基于医工融合背景下专业实践教学体系改革
钟华 董世武 张珠 宁旭 刘晶
摘? 要： 以陆军军医大学生物医学工程专业为例，突出专业特色和创新点，将工学与医学互动互融，构建适合军民融合生物医学工程专业的教学模式进行深入分析。研究发现：生物医学工程专业以实践能力、思维能力和创新能力培养为重点，以学科为中心转向以学生为中心、社会需求为导向，按需施教，优化教学体系，培养具备有较强的创新能力和实践能力的“医工融合”的创新人才，更好地为未来实践和科研工作奠定良好的基础。
关键词： 生物医学工程;医工结合;专业实践;创新人才
中图分类号：G642? ? ? 文献标志码：A? ? ? ? ?文章编号：2096-000X（2021）14-0128-04
Abstract： Taking biomedical engineering major of Army Military Medical University as an example， it highlights the specialty features and innovations， integrates engineering with medicine， and constructs a teaching mode suitable for the integration of military and civilian biomedical engineering major for in-depth analysis. Studies finds that biomedical engineering major focuses on cultivating students' practical ability， thinking ability and innovation ability and transforms the subject-centered mode into the students-centered mode and the social demand-oriented mode. Meanwhile， it also gives lectures in light of the need， optimizes the teaching system， and cultivates innovative talents， named combination of medical engineers， who are equipped with strong creative ability and practical ability， thus laying a better foundation for practice and scientific research work in the future.
Keywords： biomedical engineering; combination of medical engineers; professional practice; innovative talents
生物医学工程（biomedical engineering，BME）是综合生物学、医学和工程学的理论和方法发展起来的，即运用工程技术手段研究解决生物学和医学中有关人类健康、疾病诊疗和康复等问题的新兴交叉学科。随着现代科学技术的进步和医疗水平的提高，生物医学工程学科得到了长足的发展，医学学科迫切需要相关理学工学学科的专业技术支撑，医工交叉将成为未来引领医学创新的主导方向，越来越多的综合性大学逐步将医工交叉发展列为进入世界一流大学的战略规划中[1-2]。陆军军医大学提出“以质量取胜、以特色取胜”的办学理念，根据每个学科专业的自身特点和实践基础，采取针对性教学思路和管理模式，全面提升学生整体素质。
一、国内外生物医学工程专业发展现状
目前，我国生物医学工程专业主要分为医学、理工类院校，是两种截然相反的辦学模式[3]。近年来，医学类院校的办学模式侧重于医学仪器、生物材料等领域。理工类办学模式更注重学生具有较强的物理电子计算机知识。形成了医学知识的培养忽略工程技术理论的学习，而工程技术对临床使用中影像设备的管理、开发、操作和维修存在欠缺，两者有较大的局限性。国外生物医学工程产业起步早、发展快、规模大。以产业为依托，美欧等发达国家的生物医学工程专业在教学目标、设置及内容等方面都形成了较为成熟的制度体系，对我国生物医学工程专业进一步发展具有较为重要的借鉴意义[4]。陆军军医大学生物医学工程学科相关研究始于上世纪70年代，以“双一流”为目标，以“新工科”建设为指导，紧紧围绕建设“部队满意、世界一流军医大学”的办学定位，瞄准国际一流生物医学工程学科发展前沿，以国家、军队和地方对高层次应用型工程技术人才的需求为牵引，构建并完善了适应军队改革、兼顾军地人才培养任务、满足卫勤保障需求的生物医学工程学科体系，突出专业特色和创新点，将工学与医学互动互融，构建生物医学工程专业医工融合的教学模式，进一步提高人才培养质量[5-6]。
二、新形势下生物医学工程教学改革总体目标
教学管理模式的推动性：
（一）教学内容的重塑
教学内容中注重“医工渗透”， 教学方法上注重“医工联合”，教学过程中强调“医工结合”，专业实践中注重“工为医用”，从而达到“医工融合”[7]。将“两性一度”在教学过程中充分体现，以达到教学内容的“高阶性”“创新性”及“挑战度”。结合我校实际，目前生物医学工程领域已形成的生物医学磁感应监护技术、脑功能认知、野战急救装备、静电纺丝纳米材料和新型纳米功能胶囊研究等5个研究方向。针对各专业的教学内容进行整合，调整教学内容与学时分配，在理论授课上，重点强调本专业的知识、原理的传授。同时，由于是多学科交叉，具有很强的综合性，不仅要训练学生的工程专业能力，又要培养学生跨学科思维能力。
（二）教学模式的改革
以问题为基础的学习或基于问题的学习（problem-based，PBL）是以学生为中心的教学，采取小组活动方式。融合线上、线下教学模式，通过线上侧重于学生對科学知识、原理的记忆;通过线下侧重于学生综合运用能力，以达到培养学生创新思维和创造能力的开发。线上教学，联系教学重难点，通过录制微课视频、慕课视频，在着重掌握知识点的同时，经过在线研讨方式，对照学习资料对参考文献进行评价。线下教学，通过智慧教室的各项功能，在指导教师监督下的小组自主学习（不超过12名学生），通过讨论医疗案例而获得全面的训练，提高学员的参与度，发挥自主学习的能力。使得基本内容、知识点讲解、产教融合、知识拓展四个方面全涵盖。
（三）教学团队的建设
陆军军医大学关于教育教学能力培养的制度要求，把提高教育教学能力作为教员发展的重要指标，有组织有计划地引进一批既有教师职务，又有实践背景的人才队伍[8]。由于军队院校招生名额有限，生物医学工程与影像医学系实行全员副高级以上职称教员亲自授课，全部以小班化教学为主。选派具有经验丰富的老教员作为指导教师，进行传、帮、带工作，定期进行青年教师岗前培训、严格落实专业课程试讲，并由系督导专家进行评议。同时，以系为主体创立本科生、研究生教学课题，支持年轻教员的师资培训，为进一步凸显生物医学工程专业特色，与地方大学生工学院组建联合学院，通过“医工”互融教学内容、模式及方法的改革，全面提高教师队伍的综合素质，促进师资队伍的建设[1，6]。
（四）实践教学的实施
实践技能部分培养分为基本技能-综合技能-设计技能-创新技能4个层次，不同层次的能力培养均安排有相对应的教学内容和训练方法。以设计为中心的教学法是一种自我实践的教学模式，通过激励学生针对实际问题的探索去获取知识来实现提高教学质量的目的，逐步形成以掌握医学与工程应用基本操作技能和增强学生理论联系实际能力为目标的专业。结合自身的实践，摸索一种以必修课程为理论主干，通过课程设计、第二课堂活动、选修课、毕业设计、翻转课堂及课外科技活动为主要内容的实践空间，组织各种形式多样的实践性较强的竞赛活动，包括全国性大学生创新设计竞赛等综合性实践教学体系[9]。充分利用学校、医院及校外实习基地优势， 面向军队和地方医院医学工程科、信息科、院校电子信息教学研发机构、各药品仪器检验所、维修站、地方医疗设备研发企业等，以提高学生对不同学科知识初步融会贯通的能力，进一步深化教学改革提供参考和指导[10-11]。
（五）课程思政的建设
“教育强则国家强”，高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。对于课程思政教育的建设，主要是以“立德树人、为战育人”为方针，利用好课堂教学这个主渠道，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待。运用科学理论和方法发现、分析、解决专业问题的意识和品质，以巧妙的方式，潜移默化的融入专业课程，传承红色军医文化，树立正确的人生观和价值观。通过临床、科研中的正反面案例、抗震救灾、新冠肺炎的救治等形式，激发学员内心的使命感、责任感。为基层部队、医疗机构等培养成长为具备掌握生物医学工程相关专业知识与技能的军队卫生装备和医学仪器设备设计、研发、使用和管理的工程技术人才，达到全面提高综合素质的要求。
二、目前存在的主要问题
（一）重理论、轻实践
生物医学工程专业不同于其他专业，在教学目标方面不仅强调学生对科学知识、原理的理解和掌握，更强调知识、技能的综合与实际运用，从而培养学生通过设计等手段创造性地解决复杂工程的能力。由于生物医学工程为交叉学科，专业发展快速迅猛，过去的教学内容逐渐脱离学科发展趋势，而且课程之间的内容设置还不完善，没能更好地将理论知识内化成实际能力，缺少通过理论知识的教育，使学生具备把握关键技术难点本质体现在该门课程教学上。导致课堂教学所占时间大大超过了实践教学时间，尽管学生在英语比赛、数学建模竞赛等方面取得了一些成绩，从理论与实践教学的比例分配和部分用人单位反馈意见来看，在实践创新能力方面却未能体现生物医学工程专业特色，与工科院校生物医学工程专业的学员相比差距较大，创新能力稍有不足。
（二）师资队伍有待提高
我校生物医学工程专业目前承担的教学任务多为专业课和专业基础课程，按照大学规定的专业课和专业基础课必须由高职教员授课的要求，由于高职教员多、课程少，未能达到教授、副教授每学年必须为本科生讲授一门的要求。院校大部分青年教员只能在选修课、第二课堂中完成部分教学任务，这在一定程度上制约了青年教员授课水平的提升。同时，重科研、轻教学的现象较为明显，未能达到教学与实践相结合的有效成效，教学成果奖、教学团队建设及高质量的教学文章未能凸显。在医学院校，未能将生物医学工程工学与医学相融合的特点充分展现，缺少相应地鼓励措施激发教员的积极性。
（三）教学模式需多样化
由生物医学专业高年资、教学经验丰富的专家教授组建教学督导组，负责教学任务的教研室副主任为教学督导组成员，对日常的教学工作起到监督、促进的作用。结合我校培养目标要求和专业岗位特点，体现“立德树人、为战育人”军校特色，实现与未来部队战场需求的对接，将贯穿于教学实施的全过程。在教学中虽然已经开展了3届DCL（Design Centered Learing）教学方法的探索与实践，但是在具体的操作中还表现出规范性不强，流程和项目开展比较随意的问题。如何通过金课建设、信息化教学、公开课程等多种方式，实现素质和能力的协同培养？因此，在现代信息化教学手段出现的同时，课程建设如何适应在线教育，如何发挥网络资源提出了新的挑战。
（四）学员思想政治教育面临严峻挑战
遵循我校在建设“部队满意、世界一流军医大学”的办学理念，传承白求恩精神和红色军医精神，为将来实现人生价值、更好为国防事业奉献青春。面对西方文化思潮和价值观念的冲击、腐朽没落的生活方式对学员的影响不可低估。军队学员面对毕业分配、社会就业、分配方式等思想政治教育工作还不够适应，存在不少薄弱环节，需通过理论与实践相结合的方式，进一步激发学员坚持追求真理的科学态度，树立为军服务的责任感、荣誉感和价值观，形成用科学技术知识为祖国、人民和军队服务的意识。因此，加强和改进学员思想政治教育是一项重大而紧迫的战略任务。
三、生物医学工程教学展望
（一）凸显医工交叉学科特色
结合陆军军医大学生物医学工程专业建设的发展方向及办学定位，着眼“三位一体”的创新能力培养体系，突出学科专业的優势，需以实践能力、思维能力和创新能力培养为重点，使专业能力更加优化，特色专业优势更加突出。主要的岗位核心能力既体现在适应部队卫勤保障建设需要，培养合格的军事生物医学工程人才是专业建设的重大挑战，又要培养医疗卫生部门、医疗仪器研发生产等相关单位迫切需要的知识融合型创新人才。因此，在教学内容上，要改变过去以课本为中心、以教师为中心、以课堂为中心的教学模式。必须从以学科为中心转向以学生为中心、社会需求为导向，按需施教。
（二）督促青年教师师资队伍建设
落实好助教规范化培训制度，为每位青年教师选派具有副高以上职称的教员作为指导老师，进行传、帮、带，使青年教师尽快成长。通过实训课、毕业设计等形式评选优秀的实践成果，通过考评学生实践操作的同时，评价教师教学指导成效，进一步提高我系青年教师的教学水平。成立督导监察制度，由大学、院系督导专家组成，按时听查授课、点评教案、课程设计，以金课建设为标准，拟公开课程为抓手，全面提高课堂教学质量，通过评价制度与教员的晋职晋级、职称评审意见评优评先等紧密挂钩。从教学建设中拨取适当经费，由院系设立部分教育教学改革课堂，鼓励年轻教员积极申报，资助参加国内外各项教学任务和学习。
（三）加强专业课程建设与实施
在校级金课建设中，生物医学工程专业申报了《模拟电子技术课程设计》《医学图像处理》及《电路原理》这三门课程。下一步，我系将在课堂上依靠新的科学技术手段，更新教学思维方法，围绕课程标准与改革、教员队伍、教学条件、教学内容、教学实施、教学效果、课程特色等方面对该三门课程加强建设，努力打造符合“两性一度”（高阶性、创新性和挑战度）标准的金课，更好地为教学服务，培养具备有较强的创新能力和实践能力的“医工融合”的创新人才[12]。同时，通过闭环式教学模式实践，将原本离散的各个教学环节通过一系列技术手段和教学设计，合成一个整体，环环相扣、信息叠加，对整个教学活动的过程可控、效果可控，教学过程、学生参与度、效果的控制力方面都有极大帮助[13]。
（四）狠抓学员实践创新能力培养
加强教学实验平台项目建设，加大实验室的开放力度，提高仪器设备使用率，充分发挥硬件资源在人才培养中的作用。大力开展选修课、第二课堂、导师制等活动，进一步提升学员创新思维、提高学员实践能力，组织学员参加各类生物医学工程和电子信息类的专业竞赛，如单片机比赛、生物医学工程创新大赛等，打造生工专业品牌。加强本科学员实习基地建设，联合大学附属医院医工科，地方企业及军队药检所等单位，充分利用校外实习基地优势，让学生获取实践工作知识，提高实践教学质量。
（五）深入基层了解岗位需求
针对军队院校的教学培养模式，定期深入基层部队和高海拔地区医学相关单位卫勤保障单位，实地参观医工科及基层卫生连队，了解生物医学工程专业的岗位需求、我校学员任职适岗情况等方面等问题，与基层部队相关领域专家开展深入有效的座谈，听取了解有关卫勤保障重、难点和合作需求情况介绍，并就我校生物医学工程专业本科生和研究生的专业技能、课程体系、岗位人才培养模式等献言献策。这必将对生物医学工程专业后续人才培养方案调整、教学内容与方法改革、科研方向聚焦调整起到指导性的作用。
（六）加强课程思政建设
着力提升专业课教师的“课程思政”意识、素养和能力，通过线上线下混合型教学、案例式分析等多种形式融入专业课程，结合《开学第一课》和我校抗震、援鄂医疗队等的先进事迹，激发学员的爱国奉献精神，培育具备优良的政治思想素质、良好的专业技能和职业道德修养的人才，充分发挥课堂教学在学员思想政治中的主导作用，努力营造学员思想政治教育工作的良好社会环境，提高创新精神、创新能力，从思想政治和社会责任感层面真正做到政治合格、医工融合，能够从事军队卫生装备等领域管理、维护、研发的应用型、复合型生物医学工程专业技术人才。
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