創新實踐課程助力醫學院校“健康導向型”生物醫學工程專業人才培養

吳昊，朱松盛，劉賓，向文濤，吳小玲，段磊，李建清

（南京醫科大學 生物醫學工程與信息學院，江蘇南京 211166）

生物醫學工程是多學科交叉融合的專業，課程內容廣、知識結構難以系統化。南京醫科大學生物醫學工程專業在過去辦學過程中，堅持“校院企深度融合，醫理工協同育人”理念，立志于培養具有堅實專業基礎、勇于創新和實踐的“健康導向型”醫理工復合型人才。然而在以往教學實踐中，我們深刻體會到傳統工程類課程內容與臨床實際問題結合不緊密，醫工融合度不高，部分專業基礎課程的應用場景不明確，學生缺乏學習目標與內在動力，容易導致學生“見木不見林”。 因此，如何在培養階段早期，建設一門創新實踐類課程起到承上啟下、融合醫工學科的作用，是生物醫學工程人才培養中亟待解決的問題[1]。

我校作為醫科院校，具有豐富的臨床資源，在學生培養過程中充分利用醫科院校優勢。 依據“健康導向型”醫理工復合人才的專業培養目標，嘗試引導學生以健康需求問題為導向，學習“醫、理、工”交叉融合的多學科知識，進而提升自身運用先進的工程技術解決生物醫藥領域問題的創新實踐能力[2]。本文將從課程資源建設、課程實施情況和課程建設規劃三個方面展開討論。

1 課程內容與資源建設

開設于大一學年下學期的《生物醫學工程導論》課程，雖對生物醫學工程的行業發展、臨床應用、科技前沿進行了宏觀介紹，但教學中學生缺乏臨床場景的理解與體驗。 而開設于大四學年上學期的綜合實踐課程《課程設計》與《生物醫學工程導論》間隔時間長，未能實現專業基礎課與實踐課程的有效銜接。 若為低年級學生直接引入原來的綜合實踐類課程，雖然可提升學生的學習興趣和專業認同感，但學生的專業知識儲備支撐度不夠。 因此，在培養階段早期，針對生物醫學工程專業內容廣、知識“碎片化”，學生對專業缺乏系統認知的難點，依據我校生物醫學工程“醫工結合，貼近臨床、注重創新”的發展思路，采用“臨床問題-項目案例-知識技能-創新實踐”的模式，為大二學生開設了《生物醫學工程創新設計》專業必修課（課程目標見圖1）。

圖1 《生物醫學工程創新設計》的課程目標

課程內容方面，建設了《臨床工程學教程（基礎編）》《臨床工程學教程（專業編）》《臨床工程學教程（關聯編）》《生物醫學工程技術》《Feature Engineering and Computational Intelligence in ECG Monitoring》 等教材，緊密結合臨床問題，構建了10 個醫工融合案例庫，如：穿戴式心電信號監測、醫療智能情緒監測系統、肌電接口控制系統和腹腔壓無創檢測系統等，對其進行知識點、實踐技能、思政目標的梳理提煉、優化學生臨床工程創新實踐能力。

課程在軟硬件資源開發、 實驗訓練條件建設等方面累計投入教學經費50 萬元。依托江蘇省級生物醫學工程實驗教學示范中心，與聯想合作研發的穿戴式三導聯心電圖系統作為教學設備，并采購了40 臺Analog Discovery Studio 一體化實驗設備，制作網絡課程資源，上線到超星學習通平臺，便于學生進行在線學習。

2 課程教學組織及實施

本課程旨在從貼近臨床、醫工結合、多元課程、和協同創新多方面著手，提高學生綜合素質，兼顧任務部署、反饋教學質量，主要表現在以下方面：

（1）貼近臨床方面：課內組織一線臨床教師與課程教師共同參與集體備課與課堂教學，參考學校豐富的醫學類PBL 課程教學經驗，設計并甄選了多個“醫工結合”典型教學案例，以案例為主線將相關的工程學基本知識和技術串聯，采用“臨床問題-項目案例-知識技能-創新實踐”模式進行教學，引導學生打破學科壁壘，從工科視角看待和思考醫學問題。 課外組織學生赴醫院及醫療設備相關企業進行見習，提升專業認同感，體現醫學院校辦生物醫學工程專業的亮點[3]。

（2）醫工融合方面：以“項目為主線、教師為引導、學生為主體”，依據臨床需求，提煉典型的“醫工融合”案例（如：穿戴式心電信號監測、醫療智能情緒監測系統、肌電接口控制系統和腹腔壓無創檢測系統），將項目內容按照實施的時間，劃分成單元，確定每單元的目標，在內容上突出系統性、完整性和醫工融合性，增強與后續課程緊密銜接[4]。

（3）多元課程方面：結合項目內容，講授與項目相關的多學科基礎知識，如：生醫材料實驗（講解生物醫學材料及其效應的知識，使學生對其在生物醫學中的應用有所了解）、Matlab 編程（講解程序設計的基本流程，旨在提高學生整理分析數據的能力和軟件編程應用能力）、電路設計和仿真（提高學生的自主開發及搭建系統的能力）等，進行體驗式教學，激發學生后續相關專業課程的學習興趣。

（4）協同創新方面：以課程案例為切入點，學生在課后進行自主探究學習、深化拓展，協調合作、輪流展示學習成果等[5]。 在此過程中孵化成熟的項目案例，參加相應的學科競賽（如：依托教學項目案例——智能醫療情緒系統，學生通過后期孵化，獲2020年江蘇省第一屆生物醫學工程創新設計一等獎），促進學生創新能力可持續性發展。 該部分內容還能夠彌補專業使命感和專業認同感相關的教學內容。 學生的評教座談和調查顯示，學生對專業認可度提高，學習積極性和學習效果顯著提高。

此外，在課程考核方面，本門課采用過程性考核：即教學作業占比20%、實驗操作占40%、案例設計方案占40%。 同時，為進一步提升學生參加競賽的積極性，可根據報名參賽項目的完成情況適當加分。

3 課程進一步建設計劃

目前，以本課程教學為主要依托的成果已于2020年獲批教育部新工科研究與實踐項目；依托本課程中的案例（穿戴式心電信號監測、 醫療智能情緒監測系統、肌電接口控制系統）亦取得了可觀的以本課程實施為主要依托的教學及研究成果，包括競賽獎勵、軟件著作權、大學生創新項目（省級）、軟件著作權等。 在此后的課程實施過程中，我們將主要優化教學團隊和教學資源。

在教學團隊建設方面，將致力于“醫工復合”型教學團隊的進一步深度融合，充分發揮醫科院校優勢，將臨床醫學、 基礎醫學等學科背景師資引入到本課程教學中來，通過多學科多背景師資的深度溝通和合作，不斷挖掘工程技術在生物醫學領域應用的案例，深化課程的高階性、創新性和挑戰度[6]。

在教學資源建設方面，對“醫工交叉”教學案例進行知識點、實踐技能、思政目標的梳理提煉；豐富本課程的線上資源，提升在線平臺數據收集能力，使教學設計和教學實施覆蓋課前—課上—課后全流程；與國內外優勢教學實驗儀器公司合作，拓展醫工結合實驗教學系統；構建針對學習產出目標的層次性評價體系，優化評分點，系統性多元評價專業知識掌握、工程實踐能力、團隊合作、項目管理等綜合素質[7]。

4 結語

在課程實施過程中，重視學生的學業反饋，收集學生的學習心得，并據此及時調整教學設計和實施流程。通過本門課程的實施，將最大限度地激發學生的學習興趣和專業認同感，提升學生核心競爭力，同時激發他們投身于人民生命健康事業的使命感，從而培養其成為具有家國情懷的復合型工程技術人才。