以醫(yī)學(xué)影像工程為特色的生物醫(yī)學(xué)工程本科人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

李菁菁，時(shí)梅林，陳明慧

（徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，江蘇 徐州 221004）

生物醫(yī)學(xué)工程是運(yùn)用工程學(xué)的原理和方法解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題，提高人類健康水平的綜合性學(xué)科[1]。生物醫(yī)學(xué)工程是多學(xué)科融合且具有特定內(nèi)涵的學(xué)科，它涉及多個(gè)學(xué)科如生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)等，應(yīng)用范圍從新設(shè)備的創(chuàng)造、新材料的研發(fā)到新方法的開(kāi)發(fā)等[2]。因此，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的課程體系涵蓋廣泛，包括基礎(chǔ)學(xué)科如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等，工程學(xué)科如電子、機(jī)械、材料、信息、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，雖然《普通高等學(xué)校本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[3]中規(guī)定了生物醫(yī)學(xué)工程類專業(yè)的主干知識(shí)體系和技術(shù)領(lǐng)域包括生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)儀器、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)信息工程、生物醫(yī)學(xué)材料、矯形工程、人工器官、神經(jīng)工程、生物醫(yī)學(xué)傳感器、生物醫(yī)學(xué)建模和仿真、組織工程、臨床工程、康復(fù)工程、醫(yī)學(xué)納米技術(shù)等，但不同的學(xué)校會(huì)根據(jù)各自的專業(yè)發(fā)展歷史、教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)有側(cè)重點(diǎn)地形成各自特色的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系[4-5]。本文將重點(diǎn)介紹徐州醫(yī)科大學(xué)以醫(yī)學(xué)影像工程為特色的生物醫(yī)學(xué)工程本科人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐。

1 徐州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)發(fā)展歷史

徐州醫(yī)科大學(xué)是一所有著六十余年辦學(xué)歷史的高等醫(yī)學(xué)院校，開(kāi)設(shè)17個(gè)學(xué)院（部）、36所附屬醫(yī)院（臨床學(xué)院），設(shè)置28個(gè)本科專業(yè)，涵蓋醫(yī)、理、工、管4個(gè)學(xué)科門(mén)類，是整個(gè)淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)辦學(xué)歷史悠久、辦學(xué)特色鮮明的一所高等醫(yī)學(xué)院校，也是該地區(qū)醫(yī)學(xué)教育、醫(yī)學(xué)科研和醫(yī)療服務(wù)的中心。徐州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)始于1997年，我校與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)辦了醫(yī)學(xué)影像工程專業(yè)，2001年開(kāi)始自主招收醫(yī)學(xué)影像工程專業(yè)方向?qū)W生，2006年經(jīng)教育部批準(zhǔn)更名為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（四年制，工學(xué)學(xué)位），2010年、2012年先后獲批江蘇省品牌專業(yè)、江蘇省“十二五”重點(diǎn)專業(yè)類，2018年獲批生物醫(yī)學(xué)工程碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科，2019年獲批江蘇省一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2020年獲國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、江蘇省品牌專業(yè)。在徐州醫(yī)科大學(xué)這樣一所地方醫(yī)學(xué)院校開(kāi)辦生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，我們歷經(jīng)二十余年的辦學(xué)實(shí)踐與積淀，形成以醫(yī)學(xué)影像工程為特色，以區(qū)域臨床資源為優(yōu)勢(shì)，緊扣國(guó)家發(fā)展需求，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜問(wèn)題思維、開(kāi)拓創(chuàng)新能力和國(guó)際化視野的復(fù)合型生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

2 以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”五大發(fā)展理念為指導(dǎo)打造理工醫(yī)深度融合師資隊(duì)伍

師資隊(duì)伍建設(shè)是專業(yè)發(fā)展、人才培養(yǎng)的根本。師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)和師資隊(duì)伍水平?jīng)Q定了專業(yè)人才培養(yǎng)的方向和特色，合理的生師比與適度的師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)比是衡量師資隊(duì)伍建設(shè)質(zhì)量高低的重要指標(biāo)[6]。徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院現(xiàn)有醫(yī)學(xué)影像學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、假肢矯形工程4個(gè)本科專業(yè)，教師醫(yī)、理、工比例為 4.4∶2.4∶3.2，具有天然的理工醫(yī)融合基礎(chǔ)，以此為依托，打造了符合新工科人才培養(yǎng)的理工醫(yī)深度融合教學(xué)團(tuán)隊(duì)。目前生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)最高學(xué)歷理、工、醫(yī)比例1∶2.6∶1.4，形成一支理工醫(yī)相結(jié)合、梯隊(duì)合理的師資隊(duì)伍，整體素質(zhì)高。學(xué)院現(xiàn)有8個(gè)教研室（影像診斷教研室、影像工程教研室、醫(yī)學(xué)圖像處理教研室、影像技術(shù)學(xué)教研室、放射治療學(xué)教研室、介入放射學(xué)教研室、超聲診斷學(xué)教研室、假肢矯形工程教研室），其中4個(gè)教研室以我校附屬醫(yī)院臨床師資為主，為醫(yī)工融合的生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供保障，8個(gè)教研室之間相互支撐、相互補(bǔ)充，基層教學(xué)組織結(jié)構(gòu)完整、規(guī)范有序。

3 模塊化課程體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的交叉融合和學(xué)生全面發(fā)展

2005年，德國(guó)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)興起模塊化課程體系改革，以應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)高校基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課分散等問(wèn)題[7]。通過(guò)模塊化課程體系的構(gòu)建，可以凸顯不同課程間的邏輯聯(lián)系，使相對(duì)分散的知識(shí)內(nèi)容整合成相對(duì)完整的知識(shí)體系。為培養(yǎng)理工基礎(chǔ)扎實(shí)、醫(yī)學(xué)知識(shí)系統(tǒng)完整的創(chuàng)新型復(fù)合人才，按照“打好基礎(chǔ)、注重實(shí)踐、突出創(chuàng)新”原則，借鑒國(guó)內(nèi)外專業(yè)課程體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，按照通識(shí)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)主干課、選修課、實(shí)踐與創(chuàng)新培養(yǎng)等方面的知識(shí)要求形成通識(shí)課程群、學(xué)科基礎(chǔ)課程群、專業(yè)主干課程群、選修課程群、實(shí)踐與科技活動(dòng)課程群的課程體系架構(gòu)，具體見(jiàn)圖1。圍繞醫(yī)學(xué)影像工程特色，開(kāi)設(shè)了醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、影像診斷學(xué)、放射治療設(shè)備等課程，使學(xué)生掌握常見(jiàn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備及其配套設(shè)施的工程構(gòu)造、工作原理和適應(yīng)工作范圍，掌握常見(jiàn)故障的分析方法和排除手段，同時(shí)了解設(shè)備的發(fā)展歷程和醫(yī)學(xué)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生具有較強(qiáng)的社會(huì)適應(yīng)能力。進(jìn)一步加大力度打造“臨床醫(yī)學(xué)+工程學(xué)”的新型課程模塊，有效提高學(xué)生的產(chǎn)品應(yīng)用能力、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力等；創(chuàng)新符合人才培養(yǎng)模式的理論課程和實(shí)驗(yàn)課程體系，優(yōu)化課程模塊；將前沿技術(shù)與傳統(tǒng)課程體系充分融合，形成交叉復(fù)合型課程；創(chuàng)新課程考核方式，以展示實(shí)踐和應(yīng)用能力為核心進(jìn)行課程考核。

圖1 徐州醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程體系架構(gòu)Figure 1 Curriculum structure of biomedical engineering in Xuzhou Medical University

4 以“教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生創(chuàng)新”為核心，深化課程與教學(xué)改革，探索創(chuàng)新教學(xué)閉環(huán)體系

貫徹“以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，以興趣選擇為基礎(chǔ)，自主學(xué)習(xí)，層次化教學(xué)，學(xué)用結(jié)合”的指導(dǎo)思想，實(shí)行課堂內(nèi)系統(tǒng)、綜合實(shí)踐技能訓(xùn)練，課外自助式開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，貫穿校內(nèi)學(xué)習(xí)全過(guò)程的素質(zhì)拓展訓(xùn)練和校外實(shí)習(xí)相結(jié)合的培養(yǎng)體系，探索創(chuàng)新教學(xué)閉環(huán)體系。在課程建設(shè)上，堅(jiān)持專業(yè)知識(shí)與課程思政同向同行，結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略需求，將家國(guó)情懷、民族精神、創(chuàng)新精神貫穿課程教學(xué)全過(guò)程，充分發(fā)揮專業(yè)課程的育人作用。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，將傳統(tǒng)教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)深度融合，完成所有專業(yè)課的在線課程建設(shè)，獲江蘇省一流課程2門(mén)。在教學(xué)方法上，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，探索并實(shí)踐以線下課堂教學(xué)、PBL案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、虛擬仿真教學(xué)、線上教學(xué)為一體的多樣化、互動(dòng)化、視覺(jué)化和信息化的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)、放射治療設(shè)備等主干課程中積極推進(jìn)PBL、CBL、翻轉(zhuǎn)課堂、線上與線下混合式教學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用，發(fā)表相關(guān)教學(xué)論文25篇。在實(shí)踐教學(xué)中，構(gòu)建“課堂教學(xué)、仿真教學(xué)、實(shí)踐基地醫(yī)療設(shè)備教學(xué)”相互支撐的實(shí)踐教學(xué)體系。以“虛實(shí)結(jié)合，能實(shí)不虛，以虛補(bǔ)實(shí)”為原則，師生共同研發(fā)CT、ECT、MRI、PET/CT系列化仿真操作訓(xùn)練系統(tǒng)和鈷60治療機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型，建立了以學(xué)生為主體、以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式，獲得國(guó)內(nèi)外專家一致好評(píng)。與企業(yè)合作的實(shí)踐教學(xué)改革獲得教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項(xiàng)目3項(xiàng)。

5 以能力培養(yǎng)為主線，推行基于學(xué)生核心素養(yǎng)的全方位育人機(jī)制

以醫(yī)工結(jié)合為特色，以創(chuàng)客空間為平臺(tái)，以課外競(jìng)賽為導(dǎo)向，以大創(chuàng)項(xiàng)目為形式，實(shí)行科創(chuàng)小組導(dǎo)師制，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新精神。構(gòu)建年級(jí)交叉、專業(yè)融合、項(xiàng)目?jī)?yōu)化、結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì)。與深圳大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院共建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，立足于CDIO工程教育培養(yǎng)模式，旨在將理論課程學(xué)到的內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)，通過(guò)“初階—中階—高階”課外培訓(xùn)課程的設(shè)置，培養(yǎng)新工科創(chuàng)新人才。同時(shí)建立醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像綜合訓(xùn)練中心、實(shí)踐基地等交叉實(shí)驗(yàn)室，輔以創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和“產(chǎn)學(xué)研用一體化”創(chuàng)客空間，打造理醫(yī)工深度融合優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，形成模擬仿真與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)相結(jié)合、創(chuàng)新研發(fā)與能力培養(yǎng)相結(jié)合、綜合培養(yǎng)與個(gè)性發(fā)展相結(jié)合的“三結(jié)合”的特色實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，多措并舉。充分利用教師科研課題作為大學(xué)生科研素養(yǎng)培養(yǎng)的平臺(tái)，積極探索學(xué)生科研素養(yǎng)及創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式。教師科研課題具有系統(tǒng)性、前瞻性、可行性高等特點(diǎn)，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施能力、組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力等得到鍛煉和提高，同時(shí)教師科研課題可行性高的特點(diǎn)也保證了學(xué)生不會(huì)因?yàn)檎n題的失敗而喪失科研興趣。相反，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的出現(xiàn)將激發(fā)學(xué)生參與科研和學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性與興趣，對(duì)于其科研素養(yǎng)的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。

6 專業(yè)建設(shè)成效

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和優(yōu)化，本專業(yè)建設(shè)水平獲得了國(guó)內(nèi)外專家的高度認(rèn)可，培養(yǎng)的一批生物醫(yī)學(xué)工程人才已在社會(huì)各個(gè)方面發(fā)揮自己的作用，本專業(yè)的發(fā)展與建設(shè)為地方醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和理醫(yī)工多學(xué)科融合提供了新思路和新范式。

6.1 構(gòu)建“課堂教學(xué)、仿真教學(xué)、實(shí)踐基地醫(yī)療設(shè)備教學(xué)”相互支撐的實(shí)踐教學(xué)體系

針對(duì)大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)困難等問(wèn)題，以“虛實(shí)結(jié)合，能實(shí)不虛，以虛補(bǔ)實(shí)”為原則，師生自主研發(fā)的醫(yī)療設(shè)備虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)已累計(jì)獲專利40余項(xiàng)，被第三軍醫(yī)大學(xué)、福建醫(yī)科大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)、皖南醫(yī)學(xué)院、河南中醫(yī)藥大學(xué)、湖北科技學(xué)院等二十余所高校采購(gòu)并推廣使用；理工醫(yī)融合育人理念孕育出學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)3個(gè)國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

6.2 以提升崗位勝任力為目標(biāo)，搭建“五位一體”協(xié)同育人平臺(tái)，探索協(xié)同育人新形態(tài)

生物醫(yī)學(xué)工程作為一門(mén)工程應(yīng)用型專業(yè)，培養(yǎng)過(guò)程應(yīng)面向企業(yè)、面向醫(yī)院[8]。我校的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)積極與地方政府（徐州市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)）、知名企業(yè)（上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司、深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司、南京巨鯊醫(yī)療科技有限公司）、科研院所（中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所、常州醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)研究院、徐州淮海醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園）、境外知名高校、附屬醫(yī)院協(xié)同育人，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。發(fā)揮合作共建模式示范作用，與徐州市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所共建轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院，服務(wù)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；示范引領(lǐng)校內(nèi)其他專業(yè)，推進(jìn)醫(yī)工、醫(yī)管、醫(yī)藥合作育人；醫(yī)科院校醫(yī)工結(jié)合的協(xié)同育人模式受到教育部生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)專家、英國(guó)紐卡斯大學(xué)醫(yī)學(xué)物理系、美國(guó)紐約州立大學(xué)托馬斯·J.沃森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院、臺(tái)灣陽(yáng)明交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)暨工程學(xué)院、天津醫(yī)科大學(xué)、福建中醫(yī)藥大學(xué)、301醫(yī)院和川北醫(yī)學(xué)院等兄弟高校的高度認(rèn)可?！拔逦灰惑w”協(xié)同育人培養(yǎng)模式見(jiàn)圖2。

圖2 “五位一體”協(xié)同育人培養(yǎng)模式Figure 2"Five-point Strategy"collaborative cultivation model

6.3 學(xué)生科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力明顯提升，受到媒體廣泛關(guān)注

近5年來(lái)，本專業(yè)學(xué)生參加國(guó)內(nèi)外科創(chuàng)競(jìng)賽累計(jì)獲獎(jiǎng)58項(xiàng)，獲大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃17項(xiàng)，獲專利32項(xiàng)，其中包含了2018年“創(chuàng)青春”全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)、第六屆中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎(jiǎng)、第十二屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽全國(guó)決賽銅獎(jiǎng)、第七屆“創(chuàng)青春”中國(guó)青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國(guó)賽銅獎(jiǎng)等。江蘇衛(wèi)視《江蘇新時(shí)空》《新聞360》、江蘇教育頻道《江蘇教育新聞》等媒體專題報(bào)道了我院學(xué)生作品。2019年8月，我校參賽項(xiàng)目《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備拆裝與故障維修示教系統(tǒng)》在第五屆全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽決賽中榮獲一等獎(jiǎng)，現(xiàn)場(chǎng)展示交流中，本項(xiàng)目得到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京理工大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)、廣西醫(yī)科大學(xué)、廣東藥科大學(xué)等高校多位專家的認(rèn)可與好評(píng)。2022年第十三屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽中本專業(yè)學(xué)生作品成功入圍并備戰(zhàn)全國(guó)決賽，體現(xiàn)專業(yè)學(xué)生較高的創(chuàng)新素養(yǎng)。

6.4 抓質(zhì)量贏口碑、強(qiáng)特色鑄品牌，畢業(yè)生社會(huì)美譽(yù)度逐年提升

學(xué)校通過(guò)麥克思報(bào)告——徐州醫(yī)科大學(xué)應(yīng)屆畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)報(bào)告，用人單位對(duì)既往畢業(yè)生跟蹤統(tǒng)計(jì)，生物醫(yī)學(xué)工程畢業(yè)生在社會(huì)中的整體評(píng)價(jià)度逐年上升，工作與專業(yè)相關(guān)度較高，也得到了新華網(wǎng)、中國(guó)青年網(wǎng)、搜狐網(wǎng)等社會(huì)媒體的優(yōu)質(zhì)報(bào)道。以醫(yī)學(xué)影像工程為特色的生物醫(yī)學(xué)工程人才的就業(yè)主要集中在醫(yī)院影像科、設(shè)備處，企業(yè)如深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司、上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司、美國(guó)飛利浦、西門(mén)子等影像設(shè)備制造企業(yè)，南京巨鯊醫(yī)療科技有限公司等醫(yī)療設(shè)備及生物醫(yī)藥企業(yè)等，就業(yè)方向體現(xiàn)了較為明顯的專業(yè)培養(yǎng)特色。