多學(xué)科交互發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程體系建設(shè)

楊羽　楊嬌　李景梅　李玉瑤　韓德明

摘? 要? 新工科背景下，發(fā)展理工科專業(yè)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，需以“四新”為導(dǎo)向，積極探索將新工科與新醫(yī)科交織融通。根據(jù)新工科要求，以長春理工大學(xué)為例，根據(jù)學(xué)科特色與學(xué)生的培養(yǎng)目標，詳盡介紹課程體系的具體建設(shè)流程，希望進一步引領(lǐng)新生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系的建立。

關(guān)鍵詞? 新工科；生物醫(yī)學(xué)工程；課程體系

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）08-0061-03

0? 引言

生物醫(yī)學(xué)工程最早興起于20世紀中葉的美國，作為跨學(xué)科專業(yè)，是一門融合工程學(xué)、醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)的獨立學(xué)科。其基本任務(wù)是將工程學(xué)和生命科學(xué)進行有機結(jié)合，利用人工材料、儀器、系統(tǒng)以及信息學(xué)方法來檢測人體健康狀況或者輔助人體功能，為人類診斷、監(jiān)測、控制、預(yù)防以及治療疾病，是生命科學(xué)的重要支柱。本學(xué)科所涉及的研究工作范圍包括多個領(lǐng)域，例如：人體的生理信號提取、計算機技術(shù)、圖像處理、信號處理、通信技術(shù)、生物材料、生物力學(xué)、人造器官、診斷和治療方面的技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)工程是一項富有發(fā)展前景的新興學(xué)科，將推動整個工程學(xué)科以及醫(yī)學(xué)行業(yè)的發(fā)展，減少對外依賴，是國家大力發(fā)展的行業(yè)之一[1-2]。

長春理工大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)從1995年開始建立，依托大光電背景，2005年被評為一級學(xué)科碩士學(xué)位授予點，并于2021年被評為生物醫(yī)學(xué)工程國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點。專業(yè)開展了關(guān)于生物、醫(yī)學(xué)、光學(xué)、機電、計算機、材料科學(xué)等方面的交叉學(xué)科研究，形成幾個研究方向：生物醫(yī)學(xué)光電儀器方向、生物醫(yī)學(xué)信號檢測方向、圖像處理方向、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)方向、生物材料加工與生物檢測方向。其中，光電生物醫(yī)學(xué)儀器專業(yè)具有鮮明的學(xué)校特色，在專業(yè)行業(yè)中有著引領(lǐng)和示范的作用。學(xué)科不僅擁有優(yōu)秀的教學(xué)團隊，并且有著省級科研創(chuàng)新團隊和省級科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊的群體。以服務(wù)國家和地方醫(yī)療器械為辦學(xué)宗旨，培養(yǎng)具有較強的專業(yè)實踐能力，能在光電醫(yī)療儀器公司、醫(yī)療機構(gòu)、電子電信等相關(guān)領(lǐng)域從事產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、管理、技術(shù)服務(wù)以及高校教育教學(xué)等相關(guān)工作。

1? 新工科的背景及要求

當前，全球范圍內(nèi)新一輪技術(shù)革命與行業(yè)改革正加速展開，我國制定了一系列的重要戰(zhàn)略，包括國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、“中國制造2025”——我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出以及實施、“一帶一路”在世界范圍內(nèi)不斷擴大等。國家新型經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，以新科技、新產(chǎn)業(yè)為特征，需要生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育符合信息時代發(fā)展趨勢，也需要學(xué)生具備更高的想象力和專業(yè)交叉融合能力。

2019年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》提出要實現(xiàn)教育現(xiàn)代化，重點部署了面向教育現(xiàn)代化的十大戰(zhàn)略任務(wù)。教育部建議大力發(fā)展“四新”政策，其中“四新”包括“新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科”。

2021年吉林省高校教學(xué)科研工作會議提出，以“兩雙”“四新”為工作重點，深化落實國家和省級新工科理論研究與實踐工程，推動“四新”工程建設(shè)，實現(xiàn)“六卓越一拔尖”目標2.0。

在此背景下，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)需以“四新”為引領(lǐng)，將生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)進行教學(xué)改革，主動適應(yīng)新工科、新醫(yī)科發(fā)展，突出工科專業(yè)特色，瞄準精準醫(yī)學(xué)、智能醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，開展生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程“新體系”研究。圍繞吉林省高等教育的“兩雙”“四新”工作重點，開展生物醫(yī)學(xué)專業(yè)課程體系建設(shè)研究，探索生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)實踐的新理念、新方法，實現(xiàn)新工科和新醫(yī)學(xué)的交融、互動發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程“新體系”[3]。

2? 生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)目標

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)主要是培養(yǎng)畢業(yè)生在掌握好基本理論的基礎(chǔ)上具備知識與技術(shù)能力，在實際工作中加以運用，以適應(yīng)社會的快速發(fā)展，可以擔任生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)和相應(yīng)行業(yè)的教學(xué)任務(wù)、專業(yè)科研和管理方面等工作的應(yīng)用型的復(fù)合人才。具體要求有以下幾條。

1）掌握馬克思主義基本理論，立學(xué)先立本，貫徹黨的基本路線，懷著對中華民族的熱愛，遵紀守規(guī)，有較高的思想道德素質(zhì)，能夠正確地為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)工作。

2）掌握本學(xué)科基礎(chǔ)理論知識、基本技能和研究方法，以及生物、醫(yī)學(xué)與光、機、電、算等相關(guān)交叉學(xué)科知識及技術(shù)，深入了解生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域發(fā)展趨勢和最前沿發(fā)展動態(tài)，具備良好的獨立從事生物醫(yī)學(xué)工程及其相關(guān)學(xué)科科學(xué)問題研究能力，能夠發(fā)現(xiàn)和提出問題，做到在分析問題、查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上解決問題。

3）熟練掌握常見的計算機應(yīng)用軟件的操作，具備中外文數(shù)據(jù)庫檢索及常見搜索工具的使用能力，具有豐富的知識獲取與鑒別及歸納總結(jié)能力。

4）具有一定的英語水平，在閱讀外文專業(yè)書刊以及外文文獻時可以了解其大致內(nèi)容，具有一定的筆譯能力，具有良好的聽、說能力，能夠較好地參與、完成英語學(xué)術(shù)交流、討論及會議報告，具有較熟練的外文科技論文寫作能力。

5）在生物醫(yī)學(xué)工程的某個方向或者研究領(lǐng)域培養(yǎng)出一定的探索興趣，了解本領(lǐng)域或方向的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，為進一步深造奠定基礎(chǔ)。

6）可以勝任科研單位、高等學(xué)校、有一定學(xué)科關(guān)系的企事業(yè)單位和國家或者地區(qū)有關(guān)政府部門的科研、教育、管理和檢測及技術(shù)改造等工作。

3? 生物醫(yī)學(xué)工程人才課程體系建設(shè)

伴隨新型的科技變革與行業(yè)巨變的到來，以新型人工智能、大數(shù)據(jù)的興起為代表的新工科與新醫(yī)科交互發(fā)展，現(xiàn)有生物醫(yī)學(xué)工程教育體系已經(jīng)不能完全適應(yīng)新工科與新醫(yī)科的發(fā)展，應(yīng)對現(xiàn)有教育體系進行完善，緊跟時代的變化。

長春理工大學(xué)作為一個擁有20多年生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗的院校，基本形成多學(xué)科教學(xué)、學(xué)科交叉的知識體系。學(xué)校注重培養(yǎng)復(fù)合創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)工程人才，注重學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)，緊跟國家政策，要求學(xué)生能夠適應(yīng)國家和社會發(fā)展，具有整合能力、全球視野、領(lǐng)導(dǎo)能力、實踐力，成為應(yīng)用型人才。本文旨在在教育部全面開展“四新”建設(shè)的教學(xué)改革背景下，從生物醫(yī)學(xué)教育的實際出發(fā)，對專業(yè)培養(yǎng)體系加以思考和設(shè)置，制定相關(guān)的教學(xué)實踐性措施，注重培養(yǎng)畢業(yè)生適應(yīng)變化技能和工程技術(shù)實踐能力，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。

3.1? 深化多學(xué)科交叉融合發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)工程教育

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)作為多學(xué)科交叉融合、交互發(fā)展的典型領(lǐng)域，需要應(yīng)對以人工智能、大數(shù)據(jù)分析為代表的新一輪技術(shù)變革與行業(yè)轉(zhuǎn)型，開展新工科與新醫(yī)科交織交融、交互發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)研究。瞄準精準醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、智能醫(yī)學(xué)發(fā)展的新需求、新特點，積極構(gòu)建各專業(yè)交替融合蓬勃發(fā)展的教育“新理念”。實現(xiàn)新興工程學(xué)科與新醫(yī)學(xué)的交錯融通、互動發(fā)展。

要對教學(xué)進行深化，注重醫(yī)學(xué)與工科相結(jié)合，在課程設(shè)置中加大臨床案例的教學(xué)，將知識進行整合交叉，將基礎(chǔ)課和專業(yè)課進行關(guān)聯(lián)，應(yīng)當今時代要求，醫(yī)學(xué)人工智能、大數(shù)據(jù)等課程也應(yīng)列入學(xué)生培養(yǎng)方案當中。對教材進行改革也是勢在必行，棄用單一的學(xué)科教材。生物醫(yī)學(xué)工程作為一個交叉學(xué)科，單一的理論知識學(xué)習(xí)使學(xué)生的知識體系不連貫，無法應(yīng)用于實踐，可以結(jié)合教材、論文以及實驗來完善課程的交叉性[4-5]。

3.2? 建設(shè)交互發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程體系

實現(xiàn)課程交互發(fā)展的核心在于：課程體系的科學(xué)設(shè)計、跨學(xué)科課程資源的整合。圍繞工程教學(xué)的新思路和培養(yǎng)的新方法，改革課程體系。以新科技、新產(chǎn)業(yè)、新領(lǐng)域、新方法為特征的“新工科和新醫(yī)學(xué)的融合、交互發(fā)展”的新理念，探索生物醫(yī)學(xué)工程課程體系和教學(xué)模式。從跨學(xué)科課程資源的融合、專業(yè)課程模塊化教學(xué)、形成學(xué)科優(yōu)勢課程的三個角度，逐步改革課程、教學(xué)方法與教學(xué)方式，構(gòu)建新的生物醫(yī)學(xué)工程教育課程體系。

隨著科技發(fā)展，對于一些因過于復(fù)雜或經(jīng)費問題無法開設(shè)的課程，可以利用VR開展虛擬課堂。針對本學(xué)科，可以利用3D平臺進行醫(yī)療器械的組建，使學(xué)生在直觀了解醫(yī)學(xué)儀器構(gòu)造的同時，掌握機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要技術(shù)，了解產(chǎn)品設(shè)計過程中容易產(chǎn)生的問題和解決的途徑，進而掌握儀器的設(shè)計原理，提升醫(yī)學(xué)儀器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。

3.3? 構(gòu)建校企醫(yī)合作共享的工程實踐教學(xué)體系

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)醫(yī)院與醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)院之間有著必然的聯(lián)系，按照生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)特色與辦學(xué)定位，選擇與學(xué)科建設(shè)密切配套的企業(yè)與醫(yī)院，共同建立一個良好的工程實踐平臺，為學(xué)生培養(yǎng)良好的工程實踐技能。校企醫(yī)以科研合作為紐帶，形成優(yōu)勢互補、技術(shù)相通、相互協(xié)調(diào)的平衡關(guān)系，共同構(gòu)建生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系[6]。

按照生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)性質(zhì)和辦學(xué)定位，選擇適合專業(yè)發(fā)展的教學(xué)單位和醫(yī)院，共同建造一個生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的教育基地，通過打造優(yōu)質(zhì)教學(xué)平臺，對實踐教學(xué)方法進行創(chuàng)新改革，提高教學(xué)質(zhì)量，形成完善的教學(xué)體系等策略措施，能夠進一步提升我國專業(yè)醫(yī)療方面人才的培養(yǎng)質(zhì)量，摒棄單一的教學(xué)方式和環(huán)境，為學(xué)生的工程領(lǐng)域?qū)嶋H能力的養(yǎng)成創(chuàng)造機會和條件[7]。

3.4? 建立開放的創(chuàng)新實訓(xùn)平臺，加強素質(zhì)提升

新工科背景下，更需要大學(xué)生或研究生具備相應(yīng)的動手技能，具備能夠?qū)嶋H解決問題的能力。打造一個開放的實驗環(huán)境能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力以及對專業(yè)的興趣，使學(xué)生跳出規(guī)定的實驗課課程，發(fā)揮主觀能動性，并且可以整合實驗室資源，逐步建設(shè)一個開放的創(chuàng)新實訓(xùn)平臺，致力于打造具有獨立思考、獨立解決問題能力的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的

優(yōu)秀人才[8]。

學(xué)校每年都會在學(xué)生大一的時候舉行實驗之星比賽，找專業(yè)教師對學(xué)生進行指導(dǎo)，讓學(xué)生先接觸簡單的實驗，也讓學(xué)生了解實驗室的設(shè)備。并且每年都會舉辦生命之光實驗，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，讓學(xué)生自主選擇課題，找相應(yīng)的指導(dǎo)教師，歷經(jīng)一年通過一系列實驗去驗證課題的結(jié)果或者是制作一個小型的器械。每年的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”以及生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等都為學(xué)生的實踐提供展示的機會，也能利用這些大賽去激起學(xué)生的科研熱情[9-10]。

4? 結(jié)束語

新工科背景下，我國對工科的教育和發(fā)展有了較高要求，生物醫(yī)學(xué)工程作為一個醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，必須落腳于服務(wù)國家戰(zhàn)略、緊跟時代發(fā)展，所以我們的教學(xué)必須適應(yīng)新工科、新醫(yī)科發(fā)展。

長春理工大學(xué)作為一個以光電為背景的理工類大學(xué)，一直以來堅持自己的特色辦學(xué)，對學(xué)生有著明確的培養(yǎng)目標，要求利用扎實的基礎(chǔ)服務(wù)實踐，開展了一系列的比賽，鍛煉了學(xué)生的能力。在這個時代風(fēng)口，要抓住機遇，響應(yīng)國家需求，加深學(xué)科交叉性，利用先進的教學(xué)手段去提高學(xué)生的能力，使學(xué)生更能適應(yīng)這個飛速發(fā)展的社會，取得更多的科研成果。

5? 參考文獻

[1] 郭圣文，吳效明.理工類院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2013，

30（2）：4084-4088.

[2] 彭誠，陳放怡.生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)融合式課程體系建設(shè)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2022，44（2）：41-45.

[3] 畢曉艷，羅曉飛，肖嘉瑩.新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程教學(xué)改革與實踐[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2022，5（5）：50-52.

[4] 劉潔，聶立波.新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程碩士研究生教育的現(xiàn)狀及改革[J].科技風(fēng)，2022（7）：46-48.

[5] 齊煒.新時代學(xué)科交叉背景下的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2020（20）：239-240.

[6] 陳洪波.依托校企醫(yī)合作的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)體系的構(gòu)建[J].實驗技術(shù)與管理，2014，

31（12）：6-8.

[7] 劉杰，張超，羅潔.新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程“多學(xué)科融合”人才培養(yǎng)體系的建設(shè)[J].高教學(xué)刊，2021，

7（34）：141-144.

[8] 季振宇，周怡敏，楊濱，等.新工科和新醫(yī)科背景下生物醫(yī)學(xué)專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計與實踐[J].醫(yī)學(xué)教育研究與實踐，2020，28（3）：374-376.

[9] 陳明壯，查靜茹，汪卓赟，等.新工科背景下的生物醫(yī)學(xué)工程實踐教學(xué)研究[J].中國醫(yī)學(xué)工程，2020，28（7）：

1-4.

[10] 紀穎.應(yīng)用型本科高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系建設(shè)研究[D].沈陽：沈陽師范大學(xué)，2022.

*項目來源：吉林省教育科學(xué)規(guī)劃課題“新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程體系改革研究”（課題編號：ZD21023）。

作者簡介：楊羽、李玉瑤、韓德明，副教授；楊嬌，長春理工大學(xué)碩士研究生；李景梅，教授。