基于“醫(yī)工融合”的新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探討

張堃 付君紅

摘要：文章針對(duì)目前國(guó)家大力促進(jìn)新工科建設(shè)的背景，結(jié)合當(dāng)下醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)邁入人工智能的發(fā)展階段，市場(chǎng)對(duì)“醫(yī)工融合”的復(fù)合型人才需求越來(lái)越大的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了以工科為基礎(chǔ)開(kāi)展“醫(yī)工融合”的可行性以及目前“醫(yī)工融合”面臨的困境。此外，以自動(dòng)化專業(yè)、電子信息和計(jì)算機(jī)專業(yè)為平臺(tái)，以醫(yī)學(xué)為應(yīng)用載體，通過(guò)分析設(shè)置“醫(yī)工融合”特色人才培養(yǎng)模式、“醫(yī)工融合”科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè)和加強(qiáng)大學(xué)與醫(yī)院及相關(guān)企業(yè)的合作等方面提出了培養(yǎng)“醫(yī)工融合”特色新工科人才的可行性建議。

關(guān)鍵詞：新工科;醫(yī)工融合;人才培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0240-03

“新工科”建設(shè)是國(guó)家提出教育改革新要求，多學(xué)科融合的教育模式成為當(dāng)下教育改革的主流，一些新工科主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動(dòng)。對(duì)于大學(xué)來(lái)講，充分理解新工科建設(shè)的必要性，全面考量工科新方向、工科新要求，加速培育高新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的復(fù)合型工程技術(shù)人才，對(duì)傳統(tǒng)工程專業(yè)進(jìn)行升級(jí)，提前布局未來(lái)戰(zhàn)略人才培育是當(dāng)下大學(xué)面對(duì)的問(wèn)題。這就需要大學(xué)探索建立新工科建設(shè)的新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向、從專業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉融合、從適應(yīng)服務(wù)轉(zhuǎn)向支撐引領(lǐng)。以醫(yī)學(xué)為例，隨著智能化醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域越來(lái)越關(guān)注“醫(yī)工融合”，企業(yè)對(duì)“醫(yī)工融合”的人才需求越來(lái)越大。因此，對(duì)于大學(xué)來(lái)講，促進(jìn)“醫(yī)工”交叉，推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作協(xié)同育人，培養(yǎng)具有跨學(xué)科的復(fù)合型新工科人才顯得尤為重要。本文就以工科專業(yè)為基礎(chǔ)，應(yīng)用醫(yī)科實(shí)踐平臺(tái)，圍繞“醫(yī)工融合”的教育模式進(jìn)行了初步探索。

一、基于工科專業(yè)的“醫(yī)工融合”教育模式的探索

（一）以工科為基礎(chǔ)探索“醫(yī)工融合”的可行性

目前我國(guó)已有一些綜合性大學(xué)以醫(yī)學(xué)專業(yè)為基礎(chǔ)開(kāi)展“醫(yī)工融合”教育。這類(lèi)學(xué)校的醫(yī)學(xué)專業(yè)多為五年制教育，在這五年期間，醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生需要熟練掌握醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)以及積累一定的臨床經(jīng)驗(yàn)，與此同時(shí)，還要求其掌握一定的工程技術(shù)，這無(wú)疑大大加重了醫(yī)科學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。我們探索的是在一些具備醫(yī)學(xué)院、附屬醫(yī)院的綜合性大學(xué)工科基礎(chǔ)上進(jìn)行的“醫(yī)工融合”人才培養(yǎng)模式，即在原先的工科專業(yè)基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)立“醫(yī)工融合”的專業(yè)方向，讓學(xué)生了解一些醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)掌握醫(yī)學(xué)圖像的識(shí)別或醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析的方法，并培養(yǎng)學(xué)生利用工科的技術(shù)來(lái)解決醫(yī)學(xué)圖像的識(shí)別或醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)分析。

醫(yī)學(xué)人工智能領(lǐng)域是數(shù)字化醫(yī)學(xué)和智能化醫(yī)學(xué)的高級(jí)階段，它們都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、數(shù)學(xué)等學(xué)科的支撐。所以醫(yī)學(xué)事業(yè)的推進(jìn)除了依靠醫(yī)務(wù)工作者外，還依賴大量掌握計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)的工科人才。目前，人工智能已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)虛擬助理、藥物挖掘、疾病輔助診斷、可穿戴設(shè)備等許多方面，并在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域中已經(jīng)產(chǎn)品化，實(shí)際幫助醫(yī)生輔助診斷。這大大刺激著全球更多的公司加入人工智能技術(shù)醫(yī)學(xué)診斷的探究中?？梢?jiàn)以人工智能為基礎(chǔ)，將醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作為研究和應(yīng)用平臺(tái)，是推動(dòng)“新工科”建設(shè)的重要方向。

（二）“醫(yī)工融合”面臨的困境

目前，中國(guó)多數(shù)大學(xué)院系的設(shè)置是基于單一學(xué)科的，而且學(xué)科眾多，這就不可避免地造成了每種學(xué)科知識(shí)面過(guò)于狹隘的問(wèn)題。在這種單一學(xué)科的教育模式下，容易導(dǎo)致教師思維僵化，學(xué)生學(xué)術(shù)視野狹隘，嚴(yán)重地阻礙了多學(xué)科融合以及跨平臺(tái)合作的學(xué)術(shù)交流?；谝陨犀F(xiàn)狀，在提出新研究方向、發(fā)現(xiàn)新研究突破點(diǎn)和運(yùn)用新研究方法等方面受到很大限制。尤其當(dāng)下稀缺具有醫(yī)工交叉學(xué)科背景的高級(jí)工程師，而對(duì)于多數(shù)醫(yī)科或工科學(xué)科帶頭人，鼓勵(lì)其突破知識(shí)壁壘，開(kāi)展跨學(xué)科交流與研究非常困難。

就我國(guó)現(xiàn)行的管理體制來(lái)看，對(duì)教師的評(píng)價(jià)以個(gè)人考核為主，具體指標(biāo)往往是發(fā)表論文數(shù)，經(jīng)手省級(jí)或國(guó)家級(jí)項(xiàng)目等，而且評(píng)價(jià)周期較短，這就要求教師在短時(shí)間內(nèi)要達(dá)到一定的成果數(shù)目。這恰恰不利于新工科的探索以及“醫(yī)工融合”學(xué)科的發(fā)展，因?yàn)橐粋€(gè)交叉學(xué)科的建立，往往伴隨著較長(zhǎng)的探索過(guò)程，較多的資金投入以及成果的不確定性，導(dǎo)致了新一代年輕教師更多地關(guān)注個(gè)人得失而無(wú)暇顧及交叉學(xué)科的探索與嘗試。

對(duì)于學(xué)生而言，興趣是最好的導(dǎo)師，醫(yī)科與工科的融合教育并不是簡(jiǎn)單的知識(shí)灌輸，而是需要學(xué)生自發(fā)的認(rèn)同“醫(yī)工融合”的現(xiàn)實(shí)意義，自愿投身到“醫(yī)工融合”的事業(yè)建設(shè)中來(lái)，那么如何正確引導(dǎo)學(xué)生，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。大學(xué)里的實(shí)驗(yàn)室以學(xué)院管理為單位，學(xué)科的單一導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)室彼此的獨(dú)立，這些獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室不能實(shí)現(xiàn)資源共享和平臺(tái)共用，同樣阻礙了學(xué)生興趣的激發(fā)以及思維的創(chuàng)造。

二、基于工科專業(yè)的“醫(yī)工融合”教育模式的構(gòu)建

（一）設(shè)置“醫(yī)工融合”特色人才培養(yǎng)模式

目前，我國(guó)只有生物醫(yī)學(xué)工程屬于醫(yī)工結(jié)合的專業(yè)。因此，基于工科專業(yè)開(kāi)展“醫(yī)工融合”教育模式，就是大學(xué)根據(jù)自身特色，在一些工科專業(yè)設(shè)置一些與醫(yī)學(xué)相關(guān)的專業(yè)方向。當(dāng)前，比較適合的工科專業(yè)應(yīng)是電子信息、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)專業(yè)。

在課程體系方面，可以開(kāi)設(shè)包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)圖像處理、模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)與人工智能等課程。其中數(shù)學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)放在數(shù)學(xué)建模上，編程語(yǔ)言應(yīng)包括Python、C++等緊跟人工智能潮流的通用編程語(yǔ)言。

上文提到對(duì)學(xué)生而言，興趣是最好的老師，為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)“醫(yī)工融合”的興趣，可以設(shè)立相關(guān)的課題小組，以一周為活動(dòng)周期，以小組為單位，圍繞“醫(yī)工融合”話題，組織學(xué)生進(jìn)行周邊調(diào)查，范圍涉及周邊居民、企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。學(xué)生通過(guò)查閱資料，整理調(diào)查信息并以報(bào)告的形式進(jìn)行成果匯報(bào)。學(xué)院還可通過(guò)邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜壹皩W(xué)科帶頭人開(kāi)展“醫(yī)工融合”座談會(huì)，舉辦專題講座等形式為學(xué)生開(kāi)拓視野，引起學(xué)生對(duì)當(dāng)下熱點(diǎn)問(wèn)題及一些前沿性研究的關(guān)注。實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式管理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓不同學(xué)科的學(xué)生可以共享學(xué)術(shù)資源，共用科研平臺(tái)，以團(tuán)隊(duì)形式組織醫(yī)學(xué)AI建模競(jìng)賽，提高學(xué)生面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的團(tuán)隊(duì)合作能力。為了加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)高年級(jí)已經(jīng)具備學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生，學(xué)院可安排其到附屬醫(yī)院或相關(guān)醫(yī)療單位實(shí)習(xí)。選擇合適的“醫(yī)工融合”的課題開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)，分別在工科和醫(yī)科安排雙導(dǎo)師對(duì)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，在實(shí)際問(wèn)題的處理中促進(jìn)“醫(yī)工融合”，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（二）“醫(yī)工融合”科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè)

“醫(yī)工融合”的落實(shí)離不開(kāi)一支高水平的跨學(xué)科科研隊(duì)伍。為此，大學(xué)應(yīng)大力推進(jìn)“醫(yī)工融合”科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)。一方面，有必要積極引進(jìn)有“醫(yī)工融合”背景或致力于“醫(yī)工融合”發(fā)展的學(xué)科帶頭人，以其前瞻的學(xué)術(shù)思想和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為團(tuán)隊(duì)確立明確的研究方向與目標(biāo)，促進(jìn)“醫(yī)工融合”團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。另一方面，加強(qiáng)對(duì)“醫(yī)工融合”初級(jí)人才的培養(yǎng)。組織和引導(dǎo)青年教師開(kāi)展跨學(xué)科學(xué)習(xí)與研究、參與跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)其跨學(xué)科意識(shí)與能力?？蓢L試將醫(yī)學(xué)成像和圖像處理、生物醫(yī)學(xué)傳感和臨床工程、醫(yī)學(xué)信息搜索和大數(shù)據(jù)處理等課程結(jié)合起來(lái)。通過(guò)對(duì)這些學(xué)科的研究與彼此合作，結(jié)合一些國(guó)家級(jí)或省部級(jí)項(xiàng)目，鍛煉團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)際操作與項(xiàng)目管理能力。支持青年教師進(jìn)行國(guó)際交流合作，使團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)掌握科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，從而盡快適應(yīng)新工科的挑戰(zhàn)。對(duì)青年教師的評(píng)價(jià)體系，不單僅局限于個(gè)人專業(yè)領(lǐng)域的論文或項(xiàng)目，建立相關(guān)基金鼓勵(lì)其開(kāi)展跨學(xué)科的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)及科研活動(dòng)。促進(jìn)醫(yī)、工、理等多學(xué)科交叉融合的科研隊(duì)伍的快速發(fā)展。南通大學(xué)作為地方性綜合性大學(xué)，設(shè)立“南通大學(xué)智能信息技術(shù)研究中心”作為校內(nèi)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域合作的統(tǒng)一平臺(tái)，通過(guò)設(shè)立專用經(jīng)費(fèi)，鼓勵(lì)校內(nèi)教師進(jìn)行合作，目前已經(jīng)在“理、工、醫(yī)”融合領(lǐng)域積累了不少成功案例。

（三）加強(qiáng)大學(xué)與醫(yī)院及相關(guān)企業(yè)的合作

實(shí)施“醫(yī)工融合”，必須加強(qiáng)大學(xué)與醫(yī)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)的交流合作，針對(duì)重要的臨床需求，由醫(yī)、工方合作凝練具有創(chuàng)新性的科學(xué)問(wèn)題，并有效組織不同學(xué)科領(lǐng)域研究人員開(kāi)展交叉性研究。鼓勵(lì)開(kāi)展Co-Principal investigator（Co-PI）共同項(xiàng)目主持人制度。鼓勵(lì)項(xiàng)目申請(qǐng)須來(lái)自至少兩個(gè)不同學(xué)科、不同研究團(tuán)隊(duì)的PI共同完成。參與項(xiàng)目的每位PI享有同等的權(quán)利和義務(wù)，并采取切實(shí)的措施保證每個(gè)參與單位的利益，從而在制度上保障大學(xué)、醫(yī)院和相關(guān)醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)的交叉、合作乃至融合，推動(dòng)工程的產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化。積極加強(qiáng)大學(xué)與企業(yè)的交流合作，實(shí)時(shí)關(guān)注相關(guān)企業(yè)發(fā)展需求，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，有效利用和共享三方的科研資源，最終建成大學(xué)數(shù)字化科研平臺(tái)和基于大數(shù)據(jù)的聯(lián)合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息的數(shù)據(jù)共享。深化與醫(yī)院、行業(yè)企業(yè)之間的合作，人才共育，促成“學(xué)生本位”的教學(xué)目標(biāo)觀。通過(guò)設(shè)立醫(yī)院、企業(yè)兼職導(dǎo)師、兼職授課教師、建立就業(yè)實(shí)踐基地等方式，提前摸清用人單位的崗位需求，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn)和指導(dǎo)，從而提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

三、結(jié)語(yǔ)

在新工科建設(shè)背景下，以工科本科教育為主體，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為核心，以自動(dòng)化專業(yè)、電子信息及計(jì)算機(jī)專業(yè)為平臺(tái)，以醫(yī)學(xué)為應(yīng)用載體，設(shè)置“醫(yī)工融合”特色人才培養(yǎng)模式，使學(xué)生同時(shí)具備工程技術(shù)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用能力，以達(dá)到提升人才培養(yǎng)綜合能力和工程創(chuàng)新素質(zhì)的目的，滿足“新工科”背景下對(duì)工程技術(shù)人才的需求。

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