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医院中生物医学工程科又称为临床医学工程,其任务是要把工程学的理论和技术运用到现代医疗中去,解决医学和生物学的难题以改善病人的生活质量,同时进行医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。它随现代社会医疗科技发展应运而生,其存在和发展影响、制约、甚至决定着医疗卫生的发展。
1.医院中生物医学工程科现状
生物医学工程科在医院中的职能大致包括以下四个方面:医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。然而由于起步较晚,我国临床医学工程的发展还落后于发达国家。目前各级医院临床医学工程部门工作开展质量参差不齐,各医院之间缺乏纵向、横向协作机制,医学工程学科工作开展缺乏系统性的规范。与相关科室之间职能划分不明确;医学工程技术人员知识结构和队伍阶梯结构不合理;缺乏有效的进修培训机制,知识老化快;缺乏有效的工作质量考核体系,维护维修工作效率低下;医学工程人员在医院中的地位和待遇得不到有效提高,工作缺乏积极性。最终导致人才流失,在生物医学工程队伍面临萎缩的同时,生物医学工程科在医院的生存和发展也面临挑战,其主要表现在以下几个方面。
1.1 管理体制问题
自20世纪70年代我国建立生物医学工程学科实体以来,全国各级医院也相继组建了生物医学工程学科,但相当多的医院至今仍延续着创建之初的机构名称,如器械科、仪器室、药械科、维修室等,地方医院均称为设备科,部队医院又称为器械科,只有少数几家医院称为临床医学工程科。另外,在其组织结构和管理体制上也比较混乱,有的归属后勤系统,有的归属医技部门,也有的直接隶属医院总务科,这种管理体制严重束缚了生物医学工程的发展。
各医院的生物医学工程科其功能、职责也不一样。首先,就其采购范围而言,有负责全院的医疗仪器、设备的采购;有负责包括总务方面的设备采购(如空调、冰箱等);也有负责全院医用消耗品的采购。内容各式各样,杂乱无章,往往按医院的传统和经验办事,没有一个明确的职责范围。
其次,在日常工作中,只重视医疗仪器、设备的采购、维修和日常管理,而忽视了医院仪器、设备安全性、可靠性的管理与监测;忽视了医疗仪器、设备的功能开发与利用;忽视了医院整体软、硬件的规划管理与技术管理,从而成为医院的一个纯采购部门。
由于临床医学工程在我国还是一个新生事物,仍然处于〃创业〃阶段,因此至今为止还没有形成一套完整的医疗设备管理法规,也没有建立我国自己的临床医学工程师法。在医疗仪器、设备的采购、验收、使用、维修、报废和培训等方面缺少一套严谨、规范、科学的管理制度。
1.2 生物医学工程技术人员队伍问题
生物医学工程技术人员是生物医学工程的主体和体现。由于历史原因,生物医学工程技术人员在医院设备管理中的地位与作用是很微妙的,在医院早期设备管理任务较少,医学工程技术人员主要来源于电工、钳工、电器维修人员的改行,主要工作是器械、仪器、设备的维修,地位等同于一般工人。随着医院的发展,20世纪80年代初期部分医学院和工学院相继开设了医疗器械维修及生物医学工程专业,毕业后学生纷纷进入医院从事医疗仪器设备的维修工作。很多医院特别是大型医院的设备管理部门取名为生物医学工程科,医学工程技术人员的地位有了很大的提高,等同临床医疗技术人员,有了自己的学会和职称晋升。21世纪初随着医院后勤服务社会化改革,有的医院将医学工程技术人员划入后勤服务,有的医院将设备管理部门也划入后勤服务里面,医学工程技术人员的地位落入低谷。现代医疗设备技术含量越来越高,大规模集成电路器件的采用,机械化生产电路板,使故障的查找难度增大或即使找到故障也无配件更换,许多厂商特别是大型设备厂商已将医疗设备售后维修作为一项重要收人,对医院实行维修垄断,不提供完整技术资料和配件来源,配件专用性很强,兼容性很差,制约了维修工作开展,出现了维修能力危机,岗位危机,医学工程技术人员在医院是否有存在的必要,已存疑问。
1.3 医学与工程相结合的问题
医院拥有门类齐全的现代化医疗仪器设备,这为工程技术人员提供了得天独厚的资源条件。然而在现有的模式下,医学工程技术人员大多集中在临床医学工程科或设备科内,技术人员只在需要维修时才被动与各类医学仪器接触,因此对所接触的仪器熟悉程度并不很高,不易形成对某台或某类医疗仪器的深入研究。同时,生物医学工程人员一般掌握的医学知识不多,而临床医生在工程方面的知识比较贫乏,他们在临床上发现了和工程相关的医学问题不能很好的与工程技术人员交流和沟通,更谈不上解决,从某种意义上说,这就导致临床医学与生物医学工程不能很好地结合,不能够充分发挥二者的优势。
2.医院中生物医学工程发展和创新的对策
到目前为止,生物医学工程科在医院中已经成为专业性很强的职能科室,在医院现代化建设中所起的作用越来越重要。深入研究探析生物医学工程学科在医院中的作用、发展及创新,对医院现代化建设和学科自身的发展都有极其重要的现实意义和深远的战略意义。面对目前医院中生物医学工程出现的问题和面临的挑战,变革和创新势在必行。
凡事预则立,不预则废。对医院生物医学工程科的发展和创新必须进行系统科学的分析,进行科学规划,为达到设计总目标,列出的各阶段的分目标并逐步落实。先定奋斗目标具体分析各人的特长实力,合理开发利用人力资源。结合实际加强理论研究和创新工作,形成对医学工程学科发展有指导意义的完整学科系统,进而真正做到科学论证、合理购置、科学使用、严格质控、科学维修、严密计量。本文就医院生物医学工程科如何发展和创新提出了以下几点发展对策。
2.1 转变工作模式,明确工作职责
首先要改变观念、转变工作模式,要将目前以〃采购、维修〃为中心的单一化工作模式向以〃质量保证、安全监管、技术保障〃为中心的多元化工作模式转变;要明确临床医学工程学科在医院中的职责和任务,即除了当前的常规工作,如设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外,还应包括以下主要工作:在用设备的质量检查、质量保证和质量评估;医疗设备的安全性能测试、监管和保证;预防性维护、保养和故障维修;医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试;对医院临床医学工程技术人员的技术培训与考核;开展临床科学研究等。
2.2 改变现有管理体制,使医疗设备效能最大化
医院的发展,是靠先进的科学技术,严格有序的科学管理;创新才是飞跃,是发展的根本。不创新将是死水一潭,所做的工作只是原地打圈圈没有得到提升;创新的科学管理能使有限的资源进行优化组合,合理配置,最终实现更大范围资源的科学合理共享,产生出比以前高出几倍的效率,管理出效率更出效益是众所周知的;各类医疗仪器是一种服务和增值于一体的物质资源,是科技应用于临床医学的成果,是医院现代化水平和技术实力的标志,是现代大医院发展壮大的基础。国内大中型医院都具有少则几千万元多则几亿元的现代化医疗设备,但若没有真正利用现代化科学管理理论进行科学管理,让配置更加科学合理,就不会让它的作用得到更好的发挥。现在对医院的评价仍用旧观念和过时的方法,即把医疗设备的总值作为一个很大的指标,总认为医疗设备的总值越大,管理水平就越高,各类效益就越好,医院就越强,呈现出重购买轻管理的现象,致使部分设备不适合本地区常见病或不适合医院对该学科的需求,而使用率下降或闲置损坏,造成对医疗设备资源的浪费。
管理没有跟上是造成设备浪费的原因;用科学的管理理论进行管理,明白不同的理论适合不同医疗系统的管理,注重理论和实践的结合,更重要的是加强创新观念的开发,和本地区医院及厂商进行适度沟通,利用灵活多变的形式进行开发利用,使医疗设备效能的发挥达到最大化。
2.3 加强人才培养,提高自身素质
生物医学工程人才的培养是本学科发展的关键。因此,在日常的工作中,我们要不断地加强人才队伍的建设,通过各种培训班、业务讲座、出国深造等途径,提高生物医学工程人才队伍的业务技能和外语水平。同时,通过调整人才梯队、整合岗位编制、聘请优秀人才等措施,以保持一支高素质、高水平的生物医学工程人才队伍。
2.4 健全各项制度,提高学科地位
在提高生物医学工程人才队伍自身素养的同时,要形成重视临床医学工程学科的大环境:国家有关部门应尽快建立〃医学工程师法”规范临床医学工程机构的名称,明确界定医学工程人员的职责范围,制定科学的、合理的人员编制,并制定相应的技能培训、考核以及职称晋升、聘任等相关制度;要建立一个良好的激励机制,对生物医学工程师的权利、义务和奖惩做出明确的规定;同时还要关注生物医学工程师的科研成果、技术革新和工作业绩,以稳定生物医学工程队伍,提高和发展我国的生物医学工程学科,促进医学现代化发展。
2.5 开展生物医学工程的临床研究,走医工结合的发展创新之路
这里所说的医工结合之路有两方面的含义,其一,应使生物医学工程技术人员具备较深厚的工程学和医学两方面的基础理论知识,因为生物医学工程学科是连结医学与工程学之间的桥梁,若"两岸〃基础不扎实则桥本身也不会牢靠。其二,在平时的工作上应注重与临床医生的交流和沟通,注重工程和医学这两个学科之间的交叉和渗透。现代医学科学发展到今天,医学与工程学之间的关系就如同舟与水之间的关系一样,没有"工程之水” “医学之舟"将寸步难行,只有二者有机地结合,才能成为一个和谐的整体。
医院中的生物医学工程是一个以设备保障为基础,面向临床提供工程支援服务的专业。工程人员要充分利用传统与现代传媒加强工程信息的交流,既可使工程人员掌握各种现代卫生手段,反过来也可促使医院工程人员为病人及医护人员提供更多更新的工程信息知识。充分发挥医院工程人员的专业特长,加强工程人员在充分沟通临床医疗工作中的作用。
生物医学工程科仅以引进设备为主不足以发挥自身作用,应积极研究开发临床疗效好而市场没有的常规设备,有超前发展的意识,使本科向服务于临床、服务于科研的方向发展,为临床提供治疗、诊断的新手段。以临床使用设备为基础,从设备使用人员入手,询问不合理因素,对其进行创新和改进;也可结合临床开展专科新设备的研究,改善常用设备,启用新技术,进行设备经济效益和社会效益的研究,以治疗和诊断效果为最终目的,与临床合作,在开发研制新设备中会有新发现新进展新突破。
总之,生物医学工程是综合运用现代工程技术研究成果、解决医学上有关问题的一门新兴学科,是工程技术渗透到生命科学领域、深入到医学中的一门边缘交叉学科,已成为医学发展日益强大的推动力。而医学的发展,反过来又促进生物医学工程学科的发展。二者之间已构成了相互依赖、相互促进的依存关系。所以,要取得科研成果,必须以维修为基础,以科研为主导,走理工医全面发展的道路。只有这样,才能促其巩固和发展,才能占有本身应具有的学术地位,才能促进生物医学工程学科的发展和创新。
3.结束语
理工类院校生物医学工程专业的教育,主要体现于理学、工学及二者有机结合的特色和优势,如理工类院校在数学、生物、材料、机械、电子、计算机、自动控制、组织工程等学科,具有坚实的教学基础、丰富的教学经验、良好的教学资源与条件。研究和解决生命科学及医学中的重要问题,是生物医学工程学科教育与发展的宗旨,因此,利用理工科院校的教学资源优势,培养能利用工程学手段,解决人类生命及健康问题的研究和应用型人才,是理工科院校生物医学工程专业教育的重要目标。因教学资源与条件的不同,理工科院校与医科院校、综合性大学的人才培养目标亦相异。理工科院校侧重于培养学生具备扎实的基础知识,包括数学、物理、电子、机械、生物等学科;熟悉医学电子仪器、生物医学信息、计算机、生物材料等相关学科专业知识;善于利用工程学方法与手段,解决专业相关领域的问题。培养目标具有准确的定位与时代性,即一方面能充分利用理工科院校的优势,体现其在工程学科方面的特色,另一方面,根据学科的交叉性与涉及领域的广泛性,密切跟踪学科的发展与社会需求变化,从而培养高素质的复合型高级专业科技人才。
根据教学与科研条件、研究方向的不同,国内理工类院校关于生物医学工程专业人才的培养目标既具有上述共性,又各有侧重与特色。如清华大学提出旨在培养能将现代电子、信息技术、物理、化学、数学和其它工程学原理,应用于研究生命科学的基本问题,能利用工程技术方法解决疾病预防、诊治及改善健康、提高生活质量等的高级专业人才;浙江大学则明确培养具有生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学等理论知识、医学知识和工程技术紧密结合的科学研究和技术开发能力,能在生物医学电子、医疗仪器、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高层次创新型人才;东南大学强调以电子、信息技术生物学、化学和材料学为知识基础,使学生具备开展与人类健康相关的科学研究及应用开发能力,重点培养学生的研究能力和创新能力,培养具备宽阔视野、思维活跃的精英人才和领军人才;上海交通大学依托其强大且基础雄厚的工科和医学背景,重点培养在生物、医学和工程技术领域中具有开展交叉研究能力的有创新精神的,能应用物理、化学、材料、电子信息和工程等领域的技术解决生命科学问题的创新型交叉学科人才。华中科技大学生物医学工程专业培养具备生命科学与光、电、计算机等信息科学有关的基础理论知识,以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在医疗器械、电子技术、计算机技术、信息等产业部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
华南理工大学生物医学工程专业,始于从硕士研究生人才的培养,我校于1993年获生物力学硕士学位授予权,1998年,将生物力学硕士点(生物科学与工程学院)与生物电子学硕士点(电子与信息学院)整合为生物医学工程一级学科专业硕士学位授权点,并开始正式招收硕士生,2002年招收生物医学工程专业本科生,2004成立生物医学工程系,2006年获生物医学工程一级学科博士点。根据我校生物、电子、材料等学科在科研教学方面的多年积累的与优势,结合广东省生物医学工程产业的发展与需求,将生物医学工程专业本科培养目标,按要求掌握的知识与具体的能力确定为:
目标1(扎实的基础知识):培养掌握扎实的专业基本原理、方法和手段等方面的基础知识,包括生物医学、电子技术、信息科学、计算机技术、生物材料、生物信息等相关学科基本知识、基本理论和基本技能的复合型高级科技人才。
目标2(解决问题能力):培养学生能够创造性地利用生物医学与工程技术相结合的研究开发能力,以服务于国内外生物医学工程产业快速发展的需求。
目标3(团队合作与领导能力):培养学生在团队中的沟通和合作能力,学会按分工要求在团队中从事具体工作,完成指定任务,进行组织协调,进而能够具备生物医学工程领域的领导能力。
目标4(工程系统认知能力):让学生认识生物医学工程的多学科交叉特性,从系统的角度认识与领会生物医学工程学科的核心与特点。要求从工程系统的角度,运用多种工程技术手段与方法,寻求解决实际问题的方案。
目标5(专业的社会影响评价能力):培养学生正确理解生物医学工程对人们日常生活、人类健康所产生的重要影响。
目标6(全球意识能力):培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识,积极跟踪新理论方法、技术的发展,在全球化的背景下认识与把握生物医学工程学科的现状与发展。
目标7(终身学习能力):生物医学工程毕业生在职业生涯中,需要根据学科、行业发展与岗位要求,不断更新知识,提升自己的综合素质,并具备终身学习的能力。
综观理工科院校生物医学工程专业本科生的培养目标,既反映了各校的学科优势、特色与定位,又具明显的共性,即强调学科的交叉复合特性,培养能将工程技术和医学、生物等基础理论相结合,解决人类生命健康中的问题、提高生活质量的综合性人才,尤其注重学生的实践能力与创新能力。
理工类院校的生物医学工程专业培养特色
在专业特色建设方面,各高校依托各自的学科建设与教学资源优势,逐渐形成自己的办学特色。如清华大学持之以恒地进行教学建设与改革,形成了"注重质量,强调实践,紧密结合科研"的教学特色,清华大学生物医学工程学科2001年被评为全国重点学科,2006年被评为国家重点一级学科;浙江大学则强调系统掌握计算机技术、信息处理技术、电子技术、仪器技术和生命科学相关的基础理论知识具有多学科交叉应用能力和国际竞争力的复合型人才培养,为国家级生物医学工程特色专业建设点;东南大学从1988年开始与南京医科大学合作,进行7年制工医双学位人才培养,2000年开始进行生物医学工程专业(七年制)本硕连读人才培养。2007年建立医工结合生物医学工程长学制创新人才培养国家人才培养模式创新实验区,2008年成为生物医学工程国家特色专业建设点,形成了工医复合型人才培养的特色,并形成了生物医学电子学和现代生物技术两个重要的特色方向;上海交通大学则充分利用附属医院的临床资源,建立与基础课程相适应的实践教学体系,强化学生实践训练,培养动手操作与创新研发能力,大力推进医工(理)交叉学科人才培养,积极推进国际合作与交流;华中科技大学华中科技大学自1997年起系统地开展了生物医学光子学特色方向本科教学体系建设的探索与实践。基于生物医学工程学科的特点,借鉴国内外最新教学成果,建立了一套具有生物医学光子学特色方向的本科教学体系。2011年开始招收“医疗器械”卓越工程师实验班,按照全新的教育大纲和创新的实验模式培养面向医疗器械产业发展需要的高端领军型人才。
华南理工大学生物医学工程专业经过近10年的本科教育实践,以电子技术为基础,以生物医学电子仪器与生物医学信息为主,兼顾生物医学材料、分子生物学及生物信息学,基本形成了多学科方向交叉的知识体系。尤其注重学生基础知识、实践能力和创新能力的培养,根据广东地区生物医学工程产业的优势与市场需求,着力培养具有生物医学工程专业基本素养、基础扎实、专业知识面广的复合型高级技术和专业管理人才。近年来,积极与广东省生物医学工程领域领军企业、医疗、科研机构开展联合培养人才的改革,如自2009年开始,华南理工大学与深圳华大基因研究院共同成立了华南理工大学-深圳华大基因研究院,并开设基因组科学创新班,生物医学工程专业部分优秀学生从大学三年级开始,即有机会进入深圳华大基因研究院从事生命学科的学习与科学研究;2011年,华南理工大学携手中国科学院广州生物医药与健康研究院,共建“华南干细胞与再生医学英才班”,实行“2.5+1.5”的培养模式,“英才班”将根据学生所属专业本科培养计划和干细胞与再生医学的专业培养要求,为学生制订个性化的培养方案,将专业理论知识与实践、学习和科学研究相结合。此外,生物医学工程专业与深圳迈瑞电子有限公司、汕头超声仪器研究所、广州总院、南方医院、广东省人民医院、中山大学附属肿瘤医院和广州医学院附属肿瘤医院等单位建立了密切的联系,为学生的实践、实习提供优越的资源和条件,同时,为学生的就业不断开拓新的渠道;从大学二年级开始,学生即有机会加入“学生研究计划SRP(StudentResearchProject)”,参与老师指导的科研实践,进入实验室与研究生共同学习研究。学习、研究期间,取得优异成绩或成果的学生,推荐参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。华南理工大学生物医学工程专业,近年来进行各种新的人才培养模式的有益探索与实践,进一步扩宽学生的知识面,显著提高学生的实践能力,激发学生学习热情,培养学生的创新能力。
生物医学工程专业人才培养模式
我国高等工程教育强化主动服务国家战略需求、主动服务行业企业需求的意识,确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念,创新高校与行业企业联合培养人才的机制,改革工程教育人才培养模式,提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。主要体现于四个方面:(1)工程教育服务国家发展战略;(2)加强与工业界的密切合作;(2)重视学生综合素质和社会责任感的培养;(4)注重工程人才培养国际化。近年来,各高校都在进行专业人才培养模式的改革、探索和实践,主要包括(1)重基础、宽口径、强能力、高素质的大类培养模式。如上海交通大学实行按院系招生、学生入校两年后再分专业的培养模式,从而有利于学生根据个性、特长选择专业,增强学生的竞争意识,有利于资源的优化整合;中国科技大学秉承“基础与创新并重”的办学理念,实行重基础、“轻”专业,注重基础“宽、厚、实”,专业“精、新、活”的宽口径个性化培养模式。浙江大学提出“以人为本、整合培养、求实创新、追求卓越”的教育理念,确立的人才培养模式是以3M(多规格、多通道、模块化)和“宽、专、交”为特征的KAQ(知识、能力、素质)并重,将本科专业分成若干学科大类,实行前期按大类培养,实施通识教育,后期实行宽口径专业教育的新模式。华南理工大学的培养模式与浙江大学既具相似性,又各有侧重。华南理工大学以注重精英人才与个性化人才的创新能力培养为特色,如按大类分电子、机械、化工、材料、经贸等各大类专业精英班,“基因组科学创新班”和"华南干细胞与再生医学英才班"等。
(2)注重创新与实践能力培养,如卓越人才培养、产学研相结合人才培养、交叉复合型人才培养。近几年,各高校均十分注重学生的创新能力和实践能力的培养,通过卓越人才计划旨在提高学生的科研能力与解决实际问题的能力。卓越工程师教育培养计划的遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,其特点包括:行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。其中,首批“卓越工程师教育培养计划”高校包括清华大学、浙江大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学和华南理工大学等61所高校,第二批共有133所年高校加入“卓越工程师教育培养计划”。
(3)国际化人才培养,通过与国外知名高校建立人才培养合作项目,进行联合培养。如教育部中国教育国际交流协会(CEAIE),中教国际教育交流中心(CCIEE)和美国州立大学与学院协会(AASCU)共同合作的“1+2+1中美人才培养计划”,积极推动中美高校学分学历互认,促进中美高校师生双向交流、共同制定大学本科专业教学计划等。此外,近年来,各校纷纷与欧美、澳洲著名大学建立了各种灵活的本科人才联合培养机制,推进教师双向交流,专业课程实行双语教学或全英教学等。
(4)个性化人才培养,华南理工大学生物医学工程专业培养学生过程中,根据学生知识结构与特长,注重个性化培养,如,一方面鼓励生物医学工程专业学生修读“双学位”,另一方面,也接受其它专业学生修读生物医学工程专业“双学位”;通过“学生研究计划(SRP)”,“百步梯攀登计划”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛”等,培养学生的创新、创业、科研能力。
课程建设
生物医学工程专业教学指导委员会,为生物医学工程学科人才培养的规范化提供重要的指导性意见。根据生物医学工程学科的发展趋势与社会需求、以及各高校的教学和科研优势,理工科院校设置的生物医学工程专业本科的课程体系,既存在共性,又各具特色。其中,理论教学部分,主要包括公共基础课、学科基础课和专业领域课,实践部分,包括实验课程、课程设计、认识实习、工程实习、生产实习和毕业实习等。各理工院校生物医学工程专业本科培养计划中的公共基础课颇为相似,主要有政治类课程、大学英语、大学物理、大学化学、数学(微积分、线性代数、概率论与数理统计)、工程制图、大学体育,以及人文、社会和技术类通识教育课程;学科基础课程,大多数高校以生物医学电子与信息为主,包括电路、数字电子技术、模拟电子技术、信号与系统、数字信号处理等主干课程,并设置解剖生理学、临床医学概论、普通生物学、生物化学与分子生物学等重要基础课程;各校的生物医学工程专业本科课程的差别,主要体现在专业领域课,同时也最能体现其专业特色。一般以其优势学科方向开设不同的专业必修或选修课程,如浙江大学按数字医学信息、生物传感器与医学仪器、定量与系统生理学三个方向设置专业课程,东南大学则分生物传感与生物电子学、生物信息学、生物医学材料与纳米技术、医学信息工程等四个方向,上海交通大学包括生物医疗仪器、神经科学与神经工程、医学成像与图像处理、生物材料与纳米生物医学等几个方向课程;清华大学按学科方向分为医疗仪器、神经工程、医学影像和微纳医学等四个主要方向,分别设置不同的专业课程。
华中科技大学则包括按生物医学光子学、医学影像学、生物信息学、纳米生物材料和组织工程等方向的专业课程;华南理工大学生物医学工程专业的本科课程,主要涵盖了医学电子仪器、医学影像、医学信息、生物力学和生物医学材料等五个方向,分别开设了医学传感器、医疗仪器设计、生物医学测量、医学超声学、生物医学信号处理、医学成像技术、医学图像处理、医院信息系统、远程医疗、生理系统仿真建模、生物力学、生物医学材料等重要课程。
实践环节主要包括综合实验、课程设计、临床实习、金工实习、电子工艺实习和毕业实习等。其中综实验包括工程生理学、生物医学工程、医学仪器与信息工程3门综合实验课程,设置了数字电路、微机原理与应用、医学仪器等3门课程设计。由于广东省医学资源和生物医学工程产业具有较强的特色和优势,尤其在医疗仪器行业拥有一批实力雄厚的企业,华南理工大学充分利用这种地域的产业优势,知名企业联合建立了本科实习基地,和具优越医疗资源的医院建立了良好合作关系,为本科生的临床实习与毕业实习提供强有力的支持。此外,华南理工大学积极鼓励学生参与“暑期实习计划”,即由老师或学生自行联系实习单位,经院系和老师推荐,学生有机会在暑期到相关高校或科研院所实验室、企事业单位实习。
在双语课程、全英语课程、新型课程和特色课程方面,华南理工大学生物医学工程专业也正在积极进行建设,如《医学图像处理》和《医院信息系统》已经实行双语教学,正在为全英文授课做准备;不定期地邀请国内外有影响的专家和企业负责人进行专题讲座或创业教育;为新生开设《生物医学工程概论》课程,计划进一步开展新生研讨课、系列专题研讨课。
总结
生物医学工程学科具有鲜明的交叉与复合特性,它对解决人类生命与健康中的问题具有十分重要的作用,生物医学工程学科与相关产业发展亦极为迅速,如何培养适应学科发展需求和符合社会需要的专业人才,是各高校生物医学专业面临的重要问题。理工科院校在电子、计算机、信息、生物、材料、制造等学科具有一定的优势,充分利用理工科的资源优势,培养研究与应用兼顾的高级专业人才,亦是理工科院校本科教学的重要目标。
华南理工大学生物医学工程本科专业,经过近十年的教学实践,逐渐形成以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系,十分注重学生的实验能力和创新能力的培养,并充分利用广东省的医学资源和生物医学工程产业的地域优势,努力培养适应社会需求的专业人才。近年来,华南理工大学生物医学材料方向发展迅速,先后成立了国家人体组织工程重建工程中心、特种功能材料教育部重点实验室、广东省生物医学工程实验室,在生物医学材料方面取得了一系列成果。为此,华南理工大学正在为利用生物医学材料方面的优势,加强生物医学材料方向的本科专业人才的培养,积极地进行探索。
关键词:生物医学工程;专业建设;问题;对策
我国生物医学工程自上世纪70年代创建以来,发展相当迅猛,其学科定位、产业效益和发展前景越来越得到社会认同和重视。截止目前,全国约90余所高校设有生物医学工程专业,其中医学院校约13所。如何充分发挥医学教学资源优势,积极探索适合生物医学工程专业的教育培养模式,建设具有鲜明医学院校特色的生物医学工程专业,培养复合型高级工程技术人才,是医学院校值得思考和探讨的重要问题。
1 生物医学工程学科特点
生物医学工程学科是运用现代自然科学和工程技术原理与方法,从工程学的角度研究生物体(特别是人体)的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象、探索生命本质,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的一门综合性学科,是理工类学科与生物医学学科深度交叉、高度融合的边缘性学科,所涵盖的领域十分广泛,具有“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等其他学科不具有的特点。
2 当前我校生物医学工程专业情况
1)招生情况
我校2010年4月申报生物医学工程专业,2011年正式招生。2014年首届生物医学工程专业学生顺利毕业,到2015年本专业在校生共169人。
2)主要专业课程
生物化学、人体解剖生理学、生物医学工程导论、C语言、电工学、信息技术、模拟电子技术、机械制图和AutoCAD、数字电子技术、计算机原理与接口技术、临床医学概论、信号与系统、医学影像技术学、医学检验仪器、医学图像处理、医学影像学、医学传感器、医学影像原理与设备、医学电子仪器原理与设计、医用激光仪器、放射物理原理与肿瘤治疗技术等。
3)就业方向
本专业学生毕业后适合从事医院设备的操作、管理和维护,在医学设备经营公司从事经营管理和技术服务,以及在相关的研究机构、生产企业从事产品的辅助开发、制造和技术管理等等工作。
3 我校生物医学工程专业建设的问题分析
医学院校具有很深厚的医学大背景,具备丰富的医学类学科教学资源和优越的临床设备实践条件等优势,生物医学工程学科和临床医学能紧密结合,但同时因学科体系不完善、教学师资力量比较薄弱、专业实验室建设投资大等影响因素,一定程度上制约了生物医学工程学科专业的高效快速发展。
1)理工学科体系不完善。我校是地方性医学院校,王牌专业当然是基础医学和临床医学等医学类专业,而工科专业都相当“年轻”。而生物医学工程专业学科涵盖面非常广,几乎可以用“包罗万象”来形容,如果用“学科频谱”来描述学科涵盖面宽度,生物医学工程无疑是88个一级学科中“频谱宽度”最宽的学科。我们学校尽管针对医学类专业的学生一直有开设了医用物理、医用高等数学等基础学科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自动化、电子等重要工程学科的有力支撑,这些支撑学科的缺少会导致相应课程设置不完善以及综合性实践训练平台缺乏,学生无法系统地学习工程类课程,得不到系统扎实的工程技术训练,影响人才培养目标的整体实现。
2)复合型师资严重缺乏。要实现培养医工结合与交叉的复合型高级工程技术人才目标,首先要建设一支医工结合与交叉的复合型师资队伍。在我校,具有医学教育背景的教师资源比较多,而具有理工科教育背景的老师却不多,既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型、融合型师资就更加少之又少,教师队伍知识结构普遍不够合理,与各相关学科交叉融合能力弱,这些现状一定程度上影响了课程体系构建以及教学质量和人才培养质量。
3)学生专业思想不牢固。生物医学工程作为一门新兴的边缘学科,知名度不高,社会、家长、学生都不是很了解生物医学工程是个怎样的行业,甚至容易和其它名字相近的专业如:生物工程、医学工程、生物技术等专业名称混淆,导致第一志愿填报的学生寥寥无几,第一志愿填报医学院校的生物医学工程专业的更是几乎为零。统计我校几年来招生情况可见,几乎所有的生物医学工程专业的学生都是调剂生,也就是入学时专业思想就不太稳定。加之其专业知识覆盖面广,涉及领域跨度大,专业知识体系复杂,专业课程内容在各学科之间交叉频繁,本科学生对本专业缺乏深入的了解、足够的信心和学习热情;生物医学工程专业学生所学知识普遍存在“宽瓜不精”,“广而不细”等问题,相比医学影像技术学专业,就业时处于劣势;部分学生由于学习任务重、压力大,导致学习积极性、主动性不高,专业思想不够牢固,甚至影响到专业整体的学习风气。
4 对策初探
医学院校要紧扣医工结合的复合型高级工程技术人才培养目标,突出学科交叉综合培养、工程技术意识培养、创新能力素质培养,加强学科之间的有科学融合,深化教学改革,加大教学投入,改善教学环境,加强队伍建设,充分发挥医学院校资源优势。积极探索具有医学院校特色的生物医学工程专业教育培养模式,构建科学合理的课程体系和实践教学体系,不断提升生物医学工程人才培养质量。
1)积极探索与理工院校联合培养的教育模式。综合性大学与医学院校在生物医学工程专业学科建设方面优势互补、劣势互存。综合性大学具有完善的理工类学科体系,工科师资队伍力量比较强,基础课程比较成熟,实践教学条件平台比较完善,在工程技术人才培养方面具有完善的培养体系和成熟的培养经验,但缺乏医学类学科教学资源和临床实践条件,缺乏与临床需求紧密结合的先决条件。因此,医学院校要在充分发挥自身资源优势的基础上,积极探索与理工院校联合培养的教育模式,实现优势互补。校校联合培养实现资源共享、优势互补,提高育人质量。
2)积极探索与知名医疗企业联合培养的教育培养模式,实现产学研相结合。与医疗企业联合培养本身就可以很大程度上扩大专业的影响力,同时优化教学体系,解决学生实习就业等问题。学校有诸多附属医院,为医疗企业提供更多的产品使用方,同时为企业输送专业人才。是一个双赢的合作培养模式。另外,通过实施产学研相结合的培养模式,医学院校可强化与科研院所和医疗卫生机构的联系和沟通,充分发挥产学研各方主体优势,有效解决师资力量不强、支撑学科不完善、创新能力培养不扎实等瓶颈问题。实践证明,实施产学研结合,是生物医学工程高等教育的成功经验,也是培养高素质生物医学工程技术人才的必由之路。高等医学院校应树立研究与产业化并举的教育培养理念,深化教学改革,积极探索产学研相结合的教学培养模式。构建产学研一体化的最佳运行机制。
参考文献
[1] 中国科学技术协会,2008-2009生物医学工程学科发展报告[M].北京:中国科学技术出版社,2009.3期。
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。
由于生物医学工程专业是新兴发展起来的新学科,大众缺乏对其的了解,因此实际工作中我们发现,部分考生报考专业时带有盲目性,往往对专业的名称产生误解,致使入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;另外,由于全国的生物医学工程专业毕业生比例较小,社会知名度不够高,学生入校后也容易产生消极心理,不知道学了有什么用,将来到哪里就业等等疑问,因此我们除了加大宣传力度,在招生时将学科的发展规划、课程设置、社会需求等作大力宣传,使学生真正了解专业的定位而根据自己的兴趣和特长选择报考外,更注重对入校后学生的思想教育,如定期开展一些交流活动,请一些专业领域的专家学者作学术报告,使学生了解生物医学工程领域的前沿发展方向;邀请已经毕业的生物医学工程专业的本科生、研究生以及博士生等与同学们座谈,了解他们现在从事的职业、研究的内容等,提供给学生一个发展的目标和方向;带领学生到一些与生物医学工程产业紧密相关的公司、企业、医院等参观,组织学生参加深圳每年一届的医疗器械博览会,让他们通过实地感受和了解,从而热爱生物医学工程专业,增强信心,也极大提高了学习兴趣,学习更有了动力和目标。
2合理设置专业课程
我们坚持“重人品、厚基础、强能力、宽适应”的人才培养模式[1],要求学生在学习期间能接受先进的理论和技术,培养较强的分析、解决问题能力。课程设置除学校规定的政治理论、外语等公共课程外,专业课程分为四条主线:1)医学仪器与生物医学信号处理,还包括:电子技术、电路分析、信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、医学图像处理等;2)微机原理及其应用,还包括:单片机(ARM、MCU、DSP)技术、算法语言、网络技术、计算机在生物医学中的应用等;3)医学基础知识,包括:解剖与生理学、临床医学概论等;4)生物医学工程专业课程,包括:生物医学测量、医学传感器原理及应用、生理系统建模与仿真、医学成像技术、生物力学、生物材料等,以医学仪器与信息为主轴,兼顾力学、材料等其他主干领域,满足涉及面广的生物医学工程综合人才培养的要求,让学生在接受多方面全方位专业基础教育的同时,也可以根据自己的喜好选择在感兴趣的领域继续深造。
3开展教学改革生物医学工程专业注重培养复合通用型的应用人才,这就要求我们在教学过程中必须方式多样,注重培养学生的实践能力。
3.1采取多种教学方法
改变过去单纯的“教师讲、学生听”的注入式教学方式,转变为“学为主,教为导”的方法,课堂多以启发式、讨论式教学[2]。这样可以活跃气氛,教会学生自己学习、自己思考、自己发现的能力。
3.2采用多媒体和板书教学结合使用
多媒体的使用可使过去枯燥的纯粹手写教学内容变得直观、形象、生动,但单纯的多媒体教学可能会造成学生产生偷懒情绪,一晃而过的幻灯片并不能让学生印象深刻,因此在课堂教学中应适当结合黑板书写,加深记忆并鼓励学生适当笔记。
3.3加强教材建设,整合课程及网络资源
我们在课程教学中以书本基础理论为主线,辅以参考资料和自编讲义,并开发了一个生物医学工程专业的网络教学平台,以信息技术为手段,以优化课堂教学、提高课堂教学的效率为目标,在网络环境下进行了生物医学测量、医学成像技术等部分专业课程的辅助教学。我们充分利用和整合网络资源,在教学平台上开设了包括课程讲义、答疑讨论、在线测试、试题试卷库、参考资料下载等教学内容,教师与学生之间、学生与学生之间能通过此平台开展教与学的互动交流,培养了学生自主学习、协作学习,创新学习、学会质疑、学会探讨以及终身学习的能力,大大调动学习兴趣和积极性。
3.4重点突出实验、课程设计、毕业设计和实习等实践环节
我们将实验分为基础性实验(如工程生理学实验)、综合性实验(如医学测量与传感器实验、医学仪器与信息处理实验等)和创新性开放实验,分阶段、分层次锻炼学生的实践能力,例如综合性实验将几门课程的知识融合在一起,提高学生的综合应用能力;创新实验由教师拟定实验目标,实验过程由学生自己设计和动手创造,改变过去学生盲目被动的按照规定步骤进行实验,缺乏思考,不能达到实验目的的情况,真正培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力,并安排时间让学生分组讲述本组实验或设计的思路和过程,以及遇到的问题和解决方案等,这样的方式不仅能让学生相互交流心得体会,而且学会总结经验,锻炼逻辑思维和语言表达,真正突出学生综合能力的培养。
3.5注重产学研的结合
我们秉承“科研带动教学,研究带动教育”的理念,积极与省内有关医疗器械公司、医院、生产厂等密切联系,建立良好合作关系,加强了实习基地建设,为学生提供良好的实践机会。与美国NationalInstrument公司合作建立“华工-NI虚拟仪器联合教学实验室”,有效地提高了学生参与课外实践的积极性。同时积极组织引导学生参与教师的课题研究中,学生从大学一年级开始就可以进实验室参与项目,同时鼓励学生发表学术论文,使学生的综合专业技能得到极大锻炼。
会计学
【伪装面具】会计是一种每天都和钱、数字打交道的职业,所以会计学属于经济学,每天学的是关于计算的课程。
【真实面目】会计学并不是经济学,而是工商管理类专业,毕业以后拿的学位是管理学学位,而不是经济学学位。会计学是在研究财务活动和成本资料的收集、分类、综合、分析和解释的基础上形成协助决策的信息系统,用以有效地管理经济的一门应用学科,可以说它是社会学科的组成部分,也是一门重要的管理学科。会计学的研究对象是资金的运动。
会计学、微观经济学、宏观经济学、管理信息系统、统计学、财务管理、市场营销、审计学等都是主干学科。会计学专业的学生需要保持清晰的头脑以及对数字的敏感性。而学生毕业后,必须掌握管理学、经济学和会计学的基本理论;熟悉国内外与会计相关的方针、政策和法规和国际会计惯例。
【推荐院校】龙头院校:厦门大学、北京大学、清华大学、中山大学、浙江大学、上海交通大学等;实力院校:天津财经大学、南京审计大学、首都经济贸易大学、浙江财经大学 北京工商大学、广东财经大学、云南财经大学、兰州理工大学、河北经贸大学、金陵科技学院等。
【就业小贴士】目前来说,会计学专业最好的就业方向还是注册会计师。每年注册会计师资格考试的报名人数都保持在60万人左右,而相关数据显示,我国目前需要的注册会计师人数约为35万人,甚至更多,可见会计学是一个很有前途,但也是很具有挑战性的专业。
医学影像工程
【伪装面具】专业的名字里面有“医学”两个字了,所以这是一个医学类专业。
【真实面目】该专业确实与医学类专业有着一定的关系,但它却是实实在在的电气信息类专业。学生毕业后授予的不是医学学位,而是工学学位。医学影像工程专业是一个集数学、物理、计算机科学、信息技术以及医学科学于一体的交叉学科,具有鲜明的医、工结合,以工为主的特点。
该专业的学生主要学学物理、电路分析、程序设计、医学图像处理、微机原理与应用、生理学、病理学等课程。主要培养能从事X线机、数字化X线机成像装置、磁共振成像装置、超声成像设备等医学影像设备的研制和技术支持的复合型高级应用工程技术人才。所以当你想学医,发现临床医学等专业是当下比较热门的专业,要求的分数很高,所以就选择了和医学沾边了的专业――医学影像工程,那你可以说得上是“误入歧途”。
【推荐院校】龙头院校:华中科技大学、安徽医科大学、天津医科大学、南昌大学、东南大学等;实力院校:苏州大学、新疆医科大学、重庆医科大学、青海大学、兰州大学、石河子大学、三峡大学等。
【就业小贴士】毕业后能够从事医学影像设备研究、科技开发、运行管理、经营销售和提高影像设备诊断技能方面的工作。医院会设有影像医学中心、影像医学部或影像医学科,设置相关的仪器设备,并编制有专门的护理师、放射技师以及医师,负责仪器设备的操作、影像的解释与诊断,这些工作与放射科负责放射治疗有所不同。
生物医学工程
【伪装面具】生物医学工程专业属于生物科学类专业,主要研究生物学方面的知识,如果不是生物类的专业,就是属于医学专业,是生物和医学的交叉学科。
【真实面目】生物医学工程专业和医学、生物科学是有着“千丝万缕”的关系。但是,生物医学工程是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。所以,生物医学工程专业并不属于生物科学类,也不属于医学类,而是属于电气信息类,毕业后授予工学学位。
生物医学工程总体来说有三个大方向:仪器、图像、材料。可以说,生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科,是跨学科的综合性学科。
主要课程有:自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、数据库技术、地理信息系统原理、测量学、地理信息系统设计与应用、地理信息系统二次开发、程序语言相关课程等。
【推荐院校】龙头学校:中山大学、东南大学、清华大学--北京协和医学院、上海交通大学、华中科技大学、四川大学、北京航空航天大学、浙江大学、东北大学等;实力院校:天津工业大学、长春理工大学、河南科技大学、南方医科大学、首都医科大学、咸宁学院、广西医科大学等。
【就业小贴士】一般来说,生物医学工程专业的同学本科毕业后有几个方向:读研究生继续深造,如果想在这一领域搞科研,或有更深入的发展就要继续深造,撇开别的不说,进大学和科研所的门槛基本都是博士,本科阶段的学习只是个基础;进入国家医疗器械司及各级医疗器械检测所;进入各级医院的医学工程处、设备处、信息中心以及医学影像科;去各大跨国以及国内医疗器械企业。
城市地下空间工程
【伪装面具】该专业主要研究的是地下建筑,就业同样也是往地下建筑这方面发展。
关键词:生物医学工程;电子竞赛;职业能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)15-0233-02
生物医学工程学(Biomedical Engineering,BME)是一门理学、工学和医学高度综合的交叉学科。应用现代自然科学和工程技术的理论和方法,从工程学角度,研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象;研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化;研究解决医学防病、治病的新技术手段,保障人民健康的一门新兴的边缘科学。这门学科培养学生具备生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在生物医学工程领域、医学仪器以及其他电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
一、生物医学工程专业需求分析
学科的交叉融合决定了就业选择的多样性,主要有教学科研型、医疗设备型、电子通信型。(1)教学科研型,主要在国内外高校或科研院所就业,从事人才培养和科学研究,属于科研型人才,工作稳定,有较高的社会地位。教学科研型单位入门门槛高,通常要求具有硕士、博士学位,要求有良好的教育素养和较高的专业知识水平,创新能力强,有强烈而持久的进取心精神。(2)医疗设备型主要分为三大类:第一类在医院设备、影像、放疗、临床工程、信息中心等相关科室,从事医疗设备和软件的安装、维修和管理等工作;第二类是去各大跨国以及国内医疗器械企业,比如GE、SIEMENS、迈瑞、安科等,从事研发、测试、销售、售后服务等;第三类进入国家医疗器械司及各级医疗器械检测所。医疗设备型需要实干型人才,能够将所学的专业知识应用到工作中。(3)电子通信型,主要从事与生物医学无关的纯电子、通信以及计算机等相关工作。
目前,毕业生从事的工作按百分比排序依次为:医疗器械公司32.7%,医院20.9%,高校和科研院所19.1%,与专业相关的其他公司7.3%,工厂2.8%,政府机关1.1%,其他单位16.1%。
二、我国生物医学工程专业的学习现状
生物医学工程专业开设的专业基础课程有:电路原理、模拟与数字电子技术、C语言程序设计、信号与线性系统、生物医学传感器与测量等。实验课包括大学物理实验、医学实验、电工实验等。这些专业基础课程既有丰富的理论体系,又有很强的实践性,是一门抽象、难懂的学科。学生的兴趣和动手能力是学好这些课程的关键。传统的教学模式是教师讲、学生听;先理论、后验证。这种模式不利于培养学生的操作能力和激发学生的求知欲,往往造成学生理论有余而实践不足,极大地妨碍了学生发挥学习的主动性和积极性,不利于培养他们的职业素质和实际工作能力。在学校里学习的医疗设备特别是大型医疗设备,如CT机、核磁共振、螺旋CT等都是纸上谈兵,无法将课本中的理论知识与现实中的医疗设备有机结合起来[1]。
三、以电子竞赛的方式促进学生的工程实践能力
处于医科院校的生物医学工程学科,其研究的主要特点是和医学结合紧密,医学大背景很深厚。在这样医学氛围很浓的环境中,生物医学工程自然成为小学科,工程力量相对薄弱。这就要求学生理论分析能力和动手能力要好,不仅要熟练掌握基本理论和基础知识,而且要接受科学实验研究能力、工程设计能力、新产品开发能力和生产过程组织管理能力的基本训练,提升自身能力。
通过多年生物医学工程专业的教学经验,辅导学生参加电子竞赛具有非常好的效果。2014年本专业组织学生参加了由教育部信息技术中心主办的“第九届全国信息技术应用水平大赛”。它是推动各有关院校信息技术相关专业教学体系的改革,引导学校积极开展应用型人才的培养,提高学生解决问题的能力和自主学习能力,培养学生的创新创业能力。根据学生理论课的学习情况,选择了“飞行器控制设计”竞赛组,要求选手使用指定芯片,自主设计、制作控制电路板,以控制大赛指定的一个飞行器完成起飞、悬停、降落及其他指定任务。
在综合知识考试部分,通过2014年试题分析,主要元件、信号及基本电路占15%,模拟电路、数字电路占20%,高频电路占5%,C语言的基本知识及应用占20%,主要测量仪器使用占5%,印制电路板设计及电路安装调试占5%,单片机原理及电路占40%,涵盖了几乎所有的专业基础课程内容。
飞行器设计部分,将整个系统分为三大块:遥控系统、通信链路、控制系统。学生需要使用STC公司的IAP15F2K61S2核心处理器实现控制板的设计,遥控器的设计,完成起飞、悬停、降落及其他指定任务。飞行器是将机械、电子、空气力学、高频发射等专业知识整合为一体的精密设备,需要正确组装和调试才可避免事故发生。要实现起飞、悬停、降落以及指定方向的快速准确动作,学生必须学习掌握双旋翼飞行器的飞行原理、旋翼速度的控制原理、舵机的控制原理等,通过查找相关技术资料,这些初次接触的新概念的基本原理用在基础课程教学中的知识完全可以解决。比如,舵机是一种角度伺服的驱动器,在所有的飞行器机电控制中,舵机的控制效果是性能的重要影响因素,而舵机控制原理,所有的学生都是初次接触,很茫然。指导教师要求一个学生查找资料后,面对其他学生进行讲解,舵机的控制需要一个20ms的时基脉冲信号,该脉冲信号的高电平部分一般为0.5ms―2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。该飞行器中所用的180°角的伺服,对应的控制关系是0.5ms―0°、1.0ms―45°、1.5ms―90°、2.0ms―135°、2.5ms―180°。而控制角度其实就是控制PWM的占空比,通过讲解学生理解了原理,同时也和理论教学紧密结合,使学生认识到理论课的重要性。通过实际测试,学生感性认识并理解了直流电机控制中转速与电压、电流和功率的相互关系,对理论课程中学习的电压、电流和功率的概念有了更加深入的理解。
遥控端作为整个系统的控制中心,主要是将用户对油门摇杆、俯仰摇杆、航向摇杆以及微调按钮相关的机械操作转换为可进行传输并且可以对直升机进行操控的数据。双桨共轴直升机主要完成上升下降、前进后退、左右转向等操作,学生需要自学相关的控制原理,这样就把理论课上学习的电子技术知识、C语言编程、器件的感性认识、电路焊接、调试等融合在一起进行工程技术的实现,激发了学生学习的积极性,工程技术、资料查询、科研能力也得到了提高。
故障排除部分,给每个学生发放一套开发学习板,要求在3小时内完成现场的硬件故障排除,软件编程实现特定功能,其要求高,难度大。
通过竞赛,学生把课堂上学习的电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言编程技术、微型计算机技术等这些生物医学工程专业的专业基础课程连接在一起,巩固了重要的知识点,比如AD转换、DA转换、功率放大、稳压电路、PWM脉冲控制、SPI串行通信、振荡电路以及C语言中的语法等,从工程实践能力上加强了学生PCB电路的设计和制作、电路焊接与调试、电路综合故障排除等能力。
四、效果分析
在学校和系领导的大力支持下,本次生物医学工程专业组织大三学生组成了4组共12人参加了这次竞赛,其中有2组进入决赛,我校是参加本届大赛的唯一一所医科院校。进入决赛的两组学生参加了在北京航天航空大学举行的全国总决赛,取得了一个一等奖、一个二等奖的好成绩。通过这次比赛,参与的学生都充分认识到了理论学习的重要性,明白了实际的研究工作都是需要理论指导的,课堂理论知识在工程技术中都会用到。通过这次比赛,学生具备了很强的动手能力,初步了解了科研工作的工作套路以及对疑难问题的分析解决能力。通过这种模式,大大提高了生物医学工程学科的学生质量,促进了行业的发展。
通过这次比赛,主要有以下两点经验:(1)应选择竞赛内容较为全面、覆盖知识面较广的竞赛,可以把课堂上的理论知识充分运用到实际中,巩固知识。(2)应结合生物医学工程专业的就业能力需求,把工程践能力的培养作为一项重要的内容。通过竞赛,培养学生的工程实践能力,使他们毕业后,能够独立承担工作,满足医学工程师的需求。
关键词:合作;研究生;科研能力
1 医院合作的理念和必要性
长期以来,在高层次科学人才培养方面,研究型大学一直重视学术型研究人才的培养。然而随着新科技革命不断深化、经济全球化日益普及和高等教育大众化的逐步实现,研究型大学的研究生教育也担负了为工业发展和经济进步培养高层次研发人才的重要使命。树立合作教育理念,增加学校和企业合作培养研究生的机会,是我国研究型大学研究生教育发展与改革的重要方向[1]。重点大学在基础研究方面有很强的优势,科研工作主要以学术成果和科技奖励为导向,研究缺乏市场意识,研究生的学习研究比较容易脱离实际[2],而且,随着研究生招生规模的扩大,传统的研究生培养模式也出现很多弊端,单一的培养模式已经不能适用师生比例扩大的研究生教育,尤其是交叉学科的研究生的培养[3]。因此,通过学校与医院的合作交流,进行多样化培养方案,在一定程度上可以实现优质资源共享,提高研究生培养质量,把大学的培养目标同经济发展的需要相结合,符合时代的要求和高校发展的趋势,更好地适应经济社会发展对不同类型高层次人才培养的多样性要求[4]。
生物医学工程是一门理、工、医相结合的交叉学科,它的发展依赖电子学、 材料学、工程力学、信息科学和电子计算机等多种学科的进步,而且生物医学工程的众多的新课题及其研究成果都有着极好的产业化前景。这对该学科研究生的知识、能力和素质的培养提出了更高要求[5]。因此,在研究生的培养过程中,应当注重结合社会实际,增加研究生在医院等机构中的合作交流,弥补理工院校医学教育等方面的不足,。这对培养学生的团队精神,合作意识和集体荣誉感也是非常有帮助的[6]。
2 医院合作在生物医学工程研究生培养中的应用
多年来,人工心脏小组一直重视生物医学工程研究生的跨学科培养,充分利用和医院的合作交流机会,培养了许多高水平的复合型人才,而且取得了大量的教学科研成果。生物仿真与力学实验室人工心脏小组09级优秀研究生经过三年的认真学习与努力研究,取得了优秀的科研成果,她发表了十余篇重点期刊杂志论文,其中包含有着高水平含量的SCI 4篇,EI 2篇,并成功申请了两个专利,一个软件著作权,荣获了本校科技新星,优秀毕业生等多个荣誉称号。这只是众多优秀研究生的一个代表, 该小组还培养了许多高水平人才,而这些成果与成功的研究生培养方法是密不可分的。
例如人工心脏小组,在研究生入学之后,即根据学生各自的课题特点,联系医院进行合作交流,充分利用社会资源,安排与课题相关的实验验证,这丰富了研究生研究课题的内容,也提高了研究生对于所研究对象的深层次理解,同时还为研究结果提供了必要的实验数据等。另外,该小组研究生和医院合作进行了人工心脏应用于动物的临床实验,在老师的指导下,实验室研究生根据自己的课题内容,团结合作,自行研发了人工心脏的控制系统,这整套系统涵盖了电学,生物力学,医学,材料学,计算机技术等大量综合的学科,也体现了生物医学工程专业的特点,即是众多学科的交叉综合。他们不但合作实现了系统的设计,制作;在该套系统被用于动物实验中,他们还独立设计了实验流程,参与了动物实验的术前准备和术后监护过程,对实验数据进行采集和分析。这为学生提供了一次学习机会,学习了解到临床医学的一些常识,同时为研究生阶段的实验设计等提供临床验证,确保了实验结论的真实性,正确性,这也大大促进了研究生科研成果的获得。在合作这个过程中,也增强了研究生的社会沟通能力,有利于研究生毕业后的职业发展。该小组还与医院合作进行了粒子成像测速(PIV)实验,该技术广泛应用于测量流体的流动特性,利用医院的设备,并且进行了相关的PIV实验培训,为心血管内血液的流动特性的仿真结果进行了验证,增加了课题的完整性和可靠性。
并且,根据心衰课题,还安排研究生进行医院手术室见习,通过学生在手术室的见习,他们能够更直观地了解到辅助循环(人工心脏等设备)在改善心衰中的地位,也可以了解到辅助循环在整个过程中的工作原理,通过实际的观察学习,学生能够更扎实地理解辅助循环。同时,通过在手术室中的学习,学生还可以对生理知识有更多的了解,他们接触到了很多参数,比如生化标记物BNP的浓度能够表征心脏功能等,同时学生还了解了一些药物的作用,补充了理工类学科医学知识的不足,这对于学生之后的学习以及生活都有着极其重要的意义。
该小组还给了学生很多其它的机会去与人合作,提供给每一个成员充分的机会去提升自己,在这样的培养方式下,小组取得了很大的成绩,受到了学院学校以及社会的高度认可,经过三年训练,小组成员可以独立的完成一些合作项目,进行实验设计,实验操作,科研思维的严谨性也得到提高。研究生经过自己的努力,科研成果大大增加。截止2008到2011年,通过与医院合作教育,小组研究生SCI类9篇,EI类13篇,核心期刊会议十余篇。该小组研究生毕业后均有良好的职业发展,就业范围涉及医院,软硬件企业公司及研究机构,实践证明,合作培养方式取得很大的成功。
3 医院合作的重要意义
通过人工心脏小组的例子可以看到,合作这种培养方式,对于生物医学工程专业研究生能力的提升是很有效的。由于生物医学工程专业有着高度的学科交叉性,因此研究生的培养也应当注重培养学生的综合能力。学校和医院等企业进行合作交流,弥补了工科院校医学资源的不足,为生物医学工程研究生提供实验机会,为学生研究内容提供必要的数据和验证,帮助研究生取得科研成果;同时,学生走出校门,提高了动手能力,锻炼了社会交往能力;最后,学生在合作中,更进一步了解自己的专业在社会的发展情况,他们对职业有了更深的认识,有助于其毕业后的职业发展。我院根据研究生各自的课题特点,为研究生提供与医院的合作机会,充分利用了校外资源,积极帮助学生进行,这种方式是适应教育的趋势的,对提高学生的综合能力及以及帮助学生取得科研成果有着重要意义。
参考文献:
[1]别敦荣,康宏. 合作教育:我国研究型大学研究生教育发展的新方向.教育研究,2005(2):26-31
[2] 黄泽霞. 重点大学产学研合作现状分析. 科教论丛,2007(8):134
[3]徐瑞,曾宝成,刘浩源. 产学研合作联合培养研究生模式探析. 集体经济职教培训,2011(36):184-185
[4]张晶,刘东明. 产学研合作培养应用型人才. 科教论丛,2009(22):211
关键词:生物医学工程;课程设计;实验教学;教学平台
作者简介:方向林(1978-),男,安徽霍山人,广东医学院信息工程学院,讲师。(广东?东莞?523808)
基金项目:本文系广东医学院2009年度教育教学研究课题(项目编号:JY0925)的研究成果
中图分类号:G642.423?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)28-0114-01
广东医学院生物医学工程专业主要面向各级医院和各类医疗仪器公司培养临床工程方面的人才,在参加实际工作之前,需要掌握基本电子设备的使用、电子测量基本方法、简单电路故障的检查与排除以及计算机接口技术和软件技术等方面的基础知识,在平时的课程教学中也会有以上几方面实际动手能力的锻炼,但都是在若干课程的实验环节中进行的,如“模拟电路”、“数字电路”、“单片机原理与接口”、“数字信号处理”等,这些课程的实验大多属于传统教学,存在诸多不足。一是实验平台是现成的实验装置,学生只需按步骤动手接线,一旦离开了实验装置,学生几乎不知道如何去动手进行实验;二是实验大多是验证性实验,内容固定且单一;三是时间较短,每次实验一般只有2~3学时,只够完成基本实验内容,无法进行深层次的实验研究;四是前后两次实验间隔较长,有些仪器设备在前次实验中已经用过,但在下次实验中因为时间长又忘记了。从这些零碎的实验教学中,很难实现上述目标,因此需要进行一个综合性实验,尽量多地包括上述要求,生物医学工程“专业课程设计”课程就是为了此目标而设置的实践类课程。
一、问题的提出
“专业课程设计”主要以实验教学为主,而且是自主型实验教学,要求学生自行综合应用所学专业知识,设计并实现一个包括硬件电路和计算机软件在内的系统,实现生物医学信号的采集、放大、滤波、模数转换、传输以及计算机数字信号处理与网络传输等功能,还需要针对所设计的内容、过程和结果撰写报告,详细记录设计过程与结果分析。
“专业课程设计”课程实验所有环节要求学生在教师指导下自己动手进行实践,因此为了便于实验教学的顺利进行,进行了包括实验硬件仪器、软件环境、测试、资料以及考核等在内的整体教学平台的搭建。利用该实验平台,学生在熟悉流程和平台环境的前提下,可以非常方便地自行进行实验。
二、实验教学平台
1.实验仪器系统
在生物医学工程实验室里,该仪器系统配备有10套电子实验仪器,8套供学生使用,一套供测试使用,一套备用。仪器包括直流稳压电源、数字示波器、函数发生器、数字万用表、数字电容表等。直流稳压电源除了0~30V可调台式电源外,实验室还依据本设计情况,设计制作了便携式正负5V双电源,方便实验使用。另外还配有计算机20台,其中16台学生终端,2台测试终端,1台管理用机,1台服务器,全部连入网络。
进行实验时,每组使用的仪器包括4台计算机和2套实验仪器,数字示波器都已经和计算机连接,可以在计算机上直接采集示波器波形。具体的仪器使用方法和使用说明书在实验室内部网站上都有介绍,学生可以通过网络进行浏览。
2.实验软件系统
“专业课程设计”需要使用计算机进行原理性设计和模拟仿真,为此实验室学生终端计算机根据设计需要,配置了相应的专业软件系统,主要包括三个部分:模拟电路原理设计与仿真、单片机和接口电路设计与仿真、上位机程序设计与仿真。软件系统主要包括以下专业软件:Multisim 11、Protues7.5、Keil uVision3、Virtual Serial Port Driver 6.9、SComAssistant V2.2、Visual C# 2005等。具体软件的使用方法在实验室内部网站上都有介绍或教程下载,学生可以通过网络进行浏览。
学生终端计算机采用WinXP SP3系统,安装有上述专业软件,这些软件已经调整至最佳使用设置。为了加强计算机终端管理,每台计算机装有开机还原软件,不用担心学生操作不当引起系统崩溃,也不用担心病毒木马的侵害。终端机装有局域网文件传输软件飞鸽传书,可以在内部任何两台机器间互传文件,避免学生使用自带优盘,终端名根据网络IP地址进行编号,简单易记。
3.实验测试系统
学生在进行设计型实验时,需要自己选择使用芯片来搭建电路,由于大多数人都是首次接触实际电路的连接,因此在实际操作中经常出现违规操作,导致很多时候电路搭建出来后,电路功能不能实现,这时需要进行故障判断和解决,以便确定是何种原因引起的,因此在使用中经常需要进行芯片的测试以确保芯片功能完好。
基于上述原因,搭建了这样一个实验芯片测试系统,主要用于对实验所使用的各种常用芯片进行功能测试,快速检测其功能是否正常。该系统包括信号发生器、示波器、直流电源以及自行设计的测试电路板。针对模拟芯片和数字芯片,测试板分两块,其中模拟芯片测试板主要测试模拟运放芯片,利用电压跟随器输入输出之间的关系,输入端加上标准测试信号,用示波器观察输出端信号以确定结果。数字芯片测试板主要测试单片机、模数转换以及串行接口等芯片的功能,需要事先设计好固定的测试程序,利用程序执行加LED显示的结果来判定。
测试平台的出现,对于常用芯片的测试有很大的方便,在实际使用中节省了不少设计时间。