产业导向型生物医学工程通专融合课程体系研究

［摘要］

生物医学工程作为一门新兴的交叉学科，培养适应产业需求的高素质人才，不仅需要具备扎实的工程技术知识，还需要对医学相关领域的实际需求有所了解，因此构建系统的课程体系意义重大。通过对生物医学工程专业建设实践，探讨产业导向的生物医学工程通专融合课程体系设计原则、课程设置、实践及评价等。面向行业的生物医学工程通专融合课程体系，使学科知识与专业技能通过实践有效融合，有效促进学生在学习和实践中更好地适应行业需求，实践效果好，社会影响大。［关键词］

产业导向；生物医学工程；通专融合；课程体系一、引言2022年，世界高等教育大会提出了高等教育未来发展的原则，即“培养探究性、批判性思维和创造力”，以及“跨学科、超学科的开放与交流”的变革方向，提出了高等教育未来发展的原则。当前，教育部为应对我国产业发展对人才素质的新要求，积极推进新型工科建设，逐步确立了新时期高等教育人才培养的目标定位——在中国式现代化和新产业革命背景下，打造多学科交叉、通专融合的高素质复合型创新人才[1]。这不仅在学科专业建设上对高校提出了新的要求，还在学科课程设置上给出了新的定位，在学科专业设置上也提出了新的要求。因此，高校应积极响应，探索符合学校发展定位、适应产业发展需求的本科人才培养体系。生物医学工程作为一门涉及医学、工程、生物学等多学科领域的新兴交叉学科，既要有扎实的工程技术知识，又要了解和应用医学领域的实际需求，以培养高素质人才为目标。通专融合是指在高等教育中，将通识教育与专业教育融为一体，使学生在接受专业知识的同时，具有广博的通识教育能力[2]。深入探讨产业导向型生物医学工程通专融合课程体系的研究与实践，以期学生可以在学习专业知识的同时能够获得广泛的知识培养，提高综合素养和跨领域综合能力。二、课程体系设计一般原则《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要和2035年远景目标纲要》指出，建设高质量的教育体系，“把提高国民素质摆在突出重要位置”，强调“提高人的全面发展能力”，强调“培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”，注重“养成勇于创新的精神和健康的人格”，要把教育制度建设成为强调增强“人的整体开发能力”，而取消通识教育和专业教育界限，坚持通专融合的培养方式，构建适合学生发展的课程体系是实现中国特色社会主义高等教育现代化的必由之路。课程体系的构建一般遵循分层分类的结构体系，由纵横向交叉组合而成。在实际操作中，既要符合学校生源实际，又要达到培养目的，既要传承学校的历史传统，又要符合学校的办学实际；既要体现以人为本、传承文化的核心价值观，体现课程设计的实践性、选择性、综合性、产业化的建设原则，又要体现医学类院校的校本特色。可以从以下几个方面着手：（一）产业需求导向主动应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，充分考虑地方相关产业对人才的需求，注重新技术、新产业、新业态培养方案的渗透，从工程技术能力、医学知识、临床实践等方面进行培养，使学生能够更好地适应产业发展的需要。（二）跨学科整合设计通识课程和专业课程的内容时，可以选择一些跨学科的主题或问题作为核心，让通识课程和专业课程在这些主题或问题上进行交叉讨论和学习。将专业理念和产业政策融入通识教育中，将人文情怀和创新能力渗透到专业教育中，使学生在学习专业知识的同时，还能接触到其他学科领域的知识，在学科交叉中培养思维和综合能力。（三）实践教学环节丰富的实践教学环节应设置在课程体系中，包括以项目活动为主要载体的实习、实训、项目实习、非正式课程等，重视学生跨学科领域的培养，注重综合知识的培养，注重创造性思维的培养，使学生在实际工程项目中应用理论知识，培养操作技能和解决实际问题的能力。（四）构建适应新时期教育教学的网络教学资源应用现代化信息技术，将MOOC、微课等在线学习渗透到教育教学的全环节，将VR、AR等虚拟教学资源渗透其中，积极推动教育数字化转型。全面打造课程网络平台，实行网上开课，网上互动课堂；建设虚拟仿真实验课程，建设高水平的虚拟仿真实验室[3]，利用虚拟技术进行浸入体验式实验教学；带领学生开展科研探索性实验，探索创新性实验课程和科研课题。（五）产学研相结合与提供产业实践机会的企业合作实践项目；同时，建立校企双方互利共赢、校企融合的长效合作机制，提升校企融合的质量。在课程体系设计上，应根据学生的兴趣爱好和发展目标，充分考虑产学研结合的模式，针对学生解决实际问题的能力，设置多样化的选修课程和学习路径，推动个性化、多样化人才培养。三、课程体系建设实践“产业是经济发展的关键所在，是一个国家立国之本。”随着国家《产业结构调整指导目录（2024）》发布，明晰了为持续推进我国的新型工业化，对经济社会发展有重大促进作用的产能调整方向。在健康医疗领域鼓励发展的产业方向包括高端医疗器械创新发展、“互联网+医疗健康服务”、智能医疗、医疗影像辅助诊断系统等。立足世界百年未有之大变局的时代背景，以“健康中国2030”为目标，以维护人民群众生命安全和身体健康为第一要务，以发展健康医疗产业为导向，利用高等医学院校优势，建设生物医学工程专业，构建通专融合专业课程体系，培养产业所需的应用型、高素质专门人才，以培养普通高等医学院校为目标，把培养目标定位于普通高等医药院校。具体的研究思路及措施包括：（一）以产业发展为目标设计新工科专业知识逻辑体系，确立适应河北产业发展的人才培养目标坚持以产业需求为导向，在充分考虑河北生物医药工程产业结构的基础上，立足于培养面向医疗器械、放射物理、神经工程与康复、智慧医疗、健康大数据等行业的应用型人才[4]。培养方案要充分考察河北生物医疗器械产业，以服务地方经济发展为重要目标，做好以需求为导向、多学科交叉培养的切实可行的顶层设计。具体做法包括：对需要的实用技能进行深入分析，分类形成培养方向，做到有的放矢、集中发力。具体来说，可以订单式培养为目标，建立多样化、精细化的培养计划；指导校企共建生物医学工程学科与专业，根据产业需求，确定学科发展的主攻方向和需要发展的关键技术。（二）以项目为链条，构建模块化课程体系明确培养方向，完善教材和教学内容，充分融合工科学生所需的基础知识和通识教育，形成工科交叉融合的低年级统一课程，模块化课程以项目为链条在高年级分流。课程体系以医疗器械、医学物理、神经与康复工程、智慧医疗、健康大数据五大产业为目标，从学生认知特点出发，构建条理清晰的知识结构体系，再将课程分为理论教学模块和实践教学模块，提高学生的文化素养和专业知识，提高学生的思想道德素养和创新创业能力，提高学生的文化素养和专业知识，提高学生的思想道德修养。如图1所示，形成模块化的课程结构体系，每个模块课程的目标和方向各不相同。必修与选修、理论与实验、专业教育与通识、专业核心与专业特色、单科与多科有机结合、双创教育与素质教育。具体实践内容包括：1.打破现有专业课程结构，改变人才培养单一和狭窄的问题，按照五大产业划分，强调生物医学工程为医学服务的特点，在教学中特别强调工程技术专业知识与医学的联系及其在医学上的应用[4]，并开展以项目为链条的课程实施。（1）项目选择：在兼顾社会科学和人文学科相关知识的同时，选择一个跨学科的项目作为学习链条的起点，涉及生物医学工程、医学、工程学等多个学科领域。（2）课程整合：项目开始前，学生可接受多门通识课程的培训，帮助学生建立跨学科的思维，培养综合能力，包括科学史、伦理学、沟通技巧等。随着项目的推进，学生接受涵盖生物医学工程、医学、工程等专业知识的相关专业课程培训，帮助学生建立专业技能和知识基础。（3）项目实践：学生在专业课程学习的同时，参与跨学科项目的创新实践中，充分发挥主动性和能动性，以团队合作方式运用所学知识和技能解决实际问题。（4）反思与总结：在项目实践结束后，学生进行反思与总结，结合通识课程中的思维方式和专业课程中的知识要点，对整个项目实践进行深入分析和总结，培养批判性思维和深入探究能力。2．推进专业课程选修。在学校整体协调下，在一年级期末完成公共基础课程学习之后，根据学生的意向和学习能力再实施方向选择，进入与产业相适应的模块化课程系统。理论课与实践课进行整合，由课程入手，在完成培养目标的同时，对课程内容进行拆解和优化，使同类型课程由浅入深，前后连贯，在同类型课程中，加入真实存在的具体项目、案例做依托，使学生真正能感受到学有所用。经过四年的学习使其经历一套完整的项目体系，进而提高学生在实践工作中的知识交叉融合能力。3.通过与各实习基地互动、大学生创新创业、数学建模竞赛、信息职业素养竞赛、电子设计竞赛等活动，再加上本科生导师制、本科生科研培养计划的实施，形成“教—学—用”的滚动循环，学生的动手能力和综合能力得到很大程度的提升，通过与各实习基地的互动交流，学生创新创业，最终使学生的学习、实践、创新、创业等方面的能力、交叉融合的能力得到提高。此外，还要在实践教学过程中进行理念的转换，改变过去以教师为核心的传统教育方式，加强教师与学生之间的互动、交流和启发，在教与学的过程中，真正做到寓教于乐。构建以学生为“主体”，以教师为“主导”，以学生自主学习活动为主的开放式实验教学模式。学生可在大纲规定的时间内，自主选择实验题目，自选时间进行实验，打破专业、班级、时间、空间等方面的限制。4．将通专并重的思政案例有效地融入课程中，培养学生的工科伦理意识。有效地融入课程思政，对于帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观，提高学生的思想道德素质，有利于促进各专业学科之间的交叉融合，对于培养全面发展、富有创新精神和社会责任感的人才具有十分重要的意义。以学生发展为中心，以行业需求为导向，聚焦专业发展过程中的热点、重点问题，构建通专并重的课程思政教育案例库[5]。一方面，我们注重在学校发展史上凝练中国化优秀案例，弘扬学校“红医”精神，在学生道德、思想、文化等方面，通过医学史、医学科技创新技术、管理学、社会学等人文艺术的熏陶，促进通识思政教育，提高学生的综合素质。另一方面，在课程设计等工程教育中引入医学伦理学、环境保护与社会责任等内容，让学生在思考工程项目设计对社会与环境的影响的同时，学习专业知识，培养学生对社会责任与可持续发展的认识。同时，通过指导学生进行创新设计、案例分析、解决实际问题等教学方法，激发学生的创新思维和团队合作精神。这样的教学设计既促进了学生业务水平的提高，又培养了学生的思想道德素质和综合能力，为学生的终身发展奠定了良好的思想基础，达到了课程与思想政治一体化、综合素质和能力全面提高的目的。（三）跨学科建设，打造通专融合、医工融合的科研平台，助力人才培养重点学科的培育和建设，可以使生物医学工程学科能够满足互联网时代和信息化时代人们对健康的需求，使学术创新和人才培养协调发展，为国家和社会健康产业人才培养提供科学依据。通过项目开展，能够充分调动全校及附属医院教师的积极性，快速提升工科专业在医学院校发展速度，加快工科师资建设，大力发展医工结合的科研项目，以科研促进教学，以科研促进师生互动，提高学生的科研实践能力。具体做法包括：成立科研团队，交叉融合；建立以临床问题为导向的项目组，把基础和临床结合起来，把医学和工程结合起来；整合全校博士群体，定期组织科学研讨、学术沙龙，交流科研思路。（四）开展校企合作，共同组建“双师型”教学团队，订单式培养产业急需人才积极开展校企合作，推动建立适应企业的理论教学模式，在学校教学科研环节融入企业和行业需求，从企业引进工程师进入工科教学队伍。同时鼓励教师自我学习、自我完善，勇于担任实践教学；充分利用医学院校的优势，要求专业性较单一的理工科教师到附属医院去了解临床问题，同时按计划听取医学相关课程，鼓励年轻教师去企业、高校进修。具体措施包括：与医学影像技术、三维数字医学、3D打印、医学信息管理系统等互联网企业建立校企合作，建立长期稳定的实习基地，开展有效的科研合作项目。（五）质量监控，通过学科交叉整合能力达成新工科的建设目标在于构建新的工科专业结构，促进现有工科交叉复合、工科与其他学科交叉融合、应用科学向工科延伸，孕育形成新的交叉学科专业。学生知识技能复合程度和实践能力的形成与评价是新工科建设面临的重要课题。针对交叉学科学生能力达成的评价方法，采取大数据技术，对学生完成多门课程学习后形成的知识网络和实践能力进行观测，并将其知识与技能的融会贯通具体到人的量化评价，突破现有的课程导向评价机制。四、建设总结以学生为中心，以产业需求为导向，构建通专融合的专业核心课程体系，有利于实现专业建设精准定位和产业化人才精准培养。学生通过实践，不仅在工程技术方面有了扎实的基础，还通过医学基础课程和临床实践课程的学习，增强了对医学领域的理解和应用能力。跨专业课程的设置，推动了学生的跨领域思考发展，促进了学生创新能力的提高。在这一过程中，学生可结合职业规划，自主选择专业学习方向，并通过不同方向的项目链条式实践，强化综合应用知识及分析问题的能力。教师通过可持续发展的校企合作科研实习项目、各类实习基地的建设，为学生全面了解行业动态，为学生今后职业发展奠定良好基础提供了与行业相结合的机会。通过接触真实的工作环境和现实问题，进一步提高实习和就业竞争力，增强他们的动手能力和解决问题的能力。另外，分方向模块化课程体系建设促进了不同学科背景教师之间的通力合作，有利于推动医工、医理协同发展。与企业、医院等合作也为教师提供了更多的教学科研资源、思政案例及实践案例，丰富了课程内容和教学方法，有效提升了教学能力和教学质量