多學科交互發展的生物醫學工程專業課程體系建設

楊羽　楊嬌　李景梅　李玉瑤　韓德明

摘? 要? 新工科背景下，發展理工科專業的生物醫學工程專業，需以“四新”為導向，積極探索將新工科與新醫科交織融通。根據新工科要求，以長春理工大學為例，根據學科特色與學生的培養目標，詳盡介紹課程體系的具體建設流程，希望進一步引領新生物醫學工程專業人才培養體系的建立。

關鍵詞? 新工科；生物醫學工程；課程體系

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）08-0061-03

0? 引言

生物醫學工程最早興起于20世紀中葉的美國，作為跨學科專業，是一門融合工程學、醫學及生命科學的獨立學科。其基本任務是將工程學和生命科學進行有機結合，利用人工材料、儀器、系統以及信息學方法來檢測人體健康狀況或者輔助人體功能，為人類診斷、監測、控制、預防以及治療疾病，是生命科學的重要支柱。本學科所涉及的研究工作范圍包括多個領域，例如：人體的生理信號提取、計算機技術、圖像處理、信號處理、通信技術、生物材料、生物力學、人造器官、診斷和治療方面的技術。生物醫學工程是一項富有發展前景的新興學科，將推動整個工程學科以及醫學行業的發展，減少對外依賴，是國家大力發展的行業之一[1-2]。

長春理工大學的生物醫學工程專業從1995年開始建立，依托大光電背景，2005年被評為一級學科碩士學位授予點，并于2021年被評為生物醫學工程國家級一流本科專業建設點。專業開展了關于生物、醫學、光學、機電、計算機、材料科學等方面的交叉學科研究，形成幾個研究方向：生物醫學光電儀器方向、生物醫學信號檢測方向、圖像處理方向、生物醫學光子學方向、生物材料加工與生物檢測方向。其中，光電生物醫學儀器專業具有鮮明的學校特色，在專業行業中有著引領和示范的作用。學科不僅擁有優秀的教學團隊，并且有著省級科研創新團隊和省級科技創新創業團隊的群體。以服務國家和地方醫療器械為辦學宗旨，培養具有較強的專業實踐能力，能在光電醫療儀器公司、醫療機構、電子電信等相關領域從事產品設計、技術開發、管理、技術服務以及高校教育教學等相關工作。

1? 新工科的背景及要求

當前，全球范圍內新一輪技術革命與行業改革正加速展開，我國制定了一系列的重要戰略，包括國家創新驅動發展戰略、“中國制造2025”——我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領、“互聯網+”的提出以及實施、“一帶一路”在世界范圍內不斷擴大等。國家新型經濟發展戰略，以新科技、新產業為特征，需要生物醫學工程專業教育符合信息時代發展趨勢，也需要學生具備更高的想象力和專業交叉融合能力。

2019年2月，中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》提出要實現教育現代化，重點部署了面向教育現代化的十大戰略任務。教育部建議大力發展“四新”政策，其中“四新”包括“新工科、新醫科、新農科和新文科”。

2021年吉林省高校教學科研工作會議提出，以“兩雙”“四新”為工作重點，深化落實國家和省級新工科理論研究與實踐工程，推動“四新”工程建設，實現“六卓越一拔尖”目標2.0。

在此背景下，生物醫學工程專業需以“四新”為引領，將生物醫學工程專業進行教學改革，主動適應新工科、新醫科發展，突出工科專業特色，瞄準精準醫學、智能醫學工程技術，開展生物醫學工程專業課程“新體系”研究。圍繞吉林省高等教育的“兩雙”“四新”工作重點，開展生物醫學專業課程體系建設研究，探索生物醫學工程教學實踐的新理念、新方法，實現新工科和新醫學的交融、互動發展的生物醫學工程專業課程“新體系”[3]。

2? 生物醫學工程專業培養目標

生物醫學工程專業主要是培養畢業生在掌握好基本理論的基礎上具備知識與技術能力，在實際工作中加以運用，以適應社會的快速發展，可以擔任生物醫學工程專業和相應行業的教學任務、專業科研和管理方面等工作的應用型的復合人才。具體要求有以下幾條。

1）掌握馬克思主義基本理論，立學先立本，貫徹黨的基本路線，懷著對中華民族的熱愛，遵紀守規，有較高的思想道德素質，能夠正確地為社會主義現代化建設工作。

2）掌握本學科基礎理論知識、基本技能和研究方法，以及生物、醫學與光、機、電、算等相關交叉學科知識及技術，深入了解生物醫學工程領域發展趨勢和最前沿發展動態，具備良好的獨立從事生物醫學工程及其相關學科科學問題研究能力，能夠發現和提出問題，做到在分析問題、查閱相關資料的基礎上解決問題。

3）熟練掌握常見的計算機應用軟件的操作，具備中外文數據庫檢索及常見搜索工具的使用能力，具有豐富的知識獲取與鑒別及歸納總結能力。

4）具有一定的英語水平，在閱讀外文專業書刊以及外文文獻時可以了解其大致內容，具有一定的筆譯能力，具有良好的聽、說能力，能夠較好地參與、完成英語學術交流、討論及會議報告，具有較熟練的外文科技論文寫作能力。

5）在生物醫學工程的某個方向或者研究領域培養出一定的探索興趣，了解本領域或方向的研究現狀和發展方向，為進一步深造奠定基礎。

6）可以勝任科研單位、高等學校、有一定學科關系的企事業單位和國家或者地區有關政府部門的科研、教育、管理和檢測及技術改造等工作。

3? 生物醫學工程人才課程體系建設

伴隨新型的科技變革與行業巨變的到來，以新型人工智能、大數據的興起為代表的新工科與新醫科交互發展，現有生物醫學工程教育體系已經不能完全適應新工科與新醫科的發展，應對現有教育體系進行完善，緊跟時代的變化。

長春理工大學作為一個擁有20多年生物醫學工程專業教學經驗的院校，基本形成多學科教學、學科交叉的知識體系。學校注重培養復合創新型生物醫學工程人才，注重學生的實踐能力培養，緊跟國家政策，要求學生能夠適應國家和社會發展，具有整合能力、全球視野、領導能力、實踐力，成為應用型人才。本文旨在在教育部全面開展“四新”建設的教學改革背景下，從生物醫學教育的實際出發，對專業培養體系加以思考和設置，制定相關的教學實踐性措施，注重培養畢業生適應變化技能和工程技術實踐能力，提高學生的專業素質。

3.1? 深化多學科交叉融合發展的生物醫學工程教育

生物醫學工程專業作為多學科交叉融合、交互發展的典型領域，需要應對以人工智能、大數據分析為代表的新一輪技術變革與行業轉型，開展新工科與新醫科交織交融、交互發展的生物醫學工程專業教學研究。瞄準精準醫學、轉化醫學、智能醫學發展的新需求、新特點，積極構建各專業交替融合蓬勃發展的教育“新理念”。實現新興工程學科與新醫學的交錯融通、互動發展。

要對教學進行深化，注重醫學與工科相結合，在課程設置中加大臨床案例的教學，將知識進行整合交叉，將基礎課和專業課進行關聯，應當今時代要求，醫學人工智能、大數據等課程也應列入學生培養方案當中。對教材進行改革也是勢在必行，棄用單一的學科教材。生物醫學工程作為一個交叉學科，單一的理論知識學習使學生的知識體系不連貫，無法應用于實踐，可以結合教材、論文以及實驗來完善課程的交叉性[4-5]。

3.2? 建設交互發展的生物醫學工程專業課程體系

實現課程交互發展的核心在于：課程體系的科學設計、跨學科課程資源的整合。圍繞工程教學的新思路和培養的新方法，改革課程體系。以新科技、新產業、新領域、新方法為特征的“新工科和新醫學的融合、交互發展”的新理念，探索生物醫學工程課程體系和教學模式。從跨學科課程資源的融合、專業課程模塊化教學、形成學科優勢課程的三個角度，逐步改革課程、教學方法與教學方式，構建新的生物醫學工程教育課程體系。

隨著科技發展，對于一些因過于復雜或經費問題無法開設的課程，可以利用VR開展虛擬課堂。針對本學科，可以利用3D平臺進行醫療器械的組建，使學生在直觀了解醫學儀器構造的同時，掌握機械結構設計的基本方法，了解設備結構設計的主要技術，了解產品設計過程中容易產生的問題和解決的途徑，進而掌握儀器的設計原理，提升醫學儀器機械結構設計能力。

3.3? 構建校企醫合作共享的工程實踐教學體系

生物醫學工程專業醫院與醫療器械生產企業和醫院之間有著必然的聯系，按照生物醫學工程的專業特色與辦學定位，選擇與學科建設密切配套的企業與醫院，共同建立一個良好的工程實踐平臺，為學生培養良好的工程實踐技能。校企醫以科研合作為紐帶，形成優勢互補、技術相通、相互協調的平衡關系，共同構建生物醫學工程專業實踐教學體系[6]。

按照生物醫學工程的專業性質和辦學定位，選擇適合專業發展的教學單位和醫院，共同建造一個生物醫學工程專業的教育基地，通過打造優質教學平臺，對實踐教學方法進行創新改革，提高教學質量，形成完善的教學體系等策略措施，能夠進一步提升我國專業醫療方面人才的培養質量，摒棄單一的教學方式和環境，為學生的工程領域實際能力的養成創造機會和條件[7]。

3.4? 建立開放的創新實訓平臺，加強素質提升

新工科背景下，更需要大學生或研究生具備相應的動手技能，具備能夠實際解決問題的能力。打造一個開放的實驗環境能夠激發學生的創造力以及對專業的興趣，使學生跳出規定的實驗課課程，發揮主觀能動性，并且可以整合實驗室資源，逐步建設一個開放的創新實訓平臺，致力于打造具有獨立思考、獨立解決問題能力的生物醫學工程專業的

優秀人才[8]。

學校每年都會在學生大一的時候舉行實驗之星比賽，找專業教師對學生進行指導，讓學生先接觸簡單的實驗，也讓學生了解實驗室的設備。并且每年都會舉辦生命之光實驗，激發學生的科研熱情，讓學生自主選擇課題，找相應的指導教師，歷經一年通過一系列實驗去驗證課題的結果或者是制作一個小型的器械。每年的創新創業大賽、“互聯網+”以及生命科學創新創業大賽等都為學生的實踐提供展示的機會，也能利用這些大賽去激起學生的科研熱情[9-10]。

4? 結束語

新工科背景下，我國對工科的教育和發展有了較高要求，生物醫學工程作為一個醫療產業，必須落腳于服務國家戰略、緊跟時代發展，所以我們的教學必須適應新工科、新醫科發展。

長春理工大學作為一個以光電為背景的理工類大學，一直以來堅持自己的特色辦學，對學生有著明確的培養目標，要求利用扎實的基礎服務實踐，開展了一系列的比賽，鍛煉了學生的能力。在這個時代風口，要抓住機遇，響應國家需求，加深學科交叉性，利用先進的教學手段去提高學生的能力，使學生更能適應這個飛速發展的社會，取得更多的科研成果。

5? 參考文獻

[1] 郭圣文，吳效明.理工類院校生物醫學工程專業人才培養模式探索與實踐[J].中國醫學物理學雜志，2013，

30（2）：4084-4088.

[2] 彭誠，陳放怡.生物醫學工程專業融合式課程體系建設探索[J].電氣電子教學學報，2022，44（2）：41-45.

[3] 畢曉艷，羅曉飛，肖嘉瑩.新工科背景下生物醫學工程專業課程教學改革與實踐[J].創新創業理論研究與實踐，2022，5（5）：50-52.

[4] 劉潔，聶立波.新工科背景下生物醫學工程碩士研究生教育的現狀及改革[J].科技風，2022（7）：46-48.

[5] 齊煒.新時代學科交叉背景下的生物醫學工程專業培養體系建設[J].教育教學論壇，2020（20）：239-240.

[6] 陳洪波.依托校企醫合作的生物醫學工程專業學生工程實踐能力培養體系的構建[J].實驗技術與管理，2014，

31（12）：6-8.

[7] 劉杰，張超，羅潔.新工科背景下生物醫學工程“多學科融合”人才培養體系的建設[J].高教學刊，2021，

7（34）：141-144.

[8] 季振宇，周怡敏，楊濱，等.新工科和新醫科背景下生物醫學專業課程教學設計與實踐[J].醫學教育研究與實踐，2020，28（3）：374-376.

[9] 陳明壯，查靜茹，汪卓赟，等.新工科背景下的生物醫學工程實踐教學研究[J].中國醫學工程，2020，28（7）：

1-4.

[10] 紀穎.應用型本科高校創新創業教育課程體系建設研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2022.

*項目來源：吉林省教育科學規劃課題“新工科背景下生物醫學工程專業課程體系改革研究”（課題編號：ZD21023）。

作者簡介：楊羽、李玉瑤、韓德明，副教授；楊嬌，長春理工大學碩士研究生；李景梅，教授。