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追夢――各具魅力的研究院校
幾十年來,為了人類醫(yī)療水平的提高,生物醫(yī)學工程的追夢人堅定地做項目、搞科研,研發(fā)出一個個新的醫(yī)療技術(shù),更培養(yǎng)了一代代的生物醫(yī)學人才。國內(nèi)生物醫(yī)學工程院校就是這樣一個群體,從最初建立院系學科到分專業(yè)發(fā)展科研,再到如今培育人才做實際項目,每一步都走得精彩。
重點名校
清華大學
作為國內(nèi)首屈一指的理工科高校,清華大學的教學科研資源得天獨厚,生物醫(yī)學工程系也不例外。該系強大的師資力量不可小覷,教授就包括院士、“長江學者”特聘教授、美國電氣和電子工程師協(xié)會院士、美國醫(yī)學和生物工程研究院院士。另一方面,清華大學生物醫(yī)學工程系硬件設(shè)施優(yōu)越。院系所在的醫(yī)學科學樓擁有7個科研實驗室和4個教學實驗室,各實驗室設(shè)施齊全,更引進了世界最先進的設(shè)備供師生研究所用。
清華大學生物醫(yī)學工程學科自創(chuàng)立以來,在醫(yī)學信號處理、生理系統(tǒng)建模仿真、超聲成像等領(lǐng)域進行了長期系統(tǒng)地研究,在生物芯片、生物信息學、神經(jīng)工程、分子影像等新興方向有明顯特色。畢業(yè)生中既有國際知名大學的教授,也有國內(nèi)醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍人物,更多的是國內(nèi)教學、科研、國防及產(chǎn)業(yè)方面的優(yōu)秀人才。
清華大學生物醫(yī)學工程專業(yè)每年的碩士研究生總數(shù)在30人以內(nèi),具體到校內(nèi)校外是1∶1的比例,考研招生的人數(shù)大概在15人左右。
上海交通大學
上海交通大學生物醫(yī)學工程專業(yè)創(chuàng)建于1979 年,同樣是我國最早建立生物醫(yī)學工程學科的院校之一。正如“早起的鳥兒有蟲吃”,上海交通大學生物醫(yī)學工程起步早,發(fā)展也較為成熟。2011年,上海交通大學生物醫(yī)學工程學院成立,旨在對接國家重大需求及臨床醫(yī)學發(fā)展需要,重點建設(shè)生物醫(yī)學儀器、神經(jīng)科學工程、醫(yī)學影像信息、生物納米材料4個學科領(lǐng)域,致力于培養(yǎng)具有國際競爭力的生物醫(yī)學工程領(lǐng)域高端研發(fā)人才。生物醫(yī)學工程學院實施精英式教育,從一年級開始就實行導師制,進行全方位的導航。學生入校后,一、二年級夯實數(shù)理生基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ);三、四年級根據(jù)領(lǐng)域方向興趣,在導師的指導下,拓展知識,提升創(chuàng)新能力和實踐能力。這一教育方式讓該學科的畢業(yè)生更出類拔萃。
2010年上海交通大學生物醫(yī)學工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名
人數(shù) 錄取人數(shù) 報錄比
生物學 319 53 6.18∶1
化學工程與技術(shù) 43 9 4.78∶1
生物醫(yī)學工程(83100) 95 30 3.17∶1
生物醫(yī)學工程(430131) 8 21(含推免) 未知
生物工程 7 4 1.75∶1
西安交通大學
西安交通大學的生物醫(yī)學工程在業(yè)內(nèi)聲名遠揚。2000年,在原西安交通大學、西安醫(yī)科大學、陜西財經(jīng)學院三校合并及學科交叉融合的基礎(chǔ)上,生命科學與技術(shù)學院成立。該院下設(shè)生物醫(yī)學工程系、生物科學與工程系兩個系,設(shè)有生物醫(yī)學工程研究所、生物醫(yī)學分析技術(shù)與儀器研究所、分子遺傳學研究所、癌癥研究所、生物醫(yī)學工程與儀器研究所、線粒體生物醫(yī)學研究所六個研究所。依托學校的整體實力,學院還設(shè)有現(xiàn)代醫(yī)學電子技術(shù)及儀器國家專業(yè)實驗室、生物醫(yī)學信息工程教育部重點實驗室、生物醫(yī)學工程陜西省重點實驗室三個重點實驗室。2011年西安交通大學生命科學與技術(shù)學院生物醫(yī)學工程招收學術(shù)型碩士研究生50人,全日制專業(yè)學位研究生20人。
復旦大學
復旦大學生命科學學院創(chuàng)立于1986年,是我國最早在大學中成立的生命科學學院,也是國家生命科學和生物技術(shù)人才培養(yǎng)基地。生命科學學院由生態(tài)與進化生物學系、微生物學和微生物工程系、遺傳學和遺傳工程系、生理學和生物物理學系、生物化學系五個系級單位組成,擁有遺傳工程國家重點實驗室、生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室、現(xiàn)代人類學教育部重點實驗室三個國家和教育部重點實驗室,以及遺傳學研究所、發(fā)育生物學研究所、植物科學研究所、生物多樣性科學研究所、進化生物學研究中心等七個研究機構(gòu)。學院以科學研究為主導,以爭取國家級重大項目為抓手,力爭在科研成果、科技產(chǎn)業(yè)化等方面實現(xiàn)快速發(fā)展。
2010年復旦大學生物醫(yī)學工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名人數(shù) 錄取人數(shù) 報錄比
生態(tài)與進化生物學 18 6 3∶1
微生物學和微生物工程 49 11 4.45∶1
遺傳學 90 42 2.14∶1
生理學和生物物理 8 5 1.6∶1
生物化學 128 48 2.67∶1
實力院校
浙江大學
1977年浙江大學科儀系設(shè)立國內(nèi)第一個生物醫(yī)學工程專業(yè),并相繼建成我國生物醫(yī)學工程第一個碩士學位授予點、第一個博士學位授予點和第一個博士后科研流動站,現(xiàn)隸屬浙江大學信息學部生物醫(yī)學工程與儀器科學學院。其生物工程系在我國生物醫(yī)學工程業(yè)內(nèi)享有“黃埔軍校”的美譽。學院建有生物傳感技術(shù)國家專業(yè)實驗室、生物醫(yī)學工程教育部重點實驗室等學術(shù)研究機構(gòu)。學院與國際一流大學及科研機構(gòu)的交流和合作廣泛,多次舉辦高質(zhì)量的國際學術(shù)會議。作為實力派院校之一,學院辦學條件優(yōu)越,科研實力強勁,現(xiàn)有科研實驗用房6千多平方米,歷年來先后獲得國家級和省部級科技進步獎30余項,多項科研成果居國內(nèi)外領(lǐng)先地位。
學院碩士招生按生物醫(yī)學信息處理、醫(yī)學成像與圖像處理、醫(yī)學儀器、生物傳感技術(shù)、定量與系統(tǒng)生理等方向進行,按下表中的小專業(yè)錄取。其中免試研究生比例約50%。
2010年浙江大學生物醫(yī)學工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名
人數(shù) 錄取
人數(shù) 推免人數(shù)
電子信息技術(shù)及儀器 110 24 未知
生物醫(yī)學工程(083100) 86 46 未知
儀器儀表工程 1 6 5
生物醫(yī)學工程(430131) 6 14 8
東南大學
作為國內(nèi)生物醫(yī)學行業(yè)的佼佼者,東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院以強大的實驗平臺和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度見長。該學科設(shè)有生物電子學國家重點實驗室、江蘇省生物材料與器件重點實驗室。另外,在蘇州、無錫等地開設(shè)科研基地,給學生提供了優(yōu)良的實踐平臺,更方便學院與校外公司合作。在教學治學方面,全院師生在韋鈺院士的帶領(lǐng)下,在追求知識和理想中求實進取,勇于創(chuàng)新,創(chuàng)造了很多卓越的科研成果。
依托強大的學科優(yōu)勢,生物科學與醫(yī)學工程學院學生學術(shù)思想活躍,專業(yè)基礎(chǔ)扎實,具有較強的創(chuàng)新意識,大受用人單位歡迎。畢業(yè)生可到生物醫(yī)學工程和電子信息工程領(lǐng)域的企業(yè)、高校、科研院所、醫(yī)院等單位從事研究、設(shè)計、管理等方面的工作。
在考研招生時,學科分兩個方向來錄取。對于初試,考卷一般都不會設(shè)置太難,主要是對基礎(chǔ)知識部分的考查。
2010年東南大學生物醫(yī)學工程各專業(yè)研究生報考錄取表
專業(yè)名稱 報名人數(shù) 錄取人數(shù) 推免人數(shù)
生物物理學 15 4 0
生物醫(yī)學工程 106 61 13
華中科技大學
華中科技大學生命科學與技術(shù)學院擁有生物醫(yī)學工程和生物物理學兩個國家重點學科。學院科研實力雄厚,依托學院建立的科研基地包括:國家納米藥物工程技術(shù)中心、科技部基因工程“國際科技合作基地”、武漢國家生物產(chǎn)業(yè)基地、生物醫(yī)學光子學教育部重點實驗室、中英基因工程和基因組學聯(lián)合實驗室、中德馬普生物物理與生物化學合作實驗室等。近三年承擔國家和?。ㄊ校┭芯空n題234 項,其中國家自然科學基金108項,獲得省部級以上獎勵5項,獲得授權(quán)發(fā)明專利23 項,發(fā)表SCI收錄論文418篇。
學院研究方向包括醫(yī)學圖像處理與分析、醫(yī)學成像技術(shù)與應(yīng)用、生物醫(yī)學信號檢測與處理、納米生物光子學與生物傳感技術(shù)、人工器官等。近兩年的考研報錄情況未公開,但歷年報考人數(shù)一直在全國高校內(nèi)居多。
逐夢――與時俱進的研究分支
近年來,隨著生物醫(yī)學工程學科的發(fā)展,生物醫(yī)學工程技術(shù)也日趨成熟,各分支方向的發(fā)展也日益明晰。那么,經(jīng)過幾十年的科學探索與研究,生物醫(yī)學工程的發(fā)展現(xiàn)狀如何?生物醫(yī)學工程研究包括生物力學、人工器官、生物醫(yī)學信號檢測處理、生物醫(yī)學儀器、生物醫(yī)學成像、生物醫(yī)學超聲、生物材料與微納米生物技術(shù)、分子電子學以及遠程醫(yī)療與社區(qū)保健工程等分支?,F(xiàn)今,各分支的發(fā)展與研究進行得如火如荼,研制出一系列輔助醫(yī)療儀器與關(guān)鍵技術(shù),并在人類醫(yī)療診斷中發(fā)揮了很大作用。一般來說,我們可以將這些分支簡分為四個方向:醫(yī)學影像學、醫(yī)學信息工程、醫(yī)學儀器和分子生物學。
那么,對生物醫(yī)學工程懷有憧憬的你,應(yīng)該如何選擇自己的努力方向呢?古人云:“知己知彼,百戰(zhàn)不殆?!蔽覀冃枰私馍镝t(yī)學工程,明白自己對哪方面感興趣。
醫(yī)學影像學
影像學診斷是20世紀醫(yī)學診斷最重要、發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。20世紀50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法,而由于X線、CT技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,影像學診斷水平發(fā)生了飛躍,極大提高了臨床診斷水平。核磁共振計算機斷層成像系統(tǒng),不僅可分辨病理解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識別組織生化功能變化的信息,有利于臨床早期診斷。醫(yī)學影像學由此而生。
不同于醫(yī)學專業(yè)的影像學注重使用影像來診斷病情,生物醫(yī)學工程醫(yī)學影像學注重研究如何給醫(yī)生提供更好的圖像信息,如何將人體成像的信息更加可視化。近年來,各相關(guān)研究機構(gòu)研發(fā)了許多新型的醫(yī)學影像技術(shù),包括人體各大臟器、血液乃至皮膚的成像技術(shù),提取出更加有效的醫(yī)學特征輔助醫(yī)生治療。
醫(yī)學影像的研究對于研究人員的計算機水平有很高的要求,如在本科階段學習的matlab/c++等軟件是較為常用的編程軟件。該方向研究生階段的學習科目有《醫(yī)學影像學》《多維信號處理與分析》《信號處理的小波變換》等,主要介紹醫(yī)學成像的基本原理與關(guān)鍵技術(shù),是本科階段《大學物理》《高等數(shù)學》《數(shù)字信號處理》等課程的深度延續(xù)。
這一方向的研究在生物醫(yī)學工程專業(yè)中較為普遍,很多大學都開設(shè)相應(yīng)的課程或?qū)嶒炇?。由于各院校發(fā)展情況不同,研究方向的名稱也略有不同,感興趣的考生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源加深了解。典型的院校有:清華大學、上海交通大學、華中科技大學、東南大學等。
醫(yī)學信息工程
醫(yī)學信息工程研究方向包括神經(jīng)功能工程、生物醫(yī)學信號的檢測與處理、生物信息獲取以及傳感生物信息系統(tǒng)和應(yīng)用等分支。其主要工作目標一方面是為神經(jīng)科學研究建立交叉的技術(shù)平臺,另一方面是為臨床神經(jīng)疾病的診斷和治療提供新的解決方案。生物醫(yī)學信號是人體生命信息的集中體現(xiàn),是窺視生命現(xiàn)象的一個窗口。通過檢測心電、腦電、肌電和細胞電活動、體溫、血壓、呼吸、心音、肌肉收縮等生物信號,提供給醫(yī)生最好的診療信息。
該方向研究生階段的課程設(shè)置主要包括《電路》《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《生物系統(tǒng)及建?!贰渡镝t(yī)學模式識別》等。各院校的課程設(shè)置基本相同,或者是相關(guān)課程的拓展。同樣,該方向?qū)W生的計算機編程能力有一定要求,在學習或?qū)嶒炛行枰炀殤?yīng)用計算機處理實驗數(shù)據(jù)。畢業(yè)生的就業(yè)去向主要是電子信息和醫(yī)學信息類的科研院所、醫(yī)藥衛(wèi)生單位、生物醫(yī)學電子信息企業(yè)等,從事科研、開發(fā)、應(yīng)用設(shè)計制造及設(shè)備管理等方面的工作。國內(nèi)開設(shè)該方向的院校有:四川大學、電子科技大學、西安交通大學、浙江大學、東南大學等。
醫(yī)學儀器
醫(yī)學電子儀器是生物醫(yī)學工程學科的一個重要分支。19世紀末20世紀初,人類研制成功的各種治療儀器大量進入臨床,最具代表意義的有可植入式心臟起搏器、高頻電刀、激光刀等。伴隨微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,各種物理治療類儀器發(fā)揮了越來越顯著的作用。目前的研究課題包括:面向腫瘤診斷治療的新型設(shè)備的研究開發(fā)、基于物理方法的熱治療技術(shù)、大功率驅(qū)動技術(shù)及醫(yī)學儀器的設(shè)計與制造、面向家庭和社區(qū)醫(yī)療的數(shù)字化儀器的研發(fā)等方面。
該方向研究生階段的課程主要有《智能儀器設(shè)計》《高級醫(yī)療儀器》《醫(yī)學儀器原理》等,是本科階段《微機原理與接口技術(shù)》《傳感器技術(shù)》《信號處理技術(shù)》等課程的延續(xù)。國內(nèi)開設(shè)該方向的院校有:上海交通大學、清華大學、浙江大學、四川大學等。
分子生物學
分子生物學是以分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學科,它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當前生命科學中發(fā)展最快,并正在與其他學科廣泛交叉和滲透的重要前沿領(lǐng)域。由于分子生物學的不斷發(fā)展,現(xiàn)代生物醫(yī)學工程中人工關(guān)節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床上得到應(yīng)用,使千千萬萬的患者恢復了健康。隨著社會多樣性發(fā)展,市場需求的不斷變化,該方向也會研發(fā)出新的生物能源、保健、護理產(chǎn)品,甚至是化妝品相關(guān)的技術(shù)。
生物醫(yī)學工程學是融合理工科學和生物醫(yī)學的 理論和方法逐步成長起來的邊緣性學科,其基本任 務(wù)是運用理工科原理和工程技術(shù)方法,研究和解決 醫(yī)學和生物學中的相關(guān)問題。作為一門獨立學科發(fā) 展的歷史尚不足50年,隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步, 生物醫(yī)學工程學科得到了長足的發(fā)展。它在保障人 類健康和推進疾病的預防、診斷、治療、康復等技術(shù) 進步所起的作用日益增強,已經(jīng)成為當前醫(yī)療衛(wèi)生 健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)和有力技術(shù)支撐。
20世紀60年代,美國一些著名大學先后開啟了生物醫(yī)學工程學科的建設(shè),相繼啟動了生物醫(yī)學 工程專業(yè)人才的培養(yǎng)。美國的生物醫(yī)學工程教育特 點是在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化需求驅(qū)動建立起來的具有其自身 特性,且反映了生物醫(yī)學工程學科建設(shè)與發(fā)展的前 沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的 特色,但在課程設(shè)置上大致可以分為科學基礎(chǔ)課程、 專業(yè)核心課程、關(guān)注領(lǐng)域課程、設(shè)計課程、人文與社 會科學課程、專業(yè)選修課程及其他選修課程等六 類Q_2。不同學校本科課程的主要差異體現(xiàn)在專業(yè) 選修課程及其他選修課程的設(shè)置上,各個學校根據(jù) 自身的生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的研究方向和研究水平特 點開設(shè)一些相應(yīng)的選修課程,并培養(yǎng)學生在相應(yīng)方 向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫(yī)學工程 本科教育的基本特點。
我國生物醫(yī)學工程專業(yè)教育起步于20世紀80 年代,主要發(fā)源于著名工科院校的信息技術(shù)類專業(yè) 和力學專業(yè),進而逐漸形成的生物醫(yī)學工程專業(yè)教 育,后來,_些醫(yī)學院校在醫(yī)學物理和醫(yī)用計算機技 術(shù)的基礎(chǔ)上相繼開展了生物醫(yī)學工程專業(yè)教育,于 是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫(yī)學工 程學科[4_3。上述兩類院校的生物醫(yī)學工程學科建 設(shè)發(fā)展模式各具側(cè)重,遵循了共同的學科基礎(chǔ),在培 養(yǎng)生物醫(yī)學工程專業(yè)人才的應(yīng)用層面上有顯著特 點。相對來說,工科院校的生物醫(yī)學工程培養(yǎng)模式 注重工程技術(shù)的開發(fā)和功能拓展,醫(yī)科院校則注重 醫(yī)學與工程結(jié)合、工程技術(shù)在醫(yī)學中的綜合應(yīng)用。
1 中國生物醫(yī)學工程學科發(fā)展思路
生物醫(yī)學工程是一種交叉學科,交叉的學科基 礎(chǔ)及其融合的緊密程度決定了生物醫(yī)學工程學科的 發(fā)展水平,交叉的學科發(fā)展推動著生物醫(yī)學工程學 科的發(fā)展,并且使得生物醫(yī)學工程學科研究領(lǐng)域變 得十分廣泛,而且處在不斷發(fā)展之中。
1.1學科發(fā)展軌跡在中國,基于電子信息工程發(fā)展而來的生物醫(yī) 學工程學科,主要包括生物醫(yī)學儀器、生物醫(yī)學信號 檢測與處理、生物醫(yī)學信息計算分析、生物醫(yī)學成像 及圖像處理分析、生物醫(yī)學系統(tǒng)建模與仿真、臨床治 療與康復的工程優(yōu)化方法、手術(shù)規(guī)劃圖像仿真以及 圖像導引手術(shù)及放療優(yōu)化等;有基于力學發(fā)展而來 的生物醫(yī)學工程學科,主要包括生物流體力學、生物 固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度 的細胞生物力學等;基于化學材料工程發(fā)展而來的 生物醫(yī)學工程學科,主要包括生物材料學、組織工程 與人工器官、物理因子的生物化學效應(yīng)等。
1.2學科發(fā)展特點作為交叉學科的生物醫(yī)學工程學科,其發(fā)展的 關(guān)鍵在于交叉學科間的交叉融合。構(gòu)建一種良好的 交叉結(jié)構(gòu),對推動交叉學科的發(fā)展具有至關(guān)重要的 作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫(yī)學工程這樣的 交叉學科的描述有一個形象的說法:交叉學科如同 在不同學科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒 有堅實的基礎(chǔ),橋是無法建立好的,對于生物醫(yī)學工 程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說,它的 發(fā)展要求具有堅實的交叉學科基礎(chǔ)和交叉學科緊密 融合深度。那么在生物醫(yī)學工程學科構(gòu)建良好的交 叉結(jié)構(gòu),需要選取具有理論支撐和技術(shù)支撐的主干學科進行交叉,凝練學科方向,不能大而全,過于寬泛。
目前,醫(yī)學儀器和醫(yī)學成像技術(shù)具有良好的應(yīng) 用和發(fā)展前景,應(yīng)該成為生物醫(yī)學工程學科的重點 發(fā)展方向。醫(yī)學儀器和醫(yī)學成像設(shè)備能有力推動醫(yī) 療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。醫(yī)療儀器和醫(yī)學成像設(shè)備是現(xiàn)代醫(yī) 療器械產(chǎn)業(yè)中的主流產(chǎn)品,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著主導 和引領(lǐng)作用。其發(fā)展水平已成為一個國家綜合經(jīng)濟 技術(shù)實力與水平的重要標志之一。產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動也是 學科發(fā)展的一種動力,也為學生未來職業(yè)發(fā)展奠定 良好的基礎(chǔ)。基于醫(yī)療衛(wèi)生健康事業(yè)的需求和生命 科學發(fā)展的大趨勢,生物醫(yī)學工程學科應(yīng)大力促進 醫(yī)學儀器和醫(yī)學成像方法的學科建設(shè),從而提升整 個學科的發(fā)展水平。
生物醫(yī)學工程學科的建設(shè)離不開一流的學術(shù)研 究和學術(shù)成果的應(yīng)用。一流的學術(shù)研究不但能提升 學科的發(fā)展水平,而且能開拓學科縱深發(fā)展,產(chǎn)生良 好的經(jīng)濟效益和社會效益,進而增強學科服務(wù)社會 發(fā)展的能力。學術(shù)研究的前瞻性和創(chuàng)新性將確保學 科建設(shè)的發(fā)展動力和趨勢以及學科發(fā)展的活力。
交叉學科往往具有不同程度的可替代性??商?代性程度越高,交叉學科存在的必要性就越小。如 何減小生物醫(yī)學工程學科可替代性的程度是需要深 入思考的,是需要提升學科的特異性的。生物醫(yī)學 工程學的學術(shù)研究主要包括應(yīng)用理論研究和理論應(yīng) 用研究,應(yīng)用理論研究主要涉及生物醫(yī)學工程領(lǐng)域 所需要解決的科學問題,開展新理論、新方法的研 究。 理論應(yīng)用研究主要涉及生物醫(yī)學工程領(lǐng)域所需 要解決的科學和技術(shù)問題,借助理工科的相關(guān)理論 和方法開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。應(yīng)用理論研 究是理論驅(qū)動型的學術(shù)研究,理論應(yīng)用研究是應(yīng)用 驅(qū)動型的學術(shù)研究。 理論驅(qū)動型和應(yīng)用驅(qū)動型是生 物醫(yī)學工程學科學術(shù)研究的兩種主要模式。 理工科 大學具有良好的理論創(chuàng)新基礎(chǔ)和強大的交叉的學科 背景,開展理論驅(qū)動型研究具有自身優(yōu)勢。醫(yī)學院 校具有豐富的醫(yī)學資源,面臨著大量需要應(yīng)用理工 知識解決的醫(yī)學問題,開展應(yīng)用驅(qū)動型研究,將很好 地實現(xiàn)與醫(yī)學的應(yīng)用融合,具有較好的臨床應(yīng)用價 值,有力推進醫(yī)學的進步與發(fā)展。各自的學術(shù)優(yōu)勢 將有利于生物醫(yī)學工程學科特色發(fā)展,從而增強其 不可替代的程度,實現(xiàn)學科可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。
1.3學科體系作為一級學科的生物醫(yī)學工程,包含學科的理 論體系和技術(shù)體系,且該體系離不開所交叉的學科 的理論體系和技術(shù)體系的支撐,此外生物醫(yī)學工程 學科理論體系和技術(shù)體系既要有學科自身的特色, 又要具有可持續(xù)發(fā)展和一定程度上的不可替代性, 這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫(yī)療衛(wèi)生、 生物科學所涉及的重大、重要技術(shù)理論問題及基礎(chǔ) 應(yīng)用開展學術(shù)研究。實現(xiàn)良好的學術(shù)研究定位,形 成自己的理論體系和技術(shù)體系。
2 大數(shù)據(jù)時代的生物醫(yī)學工程學科發(fā)展
守正創(chuàng)新是生物醫(yī)學工程學科發(fā)展的必由之 路,人類已進入大數(shù)據(jù)時代,所謂大數(shù)據(jù)(big data), 或稱海量數(shù)據(jù),是指由于數(shù)據(jù)容量太龐大和數(shù)據(jù)來 源過于復雜,無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)工具軟件對 其內(nèi)容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘 和分析處理的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)具有“4V ”特征:①數(shù) 據(jù)容量(volume)大;②數(shù)據(jù)種類(variety)多,常常具 有不同的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源;③動態(tài)變化 (velocity)快,如各種動態(tài)數(shù)據(jù),非平穩(wěn)數(shù)據(jù),時效性 要求高;④科學價值(value)大,盡管目前利用率低, 卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預 測價值。大數(shù)據(jù)是需要新的分析處理模式才能挖掘 分析出其蘊藏的重要特征信息[<3。
人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現(xiàn)的 生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)發(fā)生源,這種源源不斷的生物醫(yī)學 大數(shù)據(jù)的檢測、處理與分析,將給生物醫(yī)學工程學科 的建設(shè)與發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。模式識別、人 工智能、數(shù)據(jù)挖掘和機器學習的發(fā)展將帶動大數(shù)據(jù) 處理技術(shù)的進步。生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)廣泛涉及人類醫(yī) 療衛(wèi)生健康相關(guān)的各個領(lǐng)域:臨床醫(yī)療、基礎(chǔ)醫(yī)學、 公共衛(wèi)生、醫(yī)藥研發(fā)、臨床工程、心里、行為與情緒、 人類遺傳學與組學、基因和蛋白質(zhì)組學、遠程醫(yī)療、 健康網(wǎng)絡(luò)信息等,可謂包羅萬象,紛繁復雜。生物醫(yī) 學大數(shù)據(jù)中蘊藏了種種有科學價值的信息,研究有 效的大數(shù)據(jù)挖掘的新理論、新技術(shù)和新方法,對生物 醫(yī)學大數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)和融合計算分析,充分挖掘生 物醫(yī)學大數(shù)據(jù)中的信息關(guān)聯(lián)和特征關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)空間 映射關(guān)聯(lián),既能為疾病的預防、發(fā)生發(fā)展、診斷和治 療康復提供系統(tǒng)化的全新的認識,有利于深入疾病 機理研究分析,開展個性化診療。還可以通過整合 系統(tǒng)生物學與臨床數(shù)據(jù),更準確地預測個體患病風 險和預后,有針對性地實施預防和治療。
生物醫(yī)學工程學科所面臨的生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)主 要包括多模態(tài)醫(yī)學影像數(shù)據(jù)、多種類醫(yī)學信號數(shù)據(jù) 以及基因和蛋白質(zhì)組學的生物信息數(shù)據(jù)。生物醫(yī)學 大數(shù)據(jù)在生物醫(yī)學工程學科領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛深遠的 應(yīng)用前景,從三個方面應(yīng)用將推動生物醫(yī)學工程學 科的發(fā)展。
(1) 開展多模態(tài)影像大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī)學影 像學科的發(fā)展從早期看得到,到看得清,目前的看得 準,未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才 有利于臨床早期干預,提高治療預期。醫(yī)學影像大 數(shù)據(jù)計算分析在影像診斷、手術(shù)計劃、圖像導引、遠 程醫(yī)療和病程跟蹤將發(fā)揮越來越大的作用。
建立新的醫(yī)學影像大數(shù)據(jù)計算分析模型和數(shù)值 計算方法,挖掘多模態(tài)影像數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)和特征 關(guān)聯(lián),將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地 推動影像技術(shù)的發(fā)展,具有重要的臨床應(yīng)用價值和 科學價值。
(2) 開展多種類醫(yī)學信號大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī) 學信號大多直接產(chǎn)生于生理和病理過程中的信號, 能在不同層面上表達生理和病理相關(guān)機制特征。融 合多種醫(yī)學信號的大數(shù)據(jù)計算分析,能對生理病理 過程進行更好更全面的闡釋,不僅能深入了解生理 病理的狀態(tài)特征和過程特征,而且能實現(xiàn)個體健康 監(jiān)測和管理??梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性 研究,推進系統(tǒng)化的醫(yī)學應(yīng)用研究。實現(xiàn)強大的多 種醫(yī)學信號數(shù)據(jù)的特征挖掘及特征關(guān)聯(lián)計算分析。 大數(shù)據(jù)挖掘能夠增加準確度和發(fā)現(xiàn)弱關(guān)聯(lián)的能力, 能更好地認識生理病理現(xiàn)象和本質(zhì)。
(3) 開展基因和蛋白質(zhì)組學的生物信息大數(shù)據(jù) 計算分析?;蚪M學、蛋白質(zhì)組學、系統(tǒng)生物學和比 較基因組學的不斷發(fā)展涌現(xiàn)了海量的需要計算分析 的生物信息數(shù)據(jù),已進入計算系統(tǒng)生物學的時代。 開展生物信息大數(shù)據(jù)計算分析,可以拓展組學研究 及不同組學間的關(guān)聯(lián)研究。從環(huán)境交互、個體生活 方式、心里行為等暴露組學,至細胞分子水平上的基 因組學、表觀組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組 學、基因蛋白質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),再到人類健康和疾病狀態(tài) 的表型組學等不同層面不同方向上實現(xiàn)大規(guī)模的關(guān) 聯(lián)計算分析,可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命 過程特征及關(guān)聯(lián)特征。
生物醫(yī)學工程(Biomedical Engineering, BME)是將工程學與生物、醫(yī)學緊密結(jié)合而形成的新興的交叉學科,旨在利用工程技術(shù)手段開發(fā)各類以高新技術(shù)為特征的現(xiàn)代醫(yī)療器械及系統(tǒng),為疾病的診斷、監(jiān)測、控制、預防和治療提供有效的解決方案[1]。生物醫(yī)學工程主要的研究領(lǐng)域包括:人工器官及生物材料、醫(yī)療儀器及設(shè)備、電子信息技術(shù)、醫(yī)學影像技術(shù)等[2]。從其研究領(lǐng)域可以看出,生物醫(yī)學工程是現(xiàn)代工程技術(shù)與生物醫(yī)學相結(jié)合形成的交叉學科,涉及生物、電子、信息、材料、藥學等多個領(lǐng)域,具有很強的交叉性和綜合性[3],同時由于生物醫(yī)學工程在我國的發(fā)展時間較短,如何培養(yǎng)出兼具工程技術(shù)研發(fā)和生物醫(yī)學基礎(chǔ)能力的專業(yè)人才,已成為本學科發(fā)展的重要課題之一。
一、我國生物醫(yī)學工程現(xiàn)有培養(yǎng)模式的不足
生物醫(yī)學工程學在我國發(fā)展于20世紀70年代,目前,我國高校中的生物醫(yī)學工程專業(yè)設(shè)置分為兩種:①設(shè)置在理工科大學;②設(shè)置在醫(yī)學院校。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國已有60余所綜合或理工科大學和30余所醫(yī)學院校設(shè)立了生物醫(yī)學工程專業(yè),培養(yǎng)從本科到博士各層次的專業(yè)人才。由于是新興學科,我國的生物醫(yī)學工程專業(yè)現(xiàn)有的培養(yǎng)模式通常存在以下不足[4]。
(一)理論與實踐脫節(jié)
在國外,生物醫(yī)學工程專業(yè)在課程設(shè)置上十分注重多學科的交叉以及理論與實踐的結(jié)合。我國高等教育中傳統(tǒng)的教學是以理論為基礎(chǔ)、以課堂講授為主的一種重理論輕實踐,或是實踐缺乏實用性,局限于書本的教學模式。這種教學模式的弊端是,學生在實踐中不能很好地將專業(yè)理論知識同實際應(yīng)用相結(jié)合,造成理論和實踐脫節(jié);同時部分高校開展的實驗方法和手段陳舊,內(nèi)容簡單孤立,絕大部分屬驗證性的實驗,缺乏綜合性、設(shè)計性實驗,最終均導致的學生的創(chuàng)新能力以及實踐能力的難以滿足于市場的需求。
(二)培養(yǎng)模式差異較大
從20世紀60年代初美國大學開設(shè)生物醫(yī)學工程本科教育至今,大約有70余所高校通過了美國工程與技術(shù)認定委員會(Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)的評估獲得授予生物醫(yī)學工程學士學位的資格。ABET的準則鼓勵各種教學計劃的一致性,這對于推動生物醫(yī)學工程學科的發(fā)展具有極其重要的作用。而我國生物醫(yī)學工程發(fā)展時間相對較短,專業(yè)培養(yǎng)方向較多,不同院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)又由分別來自不同學科和專業(yè)的教師組建,因此造成不同院校的專業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)、人才培養(yǎng)目標、課程體系及培養(yǎng)模式均各有差異。工科背景較強的院校以工程學為基礎(chǔ),輔以少量醫(yī)學課程,這類院校的學生工程學知識相對穩(wěn)固,而醫(yī)學知識相對薄弱;醫(yī)科院校則多以醫(yī)學為背景,工程學知識教授相對較少。這種醫(yī)工結(jié)合不緊密的問題造成了學生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力與社會要求差距較大的弊端,同時又進一步導致了生物醫(yī)學工程專業(yè)招生和就業(yè)難等一系列問題。
(三)實驗設(shè)備相對落后
醫(yī)學專業(yè)同工科專業(yè)一樣,均須以實驗為基礎(chǔ),否則開設(shè)生物醫(yī)學工程專業(yè)如紙上談兵,教師無從教學,學生也無法學習和理解。而專業(yè)實驗室建設(shè)要求高,建設(shè)經(jīng)費投入多,實驗室的建設(shè)、設(shè)備的更新?lián)Q代均需要大量的經(jīng)費和專業(yè)技術(shù)人員的支持,而一些高校實驗經(jīng)費緊張,儀器臺套數(shù)不夠,特別是在初始發(fā)展階段,困難較多,專業(yè)培養(yǎng)往往出現(xiàn)投入大產(chǎn)出少的現(xiàn)象,給經(jīng)費有限的高校帶來了建設(shè)上的困難。
(四)師資力量薄弱,缺乏復合型師資
生物醫(yī)學工程作為“朝陽學科”,師資力量相對薄弱,很多教師都不是生物醫(yī)學工程專業(yè)出身,雖然對所授課程知識駕輕就熟,但其知識領(lǐng)域相對于生物醫(yī)學工程這樣一個交叉性很強的學科而言,仍舊過于窄淺,對如何帶動學生實現(xiàn)專業(yè)知識的融會貫通還缺少豐富的經(jīng)驗。與此同時,目前國內(nèi)高校生物醫(yī)學工程專業(yè)師資隊伍中,具有理工科教育背景或醫(yī)學教育背景的教師比較多,而既懂醫(yī)學又懂工程技術(shù),能將工程技術(shù)與醫(yī)學需求緊密結(jié)合起來的復合型、交叉型師資比較缺乏,教師與各相關(guān)學科交叉融合能力較弱,這一狀況一定程度上影響了專業(yè)課程體系的構(gòu)建以及教學和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。
(五)學校、社會對專業(yè)的了解與重視不足
一些醫(yī)學院校的教師對此專業(yè)的了解就是把它分類在工科,這就導致傳授醫(yī)學、生物學知識的教師對待此專業(yè)的課程重視不夠,認為學生的任務(wù)就是學好電子、工科類課程就夠了。而學生也并未得到工科的專業(yè)教學,與科班的工程類學生同樣存在差距。這樣的惡性循環(huán),使得本來應(yīng)形成優(yōu)勢與合力的“生物”、“醫(yī)學”與“工程”專業(yè),非但不能很好地融會貫通,反而處于“兩不管”或者“兩不精”的尷尬境地。而社會對于此專業(yè)的認知也很有限,有相當多的人把此專業(yè)簡單理解為維修、銷售儀器,僅把畢業(yè)生當作技術(shù)工來看待。
(六)學生思想不穩(wěn)定
生物醫(yī)學工程在我國作為一門全新的專業(yè),其涉及的學科領(lǐng)域跨度大,專業(yè)知識體系復雜,就業(yè)方向不確定。很多本科生對所學專業(yè)缺乏深層次的認識,對自己的前途也缺乏一定的自信,部分學校也只是按照固定思路教學,導致學生思想不穩(wěn)定,學習積極性、主動性不高,使學生在就業(yè)時處于劣勢。
三、培養(yǎng)模式改進措施
一、選擇直接就業(yè)于生物醫(yī)學工程專業(yè)方向的幾點考慮
根據(jù)生物醫(yī)學工程專業(yè)的特點,有醫(yī)院與企業(yè)兩條道路供選擇。但更多的同學肯定是希望進入醫(yī)院,因為醫(yī)院屬于事業(yè)單位編制,相對于企業(yè)存在風險的運營方式,同學們普遍喜歡相對安穩(wěn)的工作環(huán)境。其實同學們應(yīng)該更多地了解社會對我們所提出的要求,以便于選擇一個真正屬于自己的地方,而不是靠自己的主觀臆斷。1.進入醫(yī)院的大門進入醫(yī)院可能是許多同學想要的,在這里也要明確,生物醫(yī)學工程有兩個比較明顯的分支,一是進入醫(yī)院設(shè)備科,進行對于醫(yī)院設(shè)備的維修與采購,管理醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備。另一種是投入到醫(yī)院的放射科,對醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備進行技術(shù)性的操作與使用。分流的選擇是在大二結(jié)束之后根據(jù)自己的興趣特長及老師的推薦所進行的。相對于企業(yè)所存在的員工競爭壓力,醫(yī)院的工作可能相對安穩(wěn),對于技術(shù)的創(chuàng)新要求并不高,但對于同學的實際操作能力及對于儀器的了解程度有較為苛刻的要求。2.應(yīng)聘于醫(yī)療器械企業(yè)或電子計算機企業(yè)首先選擇進入企業(yè)要明確自己的方向,從自身特點出,比如①認為自己的社會交際能力較好,則可以從事營銷,做好對外推銷自己公司產(chǎn)品的工作并學會維系與客戶之間的關(guān)系,及時反饋客戶的意見,更新并拓寬自己的銷售渠道。②認為自己動手能力及實踐操作能力較為不錯的,則可以做一名技術(shù)工程師,主要職責為安裝、調(diào)試、維修設(shè)備,為客戶提供售后服務(wù)工作。③再者,如果覺得自己在專業(yè)理論知識方面、專業(yè)創(chuàng)新方面有異稟的天賦,則可以留在企業(yè)的科研創(chuàng)新部門,從事設(shè)備更新及研發(fā)工作。比起在醫(yī)院工作,企業(yè)的薪水及待遇可能會更可觀,但相對的,其工作壓力及員工競爭也會較大,存在失業(yè)的可能性也就較高。3.從事高校教育工作或從事科研創(chuàng)新工作比起之前兩種,這條路可能算是最輕松也是最艱難的。輕松是因為它們并不需要太多的擔心失業(yè)與資薪問題,但是確實對于專業(yè)知識的掌握要求是最嚴格的。①從事教育工作還要有一定的教學經(jīng)驗與手段、良好的專業(yè)背景及優(yōu)秀的師德師風。所以對同學們的能力提出了更高的要求。②選擇科研工作則要有堅韌不拔的探索精神,謹小慎微的鉆研態(tài)度、過硬的專業(yè)知識及孜孜不倦吸收新知識的心態(tài)。但這正是每一個專業(yè)從事者最希望的歸宿,也是每一個同學最大的榮耀。
二、對自我的繼續(xù)深造:讀研
我國對于生物醫(yī)學工程專業(yè)研究生教育只存在于一些較為重點的理工科學校中,所以對于醫(yī)科大學,可以說繼續(xù)深造像泥潭一樣舉步維艱。不過感到榮幸的是溫州醫(yī)科大學于2008年獲批生物醫(yī)學工程領(lǐng)域工程碩士點,是全國同類高校第一個招收生物醫(yī)學工程專業(yè)工程碩士的單位。2010年獲準招收雙證生物醫(yī)學工程全日制碩士。主要研究方向為醫(yī)學儀器與醫(yī)院信息管理、基因工程與基因藥物。1.考研趨勢的必要與優(yōu)勢相對于匆匆就業(yè),選擇考研是一條較為穩(wěn)妥的道路。本科就業(yè)的學生雖然對于器械的制造、修理及工作運力相當精通,但缺乏對于一些生物醫(yī)學方面的專業(yè)知識。很難根據(jù)病人的實際情況和醫(yī)院復雜多變的局勢做出很快的應(yīng)對。簡而言之,讀研才是將生物醫(yī)學與工程學真正結(jié)合的時期。在醫(yī)科大學進修該專業(yè)的研究生往往能根據(jù)醫(yī)科大學自身醫(yī)學氛圍濃厚的特點,讓同學們更好地利用自己所學的工科知識,融會生物學與醫(yī)學方面的專業(yè)知識,并通過附屬醫(yī)院的實踐來強化理論知識,結(jié)合一定的臨床醫(yī)療器械使用經(jīng)驗,使研究生們更好地將生物醫(yī)學和工程學結(jié)合。2.在醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程讀研的方向及目標作為醫(yī)科大學的一分子,應(yīng)將自己打造為一位具有以生物學與醫(yī)學為基礎(chǔ),擅于應(yīng)用工程學方面的技術(shù)及方法的具有醫(yī)科大學特色的復合型人才。根據(jù)我校提出的某些明確要求,我校塑造的生物醫(yī)學工程研究生應(yīng)具備能夠靈活應(yīng)用并及時更新工程學的理論基礎(chǔ),獨立解決有關(guān)醫(yī)療工程的“疑難雜癥”的能力。3.我校對目前生物醫(yī)學工程研究生的教學及考核(1)高校對于生物醫(yī)學工程研究生的教學內(nèi)容應(yīng)側(cè)重在醫(yī)學上的應(yīng)用。與本科教育一樣,我校研究生教育也分兩條路,一是從事生物醫(yī)學基因工程和基因藥物的研究,二是對于醫(yī)療器械及醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的學習。在教學內(nèi)容上,我校除了對于原有知識的鞏固及加強外,更多的是對現(xiàn)存臨床醫(yī)學中的實際問題及教學案例進行剖析、解決,突出醫(yī)學理論及工程應(yīng)用兩大特色。在課程設(shè)置上也會較多的注重實踐應(yīng)用,并采用隔周周末上課的教學方法,將平時在實踐中遇到的問題帶到教室與導師分享并探討解決方案。這樣,更能讓自己將工作與學習、實踐與理論牢牢結(jié)合在一起。(2)對于研究生的考核。學校采用以課程項目以及學術(shù)論文的形式,配合醫(yī)科大學的特色,對其的要求也顯而易見,應(yīng)該是涉及生物醫(yī)學領(lǐng)域的研究與拓展、更新與調(diào)試、開發(fā)與制造,特別是對于新興事物的捕捉、猜想、實踐、驗證以及應(yīng)用。項目不論形式,但對于其內(nèi)涵價值、科研難度及工作量有一定的要求,并應(yīng)與導師相呼應(yīng),導師既是學習上的模范,又是工作上的同事,相互協(xié)作達到最理想的狀態(tài)來完成項目。畢業(yè)是對于大學學習做出的一個最明確、最不會讓自己后悔的選擇的時候。在面對畢業(yè)設(shè)計時更靈活,在選擇畢業(yè)出路時更明確。在平時學習中,我們應(yīng)該注意積累專業(yè)知識,多對自己的定位及目標進行反思、不斷總結(jié),在畢業(yè)時積極與同學、老師、家人溝通及探討。筆者堅信,隨著同學們對于生物醫(yī)學工程專業(yè)了解的加深,畢業(yè)于生物醫(yī)學工程的我們會走得更好、更遠。
作者:繆林哲 李亞庭 郭亦韜 紀欣農(nóng) 單位:溫州醫(yī)科大學
醫(yī)學院校課程改革主要緣于醫(yī)學科學的發(fā)展和進步。在最初的單一研究、精細分析、高度分化的基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了多學科高度綜合、融合的基本態(tài)勢,既要求在醫(yī)學理論構(gòu)成上融合,又要求在診斷治療技術(shù)應(yīng)用上融合[2]。按照醫(yī)學發(fā)展的要求,將更多與自然科學、社會科學等多學科相互滲透、互相融合,從而要求醫(yī)學專業(yè)課程體系的設(shè)置隨之變化。因此,醫(yī)學院校中生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程改革也要適應(yīng)整個醫(yī)學專業(yè)課程的整體進步。這樣,課程改革要求熟悉國內(nèi)外新科技的動態(tài),不斷地掌握新的相關(guān)科學技術(shù),吸收新知識和新技術(shù)。雙語教學是目前高校教育改革的方向之一,利用雙語教學和專業(yè)的融合,既能充分發(fā)揮雙語教學方式對學生掌握專業(yè)英語詞匯的促進作用,又能提高學生查找原文學習資源等實際能力。
本文結(jié)合筆者幾年從事生物醫(yī)學信號處理和雙語教學經(jīng)驗,淺析生物醫(yī)學信號處理教學現(xiàn)狀及實現(xiàn)雙語教學改革與實踐的途徑。
1.
課程設(shè)置
天津醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)建立于1986年,由神經(jīng)工程、醫(yī)學儀器、物理醫(yī)學和生物信息學等方向構(gòu)成。針對自身學科特點,“生物醫(yī)學信號處理”課程體系提出理論聯(lián)系實踐,因此課程學時包括36學時理論課程和18學時實驗課程。由于“生物醫(yī)學信號處理”課程含有較多定理、公式、變換以及算法,因此該課程的理論教學必然分配較多學時;同時培養(yǎng)學生運用工程方法解決實際問題的能力至關(guān)重要,因此實踐環(huán)節(jié)必不可少。
2.
雙語教學
雙語教學包括教材語言和授課語言兩方面。使用原文教材能夠使學生系統(tǒng)地了解掌握原文專業(yè)知識的表述。但由于語言等文化差異,全部利用原文教材還存在一定困難。因此合理刪減原文教材重組后編寫方式較為適宜。專業(yè)教師知識豐富,但英語授課尚有一定難度。當前高校注重人才培養(yǎng)和引進。許多具有博士學位的人才或留學歸國人員具備“外語+專業(yè)”的基本條件。這將有利于雙語教學,而且也易實現(xiàn)教學相長。
3.
教學方式
雙語課程主要目的是培養(yǎng)學生專業(yè)文獻的閱讀、翻譯及寫作能力。增加師生的互動能夠提高學生的積極性,如課堂上開展小應(yīng)用討論,并輪流推選代表發(fā)言,鼓勵英文口頭報告;課下布置相關(guān)文獻題目,以小組形式共同完成,鼓勵用英文撰寫報告等方式。
4.
同行學習
雙語專業(yè)教師要有豐富的專業(yè)理論知識及扎實的外語基礎(chǔ)。但是雙語教學或偏重英文教學并不容易,因此加強雙語專業(yè)教師與英語專業(yè)教師的相互學習,進而提高雙語專業(yè)教師雙語教學的素質(zhì)和水平,提高英語專業(yè)教師理解其他學科專業(yè)術(shù)語的能力。
5.
一、生物醫(yī)學工程學科特點
生物醫(yī)學工程學科是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術(shù)原理與方法,從工程學的角度研究生物體(特別是人體)的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示生命現(xiàn)象、探索生命本質(zhì),研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的一門綜合性學科[1],是理工類學科與生物醫(yī)學學科深度交叉、高度融合的邊緣性學科,所涵蓋的領(lǐng)域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等其他學科不具有的特點。根據(jù)研究側(cè)重點,生物醫(yī)學工程學科可分為信息技術(shù)型、材料技術(shù)型、生物技術(shù)型、生物醫(yī)學研究型、醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)型、臨床生物醫(yī)學工程、軍事生物醫(yī)學工程等7類[2]。當前討論和研究的熱點領(lǐng)域主要有:生物醫(yī)學材料、生物力學、醫(yī)療信息技術(shù)、生物芯片與傳感技術(shù)、組織工程及再生醫(yī)學、介入醫(yī)學工程、醫(yī)療器械等7個方面[3]。
二、醫(yī)科院校生物醫(yī)學工程學科專業(yè)教育現(xiàn)狀分析
高等醫(yī)科院校生物醫(yī)學工程學科和臨床醫(yī)學結(jié)合緊密,醫(yī)學大背景很深厚,具備豐富的醫(yī)學類學科教學資源和優(yōu)越的臨床設(shè)備實踐條件等優(yōu)勢,但同時因?qū)W科體系不完善、教學師資力量比較薄弱、專業(yè)實驗室建設(shè)投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫(yī)學工程學科專業(yè)的高效快速發(fā)展。
1.理工學科體系不完善。生物醫(yī)學工程專業(yè)學科涵蓋面非常廣,廣到什么程度呢?可以用四個字形容———“包羅萬象”,如果用“學科頻譜”來描述學科涵蓋面寬度,生物醫(yī)學工程無疑是88個一級學科中“頻譜寬度”最寬的學科。目前大多數(shù)開設(shè)生物工程學的高等醫(yī)科院校,物理、數(shù)學、化學等基礎(chǔ)學科相比理工科院校比較薄弱,而且缺乏材料、自動化等重要工程學科的有力支撐,這些支撐學科的缺少會導致相應(yīng)課程設(shè)置不完善以及綜合性實踐訓練平臺缺乏,學生無法系統(tǒng)地學習工程類課程,得不到系統(tǒng)扎實的工程技術(shù)訓練,影響人才培養(yǎng)目標的整體實現(xiàn)。
2.復合型師資比較缺乏。要實現(xiàn)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合與交叉的復合型高級工程技術(shù)人才目標,首先需建設(shè)一支醫(yī)工結(jié)合與交叉的復合型師資隊伍方陣。在高等醫(yī)科院校,生物醫(yī)學工程專業(yè)師資隊伍中具有理工科教育背景和醫(yī)學教育背景的教師比較多,而既懂醫(yī)學又懂工程技術(shù),能將工程技術(shù)與醫(yī)學需求緊密結(jié)合起來的復合型、交叉型、融合型師資比較缺乏,教師隊伍知識結(jié)構(gòu)普遍不夠合理,與各相關(guān)學科交叉融合能力弱,這些現(xiàn)狀一定程度上影響了課程體系構(gòu)建以及教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)不扎實。生物醫(yī)學工程專業(yè)85%以上的基礎(chǔ)課和專業(yè)(基礎(chǔ))課程都要開展實踐教學,必須建設(shè)相應(yīng)的實踐教學平臺,這些實驗室建設(shè)要求高、儀器設(shè)備多、投入大,部分院校在生物醫(yī)學工程專業(yè)課程實驗條件建設(shè)經(jīng)費投入不足,單獨開設(shè)的實驗課程比較少,實踐教學體系不夠完善;課程標準中演示性、驗證性等基礎(chǔ)性實驗設(shè)置比較多,而綜合性、設(shè)計性實驗設(shè)置比較少[4];缺乏“大學生電子設(shè)計創(chuàng)新基地”等綜合性實訓實驗硬件軟件平臺和組織管理經(jīng)驗;學生規(guī)模小,缺少其他理工科學科支撐,組隊參加全國大學生電子設(shè)計競賽、全國大學生挑戰(zhàn)杯設(shè)計競賽等活動較為困難。
4.學生專業(yè)思想不牢固。生物醫(yī)學工程學作為一門新興的邊緣學科,覆蓋面廣,涉及領(lǐng)域跨度大,專業(yè)知識體系復雜,專業(yè)課程內(nèi)容在各學科之間交叉頻繁,本科學生對本專業(yè)缺乏深入的了解、足夠的信心和學習熱情;相對材料、自動化、機械、通信以及臨床、醫(yī)學影像等專業(yè),生物醫(yī)學工程專業(yè)學生所學知識普遍存在“寬而不精”,“廣而不細”等問題,就業(yè)時相對處于劣勢;部分學生由于學習任務(wù)重、壓力大,導致學習積極性、主動性不高,專業(yè)思想不夠牢固,甚至影響到專業(yè)整體的學習風氣。
三、對策初探
高等醫(yī)科院校要盯準醫(yī)工結(jié)合的復合型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標,突出學科交叉綜合培養(yǎng)、工程技術(shù)意識培養(yǎng)、創(chuàng)新能力素質(zhì)培養(yǎng),深化教學改革,加大教學投入,改善教學環(huán)境,加強隊伍建設(shè),充分發(fā)揮醫(yī)學院校資源優(yōu)勢,積極探索具有醫(yī)科院校特色的生物醫(yī)學工程專業(yè)教育培養(yǎng)模式,構(gòu)建科學合理的課程體系和實踐教學體系,不斷提升生物醫(yī)學工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。
1.堅持走“先研究生后本科生”的教育培養(yǎng)模式?!案采w廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等特點決定了生物醫(yī)學工程學科專業(yè)的開設(shè)和建設(shè),對教學基本建設(shè)、課程體系構(gòu)建、師資隊伍力量、實踐教學平臺等方面要求比較高,必須具備一定水平的軟硬件條件。醫(yī)科院校在開設(shè)建設(shè)之初,往往存在培養(yǎng)方向不明確、課程體系不科學、平臺條件不完善、師資力量不足等困難和問題,因此,對于計劃開設(shè)生物醫(yī)學工程專業(yè)的高等醫(yī)科院校來說,要堅持走“先研究生培養(yǎng)后本科生培養(yǎng)”的教育培養(yǎng)模式,通過5-10年時間的研究生培養(yǎng)和學科建設(shè),加強教學基本建設(shè),積累教學經(jīng)驗,規(guī)范教學管理,建設(shè)一支高素質(zhì)師資隊伍和一批高水平的實驗教學平臺,構(gòu)建完善的課程培養(yǎng)體系和實踐教學體系,為本科生培養(yǎng)創(chuàng)造良好的學習條件和學習環(huán)境。
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);生物醫(yī)學工程;問題驅(qū)動
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.130
1 引言
生物醫(yī)學工程是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的新興學科,其主要研究方向是運用工程技術(shù)手段,研究和解決生物學和醫(yī)學中的有關(guān)技術(shù)問題保障人類健康為疾病的預防、診斷、治療和康復服務(wù)[1]。多學科的交叉使得生物醫(yī)學工程不同于那些經(jīng)典的學科,也有別于生物醫(yī)學和純粹的工程學。我校生物醫(yī)學工程專業(yè)是工程技術(shù)為主,醫(yī)學知識相結(jié)合的專業(yè),以培養(yǎng)能在醫(yī)療儀器、醫(yī)學信息處理等領(lǐng)域從事研發(fā)、教學、管理等工作的人才為目標。電子技術(shù)在生物醫(yī)學工程研究和醫(yī)療儀器開發(fā)中有著重要作用,任何一臺現(xiàn)代醫(yī)學儀器或設(shè)備中都需要電子技術(shù)完成信息檢測與處理、系統(tǒng)控制等核心功能[2]。
“電子技術(shù)”包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門主要課程,課程的技術(shù)性和實踐性較強。通過理論知識的學習要求學生掌握電子技術(shù)的基本概念,基本電路和基本技能,同時相關(guān)的實驗培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新能力以及自主設(shè)計的基本能力[3]。目前,國內(nèi)很多高校生物醫(yī)學工程專業(yè)開設(shè)的電子技術(shù)理論和實驗課程都普遍存在著一些問題:
(1)理論知識和實驗內(nèi)容與生物醫(yī)學工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出;
(2)偏重于理論教學為主,實驗為輔,學生被動的接受知識,學習興趣不高;
(3)實驗內(nèi)容固定,驗證性實驗過多,缺乏學生自主創(chuàng)新的設(shè)計性實驗。因此,探索切實可行的適合于生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術(shù)課程的教學模式與教學方法已成為提高電子技術(shù)課程教學質(zhì)量的必然要求。
2 問題驅(qū)動法
問題驅(qū)動式教學方法近年來得到了很多教學人員的關(guān)注,在眾多的課程中得到了應(yīng)用[4-5]。百度百科中定義:問題驅(qū)動教學法即基于問題的教學方法(Problem-Based Learning,PBL),區(qū)別于傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教學模式是一種以學生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學習起點,以問題為核心規(guī)劃學習內(nèi)容,讓學生圍繞問題尋求解決方案的學習方法。
問題驅(qū)動教學法要求學生與教師轉(zhuǎn)變在傳統(tǒng)LBL教學中的固有地位,學生由被動的知識接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥男畔⒓庸ふ吆椭R構(gòu)建者,教師從知識的灌輸者轉(zhuǎn)變成為學生主動加工信息、構(gòu)建知識的引導者。問題驅(qū)動教學法大概分為四個步驟:(1)提出問題;(2)分析問題;(3)解決問題;(4)結(jié)果評價[7]。教師在教學前期,要明確教學目標,設(shè)計執(zhí)行方案,提出問題。在教學過程中,教師安排學生活動,引導學生自主分析,相互討論和交流。然后在分析的基礎(chǔ)上,讓學生們提出解決問題的方法,進行實踐。最后,對過程和結(jié)果進行評價。可以看出,問題驅(qū)動法能夠提高學生學習的主動性以及在教學過程中的參與程度,激起學生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了,這種教學方法對教師的要求更高,教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。
《電子技術(shù)》課程作為是工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,具有理論性和實踐性并重的特點。其課程內(nèi)容、基本概念、技術(shù)術(shù)語、電路種類多,學生學習起來比較困難。為了提高電子技術(shù)課程的教學質(zhì)量,很多學校都開展了電子技術(shù)課程的教學改革,其中問題驅(qū)動法就是選擇的新教學模式之一。但是,由于各種原因,如教學目標的定位、問題驅(qū)動法的理解、具體實施過程中的執(zhí)行力等,基于問題驅(qū)動法的教學改革并不是一帆風順的。作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,《電子技術(shù)》又有其特殊性,其課程的教學目標側(cè)重于讓學生掌握面向生物醫(yī)學及醫(yī)學儀器的電子技術(shù),如果理論知識和實驗內(nèi)容與生物醫(yī)學工程專業(yè)的關(guān)聯(lián)性不突出,學生對于課程內(nèi)容在專業(yè)上的應(yīng)用不甚了解,就會影響到對后續(xù)專業(yè)課程的學習,甚至影響到將來從事生物醫(yī)學工程專業(yè)相關(guān)工作的能力。因此,有必要研究具有生物醫(yī)學工程專業(yè)特色的電子技術(shù)課程的問題驅(qū)動法。
3 問題驅(qū)動法的實施
進行問題驅(qū)動的教學模式,需要教師有效掌控和恰當引導。下面,主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題,對問題驅(qū)動法的四個步驟進行分析。
(1)提出問題;在課程開始之前,教師要制定問題,需要其具有全局的概念,考慮各方面因素,包括:教學大綱、培養(yǎng)方案、授課教材等。在問題的選擇上應(yīng)該考慮以下幾個方面[8]:
1)問題是否和某個單元的教學內(nèi)容相關(guān);
2)問題是否對學生具有吸引力;
3)問題實施的時間和硬件條件是否能夠保證;
4)問題是否聯(lián)系實際,是否與生物醫(yī)學工程專業(yè)的應(yīng)用相關(guān);
5)問題之間是否具有連續(xù)性,是否具有系統(tǒng)性;
為了突出生物醫(yī)學工程專業(yè)特點,問題設(shè)計必須貼近專業(yè)應(yīng)用。問題之間最好具有關(guān)聯(lián)性,由小的模塊小的問題,最終組合而成大的模塊大的系統(tǒng),解決與專業(yè)相關(guān)的問題。
舉例說明:在模擬電子技術(shù)中,所選用的教材為高等教育出版社出版,童詩白、華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版》[9]。根據(jù)教材中的內(nèi)容,結(jié)合生醫(yī)專業(yè)應(yīng)用,可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開,設(shè)計以下問題:微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設(shè)計。下表1中顯示設(shè)計問題與教材章節(jié)的知識點對應(yīng)。從表中可以看出,除了第九章的內(nèi)容沒有體現(xiàn),其他章節(jié)的知識在問題中均有涉及。由于學時的限制,教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫(yī)學工程的模擬電子技術(shù)教學大綱中。
在布置問題的時候,加入情景帶入,首先向?qū)W生講解人體心電信號的特點,心電監(jiān)測的臨床意義,再提出心電監(jiān)測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分,涉及的知識點較多,要對前級放大和后級主放大進行分開設(shè)計和說明。隨著課程內(nèi)容不斷深入,問題不斷得到解決之后,可以將各個模塊組合,并加入右腿驅(qū)動電路或50Hz陷波電路,實現(xiàn)簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進行實際人體測試,用示波器觀察信號,這樣學生在學習模擬
電子技術(shù)知識的同時,鍛煉了實踐動手能力,還能與專業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來,了解電子技術(shù)知識在生醫(yī)專業(yè)中的用武之地,一舉三得。
(2)分析問題;在課程教學中,教師按照進度向?qū)W生一一展示問題,引導學生根據(jù)所學知識,對問題進行分析。在這個階段,教師需要做到以下幾點:
1)引導學生進行分組,任務(wù)分配;
2)引導學生對問題內(nèi)容進行分析;
3)引導學生將問題與所學知識相關(guān)聯(lián);
4)引導學生文獻查閱資料;
由于學生的基礎(chǔ)有限,在這個階段,可能會遇到以下情況:對問題的分析存在偏差,無法與知識點相結(jié)合、查閱獲取文獻的能力不足,教師要及時的提供幫助,在學生為主導的前提下,掌控整體過程。
(3)解決問題。在問題分析完成的前提下,學生提出解決問題的方案,并具體實施。教師需要考慮的是:
1)方案是否具有可行性;學生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案,是放手讓學生嘗試,還是進行適當?shù)母深A提示其改正,需要教師結(jié)合具體情況進行操作。
2)方案實施是否順利;方案的實施需要時間與精力的付出,《電子技術(shù)》中的問題解決往往需要實際的電路焊接和調(diào)試環(huán)節(jié),課程的學時如何安排,硬件實驗環(huán)境如何保證是教師需要考慮和協(xié)調(diào)的。此外,對于初次進行電路制作的學生,教師運用經(jīng)驗為學生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調(diào)試訓練等實踐方面的幫助,也是必不可少的。
解決問題的整個過程由學生完成,教師不可代辦,但是在適當?shù)臅r候提供幫助,能夠提高完成效率,保證進度。
(4)結(jié)果評價。對于整個過程中學生的表現(xiàn),需要比較客觀的評價。常用的方法將自我評價、小組互評、教師評價三個方面相結(jié)合。
自我評價是學生回顧和反思過程中的得失,對自我形成清楚客觀的認識。小組互評是組間成員根據(jù)參與度、貢獻度、工作表現(xiàn)、溝通能力等對組員同學進行分析點評。
雖然在問題驅(qū)動的教學模式中,教師的身份發(fā)生了轉(zhuǎn)變,但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關(guān)注學生的狀態(tài)和表現(xiàn),最終對其進行評價。為了激勵學生,幫助學生正確認識自我,樹立學習后續(xù)課程的興趣和信心,教師在對學生進行評價的時候要注意以下幾點:
1)評價公正,也不忘因人而異;對待學生的評價要做到客觀中肯,但是也需要考慮學生的差異性。成績優(yōu)異的學生與基礎(chǔ)較差的學生在小組中的分工不同,貢獻度有區(qū)別。為了激發(fā)學生的積極性,教師的評價不能采用單一標準,而是應(yīng)該多元化,從合作精神、交流能力、文獻收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手,照顧到各個層面的學生。
2)評價能力,也不忘評價態(tài)度;對待學生的評價不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態(tài)度方面的表現(xiàn)。課程內(nèi)容的學習只是一個方面,關(guān)注學生知識技能之外的情意發(fā)展,有助于其更長遠的進步和成長。
3)評價結(jié)果,也不忘評價過程;教師的評價不應(yīng)該過分關(guān)注最終解決問題的結(jié)果是否正確,而是要側(cè)重于學生在分析問題、解決問題的過程中所表現(xiàn)出來的能力、態(tài)度和情感。學生在過程中的提升和收獲,才是教育的主要目的。
4)評價個人,也不忘評價團隊;教師的評價除了針對學生個人,還要涉及到團隊。強調(diào)團隊的分工合作,有利于培養(yǎng)學生交流溝通,與人協(xié)作的能力。
4 結(jié)論
問題驅(qū)動法能夠提高學生學習的主動性,激起學生的求知欲,其教學模式十分適合《電子技術(shù)》此類工程性和實踐性較強的課程,在許多高校教學改革項目中得到應(yīng)用。生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術(shù)課程要與學科特點相結(jié)合起來,因此問題驅(qū)動法的實施既有與其他課程的共性,也有其自身特點。教師在問題的設(shè)計環(huán)節(jié),要結(jié)合生物醫(yī)學工程專業(yè)的電子技術(shù)應(yīng)用,讓學生在學習電子技術(shù)知識和技能的同時,對專業(yè)發(fā)展及就業(yè)方向有一定的認識,同時也為后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)課打下基礎(chǔ)。
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生物醫(yī)學工程學科是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術(shù)原理與方法,從工程學的角度研究生物體(特別是人體)的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示生命現(xiàn)象、探索生命本質(zhì),研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的一門綜合性學科[1],是理工類學科與生物醫(yī)學學科深度交叉、高度融合的邊緣性學科,所涵蓋的領(lǐng)域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等其他學科不具有的特點。根據(jù)研究側(cè)重點,生物醫(yī)學工程學科可分為信息技術(shù)型、材料技術(shù)型、生物技術(shù)型、生物醫(yī)學研究型、醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)型、臨床生物醫(yī)學工程、軍事生物醫(yī)學工程等7類[2]。當前討論和研究的熱點領(lǐng)域主要有:生物醫(yī)學材料、生物力學、醫(yī)療信息技術(shù)、生物芯片與傳感技術(shù)、組織工程及再生醫(yī)學、介入醫(yī)學工程、醫(yī)療器械等7個方面[3]。
二、醫(yī)科院校生物醫(yī)學工程學科專業(yè)教育現(xiàn)狀分析
高等醫(yī)科院校生物醫(yī)學工程學科和臨床醫(yī)學結(jié)合緊密,醫(yī)學大背景很深厚,具備豐富的醫(yī)學類學科教學資源和優(yōu)越的臨床設(shè)備實踐條件等優(yōu)勢,但同時因?qū)W科體系不完善、教學師資力量比較薄弱、專業(yè)實驗室建設(shè)投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫(yī)學工程學科專業(yè)的高效快速發(fā)展。
1.理工學科體系不完善。生物醫(yī)學工程專業(yè)學科涵蓋面非常廣,廣到什么程度呢?可以用四個字形容———“包羅萬象”,如果用“學科頻譜”來描述學科涵蓋面寬度,生物醫(yī)學工程無疑是88個一級學科中“頻譜寬度”最寬的學科。目前大多數(shù)開設(shè)生物工程學的高等醫(yī)科院校,物理、數(shù)學、化學等基礎(chǔ)學科相比理工科院校比較薄弱,而且缺乏材料、自動化等重要工程學科的有力支撐,這些支撐學科的缺少會導致相應(yīng)課程設(shè)置不完善以及綜合性實踐訓練平臺缺乏,學生無法系統(tǒng)地學習工程類課程,得不到系統(tǒng)扎實的工程技術(shù)訓練,影響人才培養(yǎng)目標的整體實現(xiàn)。
2.復合型師資比較缺乏。要實現(xiàn)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合與交叉的復合型高級工程技術(shù)人才目標,首先需建設(shè)一支醫(yī)工結(jié)合與交叉的復合型師資隊伍方陣。在高等醫(yī)科院校,生物醫(yī)學工程專業(yè)師資隊伍中具有理工科教育背景和醫(yī)學教育背景的教師比較多,而既懂醫(yī)學又懂工程技術(shù),能將工程技術(shù)與醫(yī)學需求緊密結(jié)合起來的復合型、交叉型、融合型師資比較缺乏,教師隊伍知識結(jié)構(gòu)普遍不夠合理,與各相關(guān)學科交叉融合能力弱,這些現(xiàn)狀一定程度上影響了課程體系構(gòu)建以及教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)不扎實。生物醫(yī)學工程專業(yè)85%以上的基礎(chǔ)課和專業(yè)(基礎(chǔ))課程都要開展實踐教學,必須建設(shè)相應(yīng)的實踐教學平臺,這些實驗室建設(shè)要求高、儀器設(shè)備多、投入大,部分院校在生物醫(yī)學工程專業(yè)課程實驗條件建設(shè)經(jīng)費投入不足,單獨開設(shè)的實驗課程比較少,實踐教學體系不夠完善;課程標準中演示性、驗證性等基礎(chǔ)性實驗設(shè)置比較多,而綜合性、設(shè)計性實驗設(shè)置比較少[4];缺乏“大學生電子設(shè)計創(chuàng)新基地”等綜合性實訓實驗硬件軟件平臺和組織管理經(jīng)驗;學生規(guī)模小,缺少其他理工科學科支撐,組隊參加全國大學生電子設(shè)計競賽、全國大學生挑戰(zhàn)杯設(shè)計競賽等活動較為困難。
4.學生專業(yè)思想不牢固。生物醫(yī)學工程學作為一門新興的邊緣學科,覆蓋面廣,涉及領(lǐng)域跨度大,專業(yè)知識體系復雜,專業(yè)課程內(nèi)容在各學科之間交叉頻繁,本科學生對本專業(yè)缺乏深入的了解、足夠的信心和學習熱情;相對材料、自動化、機械、通信以及臨床、醫(yī)學影像等專業(yè),生物醫(yī)學工程專業(yè)學生所學知識普遍存在“寬而不精”,“廣而不細”等問題,就業(yè)時相對處于劣勢;部分學生由于學習任務(wù)重、壓力大,導致學習積極性、主動性不高,專業(yè)思想不夠牢固,甚至影響到專業(yè)整體的學習風氣。
三、對策初探
高等醫(yī)科院校要盯準醫(yī)工結(jié)合的復合型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標,突出學科交叉綜合培養(yǎng)、工程技術(shù)意識培養(yǎng)、創(chuàng)新能力素質(zhì)培養(yǎng),深化教學改革,加大教學投入,改善教學環(huán)境,加強隊伍建設(shè),充分發(fā)揮醫(yī)學院校資源優(yōu)勢,積極探索具有醫(yī)科院校特色的生物醫(yī)學工程專業(yè)教育培養(yǎng)模式,構(gòu)建科學合理的課程體系和實踐教學體系,不斷提升生物醫(yī)學工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。
1.堅持走“先研究生后本科生”的教育培養(yǎng)模式。“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等特點決定了生物醫(yī)學工程學科專業(yè)的開設(shè)和建設(shè),對教學基本建設(shè)、課程體系構(gòu)建、師資隊伍力量、實踐教學平臺等方面要求比較高,必須具備一定水平的軟硬件條件。醫(yī)科院校在開設(shè)建設(shè)之初,往往存在培養(yǎng)方向不明確、課程體系不科學、平臺條件不完善、師資力量不足等困難和問題,因此,對于計劃開設(shè)生物醫(yī)學工程專業(yè)的高等醫(yī)科院校來說,要堅持走“先研究生培養(yǎng)后本科生培養(yǎng)”的教育培養(yǎng)模式,通過5-10年時間的研究生培養(yǎng)和學科建設(shè),加強教學基本建設(shè),積累教學經(jīng)驗,規(guī)范教學管理,建設(shè)一支高素質(zhì)師資隊伍和一批高水平的實驗教學平臺,構(gòu)建完善的課程培養(yǎng)體系和實踐教學體系,為本科生培養(yǎng)創(chuàng)造良好的學習條件和學習環(huán)境。
生物醫(yī)學工程專業(yè)英語是高校生物醫(yī)學工程專業(yè)普遍開設(shè)的專業(yè)課程之一,課程內(nèi)容包括本專業(yè)知識和英語知識,與學生在大一大二時上的大學英語課有所不同。筆者根據(jù)近年在河南科技大學醫(yī)學技術(shù)與工程學院生物醫(yī)學工程專業(yè)英語課中的教學經(jīng)驗,結(jié)合大多數(shù)學生的反饋,總結(jié)生物醫(yī)學工程專業(yè)英語課程教學過程中的缺點與不足,并在教材編寫、教學方式、學習方法和技巧等方面提出改革措施。
1教學中存在的問題
1.1教材老化
河南科技大學醫(yī)學技術(shù)與工程學院生物醫(yī)學工程專業(yè)英語一直使用幾年前的自編教材,教材內(nèi)容單調(diào),沒有系統(tǒng)性。生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的發(fā)展日新月異,教材無法緊跟時代,顯得有些老化,需要選擇更合適的教材。但目前生物醫(yī)學工程專業(yè)英語缺乏統(tǒng)一的教材,難以滿足教學要求,更達不到培養(yǎng)既通外語又懂專業(yè)的復合型人才的要求[1]。
1.2教學方式落后
目前高校對專業(yè)英語的教學并沒有足夠的重視,教學方式大部分仍然是傳統(tǒng)的板書,而生物醫(yī)學工程專業(yè)英語的特點是醫(yī)學名詞多,合成詞多,單詞長,拼寫難,長句較多,但句子結(jié)構(gòu)并不難,語法較簡單。以板書的方式教學,形式單一,實際講授內(nèi)容較少,學生感覺枯燥而且難學,普遍不感興趣,因此急需改革教學方法,調(diào)動學生的積極性。
1.3考核方式單一
專業(yè)英語期末考核往往是由任課教師從教材或其他英語文獻中摘取幾段讓學生翻譯成漢語,這種考核方式太單一,與一般的英語考試也有所區(qū)別,而且與學生聽說讀寫的英語綜合能力考核的要求相差甚遠。
2教學改革的3個方面
針對以上教學中存在的問題,結(jié)合學院的實際,在生物醫(yī)學工程專業(yè)英語課程的教學改革中應(yīng)明確:以提高學生專業(yè)英語水平為目標,重新編寫教材,改革教學方法,引入多媒體教學,提高學生的學習興趣,并改革課程考試方法,真正考察學生對課程掌握情況及英語水平的進步程度。
2.1重新編寫教材
針對生物醫(yī)學工程專業(yè)已學完公共英語的大三學生重新編寫一本專業(yè)英語教材。生物醫(yī)學工程是運用工程技術(shù)手段解決生物學及醫(yī)學上的問題,保障人類健康,為疾病的預防、診斷、治療和康復服務(wù)的一門交叉學科,內(nèi)容廣泛,因此在選材時要充分考慮專業(yè)領(lǐng)域最新的發(fā)展方向,系統(tǒng)規(guī)劃,利用各種資源開發(fā)教材,確保章節(jié)、單元內(nèi)容適應(yīng)專業(yè)課的教學需求。所編教材共有6個單元的內(nèi)容:第一單元是生物醫(yī)學工程專業(yè)簡介,包括專業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀、具體涉及的領(lǐng)域及生物醫(yī)學工程師的具體工作;第二單元是常用生物醫(yī)學儀器的介紹;第三單元是醫(yī)學影像學的各種方法、目前醫(yī)院及科研中常見的各種影像儀器的原理與使用等;第四單元是醫(yī)院管理,主要介紹醫(yī)院管理系統(tǒng)HIS及其下屬的各個小系統(tǒng),以PACS為重點進行分析;第五單元是生物材料和組織工程;第六單元是康復工程和生物力學。
2.2使用多媒體教學方式
專業(yè)英語課程使用板書的教學方式會因為書寫板書而浪費很多時間,課堂教學效果也不是很好。而采用多媒體教學,教師可以充分地利用課堂時間為學生講解課文中的生詞、長句,通過多媒體教學軟件的演示,將語言、文字、圖像等多種與課程內(nèi)容相關(guān)的信息顯示在屏幕上,使原本枯燥的內(nèi)容變得有聲有色,大大提高了學生學習的興趣,激發(fā)了學生學習的積極性、主動性,授課效率大有提高。比如較長的專業(yè)詞匯,學生剛學時感到很吃力,教師可以通過多媒體教學聲音與動畫結(jié)合的演示,將單詞的拼寫以動畫的形式在屏幕上演示,并在課件中加入單詞的讀音;而文中的長句則可以用不同的顏色標出句子的主干及關(guān)鍵詞,這樣加深學生對生詞和長難句的理解和記憶,教學效果很好。
2.3課程考核方法的改進
盡管目前已有很多高校取消了英語四六級考試與畢業(yè)掛鉤的要求,但由于就業(yè)困難,許多大學生仍然十分重視四六級考試。因此,在專業(yè)英語的課程考核當中,可以考慮使用四六級考試的多樣化題型來考查專業(yè)英語的內(nèi)容,而不僅僅像以前那樣簡單地出一些翻譯題型。這樣不僅考核了專業(yè)英語的學習情況,對學生來說也是一次四六級考試的實戰(zhàn)練習,引起學生的重視,也提高了積極性。
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