“超聲醫(yī)學(xué)+材料學(xué)”醫(yī)工交叉研究生培養(yǎng)模式探討

王麗蕓 向茜 唐遠(yuǎn)姣 朱筆揮 邱邐

隨著人類社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，單一學(xué)科很難解決人類發(fā)展中遇到的復(fù)雜挑戰(zhàn)，學(xué)科在高度分化的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了交叉融合趨勢，世界各國對于交叉學(xué)科的發(fā)展越來越重視，尤其是在生命科學(xué)領(lǐng)域，對醫(yī)工交叉人才的需要越來越大[1-2]。我國也在《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《國家教育事業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要》中提出高校需加強(qiáng)學(xué)科間的協(xié)同創(chuàng)新，組建交叉學(xué)科群，國家層面要重視和推進(jìn)雙一流大學(xué)的學(xué)科建設(shè)[3]。在《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》中提出構(gòu)建國家醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新體系，國家優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)當(dāng)包括醫(yī)療衛(wèi)生健康服務(wù)業(yè)，打開了科學(xué)研究的全新格局，交叉學(xué)科未來發(fā)展前沿將是醫(yī)工融合、協(xié)同創(chuàng)新[4-5]?！秶鴦?wù)院辦公廳關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》也明確指出：“加快高層次復(fù)合型醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)，設(shè)置交叉學(xué)科，促進(jìn)醫(yī)工、醫(yī)理、醫(yī)文學(xué)科交叉融合[6]”。醫(yī)學(xué)和工學(xué)的交叉融合，不僅能為傳統(tǒng)學(xué)科帶來新的發(fā)展，也將為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展指明方向，推動(dòng)未來醫(yī)學(xué)的進(jìn)步[7-8]。“醫(yī)學(xué)+材料”是醫(yī)工交叉的重要方向[9]，主要面向國家民生重大需求，著力解決高端生物醫(yī)用材料“卡脖子”問題，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)與材料核心技術(shù)突破，推動(dòng)我國生物醫(yī)用材料相關(guān)學(xué)科與產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)新的跨越式發(fā)展，推進(jìn)生物醫(yī)用產(chǎn)品臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的重要舉措[10-11]。但合作形式較為單一是交叉學(xué)科發(fā)展中普遍存在的問題[12]，目前在醫(yī)工交叉領(lǐng)域也同樣存在該問題，科學(xué)研究方面多由材料學(xué)方向和醫(yī)學(xué)方向的研究生分任務(wù)合作，而解決實(shí)際的醫(yī)工交叉領(lǐng)域的問題則要求學(xué)生具有在“醫(yī)”與“工”兩種思維方式間自由切換的交叉型思維方式，但在傳統(tǒng)單純的醫(yī)學(xué)和或工學(xué)教學(xué)實(shí)踐中很少涉及[13]。醫(yī)工交叉型思維方式的缺乏可能會(huì)導(dǎo)致研究生無法很好適應(yīng)今后從事的相關(guān)醫(yī)工交叉研究工作，同時(shí)缺乏創(chuàng)新力，進(jìn)而無法滿足將來用人單位的需求[14]。這一問題在研究生培養(yǎng)階段亟待解決。并且交叉型思維要求學(xué)生不僅要掌握相關(guān)醫(yī)學(xué)、工學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和前沿進(jìn)展，還要能找到醫(yī)工結(jié)合的契合點(diǎn)，打破現(xiàn)有的框架和體系，尋找研究領(lǐng)域的創(chuàng)新點(diǎn)。因此如何培養(yǎng)“醫(yī)學(xué)+材料”高層次復(fù)合型研究生是當(dāng)下醫(yī)學(xué)高等教育的重點(diǎn)與難點(diǎn)。超聲醫(yī)學(xué)的發(fā)展與材料學(xué)的發(fā)展息息相關(guān)，新材料和新技術(shù)促進(jìn)了超聲醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，而超聲醫(yī)學(xué)在臨床實(shí)踐中的需求也為材料學(xué)的發(fā)展提供了研究的方向。筆者團(tuán)隊(duì)依托四川大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)超聲方向和高分子材料、生物醫(yī)學(xué)工程等多學(xué)科背景，從2020 年起開始招收超聲醫(yī)工交叉學(xué)科研究生，包括本科為材料學(xué)交叉到超聲醫(yī)學(xué)的研究生以及本科為超聲醫(yī)學(xué)交叉到材料學(xué)的研究生。在培養(yǎng)的過程中也暴露出一些問題：傳統(tǒng)單一醫(yī)學(xué)或材料學(xué)研究生培養(yǎng)課程體系多局限于單一學(xué)科范圍，缺乏專門為“超聲醫(yī)學(xué)+材料”交叉研究生打造的交叉課程，也缺少針對來自不同專業(yè)背景的研究生構(gòu)建的全面特色的交叉培養(yǎng)和考核方案，院系、學(xué)科之間相互協(xié)同管理機(jī)制尚未有效建立等。為了更好地培養(yǎng)超聲醫(yī)工交叉高層次復(fù)合型研究生，迫切需要對其培養(yǎng)體系、課程設(shè)置、考核評價(jià)方案等進(jìn)行充分的探索，為未來超聲醫(yī)學(xué)+材料的發(fā)展培養(yǎng)人才。

1 針對培養(yǎng)超聲醫(yī)工交叉高層次復(fù)合型研究生的探索系統(tǒng)的、差異性的交叉培養(yǎng)模式

目前，越來越多的國內(nèi)外知名院校開始重視和推廣醫(yī)學(xué)和其他學(xué)科，特別是工學(xué)的交叉融合，早在1970 年，哈佛-麻省理工醫(yī)療科技學(xué)院便開創(chuàng)性地以交叉學(xué)科模式培養(yǎng)了許多具有多學(xué)科知識，包括工程、物理、生物等，和臨床經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才，是國際醫(yī)工交叉人才培養(yǎng)典范[15]。杜克大學(xué)（Duke University）和新加坡國立大學(xué)（National University，NUS）于2005 年合作成立了一所新的醫(yī)學(xué)院，即杜克-新加坡國大醫(yī)學(xué)院（Duke-NUS），學(xué)生本科在NUS 進(jìn)行工程專業(yè)學(xué)習(xí)，獲得學(xué)士學(xué)位后，進(jìn)入杜克-新加坡國大醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)并獲得醫(yī)學(xué)碩士學(xué)位，實(shí)現(xiàn)了工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)專業(yè)的交叉融合[16]。2008 年，日本東北大學(xué)對醫(yī)學(xué)、牙科和醫(yī)學(xué)研究生院、工程與信息系統(tǒng)研究生院進(jìn)行改革和整合，建立了日本東北大學(xué)醫(yī)學(xué)工程研究生院，通過工學(xué)促進(jìn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展[17]。20世紀(jì)80 年代末期，我國醫(yī)工交叉熱潮隨著醫(yī)科類院校與綜合性大學(xué)或理工科大學(xué)的合并而逐漸興起，進(jìn)入21世紀(jì)以來，國內(nèi)高校也陸續(xù)建立了各種多學(xué)科交叉平臺，包括醫(yī)學(xué)與信息、醫(yī)學(xué)與工程等[18-20]。同濟(jì)大學(xué)基于其多學(xué)科背景的優(yōu)勢，開設(shè)了一批本科生交叉通識課程[21]。2015 年成立的清華-伯克利深圳學(xué)院精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與公共健康交叉學(xué)科研究中心，既整合了中美兩所頂尖大學(xué)的優(yōu)質(zhì)教育資源，還得到了深圳市政府和相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司的大力支持[22]。以上這些比較成功醫(yī)工交叉培養(yǎng)模式的案例，也給未來醫(yī)工交叉的發(fā)展帶來了啟示：首先需要明確培養(yǎng)目標(biāo)，注重醫(yī)工交叉專業(yè)人才培養(yǎng)；其次，需要設(shè)置合理的醫(yī)工交叉課程，同時(shí)要有扎實(shí)的科研實(shí)踐訓(xùn)練；此外，醫(yī)工交叉配套支撐條件也必不可少，要集結(jié)全方位資源；最后，各院?？梢揽孔陨韮?yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域建立醫(yī)工交叉特色的研究生培養(yǎng)模式。

近年來，四川大學(xué)也提出了強(qiáng)化“醫(yī)學(xué)+”引領(lǐng)輻射作用，構(gòu)建醫(yī)工融合三中心一平臺（“醫(yī)學(xué)+信息”中心、“醫(yī)學(xué)+制造”中心、“醫(yī)學(xué)+材料”中心和5G 醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用平臺）的核心發(fā)展方案。培養(yǎng)“醫(yī)+X”復(fù)合型拔尖創(chuàng)新人才，推進(jìn)醫(yī)工交叉研究，已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)高等教育的核心問題。通過總結(jié)既往交叉學(xué)科培養(yǎng)模式和近年來的實(shí)踐，初步探索了“一研究、雙導(dǎo)師”的新型研究生培養(yǎng)模式。同時(shí)具有醫(yī)學(xué)和材料學(xué)交叉背景的教師是非常稀少緊缺的，在短期內(nèi)也很難建立起一支具有醫(yī)工交叉背景的師資隊(duì)伍。因此，對于“醫(yī)學(xué)+材料”研究生嘗試由醫(yī)學(xué)方向和材料學(xué)方向各1 位導(dǎo)師聯(lián)合培養(yǎng)，明確交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)目標(biāo)定位，開展導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，是更加現(xiàn)實(shí)可行的方案。醫(yī)學(xué)方向?qū)熤饕氊?zé)是指導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識并提高臨床實(shí)踐技能[23]；材料學(xué)導(dǎo)師的主要職責(zé)則是指導(dǎo)研究生將新材料切入臨床及市場的需求點(diǎn)，提高研究的創(chuàng)新性和成果轉(zhuǎn)化。雙導(dǎo)師制優(yōu)勢互補(bǔ)促進(jìn)“產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)”一體化發(fā)展，激發(fā)聯(lián)合培養(yǎng)研究生不斷探索的積極性和熱情。兩位導(dǎo)師和研究生需定期見面，討論培養(yǎng)方案和進(jìn)行交叉學(xué)科課題指導(dǎo)，加強(qiáng)導(dǎo)師與導(dǎo)師，導(dǎo)師與學(xué)生之間的交流。同時(shí)，學(xué)校也需進(jìn)一步加強(qiáng)交叉學(xué)科導(dǎo)師師資隊(duì)伍的建設(shè)，一方面從國內(nèi)外引進(jìn)具有交叉學(xué)科研究背景的骨干教師提升師資結(jié)構(gòu)，另一方面加強(qiáng)對本校教師的培養(yǎng)，鼓勵(lì)教師結(jié)合自身研究背景、不斷拓寬研究領(lǐng)域，特別著重關(guān)注新興、醫(yī)工交叉學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)校也應(yīng)對教師在學(xué)術(shù)、學(xué)歷等方面的提升給予政策和經(jīng)濟(jì)上的支持與協(xié)助，鼓勵(lì)材料學(xué)導(dǎo)師與臨床醫(yī)生保持緊密聯(lián)系，更加了解臨床的實(shí)際需求，鼓勵(lì)醫(yī)學(xué)導(dǎo)師與材料學(xué)研究人員、企業(yè)等加強(qiáng)交流，了解更多前沿新技術(shù)，從而提高雙方導(dǎo)師的教學(xué)科研能力。具體到超聲醫(yī)工交叉師資體系的構(gòu)建，超聲醫(yī)學(xué)本身就涉及儀器原理、儀器調(diào)節(jié)等以聲學(xué)為基礎(chǔ)的工學(xué)知識，因此超聲醫(yī)學(xué)導(dǎo)師需加強(qiáng)對相關(guān)知識的理解，同時(shí)與開發(fā)高頻超聲、光聲成像等先進(jìn)顯像技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室、公司加強(qiáng)合作，提升自身學(xué)術(shù)研究水平，才能更好地對超聲醫(yī)工交叉研究生進(jìn)行指導(dǎo)。

2 構(gòu)建為超聲醫(yī)工交叉研究生打造的特色交叉課程體系

構(gòu)建特色的“醫(yī)學(xué)+材料”醫(yī)工交叉課程體系是培養(yǎng)新型復(fù)合型醫(yī)工交叉人才的基礎(chǔ)，需要避免簡單的醫(yī)學(xué)和材料學(xué)課程的堆砌。全新的課程體系不僅需要滿足材料學(xué)教育的需求，也需要能應(yīng)對醫(yī)學(xué)教育的新發(fā)展，突出醫(yī)工交叉特色，需調(diào)整現(xiàn)有的授課形式，以培養(yǎng)高層次復(fù)合型創(chuàng)新應(yīng)用人才為目標(biāo)，課程結(jié)構(gòu)也需要全面評估、重新整合，目的是打破學(xué)科間的知識壁壘，防止學(xué)科間邊緣過于細(xì)化、僵化。

具體而言，首先要調(diào)研超聲設(shè)備和相關(guān)醫(yī)藥材料企業(yè)、各大醫(yī)院超聲研究室等對醫(yī)材復(fù)合型創(chuàng)新人才的知識和技能的需求，梳理相關(guān)學(xué)科知識結(jié)構(gòu)與課程模塊，通過院系、學(xué)科之間相互協(xié)同，對構(gòu)建“超聲醫(yī)學(xué)+材料”的新課程體系提出建議。其次可按照超聲醫(yī)學(xué)具體應(yīng)用整合教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)醫(yī)工交叉。從臨床實(shí)際需求出發(fā)，將所需涉及的材料學(xué)前沿進(jìn)展及具體的臨床需求相整合，例如新型超聲儀器和技術(shù)的研發(fā)、新型超聲造影劑的開發(fā)、人工智能在超聲檢查的應(yīng)用、超聲聯(lián)合材料治療各種疾病，包括腫瘤、關(guān)節(jié)炎等應(yīng)用，綜合學(xué)習(xí)相關(guān)前沿方法，實(shí)現(xiàn)材料學(xué)和超聲醫(yī)學(xué)的深度融合。再者，課程在內(nèi)容上要層次豐富、邏輯延續(xù)，選擇代表性和前沿的內(nèi)容。隨著醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的飛速發(fā)展，超聲和材料學(xué)地結(jié)合在臨床應(yīng)用相關(guān)的研究方面起著重要作用，因此課程內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)緊密聯(lián)系材料學(xué)和超聲新技術(shù)的前沿進(jìn)展。

研究和探索臨床醫(yī)生和材料學(xué)教師聯(lián)合授課的新模式，不僅要訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)能力和扎實(shí)的材料學(xué)及影像學(xué)基礎(chǔ)，也要培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維能力，開設(shè)超聲醫(yī)學(xué)聯(lián)合材料學(xué)在顯像及治療的最新應(yīng)用等交叉學(xué)科課程，培養(yǎng)學(xué)生面向超聲相關(guān)醫(yī)用材料開發(fā)、制備的知識和具體應(yīng)用的能力。教學(xué)內(nèi)容中注重“醫(yī)工滲透”，教學(xué)方法上注重“醫(yī)工聯(lián)合”，教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)“醫(yī)工結(jié)合”，專業(yè)實(shí)踐中注重“工為醫(yī)用”，從而達(dá)到“醫(yī)工融合”，并探究新模式對研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用。構(gòu)建醫(yī)工交叉知識體系和課程設(shè)置，盡量避免單一模塊化的課程培養(yǎng)，而是構(gòu)建全新的交叉課程體系，即“雙線并進(jìn)”交叉培養(yǎng)模式。同時(shí)再與本專業(yè)“超聲醫(yī)學(xué)+材料”人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)主線相結(jié)合，將特色的材料學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)基礎(chǔ)和超聲醫(yī)用材料最新發(fā)展動(dòng)態(tài)貫穿研究生的培養(yǎng)，大致可分為三個(gè)階段。第一階段根據(jù)學(xué)生本科背景的不同，重點(diǎn)補(bǔ)充自身缺乏的材料學(xué)或醫(yī)學(xué)影像學(xué)基礎(chǔ)知識，學(xué)生可直接參與相關(guān)專業(yè)本科生或研究生的教學(xué)課程；第二階段以“超聲醫(yī)學(xué)+材料”交叉融合課程為主，內(nèi)容上可分為新技術(shù)在超聲診斷和治療應(yīng)用兩個(gè)主要方面，包括基礎(chǔ)概念的講解，如介紹超聲最新的超聲造影、彈性成像、微血流成像、人工智能輔助診斷等；其次是學(xué)習(xí)最新的研究文獻(xiàn)，英文文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)可采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行文獻(xiàn)匯報(bào)的形式展開，學(xué)生既了解了最新研究方向，也學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)英語。同時(shí)，該階段由醫(yī)學(xué)及材料兩位導(dǎo)師與學(xué)生一起共同擬定醫(yī)工交叉的畢業(yè)課題，學(xué)生開展相關(guān)研究，定期與兩位導(dǎo)師匯報(bào)課題進(jìn)度；第三階段可加入教學(xué)實(shí)踐課程，如在醫(yī)院或相關(guān)醫(yī)藥企業(yè)的實(shí)習(xí)，在臨床上了解超聲新技術(shù)在疾病診斷中的實(shí)際應(yīng)用，比如彈性成像在肝纖維化評估的應(yīng)用、超高頻超聲在淺表皮膚疾病診斷的應(yīng)用、超聲造影在甲狀腺、乳腺、腹部各種腫瘤性病變診斷中的應(yīng)用等，以及超聲聯(lián)合各種材料在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物各種疾病治療上的應(yīng)用。“超聲醫(yī)學(xué)+材料”兩條主線并進(jìn)，互相融合，在不同的學(xué)習(xí)階段主次分明，形成了階段分明、多點(diǎn)融合的新型超聲醫(yī)工交叉研究生專業(yè)課程體系。

3 探索適用于超聲醫(yī)工交叉研究生的考核方案

教學(xué)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)是教學(xué)考核，也是檢驗(yàn)教學(xué)效果、評價(jià)學(xué)生是否掌握教學(xué)內(nèi)容的重要手段，而全新的醫(yī)工交叉培養(yǎng)模式也需要全面改革考核方案。既往有學(xué)者提出“多角度、多層次、多方面”的三多考核體系是值得借鑒的[24]。即由教師、學(xué)生進(jìn)行多角度的相互評價(jià)使學(xué)生充分認(rèn)識自己的學(xué)習(xí)效果，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；由傳統(tǒng)期末考試轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S度對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行考核，包括課堂表現(xiàn)、階段性測試等，目的是讓學(xué)生積極、主動(dòng)、全程學(xué)習(xí)；從“基礎(chǔ)性、綜合性、拓展性”多層次進(jìn)行考核評價(jià)，全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

針對超聲醫(yī)工交叉研究生的考核需要進(jìn)行多維度的討論。首先是材料學(xué)和超聲醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識類的課程可沿用原有的考核評價(jià)體系，但考核內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于交叉學(xué)科更相關(guān)的基礎(chǔ)知識部分，如在超聲影像學(xué)基礎(chǔ)部分應(yīng)著重考核各種成像技術(shù)的原理，在材料學(xué)基礎(chǔ)部分應(yīng)重點(diǎn)考核不同材料的特性和應(yīng)用。其次，需要加大交叉學(xué)科課程考核與能力考核比重，最終成績構(gòu)成其形式應(yīng)當(dāng)多種多樣，可以由課堂表現(xiàn)、企業(yè)或醫(yī)院實(shí)踐表現(xiàn)、階段及期末考試、期末課程設(shè)計(jì)匯報(bào)等共同構(gòu)成，為培養(yǎng)學(xué)生畢業(yè)后繼續(xù)進(jìn)行交叉學(xué)科學(xué)習(xí)的能力，應(yīng)注重其文獻(xiàn)閱讀能力的培養(yǎng)，文獻(xiàn)匯報(bào)、撰寫文獻(xiàn)綜述應(yīng)作為重要的考核內(nèi)容。最重要的是醫(yī)工交叉的畢業(yè)課題及學(xué)位論文的審核，高校應(yīng)逐步成立跨學(xué)科學(xué)位評定委員會(huì)，負(fù)責(zé)受理跨學(xué)科培養(yǎng)研究生的學(xué)位申請，監(jiān)督和評估跨學(xué)科研究生培養(yǎng)方案的實(shí)施，保障跨學(xué)科研究生培養(yǎng)質(zhì)量[25]。超聲醫(yī)工交叉研究生的學(xué)位論文應(yīng)由醫(yī)學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域的專家共同審核并參與學(xué)位論文的答辯，從而保證醫(yī)工交叉畢業(yè)課題的高質(zhì)量完成。除了最終的學(xué)位論文審核和答辯，過程考核也是非常重要的，應(yīng)每年進(jìn)行年度考核，交叉學(xué)科研究生開題前應(yīng)進(jìn)行開題報(bào)告，評估交叉研究課題的合理性和可行性；課題進(jìn)展中應(yīng)進(jìn)行中期匯報(bào)，重點(diǎn)把握課題的進(jìn)度，確保按時(shí)完成課題；課題完成進(jìn)行畢業(yè)論文撰寫前，需醫(yī)學(xué)和材料學(xué)兩位導(dǎo)師共同探討課題內(nèi)容是否完善，及時(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，保證醫(yī)工交叉研究生畢業(yè)課題的高質(zhì)量完成。

綜上所述，本文對“超聲醫(yī)學(xué)+材料學(xué)”醫(yī)工交叉研究生的培養(yǎng)模式、課程體系的構(gòu)建調(diào)整以及考核指標(biāo)的優(yōu)化多方面并結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了探索，希望能為今后的醫(yī)工交叉教學(xué)工作中能提供指導(dǎo)，進(jìn)而提升超聲醫(yī)工交叉研究生培養(yǎng)的教學(xué)質(zhì)量，更好地養(yǎng)成學(xué)生和教師醫(yī)工交叉型思維方式，從而培養(yǎng)出一批符合社會(huì)需求的超聲醫(yī)工交叉高層次復(fù)合型研究生。