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中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)20-0087-03
Abstract Weifang Medical University began biomedical engineering specialty recruitment in 2012,This paper analyzed the causes of common problems we may meet with in the fostering of biomedical engineering education, and then put forward the countermeasures to solve these problems, in order to improve the quality of biomedical engineering education, including primarily increasing publicity, streng-thening the construction of curriculum system, optimizing the allo-cation of the curriculum, double-qualified teachers, and ultimately could be better for promoting our school’s characteristic school con-struction and cultivate more talents for our society.
Key words biomedical engineering; practice training bases; double-qualified teachers
1 前言
潍坊医学院生物医学工程专业自2012年开始招生,至今已有4个年头,在借鉴国内其他院校本专业人才培养经验基础上,在学校专业委员会指导下,经反复论证,已修订了完整的生物医学工程培养方案(2014版)。由于目前尚无毕业生,培养方案中的很多方面依然在不断探索中。近期,潍坊医学院正在不断推进特色名校建设,生物医学工程专业应该以此为契机,结合学校资源优势,对培养方案进一步完善,逐步形成具有学校特色的生物医学工程培养模式,同时以适应特色名校建设发展的需要。
本文在前期大量调研基础上,对各高校专业培养方案进行认真分析和比较,结合生物医学工程专业社会现状,归纳总结出生物医学工程专业建设过程中存在的几个共性问题。最后,结合生物医学工程专业特点、时代背景、社会需求及潍坊医学院实际,提出几点建议,以期更好地服务于生物医学工程专业培养模式改革。
2 生物医学工程专业建设存在的共性问题
社会认知模糊 生物医学工程专业尽管在国外从20世纪50年代就已经开始发展,但在国内自20世纪70年代起才慢慢发展起来,与其他专业相比相对起步较晚。即便现在,社会对此专业依然普遍存在认识模糊、理解不深的现象。如学生报考志愿、用人单位招聘时,经常将生物医学工程专业与生物技术、生物工程或临床相关专业混淆[1],对学校招生、学生就业造成很大影响。
课程体系差异较大 到目前为止,据不完全统计,国内开设生物医学工程专业的学校已达127所,其中综合类和单科理工类占96所,单科医学类院校为31所。学校层次包括高等专科学校、普通高等院校、国家重点院校不等。综合分析发现,存在的主要问题是各高校课程设置大多依托本校现有的资源和师资,灵活性和随意性较大,很难做到从专业长期发展、时代需求角度出发[2-4]。具体情况说明见表1。这种现象不仅在国内院校存在,本专业世界排名前五的国外院校也有不同程度的体现,见表2。
课程学时分配不统一(课时) 对不同院校课程设置比较分析发现,各高校课程设置除在课程体系方面存在较大差异外,课程学时分配也有较大不同。结合王能河[5]等人的研究结果,举例如表3所示。
复合型师资力量缺乏 生物医学工程专业培养学生具有利用工程技术的手段和方法解决医学相关问题的能力,集中反映在生物医学信号检测和处理、医学成像仪器、生物医学新材料、康复工程、生物系统建模与仿真、远程医疗等相关领域。工程技术本身对知识储备、综合素质、工程经验的较高要求,加上新技术、新方法的不断更新,对生物医学工程教师授课提出较高的要求。而分析发现,目前各高校授课教师大部分缺少工程背景和工程实践经历,虽然在单科领域具有很深的造诣,但是对知识的综合应用能力比较薄弱,因此,授课过程中往往仅停留在对原理和技术讲授的层面,很难从工程原理和技术的角度建立与解决实际问题的联系。又由于一些新技术往往最先在企业推广,而授课教师若无参与企业工程研发等经历,就很难及时掌握这些新技术,授课知识陈旧,所授技术甚至早已被淘汰。除此以外,授课教师若无一定的工程背景,在指导学生实验实训环节,往往会停留在对所学理论的验证实验层面,很难设计和指导学生开展综合设计实验,严重影响学生的创新能力培养。
3 生物医学工程专业建设改革的几点建议
通过上面对生物医学工程专业存在的共性问题进行分析,笔者认为,潍坊医学院生物医学工程专业培养模式改革应该注意以下几个方面。
广泛宣传,提高认识 尽管我国生物医学工程专业存在起步较晚的客观事实,但造成目前该专业社会认知度模糊的主要原因可归结为以下几方面。
1)与其他专业相比,生物医学工程专业招生规模较小,大部分学校每学年只招收1~2个自然班,全国目前开设生物医学工程专业的院校共计127所[2]。每年生物医学工程毕业生除去继续深造,选择就业的不到5000人,他们毕业后又分布到全国各地,因此,人们接触该专业的人相对较少。
2)生物医学工程本身是一个交叉学科,加之各学校培养目标不同,即便都是生物医学工程专业,不同院校的学生毕业后从事的工作差异很大,人们往往会根据自己接触的生物医学工程人员从事的职业,简单地对生物医学工程进行评价,造成认识偏颇。针对以上两方面原因,建议学校和社会共同担负起宣传的责任。
首先,学校在招生前应充分做好专业介绍宣传工作,使学生在报考志愿前对该专业课程设置、培养目标、社会需求有一定的把握,学生根据自己的兴趣选择报考。这样一则可以避免入错行的尴尬,二则学生根据自己的兴趣报考入学后学习积极性高。
其次,入学后学校应尽早安排专业教师对学生进行更加详细的专业介绍,应结合本校生物医学工程培养方案,让学生对四年学业有一个宏观的把握,对部分课程设置进行简单说明,主要从课程设置的意义、该课程与后续课程的联系等角度展开。如此有利于学生从入学就开始对自己的学业建立很好的学习规划,也不至于因课程设置问题造成误解,避免后续学习对某些课程不重视的现象发生。
再次,通过学前教育,专业教师应建立学生学习本专业的自信心,增加学生自身对本专业的认知和认同感,消除学生因专业本身边缘学科的特点而产生被边缘化的想法,提高他们后期学习的积极性。
最后,社会和学校应共同承担起对外宣传的责任,提高用工单位对该专业的认知度,为学生就业提供保障。
加强课程体系建设 生物医学工程学最初是期望基于工程技术的手段,即利用工程学原理和方法,探索、发现和解决医学领域的问题,进而又发展到生物学的研究领域,所以它是医学、生物学与工程学乃至材料学相交叉的系统工程学科,学科呈现知识面广、创新性与实践性强等特点。
基于上述特点,生物医学工程课程设置要把握以下几个方面。
1)要想用工程的手段解决医学相关领域问题,必然要求学生具有一定的医学和生物学背景,同时具有扎实的工程基础,因此,课程设置必须要涵盖医学、生物学和工程学多个方面,通过课程学习使学生掌握丰富的基础知识和基本技能。
2)课程设置应体现专业覆盖知识面广的特点,但绝不是各课程的简单拼凑和堆叠,所设置的课程之间既应注意相互联系,又要有侧重。
3)由于生物医学工程所研究领域新技术、新成果、新材料、新理念和新发现的不断涌入,课程设置还应充分考虑对知识的补充和教材的更新,体现专业本身的“创新性”。
4)课程设置要充分依托学校资源优势和师资力量以突出专业特色,但核心专业课开设必须遵循适应时展和社会需求的原则,决不能因学校师资和资源问题办成纯工学或纯医学专业。同时,核心专业课设置还必须做到与培养方案中的培养目标保持一致,而所有课程设置均需在培养方案的指导下完成。
⑤生物医学工程专业对工程能力的较高要求又决定了开设课程必须具备实践性强的特点,因此,课程设置时应重视实践、实训环节所占的比重。
综合看,课程设置总体原则把握可参考清华大学“厚基础、宽口径、强实践”的培养模式,即既重视专业基础课的学习,又鼓励不同院校专业课,同时注意加强实训实践环节。
优化课程设置分配 根据国家级特色专业建设质量工程评估体系的要求,和四年制本科生物医学工程专业人才培养的实际需要,建议潍坊医学院课程总学时应控制在2600~2800。结合学校教学型院校的特点,建议把理论与实践课程的学时比例控制在1:0.35左右,其中专业课控制在1:0.45左右。
打造双师型教学团队 师资队伍建设是保证人才培养质量的基础,要培养应用型的工程人才,首先要求教师自身是工程型人才[6-7]。生物医学工程专业教师自己进行职业规划时,必须做到同时具有扎实的生物医学工程理论功底和丰富的工程实践经验。学校应通过鼓励生物医学工程专业教师定期到企业进修学习,参与企业技术研发,探索生物医学工程专业校企联合培养模式,积极拓宽实践实训基地等途径,提升教师的工程实践能力[8-9]。如此有利于:
1)将新的技术和方法带到教学中更新知识结构,开拓学生视野;
2)通过解决工程实际问题的经历,将理论知识与实际问题建立联系,解决理论授课枯燥难懂的尴尬;
3)将实际问题引入教学,鼓励学生思考,有利于推动学校PBL等一系列教学方法的改革;
4)指导学生开展综合实验,提高学生的实践动手能力和创新能力;
5)深度参与企业研发,提高学校科研水平。
最后,学校应该针对生物医学工程专业特点,给予专业教师必要的政策扶持与保障。
4 结语
生物医学工程专业是一个新兴产业、朝阳产业,生物医学工程的专业教育有利于为国家培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,推动国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略。因此,“十二五”规划中国家对生物医学工程涉及相关领域给予大力支持。潍坊医学院应紧抓时代机遇,认真分析其他院校办学过程中存在的问题,借鉴其办学成功经验,同时结合学校实际,深化改革,打造具有自身特色的生物医学工程品牌专业。
参考文献
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[6]陈小燕.基于校企合作的“双师型”师资队伍建设新思路[J].中国大学教学,2010(1):72-74.
[7]马春排,李天钢,李白毅,等.生物医学工程实践教学体系的建设[J].实验室研究与探索,2010,29(4):103-122.
理工类院校生物医学工程专业的教育,主要体现于理学、工学及二者有机结合的特色和优势,如理工类院校在数学、生物、材料、机械、电子、计算机、自动控制、组织工程等学科,具有坚实的教学基础、丰富的教学经验、良好的教学资源与条件。研究和解决生命科学及医学中的重要问题,是生物医学工程学科教育与发展的宗旨,因此,利用理工科院校的教学资源优势,培养能利用工程学手段,解决人类生命及健康问题的研究和应用型人才,是理工科院校生物医学工程专业教育的重要目标。因教学资源与条件的不同,理工科院校与医科院校、综合性大学的人才培养目标亦相异。理工科院校侧重于培养学生具备扎实的基础知识,包括数学、物理、电子、机械、生物等学科;熟悉医学电子仪器、生物医学信息、计算机、生物材料等相关学科专业知识;善于利用工程学方法与手段,解决专业相关领域的问题。培养目标具有准确的定位与时代性,即一方面能充分利用理工科院校的优势,体现其在工程学科方面的特色,另一方面,根据学科的交叉性与涉及领域的广泛性,密切跟踪学科的发展与社会需求变化,从而培养高素质的复合型高级专业科技人才。
根据教学与科研条件、研究方向的不同,国内理工类院校关于生物医学工程专业人才的培养目标既具有上述共性,又各有侧重与特色。如清华大学提出旨在培养能将现代电子、信息技术、物理、化学、数学和其它工程学原理,应用于研究生命科学的基本问题,能利用工程技术方法解决疾病预防、诊治及改善健康、提高生活质量等的高级专业人才;浙江大学则明确培养具有生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学等理论知识、医学知识和工程技术紧密结合的科学研究和技术开发能力,能在生物医学电子、医疗仪器、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高层次创新型人才;东南大学强调以电子、信息技术生物学、化学和材料学为知识基础,使学生具备开展与人类健康相关的科学研究及应用开发能力,重点培养学生的研究能力和创新能力,培养具备宽阔视野、思维活跃的精英人才和领军人才;上海交通大学依托其强大且基础雄厚的工科和医学背景,重点培养在生物、医学和工程技术领域中具有开展交叉研究能力的有创新精神的,能应用物理、化学、材料、电子信息和工程等领域的技术解决生命科学问题的创新型交叉学科人才。华中科技大学生物医学工程专业培养具备生命科学与光、电、计算机等信息科学有关的基础理论知识,以及医学与工程技术相结合的科学研究能力,能在医疗器械、电子技术、计算机技术、信息等产业部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。
华南理工大学生物医学工程专业,始于从硕士研究生人才的培养,我校于1993年获生物力学硕士学位授予权,1998年,将生物力学硕士点(生物科学与工程学院)与生物电子学硕士点(电子与信息学院)整合为生物医学工程一级学科专业硕士学位授权点,并开始正式招收硕士生,2002年招收生物医学工程专业本科生,2004成立生物医学工程系,2006年获生物医学工程一级学科博士点。根据我校生物、电子、材料等学科在科研教学方面的多年积累的与优势,结合广东省生物医学工程产业的发展与需求,将生物医学工程专业本科培养目标,按要求掌握的知识与具体的能力确定为:
目标1(扎实的基础知识):培养掌握扎实的专业基本原理、方法和手段等方面的基础知识,包括生物医学、电子技术、信息科学、计算机技术、生物材料、生物信息等相关学科基本知识、基本理论和基本技能的复合型高级科技人才。
目标2(解决问题能力):培养学生能够创造性地利用生物医学与工程技术相结合的研究开发能力,以服务于国内外生物医学工程产业快速发展的需求。
目标3(团队合作与领导能力):培养学生在团队中的沟通和合作能力,学会按分工要求在团队中从事具体工作,完成指定任务,进行组织协调,进而能够具备生物医学工程领域的领导能力。
目标4(工程系统认知能力):让学生认识生物医学工程的多学科交叉特性,从系统的角度认识与领会生物医学工程学科的核心与特点。要求从工程系统的角度,运用多种工程技术手段与方法,寻求解决实际问题的方案。
目标5(专业的社会影响评价能力):培养学生正确理解生物医学工程对人们日常生活、人类健康所产生的重要影响。
目标6(全球意识能力):培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识,积极跟踪新理论方法、技术的发展,在全球化的背景下认识与把握生物医学工程学科的现状与发展。
目标7(终身学习能力):生物医学工程毕业生在职业生涯中,需要根据学科、行业发展与岗位要求,不断更新知识,提升自己的综合素质,并具备终身学习的能力。
综观理工科院校生物医学工程专业本科生的培养目标,既反映了各校的学科优势、特色与定位,又具明显的共性,即强调学科的交叉复合特性,培养能将工程技术和医学、生物等基础理论相结合,解决人类生命健康中的问题、提高生活质量的综合性人才,尤其注重学生的实践能力与创新能力。
理工类院校的生物医学工程专业培养特色
在专业特色建设方面,各高校依托各自的学科建设与教学资源优势,逐渐形成自己的办学特色。如清华大学持之以恒地进行教学建设与改革,形成了"注重质量,强调实践,紧密结合科研"的教学特色,清华大学生物医学工程学科2001年被评为全国重点学科,2006年被评为国家重点一级学科;浙江大学则强调系统掌握计算机技术、信息处理技术、电子技术、仪器技术和生命科学相关的基础理论知识具有多学科交叉应用能力和国际竞争力的复合型人才培养,为国家级生物医学工程特色专业建设点;东南大学从1988年开始与南京医科大学合作,进行7年制工医双学位人才培养,2000年开始进行生物医学工程专业(七年制)本硕连读人才培养。2007年建立医工结合生物医学工程长学制创新人才培养国家人才培养模式创新实验区,2008年成为生物医学工程国家特色专业建设点,形成了工医复合型人才培养的特色,并形成了生物医学电子学和现代生物技术两个重要的特色方向;上海交通大学则充分利用附属医院的临床资源,建立与基础课程相适应的实践教学体系,强化学生实践训练,培养动手操作与创新研发能力,大力推进医工(理)交叉学科人才培养,积极推进国际合作与交流;华中科技大学华中科技大学自1997年起系统地开展了生物医学光子学特色方向本科教学体系建设的探索与实践。基于生物医学工程学科的特点,借鉴国内外最新教学成果,建立了一套具有生物医学光子学特色方向的本科教学体系。2011年开始招收“医疗器械”卓越工程师实验班,按照全新的教育大纲和创新的实验模式培养面向医疗器械产业发展需要的高端领军型人才。
华南理工大学生物医学工程专业经过近10年的本科教育实践,以电子技术为基础,以生物医学电子仪器与生物医学信息为主,兼顾生物医学材料、分子生物学及生物信息学,基本形成了多学科方向交叉的知识体系。尤其注重学生基础知识、实践能力和创新能力的培养,根据广东地区生物医学工程产业的优势与市场需求,着力培养具有生物医学工程专业基本素养、基础扎实、专业知识面广的复合型高级技术和专业管理人才。近年来,积极与广东省生物医学工程领域领军企业、医疗、科研机构开展联合培养人才的改革,如自2009年开始,华南理工大学与深圳华大基因研究院共同成立了华南理工大学-深圳华大基因研究院,并开设基因组科学创新班,生物医学工程专业部分优秀学生从大学三年级开始,即有机会进入深圳华大基因研究院从事生命学科的学习与科学研究;2011年,华南理工大学携手中国科学院广州生物医药与健康研究院,共建“华南干细胞与再生医学英才班”,实行“2.5+1.5”的培养模式,“英才班”将根据学生所属专业本科培养计划和干细胞与再生医学的专业培养要求,为学生制订个性化的培养方案,将专业理论知识与实践、学习和科学研究相结合。此外,生物医学工程专业与深圳迈瑞电子有限公司、汕头超声仪器研究所、广州总院、南方医院、广东省人民医院、中山大学附属肿瘤医院和广州医学院附属肿瘤医院等单位建立了密切的联系,为学生的实践、实习提供优越的资源和条件,同时,为学生的就业不断开拓新的渠道;从大学二年级开始,学生即有机会加入“学生研究计划SRP(StudentResearchProject)”,参与老师指导的科研实践,进入实验室与研究生共同学习研究。学习、研究期间,取得优异成绩或成果的学生,推荐参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。华南理工大学生物医学工程专业,近年来进行各种新的人才培养模式的有益探索与实践,进一步扩宽学生的知识面,显著提高学生的实践能力,激发学生学习热情,培养学生的创新能力。
生物医学工程专业人才培养模式
我国高等工程教育强化主动服务国家战略需求、主动服务行业企业需求的意识,确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念,创新高校与行业企业联合培养人才的机制,改革工程教育人才培养模式,提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。主要体现于四个方面:(1)工程教育服务国家发展战略;(2)加强与工业界的密切合作;(2)重视学生综合素质和社会责任感的培养;(4)注重工程人才培养国际化。近年来,各高校都在进行专业人才培养模式的改革、探索和实践,主要包括(1)重基础、宽口径、强能力、高素质的大类培养模式。如上海交通大学实行按院系招生、学生入校两年后再分专业的培养模式,从而有利于学生根据个性、特长选择专业,增强学生的竞争意识,有利于资源的优化整合;中国科技大学秉承“基础与创新并重”的办学理念,实行重基础、“轻”专业,注重基础“宽、厚、实”,专业“精、新、活”的宽口径个性化培养模式。浙江大学提出“以人为本、整合培养、求实创新、追求卓越”的教育理念,确立的人才培养模式是以3M(多规格、多通道、模块化)和“宽、专、交”为特征的KAQ(知识、能力、素质)并重,将本科专业分成若干学科大类,实行前期按大类培养,实施通识教育,后期实行宽口径专业教育的新模式。华南理工大学的培养模式与浙江大学既具相似性,又各有侧重。华南理工大学以注重精英人才与个性化人才的创新能力培养为特色,如按大类分电子、机械、化工、材料、经贸等各大类专业精英班,“基因组科学创新班”和"华南干细胞与再生医学英才班"等。
(2)注重创新与实践能力培养,如卓越人才培养、产学研相结合人才培养、交叉复合型人才培养。近几年,各高校均十分注重学生的创新能力和实践能力的培养,通过卓越人才计划旨在提高学生的科研能力与解决实际问题的能力。卓越工程师教育培养计划的遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,其特点包括:行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。其中,首批“卓越工程师教育培养计划”高校包括清华大学、浙江大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学和华南理工大学等61所高校,第二批共有133所年高校加入“卓越工程师教育培养计划”。
(3)国际化人才培养,通过与国外知名高校建立人才培养合作项目,进行联合培养。如教育部中国教育国际交流协会(CEAIE),中教国际教育交流中心(CCIEE)和美国州立大学与学院协会(AASCU)共同合作的“1+2+1中美人才培养计划”,积极推动中美高校学分学历互认,促进中美高校师生双向交流、共同制定大学本科专业教学计划等。此外,近年来,各校纷纷与欧美、澳洲著名大学建立了各种灵活的本科人才联合培养机制,推进教师双向交流,专业课程实行双语教学或全英教学等。
(4)个性化人才培养,华南理工大学生物医学工程专业培养学生过程中,根据学生知识结构与特长,注重个性化培养,如,一方面鼓励生物医学工程专业学生修读“双学位”,另一方面,也接受其它专业学生修读生物医学工程专业“双学位”;通过“学生研究计划(SRP)”,“百步梯攀登计划”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛”等,培养学生的创新、创业、科研能力。
课程建设
生物医学工程专业教学指导委员会,为生物医学工程学科人才培养的规范化提供重要的指导性意见。根据生物医学工程学科的发展趋势与社会需求、以及各高校的教学和科研优势,理工科院校设置的生物医学工程专业本科的课程体系,既存在共性,又各具特色。其中,理论教学部分,主要包括公共基础课、学科基础课和专业领域课,实践部分,包括实验课程、课程设计、认识实习、工程实习、生产实习和毕业实习等。各理工院校生物医学工程专业本科培养计划中的公共基础课颇为相似,主要有政治类课程、大学英语、大学物理、大学化学、数学(微积分、线性代数、概率论与数理统计)、工程制图、大学体育,以及人文、社会和技术类通识教育课程;学科基础课程,大多数高校以生物医学电子与信息为主,包括电路、数字电子技术、模拟电子技术、信号与系统、数字信号处理等主干课程,并设置解剖生理学、临床医学概论、普通生物学、生物化学与分子生物学等重要基础课程;各校的生物医学工程专业本科课程的差别,主要体现在专业领域课,同时也最能体现其专业特色。一般以其优势学科方向开设不同的专业必修或选修课程,如浙江大学按数字医学信息、生物传感器与医学仪器、定量与系统生理学三个方向设置专业课程,东南大学则分生物传感与生物电子学、生物信息学、生物医学材料与纳米技术、医学信息工程等四个方向,上海交通大学包括生物医疗仪器、神经科学与神经工程、医学成像与图像处理、生物材料与纳米生物医学等几个方向课程;清华大学按学科方向分为医疗仪器、神经工程、医学影像和微纳医学等四个主要方向,分别设置不同的专业课程。
华中科技大学则包括按生物医学光子学、医学影像学、生物信息学、纳米生物材料和组织工程等方向的专业课程;华南理工大学生物医学工程专业的本科课程,主要涵盖了医学电子仪器、医学影像、医学信息、生物力学和生物医学材料等五个方向,分别开设了医学传感器、医疗仪器设计、生物医学测量、医学超声学、生物医学信号处理、医学成像技术、医学图像处理、医院信息系统、远程医疗、生理系统仿真建模、生物力学、生物医学材料等重要课程。
实践环节主要包括综合实验、课程设计、临床实习、金工实习、电子工艺实习和毕业实习等。其中综实验包括工程生理学、生物医学工程、医学仪器与信息工程3门综合实验课程,设置了数字电路、微机原理与应用、医学仪器等3门课程设计。由于广东省医学资源和生物医学工程产业具有较强的特色和优势,尤其在医疗仪器行业拥有一批实力雄厚的企业,华南理工大学充分利用这种地域的产业优势,知名企业联合建立了本科实习基地,和具优越医疗资源的医院建立了良好合作关系,为本科生的临床实习与毕业实习提供强有力的支持。此外,华南理工大学积极鼓励学生参与“暑期实习计划”,即由老师或学生自行联系实习单位,经院系和老师推荐,学生有机会在暑期到相关高校或科研院所实验室、企事业单位实习。
在双语课程、全英语课程、新型课程和特色课程方面,华南理工大学生物医学工程专业也正在积极进行建设,如《医学图像处理》和《医院信息系统》已经实行双语教学,正在为全英文授课做准备;不定期地邀请国内外有影响的专家和企业负责人进行专题讲座或创业教育;为新生开设《生物医学工程概论》课程,计划进一步开展新生研讨课、系列专题研讨课。
总结
生物医学工程学科具有鲜明的交叉与复合特性,它对解决人类生命与健康中的问题具有十分重要的作用,生物医学工程学科与相关产业发展亦极为迅速,如何培养适应学科发展需求和符合社会需要的专业人才,是各高校生物医学专业面临的重要问题。理工科院校在电子、计算机、信息、生物、材料、制造等学科具有一定的优势,充分利用理工科的资源优势,培养研究与应用兼顾的高级专业人才,亦是理工科院校本科教学的重要目标。
华南理工大学生物医学工程本科专业,经过近十年的教学实践,逐渐形成以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系,十分注重学生的实验能力和创新能力的培养,并充分利用广东省的医学资源和生物医学工程产业的地域优势,努力培养适应社会需求的专业人才。近年来,华南理工大学生物医学材料方向发展迅速,先后成立了国家人体组织工程重建工程中心、特种功能材料教育部重点实验室、广东省生物医学工程实验室,在生物医学材料方面取得了一系列成果。为此,华南理工大学正在为利用生物医学材料方面的优势,加强生物医学材料方向的本科专业人才的培养,积极地进行探索。
关键词:教学模式改革;人体解剖生理学;医工结合;自主学习
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)42-0082-03
一、引言
人体解剖生理学是研究人体各部分形态、结构及人体生命活动的规律或生理功能的科学。在生物医学工程和医学信息工程等工科专业中,它是医学基础类课程,也是必修的专业基础课。生物医学工程等工科专业是交叉学科,它综合工程学、生物学和医学的理论和方法,从不同层次研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去解决医学中的相关问题。因此,生物医学工程专业的学生培养需要生物学、医学和工程学的相关理论和知识。对生物医学工程等相关工科专业的学生开设《人体解剖生理学》课程,是专业知识结构的需要,也是后续的生物医学信号处理、生物医学系统建模与仿真、医疗仪器等专业课程的重要医学基础。学习《人体解剖生理学》知识,能够使学生了解人类医疗、保健方面的需求,更重要的是,能够启发学生在未来的学习和工作中发现医工结合的交叉点,促进学生围绕生物医学工程的专业方向进行创新性研究和工作。
二、生物医学工程等专业中《人体解剖生理学》教学现状
目前,我国生物医学工程专业大多在工科院校和医学院校中开设,由于这一专业学科交叉的特殊性,在培养模式方面容易出现偏重于工科或偏重于医科的现象,没有真正体现出医学工程的多学科交叉的特点。此外,在这些专业中,其医学基础课程和工科专业课程独立开设,尤其是所开设的《人体解剖生理学》课程,学科独立性较强,存在医学基础课和后续专业课教学相互脱节的问题。进一步分析这些专业对《人体解剖生理学》课程的教学要求发现,作为医学基础课,该课程的教学内容需要涉及人体解剖学、生理学及病理学等几门课程,内容体量大、理论性强,然而课时方面却基本要求在一个学期内的几十个学时内完成该课程教学。在这种情况下,如何高效、高品质地完成大体量的教学内容,达到生物医学工程等医工结合专业对该课程的知识要求,是《人体解剖生理学》课程教学需要不断探索的课题。
现有的《人体解剖生理学》教学方法研究大多是在生命科学专业和医学临床专业中开展,而在生物医学工程等医工结合专业中,该课程的教学方法仅有少数教学研究开展。作为专业基础课,《人体解剖生理学》课程在这些专业中应该如何开展教学?如何体现工科专业特色?如何体现学科交叉特点?实际的教学工作急需有新方法的探索。因此,这些问题的研究不仅对医工结合专业的培养质量提高有帮助,同时,也是高等医学教育研究的重要组成部分。
我们所在的生物医学工程专业是在工科院校背景中开设的,依托工科背景,在工程基础课程教学方面,师资条件和实验条件相对比较成熟,然而在医学基础课程教学方面,存在医学学科基础薄弱,教学改革之前教学模式传统、单一的问题,没有很好地突出生物医学工程的工科特色和学科交叉特点。更为突出的问题是,这种沿袭传统医学专业的教学模式在工科院校中教学效果不理想,教学负担重。针对这些问题,我们以服务专业建设为出发点,提出开展具有工科专业特色的《人体解剖生理学》教学改革,分别从课程内容选择、自主学习能力的培养、实验和实践环节结合以及改革考核模式等方面开展。
三、课程教学改革的主要内容
(一)合理安排课程内容,科学设计课程体系,突出医工结合专业特色
以生理系统为框架整理课程内容,开展以生理系统为单元的专题教学,突出教学重点、难点。在该课程中,细胞基本生理功能尤其是生物电的生理机制、循环系统、泌尿系统、神经系统等章节是重点和难点,其中的心电、脑电、肌电与生物医学工程重要的研究领域密切相关。这些章节的教学会重点讲解,内容包括解剖结构、生理功能及相关的工程应用;而运动系统、消化系统等章节内容系统性较强,相对容易理解,这部分内容的教学方式设计采用教师指导下的自学,教师把章节的内容梗概在课堂上讲解,具体内容布置学生课下自学,并要求学生写出自学报告,这样区别分配授课时间,既突出了教学重点,也解决了课程体量大而课时少的矛盾。
为更好地服务于生物医学工程专业的学科交叉特点,在教学过程中注意整理、添加与工程应用和医学临床相关的内容,比如,在讲解循环系统时增加对血管支架、人工瓣膜、人工起搏器等生物医学工程材料、仪器工作原理的介绍,同时结合生理功能的原理给出问题,让学生分析,比如,“更换人工起搏器时为什么不能直接关闭起搏器,而是要逐步减慢人工起搏器的搏动频率?”;再如,在泌尿系统的教学中,在讲解肾单位结构的基础上,提出“尿液是如何产生的?临床使用的人工透析机是如何工作的?”等问题,启发学生关注这些医工结合点,让他们带着问题去查阅资料,并在课堂讨论时给出自己的观点。这些教学过程不仅激发了学生的学习兴趣,而且为以后《医疗仪器》等专业课程的学习打下了基础,建立了医学基础课和专业课之间的联系。更重要的是,这个过程培养了学生自主学习能力,启发学生在未来的专业学习和工作中寻找医工结合的交叉点,对培养学生的创新思维具有重要作用。
(二)结合优质网络教学资源拓展学生的专业视野,培养自主学习能力
网络公开课等视频资源把优势教育资源通过网络向公众传播,是宝贵的学习资源,《人体解剖生理学》的教学过程中引入了网络视频公开课、课程相关专题纪录片及文献数据库等资源,拓展学生的专业视野,培养自主学习能力,同时也弥补了《人体解剖生理学》课程内容体量大而课时有限的矛盾。我校图书馆有国内外著名大学的公开课视频,比如,中南大学湘雅医学院的《人体解剖学》网络公开课程,斯坦福大学的《人体解剖学》课程,香港中文大学《语言与大脑》视频公开课,杜克大学的《人体生理学导论》等等,这些课程由资深的专家教授进行全程教学,内容清晰、详实。在课程教学过程中,教师根据课程进度介绍这些视频公开课给学生课下自学,并提出相关的问题启发学生思考;在课堂教学时,教师会组织学生对自学情况做简要的讨论和总结。此外,课程内容相关的专题纪录片也对课程教学做了很好的补充,这些影片由专业团队拍摄,案例丰富,制作精美,观赏性强,学生被纪录片内容吸引的同时,也激发了课程学习的兴趣。比如,在讲解神经系统的高级功能――睡眠功能时,链接《人体奥秘》睡眠专题的记录片,片中通过丰富的案例对睡眠过程进行讲解,使学生对睡眠功能和研究现状有深入了解,教师针对纪录片中涉及的重要生理学现象提出问题让学生思考,如:“为什么睡眠对人体是必须的?”、“快速眼动睡眠和记忆有什么联系?”等等,通过这些环节,不仅丰富了学生的学习资源,更重要的是,在这种教学过程中,培养了学生深入思考、自主学习的能力,加深了对专业知识的理解。
(三)重视实验环节教学
该课程配套有《人体解剖生理学》实验课程,在课程教学中注意理论教学和实验环节的配合和衔接,开设的实验都涉及课程中的重点、难点内容。比如,生物电部分是该课程的重点、难点内容,围绕生物电内容设置了神经肌肉电生理、大鼠心电图描记、大鼠运动感觉皮层脑电信号的获取、人体脑电图描记等四个实验,让学生认识不同类型的生物电,并通过生理信号分析系统对获取的生物电信号进行分析,实验中教师提出思考题,比如“如何获得好的心电图描记?”,这些实验操作和思考题将启发学生深入的认识生物电,为以后学习生物医学信号处理等专业课打下了基础。这些操作加深了对理论的理解,同时也逐步建立和后续专业课的联系。
(四)改革课程考核方法
完善考评体系,由以往对知识点的考查为重心转为以能力考查为重心,从以结果评价为主向结果过程评价结合为主转变。考核也应具有一定的灵活性。通过增大平时成绩比例来改变考核构成,如平时作业(主要是章节重点内容的训练等)占15%、专题讨论表现占15%、自学模块表现(以讨论和读书报告形式体现)占15%,课堂回答问题情况占5%。减少闭卷考试中固定答案的题目、增加主观题目的分值等办法,期末考试成绩在总评成绩中占50%,重点考察学生对问题的理解能力、运用能力。并且,把这种考核模式在开课之初就对学生明确指出,使学生在课程学习的过程中更注重这些能力的培养,从而把考试也作为教学的手段之一。
四、教学改革的思考和展望
经过近几年的教学改革实践,我们发现,注重医工结合、突出工科专业特色的《人体解剖生理学》教学对提高学生的自主学习能力,夯实专业基础有很大帮助,符合培养复合型人才的教育理念。在以后的教学研究中,我们会更加注重《人体解剖生理学》与工程应用和医学临床现象的结合,突出医工结合特色,注重学生自主学习能力的培养,开展具有工科专业特色的医学基础课教学模式探索。此外,目前尚未见有生物医学工程等医工结合专业专用的《人体解剖生理学》教材,结合正在开展的这种面向工科专业的医学基础课教学模式改革,收集整理相关的课程资料和各类教学模块的内容,尝试编写面向工科专业的《人体解剖生理学》教材,既是对我们开展的教学改革实践的归纳和总结,更希望能对医工结合专业中医学基础课程的教学模式进行丰富和补充。
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本文介绍了现代临床医学工程师的概念与职责,结合承德医学院生物医学工程本科专业临床工程师的人才培养机制进行了探究,对医学院校开设生物医学工程专业的课程体系即规范化培养进行了研究,为新专业的开办提供了理论支撑,同时针对临床工程师的规范化培养提出了几点建议。
【关键词】
临床医学工程师;课程体系;培养机制
随着科学技术的发展和医疗卫生事业的进步,光、机、电、计算机等各方面高精尖工程技术不断应用于各种先进的医疗仪器,用于对疾病的预防、诊断、治疗和监护的同时,设备的操作难度大大增加。由于医疗仪器的误操作、故障造成的医疗事故也与日俱增。因此,临床工程师作为一个新兴学科被广泛应用于临床环境,为临床工作中医疗设备及仪器的正确安全使用提供必要的技术服务。目前,我国临床医学工程师的培养起于生物医学工程专业,已有多所高校开办相关专业,总体来说综合性大学偏重于生物信息处理、电子信息工程及计算机方面,而一些医学院校则更侧重于生物力学、生物材料、医学电子仪器等领域。各个高校依托自身重点学科及师资力量开办此专业,培养目标及培养模式不尽相同。比较而言,医学院校培养独具医学教学、实训及就业等优势,培养新型的临床医工人才责任更重。
一、临床工程师的概念与职责
临床工程师是应用工程理论、技术和医学结合的方法研究并解决医院中有关医疗器械、应用软件的技术管理与应用,给予工程技术支持和安全有效的质量保证,与临床共同开展应用研究等方面的医学工程人员。临床工程是一门跨学科、在多种背景下实践的学科,临床工程师作为问题的解决者,工作在复杂的人类系统和技术系统环境中,已经成为现代临床医学和工程学之间的桥梁,与医生、护士协作共同维持着医院临床医疗工作的正常运行并促进医院的现代化建设和发展。现代临床医学工程师的职责和任务不能局限于设备的维修维护,而是要将工程学和实务知识与临床医学紧密结合起来,保障与工程设备等有关的一切医疗活动,工作重点应该从单纯的维修转移到设备使用过程中的应用安全与质量控制上。
二、规范化临床工程师培养机制的探究
1.我国临床工程师的发展现状目前,我国临床工程师队伍总体素质偏低,在人员的质量和数量上都远远滞后于发达国家。调查发现,目前我国医疗系统中的临床工程师大多为非专业人员,本科学历以上人员凤毛麟角,甚至很多医院采用的是电工、技工等转业人员,知识水平参差不齐,难以有较大的发展,因此大多数医院设备科的工作只停留在安装设备的验收、故障维修及设备报损评估工作,缺乏对设备购置前的考察评估、使用中安全性和有效性的控制管理、维修保养中的事前维修,主动维修力度不够。临床工程师是医院高科技工程技术的从业人员。一个即将从事临床医学工程工作的人员必须掌握相关的电子、计算机以及医学知识,再加上系统的培训才能将在校期间所学的基础知识较好地应用于实践工作中。
2.临床工程师的在校培养(1)在校培养课程体系建立。面向临床工程师的专业人才的培养应具备职责界定所要求的系统的理论知识。目前各高校培养临床医务人员时,由于专业设置和时间限制,工程基础较差,对设备的原理、结构难以掌握,操作、使用和维护都存在一些问题,因此,专业课程体系应注重相关工程技术的学习。从类别划分,设置了基础科目、专业基础科目和专业科目3类共39门必修课程。基础科目:包括人文科学课程及基础医学和临床医学课程。使学生在树立科学的世界观、人生观的同时通过系统学习生物医学知识,能够从生命系统着眼发现问题、理解问题,再利用工程学技术方法解决问题反馈于临床。精密医疗仪器的设计、修改和维修是临床工程师的主要职责之一。这就要求工程师熟悉所修仪器的工作原理,并能够依据图纸资料了解电路结构、元器件性能参数,分析电路功能,掌握所用仪器具体使用方法。专业基础科目:分为数理类课程和电子电工类课程两大类。通过数理类课程的学习掌握生命系统数学建模的过程以及数据分析的能力、熟悉掌握计算机科学与技术的基本知识和编程技能,进而进行医疗设备的硬件和软件维护。通过电子技术类课程的学习熟悉电路的原理组成、电路图分析、常用电子元器件的性能及测试,仪器和设备的电气安全和环境安全等知识。专业科目:分为医学电子仪器设计、生物医学信号及图像处理技术、常见医学诊断设备(成像设备、检验设备)的原理和组成、医学仪器故障诊断与维修技术、医院医疗设备采购实务共五个模块。实践科目:分为校内实训和临床实习两部分。通过电装实习让学生掌握基本的电子线路、电路图及电子焊接的相关知识,培养学生电路故障测试、分析及排除的能力,以医学仪器中小模块电子线路为基础,结合教学分析夯实基础。采购一些价位较低的新设备如心电图机、麻醉机、超声诊断教学仪器等,侧重于向学生演示正常工作过程及结果分析,一般作为专业课程的验证实验,可与故障仪器形成对比,尽量不宜拆卸。另外,去院设备科或医疗器械公司收购医淘汰的设备,要求这些设备结构完整,能对照讲解结构、工作过程,最好能通电运行。这类仪器的优势在于可以多次拆卸,让学生观察认识内部器件,练习寻找故障及简单故障的排除。在学生掌握了医疗仪器各个模块的原理知识后还需针对专业特点设计综合实验。建议依托高校临床学院的实习基地,合理安排学生的实习课程,建议尝试小学期授课制,第一学年学期末即到医院设备科、影像科见习,明确专业方向,提高学习兴趣。在第四学年实习期安排到实习医院的多科室轮转实习,深入理解临床工程师的岗位职责,将所掌握的知识向基础技能转换。(2)高校培养的几点建议。①加强师资队伍建议,独立医学院校缺乏必备的理工教育资源基础,致使建立这种交叉学科的专业有很大困难。已经建立了该专业的独立医学院校,因为学科基础较为薄弱,影响医学工程师的培养质量。医学院校应抓住机遇广纳贤良,提高学校的综合办学水平。同时加强师资相关医工理论及实践知识的后续培训,采取走出去、引进来的方式,加强与对口院校的进修学习联系,重视与实体公司的科研技术交流合作,达到更新教学知识、积累经验、熟练技能、提升教学科研能力的目的。②积极促进开展专业教材改革,生物医学工程不是简单的医学和工学的叠加,在授业的过程中不断改革教学内容,强调自然科学与医学工程专业教学内容中体现理工医交叉融合的特点。③加强虚拟实验平台建设,以虚拟化技术为基础,来构建综合IT资源管理、实验环境管理和实验教学管理的实验平台。
3.临床工程师的在职培养近年来,我国对医疗卫生行业的规范化管理逐渐加强,目前已有多个省区开设了面向临床医学工程师的卫生人才评价考试,共四个考试科目,每部分都有相应的考试范围要求。其中一部分理论知识在高校培养中获取,还有一些则需要在工作实践中累积。(1)多方面提高临床工程技术人员的职业素养。临床工程技术人员应多参加业务学习,定期参加厂商、经销商、维修公司等组织的培训,参加与临床工程相关的学会和会议,利用网络资源和医院资源学习,及时关注国内外临床医学工程相关的最新发展动态;(2)转变职能,多元化发展。临床工程师应该从现有的单纯维修保养的职能模式中解放出来,不断向欧美等发达国家学习经验,逐步实现临床工程师专业职能,完成医疗设备从引进前的评估论证、标书书写、招标采购和引进后的安装验收、使用过程中的质量控制和管理、维修、维护直到最后的报废处理等。
三、结语
临床工程师的培养要以工程技术运用为着眼点,结合临床需要探讨必需课程的教学、教材、实验以及实训,才能更好地学以致用。培养机制的完善还需出台相关的政策法规,在医院设立临床工程师职务,实现统一的资格准入机制,从而进一步提高临床工程师的综合素质。
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生物材料产业概况
生物材料的定义
生物材料也叫生物医用材料,是一种植入生命系统内或与生命系统相结合而设计的物质,它与生命体不起药理反应。主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、检查及治疗疾患等医疗、保健等领域,能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能或能恢复缺陷部位,其作用药物不可替代。
生物材料的发展已经有非常长的历史,自人类认识了解材料起,就有了生物材料端倪。有学者依据生物医学材料的发展历史及材料本身的特点,将已有的材料分为三代,它们各自都有自己明显的特点和发展时期,代表了生物医学材料发展的不同水平,如图1所示。
生物材料的分类
当今社会医学水平的提高以及人类生活质量的改善,大大促进了生物材料的发展,生物材料应用广泛,品种众多,根据不同的分类标准,生物材料可以分为见表1。
Two
国内外生物材料产业发展现状
生物材料产品的研究与开发不仅具有巨大的经济效益又兼有重大的社会效益。随着人类文明进步以及经济的快速增长,人类更加注重生活品质,更加注重康复和保健,这给予生物材料产业庞大的市场。与此同时,交通工具大量涌现,生活节奏加快,这给疾病、自然灾害、意外事故的发生提供了温床。因此,发展用于人体组织和器官再生与修复的生物医用材料具有重大社会效益。
国际生物材料产业发展现状
国际社会日益重视生物材料的研究与产业发展。生物材料的研究和产业化对社会和经济的重大作用正日益受到各国政府、产业界和科学界的高度重视,其研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。美国国防部将生物材料列入5 种高技术关键新材料发展规划。德国、日本、加拿大、法国、澳大利亚及韩国等国家和地区纷纷公布自己的生物材料研究计划及巨额投资来吸引人才或引导投资,以期能够在此领域内的世界性竞争中占一席之地。目前,美国、西欧、澳大利亚和日本均组建了10余个高级别多学科交叉的国家生物材料与工程中心。
生物材料产业的经济地位日益提高,有望成为本世纪世界经济新的增长点。近年来,世界生物材料市场发展势头更为迅猛,其发展态势可与信息、汽车产业在世界经济中的地位相比。全球生物材料市场规模迅猛扩张,其中1995年至2010年期间,全球生物材料市场规模增长了19倍,达到了4000亿美元。
就市场需求面而言,主要市场增长动力来自于欧、美、日等国家老年人口数目提升及慢性疾病问题逐渐增加,对于人工关节等骨科应用及心脏支架等心血管应用的需求持续攀升,预期未来市场将仍维持稳定成长趋势。同时由于全球生医材料的应用领域的扩展、产品技术的改良和人们对生物材料产品接受度的逐渐提升,也是促使生物材料市场需求和提升市场规模的主要推动力。预计在不久的将来生物医用材料及其制品产业成为本世纪经济的一个支柱性产业。
国内生物材料产业发展现状
我国生物材料产业起步于上世纪80年代初期,到现在为止,仍然属于起步阶段。我国生物医用材料研制和生产迅速发展,初具规模,已经成为一个新兴产业,总产值的增长率远高于国民经济平均发展速度。从上世纪90年代到2011年,我国生物产业年均增长均超过20%。然而,我国生物材料产业所占全球生物材料市场份额较低,最高时仅占2%左右。
我国生物材料发展起步晚,发展基础薄弱。由于我国生物材料研究和产业化起步较晚,导致我国在生物材料市场全球竞争中失去先机。目前,我国生物材料企业产品没有自己的专有产品和自主知识产权,生产的产品大都属于在国外技术非常成熟且国外厂商并不愿意生产的初级产品。同时由于生产技术装备、管理与操作工素质等因素,导致目前我国生产的生物材料质量一直处于中低档水平,鲜见有高质量的国产生物材料。由于我国生物材料质量问题,我国生物材料与制品约有70%~80%需要进口,且我国生物材料和制品所占世界市场份额不足1.5%。
我国政府日益重视生物材料产业发展。2006年国务院的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》不仅将生物技术作为科技发展的5个战略重点之一,同时在基础研究等方面也给予了高度重视。2010年9月通过的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》也将生物产业列入战略性新兴产业,并明确指出要求“加快先进医疗设备、医用材料等生物医学工程产品的研发和产业化,促进规模化发展”。在2011年7月科技部的《国家“十二五”科学和技术发展规划》中第四部分“四、大力培育和发展战略性新兴产业”也明确指出要大力发展包括生物材料在内的生物产业。
我国生物材料产业市场前景广阔。据民政部门报告,我国现有的肢体不健全患者已超过1500万个,其中肢残患者约800万个;由类风湿引发的大骨节病患者有数百万;冠心病患者已超过1000万个;白内障盲人约500万个;牙缺损和牙缺失患者高达3亿~4亿人;肝炎病毒携带者1.2亿人;心血管病患者2000万人;需计划生育的育龄妇女2000万人;伴随人口老龄化(60岁以上的老年人口已达1.39亿人,约占全国人口的10.69%) 的骨质疏松患者7000万人;每年由于疾病、交通事故和运动创伤等造成的骨缺损和缺失患者人数近1000万人;需要进行颅颌面等整形的人数有数千万人。这还不包括数目庞大的各类软组织、血液和器官疾病患者人数。
上述疾病的治疗均需要生物材料,从而为生物材料产业创造了巨大的市场。据统计,仅2008年,包括生物材料在内的生物行业总产值就已经突破8000亿元人民币。在“十二五”发展热点研讨会上,中国工程院院士张兴栋表示,生物医学材料的技术和产业都处于起步阶段,并在不断变革之中,我国生物医学材料市场正处于“井喷”前夕,前景比较广阔;保守估计,到2015年,将实现销售额200亿美元,同期国际市场份额为6.2%,带动相关产业收入将达600亿美元。
Three
滨海新区生物材料产业发展现状
滨海新区生物材料产业技术研发能力不强、产业基础薄弱,尚处于起步阶段。但关联产业如生物医药、新材料均是滨海新区核心产业,有一定的产业基础;南开大学、天津大学以及生物医药联合研究院等科研实力雄厚的教学与研究机构在生物医药、新材料等领域都有很强的科研实力,这对滨海新区今后发展生物材料产业提供了可能。由此可见,虽然滨海新区发展现状不尽人意,但是具有很大的市场发展潜力。
滨海新区研发能力不强,研究领域处于空白
根据布局在滨海新区的研究院所、高等院校等创新机构的研究方向发现,滨海新区虽然拥有国际生物医药联合研究院、中科院天津工业生物技术研究所、南开大学泰达学院、天津大学滨海工业研究院以及天津科技大学等生物领域的研究与教学机构,但对于生物材料或生物医学工程相关的研究基本处于空白。虽然南开大学和天津大学在生物材料领域科技成果产出较多,有较强的科研能力,但相关研发团队基本分布在市内的校区,辐射滨海新区的能力有限。
产品结构单一、企业数量偏少
滨海新区拥有生物材料领域的企业较少,产品结构单一,企业分布也较分散,没有形成完整的产业链。天津世纪康泰生物医学工程有限公司(原天津泰达生物医学工程股份有限公司)和天津国韵生物材料有限公司是滨海新区为数不多的生物材料公司。世纪康泰主要产品为人工晶体系列产品,而国韵生物材料主要产品则是可完全生物降解的生物基高分子材料聚羟基烷酸酯(PHA)及其应用产品,虽同属滨海新区但产品相关度低,再加上滨海新区相关企业稀少,无法形成有力的产业发展合力。
政策支持乏力,滨海新区相关政策处于真空状态
天津市有关支持生物材料发展的政策,仅有《天津市中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,在生物医药及工程技术领域提到“医用纳米生物材料与技术,骨科植入材料和医用塑料技术与产品;”和新材料和纳米技术领域中提到“生物医学材料重点发展可控生物降解材料,具有天然生理功能的人工器官和组织工程材料,环境响应医用材料,研究材料的生物相容性及其评价方法。”,后续具体的支持政策没有出台,仅停留在规划层面。甚至在滨海新区十二五规划中也没有体现支持生物材料产业或生物医学工程领域发展的相关内容。
Four
滨海新区应对策略
结合滨海新区生物材料产业发展所面临的起步晚、研发能力不强、产业基础薄弱等问题,提出以下建议。
加强原始创新研究,重点突破
当前,滨海新区生物材料领域原始创新能力偏低,原始创新研究成果稀少。为改变这一局面,建议一是根据“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”科技工作的指导方针,以市场需求为导向,选择具有一定基础和优势、关系国计民生的关键领域,从滨海新区企业的紧迫需求出发,着力突破重大关键、共性技术,集中力量、重点突破,实现跨越式发展。二是积极推进企业、高校、科研院所的“产、学、研”合作,结合实际形势,积极研发新产品,推动产品升级换代,提高产品附加值。
整合研究机构,协同创新
根据研究基础、领域需求,整合研究机构和共享研究资源,避免散兵游勇独立作战,既可以避免重复研究,使科研长期处于低水平,也可以促进资源共享,提高研究水平,开发出更多附加值更高的产品,共同推动研究工作健康发展;理顺、构建材料合成与选择、体外实验、动物实验、临床实验等不同阶段的试验流程,避免因好的材料由于各种试验不能按计划完成导致无法报批形成产业化而造成不必要的损失;严格、规范和简化报批程序,鼓励跨领域、跨学科的科技人员协同创新,重视基础研究和应用研究的衔接,重视技术集成。
注重科技招商,填补空白
针对滨海新区生物材料领域产业基础薄弱、技术创新能力不强的问题,滨海新区应加大科技招商工作力度,以填补产业和技术空白为目标,以国家生物医药国际创新园、天津国际生物医药联合研究院、中科院天津工业生物技术研究所、南开大学泰达学院、天津大学滨海工业研究、天津科技大学等创新机构和滨海新区生物医药科技企业孵化转化载体、科技园区、科技企业孵化器、大学科技园等招商载体为招商引智平台,有针对地吸引技术能力突出、产品竞争能力强的生物材料企业和海内外高端人才来滨海新区落户,以期可以填补滨海新区产业技术空白,加速滨海新区生物材料产业全链条的形成。
整合社会资源,推动科技成果在滨海新区转化
建议由合适的组织或机构搭设风险投、融资平台,健全、完善风险投资体系,结合生物材料产业化须经历小试、中试、工业试验、市场开拓、 垄断期生产、稳定生产期和衰退期等7个阶段的特点全程跟踪,积极促进技术创新与成果转化;加大共性技术研究与共享,尤其是重大攻关技术。重视高水平公共技术平台建设,成立生物材料技术研究、开发的国家级、市级的公共技术平台、合作研究平台和技术转化平台以及人才培养的基地。