多學科交叉融合的生物醫學工程人才培養模式研究與實踐

摘 要 隨著生物醫藥產業的迅猛發展，傳統的生物醫學工程人才培養模式已經難以適應現代生物醫藥行業對跨學科、復合型高素質人才的需求。目前，生物醫學工程（藥物組學信息學方向）專業的教育存在培養目標不清晰、學科定位不準確、課程體系不健全等問題。此外，教學內容、教材和師資隊伍的建設滯后，導致人才培養質量難以達到行業要求。針對這些問題，本研究提出并實踐了一種多學科交叉融合的人才培養模式，通過改革課程體系、組建跨學科教學團隊、優化學院組織模式、建立質量監控體系等措施，旨在培養具備生物醫學、藥學、計算機科學和信息技術交叉思維能力的高素質復合型人才，以更好地服務于生物醫藥產業的創新發展。

關鍵詞 多學科交叉；生物醫學工程；藥物組學信息學；課程體系改革

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.34.016

Research and Practice on the Training Model of Biomedical Engineering Talents with Interdisciplinary Integration

XIAO Yun， XU Jinyuan， LAN Yujia

（Harbin Medical University， Harbin， Heilongjiang 150081）

Abstract With the rapid development of the biopharmaceutical industry， the traditional model for cultivating talent in biomedical engineering is no longer adequate to meet the demands of this modern， interdisciplinary field for high-caliber professionals with diverse skill sets. Presently， there are issues such as unclear training objectives， inaccurate disciplinary positioning， and an incomplete curriculum system within the education of biomedical engineering （with a focus on pharmacoinformatics）. Furthermore， lagging behind in teaching content， textbooks， and faculty development has resulted in difficulties in meeting industry standards for talent cultivation. In response to these challenges， this study proposes and implements a multidisciplinary cross-integration talent cultivation model. Through measures such as reforming the curriculum system， establishing cross-disciplinary teaching teams， optimizing college organizational structures， and implementing quality control systems， our aim is to cultivate highly skilled professionals with interdisciplinary thinking capabilities in biomedicine， pharmacy， computer science and information technology. This will better serve the innovative development needs of the biopharmaceutical industry.

Keywords interdisciplinary integration; biomedical engineering; pharmacogenomics informatics; curriculum reform

在全球生物醫學和藥學領域快速發展的背景下，現代生物醫藥產業正逐步從傳統的實驗室研究轉向大數據驅動的創新藥物研發[1]。海量多組學數據的整合分析已成為新藥開發和生物醫藥研究的重要方法。在此背景下，藥物組學信息學作為一種新興的交叉學科，融合了生物醫學、藥學、計算機科學和信息技術，成為當前最具前景的研究領域之一[2]。具備藥物組學信息學技能的專業人才，正受到國內外頂尖生物醫藥研究機構和企業的廣泛關注和需求[3]。

生物醫學工程（藥物組學信息學方向）專業的設立，旨在培養具備跨學科思維和實踐能力的現代化生命醫藥科技人才。該專業要求學生不僅要掌握生物醫藥和數理基礎知識，還要具備扎實的計算機和電子科學技術應用能力[4]。通過多學科交叉融合，該專業可以培養出能夠應對復雜工程問題的高素質人才，為推動生物醫藥領域的創新和發展提供智力支持[5]。

然而，隨著該專業的發展，人才培養過程中也暴露出一些問題[6]。例如，培養目標不明確，學科定位不夠合理，尚未形成完善的人才培養體系，等等，嚴重影響了人才培養的質量[7]。因此，必須對現有的教學模式和課程體系進行系統性改革，探索和實踐多學科交叉融合的生物醫學工程人才培養模式，以滿足現代生物醫藥產業對高素質復合型人才的需求。

1 "多學科交叉融合培養模式的理論基礎

1.1 "多學科交叉融合的重要性

隨著生物醫學和藥學領域的快速發展，傳統的單一學科培養模式已經難以應對當前復雜的生物醫學問題?，F代生物醫藥產業正在經歷從傳統實驗研究向大數據驅動的創新藥物研發轉型，這種轉型迫切需要跨學科知識的整合與應用。多學科交叉融合不僅能提升學生對復雜問題的綜合分析能力，還能為他們提供應對未來挑戰所需的廣泛知識儲備。因此，多學科交叉融合已成為提升教育質量和科研能力的關鍵途徑。

1.2 "生物醫學工程領域的學科交叉需求

生物醫學工程（藥物組學信息學方向）是一個高度依賴多學科交叉的領域。該領域的發展需要整合生物醫藥、信息學、計算機科學、電子科學等多個學科的知識。目前，傳統的生物醫學工程課程體系尚未完全滿足這一需求，存在培養目標不明確、學科定位不合理等問題。此外，由于學科的交叉特性，現有的教學內容、教材以及師資力量仍需進一步完善，以適應行業發展的需要。因此，建立一個能夠整合多學科知識的培養模式，以提升學生的綜合素質、創新能力和實踐能力顯得尤為重要。

1.3 "跨學科團隊的建設與協作

跨學科團隊的建設是解決學科交叉融合過程中遇到的挑戰的關鍵所在。通過匯集不同學科的專家，可以更合理地構建課程體系，推動學科之間的深度合作。這種合作不僅能夠彌補現有教學內容和教材的不足，還能提升人才培養的整體質量。例如，在設計課程時，跨學科團隊可以從各自學科的角度出發，確保課程內容的廣度和深度，避免內容重復或遺漏。同時，通過跨學科團隊的協作，還能培養出具備多學科視野的教師隊伍，從而更好地指導學生應對未來的挑戰。這種多學科交叉融合的人才培養模式，有助于解決目前教學資源不足、教師隊伍建設不完善等問題，為培養高素質、具有跨學科思維能力的生物醫學工程人才提供了有力保障。

2 "多學科交叉融合培養模式的實踐應用

2.1 "改革課程體系與教學模式

2.1.1 "課程體系的縱向層次化建設

為解決當前課程設置不合理、教學內容不足的問題，應加強課程體系的縱向層次化建設。具體而言，課程體系應分為基礎課程、專業基礎課程和專業課程三個層次?；A課程包括生物學、化學、數學等基本學科知識，確保學生具備扎實的理論基礎；專業基礎課程涵蓋生物醫學工程的核心知識，如生物工程原理和醫學統計學，為學生的專業學習奠定基礎；專業課程則專注于藥物組學信息學領域的前沿知識和技術，如藥物組學數據分析和藥物設計。通過這種層次化的課程安排，可以有效提高課程設置的科學性和系統性，使學生的學習路徑更加清晰，逐步增強他們在專業領域的能力。

2.1.2 "跨學科課程的設置與教學模式的創新

傳統教學模式通常存在單一化的局限性，無法滿足當前解決復雜工程問題的教學需求。為此，課程設置應引入跨學科課程，探索面向復雜工程問題的教學模式。例如，高校可以開設“生物醫學工程大數據技術”“計算機科學在藥物研發中的應用”等跨學科課程，使學生能夠理解和應用多學科知識，解決實際問題。在教學模式上，教師應結合課堂講授、專題討論和案例分析，借助多媒體課件、視頻和微課等先進技術，建立基于互聯網的混合式教學模式。此模式不僅能使抽象的教學內容更加直觀，還能提高學生的參與度和實踐能力，增強他們在實際工作中的應變能力和解決問題的能力。

2.1.3 "實驗與實踐教學的結合

為了提升學生的實踐能力，課程設計應充分融合實驗和實踐教學。高?？赏ㄟ^整合現有實驗室資源、創建新型實驗教學中心平臺，構建一個多模塊立體式的實踐教學體系。該體系應包括實驗教學、畢業專題實踐、課外科技實踐活動、實踐教學基地建設、課外社會實踐活動等五個模塊。這種教學體系能夠將理論教學與科研創造、創新及實踐能力的培養有機結合，使學生在實際操作中能夠靈活運用所學知識，解決現實中的問題。通過這種方式，學生不僅能夠獲得扎實的理論知識，還能在實踐中不斷提升其科研與創新能力，為未來的職業發展打下堅實的基礎。

2.2 "構建跨學科項目平臺

2.2.1 "跨學科項目平臺的建設與作用

為解決當前教學內容和教材不足的問題，構建一個跨學科項目平臺是關鍵。該平臺應覆蓋從基礎研究到應用研究的多個階段，為學生提供參與真實科研項目的機會。在這個平臺上，學生不僅可以將課堂上學到的理論知識應用于解決實際問題，還可以通過項目實踐來提升綜合能力。例如，高?？梢越ⅰ八幬锝M學數據分析平臺”或“生物醫學工程創新實驗室”，為學生提供數據處理、實驗設計等實際操作的機會。通過在真實環境中操作，學生能夠掌握前沿技術，并積累寶貴的實踐經驗。此外，這些平臺還可以作為學科交叉融合的試驗田，通過實際項目推動多學科的深度融合與合作。

2.2.2 "實踐中的學科交叉融合

在跨學科項目平臺的實踐中，推動不同學科之間的深度合作對于解決復雜的生物醫學問題至關重要。這種合作不僅能夠彌補單一學科在知識和技術上的局限性，還能夠促進學科交叉創新。例如，教師可以組織生物醫學工程與計算機科學的聯合項目，引導學生探索如何利用人工智能技術進行藥物研發。在這種實際項目中，學生不僅可以學會多學科的協調合作，還能體驗到學科交叉所帶來的創新優勢，從而提升他們的綜合素質和解決問題的能力。這種跨學科合作實踐不僅能為學生的未來職業發展奠定基礎，還可以為推動學科之間的知識和技術創新提供有力支持。

3 "評價與反饋機制的建立

3.1 "評價標準的制定與實施

面對當前人才培養質量評價體系的不足，制定科學合理的評價標準至關重要。這些標準應綜合考慮市場需求和用人單位的反饋，明確學生在知識掌握、實踐能力和創新能力等方面的具體要求。例如，評價標準可以細化為具體的能力指標，如藥物組學數據分析能力、跨學科項目管理能力、團隊協作能力等。教師應采用定量和定性相結合的評估方法，對學生的綜合能力進行全方位評估。這不僅能幫助學生明確自身的發展方向，還能為教學內容的優化提供依據，從而提升整體教育質量。

3.2 "反饋機制的完善與應用

完善的反饋機制是確保人才培養質量持續提升的重要手段。高校應建立多樣化的反饋渠道，及時收集學生、教師和用人單位的意見，并據此對培養方案和教學內容進行調整。例如，高?？梢远ㄆ谂e行課程評估會議，匯總各方反饋，對教學內容、課程安排和教學方法進行分析與改進。此外，高校應建立學生和授課教師的雙向反饋體系，以便教師能夠及時了解教學效果和學生的學習體驗，從而調整教學策略，確保培養方案的動態適應性和有效性。這種靈活的反饋機制能夠使教育更貼近實際需求，提升人才培養的針對性和有效性。

3.3 "質量監控體系的建設

建立全面的質量監控體系是保障教育質量的關鍵。該體系應涵蓋課程考評、教學質量監控和畢業生就業跟蹤等多個方面，通過數據分析和定期檢查，及時發現并解決潛在問題。例如，高?？啥ㄆ谶M行課程考核，分析學生的學習成績、參與度和實踐表現；同時，跟蹤畢業生的就業情況，評估人才培養的實際效果，獲取用人單位的反饋。通過這些監控措施，可以確保培養模式的持續優化，提升教學質量，確保培養出來的學生能夠適應市場需求，并在各自的專業領域中發揮重要作用。

4 "結論

通過對課程體系與教學模式的改革、跨學科項目平臺的構建以及評價與反饋機制的建立，能夠有效應對當前生物醫學工程（藥物組學信息學方向）人才培養中所面臨的諸多問題。這些措施不僅能夠提高學生的綜合素質和實踐能力，還促進了學科之間的融合與創新，推動了生物醫學工程領域的整體發展。這一系列的改革和創新有望為生物醫學工程領域的發展奠定堅實的人才基礎，為國家生命醫藥科技實力的提升和產業布局優化提供重要支持。

黑龍江省教育科學“十四五”規劃 2021年度重點課題“基于生物醫學大數據技術的生物信息學課程體系改革研究與實踐”（GJB1421269）

參考文獻

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