多學(xué)科交叉融合的生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐

摘 要 隨著生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)模式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代生物醫(yī)藥行業(yè)對(duì)跨學(xué)科、復(fù)合型高素質(zhì)人才的需求。目前，生物醫(yī)學(xué)工程（藥物組學(xué)信息學(xué)方向）專業(yè)的教育存在培養(yǎng)目標(biāo)不清晰、學(xué)科定位不準(zhǔn)確、課程體系不健全等問題。此外，教學(xué)內(nèi)容、教材和師資隊(duì)伍的建設(shè)滯后，導(dǎo)致人才培養(yǎng)質(zhì)量難以達(dá)到行業(yè)要求。針對(duì)這些問題，本研究提出并實(shí)踐了一種多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)模式，通過改革課程體系、組建跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)、優(yōu)化學(xué)院組織模式、建立質(zhì)量監(jiān)控體系等措施，旨在培養(yǎng)具備生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)交叉思維能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，以更好地服務(wù)于生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞 多學(xué)科交叉；生物醫(yī)學(xué)工程；藥物組學(xué)信息學(xué)；課程體系改革

中圖分類號(hào)：G642 " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.34.016

Research and Practice on the Training Model of Biomedical Engineering Talents with Interdisciplinary Integration

XIAO Yun， XU Jinyuan， LAN Yujia

（Harbin Medical University， Harbin， Heilongjiang 150081）

Abstract With the rapid development of the biopharmaceutical industry， the traditional model for cultivating talent in biomedical engineering is no longer adequate to meet the demands of this modern， interdisciplinary field for high-caliber professionals with diverse skill sets. Presently， there are issues such as unclear training objectives， inaccurate disciplinary positioning， and an incomplete curriculum system within the education of biomedical engineering （with a focus on pharmacoinformatics）. Furthermore， lagging behind in teaching content， textbooks， and faculty development has resulted in difficulties in meeting industry standards for talent cultivation. In response to these challenges， this study proposes and implements a multidisciplinary cross-integration talent cultivation model. Through measures such as reforming the curriculum system， establishing cross-disciplinary teaching teams， optimizing college organizational structures， and implementing quality control systems， our aim is to cultivate highly skilled professionals with interdisciplinary thinking capabilities in biomedicine， pharmacy， computer science and information technology. This will better serve the innovative development needs of the biopharmaceutical industry.

Keywords interdisciplinary integration; biomedical engineering; pharmacogenomics informatics; curriculum reform

在全球生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域快速發(fā)展的背景下，現(xiàn)代生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正逐步從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室研究轉(zhuǎn)向大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新藥物研發(fā)[1]。海量多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合分析已成為新藥開發(fā)和生物醫(yī)藥研究的重要方法。在此背景下，藥物組學(xué)信息學(xué)作為一種新興的交叉學(xué)科，融合了生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)，成為當(dāng)前最具前景的研究領(lǐng)域之一[2]。具備藥物組學(xué)信息學(xué)技能的專業(yè)人才，正受到國(guó)內(nèi)外頂尖生物醫(yī)藥研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的廣泛關(guān)注和需求[3]。

生物醫(yī)學(xué)工程（藥物組學(xué)信息學(xué)方向）專業(yè)的設(shè)立，旨在培養(yǎng)具備跨學(xué)科思維和實(shí)踐能力的現(xiàn)代化生命醫(yī)藥科技人才。該專業(yè)要求學(xué)生不僅要掌握生物醫(yī)藥和數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)，還要具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)和電子科學(xué)技術(shù)應(yīng)用能力[4]。通過多學(xué)科交叉融合，該專業(yè)可以培養(yǎng)出能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問題的高素質(zhì)人才，為推動(dòng)生物醫(yī)藥領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展提供智力支持[5]。

然而，隨著該專業(yè)的發(fā)展，人才培養(yǎng)過程中也暴露出一些問題[6]。例如，培養(yǎng)目標(biāo)不明確，學(xué)科定位不夠合理，尚未形成完善的人才培養(yǎng)體系，等等，嚴(yán)重影響了人才培養(yǎng)的質(zhì)量[7]。因此，必須對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式和課程體系進(jìn)行系統(tǒng)性改革，探索和實(shí)踐多學(xué)科交叉融合的生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)模式，以滿足現(xiàn)代生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)對(duì)高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求。

1 "多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)模式的理論基礎(chǔ)

1.1 "多學(xué)科交叉融合的重要性

隨著生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的單一學(xué)科培養(yǎng)模式已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)當(dāng)前復(fù)雜的生物醫(yī)學(xué)問題?，F(xiàn)代生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究向大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新藥物研發(fā)轉(zhuǎn)型，這種轉(zhuǎn)型迫切需要跨學(xué)科知識(shí)的整合與應(yīng)用。多學(xué)科交叉融合不僅能提升學(xué)生對(duì)復(fù)雜問題的綜合分析能力，還能為他們提供應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)所需的廣泛知識(shí)儲(chǔ)備。因此，多學(xué)科交叉融合已成為提升教育質(zhì)量和科研能力的關(guān)鍵途徑。

1.2 "生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的學(xué)科交叉需求

生物醫(yī)學(xué)工程（藥物組學(xué)信息學(xué)方向）是一個(gè)高度依賴多學(xué)科交叉的領(lǐng)域。該領(lǐng)域的發(fā)展需要整合生物醫(yī)藥、信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。目前，傳統(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)工程課程體系尚未完全滿足這一需求，存在培養(yǎng)目標(biāo)不明確、學(xué)科定位不合理等問題。此外，由于學(xué)科的交叉特性，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教材以及師資力量仍需進(jìn)一步完善，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要。因此，建立一個(gè)能夠整合多學(xué)科知識(shí)的培養(yǎng)模式，以提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力顯得尤為重要。

1.3 "跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的建設(shè)與協(xié)作

跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的建設(shè)是解決學(xué)科交叉融合過程中遇到的挑戰(zhàn)的關(guān)鍵所在。通過匯集不同學(xué)科的專家，可以更合理地構(gòu)建課程體系，推動(dòng)學(xué)科之間的深度合作。這種合作不僅能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和教材的不足，還能提升人才培養(yǎng)的整體質(zhì)量。例如，在設(shè)計(jì)課程時(shí)，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)可以從各自學(xué)科的角度出發(fā)，確保課程內(nèi)容的廣度和深度，避免內(nèi)容重復(fù)或遺漏。同時(shí)，通過跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，還能培養(yǎng)出具備多學(xué)科視野的教師隊(duì)伍，從而更好地指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。這種多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)模式，有助于解決目前教學(xué)資源不足、教師隊(duì)伍建設(shè)不完善等問題，為培養(yǎng)高素質(zhì)、具有跨學(xué)科思維能力的生物醫(yī)學(xué)工程人才提供了有力保障。

2 "多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)模式的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 "改革課程體系與教學(xué)模式

2.1.1 "課程體系的縱向?qū)哟位ㄔO(shè)

為解決當(dāng)前課程設(shè)置不合理、教學(xué)內(nèi)容不足的問題，應(yīng)加強(qiáng)課程體系的縱向?qū)哟位ㄔO(shè)。具體而言，課程體系應(yīng)分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程三個(gè)層次?；A(chǔ)課程包括生物學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等基本學(xué)科知識(shí)，確保學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)；專業(yè)基礎(chǔ)課程涵蓋生物醫(yī)學(xué)工程的核心知識(shí)，如生物工程原理和醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)，為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；專業(yè)課程則專注于藥物組學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域的前沿知識(shí)和技術(shù)，如藥物組學(xué)數(shù)據(jù)分析和藥物設(shè)計(jì)。通過這種層次化的課程安排，可以有效提高課程設(shè)置的科學(xué)性和系統(tǒng)性，使學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑更加清晰，逐步增強(qiáng)他們?cè)趯I(yè)領(lǐng)域的能力。

2.1.2 "跨學(xué)科課程的設(shè)置與教學(xué)模式的創(chuàng)新

傳統(tǒng)教學(xué)模式通常存在單一化的局限性，無(wú)法滿足當(dāng)前解決復(fù)雜工程問題的教學(xué)需求。為此，課程設(shè)置應(yīng)引入跨學(xué)科課程，探索面向復(fù)雜工程問題的教學(xué)模式。例如，高校可以開設(shè)“生物醫(yī)學(xué)工程大數(shù)據(jù)技術(shù)”“計(jì)算機(jī)科學(xué)在藥物研發(fā)中的應(yīng)用”等跨學(xué)科課程，使學(xué)生能夠理解和應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)，解決實(shí)際問題。在教學(xué)模式上，教師應(yīng)結(jié)合課堂講授、專題討論和案例分析，借助多媒體課件、視頻和微課等先進(jìn)技術(shù)，建立基于互聯(lián)網(wǎng)的混合式教學(xué)模式。此模式不僅能使抽象的教學(xué)內(nèi)容更加直觀，還能提高學(xué)生的參與度和實(shí)踐能力，增強(qiáng)他們?cè)趯?shí)際工作中的應(yīng)變能力和解決問題的能力。

2.1.3 "實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合

為了提升學(xué)生的實(shí)踐能力，課程設(shè)計(jì)應(yīng)充分融合實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)。高?？赏ㄟ^整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源、創(chuàng)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)多模塊立體式的實(shí)踐教學(xué)體系。該體系應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、畢業(yè)專題實(shí)踐、課外科技實(shí)踐活動(dòng)、實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)、課外社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)等五個(gè)模塊。這種教學(xué)體系能夠?qū)⒗碚摻虒W(xué)與科研創(chuàng)造、創(chuàng)新及實(shí)踐能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在實(shí)際操作中能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決現(xiàn)實(shí)中的問題。通過這種方式，學(xué)生不僅能夠獲得扎實(shí)的理論知識(shí)，還能在實(shí)踐中不斷提升其科研與創(chuàng)新能力，為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 "構(gòu)建跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)

2.2.1 "跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)的建設(shè)與作用

為解決當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容和教材不足的問題，構(gòu)建一個(gè)跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)是關(guān)鍵。該平臺(tái)應(yīng)覆蓋從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究的多個(gè)階段，為學(xué)生提供參與真實(shí)科研項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。在這個(gè)平臺(tái)上，學(xué)生不僅可以將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題，還可以通過項(xiàng)目實(shí)踐來提升綜合能力。例如，高校可以建立“藥物組學(xué)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)”或“生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，為學(xué)生提供數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等實(shí)際操作的機(jī)會(huì)。通過在真實(shí)環(huán)境中操作，學(xué)生能夠掌握前沿技術(shù)，并積累寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，這些平臺(tái)還可以作為學(xué)科交叉融合的試驗(yàn)田，通過實(shí)際項(xiàng)目推動(dòng)多學(xué)科的深度融合與合作。

2.2.2 "實(shí)踐中的學(xué)科交叉融合

在跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)的實(shí)踐中，推動(dòng)不同學(xué)科之間的深度合作對(duì)于解決復(fù)雜的生物醫(yī)學(xué)問題至關(guān)重要。這種合作不僅能夠彌補(bǔ)單一學(xué)科在知識(shí)和技術(shù)上的局限性，還能夠促進(jìn)學(xué)科交叉創(chuàng)新。例如，教師可以組織生物醫(yī)學(xué)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)的聯(lián)合項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生探索如何利用人工智能技術(shù)進(jìn)行藥物研發(fā)。在這種實(shí)際項(xiàng)目中，學(xué)生不僅可以學(xué)會(huì)多學(xué)科的協(xié)調(diào)合作，還能體驗(yàn)到學(xué)科交叉所帶來的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，從而提升他們的綜合素質(zhì)和解決問題的能力。這種跨學(xué)科合作實(shí)踐不僅能為學(xué)生的未來職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，還可以為推動(dòng)學(xué)科之間的知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新提供有力支持。

3 "評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制的建立

3.1 "評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施

面對(duì)當(dāng)前人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的不足，制定科學(xué)合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)綜合考慮市場(chǎng)需求和用人單位的反饋，明確學(xué)生在知識(shí)掌握、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等方面的具體要求。例如，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以細(xì)化為具體的能力指標(biāo)，如藥物組學(xué)數(shù)據(jù)分析能力、跨學(xué)科項(xiàng)目管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。教師應(yīng)采用定量和定性相結(jié)合的評(píng)估方法，對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行全方位評(píng)估。這不僅能幫助學(xué)生明確自身的發(fā)展方向，還能為教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化提供依據(jù)，從而提升整體教育質(zhì)量。

3.2 "反饋機(jī)制的完善與應(yīng)用

完善的反饋機(jī)制是確保人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提升的重要手段。高校應(yīng)建立多樣化的反饋渠道，及時(shí)收集學(xué)生、教師和用人單位的意見，并據(jù)此對(duì)培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。例如，高?？梢远ㄆ谂e行課程評(píng)估會(huì)議，匯總各方反饋，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、課程安排和教學(xué)方法進(jìn)行分析與改進(jìn)。此外，高校應(yīng)建立學(xué)生和授課教師的雙向反饋體系，以便教師能夠及時(shí)了解教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而調(diào)整教學(xué)策略，確保培養(yǎng)方案的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和有效性。這種靈活的反饋機(jī)制能夠使教育更貼近實(shí)際需求，提升人才培養(yǎng)的針對(duì)性和有效性。

3.3 "質(zhì)量監(jiān)控體系的建設(shè)

建立全面的質(zhì)量監(jiān)控體系是保障教育質(zhì)量的關(guān)鍵。該體系應(yīng)涵蓋課程考評(píng)、教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控和畢業(yè)生就業(yè)跟蹤等多個(gè)方面，通過數(shù)據(jù)分析和定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。例如，高?？啥ㄆ谶M(jìn)行課程考核，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、參與度和實(shí)踐表現(xiàn)；同時(shí)，跟蹤畢業(yè)生的就業(yè)情況，評(píng)估人才培養(yǎng)的實(shí)際效果，獲取用人單位的反饋。通過這些監(jiān)控措施，可以確保培養(yǎng)模式的持續(xù)優(yōu)化，提升教學(xué)質(zhì)量，確保培養(yǎng)出來的學(xué)生能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求，并在各自的專業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

4 "結(jié)論

通過對(duì)課程體系與教學(xué)模式的改革、跨學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)的構(gòu)建以及評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制的建立，能夠有效應(yīng)對(duì)當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)工程（藥物組學(xué)信息學(xué)方向）人才培養(yǎng)中所面臨的諸多問題。這些措施不僅能夠提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力，還促進(jìn)了學(xué)科之間的融合與創(chuàng)新，推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的整體發(fā)展。這一系列的改革和創(chuàng)新有望為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的人才基礎(chǔ)，為國(guó)家生命醫(yī)藥科技實(shí)力的提升和產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化提供重要支持。

黑龍江省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃 2021年度重點(diǎn)課題“基于生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)的生物信息學(xué)課程體系改革研究與實(shí)踐”（GJB1421269）

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