智能醫(yī)工融合新工科人才培養(yǎng)模式探索與實踐

朱文興

（山東大學控制科學與工程學院，山東濟南 250061）

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦酥尽?016年12月，習總書記指出，“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比任何時候都更加強烈”。當前世界范圍內新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進行，綜合國力競爭日趨激烈。為推動工程教育改革創(chuàng)新和發(fā)展，2017年教育部奏響了新工科三步曲，即著名的“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，拉開了全國新工科建設與探索的大幕。此后各高校和科研院所紛紛緊跟新工科建設大潮，組織召開各類新工科專業(yè)建設與發(fā)展研討會，推進新工科人才培養(yǎng)模式的探索、實踐與發(fā)展。2018年天津大學和南開大學率先申請設置“智能醫(yī)學工程”新工科專業(yè)，著力培養(yǎng)醫(yī)工復合型人才，引領醫(yī)學與工程科學的交叉融合發(fā)展[1]。2019—2021年國內先后有62 所高校設置了智能醫(yī)學工程專業(yè)，醫(yī)工融合專業(yè)發(fā)展趨勢明顯向好。

1 國內醫(yī)工融合型人才培養(yǎng)的現(xiàn)況

醫(yī)工復合型人才培養(yǎng)最早可追溯到上個世紀90年代，東南大學曾推出醫(yī)工七年制（醫(yī)學四年，工學三年）培養(yǎng)模式，可授予醫(yī)學和工學雙學位，后因諸多原因未能持續(xù)辦學，但這是國內較早進行醫(yī)工結合人才培養(yǎng)模式的實踐。此后醫(yī)工交叉融合人才培養(yǎng)的探索與實踐就從未停止。顧鳴敏等[2]針對國內研究型大學在學科交叉及醫(yī)工結合方面的現(xiàn)狀，提出應抓住第三次生命科學革命帶來的機遇，著重在理念、目標、體制、機制、人才和特色等方面狠下功夫，全面推進醫(yī)工結合的建議。南京醫(yī)科大學段磊[3]遵循“醫(yī)工結合、貼近臨床、注重創(chuàng)新”的辦學思路，構建了復合型人才培養(yǎng)體系，在人才培養(yǎng)方案、實踐教學體系、師資隊伍建設、學生創(chuàng)新思維訓練等方面進行了探索和實踐，充分體現(xiàn)學科交叉，突出醫(yī)工結合，形成鮮明特色，成績斐然。WALTMAN 等[4]利用文獻統(tǒng)計計量方法探索工程和物理科學與健康生命科學之間的關系，認為醫(yī)工融合是工程科技發(fā)展的必然趨勢，醫(yī)工復合型人才培養(yǎng)需求迫切。姚紅梅等[5]運用SWOT 法分析醫(yī)工理學科交叉發(fā)展的內部優(yōu)勢和劣勢、外部機遇和威脅，結合某高校的實際和特色，積極探索科學有效、切實可行的醫(yī)工理學科交叉融合發(fā)展戰(zhàn)略，提出發(fā)揮優(yōu)勢、抓住機遇，改進劣勢、規(guī)避威脅，推動醫(yī)工理交叉學科的健康發(fā)展。重慶醫(yī)科大學張煉等[6]為適應醫(yī)學發(fā)展需求，以醫(yī)工交叉的培養(yǎng)理念、產(chǎn)學研用融合的培養(yǎng)機制、兩前移、兩貫通的培養(yǎng)途徑，積極進行醫(yī)工融合人才培養(yǎng)。在培養(yǎng)理念和目標定位、課程體系與教學內容構建、學生創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)等方面進行了成功探索和實踐，成為科研引領教學改革的范例。朱松盛等[7]認為要培養(yǎng)醫(yī)工復合型創(chuàng)新人才，不僅需要理工科與醫(yī)科知識進行疊加，而且要根據(jù)社會需求將相關學科知識有機融合，發(fā)揮1+1 大于2 的效益。王夢溪等[8]認為隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，醫(yī)學已經(jīng)進入智能醫(yī)療的時代，醫(yī)學教育和人才培養(yǎng)等各個方面正被重新定義。何峰等[9]認為智能醫(yī)學工程專業(yè)的設立，標志著工程對醫(yī)學的支撐已經(jīng)從早期的“醫(yī)工交叉”“醫(yī)工結合”層次步入了“醫(yī)工融合”新階段。上述醫(yī)工融合人才培養(yǎng)模式的探索，有些是建議和政策性的，有些是面向研究生的，全面體現(xiàn)了新醫(yī)科和新工科的發(fā)展需求。

2 醫(yī)工融合型人才培養(yǎng)存在的主要問題

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術的發(fā)展，對醫(yī)工融合人才培養(yǎng)提出了更高的要求，上述研究較少考慮智能時代下的本科新工科人才培養(yǎng)模式的探索與實踐，目前醫(yī)工融合型人才培養(yǎng)主要還存在如下問題：（1）醫(yī)學和工學培養(yǎng)割裂較為嚴重：在新工科發(fā)展之前，醫(yī)學工程人才培養(yǎng)主要以生物醫(yī)學工程專業(yè)為主，出現(xiàn)醫(yī)工融合嚴重不足的問題，如教學理念陳舊，課程體系中醫(yī)學課程偏少，指導教師以工科學院老師為主，實習場所只有醫(yī)療企業(yè)而脫離醫(yī)院主陣地，沒有建立“課程思政”育人體系，醫(yī)學學科與工程學科嚴重割裂和分離，缺乏融合。（2）醫(yī)工交叉人才培養(yǎng)體系相對滯后于人工智能時代的發(fā)展：醫(yī)療“大數(shù)據(jù)”早就成為醫(yī)學領域的熱點名詞，對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的利用和處理的需求日益增加，天津大學和南開大學率先成立智能醫(yī)學工程專業(yè)，推動醫(yī)工交叉融合發(fā)展的步伐。國內有關高校陸續(xù)申請設置智能醫(yī)學工程專業(yè)，但課程體系、實踐平臺等仍相對落后于智能時代。

3 醫(yī)工融合人才培養(yǎng)路徑和方法

3.1 頂層設計，重構體系，建立四類“融合”的知識結構和課程體系 通過調研原有相關工科專業(yè)的課程體系和培養(yǎng)方案，進行頂層規(guī)劃設計，重構知識體系。修訂醫(yī)工融合專業(yè)培養(yǎng)方案，制定全新的知識結構和課程體系，實現(xiàn)“通專融合、醫(yī)智融合、理實融合、科教融合”，即將通識課程與專業(yè)課程、醫(yī)學課程與工學課程、理論課程與實踐課程、科研成果與教學內容通盤考慮，融合成為一個有機互聯(lián)、因果相承的課程體系。

3.2 一“生”多導，多師聯(lián)導，有組織地施行“1+N”的指導教師制度 醫(yī)工融合專業(yè)的學科交叉性強，學生可能到不同學科環(huán)境里學習、實習和實踐訓練，所接觸到的教師工科、醫(yī)學專業(yè)背景不同，醫(yī)院臨床或醫(yī)療企業(yè)指導實踐的經(jīng)驗不同等，如果為學生只配備一或兩名導師難以滿足學生需求。因此，聯(lián)合醫(yī)學院、醫(yī)院、醫(yī)學研究院（所）、醫(yī)療企業(yè)等機構組織師資力量開展實踐教學體系建設和學生日常指導，嘗試開展“多師聯(lián)導，一‘生’多導”的導師制度。根據(jù)實際教學和學生成長需求，有組織地為學生選配工科、醫(yī)科、醫(yī)院、企業(yè)等多個導師指導，實施多個導師聯(lián)合指導多名學生的制度，為學生培養(yǎng)提供強大助力。

3.3 產(chǎn)教融合，實踐育人，推行“3+1”創(chuàng)新實踐教育模式 探索與實踐“3+1”（3年院內+1年院外）產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)新模式，打造校醫(yī)企聯(lián)合培養(yǎng)的創(chuàng)新實踐教育體系，建立學院與醫(yī)院、科研院所、企業(yè)聯(lián)合協(xié)同育人機制，形成常態(tài)化的人才教育和培養(yǎng)機制，提升學生科技創(chuàng)新實踐能力。（1）整合校醫(yī)企資源，構建醫(yī)院、企業(yè)和學生溝通交流的橋梁。（2）實行深度實習制，設立暑期實習月，專人負責。（3）建立醫(yī)院、科研院所、企業(yè)導師庫，實現(xiàn)學生與導師面對面座談，一對一線上交流。（4）組織項目驅動式的綜合訓練與實踐課程（design centered learning，DCL）。

4 山東大學智能醫(yī)學工程專業(yè)開設的實踐與成效

對醫(yī)工交叉融合人才培養(yǎng)模式以山東大學智能醫(yī)學工程專業(yè)為例進行實踐和驗證，該專業(yè)實施有條件7年本碩貫通制培養(yǎng)，堅持小班化教學，特別適合于開展教學改革和人才培養(yǎng)模式的探索與實踐。

4.1 創(chuàng)新舉措 （1）重構智能醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)方案的課程體系，充分考慮通識課與醫(yī)學、工學專業(yè)課的融合，人工智能與醫(yī)療大數(shù)據(jù)、影像學或機器人等課程的融合，基礎理論課程與醫(yī)學或臨床實踐課的融合，科研成果與以解決復雜工程問題為目的的項目驅動式（DCL）實踐訓練課程的融合等，創(chuàng)新設計“通專、醫(yī)智、理實和科教”四融合的課程體系。（2）聯(lián)合校內醫(yī)學院、醫(yī)院和校外醫(yī)療企業(yè)和科研機構等，通過簽訂聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議、建立實踐教育基地等方式，將師資隊伍擴展到醫(yī)院、企業(yè)和科研機構，建立一支來自不同專業(yè)背景的指導教師隊伍，為學生在醫(yī)學、工學基礎知識和臨床實際應用中選配專業(yè)導師作為他們成長道路上的引路人和指導者。嘗試組建一個（組）學生對應一組導師的辦法，通過定期組織座談、研討、答疑、學術講座和線上微信互動交流等形式，實現(xiàn)“多師聯(lián)導”的多對多指導，充分發(fā)揮導師的作用。（3）與科研水平高的醫(yī)院、先進醫(yī)學技術研究院（所）或大中型醫(yī)療企業(yè)等簽訂醫(yī)工交叉融合人才培養(yǎng)合作協(xié)議，實施3年院內，1年院外培養(yǎng)的“3+1”創(chuàng)新實踐育人提升計劃，根據(jù)智能醫(yī)學工程專業(yè)學生個人意愿安排到醫(yī)院、醫(yī)學科研機構或醫(yī)療企業(yè)進行開展項目驅動式實踐訓練。

4.2 實施效果 通過實施上述創(chuàng)新舉措，山東大學智能醫(yī)學工程專業(yè)得到迅速發(fā)展，入選2021年度國家級一流本科專業(yè)建設點，獲得山東省第九屆優(yōu)秀教學成果獎特等獎1 項，一等獎2 項，山東大學教學成果獎一等獎3 項，二等獎2 項，山東省自動化學會教學成果獎特等獎1 項，一等獎2 項。專業(yè)教師出版新編教材5 部，建設大學慕課7 門（2 門英文）。青年教師教學技能得到提升，參加山東省教學比賽獲省級一等獎1 項，二等獎2 項。通過醫(yī)工交叉專業(yè)建設，成功培育8 個校級學科交叉科研團隊，成為醫(yī)工交叉、科教互哺的典型代表。通過實行多師聯(lián)導制度和項目驅動式教學方式提升了學生的動手實踐能力，近三年該專業(yè)學生參加全國大學生生物醫(yī)學工程設計大賽、中國機器人工程大賽、中國大學生電子設計競賽等國家級比賽取得非常好的成績，共獲國家級特等獎3 項，一等獎17 項，二等獎10 項，三等獎13 項。

學科交叉融合是未來專業(yè)建設發(fā)展的必然趨勢，醫(yī)工、文工、理工和工工交叉等專業(yè)融合模式已成為現(xiàn)代新興戰(zhàn)略專業(yè)的主流。教育部不斷推動四新建設，必將帶動醫(yī)工融合專業(yè)更加快速發(fā)展，助力培養(yǎng)更多適應時代發(fā)展的智能醫(yī)學新工科人才。