生物医学工程专业学位研究生案例教学方法研究

季忠　廖彦剑　罗小刚　叶东海

摘 要 为了提高生物医学工程专业学位研究生的综合应用知识分析问题和解决问题的能力，培养学生在医疗器械产品研发中的全局观，本文基于一种检测诊断类智能医疗产品的开发，以问题为驱动，探讨了一种旨在激发和培养学生获取新知识、提升科研创新能力和解决问题的综合能力为目的的案例建设及其在该专业学位研究生培养过程中的教学方法。

关键词 专业学位 案例建设 综合 科研创新

中图分类号：G643                                   文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.01.019

Abstract In order to improve the comprehensive application knowledge of biomedical engineering degree graduate students to analyze problems and solve problems， and cultivate students' overall view in the research and development of medical device products， this article is based on the development of a detection and diagnostic intelligent medical product， which is problem-driven. This paper discusses a case construction aimed at stimulating and cultivating students to acquire new knowledge， enhance the ability of scientific research and innovation and the comprehensive ability of solving problems， and its teaching methods in the process of training graduate students of this professional degree.

Keywords professional degree; case construction; comprehensive; scientific research innovation

案例教學法作为一种应用较为广泛的教学方法，通过有机整合课堂教学环节、科学研究内容和实际生产要求，形成完整的教学案例，在教学过程中对案例进行讨论分析并引导学生根据案例进行具体实践，激发学生的创造力，使学生在分析能力和解决问题的能力、表达能力和判断能力、协调能力和决策能力等方面得到有效锻炼。[1]因此，本文旨在通过一种医疗器械产品的完整实现案例，提高生物医学工程领域专业学位研究生以所学专业知识为基础分析问题和解决问题的能力，提高培养质量，更好地满足生物医学工程领域的人才需求。

1 综合应用案例建设的必要性

生物医学工程学科是融合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的交叉学科，它主要研究工程学原理在生物医学中应用的方法和技术，同时也探索生物医学原理的工程应用，其主要目标是应用工程技术提高人类健康水平。而作为生物医学工程专业学位研究生的培养由于是近几年才逐步提起并被重视，如何在培养过程中体现专业学位培养的特点，更好地适应我国生物医学工程学科发展和服务于经济社会发展对该领域人才的需求，仍处于一个不断探索和完善的阶段。

另一方面，全日制专业学位硕士培养与学术学位研究生培养相比，更加强调教学与实践相结合。但学生在专业实践阶段缺乏成熟应对企业需要的基本技能和专业知识体系，这就要求我们在发展校企合作的校外实践基地的建设的同时，在学校教育体系内部的校内实践课程和基地建设时改革我们的校内专业实践课程的教学方法，通过综合应用案例式教学实践使学生了解和熟悉在企业等社会实践部门生产、研发、管理等实践活动中可能遇到的各类相关问题，以及遇到这些问题如何去解决，为学生今后科研或工作提供有价值的参考实例，有助于专业学位研究生实践能力的培养。

2 综合案例建设的设计

2.1 案例建设目标

使学生能够更好地掌握生物医学工程领域的基础理论和专业知识，能够运用现代生物医学工程及人工智能等最新发展的先进科学与工程技术方法、手段发现和解决生物医学工程领域的技术问题，提高学生在生物医学工程领域内从事工程设计与运行、分析与集成、研究与开发、管理和决策的能力，为我国生物医药产业的发展助力。同时通过该综合案例学习，使学生在专业课程教学的基础上更好地了解智能医疗产品研发、产品转化、质量控制过程中可能遇到的问题以及相应的解决方法，使学生更好地了解本行业本领域对学生综合能力及素养的要求，自觉加强本专业工程实践能力的培养。

2.2 要解决的教学问题

2.2.1与本行业本领域要求脱节的问题

现在不少高校的专业学位研究生专业实践性课程和校内专业实践基地学习和锻炼的过程中，更多的是从医疗器械产品的功能模块实现方面进行训练。学生在整个专业实践过程中很难建立起医疗器械产品开发的整体概念，也很难了解在医疗器械产品转化过程中可能遇到的形形色色的问题，对目前各种新技术在医疗器械产品中的应用也不熟悉，学生在本领域的综合实践能力得到的培养有限。

2.2.2校内专业实践过程与企业产品开发过程一致性问题

因为条件限制，很多高校在专业学位研究生校内专业实践培养环节局限于医疗器械产品的局部，对于企业产品开发过程中的诸如产品性能指标如何确定、产品如何定位、产品开发过程如何管理、产品质量如何控制、产品如何才能从实验室研究样品变成临床可用的真正的产品等过程和可能遇到的问题完全不熟悉，因此即使校内专业课程和专业实践完成较好，也很难适应企业医疗器械产品开发流程需求。

2.3 采取的方法和主要特色

2.3.1 案例背景

生物医学工程专业学位研究生经过本科阶段和研究生阶段专业课程地学习，仍不能很好地在实际医疗器械功能的实现过程中有效应用不同专业课程的理论知识，在该案例的建设过程中，充分考虑学生现状，科学设置案例的每个环节，以期学生在该案例实施中能获得更好的锻炼。

2.3.2 案例的实施

根据医疗器械产品的开发流程进行案例建设，并在开发流程中注意结合人工智能在医疗产品中的应用特点，具体包括医疗器械产品需求分析、医疗器械产品临床预期用途分析及性能指标要求、医疗器械产品功能研发阶段的管理和控制、医疗器械产品样机试制注意事项、医疗器械产品质量检测、医疗器械产品临床验证、医疗器械产品注册申请资料准备以及医疗器械产品生产质量体系建设等环节的实施案例。

在不同环节的实施过程中，结合学生的知识背景，锻炼和强化学生的综合能力。如从一种电生理检测诊断仪器的功能实现需求出发，分析在医学信号的不同处理阶段如何应用不同医学信号处理方法及其可实现的效果，加深对各专业知识如何用于解决实际问题的理解，使学生理论联系实际，灵活应用不同医学信号处理方法解决实际问题。

在教学方法上，该案例实施采用以设计为中心（Design Centered Learning，DCL）的學习模式，[2]3～5名学生为一组，学习和综合应用相关知识设计并实现一种具体医疗器械设备的完整功能。通过该案例，使学生在沟通能力、分工协作能力、系统分解能力、具体问题的解决能力等方面得到提升。

3 结论

通过该综合案例的实践，一方面，学生可以学习了解智能医疗产品开发的全过程，在每个部分的实施过程中，根据每个环节需要实现的具体目标，要求学生具有医疗器械产品研发的全局观，要具备快速有效获取新知识、分析问题和解决问题的能力，在解决问题的过程中锻炼有助于锻炼学生的创新型思维，提升学生的实践创新能力。

另一方面，通过该综合案例建设，在专业课程和实践过程中可使学生掌握医疗器械产品从研发到成果转化到生产的全过程，以及各种新方法、新技术如何在医疗产品中获得应用。该综合案例不仅适用于生物医学工程专业的学生，其他相关专业的学生如要从事医疗器械产品开发，均可从该案例中获得有价值的参考实例，可有效缩短产品开发周期，实现研究成果的快速转化。

案例建设项目2018年度重庆大学专业学位教学案例建设项目“检测诊断类智能医疗产品开发案例”（201802026）

参考文献

[1] 郭学，孙海滨，乐红志，等.《环境工程材料及制备技术》案例库建设[J].山东化工，2020.49（10）：189-190.

[2] 季忠，廖彦剑，侯文生，等.DCL方法在生物医学工程专业硕士专业实践过程中的应用模式探讨[J].教育教学论坛，2019.10（42）：171-172.