新工科背景下生物醫學工程專業人才培養模式改革

黃 敏 周 到 陳軍波

（中南民族大學生物醫學工程學院 湖北武漢 430074）

2017年教育部提出了教育體系需向“新工科”方向調整的思路，這意味著高等教育將以產業需求為導向，必須對工科專業進行改革與創新。目前，大健康產業已上升為國家戰略，生物醫學工程專業在新工科建設中具有明顯優勢。生物醫學工程專業的方法與技術，在“新冠肺炎”疫情的檢測和治療中起到了至關重要的作用，使我國在抗擊疫情的任務中取得了決定性勝利。該專業所涉及的各種醫療儀器，結合互聯網＋、大數據和醫學人工智能的強大力量，是我國大健康產業所依托的核心。

中南民族大學生物醫學工程專業早期課程體系主要由：電子，計算機，醫學等專業中的課程進行簡單組合，再加上醫療儀器原理，醫學圖像處理等幾門專業課。從最初上世紀80年代辦學，該業面向簡單的醫療儀器原理及應用領域（主要指心電，腦電、血細胞等生理參數監護儀），然后擴展到大型醫學影像設備領域（B超、CT、MRI等），屬于重理論輕實踐的傳統模式。

根據新工科要求，結合民族院校辦學條件，2020年，對生物醫學工程專業本科培養模式進行改革。對新工科背景下的生物醫學工程學科進行重新定位，該專業必須為新經濟培養緊缺人才，建立面向大健康新產業需求的培養模式。

知識體系改革

圍繞解決醫療儀器新行業對應的關鍵技術問題，進行生物醫學工程專業的知識體系改革。包括：專業知識結構、教學課程體系、實踐課程體系三個方面。

進行基礎課程的整合，增加新興行業相關課程。模電、數電、解剖、生化等課程都是60+學時以上，還有實驗課。但該專業并不是電子或者醫學專業，學生按傳統模式學習負擔太重。需將模電和數電整合成一門生醫電類大課，精簡學時。另外，信號處理對象主要為數字信號，將信號與系統課程中模擬信號部分學時減少。并縮減解剖和生化學時，舍棄雞肋課程（多媒體技術等）。為增加與大健康新興行業相關的專業課騰出學時空間，以符合新工科的培養要求。目前增加了：Python程序設計、智慧醫療，醫學大數據、醫學人工智能、移動平臺APP設計等課程。

實踐課程體系中，對畢業設計涉及的學生管理和論文質量要求進行了大改。為確保質量，防止學生在大四下學期處于找不到人不做畢業設計的荒廢狀態，設計專門的畢業論文系統，對學生各階段進行量化考核。為公平起見，防止導師讓自己所帶的不合格學生通過，答辯時采用交叉組答辯模式。指導老師只能給出學生的平時分（占比很小），不參加所帶學生的論文答辯。答辯成績由其他參加答辯的老師按照論文撰寫質量和答辯表現分別給出。

畢業設計成績分三部分組成，最終成績=20%＊論文過程表現成績+40%＊論文撰寫成績+40%＊論文答辯成績。答辯有兩輪，第一輪不及格者，經修改論文后，參加第二輪再答辯，仍不合格者不予畢業。第一輪小組優秀者，參加第二輪優秀選拔，最后取不超過總人數10%進行認定。參加二次答辯的，均以第二次答辯成績為準。

采取這種措施后，學生緊迫感增強，畢業論文規范性、論文質量，老師責任感等，都得到了極大提高。教師對學生論文完成目標、開題、英文文獻閱讀及翻譯、論文格式等都更嚴格要求，提高了畢業設計的整體質量。2021年5月本科畢業答辯學生的論文質量遠高于往屆畢業生，取得了很好的效果。

產學研用體系改革

改革“產學研用”體系，包括：與產業配套的專業方向引導，產學課程體系、依靠實驗室的學研課程體系、依靠實習基地和企業共建共享平臺的研用課程體系。

在近年學生就業中，我們發現武漢中心醫院，湖北省腫瘤醫院，武漢人民醫院等增置了生醫專業崗位，急需工程師對醫院儀器進行維修保養。在新冠肺炎疫情中，醫療器械需求量猛增，相關企業也猛增技術支持和儀器維護工程師等崗位,聯影公司2020年幾乎擴大了一倍的維護工程師崗位需求。

我們在武漢三甲醫院的醫工部、武漢醫療器械產業園和醫療影像設備公司尋求合作（如聯影，邁瑞等行業巨頭），共同制訂知識架構和人才培養方案。突出培養學生的實踐能力和工程能力，體現跨學科交叉融合。現已建有深圳藍網科技和湖北省腫瘤醫院人才培養基地，武漢聯影、深圳安科公司和廣州軍區武漢總醫院實踐基地。

增加了醫療儀器綜合實驗課程，提高學生對常見醫療儀器的組裝拆解及分析故障原因的動手能力。與醫院和新興產業密切結合，采用高校與企業聯合培養模式，增加專業實習基地，聘請醫療器械行業人員來校講課。特別是生醫卓越工程師班，圍繞突破核心技術進行教學，提高學生“產學研用”能力，為生醫相關行業輸送知識面寬、對接快的專業型人才。

加強生醫專業同企業、科研院所和行業共建“產學研用”實驗室、以大健康行業關鍵問題為指引，把國家十四五重點研發生產的大型醫學影像設備，如MRI、CT等，引入到實踐教學中，實現學科研究與行業前沿技術同步。這樣可以獲取行業資源，拓寬辦學視野，結合大數據人工智能新技術，培養出具有交叉融合背景的創新創業型工程科技人才。

鼓勵學生參加與生醫專業密切相關的競賽，包含：全國大學生數學建模競賽，全國大學生電子設計競賽，全國大學生“挑戰杯”創業大賽，全國大學生生物醫學工程創新設計競賽，藍橋杯，泰迪杯等。學院組建穩定的教師團隊進行技術指導，有四支隊伍進入2021年7月的“全國大學生生物醫學工程創新設計競賽”全國決賽。

卓越工程師教師隊伍配置

建立以學生為中心的教育理念，轉變教師的傳統思維，從思想和行動上對生物醫學工程專業的培養體系進行改革。生醫專業交叉融合深、知識更新快于其他非交叉專業，教師自身知識體系須不斷更新。目前，大部分教師還是非交叉學科畢業的老師，知識體系單一，很多是20年前的老思維和教學模式。需要摒棄填鴨式課堂教學，革新教學手段，多設置開放性問題，引導學生結合行業應用思考。大膽引入與行業結合的新課程，深入行業內部，培養出適應新經濟，新技術，新產業的國家戰略需求的專業人才。

本科生招生計劃中，增添了生物醫學工程卓越工程師班。在學院專門組建了“卓越工程師班”教學團隊，打造“雙師”型的師資隊伍。該團隊配置了電子、信號處理和軟件三個方向的老師。團隊教師必須具備寬厚的知識體系，熟悉生醫專業相關行業現狀，了解就業需求，具有較強工程實踐能力，具有將專業知識教學轉化為產業的能力。教研項目向該團隊傾斜，鼓勵團隊教師針對工科背景下的教學方法，手段等進行創新。并制定教師培訓規劃，以半年為學習期限，到新工科培養經驗豐富的985大學（如天津大學）進行學習。采取本院教師走出去，外校專家請進來的方式，快速提高團隊教師綜合能力。

鼓勵學生參加大學生創新創業計劃，推動科技成果向應用轉化。老師要走出學校，深入各醫療器械公司，讓授課知識不脫節于產業實現。這樣才能勝任對學生的引導和教學，培養適合行業發展需求的應用型和技術型人才，讓學生真正實現學以致用。

發揮班導師和科研導師的雙重作用

生醫專業以往采用輔導員+班主任的管理，班主任作用效果甚微。2021年,正式推行本科生“班導師”制。28名班導師必須完成“三個一，四到位”，即：管理一個班級群，每周深入班級課堂或寢室一次，每月組織活動一次；重要時間點，重大活動，學生評優，突發事件四種情況必須到位。及時掌握班級學生思想，學業，生活動態，將各種意外降到最低。班導師還力求做到“六必談六聯系”，對曠課，掛科太多，違紀違規等學生及時提醒，與家長聯系。通過班導師制，對困難學生進行幫扶，提升學生學習能力，提高人才培養質量。

學院還配備科研導師。針對學生個體差異，安排每名專業教師指導5-6名學生，指導學生參加第二課堂活動和社會實踐活動。并結合生物醫學工程學科特點和就業形勢，開展職業生涯規劃和就業指導，幫助學生樹立正確的就業觀、擇業觀。“以學生為中心”，提前對本科生進行科研興趣和能力的培養。“因材施教”，鼓勵學生走進科研實驗室，勇于探究科學問題。

學生選擇班導師主要根據科研方向進行，本專業有四個特色方向。對生物基礎感興趣的同學可選擇：膜離子通道結構、功能及生理建模。對生理信號處理感興趣可選擇：生物醫學信號檢測與處理。對軟件處理感興趣同學可選擇：視覺認知計算與醫學圖像處理。對硬件實現感興趣可選擇：生物醫學傳感與儀器。最大限度發揮導師對本科生的科研引導作用，及早讓學生了解自己喜歡什么，可以做什么，為畢業后工作和進一步深造做好銜接。

為使生物醫學工程專業滿足“新工科”的要求，我們圍繞“為誰培養人”“培養什么樣人”“怎樣培養人”三個宗旨，進行專業培養模式的改革。這些改革可提高本專業學生的產學研用能力，走出目前“大學教育落后于行業革新，人才水平不能滿足產業升級需求”的困境，實現本科教育在新形勢下的轉型，為國家新經濟體系，尤其是大健康行業，培養創新型人才。