以“卓越工程師”為目標的生物醫學工程專業課程體系改革

常世杰，蘇娟，李碩，柏樹令，尹勇，沙憲政

中國醫科大學基礎醫學院　a.生物醫學工程系；b.生物化學教研室；c.組織工程教研室，遼寧　沈陽　110001

以“卓越工程師”為目標的生物醫學工程專業課程體系改革

常世杰a，蘇娟a，李碩b，柏樹令c，尹勇a，沙憲政a

中國醫科大學基礎醫學院a.生物醫學工程系；b.生物化學教研室；c.組織工程教研室，遼寧沈陽110001

我國醫學工程專業醫學課程的教學方式，主要有以下5種：以問題為中心的教學法（Problem Based Learning，PBL）、以研究為中心的教學法（Research Based Learning，RBL）、以團隊為中心的教學法（Team Based Learning，TBL）、以器官為中心的教學法（Organ Centered Teaching，OCT）和整合式教學法（Integrated Teaching，IT）[1]。

上述教學方式總體滿足了基礎理論課的教學需求，培養的學生理論基礎扎實。但是由于本專業課程門類多，導致學生實踐操作機會少，對于面向工程師培養的學生還需進一步改進教學方法。

中國醫科大學生物工程本科生專業于2012年獲批“卓越工程師”計劃，已完成前期教學探索及1年來的調研及教學試點工作，現對其課程體系部分改革內容及成果總結如下。

1　人才培養體系改革內容

1.1培養目標與要求的改革

通過調研，我校將立足醫科大學辦工程的優勢，重點培養以下專業人才：① 臨床工程師，定位于臨床工作，保證醫院儀器設備安全有效地工作。我國目前還沒有真正意義上的臨床工程師隊伍，這與醫院現代化的發展進程極不適應，而國外臨床工程師的人均配備比例是每4名醫生配備1名臨床工程師。② 軟件工程師。軟件工程師定位于醫療設備的軟件設計，要求培養的學生能夠開發和優化用于輔助診斷、遠程醫療、智能化醫院的算法和軟件的能力。③ 電子電氣工程師，定位于醫療電子儀器的硬件設計，利用所學傳感器、檢驗儀器等知識并結合工程實際，設計符合醫療器械認證標準的設備。

2.1 巨噬細胞中CAV-1與Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)4結合抑制炎癥信號通路 TLRs是在固有免疫中發揮作用的經典蛋白家族，其與下游配體結合，引發級聯反應導致細胞因子的產生，從而引起適應性免疫的活化，是連接固有免疫和適應性免疫的重要橋梁。Jiao等[9]和Lim等[10]通過研究證實CAV-1與TLRs結合，如TLR4和TLR5[7]，其中TLR4受體在許多炎癥紊亂中起重要作用。動物模型和臨床研究表明由TLR4引發的炎癥反應與糖尿病及其并發癥的病理生理學改變相關[11-12]。

1.2課程體系與教學內容的改革

生物醫學工程專業的課程體系分為5大模塊：公共課模塊、醫學基礎課模塊、專業基礎課模塊、專業課模塊和實踐教學模塊。學生能力培養分為3個層次：首先是掌握基礎知識、基本技能和基本方法；其次是具備將“三基”融會貫通、綜合運用的能力；第三是從課堂過渡到實際。此外，還要對學生的科學素質、科學精神、科學態度和科學方法進行培養。

我校生物醫學工程專業改革前為5年制，共55門課程，4096學時；改革后調整為4年制，共50門課程，3200學時。因為專業特點是交叉融合、方向多、學生興趣廣，因此主要通過整合方式對學時進行調整，即對相似課程進行整合以壓縮學時。改革前后各模塊學時變化，見圖1；各模塊間比例變化，見圖2。

圖1　改革前后各模塊學時對比

圖2　改革前后各模塊比例對比

可見，在總學時大幅縮減的情況下，如何保證培養目標不降低也是本次教學改革的一大動因。在改革中，公共課模塊沒有變化。醫學基礎模塊隨我校醫學課程整合同步進行。專業基礎課和專業課模塊參考醫學課程整合的方式進行整合，如計算機組成原理、微機原理和匯編語言整合成新的微機原理，分別從理論、實現和軟件上對原有知識進行講解，確保學生能力不降低；原有醫學儀器概論重點講述醫學儀器設計的基本原理，調整后其內容整合到醫學電子儀器、醫學影像設備學和現代臨床檢驗儀器課中；針對人才培養的實際需要，增設局部解剖和影像診斷學的臨床基礎課程，以適應大型影像設備企業的人才要求。

此外，還將原有分散在部分課程的綜合設計性實驗[2-3]進行整合，開設項目設計實踐課程，以提高學生的綜合運用和創新能力（后文將詳細說明）。

1.3實踐教學的改革

實踐教學是工程人才培養模式的重要組成部分，是培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的生物醫學工程專業學生的關鍵。除社會實踐、公益活動外，我們還大膽改革了傳統的實驗課教學內容，同時加強實踐基地建設。改革后的實踐教學將包括3方面內容：整合醫學實習、新增項目實習和擴展畢業實習。

醫學實習：在原有課間實習的基礎上，通過課程改革，將原有的醫學理論課與課間實習進一步整合，提高學生入院實習的機會，加強學生對醫院和臨床工作的了解。

項目實習：基于項目設計實踐，在第3學年安排學生參與教師的科研或工程項目，加強學生對項目開發流程的了解；同時對學生的動手能力、團隊合作能力和創新能力進行鍛煉。

畢業實習：畢業實習、畢業設計和論文、就業工作通盤考慮。加大由實踐教學基地承擔的臨床或工程中應用項目的比例，鼓勵學生到醫院去、到企業去，參與真正的項目開發；在答辯時會根據企業產品的實際情況靈活做出評價。這種模式有利于企業進行用人考察，同時可促進本科生的就業。

其中，項目設計由于是學生第一次分組開展科研活動，指導教師或團隊會全程負責指導；畢業設計則由學生獨立開展科研，要求指導教師少參與，側重培養學生的創新能力。

1.4教學團隊建設與培養機制的改革

教學團隊建設主要針對青年教師。逐步要求年輕專職教師具備工程實踐經歷，有計劃地選送教師到醫院或者企業相關崗位工作1～2年，積累工程實踐經驗；從實踐基地聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員和管理人員擔任兼職教師，承擔部分專業課程的教學任務，擔任本科生聯合導師，承擔培養學生、指導畢業設計等任務。

2　教學改革的部分效果

2.1學生能力培養變化

改革后短期評價顯示，參與項目設計的學生在學習相應的理論課內容時，學習興趣和學習目標較以往明確，在理論課時削減20%（由4096學時減少至3200學時）的情況下，學生考試成績有5%左右（主干課筆試的平均分數）的提高，可見項目學習短期效果明顯。

中期評價顯示，通過畢業設計和畢業實習調研，學生接受任務后到開始實質性操作的時間由以前的6～8周，縮短至5～6周，可見課程改革對于學生自學能力和知識獲取能力的提高有顯著效果。完成畢業設計項目的獨立性較改革前明顯提高，對于培養學生獨立創新能力有顯著效果。

長期評價在學生畢業后會繼續進行跟蹤調研。

2.2就業情況

我校自2008年起開始有畢業生，畢業的主要去向為：醫療設備企業、醫療衛生事業單位和升學繼續深造。現在按照這3大類對畢業生就業情況進行分析。2011年之前完全按傳統方式培養學生，累計培養畢業生147人，就業率98.6%；2012年畢業學生27人，就業率100%；2013年培養畢業生31人，截至6月初的就業率為90.3%。可見總體就業率一直維持在較高水平，這與生物醫學工程專業人才短缺的實際情況密切相關。可見進行教學改革初步試點后，去醫療設備企業的學生比例略有提高，并且就業單位質量明顯提升。

2.3教學手段創新

項目設計（Project Based Learning，PBL）是一種以項目為導向的教學方法，主張主動式學習，皆在培養學生探索、合作、溝通的能力以及團隊精神。我系本次教學改革主要是在常規教學手段中加入以“項目”為支撐的PBL模式，即項目實踐課程，旨在提高生物醫學工程學生解決問題的綜合素質。

項目設計在第4年開展，共60學時。這個時期的學生已經學習了或正在學習相關醫學專業知識，在解決項目問題上有一定的理論基礎。在項目選題方面，要求教師從科研或者實際應用中選擇難度適中、并且可以與學生已經學習過或正在學習的知識有銜接的題目；課程實施過程以學生自主討論為主，教師指導為輔，學生按課時定期與指導教師開會，對項目進展情況進行溝通；課程的考核分為4個方面：開題審查、中期檢查、最終答辯、綜合性評價（實驗記錄、報告、海報）。

為了更好地實施項目實踐課程，自2009年起我系每年派出1～2名師生到有著豐富PBL經驗的丹麥奧爾堡大學親自體驗課程實施過程，將其優秀經驗轉化為適合我國高等教育體系特色的教學方法。相信隨著課程實施時間的增長、經驗的增加，我系的教學水平一定會有非常好的提升[4-5]。

3　總結與展望

我系通過開展“本科工程人才培養模式”改革，強化學生工程實踐能力、創新設計能力和解決臨床工作問題能力的訓練，創新與醫院、企業的合作培養實用型人才機制，培養全面發展的工程師，以適應未來社會需求。針對人才培養方向和相關行業對于專業工程人員執業資格要求，遵循工程人才培養規律和醫學特點[6]，設計醫學工程人才培養標準，為國內其他院校（尤其是醫科院校）生物醫學工程專業人才培養起到示范作用。改革后創新的聯合人才培養模式可以為大企業人才培養和引進開創新思路；實用型工程師培養也可以為促進學生就業提供優勢條件，同時為醫療器械產業提供儲備人才。

以“卓越工程師”為目標的生物醫學工程專業課程體系改革通過前期經驗積累和1年多的實踐探索，改革后在總體授課時間縮減20%的情況下，學生的綜合素質和就業質量得到了明顯提高，就業專業符合度也得到了進一步提升。

未來醫學模式將由“以治病為主”向“預防為主”轉變，由“生物醫學”模式向“生物-心理-社會-工程”模式轉變。醫學重心的轉變使得治病觀念前移至預防和保健；研究重心也前移至生命早期乃至出生前；研究層次也由下游研究前移至中上游研究。未來5～10年要在重大疾病早期預警、治療新方法、新藥及個性化醫療方面取得進展，就必須有強有力的工程學科作為基礎。因此迫切需要轉變傳統的人才培養模式，不斷引入新知識、新技術，重點培養學生的知識綜合運用和創新能力，讓學生了解當前生物醫學工程的未解問題和研究熱點，激發學生的學習興趣[7]。

[參考文獻]

[1] 柏樹令,田偉,沙憲政,等.人體形態學課程教師如何應對國家5+3教學體制改革[A].第五屆全國醫學類實驗教學研討會暨國家級實驗教學示范中心聯席會醫學組第七次會議論文集[C].武漢,2012.

[2] 常世杰,沙憲政.以項目設計為向導的單片機教學[A].第二屆全國醫學類實驗教學教學研討會論文集[C].南京:東南大學出版社,2008.

[3] 常世杰,尹勇,付志然,等.生物醫學工程專業創新性實驗項目的設計[A].第五屆全國醫學類實驗教學研討會論文集[C].武漢,2012.

[4] 國家自然科學基金委員會生命科學部.未來10年中國學科發展戰略:生物醫學工程學[M].北京:科學出版社,2012.

[5] 蘇娟,于璐,尹勇,等.在生物醫學工程專業開展基于項目的學習教學改革的探討[J].中國醫療設備,2013,28(5):120-122.

[6] 胡波,楊麗,隋建峰.醫學實驗技術本科專業生理學教學經驗總結[J].基礎醫學教育,2011,13(1):16-18.

[7] 國家自然科學基金委員會.未來10年中國學科發展戰略:醫學[M].北京:科學出版社,2012.

[中圖分類號]G642.0

[文獻標志碼]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.042

[文章編號]1674-1633(2014)02-0127-03

收稿日期：2013-07-03修回日期：2013-08-22

基金項目：遼寧省教育廳普通高等學校本科工程人才培養模式改革試點專業建設項目（GZ201236）。

通訊作者：沙憲政，教授，中國醫科大學基礎醫學院副院長，生物醫學工程系主任。 郵箱：xzsha@mail.cmu.edu.cn

CurriculumReformof Biomedical Engineering Aimed for “Excellent Engineers”

CHANG Shi-jiea, SU Juana, LI Shuob, BAI Shu-lingc, YIN Yonga, SHA Xian-zhenga
a. Department of Biomedical Engineering; b.Teaching and Research Office of Biochemistry; c. Teaching and Research Office of Tissue Engineering, College of BasicMedical Science, China Medical University, Shenyang Liaoning 110001, China

[摘要]本文總結了中國醫科大學生物醫學工程專業的教學方式，闡述了中國醫科大學生物醫學工程專業在培養目標與培養要求、課程體系、教學內容、教學方法、實踐教學、教學團隊建設、培養機制等方面的改革，并分析了相關改革效果，指出以“卓越工程師”為目標的課程體系改革能夠提升學生的綜合素質和就業質量。

[關鍵詞]卓越工程師；課程體系改革；生物醫學工程；就業質量

Abstract：This paper summarizes the teaching approaches of biomedical engineering in China medical university, and introduces the content of curriculumreformof biomedical engineering in the aspects of training objectives and training requirements, curriculumsystem, content of courses, teaching methods, practical teaching, construction of teaching teamand training mechanism. The effect of curriculumreformis also discussed in this paper. This paper points out that the curriculumreformaimed for “excellent engineers” can improve the comprehensive quality and employment quality of students.

Key words：excellent engineers; curriculumreform; biomedical engineering; employment quality