新工科背景下应用型人才培养模式探索与实践*——以生物医学工程专业为例

陈月明 张淑珺 姚湧

（1.安徽医科大学生物医学工程学院；2.安徽医科大学临床医学院；3.安徽医科大学生命科学学院）

一、引言

人才培养是一项由教育理念、环境、资源、情景、制度、过程、方式、内容、评价等构成的系统教育过程，是对学生进行一系列的教育、培训、锻炼并初步形成其自身特点的有用之人。有人才培养就有人才培养模式，人才培养模式是教育领域中最基本同时也是贯穿整个培养过程中的一个重要的议题。在1983年文育林[1]就提出了如何改革高等工程教育的人才培养模式，随着教育改革的不断深入、社会需求的不断提高，人才培养模式的改革和创新仍然是教育领域中的一个议题。1998年教育部在《关于深化教学改革，培养适应21世纪需要的高质量人才的意见》中指出：“人才培养模式是学校为学生构建的知识、能力、素质结构，以及实现这种结构的方式，它从根本上规定了人才特征并集中地体现了教育思想和教育观念。”由此可知，人才培养模式是在一定的教育方针、思想和理念的指引下，在一定的教育环境、情景和条件下，为实现和达到一定教育目的而选用和构成的教育教学形式及教育过程且较为稳定的教学状态或运行机制的具体体现。

深化教学改革与创新的根本目的就是提高人才培养质量。人才培养质量的评价标准有学校和社会双重评价标准。学校评价标准是以学校制定的系列质量特征（即学校内定标准）为评价依据，学校将从学生整体上是否达到了学校规定的专业培养目标和要求，是否符合学校的人才培养质量进行评判；社会评价标准是以学校毕业生的整体适应度（即社会认可标准）进行评价，主要评价的是毕业生整体是否较好地适应社会需求、行业要求和国家发展相适应。因此，提高人才培养质量，就是要达到这双重评价标准，以提高人才培养质量为核心的人才培养模式就必须遵循人才培养过程中这双重标准的基本要求。

习近平总书记在十九大报告中明确指出要“注重解决结构性就业矛盾”。学生的就业问题实际上反映了学校的人才培养质量是否符合社会评价标准，是否真正做到人才培养与社会需求、行业升级的无缝对接。对于应用型人才培养就更加需要树立需求导向的培养理念，以行业情景为前提的人才培养模式，建立适应型的人才培养新机制。2017年教育部发布了“新工科”建设复旦共识、“新工科”建设行动计划，提出了探索建立工科发展新范式。[2-3]随后，2018年教育部通过了“卓越医生教育培养计划2.0”，提出“新医科”建设，实现“医文、医工、医理、医X交叉学科为支撑的医学模式”的转变。[4]这一系列的要求和转变，必然会成为深化教育改革，适应和满足社会的现实需求，必然会带来人才培养模式的转变和创新。为此，我们以生物医学工程学科为例来探讨新工科和新医科背景下医药院校应用型人才培养模式。

二、生物医学工程学科特点与人才培养模式现状分析

生物医学工程学科是以自然科学的基本原理、工程技术的基本方法，从工程角度来研究生命科学和医学的综合性交叉学科，[5]它的基本任务是揭示人体奥秘，提升人类生存质量，为医学和生命科学服务。生物医学工程学科讨论范围非常广泛，它既包括基础学科中的数学、物理学、化学、生物学等，又包括工程学科中的力、声、光、电、磁、机械、电子、化工、材料等。作为一个多领域的交叉融合学科，生物医学工程把生命科学和医学与工程技术结合起来，既推动了其自身的发展，又促进了社会的进步和经济的繁荣，形成了许多新的行业，带动了产业发展。发达国家普遍比较重视其发展，尤其是美国，生物医学工程专业教育水平位于世界前列，而我国的生物医学工程起步相对较晚。

在我国，生物医学工程学科始于20世纪70年代，目前的研究方向主要集中在：生物医学测量与仪器、生物力学、康复工程、生物医学信号检测与信号处理、生物医学成像与图像处理、神经电刺激、生物材料、电磁场生物效应、生物医学光学、神经工程、组织工程、人工器官等。生物医学工程专业设置主要分布在理工类大学和医药类院校，这两类学校的生物医学工程专业各有其特点：理工类大学毕业生知识体系偏重于计算机技术和电子信息工程，缺少系统的医学知识背景，从而在解决临床和实际医学应用问题上比较薄弱；而医药类学校毕业生的知识体系侧重于医学仪器原理和生物材料的基本应用，在工程与临床上虽有所涉及，但缺少较系统的工程技术创新能力，也难以胜任相应工作。从现行的教育模式看，学校教育主要是以学生课堂教学为主，学生直接参与或接触到社会和实际工作的机会太少，学生实践环节“缺斤少两”的现象较为突出。再者，生物医学工程学科人才培养模式面临着与社会需求、行业升级的脱节，存在固化僵死的教条式的培养体系和管理机制、固化的教育理念、相对滞后的课程内容、教学与实践的彼此脱节等，成为生物医学工程学科发展和教育教学提升的束缚和障碍。[6]我们概括出当前生物医学工程应用型人才培养模式存在的不足主要表现在：（1）学校专业培养目标与社会需求、产业升级相脱节；（2）专业定位与专业知识体系不够清晰；（3）理论教学与实践相脱离，理论内容过于陈旧，实验设备跟不上时代要求；（4）产学研不够协调，缺少必要的激励机制和管理措施；（5）教育队伍不够健全，缺乏“双师”型教师队伍。

三、应用型人才培养模式探讨与实践

（一）重点研读国家政策，转变教育理念，把握培养规律，明确专业定位和人才培养目标，增强学校及社会对专业的认知度

生物医学工程专业人才培养目标要在国家教育指导方针和政策引领下，以社会需求和行业升级为导向，紧密结合技术发展和科学研究水平及时更新培养模式，紧跟时代转变教育理念，特别是教育主管领导和管理部门的人员要充分研读国家对生物医学工程人才需求的政策和行业对人才要求的文件，领会精神实质，改革创新人才培养过程中的管理措施，制定积极的激励机制，按照教育自身规律和专业特征调整培养体系，更新或创造新的知识元素，使学生较好地接受新技术与新方法，充分让学生了解生物医学工程最新发展趋势，尽快满足社会和行业对人才的需求。学校和行业不定期进行交流，积极争取社会和行业的支持和认可，营造一种积极向上的专业的认同感，努力提高生物医学工程专业人员在社会和行业中的地位，推动生物医学工程队伍不断发展壮大，为学校人才培养营造良好的育人环境。

（二）紧跟社会需求、行业升级，制定应用型人才培养方案和课程培养体系，充分体现专业特点和应用性，实施因材施教的培养模式

生物医学工程学科汇集了自然科学、工程学、生命科学、医学的基本理论和技术方法，在不同层次上探讨人体系统的生理状态变化，并运用工程技术的手段去监测和控制这类生理状态变化，它具有极强的交叉性、综合性、应用性、服务性。为此，在实现生物医学工程人才培养目标过程中，要以专业教学课程体系建设为突破口，充分体现专业的行业特点、社会需求、可实践性、前瞻性、一致性与灵活性相结合的办学原则，依据专业能力要素需求，合理安排理论与实践教学环节，积极谋划教、学、产、研的融合途径，建立合理且实用的应用型教学培养体系；知识体系结构要充分体现工程与医学的有机结合的特点，合理处理好两者比例关系，体现生物医学工程学科的交叉性和跨学科特点，制定“一人一专”因材施教的培养方案，努力使学科交叉融合得到根本解决。

（三）加强理论联系实际，努力创造适应“新工科”“新医科”和行业要求的教学环境及教学情景，真正体现学校与社会的统一、教学与行业的要求一致

人类知识从广义的知识角度来说可以分为陈述性知识和程序性知识两类。陈述性知识是描述客观事物的特点及关系的知识，所以亦称为描述性知识，这类知识可以通过理论学习方式完成；程序性知识是为了完成某项任务或达到某种目的而采取的恰当方法、活动和实践所需要的操作步骤的知识，所以亦称操作性知识或实践性知识。这类知识通常是用来解决“做什么”和“怎么做”的问题，具有可操作性和实践性，其实在程序性知识中还隐含有一定的策略性知识，即认识实践活动过程中的方法和技巧知识，当然这类知识要通过长期的实践经验积累获取和体验。因此，这类知识就必须要通过一定的实践、实验操作来完成。生物医学工程的发展依赖性较强，没有自己独立的知识体系，但生物医学工程学科具有它特有的方法学和技术要求，它既有多学科理论的交叉融合，又有多学科技术方法的交叉融合，它以实践性、应用性研究为核心，最终达到在生命科学和医学领域应用为目的，为人类健康服务。基于这些要求和特点，我们就应该加强理论内容与实际工作要求相结合，与国家政策、社会需求、行业升级、“新工科”和“新医科”特点来设置人才培养模式的教学环境和教学情景。加强实践教学，合理安排教学实践和实验场景及内容，主动面向行业进行真实的场景教学，加强理论联系实际，真正将学生置身于所学专业对应的行业中，让学生在培养过程中体会到专业实体化，给学生技能培养提供理想场所，拓宽学生展示自己才华的环境和机会，充分让学生通过真实的实践教学，动手实践，使学生对许多比较抽象的理论内容得到真实的理解和掌握，为培养应用型人才奠定坚实的基础。

（四）加强学科群建设，突破学科的封闭模式，真正做到多学科融合交叉，共同做好人才培养系统工程

根据生物医学工程学科交叉融合特点，我们认为要真正做好生物医学工程人才培养系统工程，必须加强理论与实践的统一，加强学科交叉融合，要加强学科集群建设，建立学科交叉集群和联合研究体，打破单一培养模式，突破传统的学科封闭体系，积极创新人才培养模式。通过分析和借鉴相关学科的学科结构、学科组织和学科培养模式，确立生物医学工程与生命科学、医学和工程技术相关学科的关系。在建立学科集群新模式的过程中要以生命科学、医学的实际需求、社会的期望、新工科和新医科的指引为导向，融合相关学科的教学和科研服务于生物医学工程人才培养这一根本目标，在制定人才培养方案时做到学科融合交叉与个性化统一，充分体现融合特色制定合适的应用型的服务于经济发展的社会需求的人才培养体系，使人才培养质量评价标准与社会质量评价标准达到完美统一。

（五）加强“双师”型教学队伍建设，充分发挥产学研一体的培养模式的功用，提升人才培养的适应性

生物医学工程人才培养目标中关键的是要求学生掌握在生命科学和医学中解决问题时所具备的电子技术、计算机技术、信息技术有关的基本理论知识和工程技术方法，具备较强的生命科学、医学与工程科学相交叉融合的应用和研究能力，能够在生物医学工程领域中从事技术开发、应用、研究和管理工作。根据这一目标要求，在人才培养过程中必须贯彻产学研一体、多学科融合的培养思想和理念，不断深化教学内容、改革教学方法和手段、提炼科学的知识体系结构、强化实践教学和情景练习、加强师资队伍建设。作为交叉融合的生物医学工程的教师在专业知识上不仅要有较好的知识交叉、学科融合，同时在解决生命科学和医学的实际问题上也应该能够做到完美无缺。教师不能只孤立地传授某门课程的知识，最重要的是要将这门课程的专业知识应用于解决生命科学和医学的实际问题中，使得专业知识与医学、生命科学融合在一起，这就要求我们要建立起具有这样双重功能的“双师”型教学队伍。 “双师”型教学队伍能够较好地认清行业特点和社会需求，很好地把握生物医学工程学科的发展方向和发展前沿，瞄准新工科和新医科的需求，能够及时地将最新工程技术应用于生命科学和医学，解决实际问题。在“双师”型教学队伍建设过程中，要建立新型的用人制度和激励机制，加强校企联合、校医合作，打破传统的育人模式，努力提高社会对生物医学工程人才的认同感，充分发挥社会力量参与到人才培养过程中，提高生物医学工程人才在社会中的地位和发挥他们应有的才能，推动生物医学工程学科的发展。

（六）生物医学工程人才培养模式改革的实践

安徽医科大学自2009年招收生物医学工程专业学生以来，学校充分发挥医学院校的特色优势，积极响应国家号召，紧跟社会和行业发展需求，不断地完善和改进人才培养模式，提升人才培养质量。

1.确立学校对专业的定位，根据社会需求和产业升级，适时调整生物医学工程专业人才培养方案和课程体系结构，修订专业评价标准

我们根据学校的特点和办学层次确定生物医学工程专业定位为培养服务地方经济发展的应用型技术类人才，主要为企事业单位、综合性医疗机构和医疗设备研究单位输送医学工程技术和医学信息工程毕业生。我们制订相关的培养制度和评价标准，重点体现服务性、工程性和实践性特点，制订相关的激励机制，激励对象包括学生和教师（包括联合培养单位的教学、管理人员）两类人员，充分发挥学生学习的积极性和教学人员的教学、实践和管理积极性。在原有的教学体系和课程设置基础上，[3-5]充分考虑社会需求、行业升级、新工科和新医科特点修订了生物医学工程专业培养体系和课程设置，加强学生的专业思想教育和专业体验，提高学生对专业的认知度和责任感。我们主要进行了“ZQJDJ”的探索和实践，即：增加（Z）生命科学和医学中缺少的专业知识体系；强化（Q）专业知识在生命科学和医学中的实际应用内容；减少（J）知识体系结构中难以在实际应用中体现的内容；调整（D）理论与实践内容相统一的培养计划，适合社会评价标准，增强社会的认同感；加强（J）学科集群建设，体现学科融合特点，对课程结构进一步优化，达到人才培养目标要求和社会认可。

2.跟紧时代要求，加强实验室建设，充分体现新工科、新医科和专业特色

传统教学往往是以课堂讲授为主的一种重理论轻实践的教学，即使有实践但也缺乏实战性和应用性，仅局限于课本内容的教学模式，学生在实践中不能很好地将理论知识和实际应用结合在一起，限制了学生学习的主动性和能力培养。我们紧跟时代发展要求，在服务地方经济发展的前提下，改善教学环境，设置合适的教学情景，挖掘教学资源，充分体现新工科和新医科特点，注重人才培养的实用性。实验内容紧跟行业要求，注重新技术和新材料的运用，更新实验设备，提高实验要求，开展综合性、应用性、设计性和创新性实验教学，激发学生的求知欲，突出培养学生的创新意识和创新能力，充分调动学生学习的主动性，努力将理论与实践结合起来。例如：我们在生理电信号监测中更新要求较高的示波器（HD04104）、频谱分析仪（N9000AEP-004），增加综合性和设计性实验，要求学生通过自己的学习自主设计类似于血压监测仪、心电图机、血氧饱和度监测仪等，这些仪器是真实可用的，学生设计并通过认证后与实际医疗设备相一致，增强了学生的责任感和学习的积极性，学生具有一定的自豪感和成就感，从而提高了专业的认同感。另外，我们还建立了创新实验室，要求学生通过创新实验室积极参加医疗设备的研发、参加全国大学生生物医学工程专业类创新设计竞赛、鼓励学生参加医学信息系统的研发等，从而不断提高其知识实践能力。

3.改革教学模式，改进教学方法，加强“双师”型教学队伍建设，突出专业特点，制订“一人一专”培养方案，提升培养质量

多年来，我们紧紧围绕服务于地方经济发展、行业要求、新工科和新医科特色战略，积极把自身的人才、技术优势结合起来，建立了面向行业和社会的教研、教学、校企、校医为一体的人才培养模式。为了建立多维度的人才培养评价体系，我们成立了专业课程设置与专业教材研究组、大学生创新创业培训中心，并对学生实行导师制，导师由校内教师和校外合作导师组成，为学生制订“一人一专”的人才培养方案。同时，为了突出专业特色，我们还制订了“以理论为基础，以核心课程为主体，以实践为重点，以行业创新为目标”的系列培养项目，强化工程技术。为此，我们建立了生命信息检测、模式识别、生物医学3D打印、生物医学工程实验中心、医学影像图像处理、生物材料、临床工程等实验室和研究室，其目的是为了探索实用的教学模式，探索研究性学习、探究性学习、协作学习的教育理念。除此之外，我们建立了与医院（附属医院，或非直属医院）联合办学、与企业（医疗仪器和电子设计类企业）联合办学的办学模式，要求教学人员既是学校教师又是医、企工程技术人员的“双师”型工作人员（有激励机制保障），加强教师队伍建设，将学生和教师置身于实践操作之中，坚定学生对专业的信心，服务于地方经济发展。我们在这样的培养模式中，不仅使人才培养质量得到了提升，而且还丰富了教学内容，使教师在实际教学过程中得到了更多的面向实际应用的科研课题，提升了教学人员的教学与科研水平，提高了社会对生物医学工程专业人才的认可度、教学人员对专业的热爱程度和教学积极性，可谓一举多得。

四、结语

生物医学工程学科是一个多学科融合与交叉的学科，其人才培养是一项非常复杂的教育系统工程。在新工科和新医科背景下，以医药院校为背景的生物医学工程专业人才培养模式既具有一定的优越性，也具有一定的局限性，我们虽然在这一领域的人才培养过程中做过很多努力和探索，但其培养模式还需要我们继续不断努力地探索、实践和完善。同时，我们希望与同行们一起努力探索出培养生物医学工程行业中具有创新型、实用型人才培养新模式。