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从我国生物医学工程与医疗器械产业的发展现状来看,由于我国在该领域的发展较国外晚,使其在实际的发展中还是存在许多需要完善与改进的地方。基于这种现状考虑,我们必须要提高对生物医学工程与医疗器械产业的完善、优化与创新意识,并通过各种有效性措施的大力落实,促进生物医学工程与医疗器械产业的健康、稳定、长效发展。
关键词:生物医学工程;医疗器械产业;发展
【中图分类号】
R195 【文献标识码】B 【文章编号】1002-3763(2014)08-0294-01
1 前言
生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)主要是指结合了化学、物理、数学、计算机与工程学原理,从事医学、生物学、卫生学以及行为学等方面的一种研究。生物医学工程作为一门新兴的边缘学科,其应用工程技术手段,可以有效的解决目前医学中的一些问题,从而为各类疾病的诊断、治疗与预防,保障人们的健康起到积极的作用。而医疗器械产业主要是指在疾病预防、诊断与治疗中所应用的电子医疗设备、内外科器械、离体诊断设备、牙科器械、整形设备以及医院供应品等等。生物医学工程与医疗器械属于医院诊治疾病中不可或缺的一部分内容,也是现代医药产业发展的两大支柱。基于生物医学工程与医疗器械产业的重要性,本文就以我国的生物医学工程与医疗器械产业作为研究方向,论述其发展现状,并对生物医学工程与医疗器械产业的发展前景展开探讨。
2 生物医学工程与医疗器械产业的发展现状
2.1 生物医学工程的发展现状:
生物医学工程专业作为一项研究方向诸多、内容复杂、要求极高的专业,其在我国的发展已经经历了36年,但是,我国生物医学工程较国外相比,其起步还是较晚,综合来看,其与国外的发展还是具有一定的距离。而从我国生物医学工程的发展现状来看,其对于人才的培养目标及研究成果,主要体现在以下几个方面:
⑴人才的培养。其一,培养能从事医疗设备管理、医疗器械质量控制与管理、医药市场营销、医学技术服务等方面的人才;其二,将生物医学工程专业将医学技术与工程技术相结合,并以此为目标来培养高级临床医学工程技术型人才;其三,培养出综合能力较强,能够从事生物医学工程研究、开发与生产的高级人才。⑵研究成果。我国生物医学工程目前的研究成果主要有:人工关节、人工晶体等功能性假体;人工心脏瓣膜、人工心脏起搏器等人工器官;不同规格、不同种类的电磁与激光治疗设备;超声成像、磁共振成像、X射线计算机断层扫描、生化分析仪等新型临床诊断与监护技术、监护设备等。
2.2 医疗器械产业的发展现状:
生物医学工程在我国的发展,不仅促进了临床疾病的诊治效果,还推动了医疗器械产业的发展,而当前我国医疗器械产业的发展情况,主要体现在如下几方面:⑴医疗器械工业现状。由于国外医疗器械对国内医疗器械市场造成的冲击,近年来,我国已开始重视对医疗器械的自主研制与创新。例如,在“十二五”规划中,特别强调了我国自产医疗器械的应用与普及、产品创新。并在着力突破高端装备大多引进国外的问题。力求实现高端主流装备、医用高值材料、核心部件等医疗器械的自主制造,以实现降低医疗费用、打破进口垄断的问题。⑵医疗器械营销现状。我国的医疗器械生产销售企业诸多,尤其是近年来,在科技的快速发展下,使得我国医疗器械的营销势态良好,例如婴儿培养箱、心电图机、高压氧舱、磁共振成像系统、体外诊断试剂、各种敷料及卫生材料等数千种大小不一,规格不一的医疗器械在全国各医院的应用是非常广泛的。⑶医疗器械技术现状。在科技的快速发展下,医疗器械的性能与质量也得到了不断升级。而我国各大小型医院,在先进性医疗技术的驱动下,所应用的医疗器械也在不断升级和完善,例如,基层医疗卫生机械对采色超声成像仪、生化分析仪、免疫分析仪、多参数监护仪、心电图设备、耗材等医疗器械的配置与升级。一些大型、综合性医院对实时三维彩色超声成像仪、全自动生化分析仪、64排螺旋CT等先进性医疗器械的应用。
3 生物医学工程与医疗器械产业的发展前景
3.1 生物医学工程的发展前景:
虽然生物医学工程在我国的发展比较迅速,但其与国外的发展相比,还是存在一定的差距,基于这种现象,我国对于生物医学工程的持续发展也十分重视。而在分析目前我国生物医学工程的发展情况与研究成果之后,笔者认为,我国今后生物医学工程的发展前景,将会体现在以下几方面:⑴纳米技术、介入性微创技术、激光技术以及植入型超微机器人,将是未来生物医学工程的研究重点。⑵生物型人工器官、生物机械结合型将会有新的突破,各种高质量的人工器官将会广泛应用于临床。⑶药物与材料相结合的新型给药装置或技术将得到有效发展。⑷所应用的各种诊疗仪器与装置,将会逐渐朝着远程医疗信息网络化、智能化的方向转变,其诊疗所用机器人会在临床上得到广泛的应用。
3.2 医疗器械产业的发展前景:
我国目前的医疗器械市场规模占医药总市场规模的14%,这也表现出我国的医疗器械产业虽然发展迅速,但与全球水平比还相差甚远,不过,这种现象也给投资者们看到了该领域更大的发展空间。在技术的不断升级下,国产高端医疗器械将会逐渐替代国外进口器械,随着机械器智能与生物智能技术的发展,我国在未来必将不断研发高科技医疗器械。此外,由于国民生活水平的不断提高,之后的医疗器械产业还会以家庭会对象,研发生产出一系列适用于家庭自我监护、诊断的高科技医疗器械产品。
4 总结
通过以上分析可见,生物医学工程与医疗器械产业在医学领域占据着举足轻重的位置,而近年来在科技的快速发展下,我国对生物医学工程也越来越重视,且医疗器械产业也得到了长足的发展。相信在未来医学技术的不断完善下,我国生物医学工程与医疗器械产业也会有更加良好的发展前景。
参考文献
[1] 王卫东,曹德森,医学工程保障中的质量控制的研究[J],医疗设备信息,2007年03期.
【关键词】生物医学工程;产业化;营销理念
现代生物医学工程崛起于20世纪60年代。随着人工器官的概念正式被承认,并成为生物医学工程的主要研究方向之一,生物医学工程研究开始迅速拓展,研究方向日益增多,其研究内容正在逐渐扩展。有报告指出,生物医学工程与物理科学已在过去的近半个世纪中推动了生物医学领域的革命性进步并将继续对医学实践产生重大影响。生物医学工程作为一个充满活力和前景的学科,已经在学术方向、研究内容和人才队伍等诸多方面呈现出日渐繁荣的趋势,我国已超过100多所院校设立有生物医学工程专业。但笔者通过调研发现,生物医学工程专业的学生在专业知识的学习上丰富扎实,关于营销方面的认知却非常少,毕业后愿意从事营销工作的学生更是寥寥无几。事实上,作为现代医疗器械生产技术创新和进步主要原动力的生物医学工程非常需要营销理念的支撑,从而推动生物医学工程研究发展的科学化、市场化。
一、生物医学工程学科的研究需要营销理念
所谓营销观念要求企业一切计划与策略应以消费者为中心,正确确定目标市场的需要与欲望,比竞争者更有效地提供目标市场所要求的满足,贯彻“顾客至上”的原则,将管理重心放在善于发现和了解目标顾客的需要,并千方百计去满足它,使顾客满意。生物医学工程学科研究主要包括生物力学、生物材料、组织工程、生物医学影像、生物电子学等分支,其进步和发展对人类健康和生活质量的提高具有非常重要的意义,从根本上说是为了满足人类社会的健康发展,那么人类疾病的预防、诊断、治疗以及人体功能辅助和卫生保健都有哪些需求必须成为生物医学工程研究的重心。
(一)在专业知识的传授中增强营销理念的引导
学习本身就是一个基于真实问题情景下的探索、学习和解决实际问题的过程,选择适当、可行性强的题目促进学生的思考,因此,在传授专业知识的同时,引入营销思考模式,培养学生在已知的知识和经验基础上发现新知识,提高发掘潜在消费的意识,从而能够深入探索,找到满足潜在消费的研究途径,实现学习科研的新突破。
(二)在专业知识学习的同时多引入社会实践课程
学校知识的学习最终是为了服务社会,投入社会实践,满足社会的发展需求。作为科研型较强的学科同样也离不开科研价值的实现,那么了解当下生物医学工程发展情况应该成为学生必修的知识。例如我校生物医学工程学生成立了生物医学科学发展调研队,在假期走访附近的各个医院和医疗器械公司,考察研究了不同等级医院和市场上的医疗设备,从而对医疗设备有了全面立体的了解,认识到医疗设备对于病人的重要性。
(三)在专业知识的传授中结合市场需求培养专业性人才
高校作为人才输出的卖方,要重视市场需求研究,积极分析就业市场动态,预测社会对生物医学工程人才的具体需求,建立科学的质量评价体系,根据市场反馈信息,设计和调整生物医学工程专业人才的知识、能力和素质结构,加强实践环节的设置比例,使理论和实践教学有机结合,实现高等教育和社会的接轨,把生物医学工程职业教育贯穿于教学的全过程,从而使学生尽早树立职业发展意识,确定个人职业发展目标,主动提高自身技能,提高知识转化率。
二、培养生物医学工程专业学生就业营销理念
中国生物医学工程理事长樊瑜波在2012年世界医学物理与生物医学工程大会上说:“目前,我国医疗器械产业市场规模约4000亿元,并以每年20%的速度递增,是名符其实的朝阳产业。”目前,我国有生产类的医疗器械公司1.5万家、营销类的30多万家,产业的飞速发展对专业人才需求旺盛。但愿意到公司发展的学生却很少,愿意去从事营销类行业的学生更是少之又少。因此,转变生物医学工程专业学生的就业观念,培养和提高其营销理念非常重要。
(一)在专业授课的基础上增加国家政策信息和产业化发展现状
据介绍,未来的三年内,中央将考虑支持基层医疗机构进行基本设备配备,加强省市县三级疾控中心试验能力建设、公共卫生专业防治机构建设和职业卫生防治机构建设,并配备必要设备;基层医疗卫生机构健康教育设备配置也被列入中央考虑项目内容,医疗卫生人才培养基地的设备建设也被纳入考虑范围。生物医学工程是一门综合了生物、医学、工程学等学科的新兴交叉学科,是现代医学发展强大的推动力,小到血压计、大到手术机器人,与百姓生活关系密切。
在当代世界经济中,医疗器械是其中发展最快、最为活跃的工业门类之一。从世界医疗器械市场的分布来看,美国仍占主导地位,是世界医疗器械市场第一出口大国,也是其出口增长最快的七大产业之一。可以预计,医疗器械产业将成为21世纪世界经济的一个支柱性产业。在授课的内容上增加生物医学工程产业化发展现状,使学生多了解当下医疗器械发展现状,使同学认识到产业化发展能够不断激励生物医学工程技术本身的高速发展,从而使得生物医学工程学科能够在产业化的发展中不断提高和进步。
(二)在专业课教学中增加营销实践环节提高学生的营销兴趣度
笔者对2012年河南省医药卫生类大中专毕业生冬季双向洽谈会上招聘生物医学工程专业用人单位信息作了简要的统计,因为招聘会的医药卫生类限制,有百分之六十七以上的用人单位为医院,其次为医疗科技有限公司,医院以维修为主,医疗科技公司以营销为主,而这两种发展方向对学生的吸引力都不强。因此,作为培育生物医学工程专业人才的基地加强学生在第二课堂例如到医院实习、参与公司的营销团队进行实习学习显得尤为重要。
要开展多种模式建立与用人单位暑期实习合作等项目,使学生将所学的基础理论、基本知识和基本技能综合运用于实践,提高学生的实践能力,培养学生具有开拓精神和创造才能。加强务实教育教学,专业的教学要与企业的实际生产过程相一致,职业技能训练要适应行业企业劳动组织和技术发展需要,努力提高学生的职业素质和专业技能水平,使学生毕业时能够达到技术和管理人员需要掌握的基本要求和技术工人上岗前应有的岗位规范要求,掌握直接从事某一种专业领域所必需的专业技术知识和操作技能。
生物医学工程作为一门新兴的学科,它的产业化发展已经显现锋芒,必将为未来医学的快速发展带来动力和希望。因此培养生物医学工程专业人才刻不容缓。如何转变生物医学工程学生的就业观念和发展眼光,增强该专业学生的营销意识和营销观念必须成为我们关注的焦点之一,以培养出高素质的市场化专业化人才。
参考文献:
[1]刘昌胜.生物医学工程[M].上海:华东理工大学出版社,2012.
[2]国家自然科学基金委员会生命科学部.生物医学工程学[M].北京:科学出版社,2012.
[3][美]菲利普·科特勒,凯文·莱恩·凯勒.营销管理[M].北京:中国人民大学出版社,2012.
[4]吴健安.市场营销学[M].北京:清华大学出版社,2010.
作者简介:
“卓越计划”的提出旨在培养工程界的领军人物,除了要求学生掌握本领域的学科基础理论知识,还要大力培养学生的工程实践能力以及人文综合素质。对于培养医疗器械仪器产业相关的生物医学工程专业的学生来说,要求学生具有如下方面的能力:具有扎实的理、工、医等多学科的医学仪器工程基础和专业知识;深入理解并掌握医学仪器工程分析和设计原理,理解医疗器械生产过程中的工程技术问题;具备实现医学仪器工程相关设计的智慧、能力及奉献精神;具有宽广的人文社会科学背景知识。
二、生物医学工程人才培养模式存在的问题
到目前为止,全国约有140所高等院校开设了生物医学工程本科专业,所有的培养计划和方案都只是偏重于相互关联比较紧密的学科方向,不可能涵盖所有的学科方向。由此,生物医学工程学科本科生的培养方案非常多,相互之间的区别还比较大,但它们大多都存在着一些问题。
1.在课程的设置上,内容比较散,课程之间的相互联系较少。生物医学工程是一门理、工、医融合在一起的交叉型学科,课程设置除了一些公共课程外,其专业课涉及了电子技术、计算机技术、生物技术、数学、物理、化学、医学基础等相关课程。在大多数本科院校仅仅是将这些课程简单地拼凑起来,并没有很好地将它们的知识点进行融合,形成生物医学工程领域特色的专门课程。
2.教师的知识结构很难融合多学科的知识,使得课程体系的执行在一定程度上脱节。在大多数院校的生物医学工程教学任务是由电子、计算机、生物、物理、医学等领域专家来承担,他们往往在某一个领域内有很高的造诣,但要结合其它领域的知识就存在一定的困难。这种现象阻碍了本科生培养计划的实施,也使人感觉课程体系比较松散。
3.在培养过程中,学生对生物医学工程相关产业的了解较少。生物医学工程学科是一个年轻的学科,其相关产业更是最近十年才发展起来的,大部分高校与这些企业之间的联系不够紧密,使得学生很难到相关企业开展工程实践活动。主要有两方面的原因,一是已开设生物医学工程专业的部分高校的科研能力有待提高;二是企业主要是以赢利为目的,不愿意接受本科生到企业进行工程实训。
三、生物医学工程培养模式改革探索
桂林电子科技大学生物医学工程学科定位于医学仪器相关科学技术问题的研究,并已经被确认为广西重点学科。依托于“生物医学传感与智能仪器”广西高校重点实验室,紧密围绕“医药制造”等广西十四个千亿元产业以及广西国民经济发展的需要,构建了特色鲜明的“工程应用型”专业学科结构体系。这些改革举措有效解决了当前生物医学工程本科专业教学普遍存在的诸多问题,为工程型生物医学工程人才的培养提供了新思路。
1.凝练专业方向,领航专业发展。凝练专业方向,不仅要清楚自己的优势和特点,还要了解当前科学技术发展前沿、相关企业的技术需求和人才需求。只有不断加强与医疗器械相关生产企业的联系,掌握最新的人才需求情况以及专业需求情况,才能使专业方向紧跟需求,专业才能长期健康发展。
2.加强科学研究,带动本科教学。生物医学工程是一门交叉融合特性非常明显的学科,这种特性在科学研究尤为突出。鼓励教师参与医学仪器相关的科学研究,积极申报国家、省部级生物医学工程相关科研项目。特别鼓励教师承担相关企业委托的科研项目,这在教学方面至少有三个好处:(1)可以加强高校与企业之间的联系,为学生的实习、工程实践活动提供实际条件,同时也使相关工程研究可以到生产实际当中;(2)使教师在较短的时间里快速融合理、工、医三个学科的知识点,掌握医学仪器生产过程中的科学问题和工程设计要求,有利于提高教师本身的工程实践能力和水平;(3)可以组织学生参与教师的科研项目,包括企业委托的开发项目,使学生有机会参与工程实践训练活动,同时,让学生能够亲历生产现场,有助于对医疗器械生产过程中的工程技术问题的理解。
3.完善课程体系,适应“卓越计划”。生物医学工程课程设置可采用多任务与相互联系的教学规律,鼓励在课程的设置上注重广度也有深度。课程的设置必须既重视基础知识,又突出专业特色;既有较宽的知识面,又有一定的专业深度。主要应包括基础知识课程体系、专业基础知识课程体系、医学知识课程体系、专业知识课程体系和人文社会科学等选修课程体系。在专业课程和实践课程的设置方面要经过充分的企业调研,广泛听取企业相关生产专家的意见,了解企业生产中的人才需求进行设置,并要安排足够的时间到企业去进行顶岗实习。
4.加强与相关生产企业合作,切实提高学生工程实践能力。建立高校与相关生产企业的良好关系对于工学本科人才培养是非常重要的。可以邀请企业参与院系对办学方向、发展规划、专业建设等重大问题的讨论和决策,参与学校教育改革、参与人才培养的全过程,及时修正培养方案和课程体系。还可以聘请企业有较高水平和富有经验的工程技术人员,参与并指导教学活动、实习、毕业设计课题、参与毕业答辩,让学生可以进行充分的工程实践能力训练,切实提高学生工程实践能力。
生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学,现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来,心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此,医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的,它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合,并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术,才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱,是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。
1、什么是生物医学工程?
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域,其内涵是:工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律,并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响:生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科,是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学,主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面;生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题,为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究,包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究,直接为医学服务,包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一,它的成果直接推动医疗卫生事业的发展,效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》,生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向,重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向,我们将设定14次课,分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展,让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]:
1.生物医学工程概况:介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支,以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学:应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学:研究与生物体(特别是人体)组织、血液、体液相接触或作用时,不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变,不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构,从事生物材料及制品的开发研究,在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官:主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展;②生化检测的智能化系统;③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真:对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域,主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法,对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术:生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息,并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术:研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式,或对已有的医学图像进行分析处理,为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备:数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备:磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备:核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术:单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备:超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括:多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料:可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体;发展纳米尺度的显微探针成像技术;发展用于组织再生修复的纳米生物材料;建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法,都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点,设想从以下几个方面探索课程的教学:
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点,并可节约教学时间,提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍,涉及的知识点多且泛,采用多媒体教学课件进行教学,形象直观,趣味性强,可以使学生印象深刻,降低了抽象知识的理解难度和记忆难度,激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容,加强实践教学
在教学中注意把握课程的整体体系,强调课程知识点和适用性。教学重点清晰,适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时,应创造条件充实参观和实验内容,让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系,安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统,开展现场教学和尽可能多的实验课,提高学生的学习兴趣。如果条件允许,还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学,使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及,从而增强他们对理论知识学习的兴趣。
生物医学工程在国际上做为一个学科出现,始于20世纪50年代,特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来,生物医学工程有了快速的发展。在我国,生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代,中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立,有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前,我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构,从事着生物医学的科研教学工作,在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。
显微镜的发明“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来,其意思是用刀剖割,肉眼观察研究人体结构。17世纪LeeWenhock发明了光学显微镜,推动了解剖学向微观层次发展,使人们不但可以了解人体大体解剖的变化,而且可以进一步观察研究其细胞形态结构的变化。随着光学显微镜的出现,医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理学,从而将医学研究提高到细胞形态学水平。
普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平,难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜,使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体,研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果,它们对推动医学的发展起了重要作用。
影像学诊断飞跃进步影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而今天由于X线CT技术的出现和应用,使影像学诊断水平发生了飞跃,从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层摄影(computedtomographyCT),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。X线CT片提供给医生的信息量,远远大于普通X线照片观察所得的信息。目前,螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已经问世,能快速扫描和重建图像,在临床应用中取代了多数传统的CT,提高了诊断准确率[1]。医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonance)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI),它不仅可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,显示某些疾病在早期价段的改变,有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步,促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。根据核医学示踪,利用正电子发射核素(18F,11C,13N)的原理,创造的正电子发射体层摄影(PET),是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把PET列为十大医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史,但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植,新药开发等研究领域的重要价值[2]。影像学诊断水平的不断提高,与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。
介入医学问世介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人,他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(InterventionalRadiology),这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后,介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少,安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展,高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世,使介入性诊疗技术发生了飞速进步,临床应用范围不断扩大,从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证,并使诊疗效果明显提高,患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一,也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学[3,4]。
人工器官的应用当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时,现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能,人们称这种装置为人工器官(artificialorgan)。如20世纪50年代以前,风湿性心脏瓣膜病的治疗,除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外,对病损的瓣膜很难修复改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术,在心脏停跳状态下切开心脏,进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补,使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平,主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果[5]。
肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良,而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命,肾病治疗学也因此有了很大进步。
现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速,除上述人工器官外,人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用,使千千万万的患者恢复了健康。可以说,人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。
此外,放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果,综上可见,20世纪生物医学工程的发展,显著提高了医学诊断和治疗水平,有力地推动着医学科学的进步。
21世纪生物医学工程展望纵观医学新技术诞生和发展的历史,从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的广泛应用,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世,从赫斯费尔德发明CT到今天CT成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹,我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方面有重大突破和创新:
(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化,远程医疗信息网络化,诊疗用机器人将被广泛应用。[6]
(2)介入性微创,无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。
(4)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破,人工器官将在临床医疗中广泛应用。
(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展,植入型药物长效缓释材料,药物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。
(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。
(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外,对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发,研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。
(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因,研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生物医学工程的重要课题。
(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代,有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展,遗传、疾病基因诊疗技术,生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被广泛应用。
关键词: 新专业建设 学科发展 兴趣小组 生物医学工程
生物医学工程是一门新兴的交叉学科,综合生物学、工程学和医学理论和方法,在各层次上研究生物系统的状态变化,并运用工程技术手段解决临床医学中的关键问题。要求学生掌握宽广而扎实的电子学、生物学、医学理论基础,能在理、工、生、医等学科高度交叉中进行前沿科学研究、知识创新,产学研结合,并推动相关科学技术发展,以满足我国对生物医学工程领域高级人才的需求。生物医学工程属于工学门类,是生物医学工程专业一级学科。
本学科是利用生命科学、医学、电子信息科学等领域的最新研究成果用于生物信息工程、生物电子工程、大型医疗仪器系统、现代医疗监护系统等领域的科研工作。工程硕士学位授权单位培养从事生物医学信息检测、医用仪器、医学影像、生物电子学、生物医用材料等方面研究开发、生产制造、检测与控制、管理与维修的高级工程技术人才。生物医学工程领域研究和人才培养侧重于生命科学、电子信息科学、医学等的交叉和渗透。该领域是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新基地,是与21世纪生物技术产业形成和发展密切相关的工程领域,是关系提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。
天津工业大学生物医学工程专业是一个年轻的、处于高速发展中的理、工、生、医交叉融合的新兴学科方向。生物医学工程专业作为电信学院的新兴专业,近年来发展迅速,有较大的发展潜力。专业下设5个实验室,医学仪器及设备实验室、医学成像及光谱成分分析实验室、生物医学电子学实验室、医学建模与仿真实验室、膜片钳实验室,拥有一批踏实肯干、敢于创新、勇于攻关的年轻科研人员,并将不断吸引其他相关学科的硕士、博士研究生、博士后等进行学科交叉的研究工作。科研方面利用人体信息检测技术与智能服装相结合,设计出检测、监控、调节人体状态的一体化智能服装;膜片钳方向主要进行生物物理和生物化学方向研究,同时与天津大学和天津各大医院开展密切合作,在医疗仪器研制和临床实验等方面积累一定的经验和成果。
本专业开设的主要课程有:C语言程序设计、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、大学物理、分析化学、高频电子技术、医学基础、工程光学、信号与系统、数字信号处理及DSP技术、通信原理、嵌入式系统、生物医学电子学、生物医学光子学、医学成像新技术、无线传感网络、生物医学仪器设计基础等。本专业毕业生可以在国家机关、医院、国防、科研机构、学校、工厂等企事业单位从事医疗产品设计、研发和管理工作,服务于天津医疗产业联盟的发展需求。本专业学制四年,学生毕业后可获得工学学士学位,本专业具有硕士学位授予权。
在本科生人才培养方面,本专业也是广开思路,在大一刚入学就进行思想教育,根据学生兴趣对其未来发展进行规划,由于本专业是一门新兴的交叉学科,因此学生喜欢的专业方向也不一样,有生物、医学、电子等设计物理、化学等不同方向的需求,学生提出的就业方向也不完全一致,区别于传统的专业学生,如电子信息工程专业学生虽然兴趣不统一,在专业方向上容易把握,而生物、医学、物理、化学等涉及的学科更多,对新专业教学提出新挑战。如何适应不同学生不同需求,我们系的老师进行了深入探讨。
医学生生物医学工程C语言程序设计融合教学一、引言
生物医学工程( Biomedical Engineering,BME) 起源于20世纪60 年代,它综合了生物学、医学和工程技术学的理论与方法,是多门理工类学科向生物与医学渗透并相互交叉,从工程学的角度展开研究,以解决人体医疗的若干问题的学科。因此,生物医学工程专业是多个学科发展到一定水平交叉产生的新型高技术边缘学科。随着IT产业与医疗行业的高度融合,培养高层次的研究型、应用型技术人才逐渐成为生物医学工程专业人才培养的主要目标。
当前,生物医学工程专业毕业生面临的工作需求不仅包括传统的医疗设备管理、销售、操作和维修,还包括信息化医疗设备的研究、设计、开发和生产等。而医学类院校在“C语言程序设计”教学中普遍存在着教学内容过于偏重语法基础知识,教学案例与医学专业结合不紧密等问题,因此,医学院校有必要从教学、管理和实践等方面入手,深入探索适应新型人才培养需求的教学模式。
二、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的开设现状及问题分析
“C语言程序设计”是理工类大学生必修的专业基础课,也是医学类院校生物医学工程专业必修的计算机基础课程之一。该课程开设的目的在于使学生掌握基本的程序设计方法和技巧,为医学生提供一个动手、动脑、独立实践的机会,培养医学生良好的程序设计风格和严密的逻辑思维能力,为进一步学习计算机相关知识和医学专业知识奠定基。各医学类院校在“C语言程序设计”教学中也存在以下几个方面的问题:
1.“C语言程序设计”课程教学难度大
一方面,目前医学类院校“C语言程序设计”课程大多选用理工类非计算机专业的通用教材,而“C语言程序设计”课程本身具有概念抽象、语法结构复杂、数据类型繁多等特点。因此,对医学生而言,利用较少的课时学习“C语言程序设计”课程仍然具有不小的难度。
另一方面,为使医学生系统地掌握“C语言程序设计”相关知识,教学过程中容易出现课堂知识容量过大的情况,这都不利于医学生对知识的掌握。
2.“C语言程序设计”课程学习兴趣低
目前,医学类院校在“C语言程序设计”教学中更加侧重C语言语法结构等基础知识,对各种应用实例的开发、运行过程讲解得深度不够,学生实践练习机会少,学习过程较为枯躁。另外,教学实例多选用教材上的小程序,虽然方便学生预习复习,但由于缺乏界面设计、模块接口设计等实践操作,无法与生物医学工程专业的研究方向和实际需求相结合,导致学生学习兴趣低。
3.计算机知识与医工专业知识教学融合度低
当前,大部分医学类院校生物医学工程专业开设的计算机课程除了“C语言程序设计”之外,还包括汇编语言、数据库基础、微机原理与接口、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号处理技术等。各门计算机课程与医学专业课之间是相辅相成、互相联系的。例如,医学类专业课“医用传感器”实验中需要用汇编语言编写程序与单片机连接进行模拟实验。从这方面来说,计算机知识与医工专业知识存在较高的融合度。然在,实际教学过程中,由于医学生更加注重医学类专业课的学习,因此容易忽视“C语言程序设计”课程与其他专业基础课之间的联系,更谈不上与这些学科之间的融合学习。从而导致了“C语言程序设计”课程失去了计算机基础课程的服务性地位,降低了计算机知识与医学专业知识的融合度。
三、生物医学工程专业“C语言程序设计”课程的融合教学研究
“C语言程序设计”课程的融合教学是指根据生物医学工程专业的课程结构特点,在相关专业课的教学过程中,将C语言程序设计的思想和技巧融入生物医学工程专业的实际需求中,统筹课程体系中的各要素,整体协调,相互渗透,形成基于专业、依托学校、联合医院和企业的“三位一体”融合式教学培养模式。
1.基于生物医学工程专业,调整“C语言程序设计”课程
C语言是一门高级程序设计语言,对于医学生来讲,C语言的地位就相当于一门外语,是人和计算机相互交流的工具。所以,医学生学习“C语言程序设计”就像人学习外语一样,主要要学习本语法、语义和认知过程。C语言的语法规则主要包括常量和变量定义方法、数据的运算规则、程序设计的三种基本结构(顺序、选择和循环)、函数定义及调用方法等。C语言的语义规则要求学生掌握三种基本结构、利用数组批量处理数据、利用函数进行模块化程序设计以及利用指针促进程序模块化进程的思想和方法。C语言的认知过程,主要侧重于培养学生养成良好的编码规范。
由于生物医学工程专业与智能医疗器械设计、批量数据处理、故障检测等有着较为紧密的联系,因此,在“C语言程序设计”教学时除了要求学生掌握常用的语法和语义规则外,还要重点学习数据的批量处理技术和模块化程序设计等知识。
2.依托医学院校,形成多学科交叉发展
根据生物医学工程专业的课程设置,发挥“C语言程序设计”的基础性作用,形成以“C语言程序设计”为核心的多学科交叉发展。例如,对于相对晦涩的汇编语言课程的学习,可以在安装C语言编程平台(MicrosoftVisualC++ 6.0)的同时,再安装另一调试工具软件OllyDBG。对于调试版(Debug编译选项组),使用MicrosoftVisual C++6.0进行调试,将C++源代码反汇编;而对于版(Release 编译选项组)使用OllyDBG进行调试。
例如,某医院“专家预约系统”程序实例。该医院某科设有5个专家诊室,为保证看诊质量,平均分配医疗资源,医院规定:①每个专家每天只接待20个患者;②患者就诊诊室采用循环预约的方法,即1到5号、6到10号……患者分别预约1至5号专家,如此重复至所有专家预约完毕。编写“专家预约系统”程序,要求约诊单上提示患者预约了哪位专家,应该去几号诊室就诊。
分析,在Visual C++6.0环境下,使用循序程序结构与多分支结构进行嵌套实现上述功能。程序命名为“专家预约系统.cpp”,代码如下:
#include "stdio.h"
#define MAX 100
void main()
{ int i,j,m;
char flag[30];
for(i=1;i
{ printf("\\n请按“预约专家”按钮开始预约!");
gets(flag);
m=i%5;
switch(m)
{ case 1:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n",i,m);break;
case 2:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 3:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 4:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,m);break;
case 0:printf("\\n您预约的是%d号专家,请到%d号诊室就诊\\n ",i,5);break;}}
printf("对不起,今天预约人数已达上限,请转到普通诊室或明天预约!\\n");
程序执行过程中,以“Enter”键代表“预约专家”按钮,按其他键不执行预约专家操作。在Visual C++6.0中编译、链接、执行后,生成可执行文件“专家预约系统.exe”。程序运行结果(部分)如图1所示。
运行OllyDBG,打开上例中的生成文件“专家预约系统.exe”,得到反汇编代码如图2所示。
将C语言与汇编语言以及医学常见现象进行融合教学,一方面,能够充分发挥“C语言程序设计”的基础性地位,使医学生迅速理解并掌握汇编语言程序。另一方面,通过不同编程语言之间的融会贯通,极大地调动了医学生学习“C语言程序设计”的积极性和主动性,提高了学习效率。
3.联合医院和企业,开展订单式培养
生物医学领域独占鳌头的美国,大多数高校都与企业签有联合培养实习计划。医学生的实习多在高年级完成,因为高年级学生已经完成了通识教育知识的学习,并且在工程、数学、生物工程设计、仪器、生物及生物材料等方面已有了足够基础知识和基本能力参与生物工程方面的实践项目。联合医院和企业,开展订单式培养,一方面,可以使医学生在专业领域的联合培养实践活动中获得实践经验;另一方面,专业实践活动又能够很好地促进对其他专业课程的学习和理解。因此,联合医院和企业开展专业实习实践活动,通过对“C语言程序设计”课程理论知识的实践应用,有助于促进学生将基础理论知识与技术需求紧密结合起来,扎实学生的基本功,提高医学生的就业竞争力。
四、结束语
本文建构的“三位一体”融合教学培养模式,能够有效地解决生物医学工程专业“C语言程序设计”课程开设过程中出现的问题,充分发挥“C语言程序设计”课程的基础性地位,对提高生物医学工程专业人才素质,提升医学生实践水平,都具有一定意义。
参考文献:
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关键词:生物医学工程;应用型;人才培养
生物医学工程(BiomedicalEngineering)是一门运用工程学的原理和方法解决生物医学问题、具有多学科融合和特定内涵特质的综合性学科。20世纪50年代已形成独立学科,而我国则是在1978年正式确立该学科,该专业主要培养具有良好工程技术、扎实医学基础知识,且能将医学与工程技术进行良好结合的生物医学工程高级技术人才。目前,医疗事业发展中涉及的医学仪器、医学材料等世界上发展迅速的支柱型产业,需要大量该专业人才。根据数据统计,截至2018年底,全国已有124所高校设有该专业,年招生6332人,专科层次相关的专业有4个[1]。我校是目前广东省独立学院中唯一开设生物医学工程专业的本科院校,本专业开设于2009年,隶属于生物医学工程学院(以下简称我院),目前已招收10届学生,截至2019年6月,设有医学仪器、医疗装备与信息管理、医学物理与技术、医学影像应用技术四个方向。本文围绕我校生物医学工程专业开设10年来的教学实践和学生的学习状况、社会需求,从以下几个方面探索具有特色的生物医学工程专业人才培养模式。
1明确人才培养目标
大学教育主要是培养学生的终身学习能力,从社会需求和近几年就业反馈的情况来看,我们将培养方向主要定位于培养具有创新意识的应用型人才,专业领域包括医疗仪器、医用耗材管理、肿瘤放疗技术、医学影像技术,即培养大型医疗设备的操作、维修及管理人员和医院放疗科及影像科技师。为了实现本专业制定的培养目标,拓宽就业渠道,从应用型人才培养定位出发,我们要求学生毕业时能掌握生物医学工程的基础知识、基本理论和专业技能,能在医疗器械企业、医院、医疗卫生机构等相关行业从事医学工程技术的开发、服务、管理等工作,具备较强的知识更新能力和创新意识。近年来,我院通过走访国内开设生物医学工程专业的高校,结合实际情况,在制定人才培养方案时,进一步明确应用型人才培养目标,加强学生创新能力和综合能力的培养。根据我院近年来毕业生的就业情况看,毕业生的就业主要分布在珠三角及周边医院和医疗器械相关企业,这与本专业的培养目标和定位相匹配,就业质量普遍较高,人才培养取得了较好的效果。
2设置科学合理的课程体系
课程设置是人才培养的核心,其合理与否直接影响毕业生的质量[2]。合理的课程体系应紧密结合社会需求和科技发展的变化,及时调整课程设置,更新授课内容,使学生能接受到最新的知识和技术。我校生物医学工程专业下设不同的专业培养方向,经过多年的教学实践,已形成了“前期基础课趋同,后期专业课分流”和“宽口径、厚基础”的教学模式。课程体系由公共基础课、专业基础课、专业课三个模块构成。通过整合我校基础课的优势教学资源,建设相近学科的课程互通平台,实现基础课教学资源共享;利用优质的实习基地教学资源以及专业实验教学平台,加强专业课程的特色化教学、实习教学、专业技能训练和毕业设计,实现“强特色、重应用”教学。在实施人才培养方案的过程中,我们历年来重视医学课程与工程技术课程知识的相互渗透,以培养“医、工融合”的应用型人才为宗旨,在课程设置和课程结构、教学内容和教学方法等方面突出以培养社会需求的特色人才为主线。强调基础课,彰显厚基础,拓宽专业面,注重应用型,加大基础课所占比重,拓展基础学科的范围,整合相关学科联系,不断优化知识体系、构建模块化课程体系、实践体系。通过实践,我们认为,在重视专业基础课学习的基础上,还要注意拓宽学生的专业知识面,尽可能扩大其对专业外延的了解。在具体的课程设置上,本专业采用开设注重基础医学知识的专业基础课程和具有医学特色的电子学、工程学相关课程以及专业主干课程相结合的方式,实现医工融合。既重视基础知识课程,包括专业基础知识课程和医学知识课程,又开设了一批突出各专业方向特色的课程,包括医学影像设备学、医学影像技术学、放射治疗技术学、放射肿瘤学、医用耗材管理、医院信息管理学、医学电子仪器原理与设计、医学图像处理、信号处理等专业课程。总体来说,本专业的课程设置较为科学合理,但仍需加强实践教学和医学基础知识的教育。
2.1增加实践教学比重,强化实践教学
以2018版修订的人才培养方案中生物医学工程专业(医学仪器方向)为例,该专业方向的实验教学有27学分,集中性实践教学环节有12.5学分,实验实践教学占课程总学分比例达到23.51%,比例较为合理,对照《国标》要求,还需进一步加强实验实践教学。
2.2重视医学基础知识教育
通过调研学生毕业3~5年内专业知识对岗位的支撑情况和学生在实习(主要指在医院实习)过程中遇到的问题,本专业除了加强专业课程的教学质量,还应重视医学基础知识如人体解剖学、组织胚胎学、生理学等课程的教学,改革此类课程的传统教学模式,加强实验教学,为学生提供更丰富的学习资源等。
3强化师资队伍建设
我校生物医学工程专业目前有专职教师12人,高级职称教师3人,占专职教师的比例为25%;从中山大学各附属医院、广州市妇女儿童医疗中心等校外临床实习基地聘请17名兼职教师,采用“学院专职专业基础教师与临床实习基地兼职教师”相结合的模式,形成了一支由院长、专业主任和一批中青年骨干教师组成的学历、职称结构合理、素质优良、符合学校目标定位要求,适应本专业发展需要的专兼职教师队伍。在教师队伍的培养过程中,我们积极创造条件鼓励青年教师开展教学和科学研究,拓展专业研究和应用领域,并鼓励教师将科研成果应用于本科教学工作中,最终达到提高人才培养质量的目的。同时,结合专业建设,我们聘请了社会上有实践经验的工程技术人员和具有较高知名度的教师来校任教,指导教学科研,开展讲座。在教学实施过程中,我们根据学科特点和教师特长,组建不同类别课程教学小组,一门课程由多名青年教师共同承担,在学院院长的带领下实行分段教学、课程负责人制,由课程负责人主持课程的集体备课、讨论、集体命题等环节,给青年教师提供合作、探讨、实践的途径,促使教师拓展教学方法与思路,进一步总结、提升和更新自己的教学设计,更好地体现自己的教学个性,不断优化自己的教学行为,提升教学能力。
4加强实践教学环节
我校生物医学工程专业的实践教学主要包括课程实验、实习(创新性实践)、毕业设计三个教学环节,学生毕业前需经历基本技能训练到独立完成课题的全过程训练,毕业时才能具备较强的创新能力和实践能力。实践是检验学生对理论知识掌握程度的一种有效方式,因此,我们要求实验课教师授课时应将实验课程与理论课程有机地结合起来,以此来有效地减少实验的盲目性和因循性,提高科学性及功效性[3]。为增强学生创新意识和动手能力,激发学生的求知欲,我们尝试了不断改革实验教学内容和考核方式,减少重复性、验证性实验,增加综合性、设计性实验,注重课程设计和毕业设计的真实性、实用性,加强实习过程中的实际操作能力训练,如现代医学电子仪器原理与设计开设“心电图机的维修与维护”实验,着重训练了学生的仪器维修技能。为给学生提供科学探索和科研创新的途径,我院开放教学实验平台供学生课余时间使用;组建创新科研兴趣小组,让学生参与教师的科研项目;鼓励学生参加“全国大学生生物医学工程创新设计竞赛”“蓝桥杯”等与本专业相关的专业技能大赛等。实践表明,通过上述多种途径给学生创造基础科研条件,提高其专业技能,能使学生毕业后迅速适应工作岗位。
5努力探索优生优培教学模式
经过多年的探索,我校生物医学工程专业人才培养取得了较好的效果。但随着近年来招生人数的增加,大班教学已无法满足本专业对教学质量的要求,为保证教学质量,我们从2017级开始探索实行优生优培分班教学模式。公共基础课仍采用大班教学,专业基础课及专业课则采用按成绩分班教学的模式,且每学期初进行动态调整。以2018~2019学年为例,2017级两个学期动态调整的学生占比为11.11%,2018级两个学期动态调整的学生占比为13.82%,比例较为合理,且按成绩按学期动态调整学生班级,对学生有较强的激励作用,取得了较好的效果,后续我们将继续探索实践该教学模式,为人才培养提供更多的特色途径。
关键词:生物医学工程;考核;电子类课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)06-0239-02
广东医学院生物医学工程专业于2003年开始第一届本科招生,针对如何进行具有生物医学工程专业特点的教学改革进行了大量的研究和实践。作为工科专业,电子类课程是专业的基础课程,与电子信息专业要求不同,生物医学工程专业以小信号、低频率电路为主要研究对象。本专业侧重培养高水平的应用型人才,毕业生要能够快速开展医疗仪器方向的研发、测试等工作。因此,我们从2008年开始着手进行了相关电路课程的改革和探测,下面针对专业特点和考核方式进行讨论。
一、生物医学工程专业课程特点分析
生物医学工程是以技术与工程的手段研究和解决生物和医学中的相关问题,并综合了生物学、医学和工程技术学的交叉学科[1-3]。它要求学生掌握物理学、数学、电子学、医学等相关基础知识,并能够融会贯通[4-5]。其中电子技术的相关知识是生物医学工程专业课程的主要内容。与普通高校电子信息专业和自动化控制专业不同的是,本专业电子类课程内容局限在低频、弱电范围内,同时要求学生具备较强的操作和分析能力。因此,在课程教学和考核中应该更加注重与本专业特点相结合,发展具有专业特色的考核评价体系。作为课程发展的导向,考核方式是课程建设水平的集中体现,也是评价教学质量的重要手段和课程改革的参考依据。在本专业发展初期,电子类课程的考核主要体现在:(1)一考制,即将期末考试成绩作为学生的最终成绩,方式比较单一,特点不突出,忽视了学生在实验技能、创新设计方面的评价;同时在期末考试中所暴露出来的问题也来不及纠正。(2)与专业领域衔接不够紧密。考核内容只强调基础知识的掌握,考核内容与普通电子工程专业内容一样,忽视了生物医学工程专业的特色;(3)考试题型单一。最初的考试题型也只有计算分析一种,覆盖面较窄,考试评价主观性较强,难以全面评价学生的综合能力。
二、考核方式的改变与实践
从2008年开始,我们便针对电子类课程存在的问题进行了专项研究,提出考核改革的目标,即把教学作为提高学生综合素质的关键环节,将考核向过程考核转移。课程组从2009级本科生开始推行一系列课程改革措施,目前已经进行了三届改革试验。逐步形成了一套具有生物医学工程专业特色的考核方式。考核方式改革具体内容是:(1)专业基础课的考核由平时作业和阶段测验成绩、实验课成绩和期末成绩组成。①平时作业由主讲教师根据教学计划通过在线课程网站布置,学生在学习完一章内容后在一周以内提交作业。该项成绩占总评成绩的10%。②阶段测验包含两种形式,一种是传统的随堂测验,另一种是在线测验,即由测验系统给出成绩。阶段测验根据学习内容,安排2~3次,占总评成绩的5%。③我们特别加强了对实验课程的考核力度,实验课成绩包括实验完成情况和实验报告的撰写两方面,占总评成绩的15%。④期末成绩则延续传统闭卷考试形式,在统一阅卷的基础上给出,占总评成绩的70%。考试题型更加丰富,一般不少于四种类型题,客观题占50%左右。考试难度适当降低,但是知识覆盖面增加到了课程内容的80%以上。(2)电子类专业课程考核则注重课程设计、大作业(或课程论文)等更加自由的形式。①考核也贯穿于整个教学过程。以综合设计课程为例:教学和考核都是以分组方式进行,电路设计为主要教学内容,设计结果和课程论文则是考核依据。这里还强调了团队合作,同一小组成员的考核成绩是相同的。②通过计算机辅助进行。在电路设计软件课程中,学生在课程学习中除了要掌握软件的基本知识外,综合能力的提高也是主要的一个方面。考核也是通过计算机完成的,教学可以为每位学生设置不同的题目,内容更加灵活多变。我们进行考核方式改革的方针是以学生为主体,注重培养学生兴趣和综合能力,在教学过程中也尽量增加小组讨论和团队项目。总之,考核方式的改变就是力求做到全面、有效,能够在学习过程中对学生进行促进。
三、网络平台的建设和作用
专业课程学习网站的建设是教育教学改革的重要内容,在电子类课程的改革中成为了重要的工具。截止到2011年,生物医学工程专业的专业基础课已经陆续完成了网络课程的组建工作并迅速投入到教学中。在线网络课程建设为考核方式提供了更多的选择,已经逐渐成为改革成功的关键一环。我们在网络课程建设中,特别强调了其参与考核的功能。因此,将题库建设作为重要的一环。目前,已将完成了500道网络习题的初等规模题库,包括在线自测试题10套,为课程考核方式改革提供了重要的硬件支撑。学生在线考试的形式反应积极,认为形式新颖、操作方便。目前,我们在过程测试中至少包含一次在线考试,平时的作业布置和提交也都通过在线网络进行,也就是说约40%的平时成绩是通过网络考核获得的。除此之外,网络课程还为教学提供了重要的支撑平台,这主要体现在两方面:(1)扩展了教学内容,丰富了学生的知识面。以往学生获得知识的渠道单一,枯燥的内容制约了学生的学习积极性。我们在网络课程中提供了大量的相关资料,包括文献、新闻、图片、视频等,充分延伸了教材内容,满足了学生多元化的学习需要;(2)提供了交流的平台。我们同样组建了学习小组,小组成员作为团队活跃在网络中。教师为各个小组布置了不同的讨论题目,有的作为作业成为考核的一部分。在网络环境中,学生拥有了充分的发挥空间和自由,能够以更加放松的心态融入到学习中。
生物医学工程专业电子类课程考核方式改革是新时期人才培养模式改革的重要组成部分。是在培养创新性人才的指导思想下进行的有益的探索和尝试。根据三年来的教学实践,改革获得了任课教师的支持,得到了学生的认可。我们所提出的综合型的过程考核思想正在切实地促进教学质量的提高。我们下一步的工作重点是继续深化考核方式改革,使其不流于形式并带动整个课程的建设,不断地提高教学质量和学生的综合应用能力。
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