生物医学工程研究范文篇1

关键词：药学院；课程设置；专业方向；培养方案

中图分类号：G642.4文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）09-0022-03

一、出发点

1.中南民族大学是一所直属国家民族事务委员会的综合性普通高等院校。中南民族大学药学院秉承“为少数民族和民族地区经济社会发展服务”的办学宗旨，努力加强民族医药研究和民族医药人才培养，来适应国家社会对民族医药发展的需要。

2.现代制药行业包括药物研发、原料药物生产、药品制剂成型三大方面。西药一般指具有确定结构的化学与生物分子药。其药物研发主要从天然产物中筛选有效成分，并对该成分进行结构分析、结构修饰，使其产生更好的药效与副作用。原料药生产主要涉及化学原料药的合成与生物原料药的合成。药品制剂成型是将原料药制成不同形式的制剂，以便于应用与临床。中药是在中医指导下使用的天然产物药。分饮片与成药两种类型。饮片是中医临证开方使用的药材，其研发是中医师根据病人病情辨证施治。饮片的生产涉及种植、采集、炮制、储存等环节，不涉及复杂的剂型。中成药是将一些治疗某些疾病的常用方剂制成特殊的标准化剂型，用于该类疾病的通用药物。其药物制备一般是寻求中医验方，对其参与配伍的药物进行提取与浓缩，去粗取精。制剂成型是将上述浓缩的混合物按不同制剂类型的要求进行成型。其研发涉及到化学成分的分析，有效成分的量的控制，药理药效研究，药物报批所涉及的研究内容等。民族医药是指中国各少数民族的医药系统。它以特殊的思维方法，特殊的疾病谱，特殊的药物资源与中医药区分并彼此区分。民族药多利用天然动植物与矿物资源，多用鲜药，有些只进行简单的炮制，不能形成类似中药饮片的原料药。民族药拥有大量的验方，有望开发出治疗各类疾病的成药，其开发过程与中成药相同，也有研发、原料药生产、制剂化三大阶段。民族药的资源调查，品种保护，规范制定，成分分析，药效鉴定，相对中药起步晚，需要投入更多的力量。

3.制药行业的方方面面均需要人才。特别是研发、生产、制剂化、质量控制、市场等几大主要方面，每年都需要大量的新鲜血液。其中研发人才主要去向是大专院校与研究所，企业的研发部门，他们主要需要药化、药理、药效、临床实验等方面的知识。生产包括原料药、中间体、辅料、标准提取物的生产，需要化学合成与分析、生物合成与分析人才。制剂化设计机械设备、制剂工艺、操作规程、质量检测等内容，需要工程数学、工程力学、工程管理、工程设计、工程操作方面的人才。

二、药学院的专业定位

生物医学工程研究范文

20世纪60年代，美国一些著名大学先后开启了生物医学工程学科的建设，相继启动了生物医学工程专业人才的培养。美国的生物医学工程教育特点是在技术产业化需求驱动建立起来的具有其自身特性，且反映了生物医学工程学科建设与发展的前沿特征。各个学校的本科教育课程虽然具有自己的特色，但在课程设置上大致可以分为科学基础课程、专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社会科学课程、专业选修课程及其他选修课程等六类。不同学校本科课程的主要差异体现在专业选修课程及其他选修课程的设置上，各个学校根据自身的生物医学工程领域的研究方向和研究水平特点开设一些相应的选修课程，并培养学生在相应方向上的研究探索实践能力。这是美国生物医学工程本科教育的基本特点。

我国生物医学工程专业教育起步于20世纪80年代，主要发源于著名工科院校的信息技术类专业和力学专业，进而逐渐形成的生物医学工程专业教育，后来，一些医学院校在医学物理和医用计算机技术的基础上相继开展了生物医学工程专业教育，于是在我国基本上形成了这样两种类型的生物医学工程学科。上述两类院校的生物医学工程学科建设发展模式各具侧重，遵循了共同的学科基础，在培养生物医学工程专业人才的应用层面上有显著特点。相对来说，工科院校的生物医学工程培养模式注重工程技术的开发和功能拓展，医科院校则注重医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用。

1.中国生物医学工程学科发展思路

生物医学工程是一种交叉学科，交叉的学科基础及其融合的紧密程度决定了生物医学工程学科的发展水平，交叉的学科发展推动着生物医学工程学科的发展，并且使得生物医学工程学科研究领域变得十分广泛，而且处在不断发展之中。

1.1学科发展轨迹

在中国，基于电子信息工程发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物医学仪器、生物医学信号检测与处理、生物医学信息计算分析、生物医学成像及图像处理分析、生物医学系统建模与仿真、临床治疗与康复的工程优化方法、手术规划图像仿真以及图像导引手术及放疗优化等；有基于力学发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物流体力学、生物固体力学、运动生物力学、计算生物力学和微观尺度的细胞生物力学等；基于化学材料工程发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物材料学、组织工程与人工器官、物理因子的生物化学效应等。

1.2学科发展特点

作为交叉学科的生物医学工程学科，其发展的关键在于交叉学科间的交叉融合。构建一种良好的交叉结构，对推动交叉学科的发展具有至关重要的作用。约翰霍普金斯大学对于生物医学工程这样的交叉学科的描述有一个形象的说法：交叉学科如同在不同学科之间建立起连接桥梁，如果在河两岸没有坚实的基础，桥是无法建立好的，对于生物医学工程这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说，它的发展要求具有坚实的交叉学科基础和交叉学科紧密融合深度。那么在生物医学工程学科构建良好的交叉结构，需要选取具有理论支撑和技术支撑的主干学科进行交叉，凝练学科方向，不能大而全，过于宽泛。

目前，医学仪器和医学成像技术具有良好的应用和发展前景，应该成为生物医学工程学科的重点发展方向。医学仪器和医学成像设备能有力推动医疗产业的发展。医疗仪器和医学成像设备是现代医疗器械产业中的主流产品，在产业发展中起着主导和引领作用。其发展水平已成为一个国家综合经济技术实力与水平的重要标志之一。产业化驱动也是学科发展的一种动力，也为学生未来职业发展奠定良好的基础。基于医疗卫生健康事业的需求和生命科学发展的大趋势，生物医学工程学科应大力促进医学仪器和医学成像方法的学科建设，从而提升整个学科的发展水平。

生物医学工程学科的建设离不开一流的学术研究和学术成果的应用。一流的学术研究不但能提升学科的发展水平，而且能开拓学科纵深发展，产生良好的经济效益和社会效益，进而增强学科服务社会发展的能力。学术研究的前瞻性和创新性将确保学科建设的发展动力和趋势以及学科发展的活力。

交叉学科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高，交叉学科存在的必要性就越小。如何减小生物医学工程学科可替代性的程度是需要深入思考的，是需要提升学科的特异性的。生物医学工程学的学术研究主要包括应用理论研究和理论应用研究，应用理论研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学问题，开展新理论、新方法的研究。理论应用研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学和技术问题，借助理工科的相关理论和方法开展应用基础研究和应用研究。应用理论研究是理论驱动型的学术研究，理论应用研究是应用驱动型的学术研究。理论驱动型和应用驱动型是生物医学工程学科学术研究的两种主要模式。理工科大学具有良好的理论创新基础和强大的交叉的学科背景，开展理论驱动型研究具有自身优势。医学院校具有丰富的医学资源，面临着大量需要应用理工知识解决的医学问题，开展应用驱动型研究，将很好地实现与医学的应用融合，具有较好的临床应用价值，有力推进医学的进步与发展。各自的学术优势将有利于生物医学工程学科特色发展，从而增强其不可替代的程度，实现学科可持续创新发展。

1.3学科体系

作为一级学科的生物医学工程，包含学科的理论体系和技术体系，且该体系离不开所交叉的学科的理论体系和技术体系的支撑，此外生物医学工程学科理论体系和技术体系既要有学科自身的特色，又要具有可持续发展和一定程度上的不可替代性，这样学科才会有旺盛的生命力。要面向医疗卫生、生物科学所涉及的重大、重要技术理论问题及基础应用开展学术研究。实现良好的学术研究定位，形成自己的理论体系和技术体系。

2.大数据时代的生物医学工程学科发展

守正创新是生物医学工程学科发展的必由之路，人类已进入大数据时代，所谓大数据（bigdata），或称海量数据，是指由于数据容量太庞大和数据来源过于复杂，无法在一定时间内用常规工具软件对其内容进行获取、管理、存储、检索、共享、传输、挖掘和分析处理的数据集。大数据具有“4V”特征：①数据容量（volume）大；②数据种类（variety）多，常常具有不同的数据类型和数据来源；③动态变化快，如各种动态数据，非平稳数据，时效性要求高；④科学价值（value）大，尽管目前利用率低，却常常蕴藏着新知识和重要特征价值或具有重要预测价值。大数据是需要新的分析处理模式才能挖掘分析出其蕴藏的重要特征信息[6。

人体生老病死的生命过程就是一个不断涌现的生物医学大数据发生源，这种源源不断的生物医学大数据的检测、处理与分析，将给生物医学工程学科的建设与发展带来新的机遇和挑战。模式识别、人工智能、数据挖掘和机器学习的发展将带动大数据处理技术的进步。生物医学大数据广泛涉及人类医疗卫生健康相关的各个领域：临床医疗、基础医学、公共卫生、医药研发、临床工程、心里、行为与情绪、人类遗传学与组学、基因和蛋白质组学、远程医疗、健康网络信息等，可谓包罗万象，纷繁复杂。生物医学大数据中蕴藏了种种有科学价值的信息，研究有效的大数据挖掘的新理论、新技术和新方法，对生物医学大数据进行关联和融合计算分析，充分挖掘生物医学大数据中的信息关联和特征关联和数据空间映射关联，既能为疾病的预防、发生发展、诊断和治疗康复提供系统化的全新的认识，有利于深入疾病机理研究分析，开展个性化诊疗。还可以通过整合系统生物学与临床数据，更准确地预测个体患病风险和预后，有针对性地实施预防和治疗。

生物医学工程学科所面临的生物医学大数据主要包括多模态医学影像数据、多种类医学信号数据以及基因和蛋白质组学的生物信息数据。生物医学大数据在生物医学工程学科领域内有着广泛深远的应用前景，从三个方面应用将推动生物医学工程学科的发展。

（1）开展多模态影像大数据计算分析。医学影像学科的发展从早期看得到，到看得清，目前的看得准，未来的趋势是看得早。只有看得准和看得早才有利于临床早期干预，提高治疗预期。医学影像大数据计算分析在影像诊断、手术计划、图像导引、远程医疗和病程跟踪将发挥越来越大的作用。

建立新的医学影像大数据计算分析模型和数值计算方法，挖掘多模态影像数据的特征数据和特征关联，将会提供强有力的影像诊断分析手段，极大地推动影像技术的发展，具有重要的临床应用价值和科学价值。

（2）开展多种类医学信号大数据计算分析。医学信号大多直接产生于生理和病理过程中的信号，能在不同层面上表达生理和病理相关机制特征。融合多种医学信号的大数据计算分析，能对生理病理过程进行更好更全面的阐释，不仅能深入了解生理病理的状态特征和过程特征，而且能实现个体健康监测和管理。可以很好地开展回顾性研究和前瞻性研究，推进系统化的医学应用研究。实现强大的多种医学信号数据的特征挖掘及特征关联计算分析。大数据挖掘能够增加准确度和发现弱关联的能力，能更好地认识生理病理现象和本质。

（3）开展基因和蛋白质组学的生物信息大数据计算分析。基因组学、蛋白质组学、系统生物学和比较基因组学的不断发展涌现了海量的需要计算分析的生物信息数据，已进入计算系统生物学的时代。开展生物信息大数据计算分析，可以拓展组学研究及不同组学间的关联研究。从环境交互、个体生活方式、心里行为等暴露组学，至细胞分子水平上的基因组学、表观组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、基因蛋白质调控网络，再到人类健康和疾病状态的表型组学等不同层面不同方向上实现大规模的关联计算分析，可以全面阐述生命过程机制，挖掘生命过程特征及关联特征。

3.结论

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科研与教学的互动是高校的重要特征，是提高人才培养质量的重要手段。针对当前高校科教融合中所存在的问题以及生物医学工程学科背景与特色，桂林电子科技大学依托生物医学工程领域的优势科研资源，凝聚老师与学生的科教相融的共识，将老师的科学研究与本科教学过程、学生第二课堂紧密结合，培养学生的专业实践能力，探索并实施科教融合的应用型生物医学工程人才培养模式，取得了良好的成效。

关键词：

生物医学工程；科教融合；人才培养模式

全面提高教育教学质量，必须不断拓展人才培养资源与渠道，将多方面的办学优势转化为人才培养的优势。人才培养与科学研究是高校的主要职能，实现两者的有机融合，对于提高人才培养质量具有重要的意义[1，2]。科教融合是指科学研究与教书育人有机地结合，充分发挥高校科学研究的优势培育高素质专业人才。生物医学工程是一门理、工、医高度融合与交叉的学科，应用型生物医学工程专业主要培养具有扎实的生物医学、电子技术理论基础以及医学与电子信息相结合的工程技术能力，能在医疗器械、医疗卫生等相关行业从事工程技术开发、服务、管理和教育等工作的应用型人才[3]。全面推进科教融合，可以有效地培养生物医学工程本科生的创新能力和动手实践能力，进而提高其专业基本能力与素质。但在高校人才培养过程中，科学研究与人才培养往往没有得到很好地结合，主要表现在三个方面。一是学校重视科研而轻视教学，提升高校科学研究能力与水平，学校可以获得更多地经费、吸引大量地生源、获得更高的声誉。同时，在教师职称评定、岗位聘任、年终考核，甚至资源分配的过程中，以承担科研项目的数量、的情况等作为考察重点，而授课内容、课时量甚至教学方式和效果仅仅作为参考方面不起决定性作用。二是老师往往重视科研、忽视教学工作。部分老师教学热情不够，为教学而教学，没有站在人才培养的高度去教学，由于科研任务繁重，占据了大师的工作时间，在教学上面所花的时间与精力相对较少。三是本科生参与科研项目的机会相对较少[4]。一方面大学期间学生的课程学习压力比较大，很难有地时间参与专业方面的科学研究；另一方面本科期间在专业知识的掌握程度还不高，基础还不扎实，在老师的科研项目中所起到的作用甚少，老师更希望研究生来参与科研项目。针对当前高校科教融合所存在的普遍的问题以及生物医学工程学科背景与特色，我校生命与环境科学学院利用广西生物医学工程重点学科、八桂学者岗位、广西工程技术研究中心等生物医学工程专业相关的优势学科研究平台，以及以国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等主要的重大科研项目和以广西八桂学者为带头人的高端师资队伍为主的科学研究资源，积极制订相关措施与政策，将学科平台和科研资源带入到人才培养过程中去，切实提高人才培养质量。

一、定期举办以科教融合为主题的讨论活动，凝聚专业老师与学生的共识

科教融合，思想先行。不仅要让专业老师认识到科教融合的重要性，更要让学生在思想上认识到科教融合是提升学生专业实践能力，提高人才培养质量的重要途径。因为学生是科教融合的主体，只有学生愿意参与，老师愿意参与指导，才可能实质性地提高人才培养质量。学院定期举办学院层面的专题讨论，围绕科研服务本科教学的模式与途径这一主题展开讨论，甚至将一些典型案例在会上进行分享。在讨论会上，除了专业老师参与外，学生代表也应出席，通过老师与学生面对面的交流，可以逐步凝聚大家对科教融合模式的共识，还可以让老师与学生进行相互地了解，为更好地贯彻科教融合专业实践活动奠定基础。科教融合对于老师与学生双方面都是受益的。一方面，科教融合可以让学生接受到最新的前沿专业知识，既可以培养学生创新能力和专业实践能力，还可以培养学生的社会适应能力，可以成为课堂教学的有效或者不可或缺的补充。另一方面，学生的思维方式比较活跃，跳跃性较强，老师可以在与学生的交流过程中获得新的科研思路。科教融合的实施不仅是提高人才培养质量的有效途径，更是推动“大众创业、万众创新”的重要举措和动力源泉。

二、将老师科研成果引入理论与实践教学，实现科学研究与教学过程的有机融合

课堂教学是实施专业教育的主要阵地，是教师给学生传授知识和技能的全过程。要求任课老师在课程教学内容上进行改革，结合自身的科学研究实施课堂教学和专业教育，既可以提高学生的学习兴趣，同时增强的课堂教学效果[5]。我校生物医学工程专业定位于培养生物医学电子仪器行业的工程应用型人才，在课程教学内容上要求老师围绕这一核心安排教学内容。在教学计划的制定和实施中，结合老师的科学研究，充分体现解决医疗器械产业关键工程技术问题能力的培养要求，在课程体系设计、教学活动组织、教学方式的探索、学生成绩的考核等方面，增加科教融合方面的内容。比如在有限的课时内，改革了生物医学工程专业基础课《算法与数据结构》的授课内容，增加与生物医学仪器研制直接相关的算法方面的知识点，如插值、拟合等，在课程教学过程中结合老师在生物医学信息检测方面的科学研究组织教学内容。又比如在《传感器原理》、《医学仪器原理》等专业课程的教学中，要求老师有一定的科学研究的经历，并在医学仪器的研究中取得了一定的科学研究成果。改革实验课堂教学和课程设计的组织形式，要求教师在教材的编写与选择、教学内容与方法、作业布置与评改等环节与领域贯彻工程实践能力培养要求，注重理论与实际的紧密结合，特别鼓励专业老师结合科学研究中的关键技术问题设计实验项目，在实践教学环节培养学生的科学素养。

三、让学生参与科研项目研究，实现科学研究与学生第二课堂的有效融合

第二课堂的作用是培养学生专业兴趣，拓宽专业知识面，培养专业思维能力、动手能力和创新能力。第二课堂的开展必须遵循适应性、创新性和主体性原则，即第二课堂应当与大学生的专业培养目标相适应，要以提高人才培养质量为目标，同时应注重培养学生的创新性，过程应有一定的挑战性。老师的科学研究与学生的第二课堂活动有效融合，对于提升学生专业工程实践能力具有重要的意义[6]。它既体现了“教师主导，学生主体”的指导思想，也由于科研项目本身具有一定的创新性，学生实质性地参与老师科研项目的过程具有一定的挑战性，对于培养学生创新能力和专业素养具有重大地促进作用。我校生物医学工程专业的第二课堂活动的开展主要是围绕学生参与生物医学传感与仪器、生物医学信息处理等方面科研项目的研究。第一，定期向学生公开教师科研课题，让学生选择参加老师科研项目。要求老师认真指导学生专业科技活动，让学生实质参与。要求大学一、二年级的学生以阅读文献、参与学术讨论等方式参与课题，大三和大四学生可以参与科学实验、数据分析等项目研究过程。第二，鼓励老师从科研项目中凝练大学生创新项目由学生承担，除了承担部级和广西自治区级大学生创新项目外，学院还设立专项经费，定期支持一批院级大学生创新项目，并明确鼓励学生结合指导老师承担的科研课题的研究内容组织申报。第三，鼓励老师从科研项目中根据毕业设计的要求，拟定毕业设计题目，供学生承担。在2015届本科毕业设计题目中，有超过50%的题目与老师的科研项目有关，还有20%左右的题目与学生承担的大学生创新项目有关。第四，积极组织学生参加学校组织的科协协同育人计划项目。依据我校《科教协同育人计划项目管理办法》的规定，学生参与老师主持的科研项目，完成一定的科研工作，通过学校的考核后可以替代部分课程设计、实习甚至毕业设计的学分。一方面大大地激发了学生参与科研项目的兴趣，另一方面由于需要完成一定的科研任务才能获得相应的学分，这给了学生一定的责任与任务，同时也可以协助老师完成科研项目的研究。第五，依托生物医学电子领域的企业和大型医院建立完善的专业实习实践基地，为学生提供更多地来自于生产实际的科研资源，依托合作企业或医院的专业技术人才，建立指导学生科学研究的专业师资队伍。加强校企医合作，充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力，派出学生到企业或者医院通过实习、做毕业设计等方式实质性参与专业领域的科学研究。

四、扩大学科科研平台的开放，实现科学研究与人才培养过程的无缝对接

对于生物医学工程这一工科专业来说，实验室既是实验教学的重要阵地，也是培养工程实践创新人才的基础平台。学科科研平台面向本科生开放，建立健全实验室开放机制，切实增加学生专业工程实践的机会，是实施科教融合过程，保障科教融合效果的重要手段[7]。学院立足专业办学实际情况，加强实验平台硬件保障，构建实践教学共享平台，出台了《实验室开放的管理办法》，完善了学院的实验室管理制度，规范了本科生进入实验室的管理，既为学生进入实验室从事专业实践活动提供了方便，也加强了学生的安全责任意识以及实验室的有序管理。经过近几年的实践，已经构建并形成了符合学院学科专业特点的学生进实验室模式与制度。在周末、在晚上都会有学生在实验室进行实验。专业老师经常在实验里直接指导学生参与专业实践活动。总之，通过近几年鼓励生物医学工程专业学生融入老师的科研项目研究活动中，取得得了良好的成效，提升了学生的专业实践能力。学生参与科研项目研究的积极性得到了大大地提高，直接参与老师科研项目的比例达到了30%以上，还有大约40%的学生通过大学生创新项目、毕业设计的形式参与了科学研究。学生在科学研究的过程中取得了良好的研究成果，近3年，本科生发表科研论文30余篇，申请各类专利15件，获得各类科技竞赛奖励20余人次，而且这些本科生研究成果在逐年提高。

参考文献

[1]杨凡，周从照.科教结合协同育人[J].中国大学教学，2015（1）.

[2]吴德星.科教融合培养创新型人才[J].中国大学教学，2014（1）.

[3]教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4]武宇华.科教融合的大学本科人才培养模式研究[D].曲阜师范大学，2014.

[5]段钊，王贵荣.高校课堂教学创新能力培养模式探索[J].西部素质教育，2016（1）.

[6]高璐璐，魏学文，肖苏.对高校第二课堂建设的探索与思考[J].高教学刊，2016（4）.