產業(yè)導向型生物醫(yī)學工程通專融合課程體系研究

［摘要］

生物醫(yī)學工程作為一門新興的交叉學科，培養(yǎng)適應產業(yè)需求的高素質人才，不僅需要具備扎實的工程技術知識，還需要對醫(yī)學相關領域的實際需求有所了解，因此構建系統(tǒng)的課程體系意義重大。通過對生物醫(yī)學工程專業(yè)建設實踐，探討產業(yè)導向的生物醫(yī)學工程通專融合課程體系設計原則、課程設置、實踐及評價等。面向行業(yè)的生物醫(yī)學工程通專融合課程體系，使學科知識與專業(yè)技能通過實踐有效融合，有效促進學生在學習和實踐中更好地適應行業(yè)需求，實踐效果好，社會影響大。［關鍵詞］

產業(yè)導向；生物醫(yī)學工程；通專融合；課程體系一、引言2022年，世界高等教育大會提出了高等教育未來發(fā)展的原則，即“培養(yǎng)探究性、批判性思維和創(chuàng)造力”，以及“跨學科、超學科的開放與交流”的變革方向，提出了高等教育未來發(fā)展的原則。當前，教育部為應對我國產業(yè)發(fā)展對人才素質的新要求，積極推進新型工科建設，逐步確立了新時期高等教育人才培養(yǎng)的目標定位——在中國式現(xiàn)代化和新產業(yè)革命背景下，打造多學科交叉、通專融合的高素質復合型創(chuàng)新人才[1]。這不僅在學科專業(yè)建設上對高校提出了新的要求，還在學科課程設置上給出了新的定位，在學科專業(yè)設置上也提出了新的要求。因此，高校應積極響應，探索符合學校發(fā)展定位、適應產業(yè)發(fā)展需求的本科人才培養(yǎng)體系。生物醫(yī)學工程作為一門涉及醫(yī)學、工程、生物學等多學科領域的新興交叉學科，既要有扎實的工程技術知識，又要了解和應用醫(yī)學領域的實際需求，以培養(yǎng)高素質人才為目標。通專融合是指在高等教育中，將通識教育與專業(yè)教育融為一體，使學生在接受專業(yè)知識的同時，具有廣博的通識教育能力[2]。深入探討產業(yè)導向型生物醫(yī)學工程通專融合課程體系的研究與實踐，以期學生可以在學習專業(yè)知識的同時能夠獲得廣泛的知識培養(yǎng)，提高綜合素養(yǎng)和跨領域綜合能力。二、課程體系設計一般原則《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃綱要和2035年遠景目標綱要》指出，建設高質量的教育體系，“把提高國民素質擺在突出重要位置”，強調“提高人的全面發(fā)展能力”，強調“培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人”，注重“養(yǎng)成勇于創(chuàng)新的精神和健康的人格”，要把教育制度建設成為強調增強“人的整體開發(fā)能力”，而取消通識教育和專業(yè)教育界限，堅持通專融合的培養(yǎng)方式，構建適合學生發(fā)展的課程體系是實現(xiàn)中國特色社會主義高等教育現(xiàn)代化的必由之路。課程體系的構建一般遵循分層分類的結構體系，由縱橫向交叉組合而成。在實際操作中，既要符合學校生源實際，又要達到培養(yǎng)目的，既要傳承學校的歷史傳統(tǒng)，又要符合學校的辦學實際；既要體現(xiàn)以人為本、傳承文化的核心價值觀，體現(xiàn)課程設計的實踐性、選擇性、綜合性、產業(yè)化的建設原則，又要體現(xiàn)醫(yī)學類院校的校本特色。可以從以下幾個方面著手：（一）產業(yè)需求導向主動應對新一輪科技革命和產業(yè)變革的挑戰(zhàn)，充分考慮地方相關產業(yè)對人才的需求，注重新技術、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)培養(yǎng)方案的滲透，從工程技術能力、醫(yī)學知識、臨床實踐等方面進行培養(yǎng)，使學生能夠更好地適應產業(yè)發(fā)展的需要。（二）跨學科整合設計通識課程和專業(yè)課程的內容時，可以選擇一些跨學科的主題或問題作為核心，讓通識課程和專業(yè)課程在這些主題或問題上進行交叉討論和學習。將專業(yè)理念和產業(yè)政策融入通識教育中，將人文情懷和創(chuàng)新能力滲透到專業(yè)教育中，使學生在學習專業(yè)知識的同時，還能接觸到其他學科領域的知識，在學科交叉中培養(yǎng)思維和綜合能力。（三）實踐教學環(huán)節(jié)豐富的實踐教學環(huán)節(jié)應設置在課程體系中，包括以項目活動為主要載體的實習、實訓、項目實習、非正式課程等，重視學生跨學科領域的培養(yǎng)，注重綜合知識的培養(yǎng)，注重創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，使學生在實際工程項目中應用理論知識，培養(yǎng)操作技能和解決實際問題的能力。（四）構建適應新時期教育教學的網絡教學資源應用現(xiàn)代化信息技術，將MOOC、微課等在線學習滲透到教育教學的全環(huán)節(jié)，將VR、AR等虛擬教學資源滲透其中，積極推動教育數(shù)字化轉型。全面打造課程網絡平臺，實行網上開課，網上互動課堂；建設虛擬仿真實驗課程，建設高水平的虛擬仿真實驗室[3]，利用虛擬技術進行浸入體驗式實驗教學；帶領學生開展科研探索性實驗，探索創(chuàng)新性實驗課程和科研課題。（五）產學研相結合與提供產業(yè)實踐機會的企業(yè)合作實踐項目；同時，建立校企雙方互利共贏、校企融合的長效合作機制，提升校企融合的質量。在課程體系設計上，應根據(jù)學生的興趣愛好和發(fā)展目標，充分考慮產學研結合的模式，針對學生解決實際問題的能力，設置多樣化的選修課程和學習路徑，推動個性化、多樣化人才培養(yǎng)。三、課程體系建設實踐“產業(yè)是經濟發(fā)展的關鍵所在，是一個國家立國之本。”隨著國家《產業(yè)結構調整指導目錄（2024）》發(fā)布，明晰了為持續(xù)推進我國的新型工業(yè)化，對經濟社會發(fā)展有重大促進作用的產能調整方向。在健康醫(yī)療領域鼓勵發(fā)展的產業(yè)方向包括高端醫(yī)療器械創(chuàng)新發(fā)展、“互聯(lián)網+醫(yī)療健康服務”、智能醫(yī)療、醫(yī)療影像輔助診斷系統(tǒng)等。立足世界百年未有之大變局的時代背景，以“健康中國2030”為目標，以維護人民群眾生命安全和身體健康為第一要務，以發(fā)展健康醫(yī)療產業(yè)為導向，利用高等醫(yī)學院校優(yōu)勢，建設生物醫(yī)學工程專業(yè)，構建通專融合專業(yè)課程體系，培養(yǎng)產業(yè)所需的應用型、高素質專門人才，以培養(yǎng)普通高等醫(yī)學院校為目標，把培養(yǎng)目標定位于普通高等醫(yī)藥院校。具體的研究思路及措施包括：（一）以產業(yè)發(fā)展為目標設計新工科專業(yè)知識邏輯體系，確立適應河北產業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)目標堅持以產業(yè)需求為導向，在充分考慮河北生物醫(yī)藥工程產業(yè)結構的基礎上，立足于培養(yǎng)面向醫(yī)療器械、放射物理、神經工程與康復、智慧醫(yī)療、健康大數(shù)據(jù)等行業(yè)的應用型人才[4]。培養(yǎng)方案要充分考察河北生物醫(yī)療器械產業(yè)，以服務地方經濟發(fā)展為重要目標，做好以需求為導向、多學科交叉培養(yǎng)的切實可行的頂層設計。具體做法包括：對需要的實用技能進行深入分析，分類形成培養(yǎng)方向，做到有的放矢、集中發(fā)力。具體來說，可以訂單式培養(yǎng)為目標，建立多樣化、精細化的培養(yǎng)計劃；指導校企共建生物醫(yī)學工程學科與專業(yè)，根據(jù)產業(yè)需求，確定學科發(fā)展的主攻方向和需要發(fā)展的關鍵技術。（二）以項目為鏈條，構建模塊化課程體系明確培養(yǎng)方向，完善教材和教學內容，充分融合工科學生所需的基礎知識和通識教育，形成工科交叉融合的低年級統(tǒng)一課程，模塊化課程以項目為鏈條在高年級分流。課程體系以醫(yī)療器械、醫(yī)學物理、神經與康復工程、智慧醫(yī)療、健康大數(shù)據(jù)五大產業(yè)為目標，從學生認知特點出發(fā)，構建條理清晰的知識結構體系，再將課程分為理論教學模塊和實踐教學模塊，提高學生的文化素養(yǎng)和專業(yè)知識，提高學生的思想道德素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，提高學生的文化素養(yǎng)和專業(yè)知識，提高學生的思想道德修養(yǎng)。如圖1所示，形成模塊化的課程結構體系，每個模塊課程的目標和方向各不相同。必修與選修、理論與實驗、專業(yè)教育與通識、專業(yè)核心與專業(yè)特色、單科與多科有機結合、雙創(chuàng)教育與素質教育。具體實踐內容包括：1.打破現(xiàn)有專業(yè)課程結構，改變人才培養(yǎng)單一和狹窄的問題，按照五大產業(yè)劃分，強調生物醫(yī)學工程為醫(yī)學服務的特點，在教學中特別強調工程技術專業(yè)知識與醫(yī)學的聯(lián)系及其在醫(yī)學上的應用[4]，并開展以項目為鏈條的課程實施。（1）項目選擇：在兼顧社會科學和人文學科相關知識的同時，選擇一個跨學科的項目作為學習鏈條的起點，涉及生物醫(yī)學工程、醫(yī)學、工程學等多個學科領域。（2）課程整合：項目開始前，學生可接受多門通識課程的培訓，幫助學生建立跨學科的思維，培養(yǎng)綜合能力，包括科學史、倫理學、溝通技巧等。隨著項目的推進，學生接受涵蓋生物醫(yī)學工程、醫(yī)學、工程等專業(yè)知識的相關專業(yè)課程培訓，幫助學生建立專業(yè)技能和知識基礎。（3）項目實踐：學生在專業(yè)課程學習的同時，參與跨學科項目的創(chuàng)新實踐中，充分發(fā)揮主動性和能動性，以團隊合作方式運用所學知識和技能解決實際問題。（4）反思與總結：在項目實踐結束后，學生進行反思與總結，結合通識課程中的思維方式和專業(yè)課程中的知識要點，對整個項目實踐進行深入分析和總結，培養(yǎng)批判性思維和深入探究能力。2．推進專業(yè)課程選修。在學校整體協(xié)調下，在一年級期末完成公共基礎課程學習之后，根據(jù)學生的意向和學習能力再實施方向選擇，進入與產業(yè)相適應的模塊化課程系統(tǒng)。理論課與實踐課進行整合，由課程入手，在完成培養(yǎng)目標的同時，對課程內容進行拆解和優(yōu)化，使同類型課程由淺入深，前后連貫，在同類型課程中，加入真實存在的具體項目、案例做依托，使學生真正能感受到學有所用。經過四年的學習使其經歷一套完整的項目體系，進而提高學生在實踐工作中的知識交叉融合能力。3.通過與各實習基地互動、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、數(shù)學建模競賽、信息職業(yè)素養(yǎng)競賽、電子設計競賽等活動，再加上本科生導師制、本科生科研培養(yǎng)計劃的實施，形成“教—學—用”的滾動循環(huán)，學生的動手能力和綜合能力得到很大程度的提升，通過與各實習基地的互動交流，學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，最終使學生的學習、實踐、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)等方面的能力、交叉融合的能力得到提高。此外，還要在實踐教學過程中進行理念的轉換，改變過去以教師為核心的傳統(tǒng)教育方式，加強教師與學生之間的互動、交流和啟發(fā)，在教與學的過程中，真正做到寓教于樂。構建以學生為“主體”，以教師為“主導”，以學生自主學習活動為主的開放式實驗教學模式。學生可在大綱規(guī)定的時間內，自主選擇實驗題目，自選時間進行實驗，打破專業(yè)、班級、時間、空間等方面的限制。4．將通專并重的思政案例有效地融入課程中，培養(yǎng)學生的工科倫理意識。有效地融入課程思政，對于幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，提高學生的思想道德素質，有利于促進各專業(yè)學科之間的交叉融合，對于培養(yǎng)全面發(fā)展、富有創(chuàng)新精神和社會責任感的人才具有十分重要的意義。以學生發(fā)展為中心，以行業(yè)需求為導向，聚焦專業(yè)發(fā)展過程中的熱點、重點問題，構建通專并重的課程思政教育案例庫[5]。一方面，我們注重在學校發(fā)展史上凝練中國化優(yōu)秀案例，弘揚學校“紅醫(yī)”精神，在學生道德、思想、文化等方面，通過醫(yī)學史、醫(yī)學科技創(chuàng)新技術、管理學、社會學等人文藝術的熏陶，促進通識思政教育，提高學生的綜合素質。另一方面，在課程設計等工程教育中引入醫(yī)學倫理學、環(huán)境保護與社會責任等內容，讓學生在思考工程項目設計對社會與環(huán)境的影響的同時，學習專業(yè)知識，培養(yǎng)學生對社會責任與可持續(xù)發(fā)展的認識。同時，通過指導學生進行創(chuàng)新設計、案例分析、解決實際問題等教學方法，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和團隊合作精神。這樣的教學設計既促進了學生業(yè)務水平的提高，又培養(yǎng)了學生的思想道德素質和綜合能力，為學生的終身發(fā)展奠定了良好的思想基礎，達到了課程與思想政治一體化、綜合素質和能力全面提高的目的。（三）跨學科建設，打造通專融合、醫(yī)工融合的科研平臺，助力人才培養(yǎng)重點學科的培育和建設，可以使生物醫(yī)學工程學科能夠滿足互聯(lián)網時代和信息化時代人們對健康的需求，使學術創(chuàng)新和人才培養(yǎng)協(xié)調發(fā)展，為國家和社會健康產業(yè)人才培養(yǎng)提供科學依據(jù)。通過項目開展，能夠充分調動全校及附屬醫(yī)院教師的積極性，快速提升工科專業(yè)在醫(yī)學院校發(fā)展速度，加快工科師資建設，大力發(fā)展醫(yī)工結合的科研項目，以科研促進教學，以科研促進師生互動，提高學生的科研實踐能力。具體做法包括：成立科研團隊，交叉融合；建立以臨床問題為導向的項目組，把基礎和臨床結合起來，把醫(yī)學和工程結合起來；整合全校博士群體，定期組織科學研討、學術沙龍，交流科研思路。（四）開展校企合作，共同組建“雙師型”教學團隊，訂單式培養(yǎng)產業(yè)急需人才積極開展校企合作，推動建立適應企業(yè)的理論教學模式，在學校教學科研環(huán)節(jié)融入企業(yè)和行業(yè)需求，從企業(yè)引進工程師進入工科教學隊伍。同時鼓勵教師自我學習、自我完善，勇于擔任實踐教學；充分利用醫(yī)學院校的優(yōu)勢，要求專業(yè)性較單一的理工科教師到附屬醫(yī)院去了解臨床問題，同時按計劃聽取醫(yī)學相關課程，鼓勵年輕教師去企業(yè)、高校進修。具體措施包括：與醫(yī)學影像技術、三維數(shù)字醫(yī)學、3D打印、醫(yī)學信息管理系統(tǒng)等互聯(lián)網企業(yè)建立校企合作，建立長期穩(wěn)定的實習基地，開展有效的科研合作項目。（五）質量監(jiān)控，通過學科交叉整合能力達成新工科的建設目標在于構建新的工科專業(yè)結構，促進現(xiàn)有工科交叉復合、工科與其他學科交叉融合、應用科學向工科延伸，孕育形成新的交叉學科專業(yè)。學生知識技能復合程度和實踐能力的形成與評價是新工科建設面臨的重要課題。針對交叉學科學生能力達成的評價方法，采取大數(shù)據(jù)技術，對學生完成多門課程學習后形成的知識網絡和實踐能力進行觀測，并將其知識與技能的融會貫通具體到人的量化評價，突破現(xiàn)有的課程導向評價機制。四、建設總結以學生為中心，以產業(yè)需求為導向，構建通專融合的專業(yè)核心課程體系，有利于實現(xiàn)專業(yè)建設精準定位和產業(yè)化人才精準培養(yǎng)。學生通過實踐，不僅在工程技術方面有了扎實的基礎，還通過醫(yī)學基礎課程和臨床實踐課程的學習，增強了對醫(yī)學領域的理解和應用能力。跨專業(yè)課程的設置，推動了學生的跨領域思考發(fā)展，促進了學生創(chuàng)新能力的提高。在這一過程中，學生可結合職業(yè)規(guī)劃，自主選擇專業(yè)學習方向，并通過不同方向的項目鏈條式實踐，強化綜合應用知識及分析問題的能力。教師通過可持續(xù)發(fā)展的校企合作科研實習項目、各類實習基地的建設，為學生全面了解行業(yè)動態(tài)，為學生今后職業(yè)發(fā)展奠定良好基礎提供了與行業(yè)相結合的機會。通過接觸真實的工作環(huán)境和現(xiàn)實問題，進一步提高實習和就業(yè)競爭力，增強他們的動手能力和解決問題的能力。另外，分方向模塊化課程體系建設促進了不同學科背景教師之間的通力合作，有利于推動醫(yī)工、醫(yī)理協(xié)同發(fā)展。與企業(yè)、醫(yī)院等合作也為教師提供了更多的教學科研資源、思政案例及實踐案例，豐富了課程內容和教學方法，有效提升了教學能力和教學質量