摘 要 通过分析生物医学工程的学科特点，总结我国生物医学工程本科教育的发展現状，同时借鉴美国高校的经验，提出以产学研深度融合的方式推动我国生物医学工程本科教育发展的若干建议。
关键词 生物医学工程;本科教育;产学研;大学生科研训练计划;实验教学
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）18-0060-04
1 引言
我国生物医学工程本科教育始于20世纪70年代，经过近40年的发展，取得了较大成绩，但是与美国相比，仍然存在一定差距。生物医学工程是交叉融合物理学、化学、数学等理学学科以及电学、光学、材料学、计算机科学、信息科学等工程学科原理，研究生物学、医学、行为学以及健康学的综合性学科[1-4]，所有将上述学科原理用于解决人类健康问题的研究和应用，都属于生物医学工程学科范畴[5]。因此，生物医学工程是一个学术研究和应用研究并重的学科，要求培养的学生不仅具有研究能力，而且具有解决医学等人类健康问题的实践能力。适应这种要求的人才培养目标需要高校、医院、企业、科研机构和政府等单位之间相互紧密合作来实现，通过政府制定产学研合作相关政策来协调各合作单位之间的关系，明确各自职能，以产学研深度融合的教育模式不断提高生物医学工程学科高端人才的培养质量[6]，为我国生物医学工程相关高校、医院、企业和科研机构等单位输送所需的高端人才。
本科教育是高等教育中的基础性教育，为研究生教育培养具有宽厚基础的高端人才奠定坚实的基础[7]。本文结合产学研相结合的教育模式、生物医学工程学科的相关特点，以及我国生物医学工程本科教育的发展现状，提出推动我国生物医学工程本科教育发展的一些思考。
2 生物医学工程的主要学科特点
多学科交叉的综合性 生物医学工程通过交叉融合理学、医学以及工程学的原理与方法，研究和揭示人体的生命现象，并从工程应用角度解决医学等人类健康相关问题，属于多学科交叉的综合性学科[2]。
研究方向的多样性 生物医学工程学科的研究方向包括生物电子学、生物材料学、生物力学、酶动力学、解剖学、生理学、组织工程学、生物医学传感器、生物医学成像、生物医学信号以及生物医学影像等[3，8]。因此，该学科的研究方向具有涉及不同分支的多样性特点。
研究问题的高起点性 为解决人类健康问题的科学研究是建立在理学、医学以及工程学等学科交叉融合的基础上进行的[1，2，4]，要求研究者具备宽厚的多学科基础知识。因此，生物医学工程学科的研究问题具有高起点性的特点。
服务人类健康的实践性 以解决人类健康问题为目的而进行的科学研究[1，2，4，8]，以及为实现医疗健康系统现代化而进行的临床应用研究[8]，决定了生物医学工程学科具有较强的实践性。
人才培养的多元性 生物医学工程属于多学科交叉的综合性学科，学科涉及的研究方向广泛。因此，生物医学工程高等教育的人才培养是多元化的，如服务于生物医学工程领域的研究型人才、应用型人才以及管理型人才等。
3 我国生物医学工程本科教育发展现状
培养目标和社会需求结合不紧密 我国生物医学工程本科教育始于1977年，较美国晚了10年左右[2，5]。据不完全统计，截至2017年底，我国设立生物医学工程本科教育的高校已超过100所[3，9，10]，而美国具有生物医学工程学士学位授予权的高校也在100所左右[11]。与起步较早、教学和科学研究处于世界前沿的美国相比，我国虽然在设立生物医学工程本科教育的高校数量方面具有一定的后发优势，但是培养目标和社会需求的不充分对接，在一定程度上阻碍了我国生物医学工程本科教育的发展[2，5，9]。生物医学工程相关高校、医院、企业和科研机构在发展过程中需要如研究、应用和管理等多种类型的人才，而我国生物医学工程本科教育注重培养学生的具体专业技能[9]，导致培养的学生知识面狭窄，不能有效满足社会对生物医学工程人才的上述需求。
师资力量配置不均衡 我国高校生物医学工程本科教育的师资力量配置存在不均衡的现象[2，5，9，12]，主要表现在两个方面。
一方面，师资力量分配不均衡，不能有效满足生物医学工程交叉融合的综合性学科要求。我国很多高校的生物医学工程本科教育是依托自身的优势，同时结合其他有关学科而发展起来的[5，9]，这是导致师资力量不均衡的主要原因之一。这种不均衡表现在：
1）理工类大学的生物医学工程，理工科方面的师资力量雄厚，而医学方面的师资力量薄弱[13];
2）医科类大学的生物医学工程师资力量配置与理工类大学正好相反，医学方面的师资力量雄厚，而理工科方面的师资力量薄弱[12];
3）综合类大学的生物医学工程，师资力量配置情况与理工类大学情况比较相似，虽然部分综合类大学有医学院，但是医学院的教师资源并没有充分有效地配置到学校的生物医学工程本科教育中。
另一方面，教师自身的知识结构不均衡，不能充分体现生物医学工程交叉融合的学科特点[9，12]。如理工科专业毕业的教师缺乏医学知识，而医学专业毕业的教师对理工科知识掌握甚少[14]。
我国生物医学工程本科教育的发展在一定程度上受到上述两方面师资力量配置不均衡的制约和影响。
课程设置不均衡 美国高校的生物医学工程本科教育注重通识化和职业化的课程设置，其主要课程包括以下五个方面[2，5，9，15]：
第一方面为学科基本知识，如数学、物理、化学等课程;
第二方面为工程类核心课程，类似于国内的专业基础课程，如计算机编程、信号与系统等;
第三方面为生物医学类核心课程;
第四方面为人文与社会科学课程;
第五方面為工程类选修课程，类似于国内的专业课程。
这样的课程体系设置注重学生综合能力的培养、知识背景的拓宽、自身职业的发展以及人文和社会科学方面的教育，为学生在广泛领域的多元化发展创造了条件[2，5，9]。对比来看，我国高校生物医学工程本科教育的课程设置存在不均衡的现象，如突出专业化和技术化的课程设置，而弱化通识化和职业化的课程设置，不重视人文和社会科学方面的课程设置[2，5，9]。我国生物医学工程本科教育由于课程设置不均衡，在一定程度上影响了人才培养的质量和多元化。
学生的科研能力培养有待加强 美国从20世纪60年代开始对本科生进行科研能力培养，是世界上最早提出并实施本科生科研能力培养的国家，也是迄今为止培养本科生科研能力最为广泛和成功的国家[16]。美国高校将培养本科生的科研能力作为教学内容的一部分，学生通过参加本科生科研项目可以取得学分[17-18]。
借鉴美国的经验，1995年，清华大学首先在我国推出本科生科研能力培养的项目计划，即本科生研究训练计划（Student Research Training，简称SRT）[16-17，19]。随后，许多高校（如北京大学、复旦大学以及华中科技大学等）为培养本科生的科研能力纷纷设立相关基金项目、学术研究资助计划以及科技创新组织[17]。2006年，政府出台国家大学生创新训练计划，清华大学、北京大学、复旦大学以及华中科技大学等成为首批计划高校，为本科生参加科研训练提供了更多机会[17]。
由此可见，我国政府和高校越来越重视培养本科生的科研能力，并且已经做出一些有益尝试，但是与美国相比仍然存在一定差距[17，19]，如学生参与科研项目的制度还不完善[16-18]，这一差距同样存在于生物医学工程本科教育中[20]。
对于生物医学工程本科教育，近年来我国高校开始尝试通过设置培养学生科研能力的课程，实行由教师带领学生参加科研实践的导师制度，以及实施大学生科研训练计划（Student Research Training Program，简称SRTP）等途径，培养本科生的科研能力[20-23]。然而美国高校的生物医学工程本科教育却已将学生科研能力培养作为教学的组成部分并以制度的形式确定下来[2，5，9，15]。因此，我国高校生物医学工程本科教育的科研能力培养制度仍有待完善。
实践教学环节较薄弱 实践教学大体可分为校内实验教学和校外实习，我国生物医学工程本科教育在这两个实践教学方面均较为薄弱。
1）在校内实验教学方面，我国高校生物医学工程专业的实验课学时占总学时的比例较小，远低于美国高校的水平[2，9，24]。
2）在校外实习方面，我国高校通过与校外企业合作，使得生物医学工程本科生获得进入企业实习的机会[23，25];但是与美国相比，我国高校与企业的合作机制以及联合培养实习计划还不够完善[5，9，15]。
4 以产学研深度融合的方式推动我国生物医学工程本科教育发展的若干建议
合理定位学科研究方向 由于生物医学工程属于多学科交叉的综合性学科，该学科的研究方向具有多样性，因此，高校需要紧密结合社会需求，立足自身学科优势以及社会环境优势，合理定位学科研究方向，通过充分利用优势资源增强培养综合性学科复合型人才的实力，逐步提高我国生物医学工程本科教育质量，并不断促进我国生物医学工程相关高校、医院、企业和科研机构又好又快地发展。
美国当代著名教育家德里克·博克指出，本科教育的目标是要通过培养学生多方面的素养，如道德、全球化以及职业能力等素养，使其更好地适应现代社会，满足现代社会的需要[26，27]。也就是说，本科教育除了要培养高素养人才之外，还需要满足社会的需求。这一理论同样适用于生物医学工程本科教育。因此，高校在确定生物医学工程本科教育的学科研究方向时，不仅要考虑学科研究方向的多样性选择问题、高校自身学科优势以及社会环境优势问题，而且需要考虑社会需求问题。
不同类型高校的优势学科具有差异性，如理工类大学的工科实力雄厚，医科大学的医学实力突出，而综合性大学的自然科学和工科实力较强。因此，高校在紧密结合社会需求的前提下，需要根据自身的学科优势、社会环境优势合理确定生物医学工程学科的研究方向，充分利用社会资源满足综合性学科对人才培养的需要。如联合其他高校的优势学科资源或者医院的丰富临床资源，采取与企业合作办学以及寻求与科研机构合作，以产学研深度融合的方式不断提高我国生物医学工程本科教育质量。高校最终具有培养生物医学工程高端人才的能力，并能够满足生物医学工程相关高校、医院、企业和科研机构对人才的需求，从而实现与其他高校、医院、企业和科研机构之间的良性互动和协同发展。
加强师资队伍建设 由于我国高校生物医学工程本科教育的师资力量存在配置不均衡的现象，因此，加强师资队伍建设显得尤为重要。首先，多学科交叉的生物医学工程本科教育需要理学、工学以及医学等学科领域的教师共同承担，仅由生物医学工程的专任教师做好人才培养存在较大困难[28]。借鉴美国高校如约翰·霍普金斯大学生物医学工程的办学经验，高校可以通过聘用其他高校的优秀教师、医术精湛的医生、企业的优秀人才以及科研机构的研究人员担任生物医学工程的教师[28]，缓解师资力量在交叉学科间配置不均衡的问题，以产学研深度融合的方式加强师资队伍建设。
此外，我国生物医学工程本科教育的师资力量配置不均衡还表现在教师自身的知识结构方面，同时具备理学、工学和医学等多学科知识背景的教师比较少，这种师资力量的不均衡在一定程度上制约了教育质量的提高。因此，高校除了以产学研合作的方式聘用国内高校和研究机构等单位培养的生物医学工程复合型高端人才以外，还需要加大对海外复合型高端人才的引进力度，进一步加强生物医学工程本科教育的师资队伍建设。
加强课程体系建设 实现多元化、复合型高端人才的培养目标是生物医学工程具有多学科交叉的综合性学科特点的必然要求，而我国高校生物医学工程本科教育的课程设置不均衡，则无法实现上述培养目标，因此，高校加强课程体系建设刻不容缓。依据高校自身对生物医学工程学科研究方向的定位，要以厚基础、宽口径的复合型高端人才培养为目标，均衡合理地设置生物医学工程本科教育的课程，加强课程体系建设。
美国高校生物医学工程本科教育除了注重专业课程设置，同时突出通识化和职业化的课程设置，并且重视人文和社会科学方面的课程设置[2，5， 9]。美国高校的经验值得我国高校借鉴和学习，以此来改变我国生物医学工程本科教育只注重专业化和技术化课程设置的现状[2，5，9]。为了实现多元化、复合型高端人才的培养目标，高校在充分利用自身教育资源的基础上，还需要以产学研合作的方式充分利用其他高校、医院、企业以及科研机构的教育资源，加强课程体系建设，使得生物医学工程本科教育的课程设置更加合理化和均衡化。
加强学生的科研能力培养 研究问题需具有高起点性的学科特点决定了加强生物医学工程本科生科研能力培养的重要性。我国高校生物医学工程本科教育在培养学生科研能力的制度规范和实验条件等方面亟待完善[2，5，9，15]。
首先，我国高校应借鉴美国高校生物医学工程本科教育的经验[2，5，9，15]，除了鼓励学生参加大学生科研训练计划（SRTP）外[21，23]，还应设置培养学生科研能力的相关课程，学生可以取得相应课程的学分[22];
其次，积极引导高年级本科生在教师指导下参加科研项目，实行导师制[21];
最后，进一步完善学生科研能力培养的制度规范。
此外，由于我国高校的生物医学工程本科教育资源不能有效满足学生科研能力培养的实验和师资等条件，可以通过产学研合作的方式充分利用其他高校、医院、企业以及科研机构的相关资源，进一步改善学生科研能力培养的条件。
加强实践教学 生物医学工程具有较强实践性的学科特点，说明了重视该学科本科教育实践教学的必要性，而我国高校对生物医学工程本科教育在实验课程和企业实习等方面的實践教学还不够重视[2，5，9，15]，实践教学需进一步加强。在实验课程设置方面，我国高校需要适当增加实验课学时的比重[2，9]，进一步加强生物医学工程本科生的校内实验教学。在企业实习方面，虽然我国部分高校与企业等校外单位进行了积极合作，为生物医学工程的本科生提供了实习机会[23]，但是与美国相比，我国高校的校企联合培养实习计划还需要不断完善[5，9，15]，应通过产学研深度融合的方式与其他高校、医院、企业以及科研机构进行积极合作，逐步完善生物医学工程本科生在校外实习的合作机制，进一步加强校外实践教学。
5 结语
本文针对我国生物医学工程本科教育的发展现状和存在的问题，结合生物医学工程的学科特点，同时借鉴美国高校生物医学工程本科教育的经验，提出以产学研深度融合的方式，充分利用高校自身和其他高校、医院、企业以及科研机构等单位的优势资源，推动我国生物医学工程本科教育发展的若干建议。
参考文献
[1]董秀珍，邹慧玲，杨国胜.对生物医学工程学科的几点再认识[J].医疗卫生装备，2003，24（3）：3-5.
[2]董旭，张晓玲.中美生物医学工程本科人才培养模式之比较[J].医疗卫生装备，2013，34（10）：126-127.
[3]国家自然科学基金委员会生命科学部.未来10年中国学科发展战略：生物医学工程学[M].北京：科学出版社，2012.
[4]Jaron D，鲁勇军.生物医学工程在美国的现状和发展趋势[J].国外医学：生物医学工程分册，1999，22（6）：373-377.
[5]邹慧玲，董秀珍，赵瑞刚.中美生物医学工程本科教育的比较及启示[J].医疗设备信息，2004，19（4）：1-4.
[6]全继刚.美国高校产学研合作创新实践及其启示[J].中国高校科技，2015（6）：66-67.
[7]李硕豪.试论本科教育的基础性[J].高等教育研究，2009（7）：66-70.
[8]Enderle J， Bronzino J. Introduction to biomedical engineering[M].San Diego， United States： Academic Press，2012.
[9]宫照军，顾宁，梅汉成.中美生物医学工程专业本科教育的比较与启示[J].现代教育科学：高教研究，2011（5）：132-136.
[10]蔡占秀，邱召运，高香红，等.生物医学工程专业本科培养模式探索研究[J].中国教育技术装备，2016（20）：87-89.
[11]A2Z List of Schools， Colleges， Universities & Institutes offering Biomedical Engineering majors in USA[EB/OL].http：///Majors/Biome
dical_Engineering.html.
[12]李晓寒，郑成兵，李懿.医科院校生物医学工程本科生教育现状分析与对策初探[J].中国高等医学教育，2012（3）：14-15.
[13]熊冬生，吴效明.理工院校生物医学工程专业基础医学知识的教学模式探讨[J].医疗卫生装备，2006，27（11）：71-73.
[14]鲍艳，李义兵.生物医学工程学科特点与师资队伍建设[J].医疗设备信息，2007，22（11）：58-60.
[15]邹慧玲，董秀珍，王松俊，等.美国优秀生物医学工程教育模式探讨[J].生物医学工程学杂志，2004，21（3）：456-459.
[16]李正，林凤，卢开聪.美国本科生科研及对我国的启示[J].高等工程教育研究，2009（3）：79-85.
[17]乔连全，黄月华.中美研究型大学本科生科研的比较与反思[J].高教探索，2009（4）：63-70.
[18]卢晓东.本科教育的重要组成部分：伯克利加州大学本科生科研[J].高等理科教育，2000（5）：67-74.
[19]杨慧，俞安平，恢光平，等.国内外本科生科研训练比较研究[J].高等工程教育研究，2003（5）：65-68.
[20]何密，李永勤，陈碧华，等.生物医学工程专业本科生科研能力培养探究[J].西北医学教育，2014，22（4）：660-663.
[21]茅麗蓉，刘清君，黄海，等.生物医学工程专业学生科研训练计划的实践[J].教育教学论坛，2012（31）：227-229.
[22]田心，郑旭媛，刘婷，等.生物医学工程本科研究型教学模式探索与实践[J].西北医学教育，2007，15（5）：899.
[23]郭圣文，吴效明.理工类院校生物医学工程专业人才培养模式探索与实践[J].中国医学物理学杂志，2013，30（2）：4084-4088.
[24]张阳德，王毅，任力锋.生物医学工程教育模式和人才培养途径的探讨[J].中国医学工程，2004，12（3）：106-107.
[25]李永生，董祥梅，朱险锋，等.生物医学工程专业学生能力培养的教学研究[J].医疗卫生装备，2017，38（9）：151-152.
[26]潘金林.在学生发展和社会需求之间把握高等教育的价值：德里克·博克的本科教育目标解读[J].高等教育研究，2010（3）：94-98.
[27]刘春华.学术原则与社会责任的平衡：德里克·博克《走出象牙塔：现代大学的社会责任》解读[J].高校教育管理，2009，3（6）：61-65.
[28]汪溪，黄宁平，孙啸，等.东南大学与美国大学生物医学工程专业的对比分析[J].生物医学工程学杂志，2011，28（3）：567-572.
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