生物醫(yī)學(xué)工程人才能力培養(yǎng)思考

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1生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析

目前，我國(guó)開設(shè)工科專業(yè)的本科高校有1003所，占本科高校總數(shù)的90%；高等工程教育的本科在校生達(dá)到371萬(wàn)人，研究生47萬(wàn)人[2]。但是，我國(guó)工程教育仍存在不少問題，主要體現(xiàn)在：人才培養(yǎng)模式單一，多樣性和適用性欠缺；工程性缺失和實(shí)踐教學(xué)薄弱問題長(zhǎng)期未得到解決；評(píng)價(jià)體系導(dǎo)向重論文、輕設(shè)計(jì)、缺實(shí)踐；對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新教育和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練重視與投入不足；產(chǎn)學(xué)研合作不到位，企業(yè)不重視人才培養(yǎng)全過程的參與[3]。工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要產(chǎn)學(xué)研合作教育。當(dāng)前，我國(guó)工科大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力從總體上看顯得比較低，表現(xiàn)在有些學(xué)生缺乏創(chuàng)新實(shí)踐的理念和愿望，缺少創(chuàng)新實(shí)踐能力的毅力與意志；有些學(xué)生有創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)但不能很好利用，有創(chuàng)新實(shí)踐熱情但創(chuàng)新實(shí)踐能力不夠；有些學(xué)生雖有創(chuàng)新實(shí)踐靈感但缺乏創(chuàng)新實(shí)踐技能等。每年畢業(yè)生招聘會(huì)上反饋的信息表明，有些畢業(yè)生專業(yè)技能、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力等與用人單位的要求還存在不少差距，企業(yè)很難招收到需要的高素質(zhì)人才來(lái)承擔(dān)企業(yè)繼續(xù)發(fā)展的重任，出現(xiàn)了學(xué)生“就業(yè)難”和企業(yè)“人才荒”的兩難境地。工科院校應(yīng)正視現(xiàn)狀、分析原因，從教育理念、課程體系、教師素質(zhì)、實(shí)踐教育、課外科技實(shí)踐、社會(huì)實(shí)踐等多方面入手，構(gòu)建有利于工科大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)模式［4］。生物醫(yī)學(xué)工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，動(dòng)手與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。而生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)雖然已成長(zhǎng)和發(fā)展了幾十年，但是，由于其本身“新興學(xué)科”與“交叉學(xué)科”的特點(diǎn)，并隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的認(rèn)識(shí)及基本定義都還在不斷地創(chuàng)新、調(diào)整、補(bǔ)充和完善，特別是社會(huì)上對(duì)這個(gè)專業(yè)的認(rèn)識(shí)和接受程度還不高，不大清楚這個(gè)學(xué)科的性質(zhì)、作用和地位，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)部門認(rèn)識(shí)也較模糊。高等教育人才的培養(yǎng)，不僅要適應(yīng)科學(xué)的進(jìn)步，更要滿足社會(huì)對(duì)人才的需求。當(dāng)前，數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)正在蓬勃發(fā)展中，相關(guān)的醫(yī)療器械、醫(yī)療技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)也在迅速壯大。珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲及京津環(huán)渤海灣三大區(qū)域已成為本土三大醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，三大區(qū)域醫(yī)療器械總產(chǎn)值之和及其銷售額之和均占全國(guó)總量的80%以上。因此，如何結(jié)合學(xué)科的創(chuàng)新與發(fā)展，充分利用產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)及壯大的時(shí)機(jī)，培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的人才，是擺在生物醫(yī)學(xué)工程教育者面前的當(dāng)務(wù)之急[5]。為了提高本科生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中，實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力方面是十分重要的，具有不可替代的作用。工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力更是教學(xué)改革的核心目標(biāo)。工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)優(yōu)秀工程技術(shù)人員素質(zhì)的要求，是現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)一體化、參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要，也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，同時(shí)也是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家與科教興國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)、發(fā)展、創(chuàng)新知識(shí)的源泉，是檢驗(yàn)真知的標(biāo)準(zhǔn)，也是深刻認(rèn)識(shí)、理解、學(xué)習(xí)知識(shí)和技術(shù)的最好課堂與老師。人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出一句格言：聽到的會(huì)忘掉，看到的能記住，只有親自做過的才會(huì)真正明白，并深深地刻在記憶中。只有親歷親為，才能深刻理解、掌握、運(yùn)用事物的本質(zhì)、原理、規(guī)律，并有新的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。過去高等學(xué)校培養(yǎng)的畢業(yè)生雖然掌握了一定的知識(shí)和技術(shù)，但與企業(yè)工程師相比，他們?cè)诰C合素質(zhì)、實(shí)踐與創(chuàng)新能力方面存在著很大的差距。經(jīng)驗(yàn)告訴我們：知識(shí)≠能力，兩者之間有一個(gè)傳動(dòng)的鏈條叫做實(shí)踐，即應(yīng)用知識(shí)解決工程問題。因此要培養(yǎng)未來(lái)的卓越工程師，提高工程師教育質(zhì)量，充分開發(fā)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力就必須要按照其成長(zhǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律改革教育體系和教學(xué)模式，讓工程師教育回歸工程。

2引進(jìn)荷蘭特色化教學(xué)模式DCL培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力

東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院在對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)實(shí)施國(guó)際化教學(xué)的過程中，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，以培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的、“用得上、留得住、干得好”的實(shí)用創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才為目標(biāo)，從培養(yǎng)模式、專業(yè)課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)、本科生導(dǎo)師制等多個(gè)方面，深入開展了教學(xué)改革與嘗試，并成功探索出“以項(xiàng)目為中心的課程設(shè)計(jì)”本土化實(shí)踐教學(xué)方法，取得了較好的效果。“以項(xiàng)目為中心的課程設(shè)計(jì)”是一種開展“學(xué)習(xí)+研究”的教學(xué)模式，引進(jìn)了合作方荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)DesignCenteredLearning(DCL)教學(xué)模式，基于問題進(jìn)行研究、面向?qū)嵺`探索學(xué)習(xí)，在教學(xué)中研究、在研究中教學(xué)，把學(xué)生的科技能力培訓(xùn)列入教學(xué)計(jì)劃，校企合作，發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)。它是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，以學(xué)為中心，采取學(xué)生分組合作、查閱資料、調(diào)查研究、討論、交流等方式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法的課程。以培養(yǎng)能力為宗旨，以項(xiàng)目為載體，基于問題研究，以課題研究和問題解決為核心，學(xué)思結(jié)合、知行合一的教學(xué)活動(dòng)，注重方案設(shè)計(jì)、過程訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以及提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生提前了解企業(yè)運(yùn)作機(jī)制，為學(xué)生就業(yè)乃至創(chuàng)業(yè)搭建一個(gè)良好的平臺(tái)。

3DCL在研究中教學(xué)，在教學(xué)中研究——以“老年人摔倒測(cè)試”案例教學(xué)過程為例

3.1案例的選擇和設(shè)計(jì)——整合各類知識(shí)、解決實(shí)際問題

“老年人摔倒檢測(cè)”是本科生第6學(xué)期進(jìn)行的DCL項(xiàng)目。這個(gè)案例針對(duì)當(dāng)今老齡化社會(huì)的熱點(diǎn)問題——獨(dú)居老人的健康智能監(jiān)護(hù)，在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)領(lǐng)域是非常有實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值的課題。當(dāng)今獨(dú)居老人逐年增多，老人的健康問題已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)問題。摔倒是威脅老年人健康的一個(gè)惡性殺手。如何利用生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)知識(shí)，研發(fā)可以對(duì)老年人行為動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的儀器設(shè)備，設(shè)計(jì)有效的摔倒檢測(cè)的算法，能夠在老人發(fā)生摔倒危險(xiǎn)的第一時(shí)間，通知家屬和社區(qū)醫(yī)院，從而最大程度的減輕傷害，正是這個(gè)課題需要解決的關(guān)鍵問題。而這個(gè)課題也是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理兩門前序課程的基礎(chǔ)上展開的，讓學(xué)生們能夠直接理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用，對(duì)知識(shí)有更加感性的認(rèn)識(shí)?？傊瑥陌咐倪x擇和設(shè)計(jì)上，首先變以教為主為以學(xué)習(xí)研究為主[6]。教師根據(jù)教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，提煉出能夠涵蓋本課程主要知識(shí)內(nèi)容的項(xiàng)目或研究設(shè)計(jì)課題。選擇提煉項(xiàng)目的原則是項(xiàng)目知識(shí)化、知識(shí)問題化、問題層次化。然后成立由中外教師和企業(yè)專家組成的教學(xué)小組，編寫該案例的教案、提煉項(xiàng)目、講授工程案例，選擇可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此項(xiàng)目和問題開展自主學(xué)習(xí)、合作探索研究的問題作為主要教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)。

3.2案例進(jìn)行過程中——提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、自主學(xué)習(xí)能力

教師通過案例描述的形式提供給學(xué)生信息，通常是這樣的描述：介紹一些簡(jiǎn)單的關(guān)鍵詞、主要目標(biāo)（可以是簡(jiǎn)單的建議），并給出案例方面的一些暗示。學(xué)生需要在小組里（最多不超過8人）完成這個(gè)案例。為此，他們需要在助教的協(xié)助下每周進(jìn)行一次會(huì)議，每個(gè)案例持續(xù)10周。與傳統(tǒng)課程不同的是助教的職責(zé)是作為一名觀察者為學(xué)生提供改善方案的建議，而不是傳統(tǒng)意義上單純地傳授知識(shí)。在每次會(huì)議期間，學(xué)生需要確認(rèn)自己欠缺的知識(shí)、明確自學(xué)作業(yè)中自己需要完成的任務(wù)。每個(gè)學(xué)生都需要做這些任務(wù)并且需要在下次會(huì)議中向整個(gè)小組匯報(bào)自己做的結(jié)果。除了專業(yè)知識(shí)部分的任務(wù)，學(xué)生還會(huì)討論到各自的進(jìn)步，如由于在小組里擔(dān)任討論組長(zhǎng)、會(huì)議記錄秘書和板書等角色而學(xué)會(huì)的相應(yīng)技巧。總的來(lái)說(shuō)，DCL主要是鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)組員之間進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考如何組建實(shí)驗(yàn)、如何做報(bào)告、如何開展一次有效的會(huì)議以及如何成為領(lǐng)導(dǎo)者[7]。

3.3案例完成效果考核方式——顛覆死記硬背的傳統(tǒng)方式、改善被動(dòng)抄襲的學(xué)習(xí)態(tài)度

教學(xué)模式、目標(biāo)改變了，成績(jī)考核方式也改變了——小組、教師評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)研究成果。因此評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究成果時(shí)要用新的方法來(lái)評(píng)價(jià)。要從學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)能力轉(zhuǎn)變，從關(guān)注結(jié)果向過程與結(jié)果并重轉(zhuǎn)變。要重點(diǎn)考核自學(xué)能力、研究能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)研究的態(tài)度和學(xué)習(xí)研究的成果。小組和教師要結(jié)合個(gè)人在項(xiàng)目中完成任務(wù)的情況、工作量的大小、難易程度、貢獻(xiàn)大小、自主學(xué)習(xí)與研究的態(tài)度、創(chuàng)新等情況給出該門課程的成績(jī)。值得注意的是教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變的體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)是：只要經(jīng)過學(xué)習(xí)和研究學(xué)會(huì)了知識(shí)，收獲了能力，不看成果和貢獻(xiàn)大小，都在合格以上。考核評(píng)價(jià)方法的改革，就是要解放學(xué)生，讓其輕松快樂地學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)成為一種有趣的研究活動(dòng)。就“老年人摔倒檢測(cè)”這個(gè)案例來(lái)說(shuō)，最終的考核結(jié)果來(lái)源于多個(gè)方面，包括指導(dǎo)教師根據(jù)平時(shí)學(xué)生的表現(xiàn)、每周的自學(xué)報(bào)告、會(huì)議記錄、會(huì)議日程完成的情況給定的分?jǐn)?shù)，小組中期答辯的分?jǐn)?shù)，期末答辯時(shí)評(píng)委根據(jù)小組儀器設(shè)備展示以及PPT講述情況給定的分?jǐn)?shù)，其他小組評(píng)價(jià)的分?jǐn)?shù)，組員之間互評(píng)的分?jǐn)?shù)等多個(gè)方面，從不同維度對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行評(píng)估，使考核方式脫離傳統(tǒng)，更加科學(xué)合理，更有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性[8]。實(shí)踐表明，這門課程很受學(xué)生喜愛，“老年人摔倒檢測(cè)”這個(gè)案例也取得了比預(yù)期更好的成效。學(xué)生們普遍反映，對(duì)前序的信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理的課程理論知識(shí)的理解更加深入，而對(duì)怎么分工合作完成項(xiàng)目也有了初步的了解，對(duì)未來(lái)的工作或者繼續(xù)深造都有很多益處。

4實(shí)踐效果

經(jīng)過多年的中外校企合作、學(xué)研產(chǎn)醫(yī)結(jié)合，利用教學(xué)資源和優(yōu)勢(shì)，實(shí)施以項(xiàng)目為載體、基于問題的研究，學(xué)研一體，在研究中教學(xué)，在教學(xué)中研究的DCL教學(xué)改革，使教學(xué)得到了真正意義上的回歸，變以教為中心為以學(xué)為中心，學(xué)生回歸了學(xué)習(xí)的主體地位，教師變成了主導(dǎo)的角色。把學(xué)習(xí)和研究集合于項(xiàng)目之中，學(xué)習(xí)知識(shí)與收獲能力共生并進(jìn)，用新的考核評(píng)價(jià)方式評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)，減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使學(xué)習(xí)變成了一種積極快樂的研究活動(dòng)。東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院本科生大學(xué)4年中除基本實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類課程外，主持并實(shí)際參與的項(xiàng)目案例達(dá)10余項(xiàng)，共計(jì)2400余學(xué)時(shí)，學(xué)生的英語(yǔ)能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力得到顯著提高。幾年來(lái)本科生的就業(yè)率達(dá)到100%。在實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)考核中，絕大多數(shù)學(xué)生被東軟集團(tuán)一類的企業(yè)納入人才儲(chǔ)備庫(kù)。這種研究型的教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越凸顯，正在改變著教學(xué)的水平和質(zhì)量，也在改變著教師的教學(xué)觀念，同時(shí)也改變著學(xué)生的學(xué)習(xí)觀。

5結(jié)語(yǔ)

東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院的教育教學(xué)改革仍在不斷深化，新的本科人才培養(yǎng)模式在中外合作、產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)、集成優(yōu)勢(shì)資源、通過教學(xué)培養(yǎng)人才、科研創(chuàng)造成果、成果孵化高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)推動(dòng)人才培養(yǎng)和成果轉(zhuǎn)化、基礎(chǔ)研究與技術(shù)研發(fā)融合、產(chǎn)品生產(chǎn)、市場(chǎng)營(yíng)銷、人才培養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)培育有機(jī)結(jié)合等方面做了一些工作，這些成果有待在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。

作者：姜永生 王丹丹 鮑楠 王之瓊 工作單位：東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息工程學(xué)院