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1.國外生物醫學工程產業現狀概述

生物醫學工程產業是目前全球發展最快、貿易往來最活躍的產業之一。20世紀80年代以來，全球生物醫學工程產業（醫療器械）銷售額年增長率一直保持在水平。BME產品的國際貿易額每年以25%的速度增長，銷售利潤可達50%以上。因此，美國、日本、德國和法國等發達國家投入了大量人力和財力，發展BME高科技產業，搶占國際市場。全球范圍內，BME產業的主要產地在美國、歐洲和日本，美國是最大的生產、使用和出口國，其次是日本、德國和法國。

2.我國生物醫學工程產業現狀

隨著電子技術、計算機技術與生物材料科學的發展及生物醫學工程學科的興起，我國BME工業獲得了進一步發展的理論基礎和技術源泉，從而帶動了整個產業的技術進步和新發展，走上了 BME科技產業的道路，但與國際先進水平的差距依然非常明顯，主要表現為民族產業不強，高、精、尖的BME產品依賴進口現象嚴重，加快了醫療費用的高速膨脹；由于我國BME產品檔次低可靠性不高、缺乏創新能力等原因，難與國外產品抗衡；BME產業雖然數量眾多、但組織規模不大和產品檔次低，難于參與國際競爭。但我國人口眾多，BME產品需求量又相當大。所以，發展中國的生物醫學工程產業，改革中國的生物醫學工程高等教育，已經刻不容緩。

3.生物醫學工程產業化與生物醫學工程學科教育

工程學突飛發展的今天，生命科學也在迅猛發展，尤其是近年來迅速興起的生物技術給BME以極大的推動。生物醫學工程作為典型的交叉、融合、邊緣性的學科，其含義更深更廣：不僅是工程學與生命科學、醫學的交叉結合，也包括所有其他學科和生命科學、醫學的交叉結合；不僅是工程技術的相應理論方法與生物醫學中人體結構功能的交叉結合，而且要考慮工程技術的相應理論方法與生物技術的交叉結合。正是由于上述諸學科的相互結合和滲透，BME的研究已經深入到分子醫學水平。

可以說有多少理工科分支，就會有多少BME領域，這種多學科的交叉融合涉及到幾乎所有的理工學科和所有的生物學和醫學分支，沒有那一個學者、那一個科研結構可以涉足其全部。而且，BME所指的學科交叉，不是生物醫學同那一個工程學科分支的簡單結合，而是多學科、廣范圍、高層次上的融合。隨著科學的進一步發展，各類學科都有了迅猛的發展，不斷有新技術出現，而且專業基礎也在變化，這些發展變化給生物醫學工程學帶來了新的挑戰。我們有必要站在新的高度對生物醫學工程學科和教育的一些問題做進一步的探討和思考。

4.對我國生物醫學工程高等教育思考

我國已有的BME專業大致可以分為兩類：一類是理工科大學的BME專業，另一類是醫學院校的BME專業。理工科大學的BME專業側重點在于工科，以培養能從事BME研究、開發和生產的高級BME技術人才為主要目標，而醫學院校的BME專業則培養能將工程技術與醫學密切結合，能為醫療和醫學研究部門進行工程技術服務，能從事醫院醫療儀器設備的管理與質量保證工作的高級醫學工程技術人員為主要培養目標。

生物醫學工程學科在我國僅設一級學科，不設二級學科。我國生物醫學工程高等教育始于20世紀70年代后期，20多年來，我國生物醫學工程學科研究和高等教育已經取得了相當可觀的進步，但從總體水平上看，與國外相比仍有相當大的差距。與我國國情和經濟發展的需要很不適應，BME專業畢業生的社會需求缺口較大。

4.1 我國生物醫學工程高等教育存在的問題

我國生物醫學工程學科發展不平衡在研究方面，引進、消化、跟蹤研究多，創新性研究較少；理論方法等應用性基礎研究多，取得自主知識產權的應用研究較少。在學科建設和發展方面，主要集中在信息技術型生物醫學工程學科，對材料技術型生物醫學工程學科、生物技術型生物醫學工程學科和醫療器械型生物醫學工程等學科幾乎沒有涉足。

專業設置偏、少目前的生物醫學工程本科教育的專業設置面比較集中在信息技術型生物醫學工程專業，只有個別學校在培養目標中增加生物材料和人工器官方面的內容；各院校的研究生培養（科研方向）基本以生物醫學信號的檢測處理、醫學成像、醫學圖像處理、醫學儀器研究為主，部分涉及到分子電子學、分子光子學、生物力學、生物醫學材料、人工器官、組織工程等方向，只有少數大學比較集中在納米材料、生物醫學材料以及人工器官和生物醫學圖像處理。研究生培養的專業面相比本科生的專業面寬廣。

醫工結合不突出由于受到認識和理論上的因素、文化心理上的因素、管理體制上的因素以及國家政策上的因素等方面的限制，工程與醫學的有機結合在教學上體現的還很不夠，綜合院校往往具備更深的理工基礎而缺乏醫學背景，醫學院校與臨床結合緊密，但工程力量又顯得薄弱。雖然近年來，不少醫科院校與綜合性大學合并，為生物醫學工程專業工程背景的教育和研究提供了條件，但由于體制和教育模式的限制，學科的交叉和融合并沒有得到根本解決。

專業層次不合理目前我國舉辦生物醫學工程專業教育的各高校，生物醫學工程高等教育基本執行以本科教育為主體積極發展研究生教育的方針。然而，由于生物醫學工程學科自身的特殊性和學科自身的高度交叉、融合的特點，可以設想，四年制的本科教育又怎能實現真正意義上的醫工的交叉融合呢？生物醫學工程研究是其產業化的基礎，而研究必須通過產業化才能實現為醫學服務的目的，但是當前辦有生物醫學工程專業的大學，很多在基礎研究方面并不具備實力，所以對于本科教育而言，其研究和產業化的任務也很難實現。

4.2 我國生物醫學工程高等教育改革思考

學科發展與專業設置在歐美一些發達國家，無論本科和研究生教育的學科發展、專業設置以及培養目標都以社會需求為導向，緊密結合生產和科技發展變化的需要，及時調整學科發展方向和專業設置內容。在我國開設生物醫學工程專業經驗比較成熟的大學往往存在著偏重于理科或醫科的現象，沒有體現出生物醫學工程多學科交叉的特點。所以我國的BME高等教育首先要從社會需求的角度出發，拓展學科建設方向，逐步建立起適合于多學科合作發展的運行模式。其次要充分利用高等院校的科研優勢設置課程體系。美國生物醫學工程課程特別是專業課程既能體現學科本身涉及面廣的特點，又具有相當的靈活性，又能結合科研優勢，突出重點，是很值得我們借鑒的。

醫工結合與交叉復合型人才培養BME是多學科的交叉學科，專業人員需要同時具備醫學和工程技術兩類知識和經驗靠以往的醫生+工程師來組成專業技術人員隊伍是無法適應學科發展需要的。所以必須從現在起，特別重視BME教育工作，加強現有專業點的建設，提高教學質量，改革現有教材，制定科學的人才培養計劃。首先，各學科的交叉和融合是我們必須牢牢記住的關鍵點。以醫、工、理為基礎，為實現多學科的交叉和融合奠定堅實的基礎。其次，構建科學的教育體系結構。根據專業設置和學科研究方向確定知識結構的主干，同時注重拓寬知識范圍，使學生既能有相應的生物醫學工程專業知識又具備在其他領域中發展的基礎，從而實現真正意義上的理、工、生物醫學的交叉和融合。

積極擴大研究生教育，控制本科生招生數量 目前的生物醫學工程本科教育的專業設置主要集中在信息技術型生物醫學工程，然而依據生物醫學大市場的發展狀況來看，雖然信息技術型生物醫學工程已經在我國形成規模，但其就業市場還是相對較小，另一方面，由于學校幾乎沒有針對生物醫學工程產業化過程的知識能力進行培養教育，學生個人很難把生物醫學工程技術從教室或實驗室直接向市場和產業轉化。所以，生物醫學工程教育的發展應該積極擴大研究生教育，控制本科生招生數量和規模，學制可以考慮為五年，限制或減少專科層次以下的學生在校人數，生物醫學工程本科教育的重心應該是為研究生教育打好理工科、生物學和醫學基礎。

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在美國高校的生物醫學工程專業，不僅有負責課程性教學、專業化指導以及自身科研的本系導師，還擁有大量外系以及與研究所聯合的教師。以霍普金斯大學為例，它的生物醫學工程專業擁有100多名教師，但其本系的教師只有42名，其他均為外系教師，這些教師主要來自于藥學院和工程學院。其學科背景更是豐富，涉及到電子學、材料學、數學及統計學、機械、化工等諸多方面，這種充分利用學科間的優勢進行教學的模式，不僅豐富了生物醫學工程專業，更為共同促進學科發展發揮了強大的推動作用[3]。隨著近些年的發展，我國各高校的生物醫學工程專業的師資水平有了顯著提升。但與美國相比，在聯合培養方面還有一定的欠缺，在與其他專業相關領域專家教授的聯系方面做的還不夠，各高校間的交流程度有待提升。

2課程設置之比較

美國高校的本科課程突出通識化、職業化，學制采用四制，課程主要分為5個方面：（1）科學基本知識；（2）工程類核心課程；（3）生物醫學類核心課程；（4）人文與社會科學；（5）工程類選修課程。其中工程類核心課程類似于國內的專業基礎課，而工程類選修課類似于專業課。在4a本科教育中，第1a主要進行通才教育，學習基礎知識；第2a學生可根據個人興趣及就業取向選擇主修專業，學校安排相關專業領域的教師幫助選修工程課程并進行科研實踐研究指導；最后2a學生則主要進行某一傳統工程領域及其生物應用方面的學習。美國生物醫學工程本科教育以能力為導向，特別關注于知識背景領域的寬度以及課程與職業發展的密切性，重視人文、社會科學等方面的教育，為今后學生在職業選擇上創造了廣泛有利的發展條件。我國生物醫學工程本科的課程設置則主要集中于影像設備和醫學電子工程學這種更為專業化的課程上，基本上沒有高校針對生物醫學工程自身產業化的過程及其背景等相關知識進行認知性教育。相對于專業教育，在學生職業素養和人文素質方面的培養稍顯不足。學生本人對專業課程的自主選擇度不高，能夠選擇的專業課程有一定的局限性。由此可見，我國的生物醫學工程本科教育課程設置更加突出技術性和專業性，學科之間的跨度不夠，學科交叉性不足，很難實現學科間的共同促進和發展，導致能夠幫助學生在未來的職業選擇和發展中跨領域發展的可能性降低。各高校在教學科研方面的特長開展，聯系實際不夠緊密，過分強調專業型技術人才培養，一定程度上與當前知識快速更新的時代脫節。

3實驗實踐能力之比較

美國高校非常重視學生實驗實踐能力的培養。生物醫學工程專業最早在美國發展，積累下了豐厚的科研基礎力量，并且大多高校具備條件優越的實驗室，且實驗室資源十分充足，為學生科研實踐能力的提升提供了優越的條件。例如，哥倫比亞大學和萊斯大學在生物醫學工程本科教育中，實驗室課程占很大比例；杜克大學重視培養該專業的學生在實驗中解決實際問題的能力；弗吉尼亞大學生物醫學工程專業的實驗課程平均每周超過3h。由于我國生物醫學工程專業發展時間相對較晚，目前各高校的專業實驗室資源有限，并且對本科生不完全開放，實驗條件相對落后，因而在課程設置中實驗課比重相對較少。另外，在實踐實驗能力培養方面相比之下重視程度不高，設置的實驗課多半是驗證性實驗等，缺乏創新性，不能充分調動學生的積極性，也不能發揮學生的主觀能動性，因此學生的動手能力得不到充分有效的鍛煉。據統計，我國許多高校本科生的實驗課時不到總課時的1/6，較美國高校水平差距較大。

4對我國生物醫學工程專業本科人才培養發展模式的啟示

通過比較中美兩國生物醫學工程專業本科人才培養模式，發現了我國在該專業本科教育領域存在的不足。針對如何更好地開展生物醫學工程本科人才培養，更好地發展我國生物醫學工程教育，總結了以下感受與啟示。

（1）結合我國生物醫學工程的發展趨勢，確立適合我國生物醫學工程發展現狀的人才培養目標。目前，我國生物醫學工程專業還處于發展的初期階段，但伴隨我國經濟的持續發展、技術領域的更新進步，該專業將會進入到一個快速發展的時期。因此，我國生物醫學工程本科教育應適當借鑒美國高校的培養模式，更加注重為研究生培養打下堅實基礎，而本科階段主要集中在理工基礎知識的掌握以及生物學與醫學背景的了解上，從而為學生下一階段在某個研究領域的繼續深造創造有利條件。同時，我國生物醫學工程本科教育還要注意與產業發展相結合，致力于培養既能推動科研發展又能滿足產業化需求的高素質復合型人才，為該專業下階段的跨越式發展進行力量儲備。

（2）根據學科發展的規律及特點，逐步實現我國高校師資隊伍的有機整合。生物醫學工程專業屬于交叉學科，是理、工、醫等多學科的交織融合。美國生物醫學工程本科教育的教師很多都是各學科分支的領軍人物，將他們整合在一起組成師資隊伍順應了學科發展規律，發展勢頭必然明顯。隨著我國生物醫學工程專業的發展，目前國內也有一大批該領域的專家學者，他們在各自的研究領域都有著不菲的成績，掌握著豐富的理論知識與科技前沿技術，對臨床需求有著深刻的認識與理解。因此，各高校在師資隊伍建設方面應當充分考慮生物醫學工程專業的發展規律，真正理解交叉學科的內涵，一方面通過高校聯合優勢，集中解決各個分支專業的教學問題；另一方面，盡可能將該領域的專家融入到教育隊伍當中，高效整合師資隊伍，使其充分體現醫工融合的特點，從而為學生提供優質的教學資源，使其真正領會醫工結合的真諦與內涵，那么優秀的生物醫學工程人才必將源源不斷地被挖掘、培養出來。

（3）筑牢學生人文素養基礎，強化學生實踐能力，課程體系設置應基于產業市場需求和科研發展。美國生物醫學工程的本科課程尤其以專業課程設置突出其學科本身涉及面廣的特點，同時注重學生人文素質的綜合培養以及實驗實踐能力的有效鍛煉，具有相當的靈活性，并且能夠結合科研優勢突顯重點。我國開設生物醫學工程的各高校應該充分借鑒學習這些經驗做法，并結合各高校的實際情況，貼合自身的科研方向與優勢，有針對性地指導學生進行科研實踐，提升學生的實驗實踐能力。同時，要強化研究與產業的雙方面發展，將市場需求納入課程設置的考慮因素，并且融合學生自身的興趣及未來就業形勢等相關方面，靈活創新地設計課程，爭取培養出具有特點鮮明的、發展方向廣泛的、綜合素質與競爭力強大的醫工人才。

5結語

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由于我國起步較晚，目前我國醫院中生物醫學工程的作用和能力遠遠落后于發達國家。多數醫院設備科（器械科、儀器室等）的功能只是局限于倉庫保管、醫療物資的采購、設備的維修等一些被動工作。以下幾方面的問題制約了生物醫學工程學科在醫院的存在和發展。

1歷史遺留的體制問題

各家醫院的生物醫學工程科室名稱不一，有的叫設備科、儀器室、醫工處等。各家醫院該部門的職能也不同，有的只負責采購醫療設備，有的還負責采購冰箱等生活用品；有的負責維修，有的不負責維修；有的隸屬于醫務處，有的隸屬于后勤保障處等。名稱和職能各式各樣，都是按照各家醫院的習慣和流程來工作，最終限制了這個學科的發展。在日常管理中，很多醫院只重視醫療設備的采購，忽略了維修和管理，忽視了醫院的軟硬件結合等問題，使這個部門成了一個純采購部門。

2人員編制的問題

我國醫院最初建立生物醫學工程學科時，從事該項工作的人員多是電工、鉗工等維修工人。隨著醫院的發展，后來從事該項工作人員很多都是本科生，但是由于體制的問題很多人因得不到晉升和提高，最終導致人才流失。

3現代化醫院中生物醫學工程面臨的新問題

很多大醫院都意識到生物醫學工程的重要性，該部門的工作人員也同醫生和護士等技術人員一樣得到了晉升，但是由于很多大型設備廠商將售后服務（含維修保養等）作為一項重要收入，使生物醫學工程又陷入了一個低谷。

改變生物醫學工程學科發展的措施

以我院器材處為例探討改變生物醫學工程學科發展的措施。

1改變觀念、工作模式、明確職責

現在醫療、護理、醫學工程作為現代醫院三大部門的觀念還沒有形成，醫療、護理仍是醫院工作的兩個重頭戲，而器材科、設備科或物資科僅僅是購買物品、發放耗材的機關性質的職能科室，醫學工程學科的應有職能幾乎得不到體現。為了醫院和生物醫學工程學科更好的發展必需改變這種傳統觀念，強化管理意識，參與醫院發展工作。我院器材處的改變除了設備的招標組織、論證、采購、安裝、驗收、檔案管理等外，還要做好以下工作[5]：在用設備的質量檢查、質量保證和質量評估；醫療設備的安全性能測試、監管和保證；預防性維護、保養和故障維修；醫療設備的醫學計量及維修后的計量與性能測試等。（1）醫療設備的計量管理。根據計量管理要求，大多數醫療設備都要進行計量檢定、維護（有的甚至是強制執行）。準確可靠的醫療設備可以提高診斷治療水平，保證醫療質量。因此，我們要求在設備進行安裝使用之前必須進行計量檢測，醫院建立一整套完備的計量管理制度，并由工程技術人員專人負責。（2）安全性能測試。如①插頭標準不同：目前國內很多購置的醫療設備都是進口品牌，在采購的過程往往只關注技術和價格，忽略了不同國家的插頭標準不同，因此除了在采購時特意提出插頭標準的要求外，在到貨安裝時需要進行核對查看，如不一致需要進行替換。我們將插頭標準要求詳細列明在招標文件范本中；②安全等級不同：醫院在使用醫療器械時，對電擊安全有著嚴格控制的等級要求。在電擊安全等級要求較高的情況下，決不能使用防電擊安全等級低的醫療設備，這一點也需要生物醫學工程人員的把關和負責；③新設備的干擾：新設備進行安裝時需要考慮是否對現有設備造成影響，需要醫院的生物醫學工程人員監督設備廠家的安裝工程師進行測試，如果造成影響需要分開使用，否則后果不堪設想。（3）醫療設備的保養。①靜態保養：購置情況、價格等資料；②動態保養：設備的使用、消耗，故障等運行情況分析，根據實際情況制定定期維護方案，由被動維修變為主動維修，最終上升為改善維修。（4）新設備功能的臨床合理應用。新設備引進時都要對臨床使用人員進行培訓，但有一些功能由于不常使用，平時操作較少，偶爾使用時不恰當的操作會引發設備故障，這時就需要生物醫學工程人員來扮演“臨床工程師”的角色[6]。為了更好的完成自己的職能，生物醫學工程人員要積極參與設備使用的培訓和常用故障的排除。（5）售后服務的協調。售后服務不只是設備損壞的即時修理，還包括日常的保養維護。可以通過讓公司的工程師增加回訪次數來及時發現設備的問題，積極學習排除故障的方法，使生物醫學工程人員掌握處理簡單問題的能力，從而方便臨床醫療的使用。

2改變現有設備的管理體制，使醫療設備效能最大化

現在很多大型醫院的醫療設備固定資產都已達幾億元，但大多醫院都是重采購、輕管理，使醫院耗重資購買的醫療設備不能發揮最大的效能，使用率下降或閑置損壞。我院針對此項弊端采用了租賃制，有的設備不再歸屬各個科室，而由醫院統一管理，科室根據實際臨床需要進行租賃，對科室進行成本核算，這樣避免了同一種設備（例如呼吸機、輸液泵、注射泵等）在有的科室閑置，有的科室不夠用的現象[7]。

3加強人才培養，健全體制，提高學科地位

為了在日常工作中不斷地加強人才隊伍的建設，我院通過各種培訓（器材處內部培訓和對臨床醫療設備的使用培訓）、業務講座、進修等途徑，提高生物醫學工程隊伍的業務技能。同時，通過調整人才梯隊、整合崗位編制、崗位輪換等措施，建立一支高素質、高水平的生物醫學工程人員隊伍[8-9]。我院器材處現有42人，其中，高級職稱3人、中級職稱9人、副主任科員及以上17人；設備中心19人、物資中心18人、服務辦公室5人，基本能滿足我院的需求。為了引起醫院高層管理人員對生物醫學工程的重視，除在醫學工程學術會議等場合要更多地討論和呼吁外，還要在全國性醫院管理會議上進行反映和呼吁，使生物醫學工程人員不再是醫療和護理等一線人員的輔助人員，而是可以與之共同構成三足“鼎立”局面的學科。

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關鍵詞：工科院校;生物醫學工程專業;生物實踐教學;教學改革

中圖分類號：G6421 423;Q 95-33 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）07-0075-02

生物醫學工程（Biology Medical Engineering，BMI）是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的，其主要是運用現代自然科學和工程技術的原理和方法，從工程學的角度，在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示生命現象，為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科，多學科的高度綜合交叉是生物醫學工程的特點[1]。自上世紀70年代末以來，國內許多醫學院校、綜合性大學、理工科大學及相關科研機構都設立了生物醫學工程專業，涵蓋了生物信息、醫療儀器、生物材料、生物工程等多個專業方向，課程設置主要包括工程類課程和醫學類課程，旨在培養具有各方面能力的復合型人才[2]。

在生物醫學工程專業的培養體系中，實踐教學是培養大學生的創新意識、創新思維和創新精神、提高整體教學質量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學生物醫學工程專業是在學校原來的信號與信息處理等優勢學科的支撐下發展起來的，因此在醫學信號處理、醫學圖像處理、生物傳感和生物信息學等領域積累了雄厚的師資和科研力量，上述領域的實踐教學體系完善、教學平備。比較而言，學校在生物醫學領域的教學和科研上相對薄弱，特別是在生物醫學方面的實踐教學有明顯的不足，存在著師資力量缺乏、教學平臺薄弱、課時有限等問題。針對上述問題，我們從師資隊伍建設、資源優化配置、教學內容改革和教學方式更新等方面入手，對生物醫學工程專業的生物學實踐教學提出一系列改革措施，取得一定的效果。

一、生物學實踐教學存在的問題

南京郵電大學是傳統的工科院校，信息學科是學校的辦學特色。在工學為主體，以及“大信息”的背景下，學校的通信、電子、圖像和計算機等學科的科研氛圍濃厚、師資力量較強，相關課程的教學體系成熟、教學特點鮮明。上述相關學科的實踐教學已經構建了包括課內實驗、專題實驗、綜合訓練和生產實習一系列完善的實踐教學體系結構。但隨著我國生物醫學工程學科建設工作的開展，以及生物醫學領域研究和應用的快速發展，迫切的需要將更多的生物醫學知識融入到工程學知識中。為了擴展生物醫學工程專業學生在生物醫學領域的知識，激發學生的學習興趣，在生物學教學方面，我校目前開設了幾門生物學領域的課程，包括現代生物學、定量生理學和解剖生理學等。

由于學校在生物醫學相關學科的科研和教學缺乏基礎，因此這些課程的師資力量較為缺乏，實驗教學平臺也比較薄弱。此外，生物醫學課程多屬于理論加上實驗的課程，要求課時較多。以解剖與生理為例，理論課要講51個學時，實驗課也需要51個學時[4，5]。但我校生物醫學工程專業大綱，對解剖與生理課程只設置了36個學時的理論課以及4個學時的實驗課。因此，在這些課程的理論課教學上，需要大幅的調整以適應本專業學生的培養要求[4，5]。在實驗教學上，由于課時的限制，大多為演示實驗或參觀，學生缺乏動手實踐機會[6]。

筆者在調研學生對解剖與生理課程興趣、期望和要求時，有68.1%的同學表示對這門課程感興趣或非常感興趣（表1），并且有30%的同學希望能有動手實踐的機會（表2）。但我校目前現有的師資力量、實驗教學平臺和課時設置都不能滿足學生的這一要求，因此，必須采取有效的改進措施提高教學平水，滿足學生的學習要求。

二、生物醫學實驗教學改進辦法

1.培養專任教師隊伍。為了提高我校生物醫學領域的教學和科研水平，近幾年來，已引進多個生物醫學相關專業的博士和高級人才，構建了一個高學歷的教師隊伍。教師的專業和研究方向包括了分子生物學、蛋白質工程以及納米材料毒理等，這些教師的專業背景和知識體系完全滿足了現有的生物課程教學和實驗教學的需要。

2.完善實驗教學條件。為了提高實驗教學水平，同時為了滿足學校科研項目發展的需要，我校已于近幾年建設完成了生物醫學實驗室。實驗室的建設目標是建立一個以生物技術為核心，結合醫學診斷以及生物信息處理的多層次性和綜合性實驗基地，使學生系統化地學習和掌握全面的生命科學綜合實驗技能，以培養生物醫學工程領域創新性人才，同時為生物醫學工程專業的師生提供一個高水平的細胞、分子生物學實驗研究平臺，以加強不同學科間的合作交流，做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物學、細胞生物學操作平臺和蛋白結構測試和信息處理的表征平臺。在此平臺上，我們為學生設立了核酸分離和檢測，核黃素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指標測定等一系列的實驗。讓學生走進實驗室，觀看并親自動手操作，極大激發了學生的對生物學課程的學習興趣。

3.改革實驗教學內容和方法。除了加強教師隊伍和實驗平臺的建設，我們還通過多種教學方法和途徑改革實驗教學內容。針對生物類課程實驗課時不足的問題，許多教師針對生物領域的熱點方向開設了一系列的開放實驗項目，通過開放性實驗，讓學生走進實驗室和動物房，讓學生跟著老師學習一些基本的生物學實驗以及動物實驗的操作技能和方法[7-9]。

在教學中，教師積極鼓勵對生物醫學相關實驗有興趣并且有能力的本科生申報創新項目，鼓勵教師和學生并將畢業設計與創新項目相結合，以教師的科研項目為載體，讓學生在實踐中創新[10]。實踐以學生為主體，讓學生獨立查閱中外文獻，了解項目最新的國內外研究進展，設計實驗方案，學習各種新的實驗技術，掌握科學研究方法，這不僅有利于學生自主學習、解決問題的能力，培養創新思維，同時還加深例如學生對各種專業課程的理解以及對生物工程專業的認識。實踐證明，上述教學方法激發了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力和操作能力，并培養了學生的團隊精神，取得了良好的教學效果。

同時學校還積極與南京大學、南京中醫藥大學、江蘇省中醫院等單位建立合作關系，帶領學生參觀實驗室，讓學生對生物醫學各領域的實驗室構成、具體運作有更直觀的認識。通過在大學和醫院等實習基地的參觀和關系，讓學生充分認識到生物醫學工程專業的學習目的和專業知識的應用價值。

生物醫學工程專業作為一門為生物學和醫學服務的交叉學科，生物學實驗課對生物醫學知識的學習和理解掌握領域非常重要。針對我校生物醫學工程專業的生物學實驗教學中存在的問題，我們開展一系列的教學改革與實踐，取得了很好的效果。極大地激發了學生的學習興趣，調動了學生的參與熱情，提高學生的實踐能力，并且為學生今后的工作和科研奠定了堅實的基礎。希望能在此基礎上，繼續完善現有的生物學實驗教學體系和教學方法，從而更好地促進生物學實驗課程建設和發展。

參考文獻：

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【關鍵詞】醫學；職業技術教育；生物醫學工程

【中圖分類號】R318.0-4 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2014）02-0316-02

基金項目：重慶市教委人文社科基金資助項目（10SKS02）

隨著近20年來世界范圍內高新技術的迅猛發展，職業教育在形式和數量上都有了突飛猛進的增長。基于此，聯合國教科文組織（UNESCO）推出最新版本“國際教育標準分類”ISCED1997，雖然將高等職業教育仍定位于ISCED5為“第三級教育第一階段”，但是作為“不直接通向高等研究資格證書”（not leading directly to an advanced research qualification）獲得的教育層次，它將初版中分屬兩個不同層次的大學專科（原ISCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士學位以外的研究課程”（原ISCED7中的博士前課程部分）納入了同一層次之中，從此突破了高等職業教育（尤其是在中國）僅僅局限于專科層次的教育瓶頸，為各類職業教育建立本科乃至碩士層次的教育提供了可能[1]。與普通本科教育并行的“立交橋式”發展之路由此拉開序幕。目前我國由于臨床醫學、中醫學、口腔醫學、藥學等專業要求學生掌握一定的科學技術知識以達到“能進入一個高精技術要求的專門職業”。醫學本科院校在醫學主干專業的人才培養定位與水平上均高于醫學類高職高專院校。本文將以生物醫學工程學的國內外現狀為例，來探索職業教育互補于普通醫學本科教育的發展之路。

1生物醫學工程國內外發展現狀

生物醫學工程學是理、工、醫相結合的邊緣學科，是多種工程學科向生物醫學領域滲透的產物。它是運用現代自然科學和工程技術的原理與方法，從工程學的角度，在不同層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病治病、促進健康提供新技術手段的一門綜合性的高技術學科。

1.1 80年代起生物醫學工程學步入新起點 50年代是生物醫學工程學發展的初期，工程技術與生物醫學間的交差、滲透是從臨床醫學開始的，其中尤以人工器官的出現，可視為現代醫學的一個重大特征。在經歷了60年代的早期發展和70年代以醫學影像技術為代表，所標志的生物醫學工程學取得突破性進展的基礎上，80年代起，生物醫學工程學除繼續向臨床領域橫向擴展外，開始在向縱深方向發展方面出現新的轉折。如醫學影像技術中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超聲診斷裝置、圖像文檔與通訊系統等；出現了全實驗室自動化系統、體外碎石機和除顫器等治療裝置以及微波、射頻、激光、超聲等各種治療技術。

1.2 90年代與更多的學科交叉、融合 組織工程：是生物醫學工程、細胞生物學、分子生物學、生物材料、生物技術、生物化學、生物力學，以及臨床醫學等學科間的不斷交叉、滲透與融合，而形成的新的前沿科學。所涉及的組織有軟骨、皮膚、胰腺、肝臟、腎臟、膀胱、輸尿管、骨髓、神經、骨骼肌、肌鍵、心瓣膜、血管、腸、等，其中皮膚已有初步產品進入臨床應用。我國自90年代初開始了有關的基礎研究工作，并列入了國家重點基礎研究發展規劃（973），成為國家的重點支持項目。生物芯片：在實施人類基因組計劃的推動下，DNA微探針陣列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一時間內分析大量的基因，實現生物基因信息的大規模檢測。微米/納米技術：是指量度范圍分別在0.1？100微米（？m）和0.1？100納米（nm）內的物質或結構的制造技術。其最終目標是，人們將按自己的意志直接操縱單個原子、分子或原子團（小于10nm）、分子團，制造具有特定功能的產品，包括納米材料學、納米電子學、納米機械學、納米生物學、納米顯微學等等新的高技術群。我國在大尺寸納米氧化物材料制備方面，已成功地研制出致密度高、形態復雜、性能優越的納米陶瓷，從而進入了國際領先行列。日本研制出的“萬能醫用微型機器人”，可在不損害任何人體器官的情況下，沿著血管或胃腸道行進到發病部位進行檢查，醫生可指令機器人取組織樣品、直接釋放藥物、清除血栓、切斷或接通神經和進行細胞操作等精細手術。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美國、日本和歐洲等均已將HHC作為重要內容列人21世紀的生物醫學發展戰略，成為優先資助的領域之一。即將家庭保健管理系統、疾病早期預報、家庭治療和康復儀器、家庭急救支援系統等技術和產品作為重點開發項目。我國開展HHC的研究與開發以家用治療產品為最多。通過采用電話傳輸監護網的方式進行心臟監測和急救，已在我國北京、上海、天津、南京、廣州等大城市相繼開展起來。

1.3 生物醫學工程學傳統領域的發展 生物材料：自50年代出現合成高分子材料以來，生物材料取得了很大發展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，醫用金屬材料，無機生物醫學材料，以及由活體材料和非活體材料構成的雜化生物材料，幾乎在臨床醫學各個領域得到廣泛的應用，并最終導致了標志著本世紀現代醫學重大特征之一的人工器官的出現；在此基礎上，90年代生物材料又在向著復合/雜化型、功能型和智能型的方向發展。醫學影像技術：在生物醫學工程學中，像X射線、超聲波、磁共振、放射性核素、紅外線等物理源的醫學影像技術，對醫學的發展起了很大的推動作用，數字化、網絡化、綜合化已成為目前醫學影像技術的總體發展方向。生物醫學工程學所涉學科尚有生物力學、醫學電子學、人工器官等等。

2國內生物醫學工程專業建設情況

生物醫學工程專業屬工科專業，具有很強的多學科交叉性和前沿性，強調數理科學、電子信息和計算機技術等理工科知識與生物醫學知識的有機結合。本專業課程設置除數理化及工程基礎課外，主要專業課程有：電路、信號與系統，模擬與數字電子技術，數字信號處理，生物醫學傳感器與檢測技術，微機原理與應用，單片機在醫學中的應用，生命系統分析與仿真，生物醫學信號處理，生物醫學儀器，醫學成像技術，醫學圖像處理，醫學超聲波，工程生理學，人體解剖學，組織胚胎學，自動控制，計算機與信息系列課程等，并開設多個專業課程設計，做到教學與實驗設計并重。目前國內開設生物醫學工程專業的學校，一部分是醫科院校，一部分是各大綜合類院校。排名前十的有浙江大學、四川大學、上海交通大學、東南大學、西安交通大學、天津大學、清華大學、華中科技大學、南方醫科大學、大連理工大學。而在香港大學，生物醫學工程學由工程學院與醫學院合辦，學生將學習到有關工程和生命科學的原理，理解不同類型的先進醫學工程系統之設計和運作，掌握工程技術在醫學領域的應用。

3醫學職業教育可以在生物醫學工程專業中尋找“立交橋式”發展契機

醫學職業教育類院校，應該與本科院校錯位發展。以生物醫學工程專業為例，應該培養計算機網絡技術服務和各類大型醫療設備的操作與維護方面的專業人才；計算機網絡技術包括：數字化醫學中心，醫學圖象處理及多媒體在醫學中的應用，生物信息的控制及神經網絡生物醫學信號檢測與處理。要求學生深入掌握電子技術，計算機技術，信息處理理論醫學與工程相結合的科研能力，解決生物醫學領域中的科學研究，醫療儀器研制，產品開發以及大型醫療設備的操作，維修管理等問題，同時也能勝任其他領域的電子技術及計算機技術。學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識，受到電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用的基本訓練，具有生物醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。

3.1 生物信息技術 實現生物技術和信息技術以及其他學科的有機結合，發展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，發展疾病檢測的新方法和新技術，發展研究藥物與靶標作用的新方法，發展基因組數據、蛋白質組數據和結構基因組數據的計算機處理、分析和可視化方法，解析生物大分子結構和功能之間關系等，提高生物信息處理、分析和利用的水平，為我國生命科學和生物技術的源頭創新奠定基礎。

3.2 醫學圖像與醫學電子學 醫學圖像處理和分析、計算機輔助診斷和治療、醫學物理等，以及生物、醫學和工程學等領域理論和方法，并通過這些學科的交叉形成了新型學科。

3.3 生物與醫學納米技術 包括納米生物材料、納米生物器件研究、納米生物技術在臨床診療中的應用、納米材料與器件的計算模擬。

3.4 生物與醫學納米技術 生物醫用材料研究，用于人體、器官的診斷、修復、替換或增進其功能。

3.5 醫學信息學及工程 應用系統分析工具這一新技術來研究醫學的管理、過程控制、決策和對醫學知識科學分析。

4以生物醫學工程為例，探討醫學職業教育的前景

生物醫學工程專業修業年限為四年或五年。授予學位是工學學士。就業前景良好，由于科學技術的發展，各類大型醫療設備的應用越來越廣泛，大型醫療設備的操作、維修及管理人員是各大醫院及公司急需的人才。畢業后可從事醫學機構中醫療器械的維護、使用、銷售和和醫療電子系統的開發與維護，輔助醫生觀察、診斷、治療疾病。職稱由衛生部組織統一考試評定，頒發臨床醫學工程技術（初級士、初級師、中級等）證書。

醫學職業教育不僅要解決國家發展急需的基層衛生人才的培養問題，更重要的是要引領區域經濟向先進領域拓展，提升地方行業水平。建設西部教育高地，需要在技術類專業中大膽創新，走別人沒有走過或者沒有走出規模的路。其重要意義體現在以下幾點：①醫學應用技術類專業雖然具有辦學成本高、難度大等不利因素，但也具有技術含量高、可直接轉化為現實生產力的巨大優勢。②醫學應用技術類專業走向產業化，對引領區域經濟發展、拓展地方行業布局和提升地方行業水平都具有重要的現實意義。③醫學應用技術類人才培育專業群的建成，將為地方輸出高素質的技能型人才，同時也能提供高水平的就業崗位，有助于拉動地方經濟，整體提高地方生產力。④醫學應用技術類專業人才的聚集，與提高區域人才質量、推動地方經濟發展進程直接相關。斯坦福大學在成立之初不被看好，但堅持將硅谷建設與學校成長聯系在一起，最終成為世界名校就是例證[2]。

5結語

在國家拉動內需、教育優先的有利政策指引下，在醫學職業教育領域大力發展醫學應用技術專業是切實可行的。用教學做一體化培養醫學技術專業人才，為地方醫學應用技術產業化發展提供智力支撐，其意義也是深遠的。創立醫學應用技術專業基本原則是按照專業設計，分步驟解決專業基本格局，建設教學做一體化生產性實訓基地，逐步提升專業辦學水平和內涵質量，最終構建具有影響力的專業群。在全國眾多的醫學類高職高專院校中同質化辦學的現象非常突出，上海醫療儀器高等專科學校涉足生物醫學工程領域外，還沒有一所學校開設生物醫學工程的相關專業[3]。現代醫療活動是建立在龐大的醫療儀器設備的輔助診斷和治療基礎上的，急需醫學工程技術的大量人才。只有大力拓展醫學相關技術領域的辦學，才能真正在傳統醫學專業之外辦出既有生命力又有制高點的醫學職業技術教育。

參考文獻

[1]Issenberg SB，Mcgaghie WC，Petmsa ER，Gordon DL，Scalse AJ.Features and uses of high―fidelity medical simulations that lcad to effective learning：a BEME systemic review.Medieal Teacher，2005；27：10-28.

篇6

關鍵詞：生物醫學；測試技術；傳感器

中圖分類號：O6-33；G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0131-02

一、引言

面向生物醫學工程專業開設《測試技術與傳感器》是一門以研究自動檢測系統中的信息提取、信息轉換和信息處理的理論和技術為主要內容，集光、機、電于一體，綜合物理、化學、生物、材料、電子、電氣、計算機、機械等學科技術的實踐性非常強的專業基礎課。杭州電子科技大學生儀學院目前開設的《測試技術與傳感器》課程的課程目的為系統論述測試系統及其基本特性；介紹測試系統中傳感器的結構、基本原理和典型應用，以及傳感器的發展趨勢、選用原則等，它是實現測試與自動控制的重要環節，儀器專業的重要專業基礎課，也是自控原理、智能儀器課程設計、虛擬儀器課程設計的基礎。

二、存在問題

目前該課程的教學狀況及存在的問題：（1）測試技術與傳感器技術屬于多學科交叉滲透課程，涉及電學、磁學、光學、化學等學科，對先修課要求較高，現有的教學內容，以教師課堂講授為主，側重于原理的介紹及公式的推導，學生看不見，摸不著，缺乏感性認識，容易出現枯燥、難以學好的感覺，加上很大一部分學生的學習主動性差，學習態度上不太重視，沒有投入必要的精力和時間，直接影響教學效果。（2）現行傳感器教材比較繁多，有的以傳感器原理為主線，有的以過程參數測量為主線，但是很多教材都沒有涉及新型傳感器的理論知識及其應用，不利于學生拓寬知識面，不符合寬口徑人才培養模式。（3）目前傳感器課程的實驗環節以驗證性實驗為主，主要使學生掌握常用傳感器的使用和標定方法，以及相應傳感器的測量轉換電路設計。（4）課程考核方式一般是以考試為主，輔以作業、實驗、考勤評價，這種考核方法很難激發學生的學習積極性和主動性，不能真實反映學生的學習能力、對知識的掌握程度及其專業應用能力。

傳感課程教學方法研究大多是自動化、精密儀器專業中對該課程的教學方法研究。結合本專業優勢，本文提出通過使用啟發式教學、結合臨床實際教學、結合多媒體等手段豐富教學方法，提高生物醫學傳感教學效果。這些方法對提高生物醫學專業的傳感教學提供了重要改進措施，對提高教學質量具有重要意義。改革和完善《測試技術與傳感器》課程的教學模式，通過研究型教學，訓練學生的高級思維能力和解決實際問題的操作能力，培養學生主動學習、獨立學習與終身學習的能力，使學生具備一流大學本科生的素養，提高核心競爭力。

三、改革目標

1.本文擬從課堂教學模式、課程教材多樣性模式、實驗課教學模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學生物醫學特色的“測試技術與傳感器”研究型教學模式，培養學生的高級思維能力、解決實際問題的操作能力、交流溝通能力，在大學學習結束后，離開校園和教師，具有繼續自主學習的能力。

2.在以基本傳感測試單元為框架的知識體系的基礎上，收集整理基于生理學與工程應用或醫學臨床現象結合的傳感學科交叉內容，為編寫生物醫學工程等工科專業適用的生物傳感教材、論文等提供教學資料并制定教材理論體系框架。

四、具體措施

（一）課堂教學模式探索

1.教師課堂講授重點為最核心的知識點，對具有遷移價值的學科基本原理進行闡述。講授內容少而精，對重點、難點講深講透，引導學生多角度、深層次地理解基本原理，而對事實性知識點，則少講或不講；講授內容寬而新，以學科的發展為大背景，了解課程基本原理在大學科中的定位，以及與學科最新發展的聯系。

教學內容較多，面面俱到的教學難以完成教學任務，教學效果并不佳。根據傳感檢測特點和生物醫學工程等相關專業的培養需要，設計該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主，尤其是電感、電容、電壓、應變片、磁電式傳感等章節作為教學重點和難點，其中的各個章節的應用與心電、腦電、肌電內容相關聯，引入生物醫學工程重要的研究領域――腦機交互，作為重點講解；而光敏、氣敏、熱敏等章節內容相對簡單，容易理解，不做重點講解。因此，可據此分配授課時間，突出教學重點。

2.教師根據核心知識點，提出知識點總結分析歸納問題、實際應用相關問題等，由學生課程小組分別選擇問題，課后參閱書本、資料，提出解決方案，并由課程小組代表發言，課堂展示并交流。

此外，在各個傳感系統中識記結構部分內容瑣碎難記，而生物醫學工程專業對這部分內容的要求并不高，不要求掌握詳細結構，在理解傳感結構及工作原理的基礎上，日后工作或科研中用到這部分內容時能夠通過查閱參考書獲得信息即可，課堂講解突出章節綱要，對其中涉及的工程應用現象補充材料介紹。

3.課堂教學中，教師講述研究課題開題報告基本格式及其具體實例，由學生自我提出學科感興趣的實際問題，參閱相關資料和解決方法，模擬寫作研究課題開題報告。為更好地服務于生物醫學工程專業的學科交叉特點，在生物醫學傳感的教學過程中注意整理、添加與工程應用和醫療儀器的內容。比如，在講解壓電傳感基礎上增加相關的醫療應用講解，如人工瓣膜、血壓監測計等器件的工作原理內容；在講解電感基礎上，增加當前無創呼吸電感檢測的原理等介紹，這些內容對激發學生興趣、啟發學生的創新思維具有重要作用。然而，這部分內容還比較零散，沒有形成良好的體系，此外，目前還沒有專門適用于生物醫學工程等工科專業的生物傳感生理學教材。在講解醫療方向的應用時，要注意資料的收集、整理和系統化，不僅可以很好地服務于生物醫學工程等專業的培養要求，還將對編寫工科專業專用的生物醫學傳感教材提供課程資料和理論框架。

4.課程教材模式探索。課程教材采用開放性體系，教師圍繞教學目標研讀現行的先進教材的基礎之上，為學生推薦至少2本以上國內外先進教材，包括英文原版教材，對應于不同核心知識點，引導學生學會知識點的尋找、分析、歸納、比較，并利用各種國內外文獻網絡進行最新相關進展的補充和學習。引導學生盡可能或完全避免學一門課程只讀一本書的現象。

在課堂教學中，除了使用多媒體和板書進行理論教學之外，還有意識地利用網絡公開課等引導學生的自主學習。在我校圖書館的視頻資源中有國內外著名大學的視頻公開課，利用這些強大的網絡資源可以彌補課時少、課程任務重的矛盾。比如，在該課程教學中，原理介紹部分占課時較少，在對重點器件結構和系統課堂講解的前提下，其中一些具體的設計內容布置給學生自學。除了緩解課時不足的矛盾，網絡課程資源還可補充教學內容，加深學生對知識的理解。

教師發展學習平臺中的相關傳感課程講述，由經驗豐富的名師授課，通過網絡觀看可加深對理論學習的印象，還可激發學生的學習興趣。不僅豐富了學生的學習資源，更重要的是，在這種教學過程中，向學生示范了資料收集和獲取信息的方法，提高了學生自主學習的能力。

（二）實驗課教學模式探索

1.基礎性實驗：圍繞測試技術與傳感器的核心知識點，掌握傳感器的基本原理及信號檢測，這類實驗主要屬于驗證性實驗。

2.綜合性實驗：模擬生產或生活實際中的某一具體項目開展，學生可根據被測對象的不同選擇各自合適的傳感器，實驗室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計數器等設備，用于學生自行完成線路的連接，也可根據學生的具體情況拓展知識點，綜合性實驗可在做的過程中讓學生將學到的理論知識貫穿起來，整個項目采用3～4人為一小組的團隊形式，以學生為主體，教師可適時地進行引導，循序漸進地實施項目，完成知識、技能和相關能力的學習。

3.提高性實驗：對于提高階段，我們將嘗試結合虛擬儀器實驗平臺，虛擬儀器技術是儀器智能化發展的一個重要方向。我們增設實驗內容要求學生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開發工具，設計直觀友好的用戶交互界面。如有可能還可根據檢測分析的結果產生相應的輸出控制信號。

4.除了實驗教學，在與醫療儀器相關的腦機交互研究方面還可成立大學生科研活動小組，開展多種課外科技活動。其中申請者是該科研活動小組的指導教師之一。結合該課程的教學改革，擬吸收對生物醫學方向感興趣的同學加入，主要以觀摩實驗和學習實驗方法為主，在活動參與中激發學生專業興趣、促進專業學習。

五、總結

本文針對面向生物醫學工程專業開設的《測試技術與傳感器》課程當前存在的問題，結合生物醫學專業學科交叉特色，提出了相應的改革目標和措施，使學生能自主使用各種通用傳感和專用醫療儀器平臺，靈活選擇信號分析方法，加強對儀器平臺分析的能力和對結果的理性認識，發揮該課程的實踐性優勢。通過施行開放式的《測試技術與傳感器》課程教學模式改革，注重實驗知識的延伸，完善考核制度等改革措施，最大程度地增強學生的自主性與參與性，培養社會需要的創新型、應用型、復合型、外向型的“醫工結合”型儲備人才。

參考文獻：

[1]杭州電子科技大學教務處.生物醫學工程專業及醫學信息工程專業培養計劃[Z].杭州電子科技大學本科專業培養計劃，2011.

篇7

科研與教學的互動是高校的重要特征，是提高人才培養質量的重要手段。針對當前高校科教融合中所存在的問題以及生物醫學工程學科背景與特色，桂林電子科技大學依托生物醫學工程領域的優勢科研資源，凝聚老師與學生的科教相融的共識，將老師的科學研究與本科教學過程、學生第二課堂緊密結合，培養學生的專業實踐能力，探索并實施科教融合的應用型生物醫學工程人才培養模式，取得了良好的成效。

關鍵詞：

生物醫學工程；科教融合；人才培養模式

全面提高教育教學質量，必須不斷拓展人才培養資源與渠道，將多方面的辦學優勢轉化為人才培養的優勢。人才培養與科學研究是高校的主要職能，實現兩者的有機融合，對于提高人才培養質量具有重要的意義[1，2]。科教融合是指科學研究與教書育人有機地結合，充分發揮高校科學研究的優勢培育高素質專業人才。生物醫學工程是一門理、工、醫高度融合與交叉的學科，應用型生物醫學工程專業主要培養具有扎實的生物醫學、電子技術理論基礎以及醫學與電子信息相結合的工程技術能力，能在醫療器械、醫療衛生等相關行業從事工程技術開發、服務、管理和教育等工作的應用型人才[3]。全面推進科教融合，可以有效地培養生物醫學工程本科生的創新能力和動手實踐能力，進而提高其專業基本能力與素質。但在高校人才培養過程中，科學研究與人才培養往往沒有得到很好地結合，主要表現在三個方面。一是學校重視科研而輕視教學，提升高校科學研究能力與水平，學校可以獲得更多地經費、吸引大量地生源、獲得更高的聲譽。同時，在教師職稱評定、崗位聘任、年終考核，甚至資源分配的過程中，以承擔科研項目的數量、的情況等作為考察重點，而授課內容、課時量甚至教學方式和效果僅僅作為參考方面不起決定性作用。二是老師往往重視科研、忽視教學工作。部分老師教學熱情不夠，為教學而教學，沒有站在人才培養的高度去教學，由于科研任務繁重，占據了大師的工作時間，在教學上面所花的時間與精力相對較少。三是本科生參與科研項目的機會相對較少[4]。一方面大學期間學生的課程學習壓力比較大，很難有地時間參與專業方面的科學研究；另一方面本科期間在專業知識的掌握程度還不高，基礎還不扎實，在老師的科研項目中所起到的作用甚少，老師更希望研究生來參與科研項目。針對當前高校科教融合所存在的普遍的問題以及生物醫學工程學科背景與特色，我校生命與環境科學學院利用廣西生物醫學工程重點學科、八桂學者崗位、廣西工程技術研究中心等生物醫學工程專業相關的優勢學科研究平臺，以及以國家科技支撐計劃項目、國家自然科學基金項目等主要的重大科研項目和以廣西八桂學者為帶頭人的高端師資隊伍為主的科學研究資源，積極制訂相關措施與政策，將學科平臺和科研資源帶入到人才培養過程中去，切實提高人才培養質量。

一、定期舉辦以科教融合為主題的討論活動，凝聚專業老師與學生的共識

科教融合，思想先行。不僅要讓專業老師認識到科教融合的重要性，更要讓學生在思想上認識到科教融合是提升學生專業實踐能力，提高人才培養質量的重要途徑。因為學生是科教融合的主體，只有學生愿意參與，老師愿意參與指導，才可能實質性地提高人才培養質量。學院定期舉辦學院層面的專題討論，圍繞科研服務本科教學的模式與途徑這一主題展開討論，甚至將一些典型案例在會上進行分享。在討論會上，除了專業老師參與外，學生代表也應出席，通過老師與學生面對面的交流，可以逐步凝聚大家對科教融合模式的共識，還可以讓老師與學生進行相互地了解，為更好地貫徹科教融合專業實踐活動奠定基礎。科教融合對于老師與學生雙方面都是受益的。一方面，科教融合可以讓學生接受到最新的前沿專業知識，既可以培養學生創新能力和專業實踐能力，還可以培養學生的社會適應能力，可以成為課堂教學的有效或者不可或缺的補充。另一方面，學生的思維方式比較活躍，跳躍性較強，老師可以在與學生的交流過程中獲得新的科研思路。科教融合的實施不僅是提高人才培養質量的有效途徑，更是推動“大眾創業、萬眾創新”的重要舉措和動力源泉。

二、將老師科研成果引入理論與實踐教學，實現科學研究與教學過程的有機融合

課堂教學是實施專業教育的主要陣地，是教師給學生傳授知識和技能的全過程。要求任課老師在課程教學內容上進行改革，結合自身的科學研究實施課堂教學和專業教育，既可以提高學生的學習興趣，同時增強的課堂教學效果[5]。我校生物醫學工程專業定位于培養生物醫學電子儀器行業的工程應用型人才，在課程教學內容上要求老師圍繞這一核心安排教學內容。在教學計劃的制定和實施中，結合老師的科學研究，充分體現解決醫療器械產業關鍵工程技術問題能力的培養要求，在課程體系設計、教學活動組織、教學方式的探索、學生成績的考核等方面，增加科教融合方面的內容。比如在有限的課時內，改革了生物醫學工程專業基礎課《算法與數據結構》的授課內容，增加與生物醫學儀器研制直接相關的算法方面的知識點，如插值、擬合等，在課程教學過程中結合老師在生物醫學信息檢測方面的科學研究組織教學內容。又比如在《傳感器原理》、《醫學儀器原理》等專業課程的教學中，要求老師有一定的科學研究的經歷，并在醫學儀器的研究中取得了一定的科學研究成果。改革實驗課堂教學和課程設計的組織形式，要求教師在教材的編寫與選擇、教學內容與方法、作業布置與評改等環節與領域貫徹工程實踐能力培養要求，注重理論與實際的緊密結合，特別鼓勵專業老師結合科學研究中的關鍵技術問題設計實驗項目，在實踐教學環節培養學生的科學素養。

三、讓學生參與科研項目研究，實現科學研究與學生第二課堂的有效融合

第二課堂的作用是培養學生專業興趣，拓寬專業知識面，培養專業思維能力、動手能力和創新能力。第二課堂的開展必須遵循適應性、創新性和主體性原則，即第二課堂應當與大學生的專業培養目標相適應，要以提高人才培養質量為目標，同時應注重培養學生的創新性，過程應有一定的挑戰性。老師的科學研究與學生的第二課堂活動有效融合，對于提升學生專業工程實踐能力具有重要的意義[6]。它既體現了“教師主導，學生主體”的指導思想，也由于科研項目本身具有一定的創新性，學生實質性地參與老師科研項目的過程具有一定的挑戰性，對于培養學生創新能力和專業素養具有重大地促進作用。我校生物醫學工程專業的第二課堂活動的開展主要是圍繞學生參與生物醫學傳感與儀器、生物醫學信息處理等方面科研項目的研究。第一，定期向學生公開教師科研課題，讓學生選擇參加老師科研項目。要求老師認真指導學生專業科技活動，讓學生實質參與。要求大學一、二年級的學生以閱讀文獻、參與學術討論等方式參與課題，大三和大四學生可以參與科學實驗、數據分析等項目研究過程。第二，鼓勵老師從科研項目中凝練大學生創新項目由學生承擔，除了承擔國家級和廣西自治區級大學生創新項目外，學院還設立專項經費，定期支持一批院級大學生創新項目，并明確鼓勵學生結合指導老師承擔的科研課題的研究內容組織申報。第三，鼓勵老師從科研項目中根據畢業設計的要求，擬定畢業設計題目，供學生承擔。在2015屆本科畢業設計題目中，有超過50%的題目與老師的科研項目有關，還有20%左右的題目與學生承擔的大學生創新項目有關。第四，積極組織學生參加學校組織的科協協同育人計劃項目。依據我校《科教協同育人計劃項目管理辦法》的規定，學生參與老師主持的科研項目，完成一定的科研工作，通過學校的考核后可以替代部分課程設計、實習甚至畢業設計的學分。一方面大大地激發了學生參與科研項目的興趣，另一方面由于需要完成一定的科研任務才能獲得相應的學分，這給了學生一定的責任與任務，同時也可以協助老師完成科研項目的研究。第五，依托生物醫學電子領域的企業和大型醫院建立完善的專業實習實踐基地，為學生提供更多地來自于生產實際的科研資源，依托合作企業或醫院的專業技術人才，建立指導學生科學研究的專業師資隊伍。加強校企醫合作，充分利用企業和醫院的資源培養學生的專業工程實踐能力，派出學生到企業或者醫院通過實習、做畢業設計等方式實質性參與專業領域的科學研究。

四、擴大學科科研平臺的開放，實現科學研究與人才培養過程的無縫對接

對于生物醫學工程這一工科專業來說，實驗室既是實驗教學的重要陣地，也是培養工程實踐創新人才的基礎平臺。學科科研平臺面向本科生開放，建立健全實驗室開放機制，切實增加學生專業工程實踐的機會，是實施科教融合過程，保障科教融合效果的重要手段[7]。學院立足專業辦學實際情況，加強實驗平臺硬件保障，構建實踐教學共享平臺，出臺了《實驗室開放的管理辦法》，完善了學院的實驗室管理制度，規范了本科生進入實驗室的管理，既為學生進入實驗室從事專業實踐活動提供了方便，也加強了學生的安全責任意識以及實驗室的有序管理。經過近幾年的實踐，已經構建并形成了符合學院學科專業特點的學生進實驗室模式與制度。在周末、在晚上都會有學生在實驗室進行實驗。專業老師經常在實驗里直接指導學生參與專業實踐活動。總之，通過近幾年鼓勵生物醫學工程專業學生融入老師的科研項目研究活動中，取得得了良好的成效，提升了學生的專業實踐能力。學生參與科研項目研究的積極性得到了大大地提高，直接參與老師科研項目的比例達到了30%以上，還有大約40%的學生通過大學生創新項目、畢業設計的形式參與了科學研究。學生在科學研究的過程中取得了良好的研究成果，近3年，本科生發表科研論文30余篇，申請各類專利15件，獲得各類科技競賽獎勵20余人次，而且這些本科生研究成果在逐年提高。

參考文獻

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篇8

關鍵詞 生物醫學工程；創新人才；實驗平臺

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）20-0095-02

Abstract Biomedical engineering is a new development of cross subject， putting forward higher requirements for innovative talent， it needs to reform the teaching methods， curriculum system and prac-tice， to strengthen the logical thinking and logic thinking training of students， strengthen the cultivation and education of comprehensive quality， improve the effect of classroom teaching， pay attention to theinnovation practice ability training and exercise， improve innovative ability of students.

Key words biomedical engineering； innovative talents； experiment platform

1 前言

生物醫學工程是一門新興發展起來的交叉學科，為人類的健康做出了重要的貢獻，培養能夠迎接未來挑戰的高素質的生物醫學工程專業創新人才至關重要[1]。因此，生物醫學工程專業以培養方向為引領，改革教學方式、課程結構、實踐方法，培育順應社會發展的、具備創新能力的應用型創新人才，是高等醫學院校教育者需要重點研究的課題。

2 打破傳統知識桎梏，注重學生創新思維方式的鍛煉與培養

創造力是人類知識結構的最高表現形式，除智力這個重要組成因素，還包括獨立的個性、廣泛的興趣、好奇心、自信心、堅韌的意志力、靈活的思維等。因此，只有在鍛煉學生的邏輯思維的同時加強鍛煉非邏輯思維，才能激發學生的創造力與創新精神。學生只有具備很強的非邏輯思維，才能突破思維定式，積極探索看似不相關的事物之間可能存在的內在關聯。這樣就有希望打破常規，發現那些別人無法想到的新事物和新規律，進而大膽地提出自己的新想法和新發現。

智力水平、學習動機是決定學生是否能做出創新成果的重要誘因，但并不是決定性的。非邏輯思維通常決定一個人能否做出創新成果，一些人智商高并且有較高創新欲望，但一直也沒有創新成果，主要原因在于他們在非邏輯思維能力方面還比較欠缺。愛因斯坦在創造活動中更加相信直覺與靈感，他覺得一個人的超強想象力比具備豐富的知識更為關鍵。所以，創新能力培養的目標也因此發生本質變化，既要讓學生學會發現問題、解決問題，又要鍛煉學生遇到問題的思考方式和研究方法，特別是有效地鍛煉他們的非邏輯思維。

3 優化課程教學模式，加強具有綜合能力的應用型人才培育

課程是院校依據教育大綱所制定的教學內容，課程教學結構的優與劣，直接決定了綜合素質人才的培養效果[2]。生物醫學工程作為一門交叉學科，既要有明確定位并與其他學科有所區別，又要加大與其他學科彼此的滲透與融合，以生物醫學工程專業自身的特點為核心，擬定合理的培訓目標，構建生物醫學工程專業的特色專業體系，促使學生更好地發揮自身的優勢與專長，為成為應用型、創新型專業人才做好充分準備。

為此，首要的是要壓縮課堂教學的學時，給學生的個性發展留下足夠的時間與空間，將學生置于創新活動的主導地位，鼓勵他們按照興趣與愛好學習，突破傳統的教學方式，建立新的教與學的方式，引導啟發他們主動學習和探索學習。在校內放寬轉換專業的限制，讓學生充分發揮自己的特長，允許學生跨學科、跨院（系）甚至跨校選課、輔修，攻讀雙學位。在建設生物醫學工程課程體系時，要在充分調研論證的基礎上，充分了解用人單位的人才需求，既要有一定的專業深度，也要有一定的專業廣度，避免專業知識的職業化傾向。對學生適當加強人文學科知識的熏陶，增加一定量的文科類選修課，大力強化他們的文化素質，以改變過去存在的過弱的人文陶冶問題，充分鍛煉學生的直覺思維和想象力。

對于生物醫學工程的實驗課，應盡量減少驗證性的簡單實驗，增加一些較新的有創造性的實驗，以利于培養學生的動手能力和一定的科研意識和創新能力。優化教學內容應注意拓寬專業基礎課，淡化專業方向，減少重復內容，追求課程的獨立性和完整性。

4 轉變教學方法手段，強化學生的創造力和綜合素質

當前，教育活動依然主要采取課堂教學的方式，是學生獲取知識、提高綜合能力的重要環節，教師的教學方式、方法和教學水平的好壞，主要由課堂教學效果來衡量。充分利用課堂教學有限的時間，啟發學生掌握創新性學習和高效率獲取新知識的方法是核心內容。但是，部分教學工作者認為課堂教學只是知識的傳遞過程，而忽略了營造以學生為核心的學習氣氛。教師應該探索互動交流式的教學模式，將創新思維融入課堂教學中，學生不僅將知識繼承，而且要在創新思維下將它們發揚光大。

采用討論式、啟發式、研究式的教學方式，將培養能力素質與傳授知識方法相互結合起來。在課堂教學過程中，教師應該壓縮理論授課時間，改變滿堂灌的教學方法，多給學生一些自由發揮、自由探索的時間，這樣對學生創新能力的培養是非常有益的。在課堂教學中，多采取引導式、互動式授課模式，讓學生能夠自由探索理論前沿，不斷激發他們的創新意識。選擇前沿的領域為學生設定研究的課題，發動學生利用所學的知識來分析和解決問題，進而使自己的創新意識和思維得到鍛煉。在課堂授課活動中，教師與學生通過互動、交流來激發創新的火花。

5 加強社會實踐教育，注重實踐環節的創新能力培養和鍛煉

創新實踐與解決問題有著密不可分的聯系，解決問題為創新實踐提供基礎，但不是所有的解決問題的過程都有創新的因素，而創新實踐的過程一定能夠解決一些問題。所以，既要加強實踐知識的傳授，又要加強實踐環節的鍛煉，尤其是對生物醫學工程專業學生創新思維的鍛煉起到十分重要的作用。

學生的創新精神與創造能力要靠大量的課外活動和社會實踐去培養，從課堂獲取的創造能力是遠遠不夠的。因此應進行教學模式改革，側重點放在實踐教學上，提高學生動手能力，一方面通過實驗將學習與研究、理論與實踐結合起來，在實踐中錘煉學生的科研能力和創新能力；另一方面通過實踐鍛煉、畢業設計和各類競賽，培養學生創造力和實際動手能力。

實驗平臺是生物醫學工程專業培養應用型技術人才的主要環境條件，是進行實踐和探索的主要場所[3]。在實驗課的課堂教學中，要引導并啟發學生用心仔細地觀察周圍事物。細心的觀察決定了開展創造的可能性，科學上的創新大都源于仔細地觀察與發現。因此，教師要有意識培養學生仔細觀察的能力，同時要倡導學生有目的地鍛煉發現問題、解決問題的能力。創新實驗要與理論教學相結合，在實驗教學過程中要讓學生在理論的指引下有所嘗試、有所觸動、有所發現。

通過實踐鍛煉、各類競賽使學生將所學理論與實踐鍛煉相融合滲透，培養學生創新能力和科學的思維方式與方法。在企業實習的教學實踐活動中，改變以往傳統的教學理念，在生產實踐中鍛煉學生的發散思維和求知欲望，讓學生互相學習、互相討論，使學生克服單一的、片面的思維方式，擴展和增強他們的優化思維和創新思維，從而使他們具備勇于創新思考、善于突破常規的能力。畢業設計和各類競賽的選題多數來自工程實際，在教師的指導下，讓學生以“生物醫學工程師”的身份去完成從課題的調研、設計、制作到調試以及修改處理的全過程，充分體驗“生物醫學工程師”應該具有什么樣的知識和能力，使他們對“工程能力”的認識產生升華，以最終達到從訓練到提高的目的。盡管有了校內實踐教學基地，但組織學生到真實的工程環境進行校外實習仍是非常必要的，在工程環境中學生可以感受工程運作過程，明確自己的努力方向，同時參與解決實際工程技術問題是校內實習無法代替的。

6 結語

生物醫學工程作為一門新興的交叉學科，對創新人才培養也提出更高的要求，傳統的創新教學模式已經無法滿足創新人才的培養需求，需要結合高校自身特點，探索新的途徑和方法，構建具有特色的創新人才培養策略。

參考文獻

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篇9

關鍵詞：生物醫學圖像編程實現技術；雙語；教學改革

作者簡介：楊春蘭（1980-），女，河北石家莊人，北京工業大學生命科學與生物工程學院，副教授；吳水才（1964-），男，江西九江人，北京工業大學生命科學與生物工程學院，教授。（北京 100124）

基金項目：本文系北京工業大學2013年度研究生課程建設項目（項目編號：015000542513528）、北京工業大學教育教學研究項目（項目編號：ER2013B21）的研究成果。

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0105-02

“生物醫學圖像編程實現技術”是生物醫學工程專業研究生的選修課。該課程的主要內容是分別利用Visual C++和ITK兩種編程工具實現常見生物醫學圖像的讀寫、點運算、配準、分割等涉及醫學圖像分析基本問題的程序編制。本課程共32學時，包括7個章節：常用醫學圖像處理軟件編程環境介紹；生物醫學圖像的類型及其數據表達；各種醫學圖像的讀寫方法和顯示；生物醫學圖像處理類庫的實現；醫學圖像配準；醫學圖像分割；基于醫學圖像的統計分析。

本課程教學方式主要采用課堂講授和學生上機討論同步結合的形式。教學思路圍繞利用VC等編程工具實現圖像處理程序的編寫展開：以ITK學習作為算法理論指導的基礎和主線，在學生理解具體算法的核心內容后，再利用VC完成算法的實現，進而使學生掌握VC進行生物醫學圖像處理的編程技巧。在課堂教學中充分發揮學生的積極性，鼓勵創新思路和團隊合作。本課程目前主要選用與ITK和VC圖像處理緊密相關的指導書和參考書，以及筆者編寫的教學講義。

針對該課程教學內容中ITK和VC均采用英文開發平臺的特點，目前英文多媒體課件已達教學內容總量的2/3以上。筆者多年從事生物醫學圖像處理領域的科研工作，近年來查閱并收集了大量英文文獻。在各章節的教學中為學生提供了豐富的英文學習資源。此外，教學中采用英文ITK編程指導書作為程序編寫的基本算法理論參考。程序設計中，示例程序英文注釋占到1/2以上篇幅。鑒于目前的教學現狀， 擬將該課程建設為雙語課程。

一、雙語教學改革的必要性

“生物醫學圖像編程實現技術”作為生物醫學工程專業碩士生的專業選修課，目的是使學生學會利用VC和ITK等編程工具完成生物醫學圖像處理的程序設計和相關科研任務。目前Microsoft Visual C++6.0開發平臺和ITK開發平臺均為英語環境，ITK學習資料和網站亦均使用英語，因此，掌握VC和ITK程序設計中的常見專業術語，具備閱讀并編寫英文注釋的程序代碼能力是教學中的一個重要目標。前幾輪教學中主要存在以下問題：

第一，學生本科階段專業背景和英文水平存在差異，在學習以英文為主的教學內容時存在一定困難。北京工業大學（以下簡稱“我校”）生物醫學工程專業研究生大多來自其他各地方院校，很多學生在計算機語言學習和編程操作方面基礎較為薄弱，編程水平亟待提高。目前生物醫學工程專業開設的研究生課程中，“醫學圖像處理”僅從基礎理論方面論述了生物醫學圖像處理的內容、模式和發展趨勢，學生缺乏利用計算機編程工具實現圖像處理算法的技術入門和指導。本課程目前主要以ITK用戶學習指導書和Visual C++圖像處理參考書作為學生學習的參考資料。ITK指導書和相關學習資料為全英文編寫，通常程序開發者使用的VC6.0開發平臺為英文版，幫助查詢信息也為英文，在一定程度上增加了學生學習編程技術的難度。雙語教學的開展成為解決該問題的重要途徑。

第二，已有經試用一定時期、教學效果良好的上機指導講義，但尚無與英文學習資料配套的雙語教學講義。生物醫學圖像處理的基本概念和相關算法是本課程的理論基礎，利用ITK和VC進行編程是學生學習本課程應掌握的基本技能。鑒于在課堂教學中，理論講授仍是主要教學手段，筆者圍繞使用ITK和VC圖像編程兩條主線來安排課堂教學，精選出能夠提高生命科學與生物工程學院（以下簡稱“我院”）研究生科研水平的課程內容。

目前的課堂教學主要以ITK用戶學習指導書和Visual C++圖像處理參考書作為學生學習的參考資料，尚無可供使用的正式出版教材。基于前期該課程教學改革建設，筆者編寫了該課程的上機編程指導講義，教學中已試用3輪，學生普遍反映對其學習很有幫助，取得了較好的實驗教學效果。然而，單獨一本上機指導書或者幾本相關參考書無法滿足教學中的實際要求。此外，目前編寫的上機指導書中缺少英文專業術語，而在實際教學中應當注重專業術語的解釋和英漢對照，使學生在掌握專業知識和技能的基礎上進一步學會專業詞匯的運用，提高其科研能力。因此，教學中亟需使用將基礎理論內容與上機操作有效緊密結合的雙語教學講義，使課堂教學中學習資料與上機指導書內容相對應，從而使教學內容系統化，能夠同時滿足學生理論學習和上機操作的實際需要。

第三，學生自主學習內容來源均為英文資料，尚需教師做中英對照指導。培養學生的創新意識和動手實踐能力是研究生教學的基本指導思想。計算機程序設計類課程需要足夠的上機操作練習和課后自主學習來鞏固學習成效。只強調課堂講授往往使學生的思路受到限制，不能達到同步跟隨講解掌握編程要點和調試技巧的目的。筆者鼓勵學生在自學中利用互聯網等現代學習工具，并結合自己在生物醫學圖像處理領域的科研工作，針對教學內容收集了大量英文文獻，在各章節的教學中為學生提供了豐富的英文學習資源。但多數學生在計算機語言學習和編程操作方面基礎較為薄弱，且缺乏圖像處理方面的先修專業知識，在自學時遇到了較多困難，需要教師對相關專業術語和概念做中英對照解釋和指導。因此，課堂講授和課后師生答疑及作業等均宜采用雙語模式。

綜合以上分析，本課程在教學中需組織并精選雙語教學內容，并在此基礎上編寫與英文學習資料配套的雙語課堂教學講義，在課堂講授等環節亦適合采用雙語教學模式。雙語教學是解決前述幾個教學問題的必要手段，也是增強本課程教學效果的重要途徑。

二、雙語教學建設的具體措施

1.教學內容建設

本課程主要以利用ITK和VC兩種工具進行生物醫學圖像處理的程序設計展開。ITK的學習相對易于掌握和理解，可作為引導和幫助學生形成編程思路和整體框架的基礎部分；針對生物醫學圖像的特點，在ITK對應內容學習的基礎上，重點使學生掌握利用VC進行各種處理算法的程序實現。由于課時數的限制，教學內容將緊密聯系目前醫學圖像處理領域的熱點問題，參照國內外常用生物醫學圖像編程軟件的基本功能，精選有助于學生今后開展科研工作的內容，在此基礎上完成教學內容的中英對照優化。

在目前使用的英文ITK學習指導書、VC圖像處理參考書和自編的上機指導講義中，對于圖像文件的讀寫、圖像濾波等內容，是交叉重合的部分，也是教學中的重點內容。因此，可依據學習資料將上述章節的教學內容重新整合，組織成中英雙語對照的形式；對于無交叉的內容，如圖像配準、統計分析等，以中文參考書為主導，英文指導書相關知識點為參考，通過查閱參考資料，完善該部分的中英對照內容。

2.教學方式建設

雙語教學的目的是使學生能夠在專業領域進行學習和應用，使外語不再成為專業學習和交流的困難和障礙。因此，雙語教學不能僅僅立足于提高學生的外語水平，更應在教學中注重專業術語的解釋和英漢對照，使學生在掌握專業知識和技能的基礎上進一步學會專業詞匯的運用。[1-3]本課程雙語教學的目標必須以掌握專業知識及技能為基礎，進而培養學生的動手能力和利用編程理解各種理論算法的學習能力。

基于上述教學思想，教學方式主要采取課堂教師講授與學生同步上機操作相結合的形式。在雙語教學過程中充分發揮學生使用英語學習的主動性和創新意識，鼓勵團隊合作完成較復雜程序的設計。[4，5]針對課堂講授環節，以英文多媒體課件為依據，在各章節末給出專業術語的中英文對照總結。對基本理論算法采用英語講解，重點和難點部分用漢語加以強調。

每個專題內容的教學中，首先由教師給出具體的設計任務，以ITK示例程序作為基礎理論指導，利用VC演示經典程序的編寫調試過程，重點強調編程中的技術要點和中英對照專業術語，并對易錯點進行提示。根據設計任務，鼓勵學生在實現程序的基本功能基礎上，加入自己對算法的理解和功能擴展，并請學生在課堂上對程序設計思路用英語進行講解和交流。課后程序作業要求學生在程序編寫時給出各種函數功能和關鍵語句的英文注釋。

在醫學圖像配準、分割專題的教學中，讓學生分析查閱中英文獻資料，結合自己今后的科研方向制作簡單的軟件實現配準、分割的常用算法。在這些專題中組織學生進行英文口頭報告和學術討論。對于功能模塊較復雜的程序，讓學生自由分組，注重培養學生團隊協作精神和個性特長的發揮。

3.教材建設

目前該課程沒有指定的正式出版教材，在實踐教學中主要采用自編的上機指導講義《上機指導說明書》，課堂教學環節中主要從ITK和VC實現圖像處理兩個方面為學生提供了相應的英文學習資料和參考書。

結合該課程的專業特色和注重上機操作環節的特點，在優化中英對照教學內容的基礎上，編寫本課程雙語教學講義。講義內容涉及中英對照的醫學圖像處理相關基本概念和術語、ITK程序運行步驟及結果分析中文注釋、ITK專業術語中英對照詳解、VC圖像編程技巧要點等。由于該課程實踐性強，在編寫講義的同時，對重要的教學內容和教學難點可以制作視頻講解的VCD光盤予以輔助。

三、雙語課程建設的可行性

本課程教學內容是在了解學生知識水平和專業背景的前提下，結合我院生物醫學工程中心各研究室的研究方向和主要工作而安排的。針對VC開發平臺和ITK教學示例程序及注解均為英語的特點，后續教學中可以做到對雙語教學內容結構的進一步完善和調整，從而達到提高教學效果的目的。

盡管目前本課程尚無可供使用的正式出版教材，但已有適應學生學習水平的相關中英文參考資料和申請者編寫的學生上機實驗指導書和講義，后續建設中編寫與中文對照的英文講義是完全可行的。

選修該課程的生物醫學工程專業學生人數相對固定，課堂教學過程便于控制。授課對象具備良好的英語基礎和專業知識，具備雙語教學的接受水平和理解能力。因此可以探索更為合理的雙語教學模式，從而充分發揮學生學習的積極性，培養研究生利用英語查閱文獻和學習的研究能力，提高其國際交流水平。充分發揮本課程教學內容和參考資料為英文的優勢，讓學生在該課程的學習中對利用英語進行科研的訓練得以實現。

本課程教學團隊的師資力量和業務素質達到了對“生物醫學圖像編程實現技術”進行雙語課程建設的基本要求。筆者曾赴英國華威大學參加了校青年骨干教師出國培訓，口語流利，專業基礎知識扎實；為生物醫學工程專業本科生主講“Visual Basic程序設計”（雙語）課程，具有為該專業學生講授計算機類課程的雙語教學經驗，了解該專業學生在學習計算機類課程時的知識水平和心理特點；多年從事生物醫學圖像處理領域的科研工作，查閱并收集了大量英文文獻，在各章節的教學中為學生提供了豐富的英文學習資源。

本課程隸屬生物醫學工程專業碩士生計算機類選修課。我院設有生物醫學工程一級學科博士學位、碩士學位授權點，該學科是北京市重點建設學科。生物醫學工程中心下設2個生物電子與儀器研究室，1個生物力學與仿真工程研究室。生物醫學圖像處理是生物醫學工程領域的主要研究方向之一，上述研究室均開展了涉及生物醫學圖像處理的研究工作，可為本課程的實踐教學環節提供科研實踐訓練環境；此外，產學研基地還可吸納學生進行與圖像處理相關課題的編程創新訓練。我院與美國桑利尼亞州立大學簽訂了聯合培養協議，為開展雙語教學提供了有利的國際學習和交流條件。

四、展望

為推進國際化教育進程，研究生課程建設應積極做到與國際化接軌。“生物醫學圖像編程實現技術”以提高學生圖像處理的編程水平為基本出發點，結合當前該課程的教學現狀，在教學內容和教學方式等方面都有望實現雙語化。通過借鑒相關計算機類課程雙語教學的寶貴經驗，不斷進行總結，從而實現預期教學目標，切實提高研究生的實踐能力和研究水平。

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篇10

關鍵詞：生物工程；人工生命；組織工程；人工組織；人工器官

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.095

0 引言

從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統，是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術型生物醫學工程與組織工程、人工生命間的相關性，以及材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。

1 材料技術型生物醫學工程

此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織，其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術、計算機技術、醫學以及生命科學等多門學科的基礎知識。

生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來，亦或是增強人體某一部分功能的材料，因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現排異反應，確保活體細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構成人工組織與器官的核心材料。生物醫學材料在未來一段時期的主流發展趨勢，即為給予組織工程的發展提供優勢特性顯著的活性生物材料，應確保其具備良好的生物相容特點；親水特性；性；預防組織粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復效果，使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。

依據生物醫學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種：

（1）無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性，同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結構的復合型材料。

（2）金屬生物材料。①毒性較低，彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料，如較為常見的人工關節、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫療器械設備如官腔支撐架、引導絲等。

（3）生物醫用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質吸出的材料。②能夠在臨床上應用于免疫性病癥治療的材料。

2 組織工程與人工組織

目前臨床上所面臨的主要醫學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷，而臨床上在應對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面：

（1）自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復，例如，對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術修復時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復損傷組織。

（2）異體移植。例如，某患者在遭遇意外事故時，家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現異體組織的兼容性問題，同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數相比差距過大，供體不足情況十分顯著。

（3）人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況，但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應與感染情況十分明顯，絕大多數的患者在接受器官移植后都是應各類感染致死。

對此人們也就設想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構建起新的組織器官，也就是進行結構組織，代謝組織以及細胞系統的重新建構。目前這一設想已經不再是僅存在于人們腦海之中的假想，而已經走進了現實生活當中，可以預見組織工程的發展必將會促成這一設想的實現。

當前，組織工程研究的主要內容即為：適宜的母體細胞來源；能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質；可應用在促進細胞組織再生長的因子；以及組織間的相容性。

開展組織工程通常會應用以下三種策略：（1）細胞以及生物材料的雜化體系，例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來，通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中，在體外培養一段時間后可將細胞和支架結構置入于患者體內；伴隨著組織缺損部位的重新構建，聚合物將會逐漸降解并消失。（2）僅具備生物降解材料體系，借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結構，在通過增殖、分化來產生為相應的組織結構，并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷，其孔隙架構與人體骨架構極為接近，可被應用在骨組織工程支架中。（3）細胞體系，經過移植的細胞經由生物過程演變為微結構。

3 結束語

總之，從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術、生物科學技術以及生物工程科學技術的基礎上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術基礎。材料技術型生物醫學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎理論與方法，來探究并開發出具備修復以及改善人體組織器官功能的新型臨床應用取代物，也就是人工組織，因而材料技術性生物醫學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎。

參考文獻：

[1]楊國為，陳國江，涂序彥等.廣義人工生命的科學基礎（Ⅱ） --生物工程基礎[J].計算機工程與應用，2013（09）.