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1.1研究对象的选择
我国现有127所高等学校开展生物医学工程专业本专科人才培养工作,其中96所为综合性或单科性理工类院校,31所为单科性医科院校。所有院校的专业课程体系结构中都开设了人文社科类、医学类基础类、理工类基础课程、工程类核心课程及其相关选修课程,不同院校的课程体系结构不同,在学分、学时及其实施等多方面有不同程度的偏颇。一般来说,多数综合性或理工类高校偏向于电子类、计算机类等理工方向,多数医科类高校侧重于生物材料与生物力学、影像工程、医学物理、医学仪器等领域。我们从10所国家特色专业建设点高校中选择了“单科性院校———南方医科大学”和“综合性院校———湖北科技学院”的生物医学工程专业(医学物理方向)的课程体系进行比较分析研究。
1.2研究资料的主要来源
南方医科大学的研究资料来源于该校生物医学工程学院提供的专业培养方案的电子版和该校特色专业建设点主页;湖北科技学院的研究资料主要来源于原咸宁学院教务处编印的本科人才培养方案(2010年版)、学院主页及其他查询调研。
1.3主要研究方法
基本研究方法参照笔者前期生物医学工程专业课程体系研究的思路[2],文献材料的收集研究采用系统研究法、比较法、统计法对院校专业、课程设置等多维要素进行多方面的比较分析,找出特点、规律,发现存在的问题,以求得启示。
2南方医科大学生物医学工程专业(医学物理方向)本科课程体系
2.1生物医学工程专业本科简况
南方医科大学(以下简称南医大)生物医学工程专业本科及其相关专业有医学影像工程、医学信息工程、医学仪器检测、医学物理、电子信息工程和计算机科学与技术等专业办学方向,还有“卓越工程师培养计划”。2007年成为教育部高等学校第一类特色专业建设点,并建设有国家级精品课程1门、省级精品课程和研究生示范课程多门,出版了国家级教材多部,多次获广东省教学成果奖。
2.2生物医学工程专业(医学物理方向)核心课程群
南医大生物医学工程专业的主干核心课程有高等数学、大学物理、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计、微机原理与接口技术、人体解剖学、生理学、医用X线机系统原理、现代医学成像技术、数字图像处理、大型医疗设备质量保证、医学电子仪器原理与设计、放射物理与防护、放射治疗学、肿瘤放射物理学、医学影像学、核医学等。
2.3生物医学院工程专业(医学物理方向)课程结构
南医大生物医学工程专业的课程体系结构分为政治理论与人文素质课程、公共基础课、学科基础课、专业课四段式课程构架模式。课程总学分/总学时为150学分/2668学时,其中理论课与实验实践的学时比例为2199∶469(1∶0.21),必修课与专选课的学分比例为102.5∶47.5(1∶0.46),学时比例为1804∶864(1∶0.48)。
2.4集中实践训练环节
南医大的集中实践训练折合为32周、1280学时。其中,模电课程设计1周、40学时;数电课程设计1周、40学时;信息技术、放射治疗计划、软件工程等课程设计各2周,均为80学时;生产实习4周、160学时;毕业设计(论文)14周、560学时;军训与劳动2周、80学时;创新课程4学分、160学时。
课程体系中的主要课程及其相应目标决定毕业生未来的就业岗位和就业方向。南医大生物医学工程专业(医学物理方向)本科毕业生就业方向主要是在医疗卫生机构从事医学物理师的工作,也可在医学科研机构、高等院校、企事业单位从事医学物理方面的研究、教学、开发和管理工作,还可攻读本学科或相关学科硕士学位。
3湖北科技学院生物医学工程专业(医学物理方向)本科课程体系
3.1生物医学工程专业本科简况
湖北科技学院(以下简称湖科院)生物医学工程专业本科及其相关专业有医学仪器、医学影像工程、医学物理、医学信息工程、听力学、眼视光学(注:医学信息工程、眼视光学、听力学方向没有正式纳入人才培养计划实施中)6个培养方向。2007年生物医学工程专业获省级品牌专业,2009年成为教育部财政部高等学校第一类特色专业建设点,并建设有3门校级精品课程,出版了医用传感器、医学影像设备、医学物理学、医疗器械营销实务等多部国家级教材,多次获得湖北省教育厅、市级教学成果奖。
3.2生物医学工程专业(医学物理方向)核心课程群
湖科院生物医学工程专业的主干核心课程有高等数学、普通物理学、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、数字信号处理、医学图像处理、医学成像系统、基础医学概论、放射肿瘤学、生物物理学、放射物理与防护、医学影像学、核医学、医用传感器、放疗与核医学仪器、放疗物理与放疗技术等。
3.3生物医学院工程专业课程结构
湖科院生物医学工程专业的课程体系分为通识教育课(通识教育必修课、通识教育选修课)、学科基础必修课、专业课(专业必修课、专业选修课)三段式五层次课程构架模式。课程中的总学分/总学时为158学分/2810学时,其中理论课与实验实践的学时比例为2260∶550(1∶0.24);必修课与专选课的学分比例是121∶37(1∶0.31),学时比例是2180∶630(1∶0.29)。
3.4集中实践训练环节
湖科院的集中实践训练共47周,其中专业实习26周、毕业设计(论文)10周、就业实践8周、军训3周;而劳动教育、社会实践、课程实习分散安排,放疗技术、医学仪器设备、模电、数电等课程设计教学团队分散实施,没有记入训练周。
3.5本科毕业生基本就业方向
湖科院生物医学工程专业(医学物理方向)本科毕业生就业方向主要是在二级以上医院配合放疗医师制定放射治疗方案,实施治疗方案;在其他医疗卫生保健机构从事医疗仪器、设备使用维护与维修;也可攻读本学科或相关学科硕士学位。
4生物医学工程专业(医学物理方向)本科课程体系的比较分析
4.1专业课程体系架构的比较分析
南医大生物医学工程专业(医学物理方向)本科课程结构由政治理论与人文素质课程、公共基础课程、学科基础课程、专业课程四段式课程构成。公共基础课程只开设必修课,其他每段课程均开设必修课、选修课,段内必修课与选修课交织在一起。而湖科院生物医学工程专业(医学物理方向)本科课程结构由通识教育课程、学科基础课程和专业课程三段式五层次课程结构组成。学科基础课程没开设选修课,通识教育课程、专业课程均开设必修课、选修课二层次。南医大是为数不多的没有开设医用化学课,却把C语言程序设计课程纳入核心课程的院校,未开设医用化学课程表明专业远离生物或高分子材料类的发展方向。南医大将高等数学、大学物理学列入公共基础课程可能是因为该校属于单科性医科院校,故将其列入所有专业的公共课。南医大公共基础课程没有选修课,湖科院则是学科基础课程中未设选修课。这意味着在公共基础课、学科基础课段建立大一统的具有相对稳定性的课程教育平台有利于实现大基础、宽口径、后分流的人才培养模式的选择与创新,适合于拓展专业培养方向,而南医大更能体现出平台宽口径。从医疗市场及其个性化课程来看,湖科院没有开设临床医学概论课程,而南医大开了56学时,这显示出湖科院面向市场的个性化课程存在缺陷,没有很好地研究未来就业岗位需要的人才。两所院校的共同缺点是均没有开设放射治疗剂量学课程。
4.2课程体系教学任务备配的比较分析
4.2.1专业课程总学分、总学时、理论课与实验学时比例的比较分析经过比较可以看出,湖科院的学分、学时、理论课与实验学时比例分别高出南医大8学分/142学时,比例高出1∶0.03,但差异相差无几。上海交通大学的生物医学工程专业课程总学时为1831学时,实验课学时为243,占总学时的13.3%[3]。与上海交大相比,两所院校的比例均高于上海交大,这显示了211工程大学人才培养重理论教学与实践研发、重自主学习之源。4.2.2必修课与专选课的比较分析选修课是课程结构中必要的组成部分,是对必修课的优化性的适时、适宜性补充,可弥补教学计划中课程内容的不足,调和、衔接课程内容的顺序性,也可适应市场与社会发展的需要。南医大的必修课与选修课学分、学时比例分别是1∶0.46、1∶0.48,而湖科院则是1∶0.31、1∶0.29。这表明南医大的选修课学分、学时比例高于湖科院,且选修课偏重于学科基础课程和专业课,容易造成学科、课程与教材建设方向性不明,专业建设稳定性差。笔者建议,开设选修课学时数以不超过必修课的10%为宜,有些课程还可以专题讲座的形式进行[4]。学科基础课程不开选修课最适合建立宽口径的专业培养平台,以保持课程稳定,在这方面湖科院做得较好。4.2.3学科基础课程学分、学时、理论与实践学时比例的比较分析学科基础课程学分、学时分配数据从表1和表2中可看出,湖科院的学科基础课为67学分,高于南医大的54.5学分,高出12.5学分;湖科院的学时为1161,高于南医大的950,高出211学时;南医大的理论∶实践的学时比例是808∶142(1∶0.18),而湖科院的理论∶实践的学时比例是896∶265(1∶0.30),高出1∶0.12。如果从学科基础课的学分、学时占总学分、学时的比例看,湖科院为40.7%、41.3%,南医大是36.4%、35.6%,两所院校差异相差无几,但是理论∶实践的学时比例高出1∶0.12,有非常显著性的差异,显示出湖科院在学科基础课教学中重实践教学,着重培养学生的基本技能。这种差异性反映出湖科院是综合性院校,涵盖医学、理学、工学等十大学科门类,组建了18个教学院部,给实践教学创建了良好的条件和丰富的共享资源。4.2.4医学课程学时的比较分析南医大开设的医学课程是人体解剖学、生理学、病理学、放射生物学、放射治疗学、医学影像学、核医学、临床医学概论,总学时为336学时。湖科院开设的医学课程是基础医学概论(解剖、生理、生化)、细胞生物学、放射生物学、病理解剖学、病理生理学、核医学、放射诊断学,总学时是37时。从学时比较来看,湖科院的医学课程学时高出南医大43学时,两所院校开设的医学课程门数与学时数相差不大。两所院校的比较分析与赵娜等人报道的“医学院校开设的医学基础课程比例高于理工院校,能够为该专业的学生提供较为系统的医学类课程教育,完善学生的临床知识体系,有助于该专业教学和科研水平的提高”论点不符[5]。从邓军民等人的报道资料看,首都医科大学的生物医学工程学院开设的医学课程有6门,共472学时[6],远高于同质同类院校的南医大的260学时,也高于综合类院校的湖科院的175学时。
4.3专业课程与就业方向的比较分析
从整体上讲,主要课程的设置要面向社会、面向市场,在很大程度上决定、支撑着就业方向、就业岗位。两所院校对就业方向的总体整合表述主要是在医疗卫生机构从事放疗方案的研制与放疗技术工作,也可攻读本学科或相关学科硕士学位。南医大的就业方向偏重在医疗卫生机构从事医学物理师的工作,也可在科研机构、高等院校、企事业单位、医疗科研机构从事科研、教学、开发和管理工作。而湖科院则偏重于在二级以上医院配合放疗医师制定放射治疗方案,实施治疗方案;也可以在医疗卫生保健机构从事医疗仪器、设备的使用维护与维修。这些都是对各高校的办学特色的理性表述。
4.4集中实践教学环节的比较分析
实践教学环节是集中培养学生动手能力的主要措施。南医大的集中实践训练为32周,与湖科院的47周相比,从表面上看少了15周,但由于各校的集中实践教学环节方式、方法与途径各异,比较的实际意义不大。两所院校的集中实践教学环节虽各有长短,但都没有达到高等学校理工类人才培养的基本要求和标准。但与泰山医学院应用物理学专业(医学物理学方向)的实践教学环节为59个训练周相比,两所院校的实践教学环节训练周太少。湖科院的微机在医学仪器中的应用、放疗仪器设备的设计、放疗与核医学仪器、放射物理与防护、放疗物理技术等课程设计在操作层面上分别由医学仪器、医学物理教学团队分散安排,这也是一个值得探讨的问题。
5创新专业人才培养方案,优化课程体系目标的几点建议
通过专业课程体系的比较分析,依据生物医学工程专业人才培养的社会需要,借助生物医学工程教育专业本科国家标准建设的向导,配合专业评估与专业认证的实施为载体的课程体系,现提出以下几点建议。
5.1坚持办学理念创新,探究专业培养创新的前沿,明确专业培养目标
理念创新与目标要求可参照东北大学生物医学工程专业的培养目标,综合利用中外优秀的办学资源,发挥国内外企业、集团公司的科研、教学和市场优势,实现“产、学、研”合作与合作教育,培养适应生物医学工程学科前沿的科技领域的发展需要,精通专业基础理论、专业知识与技能,具有创新意识、创造能力的高级专业人才。
5.2深化课程体系改革,优化、纯化课程知识结构
(1)当代课程体系改革宜突破传统三段式的课程结构,建议建立新三段式九层次课程结构,每段课程均开设必修课和选修课。以西安交通大学的生物医学工程专业课程体系为例,通识教育课程分为思想政治教育、国防教育、大学英语、计算机等不断教育课程和公共基础通识教育课程;学科教育课程分为基础科学教育课程、专业主干课程、专业课程;集中实践教学分为毕业设计、课程设计、放疗技术实践、课外实践(社会实践、科技与竞技活动)。(2)必设临床医学概论、放射治疗剂量课程,且其课程教学时数不低于180学时,有利于提高放疗计划方案制定的参与性、科学性和临床放疗的合理性,提高放疗质量与效益。(3)学习清华大学,结合本校特点探索夏季小学期制,满足学生的个性化课程选修,拓展实践的时间、空间,采用多元教学及实践活动设计,全面提高人才培养质量。
5.3明确课程体系改革思想,规范课程主导原则
课程体系设置可参照浙江大学的生物医学工程专业,主要课程设置有计算机与网络技术、电子电路设计、传感器与仪器设计、信息与图像处理、生命科学类五大模块。要求在课程体系的结构、内容之间,其知识容量应该有合理的比例,淡化学科自身的重要性,打破学科界限,避免结构与知识出现较大的偏颇局面,也应避免面向市场、就业岗位的选修课冲淡学科基础或主干课程,对开设的选修课一定要突出个性化。另外,鼓励将学科前沿的新知识、新技术、新成果快速引入主要课程内容中,拓宽学生的知识视野。
5.4谋划课程体系策略,控制课程教学时数比例
根据国家级特色专业建设质量工程评估体系的要求,四年制本科生物医学工程专业人才培养的实际需要,课程总学时应控制在2600~2800。课程学时分配应适度减少专业课学时,相对增加实践教学学时,适量增加选修课和学生自主学习的时间和空间,减轻学生负担。对理论与实践课学时的比例控制,原则上要求研究型高校在增加学科基础课理论学时的同时,宜将理论与实践课程的学时比例控制在1∶0.3左右,专业课控制在1∶0.4左右;而教学型高校宜适度减少学科基础课,把理论与实践课程的学时比例控制在1∶0.35左右,专业课控制在1∶0.45左右。专业课程体系中的所有课程都必须以不同程度、形式、方法开展实践教学,尤其是要注重专业课。
6结语
美国生物医学工程本科教育注重学生生物医学以及相关的工程学背景双方向的培养,使学生不仅在生物医学工程、生物医学科学及其相关领域内可以继续深造,同时能为在医学、管理和法律等方面继续谋求发展打下坚实基础[2]。通过分析约翰霍普金斯和凯斯西部保留地2个美国具有代表性的大学的学生毕业情况,发现在过去几年里约有2/3生物医学工程本科毕业生选择继续深造,研究方向涉及医学、生物学和工程学在内的各个领域。美国生物医学工程本科教育的培养目标集中在如何提高学生运用数学、物理学、工程学的原理去解决医学问题的能力,培养学生在相关研究领域的学习兴趣,筑牢学生在职业中的实践基础抑或拓展其未来继续深造的可能性,加强学生对职业操守与伦理责任的认识。我国生物医学工程本科教育的培养目标相比美国较具体,主要是以适应岗位需求导向为教育思路,注重培养学生的专业性,毕业生所从事的研究及工作领域相比之下较为局限,缺乏为毕业生后续发展奠基和能力塑造的前瞻性。中美生物医学工程本科教育培养目标出现如此的差异化,主要因为两国在生物医学工程领域发展的阶段、程度及背景上存在差距,这重点反映在教育理念上的不同:美国更加注重本科通识性教育和职业素质的培养,特别是学生可持续发展能力和产业服务技能的培养;中国仍然是以专业化的教育为主,更加注重培养学生在具体专业领域内从事具体工作的技能。
2师资队伍之比较
在美国高校的生物医学工程专业,不仅有负责课程性教学、专业化指导以及自身科研的本系导师,还拥有大量外系以及与研究所联合的教师。以霍普金斯大学为例,它的生物医学工程专业拥有100多名教师,但其本系的教师只有42名,其他均为外系教师,这些教师主要来自于药学院和工程学院。其学科背景更是丰富,涉及到电子学、材料学、数学及统计学、机械、化工等诸多方面,这种充分利用学科间的优势进行教学的模式,不仅丰富了生物医学工程专业,更为共同促进学科发展发挥了强大的推动作用[3]。随着近些年的发展,我国各高校的生物医学工程专业的师资水平有了显著提升。但与美国相比,在联合培养方面还有一定的欠缺,在与其他专业相关领域专家教授的联系方面做的还不够,各高校间的交流程度有待提升。
3课程设置之比较
美国高校的本科课程突出通识化、职业化,学制采用四年制,课程主要分为5个方面:(1)科学基本知识;(2)工程类核心课程;(3)生物医学类核心课程;(4)人文与社会科学;(5)工程类选修课程。其中工程类核心课程类似于国内的专业基础课,而工程类选修课类似于专业课[4]。在4a本科教育中,第1a主要进行通才教育,学习基础知识;第2a学生可根据个人兴趣及就业取向选择主修专业,学校安排相关专业领域的教师帮助选修工程课程并进行科研实践研究指导;最后2a学生则主要进行某一传统工程领域及其生物应用方面的学习。美国生物医学工程本科教育以能力为导向,特别关注于知识背景领域的宽度以及课程与职业发展的密切性,重视人文、社会科学等方面的教育,为今后学生在职业选择上创造了广泛有利的发展条件。我国生物医学工程本科的课程设置则主要集中于影像设备和医学电子工程学这种更为专业化的课程上,基本上没有高校针对生物医学工程自身产业化的过程及其背景等相关知识进行认知性教育。相对于专业教育,在学生职业素养和人文素质方面的培养稍显不足。学生本人对专业课程的自主选择度不高,能够选择的专业课程有一定的局限性。由此可见,我国的生物医学工程本科教育课程设置更加突出技术性和专业性,学科之间的跨度不够,学科交叉性不足,很难实现学科间的共同促进和发展,导致能够帮助学生在未来的职业选择和发展中跨领域发展的可能性降低。各高校在教学科研方面的特长开展,联系实际不够紧密,过分强调专业型技术人才培养,一定程度上与当前知识快速更新的时代脱节。
4实验实践能力之比较
美国高校非常重视学生实验实践能力的培养。生物医学工程专业最早在美国发展,积累下了丰厚的科研基础力量,并且大多高校具备条件优越的实验室,且实验室资源十分充足,为学生科研实践能力的提升提供了优越的条件。例如,哥伦比亚大学和莱斯大学在生物医学工程本科教育中,实验室课程占很大比例;杜克大学重视培养该专业的学生在实验中解决实际问题的能力;弗吉尼亚大学生物医学工程专业的实验课程平均每周超过3h。由于我国生物医学工程专业发展时间相对较晚,目前各高校的专业实验室资源有限,并且对本科生不完全开放,实验条件相对落后,因而在课程设置中实验课比重相对较少。另外,在实践实验能力培养方面相比之下重视程度不高,设置的实验课多半是验证性实验等,缺乏创新性,不能充分调动学生的积极性,也不能发挥学生的主观能动性,因此学生的动手能力得不到充分有效的锻炼。据统计,我国许多高校本科生的实验课时不到总课时的1/6,较美国高校水平差距较大。
5对我国生物医学工程专业本科人才培养发展模式的启示
通过比较中美两国生物医学工程专业本科人才培养模式,发现了我国在该专业本科教育领域存在的不足。针对如何更好地开展生物医学工程本科人才培养,更好地发展我国生物医学工程教育,总结了以下感受与启示。(1)结合我国生物医学工程的发展趋势,确立适合我国生物医学工程发展现状的人才培养目标。目前,我国生物医学工程专业还处于发展的初期阶段,但伴随我国经济的持续发展、技术领域的更新进步,该专业将会进入到一个快速发展的时期。因此,我国生物医学工程本科教育应适当借鉴美国高校的培养模式,更加注重为研究生培养打下坚实基础,而本科阶段主要集中在理工基础知识的掌握以及生物学与医学背景的了解上,从而为学生下一阶段在某个研究领域的继续深造创造有利条件[5]。同时,我国生物医学工程本科教育还要注意与产业发展相结合,致力于培养既能推动科研发展又能满足产业化需求的高素质复合型人才,为该专业下阶段的跨越式发展进行力量储备。(2)根据学科发展的规律及特点,逐步实现我国高校师资队伍的有机整合。生物医学工程专业属于交叉学科,是理、工、医等多学科的交织融合。美国生物医学工程本科教育的教师很多都是各学科分支的领军人物,将他们整合在一起组成师资队伍顺应了学科发展规律,发展势头必然明显。随着我国生物医学工程专业的发展,目前国内也有一大批该领域的专家学者,他们在各自的研究领域都有着不菲的成绩,掌握着丰富的理论知识与科技前沿技术,对临床需求有着深刻的认识与理解。因此,各高校在师资队伍建设方面应当充分考虑生物医学工程专业的发展规律,真正理解交叉学科的内涵,一方面通过高校联合优势,集中解决各个分支专业的教学问题;另一方面,尽可能将该领域的专家融入到教育队伍当中,高效整合师资队伍,使其充分体现医工融合的特点,从而为学生提供优质的教学资源,使其真正领会医工结合的真谛与内涵,那么优秀的生物医学工程人才必将源源不断地被挖掘、培养出来。(3)筑牢学生人文素养基础,强化学生实践能力,课程体系设置应基于产业市场需求和科研发展。美国生物医学工程的本科课程尤其以专业课程设置突出其学科本身涉及面广的特点,同时注重学生人文素质的综合培养以及实验实践能力的有效锻炼,具有相当的灵活性,并且能够结合科研优势突显重点。我国开设生物医学工程的各高校应该充分借鉴学习这些经验做法,并结合各高校的实际情况,贴合自身的科研方向与优势,有针对性地指导学生进行科研实践,提升学生的实验实践能力。同时,要强化研究与产业的双方面发展,将市场需求纳入课程设置的考虑因素,并且融合学生自身的兴趣及未来就业形势等相关方面,灵活创新地设计课程,争取培养出具有特点鲜明的、发展方向广泛的、综合素质与竞争力强大的医工人才。
6结语
1临床医学工程专业课程体系的调整
1.1医学院校临床医学工程应用型人才培养目标医学院校的临床医学工程应用型人才以医疗设备的全程技术管理、信息系统的维护、影像工程科等为主。通过4年专业学习,学生对于医疗仪器有比较深入的了解,侧重于理论的应用,能够对仪器进行基本的保养、维护和一般性维修;对于仪器的医学应用比较了解,在医生和仪器提供者之间起桥梁作用,承担部分仪器的高效使用、改造等任务。同时也可以成为医学仪器生产厂家的运行、维护、安装、研发等专业技术人才。
1.2专业课程以原理为基础,兼顾应用坚持“重人品,厚基础,强能力,宽适应”的人才培养模式[5],接受先进的理论和技术。专业课程设置可分以下几大类:医学仪器与图像处理类,包括电路、数字图像处理、传感器等;微机原理以及应用类,包括单片机、计算机原理及应用、医学信息系统等;医学基础类,包括系统解剖学、生理学等;生物医学工程专业课程,包括生物力学、生物材料、医学传感器等。教学以“学为主,教为导”的方法,采取启发式、讨论式教学[6]。授课以原理为基础,不要求复杂的公式推导,但是要有定性的概念,例如超声探头高频低频的应用差别。由于设备更新换代很快,无需纠结于某个特定型号的设备并研究其具体功能,应概括性介绍医学设备的应用。开设理论教学与实地教学相结合,与医院合作,组织学生到医院参观学习,请相关业务人员介绍医疗仪器和系统的软件以及硬件设备,及其实际运行情况,使学生有更直观的认识。
1.3引入医疗器械风险管理的概念,加强学生医疗风险意识在基础专业课程教学的同时,引入医疗器械风险管理的概念。表1为制造商对某设备风险的可能性评估。表格左列为危险的可能性分类,首行为危险的严重性分类,阴影区是可用性测试工程师优先考虑的内容。风险分为R1、R2、R3、R4、R5、R6等6个等级。医疗器械的风险管理贯穿于产品的整个寿命周期,在设备的使用过程中仍可能存在,因此医疗工程人员需要具有医疗风险意识。在教学中,引入医疗器械风险管理的概念,让学生了解医疗环境下多种因素都有可能造成医疗设备的使用风险,同时让学生感到学习临床医学工程在医院工作“有用武之地”。
1.4以研带教,直观认识医疗风险在理论学习的基础上兼顾研究和应用,培养学生科研能力的同时,加深学生对医疗风险的认识程度。例如,我们对RFID标签在高磁场下应用的安全性进行测评[7-8],通过实验发现,13.56M无源RFID标签作为患者标识,在1.5T磁场下持续使用对自身安全正确使用没有影响,但是其可能影响核磁成像的信号及噪声水平,形成伪影,见图1。由此可见,通过简单的研究发现临床环境中风险因素随时可能被引入。开展创新性研究实验,在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的同时,提升学生对临床医学工程专业的兴趣,更有利于学生今后的择业意向。
关键词:生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法
生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识,具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。
生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员,但经过近50年的发展,四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领,或是提供了理工科和医学学习经历,将各学科知识叠加,学生很难将各学科融会贯通,并应用于实际工作中。为此,如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色,脱颖而出是值得我们思考的问题,课程建设是专业培养的基础,在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。
生物医学工程专业众多门专业基础课中,电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系,本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此,电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性,现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足,提出几点思考与建议。
一、电子类基础课程特点
电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课,也是多门专业课程的先行课,为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点:第一,具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程,并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二,课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强。这一特点导致学生出现两极分化,理论扎实的学生,学习兴趣越来越浓;而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习,实践动手能力也得不到提高,更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。
二、教学中存在的问题
1.学生缺乏学习兴趣
由于学生报考时对所报专业不了解,盲目选择,使得原本爱好医学的学生选择了该专业,入学后开始抱怨选错了专业,继而也把这种情绪带到了学习中;另外,电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路,以及对各种电路的结构和工作原理分析,电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的,如果学生电子类某一科学习不好,会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。
总之,一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点,使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣,甚至在学习中出现倦怠情绪,要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的,对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下,我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣,使他们对这个专业充满希望,对电子技术类课程提高重视程度。
2.教材选择对电子类课程的影响
生物医学工程专业具有知识覆盖面广,但每科研究深度浅等特点,因此在教材的选择上也要配合专业特点,选择难易程度适度,能为专业课服务的合适教材。
我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用,但知识的深度和难度偏大,学生在计划学时内很难消化理解。课时少,授课内容多,难度又大,无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见,教材的选择对于适应教学需求,学科体系的建设,学生学习兴趣的培养都很重要。
3.医学院校理工科教师医学知识薄弱
医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景,而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关,导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此,医学院校理工科教师应该普及医学知识,这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例,为医学仪器课程的开展做好准备,为专业课奠定基础。
三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法
1.采用多种教学方法相结合
对于电子类课程,由于具有课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强等特点,采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味,教学效果不明显,教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来,尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习,教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题,教师仍然是课堂的主导,学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习,既完成了任务,达到教学要求,又提高了学生学习和思维能力。
2.实验课程采用项目教学法,激发学生学习兴趣
与其他学科不同,每一门电子类课程都有相关的实验课程,学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外,还需要开展一些综合性实验环节,以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目,如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分,各部分再组成一个设计项目,有能力的学生任项目组长,其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路,由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下,学生学习的积极性会被充分调动,实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高,为日后走向工作岗位积累经验。
四、结论
本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策,实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处,该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此,生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展,借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式,实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展,为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。
参考文献:
[1]王能河,但汉久.生物医学工程专业(医学影像工程)本科课程体系比较研究[J].现代仪器与医疗,2013,19(2):70-74.
[关键词]实习基地 建设 作用 生物医学工程
[文献标识码]A [中图分类号]TP29
一、引言
高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。生产实习是教学计划中一个重要的实践性教学环节[1]。校外实习基地是保证学生顺利进行生产实习的重要保障。校外实习是强化专业知识、增加学生感性认识和创新能力的重要综合性教学环节。校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带。建立高质量、稳定的校外实习基地为学生迅速将所学专业知识转化为实际的动手能力提供了重要保障,同时可以帮助学生运用所学的知识发现生产中存在的问题,并提出解决问题的合理建议,提高生产效率[2]。校外基地的建设是实践教学的基础,其好坏直接影响到学生的培养质量。
二、校外实习基地建设情况
(一)校外实习基地的初步选择
长期的实习教学实践,使我们体会到频繁更换实习地点和单位是很难深入进行实习教学的。稳定的校外实习基地是搞好实习的先决条件。没有稳定的校外实习基地就没有稳定的教学秩序,教学计划也不能顺利进行。因此建立稳定的校外实习基地是提高生产实习质量的关键[3]。首先是校外实习基地选择原则和要求。生物医学工程专业校外教学实习基地的初步选择原则是要求二级甲等以上集医疗、教学、科研、预防、保健、急救、培训、病因与预防研究于一体的综合性或专科性医院,适合生物医学工程专业 (生理信号检测与处理及光电医疗仪器方向) 学生教学实习;医院医疗仪器、设备齐全、技术先进,能满足本科生产实纲的要求,医院重视本科生实习,并有指导本科生实习的责任和能力;交通方便,并能节约实习开支。其次是基地建设与发展目标。教学实习医院要以指导本科生生产实习为核心,把培养本科生专业实践能力作为高等教育的实践教学重要任务之一,培养学生理论联系实际、提高学生整体素质与创新精神。把建设的重点放在生物医学医学工程专业(光电医疗方向),充分利用生物医学工程、电子技术、计算机与信息科学等领域的一线工程技术岗位,利用所拥有的先进医学诊断与治疗仪器设备,培育由一线临床技师、工程技术专家组成的实习教学教师队伍,形成以实习促实践教学、以实习巩固专业知识的培养模式。根据以上要求,生命科学技术学院和吉林省前卫医院共同制订实习教学,确立生物医学工程专业教学实习基地。
(二)校外实习时间的选择
要正确地选择生产实习的时间,需要结合生物医学工程专业的课程设置。因为如果生产实习时间安排较早,学生掌握的专业知识有限,不可能较为全面的分析了解医疗仪器的生产和使用, 更谈不上对某些问题作一定研究。通过实习,学生只能获得局部的认识,达不到实习目的。因此,我们把生产实习时间安排在第三学年第二学期期末。这时学生已学完了数字图像处理,内容有图像分类、图像编码、图像压缩和增强复原;同时学习了数字信号处理,内容有数字滤波器、傅里叶变换、拉普拉斯变换和频谱分析等。根据教学计划,学生对基础理论的学习已基本结束,即将进入专业理论和专业课程的学习阶段。此时他们对仪器的总体构成及各部分的原理有了整体认识和具有对信号处理与分析的能力,并初步掌握了研究医学信号的基本方法和设计医疗仪器应遵循的原则。因此,他们具备了医疗仪器设计及生产过程所必要的基础理论。实践表明,在实习中学生能够结合生产实际,复习、巩固和综合运用学过的基础理论,实习内容全面、丰富并具有一定的深度,同时能够发现新问题,为后继课程的学习打下良好的基础[4]。
(三)校外实习指导教师队伍建设
实习指导工作需要一支经验丰富、结构合理、吃苦耐劳、责任心强的师资队伍[5]。学院鼓励教师去生产一线,了解实习基地的经营、生产和管理情况,掌握学生生产实习的具体内容。同时,实习基地也应将指导教师定期送到高校进行理论培训,巩固专业知识和基础理论,了解生物医学工程学科的发展前沿,这样对学生的指导将更有针对性和指导性,也能解决实习基地的知识更新问题。此外,还聘请吉林省前卫医院的优秀员工为校外教学实习基地教师,指导生产实习工作。实习基地的医学工程或医疗技术人员对实习基地熟悉,基地安排有教学、科研与管理经验的中级以上技术职务人员作为实习指导教师,负责讲解实际操作或维修管理医疗设备时的常见问题,并且提出问题,让学生们自己分析解决。
三、校外实习基地的教学效果
(一)生产实习内容
根据教学大纲要求,结合生物医学工程本科教学实习实际情况,制定出切实可行的教学计划。实习内容根据医疗仪器的分类:诊断类医疗设备包括X 射线诊断设备、CT诊断设备、MRI诊断设备、超声诊断设备、内窥镜检查设备、生化分析设备等(占学时65%);治疗类设备包括电疗设备、光疗设备、超声治疗设备等(占学时25%)。同时,对于设备管理要求了解、熟悉设备的生产许可、安装、维护、报废鉴定等流程,医疗设备档案管理等(占学时10%)。聘请校外教学实习基地教师,充实实习教学师资队伍,提高了实习效果。实习过程中的实习讲座环节由相关外聘实习教师主讲、指导,通过与学生互动,丰富了学生专业知识面,实习效果显著。如在电诊设备专题讲座中,电诊室陈主任非常重视生产实习的教学工作,热心指导学生实习,为学生现场演示超声诊断设备的使用,并详细介绍超声的成像原理,让大家讨论超声成像的不足及改进的方面。通过专题讲座及现场演示,使学生亲身体会到医疗仪器所涉及的理论知识,让学生对后续的专业课程更感兴趣,更能发现当前设备的不足,提出自己的建议,提高学习效果。
(二)生产实习的模式
在生产实习模式上,我们特别强调了实习笔记的重要性。在生产实习期间,我们要求学生将每天的实习内容、专题报告的内容、现场观察分析的结论、收集的有关资料等记入实习笔记中[6]。实习结束后,学生应将实习过程中的笔记整理成实习报告上交。同时还可以有效利用生物医学工程专业实验室条件为实习提供硬件支持,扩展实习平台,完善实践体系。这样不仅可以提高实验室设备利用率,解决实习设备投入不足的而且也有利于强化学生的专业技能培训,对于实习中将要学习的内容,可以先利用实验室的设备,对不理解的问题,可以作为实习重点。这样,提高了学生的主动性,教学效果显著。
(三)生产实习的效果
实习基地不单是完成学业的场所,也应成为就业能力培养的平台。利用实习基地资源,提高实习质量与效果,为实习学生的就业提供了机会。有的学生可通过实习基地单位的指导老师推荐到医疗器械企业或医院设备管理科就业; 有的学生可通过实习基地这个平台寻求到周边的医疗机构就业。
四、校外实习基地的功能
(一)生产实习基地对实现实践教学的作用
生产实习基地是承担实践教学的主要场所,是各实践教学环节得以顺利进行的依托[7]。生产实习基地的教学可以突出教学科研和生产的结合。生产实习基地在完善实践教学体系、发挥实践教学功能中也有重要的依托作用。
(二)生产实习基地对教学质量的作用
生产实习基地是与实验室图书馆同等重要的三大关键之一。教学质量的提高与生产实习基地的建设相辅相成,没有生产实习基地作保障,教学质量的提高将成为一纸空谈。
(三)生产实习基地对学生能力的作用
生产实习基地对提高学生能力、培养复合型人才有着深远的意义。学生可将在课堂所学的理论知识和技术在生产实习基地的实践中加以验证、综合,巩固专业知识,提高专业技能及分析、解决实际问题的能力;通过参与科研,增强科研能力和创新能力。
(四)生产实习基地对素质教育的作用
生产实习基地具有理论教育所无法替代的功能,它具有四方面的作用。一是德育作用,学生在实习基地实践中接受劳动观念和国情的教育;二是教学作用,实习基地教学理论与实践相结合,有利于学生将所学理论知识和实践能力进行有机结合,从而转化为综合能力素质;三是科研作用,有利于培养学生创新精神和创造能力;四是服务作用,有利于培养学生服务观念和信息意识等。因此,生产实习基地对提高大学生素质有着不可替代的作用,是开展素质教育,提高学生综合素质的关键环节。
校外实习基地建设是实践教学管理中的一项重要工作,还需在实践中不断总结、不断改革、不断探索,使实习基地对提升实习教学质量切实发挥作用,并满足新形势下对人才培养的需求。
基金项目:吉林省基础项目20121006
[参考文献]
[1]李长庚,孙克辉,盛利元.高校理工类专业生产实习模式改革的探索与实践[J].电气电子教学学报,2003,(25)(3)12-14.
[2]周峰.21世纪校外实习基地建设探索[J].黑龙江科技信息,2007,(8):164-165.
[3]黄艳秋,于微波.生产实习教学模式改革与实习基地建设[J].长春工业大学学报(高教研究版),2010,(31)(1):49-50.
[4]徐超,陈敏,韩效钊,张兴法.工科院校生产实习问题的研究与实践[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2001,(15)(2):97-99.
[5]王娟.关于加强本科实习基地建设的思考[J].福建师范大学学报(自然科学版),2011,(27)(3):90-93.
[6]梁健.工科生产实习的教学改革探讨[J].广东工业大学学报(社会科学版),2008,(8):85-86.