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生物醫學工程的意義范文1
現代生物醫學工程崛起于20世紀60年代。隨著人工器官的概念正式被承認,并成為生物醫學工程的主要研究方向之一,生物醫學工程研究開始迅速拓展,研究方向日益增多,其研究內容正在逐漸擴展。有報告指出,生物醫學工程與物理科學已在過去的近半個世紀中推動了生物醫學領域的革命性進步并將繼續對醫學實踐產生重大影響。生物醫學工程作為一個充滿活力和前景的學科,已經在學術方向、研究內容和人才隊伍等諸多方面呈現出日漸繁榮的趨勢,我國已超過100多所院校設立有生物醫學工程專業。但筆者通過調研發現,生物醫學工程專業的學生在專業知識的學習上豐富扎實,關于營銷方面的認知卻非常少,畢業后愿意從事營銷工作的學生更是寥寥無幾。事實上,作為現代醫療器械生產技術創新和進步主要原動力的生物醫學工程非常需要營銷理念的支撐,從而推動生物醫學工程研究發展的科學化、市場化。
一、生物醫學工程學科的研究需要營銷理念
所謂營銷觀念要求企業一切計劃與策略應以消費者為中心,正確確定目標市場的需要與欲望,比競爭者更有效地提供目標市場所要求的滿足,貫徹“顧客至上”的原則,將管理重心放在善于發現和了解目標顧客的需要,并千方百計去滿足它,使顧客滿意。生物醫學工程學科研究主要包括生物力學、生物材料、組織工程、生物醫學影像、生物電子學等分支,其進步和發展對人類健康和生活質量的提高具有非常重要的意義,從根本上說是為了滿足人類社會的健康發展,那么人類疾病的預防、診斷、治療以及人體功能輔助和衛生保健都有哪些需求必須成為生物醫學工程研究的重心。
(一)在專業知識的傳授中增強營銷理念的引導
學習本身就是一個基于真實問題情景下的探索、學習和解決實際問題的過程,選擇適當、可行性強的題目促進學生的思考,因此,在傳授專業知識的同時,引入營銷思考模式,培養學生在已知的知識和經驗基礎上發現新知識,提高發掘潛在消費的意識,從而能夠深入探索,找到滿足潛在消費的研究途徑,實現學習科研的新突破。
(二)在專業知識學習的同時多引入社會實踐課程
學校知識的學習最終是為了服務社會,投入社會實踐,滿足社會的發展需求。作為科研型較強的學科同樣也離不開科研價值的實現,那么了解當下生物醫學工程發展情況應該成為學生必修的知識。例如我校生物醫學工程學生成立了生物醫學科學發展調研隊,在假期走訪附近的各個醫院和醫療器械公司,考察研究了不同等級醫院和市場上的醫療設備,從而對醫療設備有了全面立體的了解,認識到醫療設備對于病人的重要性。
(三)在專業知識的傳授中結合市場需求培養專業性人才
高校作為人才輸出的賣方,要重視市場需求研究,積極分析就業市場動態,預測社會對生物醫學工程人才的具體需求,建立科學的質量評價體系,根據市場反饋信息,設計和調整生物醫學工程專業人才的知識、能力和素質結構,加強實踐環節的設置比例,使理論和實踐教學有機結合,實現高等教育和社會的接軌,把生物醫學工程職業教育貫穿于教學的全過程,從而使學生盡早樹立職業發展意識,確定個人職業發展目標,主動提高自身技能,提高知識轉化率。
二、培養生物醫學工程專業學生就業營銷理念
中國生物醫學工程理事長樊瑜波在2012年世界醫學物理與生物醫學工程大會上說:“目前,我國醫療器械產業市場規模約4000億元,并以每年20%的速度遞增,是名符其實的朝陽產業?!蹦壳?,我國有生產類的醫療器械公司1.5萬家、營銷類的30多萬家,產業的飛速發展對專業人才需求旺盛。但愿意到公司發展的學生卻很少,愿意去從事營銷類行業的學生更是少之又少。因此,轉變生物醫學工程專業學生的就業觀念,培養和提高其營銷理念非常重要。
(一)在專業授課的基礎上增加國家政策信息和產業化發展現狀
據介紹,未來的三年內,中央將考慮支持基層醫療機構進行基本設備配備,加強省市縣三級疾控中心試驗能力建設、公共衛生專業防治機構建設和職業衛生防治機構建設,并配備必要設備;基層醫療衛生機構健康教育設備配置也被列入中央考慮項目內容,醫療衛生人才培養基地的設備建設也被納入考慮范圍。生物醫學工程是一門綜合了生物、醫學、工程學等學科的新興交叉學科,是現代醫學發展強大的推動力,小到血壓計、大到手術機器人,與百姓生活關系密切。
在當代世界經濟中,醫療器械是其中發展最快、最為活躍的工業門類之一。從世界醫療器械市場的分布來看,美國仍占主導地位,是世界醫療器械市場第一出口大國,也是其出口增長最快的七大產業之一??梢灶A計,醫療器械產業將成為21世紀世界經濟的一個支柱性產業。在授課的內容上增加生物醫學工程產業化發展現狀,使學生多了解當下醫療器械發展現狀,使同學認識到產業化發展能夠不斷激勵生物醫學工程技術本身的高速發展,從而使得生物醫學工程學科能夠在產業化的發展中不斷提高和進步。
(二)在專業課教學中增加營銷實踐環節提高學生的營銷興趣度
筆者對2012年河南省醫藥衛生類大中專畢業生冬季雙向洽談會上招聘生物醫學工程專業用人單位信息作了簡要的統計,因為招聘會的醫藥衛生類限制,有百分之六十七以上的用人單位為醫院,其次為醫療科技有限公司,醫院以維修為主,醫療科技公司以營銷為主,而這兩種發展方向對學生的吸引力都不強。因此,作為培育生物醫學工程專業人才的基地加強學生在第二課堂例如到醫院實習、參與公司的營銷團隊進行實習學習顯得尤為重要。
要開展多種模式建立與用人單位暑期實習合作等項目,使學生將所學的基礎理論、基本知識和基本技能綜合運用于實踐,提高學生的實踐能力,培養學生具有開拓精神和創造才能。加強務實教育教學,專業的教學要與企業的實際生產過程相一致,職業技能訓練要適應行業企業勞動組織和技術發展需要,努力提高學生的職業素質和專業技能水平,使學生畢業時能夠達到技術和管理人員需要掌握的基本要求和技術工人上崗前應有的崗位規范要求,掌握直接從事某一種專業領域所必需的專業技術知識和操作技能。
生物醫學工程作為一門新興的學科,它的產業化發展已經顯現鋒芒,必將為未來醫學的快速發展帶來動力和希望。因此培養生物醫學工程專業人才刻不容緩。如何轉變生物醫學工程學生的就業觀念和發展眼光,增強該專業學生的營銷意識和營銷觀念必須成為我們關注的焦點之一,以培養出高素質的市場化專業化人才。
參考文獻:
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作者簡介:
生物醫學工程的意義范文2
關鍵詞:電子技術;生物醫學工程;問題驅動
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.130
1 引言
生物醫學工程是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的新興學科,其主要研究方向是運用工程技術手段,研究和解決生物學和醫學中的有關技術問題保障人類健康為疾病的預防、診斷、治療和康復服務[1]。多學科的交叉使得生物醫學工程不同于那些經典的學科,也有別于生物醫學和純粹的工程學。我校生物醫學工程專業是工程技術為主,醫學知識相結合的專業,以培養能在醫療儀器、醫學信息處理等領域從事研發、教學、管理等工作的人才為目標。電子技術在生物醫學工程研究和醫療儀器開發中有著重要作用,任何一臺現代醫學儀器或設備中都需要電子技術完成信息檢測與處理、系統控制等核心功能[2]。
“電子技術”包括模擬電子技術和數字電子技術兩門主要課程,課程的技術性和實踐性較強。通過理論知識的學習要求學生掌握電子技術的基本概念,基本電路和基本技能,同時相關的實驗培養學生的工程素質、動手能力、創新能力以及自主設計的基本能力[3]。目前,國內很多高校生物醫學工程專業開設的電子技術理論和實驗課程都普遍存在著一些問題:
(1)理論知識和實驗內容與生物醫學工程專業的關聯性不突出;
(2)偏重于理論教學為主,實驗為輔,學生被動的接受知識,學習興趣不高;
(3)實驗內容固定,驗證性實驗過多,缺乏學生自主創新的設計性實驗。因此,探索切實可行的適合于生物醫學工程專業的電子技術課程的教學模式與教學方法已成為提高電子技術課程教學質量的必然要求。
2 問題驅動法
問題驅動式教學方法近年來得到了很多教學人員的關注,在眾多的課程中得到了應用[4-5]。百度百科中定義:問題驅動教學法即基于問題的教學方法(Problem-Based Learning,PBL),區別于傳統的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教學模式是一種以學生為主體、以專業領域內的各種問題為學習起點,以問題為核心規劃學習內容,讓學生圍繞問題尋求解決方案的學習方法。
問題驅動教學法要求學生與教師轉變在傳統LBL教學中的固有地位,學生由被動的知識接受者轉變為主動的信息加工者和知識構建者,教師從知識的灌輸者轉變成為學生主動加工信息、構建知識的引導者。問題驅動教學法大概分為四個步驟:(1)提出問題;(2)分析問題;(3)解決問題;(4)結果評價[7]。教師在教學前期,要明確教學目標,設計執行方案,提出問題。在教學過程中,教師安排學生活動,引導學生自主分析,相互討論和交流。然后在分析的基礎上,讓學生們提出解決問題的方法,進行實踐。最后,對過程和結果進行評價??梢钥闯觯瑔栴}驅動法能夠提高學生學習的主動性以及在教學過程中的參與程度,激起學生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了,這種教學方法對教師的要求更高,教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。
《電子技術》課程作為是工科專業的基礎必修課,具有理論性和實踐性并重的特點。其課程內容、基本概念、技術術語、電路種類多,學生學習起來比較困難。為了提高電子技術課程的教學質量,很多學校都開展了電子技術課程的教學改革,其中問題驅動法就是選擇的新教學模式之一。但是,由于各種原因,如教學目標的定位、問題驅動法的理解、具體實施過程中的執行力等,基于問題驅動法的教學改革并不是一帆風順的。作為生物醫學工程專業的基礎必修課,《電子技術》又有其特殊性,其課程的教學目標側重于讓學生掌握面向生物醫學及醫學儀器的電子技術,如果理論知識和實驗內容與生物醫學工程專業的關聯性不突出,學生對于課程內容在專業上的應用不甚了解,就會影響到對后續專業課程的學習,甚至影響到將來從事生物醫學工程專業相關工作的能力。因此,有必要研究具有生物醫學工程專業特色的電子技術課程的問題驅動法。
3 問題驅動法的實施
進行問題驅動的教學模式,需要教師有效掌控和恰當引導。下面,主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題,對問題驅動法的四個步驟進行分析。
(1)提出問題;在課程開始之前,教師要制定問題,需要其具有全局的概念,考慮各方面因素,包括:教學大綱、培養方案、授課教材等。在問題的選擇上應該考慮以下幾個方面[8]:
1)問題是否和某個單元的教學內容相關;
2)問題是否對學生具有吸引力;
3)問題實施的時間和硬件條件是否能夠保證;
4)問題是否聯系實際,是否與生物醫學工程專業的應用相關;
5)問題之間是否具有連續性,是否具有系統性;
為了突出生物醫學工程專業特點,問題設計必須貼近專業應用。問題之間最好具有關聯性,由小的模塊小的問題,最終組合而成大的模塊大的系統,解決與專業相關的問題。
舉例說明:在模擬電子技術中,所選用的教材為高等教育出版社出版,童詩白、華成英主編的《模擬電子技術基礎第四版》[9]。根據教材中的內容,結合生醫專業應用,可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開,設計以下問題:微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設計。下表1中顯示設計問題與教材章節的知識點對應。從表中可以看出,除了第九章的內容沒有體現,其他章節的知識在問題中均有涉及。由于學時的限制,教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫學工程的模擬電子技術教學大綱中。
在布置問題的時候,加入情景帶入,首先向學生講解人體心電信號的特點,心電監測的臨床意義,再提出心電監測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分,涉及的知識點較多,要對前級放大和后級主放大進行分開設計和說明。隨著課程內容不斷深入,問題不斷得到解決之后,可以將各個模塊組合,并加入右腿驅動電路或50Hz陷波電路,實現簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進行實際人體測試,用示波器觀察信號,這樣學生在學習模擬
電子技術知識的同時,鍛煉了實踐動手能力,還能與專業應用結合起來,了解電子技術知識在生醫專業中的用武之地,一舉三得。
(2)分析問題;在課程教學中,教師按照進度向學生一一展示問題,引導學生根據所學知識,對問題進行分析。在這個階段,教師需要做到以下幾點:
1)引導學生進行分組,任務分配;
2)引導學生對問題內容進行分析;
3)引導學生將問題與所學知識相關聯;
4)引導學生文獻查閱資料;
由于學生的基礎有限,在這個階段,可能會遇到以下情況:對問題的分析存在偏差,無法與知識點相結合、查閱獲取文獻的能力不足,教師要及時的提供幫助,在學生為主導的前提下,掌控整體過程。
(3)解決問題。在問題分析完成的前提下,學生提出解決問題的方案,并具體實施。教師需要考慮的是:
1)方案是否具有可行性;學生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案,是放手讓學生嘗試,還是進行適當的干預提示其改正,需要教師結合具體情況進行操作。
2)方案實施是否順利;方案的實施需要時間與精力的付出,《電子技術》中的問題解決往往需要實際的電路焊接和調試環節,課程的學時如何安排,硬件實驗環境如何保證是教師需要考慮和協調的。此外,對于初次進行電路制作的學生,教師運用經驗為學生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調試訓練等實踐方面的幫助,也是必不可少的。
解決問題的整個過程由學生完成,教師不可代辦,但是在適當的時候提供幫助,能夠提高完成效率,保證進度。
(4)結果評價。對于整個過程中學生的表現,需要比較客觀的評價。常用的方法將自我評價、小組互評、教師評價三個方面相結合。
自我評價是學生回顧和反思過程中的得失,對自我形成清楚客觀的認識。小組互評是組間成員根據參與度、貢獻度、工作表現、溝通能力等對組員同學進行分析點評。
雖然在問題驅動的教學模式中,教師的身份發生了轉變,但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關注學生的狀態和表現,最終對其進行評價。為了激勵學生,幫助學生正確認識自我,樹立學習后續課程的興趣和信心,教師在對學生進行評價的時候要注意以下幾點:
1)評價公正,也不忘因人而異;對待學生的評價要做到客觀中肯,但是也需要考慮學生的差異性。成績優異的學生與基礎較差的學生在小組中的分工不同,貢獻度有區別。為了激發學生的積極性,教師的評價不能采用單一標準,而是應該多元化,從合作精神、交流能力、文獻收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手,照顧到各個層面的學生。
2)評價能力,也不忘評價態度;對待學生的評價不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態度方面的表現。課程內容的學習只是一個方面,關注學生知識技能之外的情意發展,有助于其更長遠的進步和成長。
3)評價結果,也不忘評價過程;教師的評價不應該過分關注最終解決問題的結果是否正確,而是要側重于學生在分析問題、解決問題的過程中所表現出來的能力、態度和情感。學生在過程中的提升和收獲,才是教育的主要目的。
4)評價個人,也不忘評價團隊;教師的評價除了針對學生個人,還要涉及到團隊。強調團隊的分工合作,有利于培養學生交流溝通,與人協作的能力。
4 結論
問題驅動法能夠提高學生學習的主動性,激起學生的求知欲,其教學模式十分適合《電子技術》此類工程性和實踐性較強的課程,在許多高校教學改革項目中得到應用。生物醫學工程專業的電子技術課程要與學科特點相結合起來,因此問題驅動法的實施既有與其他課程的共性,也有其自身特點。教師在問題的設計環節,要結合生物醫學工程專業的電子技術應用,讓學生在學習電子技術知識和技能的同時,對專業發展及就業方向有一定的認識,同時也為后續的專業基礎課打下基礎。
參考文獻:
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生物醫學工程的意義范文3
生物醫學工程學是融合理工科學和生物醫學的 理論和方法逐步成長起來的邊緣性學科,其基本任 務是運用理工科原理和工程技術方法,研究和解決 醫學和生物學中的相關問題。作為一門獨立學科發 展的歷史尚不足50年,隨著現代科學技術的進步, 生物醫學工程學科得到了長足的發展。它在保障人 類健康和推進疾病的預防、診斷、治療、康復等技術 進步所起的作用日益增強,已經成為當前醫療衛生 健康發展的重要基礎和有力技術支撐。
20世紀60年代,美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設,相繼啟動了生物醫學 工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特 點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身 特性,且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前 沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的 特色,但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、 專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社 會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六 類Q_2。不同學校本科課程的主要差異體現在專業 選修課程及其他選修課程的設置上,各個學校根據 自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特 點開設一些相應的選修課程,并培養學生在相應方 向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程 本科教育的基本特點。
我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80 年代,主要發源于著名工科院校的信息技術類專業 和力學專業,進而逐漸形成的生物醫學工程專業教 育,后來,_些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技 術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育,于 是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工 程學科[4_3。上述兩類院校的生物醫學工程學科建 設發展模式各具側重,遵循了共同的學科基礎,在培 養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特 點。相對來說,工科院校的生物醫學工程培養模式 注重工程技術的開發和功能拓展,醫科院校則注重 醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用。
1 中國生物醫學工程學科發展思路
生物醫學工程是一種交叉學科,交叉的學科基 礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的 發展水平,交叉的學科發展推動著生物醫學工程學 科的發展,并且使得生物醫學工程學科研究領域變 得十分廣泛,而且處在不斷發展之中。
1.1學科發展軌跡在中國,基于電子信息工程發展而來的生物醫 學工程學科,主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號 檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像 及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治 療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及 圖像導引手術及放療優化等;有基于力學發展而來 的生物醫學工程學科,主要包括生物流體力學、生物 固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度 的細胞生物力學等;基于化學材料工程發展而來的 生物醫學工程學科,主要包括生物材料學、組織工程 與人工器官、物理因子的生物化學效應等。
1.2學科發展特點作為交叉學科的生物醫學工程學科,其發展的 關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的 交叉結構,對推動交叉學科的發展具有至關重要的 作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的 交叉學科的描述有一個形象的說法:交叉學科如同 在不同學科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒 有堅實的基礎,橋是無法建立好的,對于生物醫學工 程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說,它的 發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密 融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交 叉結構,需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉,凝練學科方向,不能大而全,過于寬泛。
目前,醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應 用和發展前景,應該成為生物醫學工程學科的重點 發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫 療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫 療器械產業中的主流產品,在產業發展中起著主導 和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟 技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是 學科發展的一種動力,也為學生未來職業發展奠定 良好的基礎?;卺t療衛生健康事業的需求和生命 科學發展的大趨勢,生物醫學工程學科應大力促進 醫學儀器和醫學成像方法的學科建設,從而提升整 個學科的發展水平。
生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研 究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升 學科的發展水平,而且能開拓學科縱深發展,產生良 好的經濟效益和社會效益,進而增強學科服務社會 發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學 科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。
交叉學科往往具有不同程度的可替代性??商?代性程度越高,交叉學科存在的必要性就越小。如 何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深 入思考的,是需要提升學科的特異性的。生物醫學 工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應 用研究,應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域 所需要解決的科學問題,開展新理論、新方法的研 究。 理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需 要解決的科學和技術問題,借助理工科的相關理論 和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研 究是理論驅動型的學術研究,理論應用研究是應用 驅動型的學術研究。 理論驅動型和應用驅動型是生 物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。 理工科 大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科 背景,開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院 校具有豐富的醫學資源,面臨著大量需要應用理工 知識解決的醫學問題,開展應用驅動型研究,將很好 地實現與醫學的應用融合,具有較好的臨床應用價 值,有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢 將有利于生物醫學工程學科特色發展,從而增強其 不可替代的程度,實現學科可持續創新發展。
1.3學科體系作為一級學科的生物醫學工程,包含學科的理 論體系和技術體系,且該體系離不開所交叉的學科 的理論體系和技術體系的支撐,此外生物醫學工程 學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色, 又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性, 這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、 生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎 應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位,形 成自己的理論體系和技術體系。
2 大數據時代的生物醫學工程學科發展
守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之 路,人類已進入大數據時代,所謂大數據(big data), 或稱海量數據,是指由于數據容量太龐大和數據來 源過于復雜,無法在一定時間內用常規工具軟件對 其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘 和分析處理的數據集。大數據具有“4V ”特征:①數 據容量(volume)大;②數據種類(variety)多,常常具 有不同的數據類型和數據來源;③動態變化 (velocity)快,如各種動態數據,非平穩數據,時效性 要求高;④科學價值(value)大,盡管目前利用率低, 卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預 測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘 分析出其蘊藏的重要特征信息[<3。
人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的 生物醫學大數據發生源,這種源源不斷的生物醫學 大數據的檢測、處理與分析,將給生物醫學工程學科 的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人 工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據 處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫 療衛生健康相關的各個領域:臨床醫療、基礎醫學、 公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、 人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、 健康網絡信息等,可謂包羅萬象,紛繁復雜。生物醫 學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息,研究有 效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法,對生物 醫學大數據進行關聯和融合計算分析,充分挖掘生 物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間 映射關聯,既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治 療康復提供系統化的全新的認識,有利于深入疾病 機理研究分析,開展個性化診療。還可以通過整合 系統生物學與臨床數據,更準確地預測個體患病風 險和預后,有針對性地實施預防和治療。
生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主 要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據 以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學 大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的 應用前景,從三個方面應用將推動生物醫學工程學 科的發展。
(1) 開展多模態影像大數據計算分析。醫學影 像學科的發展從早期看得到,到看得清,目前的看得 準,未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才 有利于臨床早期干預,提高治療預期。醫學影像大 數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠 程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。
建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值 計算方法,挖掘多模態影像數據的特征數據和特征 關聯,將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地 推動影像技術的發展,具有重要的臨床應用價值和 科學價值。
(2) 開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫 學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號, 能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融 合多種醫學信號的大數據計算分析,能對生理病理 過程進行更好更全面的闡釋,不僅能深入了解生理 病理的狀態特征和過程特征,而且能實現個體健康 監測和管理??梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性 研究,推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多 種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。 大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力, 能更好地認識生理病理現象和本質。
(3) 開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據 計算分析?;蚪M學、蛋白質組學、系統生物學和比 較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析 的生物信息數據,已進入計算系統生物學的時代。 開展生物信息大數據計算分析,可以拓展組學研究 及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活 方式、心里行為等暴露組學,至細胞分子水平上的基 因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組 學、基因蛋白質調控網絡,再到人類健康和疾病狀態 的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關 聯計算分析,可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命 過程特征及關聯特征。
生物醫學工程的意義范文4
1.國外生物醫學工程產業現狀概述
生物醫學工程產業是目前全球發展最快、貿易往來最活躍的產業之一。20世紀80年代以來,全球生物醫學工程產業(醫療器械)銷售額年增長率一直保持在水平。BME產品的國際貿易額每年以25%的速度增長,銷售利潤可達50%以上。因此,美國、日本、德國和法國等發達國家投入了大量人力和財力,發展BME高科技產業,搶占國際市場。全球范圍內,BME產業的主要產地在美國、歐洲和日本,美國是最大的生產、使用和出口國,其次是日本、德國和法國。
2.我國生物醫學工程產業現狀
隨著電子技術、計算機技術與生物材料科學的發展及生物醫學工程學科的興起,我國BME工業獲得了進一步發展的理論基礎和技術源泉,從而帶動了整個產業的技術進步和新發展,走上了 BME科技產業的道路,但與國際先進水平的差距依然非常明顯,主要表現為民族產業不強,高、精、尖的BME產品依賴進口現象嚴重,加快了醫療費用的高速膨脹;由于我國BME產品檔次低可靠性不高、缺乏創新能力等原因,難與國外產品抗衡;BME產業雖然數量眾多、但組織規模不大和產品檔次低,難于參與國際競爭。但我國人口眾多,BME產品需求量又相當大。所以,發展中國的生物醫學工程產業,改革中國的生物醫學工程高等教育,已經刻不容緩。
3.生物醫學工程產業化與生物醫學工程學科教育
工程學突飛發展的今天,生命科學也在迅猛發展,尤其是近年來迅速興起的生物技術給BME以極大的推動。生物醫學工程作為典型的交叉、融合、邊緣性的學科,其含義更深更廣:不僅是工程學與生命科學、醫學的交叉結合,也包括所有其他學科和生命科學、醫學的交叉結合;不僅是工程技術的相應理論方法與生物醫學中人體結構功能的交叉結合,而且要考慮工程技術的相應理論方法與生物技術的交叉結合。正是由于上述諸學科的相互結合和滲透,BME的研究已經深入到分子醫學水平。
可以說有多少理工科分支,就會有多少BME領域,這種多學科的交叉融合涉及到幾乎所有的理工學科和所有的生物學和醫學分支,沒有那一個學者、那一個科研結構可以涉足其全部。而且,BME所指的學科交叉,不是生物醫學同那一個工程學科分支的簡單結合,而是多學科、廣范圍、高層次上的融合。隨著科學的進一步發展,各類學科都有了迅猛的發展,不斷有新技術出現,而且專業基礎也在變化,這些發展變化給生物醫學工程學帶來了新的挑戰。我們有必要站在新的高度對生物醫學工程學科和教育的一些問題做進一步的探討和思考。
4.對我國生物醫學工程高等教育思考
我國已有的BME專業大致可以分為兩類:一類是理工科大學的BME專業,另一類是醫學院校的BME專業。理工科大學的BME專業側重點在于工科,以培養能從事BME研究、開發和生產的高級BME技術人才為主要目標,而醫學院校的BME專業則培養能將工程技術與醫學密切結合,能為醫療和醫學研究部門進行工程技術服務,能從事醫院醫療儀器設備的管理與質量保證工作的高級醫學工程技術人員為主要培養目標。
生物醫學工程學科在我國僅設一級學科,不設二級學科。我國生物醫學工程高等教育始于20世紀70年代后期,20多年來,我國生物醫學工程學科研究和高等教育已經取得了相當可觀的進步,但從總體水平上看,與國外相比仍有相當大的差距。與我國國情和經濟發展的需要很不適應,BME專業畢業生的社會需求缺口較大。
4.1 我國生物醫學工程高等教育存在的問題
我國生物醫學工程學科發展不平衡在研究方面,引進、消化、跟蹤研究多,創新性研究較少;理論方法等應用性基礎研究多,取得自主知識產權的應用研究較少。在學科建設和發展方面,主要集中在信息技術型生物醫學工程學科,對材料技術型生物醫學工程學科、生物技術型生物醫學工程學科和醫療器械型生物醫學工程等學科幾乎沒有涉足。
專業設置偏、少目前的生物醫學工程本科教育的專業設置面比較集中在信息技術型生物醫學工程專業,只有個別學校在培養目標中增加生物材料和人工器官方面的內容;各院校的研究生培養(科研方向)基本以生物醫學信號的檢測處理、醫學成像、醫學圖像處理、醫學儀器研究為主,部分涉及到分子電子學、分子光子學、生物力學、生物醫學材料、人工器官、組織工程等方向,只有少數大學比較集中在納米材料、生物醫學材料以及人工器官和生物醫學圖像處理。研究生培養的專業面相比本科生的專業面寬廣。
醫工結合不突出由于受到認識和理論上的因素、文化心理上的因素、管理體制上的因素以及國家政策上的因素等方面的限制,工程與醫學的有機結合在教學上體現的還很不夠,綜合院校往往具備更深的理工基礎而缺乏醫學背景,醫學院校與臨床結合緊密,但工程力量又顯得薄弱。雖然近年來,不少醫科院校與綜合性大學合并,為生物醫學工程專業工程背景的教育和研究提供了條件,但由于體制和教育模式的限制,學科的交叉和融合并沒有得到根本解決。
專業層次不合理目前我國舉辦生物醫學工程專業教育的各高校,生物醫學工程高等教育基本執行以本科教育為主體積極發展研究生教育的方針。然而,由于生物醫學工程學科自身的特殊性和學科自身的高度交叉、融合的特點,可以設想,四年制的本科教育又怎能實現真正意義上的醫工的交叉融合呢?生物醫學工程研究是其產業化的基礎,而研究必須通過產業化才能實現為醫學服務的目的,但是當前辦有生物醫學工程專業的大學,很多在基礎研究方面并不具備實力,所以對于本科教育而言,其研究和產業化的任務也很難實現。
4.2 我國生物醫學工程高等教育改革思考
學科發展與專業設置在歐美一些發達國家,無論本科和研究生教育的學科發展、專業設置以及培養目標都以社會需求為導向,緊密結合生產和科技發展變化的需要,及時調整學科發展方向和專業設置內容。在我國開設生物醫學工程專業經驗比較成熟的大學往往存在著偏重于理科或醫科的現象,沒有體現出生物醫學工程多學科交叉的特點。所以我國的BME高等教育首先要從社會需求的角度出發,拓展學科建設方向,逐步建立起適合于多學科合作發展的運行模式。其次要充分利用高等院校的科研優勢設置課程體系。美國生物醫學工程課程特別是專業課程既能體現學科本身涉及面廣的特點,又具有相當的靈活性,又能結合科研優勢,突出重點,是很值得我們借鑒的。
醫工結合與交叉復合型人才培養BME是多學科的交叉學科,專業人員需要同時具備醫學和工程技術兩類知識和經驗靠以往的醫生+工程師來組成專業技術人員隊伍是無法適應學科發展需要的。所以必須從現在起,特別重視BME教育工作,加強現有專業點的建設,提高教學質量,改革現有教材,制定科學的人才培養計劃。首先,各學科的交叉和融合是我們必須牢牢記住的關鍵點。以醫、工、理為基礎,為實現多學科的交叉和融合奠定堅實的基礎。其次,構建科學的教育體系結構。根據專業設置和學科研究方向確定知識結構的主干,同時注重拓寬知識范圍,使學生既能有相應的生物醫學工程專業知識又具備在其他領域中發展的基礎,從而實現真正意義上的理、工、生物醫學的交叉和融合。
積極擴大研究生教育,控制本科生招生數量 目前的生物醫學工程本科教育的專業設置主要集中在信息技術型生物醫學工程,然而依據生物醫學大市場的發展狀況來看,雖然信息技術型生物醫學工程已經在我國形成規模,但其就業市場還是相對較小,另一方面,由于學校幾乎沒有針對生物醫學工程產業化過程的知識能力進行培養教育,學生個人很難把生物醫學工程技術從教室或實驗室直接向市場和產業轉化。所以,生物醫學工程教育的發展應該積極擴大研究生教育,控制本科生招生數量和規模,學制可以考慮為五年,限制或減少??茖哟我韵碌膶W生在校人數,生物醫學工程本科教育的重心應該是為研究生教育打好理工科、生物學和醫學基礎。
生物醫學工程的意義范文5
關鍵詞 免疫學 實驗教學 改革與思考
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
隨著現代科學與技術的迅速發展,免疫學已成為連接生物學與醫學的重要紐帶,成為生物學及醫學的基礎課,在許多生物學專業均已開設了免疫學課程。但由于生物學專業學生背景與醫學專業學生背景不同,且免疫學課程本身理論內容抽象,名詞概念新穎繁多,內在聯系緊密,新理論新方法很多,致使學生在學習本門課程時倍感吃力。實驗教學是免疫學基礎教學中極其重要的一個組成部分。它既可驗證有關理論,又可幫助學生理解和鞏固基本概念,強化操作技能,還可培養學生嚴謹的科學態度和實事求是的作風。筆者在從事免疫學教學中發現多數學生存在著重理論輕實踐的思想,認為理論學習是硬任務,而實驗操作是軟任務,對實驗課不夠重視。因此,如何上好實驗課并努力提高實驗課的水平,對提高免疫學的理論教學質量起著至關重要的作用。筆者針對所開設的實驗課程進行了改革,取得了一定的效果。
1 實驗教學改革的必要性
傳統的免疫學學習,對實驗教學并沒有引起足夠的重視。實驗課在教學中一直處在輔助的位置,傳統意義上的實驗課,教師在講授完各個章節的相關理論知識以后,讓學生根據上課講的理論進行機械式的實驗操作,學生收獲很小,不利于調動學生的主觀能動性和創造性,因此,必須對實驗教學進行改革。
2 實驗教學內容的改革
2.1 原實驗教學內容及弊端
生物學專業的免疫學教學大綱里規定了三個必開的實驗課,依次是凝集反應、沉淀反應和免疫血清的制備。以往的實驗課開課前,為了滿足前兩個實驗的需要,實驗老師都是先從公司購買相應的抗原和抗體,在實驗課上學生根據老師的講解重復實驗步驟,觀察實驗結果。學生上完實驗課就忘了做的什么,更不用說掌握實驗原理了。對于第三個實驗,實驗老師先把抗原制備好,由學生免疫實驗動物,到了采血時間后,讓學生采血測抗體水平。由于學生不夠重視,采集的免疫血清往往效價不高甚至沒有抗體產生。顯而易見,傳統的上課方式在購買試劑及實驗動物上花費了不少實驗經費,而實驗三所制備的抗體又沒有合理利用,這樣就造成了雙重浪費。而且老師基本上包辦了實驗準備的各個環節,學生只是在課堂上機械的操作,看實驗結果,達不到預期的實驗效果。
2.2 實驗教學的改革
鑒于原實驗教學的種種弊端,筆者考慮將實驗課進行改革。
首先,實驗順序的調整。既然前兩個試驗需要抗原抗體,而第三個實驗是制備抗體,何不將三個實驗的開設順序調整一下,先進行第三個實驗,制備的抗體再用于第一和第二個試驗?這樣就節約了購買抗原抗體的費用。
其次,實驗模式的改變。傳統的實驗三屬于綜合性實驗,但只有4學時,用于制備抗體時間不足,將其轉變為設計性綜合性實驗,將實驗過程融入到理論教學的課外時間。教師在講解完抗原的全部理論后,即由學生制備抗原,免疫實驗動物,并自行管理實驗動物。鼓勵學生對實驗進行自主設計,將實驗的整個過程、實驗結果記錄好,實驗結果的好壞在實驗一和實驗二里呈現出來。所有實驗結果最后以實驗報告的形式呈現出來。這樣做的好處是,學生在自主實驗的過程中,能夠根據學到的理論知識,根據實驗變化的實際過程進行相關的調節,既能培養學生解決實際問題的能力和動手操作能力,還能夠培養學生的創新能力。
3 實驗改革的效果及思考
本次實驗改革,學生普遍認為很好,不僅調動了他們的實驗動手的積極性,而且使他們系統地理解了免疫學的基礎知識。對于學校來說,大大節約了實驗經費。
在進行設計性綜合性實驗時,其時間與內容都經過了細致的編排,能夠激發學生的學習興趣,能讓學生在以后的學習中善于帶著問題去學習,能夠將所學的理論知識有機結合起來,讓學生跳出傳統實驗的束縛,給學生更大的發揮空間。設計性實驗還有占用學時少,知識量大的特點。設計性實驗所占的課時不多,但是學生為了能夠做好設計性實驗,需要在課后查閱大量的與設計性實驗相關的資料,學生要提前設定在實驗中要遇到的問題,這樣,原先的被動接受就轉變為積極主動的學習。開展設計性實驗往往需要幾個同學一起合作來完成整個實驗,因此可以培養學生的團隊協作精神,所有的同學一起努力才能圓滿完成整個實驗。
但要做好實驗改革,也需要注意以下幾點:
(1)充分準備。要想實驗能夠順利進行,教師必須做好充分準備,這不僅包括實驗材料的準備,也包括理論知識的準備,不管是教學老師還是實驗老師,都必須有扎實的理論技術功底,才能指導學生。
(2)正確引導。實驗前要給學生講解實驗(下轉第78頁)(上接第76頁)理論,要求學生提前了解實驗理論及步驟,知道每一步要干什么。
(3)精心策劃,周密實施。教師在指導學生操作練習時的表率作用和嚴謹的科學態度,對提高學生操作練習基本功,培養學生今后開展教學或科研工作可產生不可低估的作用。教師在指導學生操作練習時必須對學生的操作加強指導使其掌握正規的操作要領。
(4)良好溝通。在實驗進行過程中,教師要緊密跟進,與學生要很好地溝通,發現問題及時糾正,保證實驗進程及效果。
4 結語
作為教師,要重視實驗課的教學效果。教師要通過不斷地學習來充實提高自己,不但要有熱忱而且一絲不茍的工作態度和非常強的責任心,還要有敬業精神、奉獻精神和相互間的協作精神,以教師的人格魅力去影響和教育學生,從而進一步提高免疫學的教學質量。
參考文獻
[1] 邵桂蘭.加強實驗教學提高病原生物學與免疫學基礎教學質量[J].中等職業教育,2011(12).
[2] 李琳.病原生物學及醫學免疫學實驗課分級教學及教學模式初探[J].華北煤炭醫學院學報,2005,7(4).
生物醫學工程的意義范文6
生物醫學工程專業作為一個多學科交叉的前沿學科,要求學生掌握工程技術,如醫學、生物、電子、光學、計算機在生物醫學中的應用研究、產品開發和管理的基本技能,對學生創新能力的要求很高[1]。但是,由于學科交叉、內容龐雜,本專業培養的學生其實踐創新能力往往較電子類、計算機類、光學類學生差,達不到滿意的培養效果[2]。
學科競賽是在緊密結合課堂教學或新技術應用的基礎上,以競賽的方法培養學生綜合能力,引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題,并增強學生學習興趣及研究的主動性,培養學生的團隊協作意識和創新精神的系列化活動[3]。
目前,國內外對生物醫學工程專業學生創新能力的培養多以電子、計算機、光學專業為參考模板,東南大學、浙江大學、東北大學、天津大學等國內高校都在積極發展以競賽為導向的生物醫學工程專業創新人才培養模式。
二、建立生物醫學工程專業創新人才培養模式的具體策略
(1)整合資源,搭建科技創新實踐平臺。以學科競賽為導向的創新人才培養模式的建立,必須以學院的科研平臺為依托。為此,長春理工大學生命科學技術學院(以下簡稱“我院”)以生物醫學工程專業實驗中心為依托,為學生建立創新實驗室,吸納優秀學生開展實驗。創新實驗室配備有單片機、DSP、FPGA等開發平臺以及心電、腦電、肌電采集平臺,為學生開展科技創新活動提供了優良的條件,使創新實驗室成為學生科技新的孵化基地。我院根據各大科技競賽的需要,為學生分配專用場地,配置專業儀器設備,指派專職指導教師,搭建創新所必需的平臺。
(2)健全機制,完善科技競賽制度平臺。為保障科技競賽活動健康有序地開展,我院要加強對學生科技創新活動的引導和支持,積極鼓勵廣大師生踴躍參賽、多出成果,進而全面培養學生的創新創業意識,制定獎勵制度,明確指導教師隊伍建設和參賽學生獎勵政策,并且由專門的實驗教師協助分管院長進行管理,從而使得學科競賽更加規范化和制度化。
(3)優化隊伍,強化科技競賽智慧平臺。高水平競賽師資隊伍是將學科競賽與創新型人才培養有效結合的保證。為此,我院要專門成立大學生科技創新指導教師團隊,以具有一定工程實踐背景、較強設計研發能力和科技大賽經驗豐富的老、中、青骨干教師、優秀的研究生隊伍,形成一支結構合理、實力過硬、認真負責的優秀指導教師隊伍,全面提高教師的競賽指導能力和職業精神,為學科競賽構建一個核心的智慧平臺。
(4)營造氛圍,優化科技競賽環境平臺。濃厚的學術研究氛圍對于創新型人才的培養具有至關重要的作用。為了在科技競賽和創新能力培養方面營造濃厚的氛圍,必須充分發揮優秀學生的傳、幫、帶作用,激勵更多學生參與并專注于科技競賽活動。同時,積極發揮班導師的作用,通過教師在專業教學科研方面的優勢,對所在班級日常管理進行相關專業的培訓及管理。如定期就專業學科方向的發展情況與學生交流溝通;組織學生模擬參加課題并按項目組的方式進行管理;按學生專業學科方向的發展,選拔科技競賽種子并進行培養。
(5)教學相長,加強學科競賽內容。我院積極搭建基于大學生科技競賽的創新實踐課程體系實施平臺,將大學生科技競賽融入正常的實踐教學體系,以學科競賽為契機,深化實驗教學改革。我院加強科技競賽內容創新,將競賽的內容轉化為實驗教學或者大學生畢業設計題目,使學生能夠循序漸進地掌握基本技能和實際動手能力。
參考文獻:
[1]王曉勇,俞松坤.以學科競賽引領創新人才培養[J].中國大學教學,2007(12):59-60.