劉杰 張超 羅潔

摘 ?要：結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程具有很強的綜合性、實踐性的交叉融合學(xué)科特點，從綜合性大學(xué)多學(xué)科交叉聚焦新工科的人才培養(yǎng)模式，著重于三個內(nèi)容上的突破：強調(diào)理、工、醫(yī)的學(xué)科交叉融合;突出“導(dǎo)師團”創(chuàng)新培育機制的育人模式;打造學(xué)生實驗->實踐->科研的遞進式能力培育，最后形成新工科背景下的“多學(xué)科融合”人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：新工科;生物醫(yī)學(xué)工程;多學(xué)科融合;人才培養(yǎng)

中圖分類號：C961 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）34-0141-04

Abstract： Combining with the characteristics of biomedical engineering as a comprehensive and practical interdisciplinary subject， this paper focuses on the breakthrough in three aspects from the perspective of the talent training mode of multi-disciplinary interdisciplinary focusing on new engineering in comprehensive universities： emphasizing the interdisciplinary integration of science， engineering and medicine， highlighting the "mentor group" innovative cultivation mechanism mode， building the progressive ability cultivation of students' experiment -> practice -> scientific research， and finally forming the talent cultivation mode of "multi-disciplinary integration" under the background of new engineering.

Keywords： the new engineering; biomedical engineering; multidisciplinary integration; cultivation of talents

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進行，綜合國力競爭愈加激烈。國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，要求工程科技人才具備更高的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力，加快新工科建設(shè)，助力經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級[1]。十九大報告中提到，要深化產(chǎn)教融合、校企合作，加快一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展。習(xí)近平總書記指出，“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學(xué)知識和卓越人才的渴望比任何時候都更加強烈”，我國高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點。

新經(jīng)濟快速發(fā)展迫切需要新型工科人才支撐。新工科的概念在2016年提出，又在2017年形成了復(fù)旦共識、天大行動及北京指南，國內(nèi)各大高校就新工科的建設(shè)進行了廣泛而深入的討論，新工科不再是局部考量，而是適應(yīng)以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)及新業(yè)態(tài)為特征的新經(jīng)濟背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略抉擇。

在新工科中，工科是指工程科學(xué)，新包含三方面涵義，即新興、新型和新生。新工科代表的是最新的產(chǎn)業(yè)或行業(yè)發(fā)展方向，指的是正在形成的或者將要形成的新的工程學(xué)科，因此其大體上有引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性等幾個特征[2]。生物醫(yī)學(xué)工程為多學(xué)科交叉的新型工科專業(yè)，通過生物、醫(yī)學(xué)、材料、電子、信息等領(lǐng)域的交叉與融合，利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，解決醫(yī)學(xué)中的預(yù)防、檢測診斷、治療和康復(fù)等問題。但學(xué)科人才培養(yǎng)方面存在著培養(yǎng)目標和社會需求貼合不緊密，師資力量配置不合理，課程設(shè)置不均衡等問題，嚴重制約著生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的進一步發(fā)展和生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)進行新一輪的升級換代[3]。

綜上所述，要培養(yǎng)符合新時代新經(jīng)濟發(fā)展要求的新工科人才，必須重新審視學(xué)科的人才培養(yǎng)體系。

一、新工科背景下的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科人才培養(yǎng)體系建設(shè)總思路

中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建于1982年，是國內(nèi)較早成立生物醫(yī)學(xué)工程教研室的高校之一，目前的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)立足于中山大學(xué)原有的生物醫(yī)學(xué)工程一級學(xué)科，學(xué)校充分考慮了資源整合、學(xué)科布局及發(fā)展趨勢等等因素，于2017年獨立成立生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院。中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)致力于培養(yǎng)掌握生物醫(yī)學(xué)工程和其他相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論，具有綜合應(yīng)用多學(xué)科知識和方法解決醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，在生物材料與組織工程、生物醫(yī)學(xué)傳感、醫(yī)療儀器等相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究與應(yīng)用開發(fā)的高素質(zhì)醫(yī)工復(fù)合型人才。

新工科下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)，需要從根本上解決高端技術(shù)研發(fā)人才培養(yǎng)的問題，為解決生物醫(yī)療產(chǎn)業(yè)重大共性關(guān)鍵技術(shù)、有效提升國內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平及市場競爭力提供人才基礎(chǔ)。因此，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院對本科人才培養(yǎng)的理念和思路是“以本科實驗教學(xué)課程為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題為導(dǎo)向，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，以科研帶動實驗教學(xué)為手段的方式”。從社會需求的角度出發(fā)，按照“面向醫(yī)科、背靠工科、醫(yī)工融合”的辦學(xué)思路，以“來自臨床、服務(wù)臨床、高于臨床”為指導(dǎo)方針，將醫(yī)工合作切實有效地落實到教學(xué)與實踐中，拓展學(xué)科建設(shè)方向，逐步建立起適合于多學(xué)科合作發(fā)展的運行模式。充分利用綜合性高等院校的學(xué)科、科研優(yōu)勢設(shè)置課程體系，利用專業(yè)課程涉及面廣、靈活性高的特點，結(jié)合科研優(yōu)勢，突出重點，構(gòu)建科學(xué)的教育體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)專業(yè)設(shè)置和學(xué)科研究方向，確定知識結(jié)構(gòu)的主干，同時注重拓寬知識范圍，使學(xué)生既能有相應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)知識又具備在其他領(lǐng)域中發(fā)展的基礎(chǔ)， 從而實現(xiàn)真正意義上的理、工、醫(yī)的交叉和融合，進而培養(yǎng)一批能夠理論聯(lián)系實際、具有分析解決問題能力和獨立創(chuàng)新能力的、能真正滿足現(xiàn)代社會對生物醫(yī)學(xué)工程要求的人才。

（一）強化“頂層設(shè)計”，結(jié)合專業(yè)特色形成多學(xué)科交叉的人才培養(yǎng)理念和體系

新工科代表了新興行業(yè)或產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，多學(xué)科融合或通過跨學(xué)科研究問題是產(chǎn)業(yè)發(fā)展中技術(shù)解決問題的創(chuàng)造性方法。多學(xué)科交叉與融合是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢，是新工科的顯著特點，是科技創(chuàng)新的源泉，也是學(xué)科增長點最重要的來源之一。進一步增強多學(xué)科之間以及學(xué)科方向間交叉融合，積極探索多學(xué)科交叉融合的有效途徑，以激發(fā)創(chuàng)新活力，提升學(xué)科競爭力。

然而，在本科人才培養(yǎng)過程中，實現(xiàn)對學(xué)科學(xué)生的“多學(xué)科交叉式”培養(yǎng)會受到許多限制因素影響，如固有學(xué)科領(lǐng)域界限的限制，學(xué)科配置建設(shè)完整性，學(xué)科導(dǎo)師專業(yè)領(lǐng)域廣度，產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人機制完善程度等。針對高度融合的交叉學(xué)科——生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)而言，學(xué)科教師往往只在某個學(xué)科領(lǐng)域有所長，但其學(xué)術(shù)視野、思維方式及技術(shù)方法等受到特定學(xué)科領(lǐng)域的限制，一定程度上制約了學(xué)生能力的提高。

國外生物醫(yī)學(xué)課程存在多元化、個性化及職業(yè)化的設(shè)置傾向，通識與人文社科類課程比重較高，重視學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，為接下來繼續(xù)深造或者入職打下良好基礎(chǔ)。國內(nèi)的課程設(shè)置更多的體現(xiàn)專業(yè)化，職業(yè)發(fā)展能力和科學(xué)研究能力有所欠缺，培養(yǎng)出的學(xué)生往往知識背景單一、解決臨床問題能力匱乏，不能滿足社會對具有綜合應(yīng)用多學(xué)科知識和方法解決實際問題能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求[4]。經(jīng)過多輪研究與調(diào)整，制定了多學(xué)科交叉培養(yǎng)的新型生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)計劃，有針對性地結(jié)合醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科核心課程開展生物醫(yī)學(xué)工程課程體系改革;通過創(chuàng)新培育實施，完善課程設(shè)置、評估與考核體系。

在中山大學(xué)“德才兼?zhèn)洹㈩I(lǐng)袖氣質(zhì)、家國情懷”人才培養(yǎng)目標的指導(dǎo)下，從社會需求的角度出發(fā)，按照“面向醫(yī)科、背靠工科、醫(yī)工融合”的辦學(xué)思路，以“來自臨床、服務(wù)臨床、高于臨床”為指導(dǎo)方針，針對先進醫(yī)療器械這個新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，戰(zhàn)略性布局生物醫(yī)學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)傳感和醫(yī)療儀器三個生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)方向，為先進醫(yī)療器械開發(fā)儲備從機體->材料->傳感器->儀器->機體的整個開發(fā)閉環(huán)中所需的“多學(xué)科融合”人才（圖1）。

將醫(yī)工合作切實有效地落實到教學(xué)與實踐中，充分利用綜合性高等院校的學(xué)科、科研優(yōu)勢設(shè)置課程體系，結(jié)合科研優(yōu)勢，突出重點，構(gòu)建科學(xué)的教育體系結(jié)構(gòu)，確定知識結(jié)構(gòu)的主干，同時注重拓寬知識范圍，使學(xué)生既能有相應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)知識又具備在其他領(lǐng)域中發(fā)展的基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)真正意義上的理、工、醫(yī)的交叉和融合，進而培養(yǎng)一批能夠理論聯(lián)系實際，具有分析解決問題能力和獨立創(chuàng)新能力的，能真正滿足現(xiàn)代社會對生物醫(yī)學(xué)工程需求的人才。

（二）組織建立多學(xué)科交叉融合的跨學(xué)科人才培養(yǎng)

團隊和導(dǎo)師團人才培養(yǎng)新型運行機制

現(xiàn)時我國大部分高校都實行學(xué)分制的教學(xué)管理制度，但在目前學(xué)年學(xué)分制的教學(xué)管理制度下，我國本科教育“管教分開”的模式逐漸暴露出“思想政治教育工作和專業(yè)教育完全分離”的弊端，專職老師只負責(zé)上課，缺乏對學(xué)生發(fā)展和需求的了解，達不到因材施教的效果，不利于對學(xué)生進行全方位、人性化的指導(dǎo)，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

為解決上述問題，我們在單導(dǎo)師制模式下進一步優(yōu)化，提出了新型本科生導(dǎo)師團模式。不同年齡層、不同職務(wù)、不同專業(yè)及研究方向的導(dǎo)師組成有機互補的導(dǎo)師團，對所有本科生給予全方位、個性化的指導(dǎo)：讓本科生從大學(xué)一年級開始有機會接觸本專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，加強了對專業(yè)的認識及學(xué)習(xí)的興趣，逐漸培養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新意識，為日后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ);到大學(xué)二年級，在對本專業(yè)有總體了解的基礎(chǔ)上接受導(dǎo)師團手把手的指導(dǎo)，通過參與項目培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及基本的研發(fā)能力;高年級的本科生側(cè)重于專業(yè)核心技能的訓(xùn)練，將本科生創(chuàng)新培育計劃與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，培養(yǎng)高年級學(xué)生分析問題、解決問題、實際操作等專業(yè)的能力。

導(dǎo)師團指導(dǎo)小組的建立，成功構(gòu)建了教學(xué)、實踐、科研協(xié)同創(chuàng)新機制，同時也解決了工程應(yīng)用型交叉學(xué)科中的局限性問題，促進學(xué)科交叉融合，大大提高了學(xué)院本科生培養(yǎng)質(zhì)量，既可以拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，為社會輸送復(fù)合型人才，也能為提升導(dǎo)師自身學(xué)術(shù)水平提供良好的平臺，也是增進技術(shù)交流、實現(xiàn)學(xué)科交叉融合的有效途徑。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的人才培養(yǎng)團隊主要來源于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院專任教師，同時從中山大學(xué)各個學(xué)院，尤其是醫(yī)學(xué)院、附屬醫(yī)院、化學(xué)院、材料學(xué)院、生命學(xué)院等相關(guān)學(xué)院篩選一批具有不同研究方向的教授、副教授組成教師培養(yǎng)團隊;根據(jù)本科生不同階段人才培養(yǎng)的需求和項目開發(fā)需求，吸納校外（如企業(yè)）專業(yè)人員加入導(dǎo)師團指導(dǎo)小組。

團隊指導(dǎo)方式：除多學(xué)科團隊完成新培養(yǎng)計劃的修訂和課程教學(xué)外，團隊還應(yīng)打破原有的導(dǎo)師或輔導(dǎo)員與學(xué)生之間一對多的指導(dǎo)方式，采用“多對多”的導(dǎo)師團與導(dǎo)師小組指導(dǎo)形式（圖2）。為了便于組織管理，團隊老師可以直接指導(dǎo)本科生，也可以通過團隊中教師和相應(yīng)的研究生的有機組合構(gòu)成導(dǎo)師梯隊對本科生進行指導(dǎo)。

（三）建立跨學(xué)科創(chuàng)新實訓(xùn)平臺，加強素質(zhì)提升

生物醫(yī)學(xué)工程屬于實踐性極強的工科專業(yè)，設(shè)置生產(chǎn)實習(xí)、創(chuàng)新訓(xùn)練項目和畢業(yè)設(shè)計等，通過實踐環(huán)節(jié)學(xué)生才能從更深層次理解所學(xué)專業(yè)知識[5]，而實踐是創(chuàng)新的基本要求，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練必須建立在基礎(chǔ)實驗課程、綜合實驗課程及創(chuàng)新實驗課程的基礎(chǔ)上?；A(chǔ)實驗課程由電路原理實驗、物理實驗（生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)）、普通化學(xué)實驗、信號與系統(tǒng)實驗、有機化學(xué)實驗、計算機算法語言上機實驗、工程制圖實驗（生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)）七門實驗課組成，主要包括基本操作訓(xùn)練、基礎(chǔ)工具使用、基本理論知識驗證和科研方法訓(xùn)練，為學(xué)生打下堅實的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度，并使學(xué)生熟練掌握實驗技能;綜合實驗課程是在掌握了基礎(chǔ)實驗工具與技能后才能開展的課程，如生物材料與組織工程的生物力學(xué)實驗任務(wù)、生物材料基礎(chǔ)實驗，生物醫(yī)學(xué)傳感方向有生物醫(yī)學(xué)檢測、生物醫(yī)學(xué)分析基礎(chǔ)實驗等實驗課，醫(yī)療儀器方向安排有醫(yī)用電子儀器原理與設(shè)計實驗、生物醫(yī)學(xué)信號處理實驗等課程。它主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，將若干單獨的基礎(chǔ)實驗“點”連成連續(xù)的“線”，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、分析問題、解決問題的能力。基礎(chǔ)實驗課程和綜合實驗課程打好基礎(chǔ)，創(chuàng)新實驗課程進一步幫助學(xué)生理解人體運動知識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生運用實驗手段解決問題的能力。

新工科背景下生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科人才培養(yǎng)體系建設(shè)應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)科特點，注重實際應(yīng)用，與生產(chǎn)實踐和產(chǎn)業(yè)及行業(yè)融合，緊跟時代發(fā)展要求，既要引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展、促進技術(shù)進步，又要促進學(xué)科與產(chǎn)業(yè)融合，為生產(chǎn)及科研服務(wù)。這就要求培養(yǎng)的學(xué)生具有一定的技術(shù)能力以及參與工程項目解決實際問題的能力[6]。打造新工科創(chuàng)新培養(yǎng)模式下的工程實訓(xùn)平臺，進一步適應(yīng)開放式實驗教學(xué)的需要，整合公共教學(xué)實驗室與實驗創(chuàng)新平臺及各專業(yè)實驗室資源，建設(shè)好開放創(chuàng)新實驗與實踐體系，逐步推行開放式實驗教學(xué)，使學(xué)生自主實驗的開放程度達到30%以上。將本科教學(xué)實驗室做成第二課堂的實驗基地，為學(xué)生開展第二課堂的活動提供支持。致力將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)資源，拓寬學(xué)生的視野。開發(fā)、研制反映現(xiàn)代實驗技術(shù)，具有廣泛工程意義的前沿性實驗。結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院與企業(yè)共建的工程實訓(xùn)實驗室和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科科研實驗室，共同為本科生打造一個具備先進實驗科研設(shè)備、企業(yè)與學(xué)校老師共同指導(dǎo)并參與的產(chǎn)學(xué)研一體化項目開發(fā)平臺。同時結(jié)合人才培養(yǎng)方案的進一步深化調(diào)整，通過加強工科實踐教學(xué)體系建設(shè)，如增加工程應(yīng)用與技能訓(xùn)練課程，邀請合作企業(yè)的工程技術(shù)人員和管理專家為學(xué)生講授實際工作問題和產(chǎn)品開發(fā)方法，這能讓學(xué)生盡早地了解并學(xué)習(xí)相關(guān)行業(yè)的專業(yè)標準規(guī)范和行業(yè)需求，為高年級學(xué)生學(xué)習(xí)以及畢業(yè)去向做相應(yīng)規(guī)劃;考核方式為獨立完成課題，通過小組合作的方式，每個組自主選擇并完成不同難度的課題，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，對學(xué)生綜合能力有很大提高，是將理論、實驗應(yīng)用到實踐創(chuàng)新中的創(chuàng)新應(yīng)用課程。通過生物醫(yī)學(xué)課程設(shè)計、科學(xué)研究實踐與創(chuàng)新課程，將結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題進行，因此可以讓學(xué)生有更長的時間從事實際項目開發(fā)。增加生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練課程，讓學(xué)生更早地系統(tǒng)的接收由企業(yè)和行業(yè)指導(dǎo)單位提供的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練教育，并結(jié)合工程實訓(xùn)平臺開展創(chuàng)新型的項目孵化。

目前，我院已與深圳市光華偉業(yè)股份有限公司簽訂大學(xué)生實踐教學(xué)基地協(xié)議，并已獲得省級實踐教學(xué)基地的經(jīng)費支持，同時為了更有效地培養(yǎng)具有3D打印技術(shù)基礎(chǔ)的人才，更好促進3D打印普及，推動3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院與光華偉業(yè)公司的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)校企雙主體共同培養(yǎng)人才、共同開發(fā)人力資源、共同為社會服務(wù)。

二、結(jié)束語

新工科建設(shè)是新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)、新模式下社會發(fā)展的需求，無論一個國家的經(jīng)濟社會發(fā)展到什么水平和階段，工程學(xué)科教育必須最后落腳于服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展。新工科人才培養(yǎng)模式的建設(shè)，可進一步落實生物醫(yī)學(xué)工程多學(xué)科融合的導(dǎo)師團創(chuàng)新培育計劃對于實驗教學(xué)和本科生科研訓(xùn)練的指導(dǎo)作用;通過這種創(chuàng)新性的大學(xué)生人才培養(yǎng)模式，帶動大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃和各類學(xué)科競賽的參與以及一大批成果輸出。新經(jīng)濟的出現(xiàn)和發(fā)展，需要更多新型工科人才的支撐，需要高校不斷探索多樣化和個性化的人才培養(yǎng)模式、人才培養(yǎng)體系，布局新工科建設(shè)。國際競爭歸根到底是人才和教育的競爭，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟，打造具有國際影響力的新工科“新體系”，為新經(jīng)濟的建設(shè)不斷輸送新型工科人才[7]。

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