以“卓越工程师”为目标的生物医学工程专业课程体系改革

常世杰，苏娟，李硕，柏树令，尹勇，沙宪政

中国医科大学基础医学院　a.生物医学工程系；b.生物化学教研室；c.组织工程教研室，辽宁　沈阳　110001

以“卓越工程师”为目标的生物医学工程专业课程体系改革

常世杰a，苏娟a，李硕b，柏树令c，尹勇a，沙宪政a

中国医科大学基础医学院a.生物医学工程系；b.生物化学教研室；c.组织工程教研室，辽宁沈阳110001

我国医学工程专业医学课程的教学方式，主要有以下5种：以问题为中心的教学法（Problem Based Learning，PBL）、以研究为中心的教学法（Research Based Learning，RBL）、以团队为中心的教学法（Team Based Learning，TBL）、以器官为中心的教学法（Organ Centered Teaching，OCT）和整合式教学法（Integrated Teaching，IT）[1]。

上述教学方式总体满足了基础理论课的教学需求，培养的学生理论基础扎实。但是由于本专业课程门类多，导致学生实践操作机会少，对于面向工程师培养的学生还需进一步改进教学方法。

中国医科大学生物工程本科生专业于2012年获批“卓越工程师”计划，已完成前期教学探索及1年来的调研及教学试点工作，现对其课程体系部分改革内容及成果总结如下。

1　人才培养体系改革内容

1.1培养目标与要求的改革

通过调研，我校将立足医科大学办工程的优势，重点培养以下专业人才：① 临床工程师，定位于临床工作，保证医院仪器设备安全有效地工作。我国目前还没有真正意义上的临床工程师队伍，这与医院现代化的发展进程极不适应，而国外临床工程师的人均配备比例是每4名医生配备1名临床工程师。② 软件工程师。软件工程师定位于医疗设备的软件设计，要求培养的学生能够开发和优化用于辅助诊断、远程医疗、智能化医院的算法和软件的能力。③ 电子电气工程师，定位于医疗电子仪器的硬件设计，利用所学传感器、检验仪器等知识并结合工程实际，设计符合医疗器械认证标准的设备。

2.1 巨噬细胞中CAV-1与Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)4结合抑制炎症信号通路 TLRs是在固有免疫中发挥作用的经典蛋白家族，其与下游配体结合，引发级联反应导致细胞因子的产生，从而引起适应性免疫的活化，是连接固有免疫和适应性免疫的重要桥梁。Jiao等[9]和Lim等[10]通过研究证实CAV-1与TLRs结合，如TLR4和TLR5[7]，其中TLR4受体在许多炎症紊乱中起重要作用。动物模型和临床研究表明由TLR4引发的炎症反应与糖尿病及其并发症的病理生理学改变相关[11-12]。

1.2课程体系与教学内容的改革

生物医学工程专业的课程体系分为5大模块：公共课模块、医学基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和实践教学模块。学生能力培养分为3个层次：首先是掌握基础知识、基本技能和基本方法；其次是具备将“三基”融会贯通、综合运用的能力；第三是从课堂过渡到实际。此外，还要对学生的科学素质、科学精神、科学态度和科学方法进行培养。

我校生物医学工程专业改革前为5年制，共55门课程，4096学时；改革后调整为4年制，共50门课程，3200学时。因为专业特点是交叉融合、方向多、学生兴趣广，因此主要通过整合方式对学时进行调整，即对相似课程进行整合以压缩学时。改革前后各模块学时变化，见图1；各模块间比例变化，见图2。

图1　改革前后各模块学时对比

图2　改革前后各模块比例对比

可见，在总学时大幅缩减的情况下，如何保证培养目标不降低也是本次教学改革的一大动因。在改革中，公共课模块没有变化。医学基础模块随我校医学课程整合同步进行。专业基础课和专业课模块参考医学课程整合的方式进行整合，如计算机组成原理、微机原理和汇编语言整合成新的微机原理，分别从理论、实现和软件上对原有知识进行讲解，确保学生能力不降低；原有医学仪器概论重点讲述医学仪器设计的基本原理，调整后其内容整合到医学电子仪器、医学影像设备学和现代临床检验仪器课中；针对人才培养的实际需要，增设局部解剖和影像诊断学的临床基础课程，以适应大型影像设备企业的人才要求。

此外，还将原有分散在部分课程的综合设计性实验[2-3]进行整合，开设项目设计实践课程，以提高学生的综合运用和创新能力（后文将详细说明）。

1.3实践教学的改革

实践教学是工程人才培养模式的重要组成部分，是培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高的生物医学工程专业学生的关键。除社会实践、公益活动外，我们还大胆改革了传统的实验课教学内容，同时加强实践基地建设。改革后的实践教学将包括3方面内容：整合医学实习、新增项目实习和扩展毕业实习。

医学实习：在原有课间实习的基础上，通过课程改革，将原有的医学理论课与课间实习进一步整合，提高学生入院实习的机会，加强学生对医院和临床工作的了解。

项目实习：基于项目设计实践，在第3学年安排学生参与教师的科研或工程项目，加强学生对项目开发流程的了解；同时对学生的动手能力、团队合作能力和创新能力进行锻炼。

毕业实习：毕业实习、毕业设计和论文、就业工作通盘考虑。加大由实践教学基地承担的临床或工程中应用项目的比例，鼓励学生到医院去、到企业去，参与真正的项目开发；在答辩时会根据企业产品的实际情况灵活做出评价。这种模式有利于企业进行用人考察，同时可促进本科生的就业。

其中，项目设计由于是学生第一次分组开展科研活动，指导教师或团队会全程负责指导；毕业设计则由学生独立开展科研，要求指导教师少参与，侧重培养学生的创新能力。

1.4教学团队建设与培养机制的改革

教学团队建设主要针对青年教师。逐步要求年轻专职教师具备工程实践经历，有计划地选送教师到医院或者企业相关岗位工作1～2年，积累工程实践经验；从实践基地聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员担任兼职教师，承担部分专业课程的教学任务，担任本科生联合导师，承担培养学生、指导毕业设计等任务。

2　教学改革的部分效果

2.1学生能力培养变化

改革后短期评价显示，参与项目设计的学生在学习相应的理论课内容时，学习兴趣和学习目标较以往明确，在理论课时削减20%（由4096学时减少至3200学时）的情况下，学生考试成绩有5%左右（主干课笔试的平均分数）的提高，可见项目学习短期效果明显。

中期评价显示，通过毕业设计和毕业实习调研，学生接受任务后到开始实质性操作的时间由以前的6～8周，缩短至5～6周，可见课程改革对于学生自学能力和知识获取能力的提高有显著效果。完成毕业设计项目的独立性较改革前明显提高，对于培养学生独立创新能力有显著效果。

长期评价在学生毕业后会继续进行跟踪调研。

2.2就业情况

我校自2008年起开始有毕业生，毕业的主要去向为：医疗设备企业、医疗卫生事业单位和升学继续深造。现在按照这3大类对毕业生就业情况进行分析。2011年之前完全按传统方式培养学生，累计培养毕业生147人，就业率98.6%；2012年毕业学生27人，就业率100%；2013年培养毕业生31人，截至6月初的就业率为90.3%。可见总体就业率一直维持在较高水平，这与生物医学工程专业人才短缺的实际情况密切相关。可见进行教学改革初步试点后，去医疗设备企业的学生比例略有提高，并且就业单位质量明显提升。

2.3教学手段创新

项目设计（Project Based Learning，PBL）是一种以项目为导向的教学方法，主张主动式学习，皆在培养学生探索、合作、沟通的能力以及团队精神。我系本次教学改革主要是在常规教学手段中加入以“项目”为支撑的PBL模式，即项目实践课程，旨在提高生物医学工程学生解决问题的综合素质。

项目设计在第4年开展，共60学时。这个时期的学生已经学习了或正在学习相关医学专业知识，在解决项目问题上有一定的理论基础。在项目选题方面，要求教师从科研或者实际应用中选择难度适中、并且可以与学生已经学习过或正在学习的知识有衔接的题目；课程实施过程以学生自主讨论为主，教师指导为辅，学生按课时定期与指导教师开会，对项目进展情况进行沟通；课程的考核分为4个方面：开题审查、中期检查、最终答辩、综合性评价（实验记录、报告、海报）。

为了更好地实施项目实践课程，自2009年起我系每年派出1～2名师生到有着丰富PBL经验的丹麦奥尔堡大学亲自体验课程实施过程，将其优秀经验转化为适合我国高等教育体系特色的教学方法。相信随着课程实施时间的增长、经验的增加，我系的教学水平一定会有非常好的提升[4-5]。

3　总结与展望

我系通过开展“本科工程人才培养模式”改革，强化学生工程实践能力、创新设计能力和解决临床工作问题能力的训练，创新与医院、企业的合作培养实用型人才机制，培养全面发展的工程师，以适应未来社会需求。针对人才培养方向和相关行业对于专业工程人员执业资格要求，遵循工程人才培养规律和医学特点[6]，设计医学工程人才培养标准，为国内其他院校（尤其是医科院校）生物医学工程专业人才培养起到示范作用。改革后创新的联合人才培养模式可以为大企业人才培养和引进开创新思路；实用型工程师培养也可以为促进学生就业提供优势条件，同时为医疗器械产业提供储备人才。

以“卓越工程师”为目标的生物医学工程专业课程体系改革通过前期经验积累和1年多的实践探索，改革后在总体授课时间缩减20%的情况下，学生的综合素质和就业质量得到了明显提高，就业专业符合度也得到了进一步提升。

未来医学模式将由“以治病为主”向“预防为主”转变，由“生物医学”模式向“生物-心理-社会-工程”模式转变。医学重心的转变使得治病观念前移至预防和保健；研究重心也前移至生命早期乃至出生前；研究层次也由下游研究前移至中上游研究。未来5～10年要在重大疾病早期预警、治疗新方法、新药及个性化医疗方面取得进展，就必须有强有力的工程学科作为基础。因此迫切需要转变传统的人才培养模式，不断引入新知识、新技术，重点培养学生的知识综合运用和创新能力，让学生了解当前生物医学工程的未解问题和研究热点，激发学生的学习兴趣[7]。

[参考文献]

[1] 柏树令,田伟,沙宪政,等.人体形态学课程教师如何应对国家5+3教学体制改革[A].第五届全国医学类实验教学研讨会暨国家级实验教学示范中心联席会医学组第七次会议论文集[C].武汉,2012.

[2] 常世杰,沙宪政.以项目设计为向导的单片机教学[A].第二届全国医学类实验教学教学研讨会论文集[C].南京:东南大学出版社,2008.

[3] 常世杰,尹勇,付志然,等.生物医学工程专业创新性实验项目的设计[A].第五届全国医学类实验教学研讨会论文集[C].武汉,2012.

[4] 国家自然科学基金委员会生命科学部.未来10年中国学科发展战略:生物医学工程学[M].北京:科学出版社,2012.

[5] 苏娟,于璐,尹勇,等.在生物医学工程专业开展基于项目的学习教学改革的探讨[J].中国医疗设备,2013,28(5):120-122.

[6] 胡波,杨丽,隋建峰.医学实验技术本科专业生理学教学经验总结[J].基础医学教育,2011,13(1):16-18.

[7] 国家自然科学基金委员会.未来10年中国学科发展战略:医学[M].北京:科学出版社,2012.

[中图分类号]G642.0

[文献标志码]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.042

[文章编号]1674-1633(2014)02-0127-03

收稿日期：2013-07-03修回日期：2013-08-22

基金项目：辽宁省教育厅普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业建设项目（GZ201236）。

通讯作者：沙宪政，教授，中国医科大学基础医学院副院长，生物医学工程系主任。 邮箱：xzsha@mail.cmu.edu.cn

CurriculumReformof Biomedical Engineering Aimed for “Excellent Engineers”

CHANG Shi-jiea, SU Juana, LI Shuob, BAI Shu-lingc, YIN Yonga, SHA Xian-zhenga
a. Department of Biomedical Engineering; b.Teaching and Research Office of Biochemistry; c. Teaching and Research Office of Tissue Engineering, College of BasicMedical Science, China Medical University, Shenyang Liaoning 110001, China

[摘要]本文总结了中国医科大学生物医学工程专业的教学方式，阐述了中国医科大学生物医学工程专业在培养目标与培养要求、课程体系、教学内容、教学方法、实践教学、教学团队建设、培养机制等方面的改革，并分析了相关改革效果，指出以“卓越工程师”为目标的课程体系改革能够提升学生的综合素质和就业质量。

[关键词]卓越工程师；课程体系改革；生物医学工程；就业质量

Abstract：This paper summarizes the teaching approaches of biomedical engineering in China medical university, and introduces the content of curriculumreformof biomedical engineering in the aspects of training objectives and training requirements, curriculumsystem, content of courses, teaching methods, practical teaching, construction of teaching teamand training mechanism. The effect of curriculumreformis also discussed in this paper. This paper points out that the curriculumreformaimed for “excellent engineers” can improve the comprehensive quality and employment quality of students.

Key words：excellent engineers; curriculumreform; biomedical engineering; employment quality