；人工组织；人工器官

0引言

从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统，是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性，以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。

1材料技术型生物医学工程

此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织，其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来，亦或是增强人体某一部分功能的材料，因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应，确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势，即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料，应确保其具备良好的生物相容特点；亲水特性；性；预防组织粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果，使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种：

（1）无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性，同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。

（2）金属生物材料。①毒性较低，弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料，如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。

（3）生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。

2组织工程与人工组织

目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤，而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面：

（1）自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复，例如，对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。

（2）异体移植。例如，某患者在遭遇意外事故时，家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题，同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大，供体不足情况十分显著。

（3）人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况，但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显，绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官，也就是进行结构组织，代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想，而已经走进了现实生活当中，可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。当前，组织工程研究的主要内容即为：适宜的母体细胞来源；能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质；可应用在促进细胞组织再生长的因子；以及组织间的相容性。开展组织工程通常会应用以下三种策略：

（1）细胞以及生物材料的杂化体系，例如由小块活体组织将特异细胞分离出来，通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中，在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内；伴随着组织缺损部位的重新构建，聚合物将会逐渐降解并消失。

（2）仅具备生物降解材料体系，借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构，在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构，并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷，其孔隙架构与人体骨架构极为接近，可被应用在骨组织工程支架中。

（3）细胞体系，经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。

3结束语

总之，从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法，来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物，也就是人工组织，因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。

参考文献：

[1]杨国为,陈国江,涂序彦等.广义人工生命的科学基础(Ⅱ)--生物工程基础[J].计算机工程与应用,2013(09).

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前言

三维打印（Three Dimension Printing，简称3DP）属于一种快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术，它由计算机辅助设计（CAD）数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代，1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术，并于1986年成立了3D Systems公司，开发了第一台商用立体光敏3D打印机，1988年，斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术（FDM）并于1989年成立了Stratasys公司，随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术，华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等，纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。

1998年，清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域，提出生物制造工程学科概念和框架，并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备，为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞（living cells）、生物活性因子（proteins and bio-molecules）及生物材料 （biomaterials）为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构，是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科，它是目前3D打印技术研究的最前沿领域，也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2，3]。

1 3D打印技术的分类

目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]：

1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印

粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术，其工艺过程如下：首先，在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料；其次，依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上，使粉末材料粘结，形成单位实体截面层；再次，将工作台下降一个单位层厚；最后，重复第一步至第三步，逐层堆砌，形成三维打印产品。其存在缺点是，通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低，一般需要后续工艺提高其强度，但后续处理工艺会导致零件体积收缩，变形严重。

1.2 光固化3D打印（光敏三维打印）

该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型，光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术，喷头沿X方向往复运动，根据零件的截面形状，选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓，在紫外光照射下光固化材料边打印边固化，层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是，当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石，生物玻璃等材料自身不是光敏性材料，需与光敏材料混合使用，因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。

1.3 熔融材料3D打印成形

熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形（FDM）专利技术，分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态，根据零件截面形状，选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓，并迅速冷却固化，层层堆积至制件成形完毕，其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥，不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质，有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大，容易造成阻塞现象，因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。

除三维打印外，应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形（SLA）、选择性激光烧结成形（SLS）堆叠、实体制造（LOM）、熔融堆积成形（FDM）等，但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统，且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此，三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术，发展潜力巨大，在医学中的应用前景广阔，其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。

2 三维仿生重构建模技术的发展

基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模，生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展，人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是，二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息，医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系，可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型，因此，基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。

由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型，只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型，并生成为快速成型机可以接受的STL（Stereo Lithography）格式图形文件，才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来，欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃，其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展，并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来，代表着这一技术领域未来的发展方向。

在市场应用领域，国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统，其中，比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内，中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统，系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据，具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建，并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理，为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵，且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。

3 3D打印技术在生物医学工程中的应用

3D打印技术在生物医学工程中应用广泛，其应用领域大致包括：体外器官模型、仿生模型制造；手术导板、假肢设计；个性化植入体制造；组织工程支架制造；生物活体器件构建以及器官打印；药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。

3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划，它能有效地提高诊断和手术水平，缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通，为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息，从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。

3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体，实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢，可提高假肢设计的精确性，提高手术精确度，确保患者的功能恢复，减少患者的痛苦。

3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织，需要个性化定制。如人类面部颌骨（包括上下颌骨） 形态复杂， 极富个性特征， 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨，需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合，人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。

3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构，使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征，赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。

3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作，首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称，他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形儿童的器官移植。

3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法，对可能作为药物使用的物质（采样）进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选，需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较，因此有研究人员指出通过3D打印技术，精确设计仿生组织药物病理作用模型，可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近，四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构，通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型（如图1-c），该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上，受到3D打印研究领域的广泛关注。

3D打印在生物医学工程中应用：（a）3D打印磷酸钙骨组织工程支架； （b）3D打印细胞、活体器官构件；（c）3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。

4 结束语

三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段，3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用，其应用以及发展现状表明：3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮，发展我国生物三维打印技术，对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。

参考文献

[1]Kenichi Arai1， Shintaroh Iwanaga， HidekiToda， Capi Genci， Yuichi Nishiyama， Makoto Nakamura. Three-dimensional inkjet biofabrication based on designed images[J]. Biofabrication， 2011， （3）.

[2]Calvert P. Materials Science： printing cells[J]. Science， 2007.

[3]Mironov V， Reis N， Derby B. Bioprinting： a beginning[J]. Tissue Enginerring. 2006.

[4]Karoly Jakab， Francoise Marga， Cyrille Norotte， Keith Murphy， Gordana VunjakNovakovic， Gabor Forgacs. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells[J]. Biofabrication， 2010， （2）.

[5]Vladimir Mironov， Richard P. Visconti， Vladimir Kasyanov， Gabor Forgacs， Christopher J. Drake， Roger R. Markwal. Organ printing： Tissue spheroids as building blocks[J]. Biomaterials， 2009， （30）.

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[中图分类号]G633.91 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2012）10-0227-01

20世纪末与21世纪初，人们发现，当代科学的发展和重大科学技术成就的取得，越来越依赖于不同学科之间的交叉与融合，许多有影响的科技成果，都是在学科的交互和交叉点上取得的。典型的例子是2003诺贝尔医学奖，它们的获得者是物理学科（曼斯菲尔德）和化学学科（劳特布尔）的研究背景，他们的研究与医学研究的交叉结合产生了对人类发展具有极大影响的杰出成果——核磁共振图像技术在临床诊断和医学研究上的突破。

一、交叉学科内涵和生物学实例

1.交叉学科内涵。交叉学科指的是两个或多个学科相互合作，在同一个目标下进行的学术活动。

2.生物科学领域中的交叉学科实例。

（1）生物化学；（2）生物医学工程；（3）生物信息学；（4）生物物理学；（5）生物数学。

二、交叉学科复合式教学体系内涵及生物交叉学科优势

（一）交叉学科复合式教学体系内涵

交叉学科复合式教学体系是指以交叉学科为基础，以培养复合型人才为目标，遵循系统原则，采用复合式设计方法，对教学要素（教学目标、教学理念、教学主体、教学方法、教学内容、教学管理、教学原则、教学手段、教学评价等）进行交叉复合，达到优化匹配，形成高效的人才生成复杂系统，具有开放性、复杂性、实践性、实用性、创新性及综合性等特征的教学体系。[1]

（二）生物交叉学科优势

1.交叉学科的范式是：A领域的研究问题，用B领域的方法。而这种研究方法和研究问题的重新组合，往往能产生很多新的发现，从而使得交叉学科能够得以蓬勃发展。这也是最大优势。

2.生物交叉学科优势。（1）它融合了不同学科的范式，推动了以往被专业学科所忽视的领域的研究，打破了专业化的垄断现象；（2）增加了各学科之间的交流，形成了许多新的学科；（3）创造了以“问题解决”（problem-soving）研究为中心的研究模式，推动了许多重要实践问题的解决。[2]

3.生物交叉学科实例包括：（1）生物化学；（2）化学生物学；（3）生物医学工程；（4）生物信息学；（5）生物物理学；（6）生物数学。

三、佳木斯大学生物交叉学科创新人才培养模式的实践

1.本科生导师制。导师制是一种教育制度，与学分制、班建制同为三大教育模式。导师制由来已久，早在19世纪，牛津大学就实行了导师制，其最大特点是师生关系密切。[3]

2.佳木斯大学生物交叉学科本科生创新能力训练体系模式。（1）佳木斯大学生物交叉学科本科生研究性学习的训练模式；（2）佳木斯大学生物交叉学科本科生研究型讨论的训练模式；（3）佳木斯大学生物交叉学科本科生研究课题文献资料查询和综述、成果总结发表和研究论文写作的训练模式。

3.佳木斯大学生物交叉学科本科研究型毕业设计模式。佳木斯大学生命科学学院教学指导委员会按照教育部的有关规定和人才培养目标的要求，根据生物交叉学科专业人才培养的规律、特点和实际，制定符合生物交叉学科特点的《本科毕业论文（设计）工作管理办法》。

4.佳木斯大学生物交叉学科本科生职业技能鉴定培养模式。佳木斯大学职业技能鉴定所面向佳木斯大学生物交叉学科本科生及社会需求，开展职业技能鉴定。在大学生中开展“双证书”制度，提高学生的职业技能水平和就业竞争力。

5.佳木斯大学生物交叉学科本科生攻读第二学位培养模式。

6.佳木斯大学生物交叉学科本科生课外自主科研与合作科研培养模式。（1）自主科研：佳木斯大学生命科学学院生物交叉学科本科生课外早期探索自己感兴趣的研究方向；结合毕业设计（论文），继续从事和完成他们自己的研究课题。（2）合作科研：佳木斯大学生命科学学院生物交叉学科本科生课外早期经过探索和初步训练以后，参加教师的高层次科研项目的研究，结合毕业设计（论文），继续从事和完成他们自己的研究课题。[4]

【参考文献】

[1]胡树华，兰飞，范文芳.交叉学科的复合式教学体系设计研究[J].江苏高教，2007.7：69-71.

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主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国解剖学会

出版周期：双月刊

出版地址：陕西省西安市

语

种：双语

开

本：大16开

国际刊号：1000-7547

国内刊号：61-1061/R

邮发代号：52-214

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1985

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉：