生物醫學工程專業大學生創新能力培養的探索與實踐

白寶丹 單純玉 孟青云 郝麗俊

[摘 要]隨著2015年李克強總理在達沃斯論壇中“大眾創新、萬眾創業”口號的提出，創新型人才培養已成為當前高等教育的重中之重。為此，該文結合當前創新教育的現狀和生物醫學工程專業的特點，提出了以“項目驅動、以賽促教”為核心的大學生創新能力培養模式，通過實踐獲得了較好效果。

[關鍵詞]創新能力;醫工結合;以賽促教

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-10-08

一、引言

創新是一個民族進步和社會發展的動力源泉。因此，創新人才的培養是高等教育的一項基礎而長期的事業。高校各專業應當立足我國發展實際，深入開展創新教育研究，營造創新人才成長環境，優化創新人才培養機制[1]。

生物醫學工程專業是筆者所在院校2015年成立時第一批開辦的本科專業，目標是培養能夠運用工程學原理和技術解決醫學與健康方面問題的應用型創新人才。醫學院校生物醫學工程專業有其特殊性，在“大眾創新、萬眾創業”的背景下，如何培養具有創新能力、創新精神和創新意識的優秀大學生是本專業面臨的主要問題。本文就這一問題進行了研究探索，經過四年多的實踐形成了可復制、可推廣的先進經驗。

二、創新能力培養現狀分析

（一）高校創新教育現狀

近年來，隨著國家將創新教育提升到發展戰略地位，高等教育也更加強調創新能力的培養，但大部分高校的創新教育均存在著以下問題[2-4]：

1.思維觀念陳舊，創新教育理念不夠成熟。受傳統教育方式的影響，習慣以書本模式考核學生。雖然有很多學校開設了創新能力培養的相關課程，但是在教學過程中過程管理缺失，考核過程不合理而使創新教育流于形式。

2.創新教育缺乏頂層設計，在課程體系中未能有效體現。創新教育不是開設幾門課就能解決的問題，涉及多門學科和課程，如何將創新教育有滲透進培養方案，有效融合到教學計劃中是目前高校創新教育的主要難題。

3.創新教育師資力量有待加強。創新教育對實施教育的主體教師本身有較高的要求，具備較深厚的學術造詣的同時，能把握專業相關的學術、最新產品等知識前沿，更重要的是具備較強的實踐能力，這樣才能有效指導大學生進行創新活動，從而培養創新能力。

（二）生物醫學工程專業創新的特點

生物醫學工程是一門實踐性很強的學科，動手實操與創新能力的培養對其人才培養來說顯得尤為重要。雖然生物醫學工程專業已發展了幾十年，但是，由于其交叉學科的特點，以及本身也不斷地隨著科學技術的進步在發展，這對本專業的教師和學生都提出了較高要求，需要師生一起不斷地學習與創新[5]。

開設生物醫學工程專業的學校眾多，有綜合性、理工類、醫學類等高校，一般而言，綜合性或理工類高校數學物理基礎扎實，工程力量雄厚，但缺乏醫學基礎，在解決臨床醫學實際問題方面還存在困難。醫學院校依托醫學背景，工程基礎薄弱，分析和解決臨床醫學實際問題的能力同樣受到限制。具體而言，醫學院校生物醫學工程專業學生發現問題的能力較強，但解決問題的能力較弱。

鑒于上述大學生創新教育現狀以及醫學院校中生物醫學工程專業的特殊性，我們希望通過對該專業大學生創新能力培養進行探索，找出適用于醫學院校生物醫學工程專業大學生創新能力培養的模式與方法。

三、創新能力培養方案設計及實施

（一）項目驅動、結合專業、強化實踐

樹立先進的創新教育理念，結合生物醫學工程專業的特色和促進人類健康的使命，以問題為導向，學生根據個人專業興趣，結合醫學痛點組建創新團隊，在老師的指導下開展研究項目。從醫學痛點的信息收集、解決方案的設計到實施及最終評價，都由學生自己負責，增強學生獨立創新和解決問題的能力。此外，讓學生參與教師的課題研究、項目實驗等活動，進行科學探索和科研訓練，實現教學相長[6]。積極鼓勵生物醫學工程專業同學申報學校大學生課外科技作品項目，由于這些項目的實用性、創新性強，獲得了全?？偭㈨棓的康?0%，專業有42%同學參加各種創新性項目。通過項目的實施，學生運用所學知識和技能提出問題、分析問題、解決問題的能力將會得到了明顯的提高。

（二）引進資源、補充短板、提升高度

圍繞專業的人才培養目標，針對創新能力培養，進行專業培養方案頂層課程設計，將處于全球領先地位的美國生物醫學工程專業課程引入到教學中。翻譯并出版學科創始人[美]韋伯斯特所著的教科書《醫學儀器應用與設計（第四版）》，該書對最常用醫學儀器的原理、應用與設計以及最新的醫學儀器原理進行了詳細的介紹。同時，開設與之相配套的基于項目化教學的實踐課程。通過學習后，學生的項目設計水平和實踐能力將明顯提高。

此外，還將美國加州大學先進手術和介入技術中心（CASIT）的教材《醫療設備—外科與圖像引導技術》引入到教學中。這部教材主要介紹現代最先進外科治療中使用的設備。學生學習后，對專業的認知水平明顯提高，提出問題的能力上升到新的高度。如書中第8章組織消融系統介紹的納米刀，師生一起對這一主題進行系統研究，獲得iCAN大賽（原美新杯中國MEMS傳感器應用大賽）、“挑戰杯”大賽和“互聯網+”大賽三大賽事獎項。

（三）以賽促教、以賽促學、賽教融合

以“以賽促教、以賽促學、賽教融合”以及強化實踐教學為指導思想，在教學過程中融入競賽的元素。通過長期的實踐證明，這種教學改革效果良好，不僅培養學生的學習興趣，而且培養學生分析問題、解決問題的能力。

競賽對生物醫學工程專業學生有多方面的積極作用[7]，主要包括：

第一，競賽激發了學生學習專業技能的熱情，培養了學生的實踐能力和創新精神。學生通過參加競賽，強化專業知識和技能的同時，綜合競爭力得到顯著提升，他們將平時學到的知識真正應用到實踐，有利于培養他們的實踐應用能力和創新精神。

第二，競賽改變了傳統學習方式。學生在準備競賽過程中，基于項目，對以往獲獎作品進行研究和實踐，提出、分析、解決問題的能力將得到有效提高。

第三，競賽促進了師資隊伍建設。教師在指導學生競賽的過程中，專業知識結構得到提升，執教能力也在指導過程中得到磨煉和進步，教師的業務能力增強，為創新教育工作可持續性發展提供了強有力的保障。

通過參加各種大賽，不僅能開闊眼界、激發靈感，還能體會到學以致用的快樂和團隊協作的重要性，同時能學習到其他學校同齡小伙伴們新奇有趣的創意。這一過程不但強化了學生的實踐能力，也增強了學生的團隊精神和創新能力。通過以賽促教的實施，人才培養質量顯著提升，學生的創新精神和創新能力明顯增強。我校生物醫學工程專業學生獲得上海市大學生創客大賽一等獎、生物醫學工程創新應用設計大賽全國一等獎、“挑戰杯”大賽上海賽區二等獎3項、三等獎2項、“互聯網+”大賽中上海賽區特等獎等多項大獎，而獲獎學生在專業知識、創新能力、綜合技能上也有較大的優勢，這在就業及升學中有明顯體現，充分證明這種教學模式的有效性。

（四）培養師資、組建社團、打造空間

教師的專業知識技能和執教水平很大程度上影響著學生的能力發展。教師必須及時學習，不斷更新知識、技能、方法等，不斷強化自身的知識結構體系，高效服務于學生創新能力的培養。一支高素質的教師團隊，對于學生創新能力培養成效的提高起著十分關鍵的作用。為滿足生物醫學工程專業創新教育進一步發展的要求，加強對中青年教師的培養[8]。為此，我們專業教師參加了北京大學的創新教育專題培訓，并到全國創新創業示范院校實地調研學習。

在對本專業大學生的創新能力培養過程中，逐步形成了一支具有兩名教育部優秀創新創業指導教師和多名具有博士學位青年教師的教學團隊。團隊中，青年教師具有不同專業背景，通過參加制定人才培養方案，編寫和翻譯教材，指導學生參加競賽，以及專利申報和論文撰寫過程中得到了鍛煉和成長，目前已經成為創新教育團隊的中堅力量。團隊帶領學生和青年教師獲得近20項專利、發表論文近15篇。

為了便于學生之間、師生之間的交流，提高創新能力的培養水平，我們組建學生社團—BME科創社。定期開展科技創新講座、學生研究成果交流等活動。BME科創社中，有40%的同學為大一的新生，其中有80%的同學參加了“互聯網+”大賽的專題培訓。本專業大學生創新能力培養的總體發展勢頭看好，協同創新之路無止境。同時，學校正在打造全天式開發的大學生創客空間，是完成創新研項目的場所，確保最大化地提供學生的實驗學習時間，面向本專業的所有學生開放。

四、方案實施效果

（一）走醫工結合之路，筑我校大學生創新能力多維度

在橫向推廣方面，由于醫學院校中非工科類專業大學生的創新意識較薄弱，醫學與工學相結合，容易發現醫學中的痛點，獲得很好的解決方案。因此，生物醫學工程專業協同臨床等醫學專業的合作模式對許多科研項目有很大的推動。比如，護理學院同學提出的產后出血量監測問題，生物醫學工程專業的同學協同提供解決方案。目前，我校有護理學院、康復學院、藥學院的同學加入我們的“雙創”隊伍，正在參加“互聯網+”大賽和iCAN精英賽。我們正在努力吸收全校的同學，以提高我校的大學生的創新能力，全面推動醫工結合的發展。

（二）走團隊協作之路，建本專業大學生創新能力新高度

在縱向推廣方面，走團隊協作之路，具有一定實踐經驗的高年級同學與低年級同學組成團隊，發揮團隊合作優勢，推動本專業大學生創新能力的培養。15級帶16級、16級帶17級等，依次實現高年級帶低年級同學階梯式的組合方式，開展科技創新活動，并完成學校大創項目立項的課題。BME科創社中，有40%的同學是大一的新生，其中有80%的同學參加了“互聯網+”大賽的專題培訓。

（三）走教學相長之路，造一支具有創新素質的教師隊伍

“教學相長”是我國古代教育者從教學實踐過程中總結出來的寶貴的教學經驗和教學原則。在提高學生的創新能力的同時，教師不斷提升自己的創新素質。教師團隊不斷擴大，從原來的5名教師擴大到現在的15人，包括3名外學院老師。目前師生共申請發明專利20項，充分體現了教師隊伍的創新素質。

五、結束語

當今是科技高速發展的時代，是大眾創新、萬眾創業的時代，也是大學生創新創業熱情高漲的時代。生物醫學工程專業大學生創新能力的培養是一項意義重大、任務艱巨的工程，也是需要進一步探索的課題。面對新時期對人才培養能力的要求，本模式雖然已經取得一定的成績，但是未來更需要結合自身院校優勢，打破傳統的教學方式，有效地進行大學生創新教育，讓學生畢業后具備更大的發展潛力，真正成為時代創新的主力軍。

參考文獻

[1]王海梅，等.大學生創新能力培養模式的探索與實踐[J].教電氣電子教學學報，2020，43（02）：12-15.

[2]韋穗林，等.高職學生創新教育存在的問題與對策[J].教高教論壇，2017（01）：38-40.

[3]柯赟潔.高校創新教育探索[J].輕工科技，2017（02）：147-148.

[4]陳瑛，等.大學生創新能力培養與教師科研有機結合的實踐探索[J].創新創業理論研究與實踐，2020（15）：191-192.

[5]李麗，等.高校創新創業教育與專業教育融合路徑探析[J].輕高教學刊，2020（31）：28-31.

[6]楊玉婷.創新型應用人才背景下如何培養生物醫學工程專業人才[J].基層醫學論壇，2016，20（16）：2275-2276.

[7]梁蘭，等.生物醫學工程專業學生創新能力培養的探討[J].教育教學論壇，2016（020）：49-50.

[8]單承剛，等.校企合作下的大學生創客空間培養模式研究[J].教育教學論壇，2017（17）.