生物醫(yī)學(xué)工程國際化人才培養(yǎng)的需求與探索
——以北京工業(yè)大學(xué)為例

郝冬梅 楊琳 李旭雯 楊益民 張松

0 引言

中國經(jīng)濟(jì)的快速、持續(xù)增長，提升了中國的國際地位和影響力。同時(shí)，國家面臨的國際競爭和挑戰(zhàn)也逐漸加劇。建設(shè)世界一流大學(xué)，必須多角度、全方位地對外開放，加強(qiáng)與國際高水平大學(xué)的交流合作。國家的教育規(guī)劃綱要和重大戰(zhàn)略決策中都對國際交流與合作、師資隊(duì)伍、創(chuàng)新型的國際化人才提出了明確的要求。學(xué)校應(yīng)該創(chuàng)造條件，為學(xué)生營造國際化的培養(yǎng)氛圍[1]。教師應(yīng)該樹立國際化的教育理念，不斷提升國際化教育水平。國際化人才應(yīng)該具有國際視野、通曉國際規(guī)則、有能力參與國際事務(wù)和國際競爭[2-3]。

國際上經(jīng)濟(jì)、科技和教育發(fā)達(dá)國家都很重視國際化人才培養(yǎng)[4]。美國高校把國際化人才的培養(yǎng)納入其人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)通曉國際問題的各類專家。英國為了提高研究生教育的國際化水平，專門成立了語言中心，幫助學(xué)生提高學(xué)術(shù)英語寫作能力。聯(lián)合學(xué)位是日本研究生國際化人才培養(yǎng)的重要手段。日本大學(xué)與國外合作大學(xué)共同開發(fā)課程，彈性學(xué)分管理，建立師資培訓(xùn)制度，大幅提升教師的國際化教學(xué)能力和英文授課比例。新加坡的公立大學(xué)建立了現(xiàn)代化的大學(xué)管理制度，推動了國際化人才培養(yǎng)體系建設(shè)，呈現(xiàn)高度的國際化教育水平，得到了世界公認(rèn)[5]。

最近幾年，國內(nèi)各大高校都在不同范圍內(nèi)開展關(guān)于培養(yǎng)模式、課程建設(shè)和學(xué)術(shù)交流平臺建設(shè)等方面的國際化研究和探索[6]。以北京工業(yè)大學(xué)為例，學(xué)校辦學(xué)定位是“立足北京，融入北京，輻射全國，面向世界”。學(xué)校以建設(shè)“國際知名、有特色、高水平大學(xué)”為發(fā)展目標(biāo)，致力于培養(yǎng)通曉國際規(guī)則、具有國際競爭力和國際視野的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。作為國際化人才培養(yǎng)的重要方式，學(xué)校為本科生和研究生開辟了眾多校際交流和境外留學(xué)的渠道，至今已與世界上近30個(gè)國家和地區(qū)的近140所高校、研究機(jī)構(gòu)正式建立了友好合作關(guān)系。為了加速推進(jìn)國際化發(fā)展進(jìn)程，學(xué)校還制定了 “青年導(dǎo)師國際化能力發(fā)展計(jì)劃”，不斷提升教師的國際化交往能力，確立了“國際會議有聲音、國際組織有位置、國際競賽有名次、國際項(xiàng)目有參與”的發(fā)展目標(biāo)。在北京工業(yè)大學(xué)推進(jìn)本科生和研究生國際化教育的實(shí)踐中，筆者分析了生物醫(yī)學(xué)工程(biomedical engineering,BME)國際化人才培養(yǎng)的需求，探索多維度的培養(yǎng)模式。

1 生物醫(yī)學(xué)工程國際化人才培養(yǎng)的需求分析

生物醫(yī)學(xué)工程具有理、工、醫(yī)相結(jié)合的交叉學(xué)科特點(diǎn)，它應(yīng)用工程的理論、技術(shù)和方法，研究和解決生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的科學(xué)問題[7],提高疾病的診斷和治療水平，為人類健康服務(wù)。BME的研究對象是人體的組織器官，較少受政治、經(jīng)濟(jì)、歷史和文化的影響，研究結(jié)果具有國際通用性強(qiáng)、可比性強(qiáng)的特點(diǎn)，適合在全球范圍內(nèi)進(jìn)行交流合作，因而培養(yǎng)BME國際化人才具有行業(yè)優(yōu)勢，勢在必行。

1.1 科學(xué)研究國際化的需求

在全球化的大科學(xué)時(shí)代，單靠一個(gè)國家的力量往往難以解決越來越復(fù)雜、多樣、大規(guī)模的科學(xué)問題，國際范圍的科研合作是大勢所趨。人類社會正面臨諸多共同挑戰(zhàn)，新冠疫情的防控，進(jìn)一步提示各國科學(xué)家應(yīng)加強(qiáng)理解、互信和交流，共同推出切實(shí)有效的科研成果。BME研究就是要解決醫(yī)學(xué)中的難題，為疾病診療、保障人類健康服務(wù)。BME專業(yè)科技含量高，與高新技術(shù)結(jié)合緊密，國際化明顯，新知識、新技術(shù)引進(jìn)與輸出頻繁，在全球范圍不斷推動BME的快速發(fā)展[3]，BME已成為醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的重要引擎。社會對BME專業(yè)人才需求日益增長的同時(shí)對人才質(zhì)量要求也越來越高?？蒲杏?xùn)練是人才培養(yǎng)極其重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)[5]，學(xué)生在實(shí)踐中了解科學(xué)研究的過程和方法，培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)意識和科研素養(yǎng)，使其掌握從事科學(xué)研究的基本技能，為其今后深造或進(jìn)入產(chǎn)業(yè)界打下基礎(chǔ)[8]。國際化的科學(xué)研究迫切需要國際化人才，是國際化人才培養(yǎng)的推動力。

1.2 醫(yī)療器械全球化發(fā)展的需求

作為BME的重要組成部分，醫(yī)療器械行業(yè)是涉及電子、信息、機(jī)械、醫(yī)藥等多學(xué)科交叉、知識密集、資金密集的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)?！丁敖】抵袊?030”規(guī)劃綱要》表明了國家對發(fā)展高性能醫(yī)療器械的重視，強(qiáng)有力的扶持政策必將推動國產(chǎn)替代醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。越來越多的中國醫(yī)療器械產(chǎn)品在安全性和有效性上達(dá)到或部分超過發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品，在醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中對外競爭優(yōu)勢不斷增強(qiáng)。為了提高中國醫(yī)療器械的技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭能力，培養(yǎng)具有國際視野、掌握國外醫(yī)療器械法規(guī)的專業(yè)人才非常必要。出口美國的醫(yī)療器械需要獲得FDA認(rèn)證，包括確定產(chǎn)品的分類、選擇美國代理人、注冊準(zhǔn)備、提交510(k)文件進(jìn)行文件評審、企業(yè)注冊和產(chǎn)品列名等過程。投放于歐洲市場的醫(yī)療器械必須符合歐盟法規(guī)，產(chǎn)品必須申請CE認(rèn)證。醫(yī)療器械產(chǎn)品投放到日本市場必須滿足日本藥品和醫(yī)療器械法案，進(jìn)行注冊登記、產(chǎn)品分類和上市申請。

另一方面，由于相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科和制造工藝的不足，我國中高端產(chǎn)品及關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口。我國三級醫(yī)院中的高端醫(yī)療器械主要使用國外產(chǎn)品，如X線CT機(jī)、磁共振成像儀、手術(shù)機(jī)器人、體外膜肺氧合(ECMO)等，國產(chǎn)化程度較低。因而，需要加大我國醫(yī)療器械的創(chuàng)新研發(fā)力度，奮起直追，達(dá)到和超過世界先進(jìn)水平。

因此，BME專業(yè)需要培養(yǎng)國際化人才，深入理解和掌握國際、國內(nèi)現(xiàn)代醫(yī)療行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)、產(chǎn)品要求、政策法規(guī)，積極參與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和技術(shù)突破，加速成果轉(zhuǎn)化與落地。高等院校是人才培養(yǎng)的主要場所，承擔(dān)著教育、培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的責(zé)任[9]。BME人才培養(yǎng)為醫(yī)療健康領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的復(fù)合人才，符合社會的發(fā)展需求，與國家的發(fā)展趨勢相吻合。

2 生物醫(yī)學(xué)工程國際化人才培養(yǎng)模式的探討

在學(xué)校國際化的大環(huán)境下，BME學(xué)科圍繞國際化人才的培養(yǎng)需求，探索國際化辦學(xué)方式，在培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、培養(yǎng)手段上突出國際化特色，與國際教育接軌。

2.1 國內(nèi)外聯(lián)合辦學(xué)模式

通過合作辦學(xué)，引進(jìn)先進(jìn)的辦學(xué)理念、教學(xué)與管理辦法、評價(jià)體系等。培養(yǎng)具有國際競爭力的BME人才。目前，北京工業(yè)大學(xué)的BME專業(yè)已經(jīng)與英國諾丁漢大學(xué)簽署4+1培養(yǎng)協(xié)議，與美國亞利桑那州立大學(xué)和荷蘭科技大學(xué)等建立了聯(lián)合培養(yǎng)模式。近三年培養(yǎng)國際留學(xué)生近10人，出國留學(xué)生近20人。

2.2 培養(yǎng)方案的國際化特色

在BME專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中要求培養(yǎng)學(xué)生具有全球化意識和國際視野，碩士和博士研究生能用外語開展科研活動、參與國際學(xué)術(shù)交流，在學(xué)期間至少參加一次國際學(xué)術(shù)會議并做報(bào)告。學(xué)校資助研究生出國參加本領(lǐng)域頂級的學(xué)術(shù)會議，促使學(xué)生了解國際最前沿的研究，在全球范圍內(nèi)開展新理論和新技術(shù)的應(yīng)用研究。

為適應(yīng)國際化的需求，BME設(shè)置了多門雙語課程，提升學(xué)生的專業(yè)英語水平。對于本科生的雙語課程注重通識教育、基本技能的培養(yǎng)，如開設(shè)醫(yī)學(xué)信息檢索雙語課程，培養(yǎng)學(xué)生在外文數(shù)據(jù)庫中查找專業(yè)文獻(xiàn)、獲取并分析信息的能力；開設(shè)C語言編程雙語課程，督促學(xué)生在學(xué)習(xí)編程技巧的同時(shí)理解專業(yè)術(shù)語；在醫(yī)療器械法規(guī)課程中，介紹歐美等國的醫(yī)療器械管理制度。在研究生階段，雙語課程更注重專業(yè)性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，開設(shè)了生物力學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)信號處理、醫(yī)學(xué)模式識別等雙語課程，學(xué)生在理解專業(yè)知識的同時(shí)掌握專業(yè)英語的表達(dá)方式，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

2.3 國際科技競賽的參與

組織學(xué)生參加國際上BME領(lǐng)域的科技競賽，這些競賽中的命題大多來源于臨床實(shí)踐，參加這些競賽能檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。大賽的命題和答題都是英文表達(dá)，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的英語閱讀理解和寫作能力。通過參賽，增強(qiáng)了學(xué)生們的自信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣。

由美國麻省理工學(xué)院等高校創(chuàng)立的PhysioNet網(wǎng)站上，每年都會發(fā)布生物醫(yī)學(xué)信號處理領(lǐng)域的“挑戰(zhàn)”，以推動相關(guān)領(lǐng)域的研究。由胎兒心電信號獲得的胎心率是臨床評估子宮內(nèi)胎兒狀態(tài)的重要參數(shù)，北京工業(yè)大學(xué)一名碩士生提出了基于獨(dú)立成分和主成分相結(jié)合的胎兒心電信號分離算法，在2013年胎兒心電分離“挑戰(zhàn)”中各項(xiàng)指標(biāo)都排名前3位。一名博士生提出了一種基于決策樹集成的心律失常分類新方法，較好地解決了傳統(tǒng)方法在穿戴式心電數(shù)據(jù)上分類性能下降的問題，實(shí)現(xiàn)了穿戴式心電信號的智能分類，在 2017年房顫分類挑戰(zhàn)賽中取得了第二名的好成績。還有研究生在2020 Kaggle 全球小麥檢測大賽中獲得了銅牌；在英國牛津大學(xué)組織的2021年超聲圖像羊水智能檢測國際挑戰(zhàn)賽中獲得了第二名的成績。2017—2019年本科生參加美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模、國際企業(yè)管理挑戰(zhàn)賽獲二、三等獎(jiǎng)共6項(xiàng)。

2.4 國際合作項(xiàng)目的申請

在國際科研項(xiàng)目申請中，國際同行將從不同角度對項(xiàng)目進(jìn)行評議，經(jīng)過國際化的評審程序，將會大大提高科研項(xiàng)目的可行性和成功的可能性。通過合作研究，各國可以充分利用全球的技術(shù)、醫(yī)療、人力資源，提高本國的科技創(chuàng)新能力，擴(kuò)大國際影響力。近幾年，北京工業(yè)大學(xué)依托BME專業(yè)建立了智能化生理測量與臨床轉(zhuǎn)化北京市國際科技合作基地，先后獲得蓋茨基金會項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金國際(地區(qū))合作與交流項(xiàng)目、日本東北大學(xué)的合作研究項(xiàng)目資助。在項(xiàng)目的申報(bào)和實(shí)施過程中，參與項(xiàng)目的教師和學(xué)生了解到國際項(xiàng)目的申報(bào)流程、撰寫內(nèi)容、組織實(shí)施和管理方式，在國際平臺上得到鍛煉，提高了科研能力、檢驗(yàn)了研究成果。在這個(gè)過程中，逐步理解了“創(chuàng)新”的含義及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為將新產(chǎn)品推向國際市場提供了技術(shù)和資源保障。

2.5 國際交流的拓展方式

激勵(lì)學(xué)生參加各種形式的國際交流活動。鼓勵(lì)并幫助學(xué)生申請國家和學(xué)校的出國留學(xué)項(xiàng)目。最近幾年，每年都有碩士生、博士生獲得資助，前往美國、英國、日本等國家聯(lián)合培養(yǎng)。聘請國外學(xué)者作為客座教授，邀請國外學(xué)者來華交流，就具體課題與學(xué)生展開深入細(xì)致的討論。在交流期間，安排學(xué)生擔(dān)任志愿者，負(fù)責(zé)接待工作。在與國外學(xué)者的科研與文化交流中，拓展思維模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)外語的動力[10]，努力提高自身素質(zhì)。另一方面，經(jīng)常性地與國外研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行線上的專題討論，開展國際多中心的合作研究。鼓勵(lì)學(xué)生與國外學(xué)者聯(lián)合發(fā)表高水平研究論文，參與中外合作出版專著或譯著。

3 結(jié)語

綜上所述， BME國際化人才培養(yǎng)具有獨(dú)特的專業(yè)優(yōu)勢、市場需求，為醫(yī)療器械國產(chǎn)化以及國產(chǎn)器械走向國際市場提供了人才保障，具有重要意義。為推動BME專業(yè)培養(yǎng)具有國際化視野、全球思維的高層次人才，應(yīng)該制定國際化政策、引進(jìn)國際化師資、強(qiáng)化國際化的培養(yǎng)方案、營造國際化的培養(yǎng)環(huán)境，促使培養(yǎng)的BME人才能夠與各國專業(yè)人士通力合作，解決人類共同面臨的健康問題。