生物医学工程专业（医学影像工程）本科课程体系比较研究

生物医学工程专业（医学影像工程）本科课程体系比较研究　　摘要本研究以普通院校和国家级生物医学工程特色专业院校为研究对象，比较其课程体系，见诸其它高校特色专业的分析差异与差距，寻求课程体系改革与优化结构切入点，提高生物医学工程专业建设与人才培养质量水平。以南方医科大学、湖北科技学院生物医学工程（医学影像工程）特色专业课程体系为研究对象，对课程类型之间的关系、基本架构、必修与选修课、课程学分、学时分配、主干课程与就业方向、集中实践教学环节等方面要素进行比较分析，探索课程体系改革与优化的方向。提出结合专业方向突出主干课、改三段式课程结构为三段九层式课程结构、调整课时比例，研究型高校理论与实践课程学时比例1∶0.3为宜，教学型或应用型高校理论与实践课程学时比例1∶0.4为宜。通过各种途径增加学生实际操作能力，提高毕业生就业竞争力等，以达到全面提高生物医学工程专业人才培养质量目的。　　关键词生物医学工程专业课程体系比较分析建议　　引言　　生物医学工程崛起于20世纪50 年代初，1967年，美国大学开始有计划培养专门研究人员。70年代初期，美多所大学相继开设生物医学工程本科专业，到目前全美共有60余所大学生物医学工程本科专业获美国工程技术认定委员会（ABET）的认定，获得授予学士学位资格。我国生物医学工程专业本科教育始于20世纪70年代末，经历40余年发展，现已有120多所高校开办生物医学工程专业本、专科教育，其中90多所是综合性或理工类院校，30多所是单科性医科院校。　　特色专业建设点是国家质量工程建设的主要项目。2007年至2010年，教育部、财政部先后分7批在全国本科高校立项建设3376个特色专业建设点（涉及专业310个）。其中，清华大学、浙江大学、南方医科大学、上海交通大学、首都医科大学、东南大学、东北大学（自筹）、湖北科技学院、西安交通大学、天津大学10所高校生物医学工程专业被列为特色专业建设点[1]。　　本研究以普通院校和国家级生物医学工程特色专业院校为研究对象，比较其课程体系，分析差异与差距，寻求课程体系改革与优化结构切入点，提高生物医学工程专业建设与人才培养水平。　　1生物医学工程专业研究对象的选择与研究方法　　1.1研究对象选择　　搜集分析各高校生物医学工程专业培养方案，所有院校课程体系结构均包括人文社科类、医学基础类、理工基础类课程、工程类核心课程。一般来说，综合性或理工类高校偏向于电子信息、计算机等理工方向，医科类高校侧重于生物材料与生物力学、影像工程、医学物理、医学仪器等领域。具体研究对象在普通院校中选择综合性院校湖北科技学院，在特色专业建设高校中，以南方医科大学为主，兼顾与其它特殊专业高校的对比，以求分析全面，得到多方面启发。　　1.2研究资料主要来源 　　湖北科技学院研究资料主要来源于原咸宁学院教务处编印的本科人才培养方案（2009年应用版）、学院主页及其它查询调研；南方医科大学研究资料来源于该校生物医学工程学院提供的专业培养方案电子版，该校质量工程建设点主页。　　1.3主要研究方法　　基本研究方法参照作者前期生物医学工程专业课程体系研究的思路[2]，采用系统研究法、比较法、统计分析法对院校专业、课程设置多维度要素、多质点进行比较分析，寻找特点及规律，发现问题。　　22校专业培养目标与就业方向比较　　2.1南方医科大学（以下简称南医大）生物医学工程专业本科有医学影像工程、医学信息工程、医学仪器检测、医学物理、电子信息工程和计算机科学与技术6个专业方向，另有“卓越工程师培养计划”。2007年获教育部高等学校第一类特色专业建设点，并建设有国家级精品课程1门、省级精品课程和研究生示范课程多门，出版国家级教材多部，多次获广东省教学成果奖。　　2.2 湖北科技学院（以下简称湖科院）生物医学工程专业本科包括医学仪器、医学影像工程、医学物理、医学信息工程、听力学、眼视光学（注：眼视光学、听力学等方向没有正式纳入人才培养计划实施）6个培养方向。2007年生物医学工程专业获省级品牌专业，2009年获教育部财政部高等学校第一类特色专业建设点，并建设有3门校级精品课程，2012年生物医学工程专业（医学信息工程方向）被列入湖北省战略性新兴（支柱）产业人才培养计划项目。近年出版医用传感器、医学影像设备、医学物理学、医疗器械营销实务等多部国家级规划教材，多次获得湖北省教育厅、市级教学成果奖。　　2.3专业培养目标及就业方向　　南医大培养目标为德、智、体、美全面发展，具有扎实的生物医学工程、医学电子、信息、计算机和一定的医学理论和方法基础，拥有生物医学工程领域专业实践能力，培养能综合应用所学知识解决实际问题、具有工程实践开发能力的卓越工程人才。就业方向：毕业生可从事医疗仪器研制与开发、生物信息处理、电子及计算机技术等领域系统的设计、开发和维护，或从事相关行业的系统开发组织与管理工作。　　湖科院培养目标：培养德、智、体、美全面发展，具备生命科学、成像系统与成像技术、其它电子技术、计算机技术及信息科学有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学研究能力，能在医疗卫生保健机构、生物医学工程研究机构以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等相关部门从事研究、开发、医疗、教学及管理的高级工程技术人才。就业去向：主要是综合性医院或其它医疗卫生保健机构的放射科、设备科、核医学科；医学影像设备生产企业、研发机构；在医院多部门从事医疗仪器、设备使用维护与维修。　　2校生物医学工程专业医学影像工程方向的专业课程培养目标及学生就业方向相近，使本研究具有可比性。　　3课程体系比较与分析　　3.1专业课程体系性质与层次比较 　　南医大主干核心课程群：理学类课程、生物学和医学类课程、计算机类课程、信息科学、影像技术类。教学特色课程是高等数学、大学物理、电路分析基础、电子技术基础、计算机程序设计、信息与系统、微机原理与应用、数字信息与处理、医用传感器、生物医学信息预处理、医学电子仪器原理、医用X线机原理、CT成像原理与技术、MR原理与技术、医学电子与数字化医学影像技术等。　　湖科院主干学科与核心课程：基础医学、电子信息类，核心特色课程有高等数学、普通物理学、基础医学概论、临床医学概论、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、数字信号处理、医学图像处理、医学成像系统、放射肿瘤学、核医学、放射物理与防护、医学影像学、超声医学仪器、医用传感器、放疗与核医学仪器、CT原理及设备、磁共振成像原理及设备、医用加速器原理及设备等。　　从课程结构看，南医大课程结构由政治理论与人文素质课程、公共基础课程、学科基础课程、专业课程四段式课程构成。公共基础课程只开设必修课外，其它每段课程均开设必修课、选修课，段内必修课与选修课交织在一起，显示层次与结构清晰，课程教学内容呈螺旋阶梯式上升，以循环加深的方式设计教学内容，有体现知识内容再现与复认的优点。而湖科院课程结构是由通识教育课程、学科基础课程和专业课程三段式五层次课程结构组成。学科基础课程没开设选修课，通识教育课程、专业课程均开设必修课、选修课二层次。课程教学内容呈直线式上升式，以直线加深的方式设计教学内容，强调知识阶梯，先学为后学知识定基础，也是比较传统课程体系。 　　再从部分课程分析看，南医大没有开设医用化学课，表明该专业偏离生物或高分子材料类的发展方向，专业口径相应来说较窄；把计算机程序设计等计算机类课程作为学科基础课纳入核心课程群、教学特色课程是为数不多的院校，C语言与程序设计在多数高校作为通识教育课来开设。将高等数学、大学物理学列入公共基础课程，可能是因为该校属于医科院校将其列入所有专业的公共课之故。此外，南医大公共基础课程没开选修课，湖科院是学科基础课程没开选修课。意味着在公共基础课、学科基础课段建立大一统具有相对稳定性的课程教育平台特征，2校均显大基础、宽口径、后分流的人才培养模式选择与创新，适合于拓展专业培养方向，更能体现出平台相对稳定、口径宽。　　3.2课程体系教学课时配备的比较分析　　3.2.1专业课程总学分、总学时、理论课与实验学时比例比较南医大课程体系结构分为政治理论与人文素质课程、公共基础课、学科基础课、专业课四段式课程构架模式。课程总学分/总学时为144.5/2548学时，理论课与实验实践学时比例为2199：469/1：0.21（见表1）。（资料数据来源于生物医学工程专业人才培养方案，2011年电子版。由南方医科大学生物医学工程学院提供。）　　湖科院课程体系分为公共基础、专业基础、专业课三段式，加专业限选课、专业任选课二段共五层次课程构架模式。课程中总学分/总学时为155学分/2700学时，理论课与实验实践学时比例为2072：628、1：0.30（见表2）。 　　2院校生物医学工程专业课程总学分/总学时，理论课与实验学时比例分别见表3。经过比较可看出，湖科院学分、学时分别高出南医大10.5学分、152学时；比例差异相差比较明显，说明湖科院重视课程课堂教学；而再从理论学时看，湖科院反低于南医大127学时，而理论课与实验学时比例却高出1：0.09，这充分说明重视实践教学，重视培养应用型本科人才。再向前看，其分别与上海交通大学生物医学工程专业课程体系中的总学时相比，上交大1831学时，其中理论学时1558，实验课学时为243，理论与实践学时之比为1：0.15[3]。其总学时分别低出湖科院969学、南医大717学时，理论与实践比例分别低出1：0.15、1：0.06（见表3）。经我们初步分析与推断，显示“211工程大学”在人才培养策略层面上重理论教学与实践研发、减少学生课业负担，重视学生自主学习、探究性学生之故。　　3.2.2医学课程、必修课与专选课的比较课程体系中医学课程开设情况与比较，南医大开设医学课程是人体解剖学、生理学、病理学、临床医学概论等4门，总学时216学时。湖科院开设医学课程是基础医学概论（分解剖学、生理学、生物化学3门课授课）、临床医学概论、影像诊断学等5门，总学时是291学时。从学时比较看，湖科院医学课程学时高出南医大75学时，是因为其在专选课增开48学时影像诊断学，2校开设医学课程门数与学时数相差不大，通过对2校医学课学时比较，得出的结论与赵娜等人报道的“ 医学院校开设的医学基础课程比例高于理工院校，能够为该专业学生提供较为系统的医学类课程教育，完善学生的临床知识体系，有助于该专业教学和科研水平的提高的观点不相符合[4]，而恰好相反的是综合性的湖科院反高于南医大。再从邓军民等人研究报道看，首都医科大学生物医学工程专业开设的有6门医学课程，共472学时[5]，远高于同质同类的南医大216学时，也高于综合类的湖科院291学时，可见首医专业偏医度高出许多院校。　　选修课是课程结构中必要的组成部分，是对必修课的优化性的适时、适宜性内容补充，调和、衔接课程内容的顺序性，也是适应市场与社会发展需要。南医大必修课学时是192，湖科院是450，是南医大的2.3倍还多，显示相差很大，说明南医大医疗市场面向宽、构筑市场化平台，湖科院则显示专业课相对稳定，且趋势于学科基础课边缘，专选课类似于专业课伸展。而专选课从学时本身来讲，南医大是580，湖科院是492，则相差无几。　　必修课与选修课学时比例，湖科院、南医大分别是1：3.31、1：0.92。此组数据比较显示南医大专选课学时比例远高于湖科院，南医大的微机原理与接口技术、单片机原理与应用、面向对象的程序设计（C++）等3门专选课，湖科院分别作为专业课和公共课开设。　　分析指出，过于偏重专选课，可导致专业建设稳定性差，容易造成学科、课程与教材建设方向性不明或摆动现象。此处建议开设专选课学时保持与专业课学时1：1比例为宜，有些课程还可以专题讲座形式进行[6]（见表4）。　　3.2.3基础课程学分、学时、理论与实践学时比例的比较 学科基础课程学分、学时分配数据从表4看出，湖科院学科基础课48.5学分低于南医大51学分，低出2.5学分；学时817低于南医大894，低出77学。再从基础课学时占总学时比例看，湖科院是30.2%，南医大是35.1%。再从南医大理论：实践学时比例是744：150/1：0.20。而湖科院理论：实践学时比例是828：189/1：0.30，低出1：0.10。从这四组数据看，前三组两两比较，差异均无意义。后一组数据相差明显，正能说明湖科院在基础学科中就开始重视实践教学，提升实践教学课时。也能反应综合性院校，涵盖医学、理学、工学等10大学科门类，组建有多个教学院部，给实践教学创建良好条件和突厚共享资源（见表5）。　　3.3核心课程、实践教学与就业率关联性比较分析　　在集中实践训练环节，南医大集中实践训练折合成32周，1280学时，其中模电课程设计1周，数电课程设计1周，医疗仪器综合课程设计2周，毕业实习4周，生产实习4周、毕业设计（论文）14周、军训与劳动2周、创新课程4学周。创新课程主要是信息技术2周、医学物理学师2周、软件工程1周。　　湖科院集中实践训练共47周，其中专业实习28周，毕业设计（论文）8周，职业技能训练8周，军训3周；而劳动教育、社会实践、课程实习分散安排，电子技术、放疗技术、医学成像技术与系统等课程设计由教学团队分散实施，没有记入训练周。　　核心课程与就业的关系，课程设置要面向社会、面向市场，在很大程度上决定、支撑着就业方向和就业岗位。2院校基本目标方向一致，没有什么实质性差异性。 　　而从理论与实践教学关系上看，南医大教学进程表课程设置大部分以理论课为主干，实践课只是理论课的附属品，单独开实验的课程唯有电子技术实验；这无凝是实践教学理念上陈旧之故，只重知识传授轻能力培养，把实践的重心放在加深对其理论的认知和理解上，忽视学生动手能力和分析，忽视陈设问题与创新能力的培养。而湖科院在这方面要做得好一些，除单独开设电子技术实验外，尚还开设电工与电路分析实验、物理学实验、生物医学信号处理实验、微机接口技术及应用实验、医学影像实践等，这些单开实验关联性设及到13门基础、专业理论课，多数实践课从理论课中游离出来。为实践教学创新理念迈出新的一步。　　再从集中实践教学环节比较看，实践教学环节是集中培养学生动手能力的主要措施。南医大集中实践训练32周，与湖科院集中实践训练47周相比，从表面上看少15周，但由于集中实践教学环节方式、方法与途径各校各异，比较的实际意义不大，两校集中实践教学环节虽各有长短，其实都没有达到高校理工类人才培养的标准和要求。湖科院的医学影像设备实践等课程设计，在操作层面上分别由临床医学工程、医学影像工程教学团队集中与分散安排，也是一个后续探讨的问题。　　4比较分析后的启示与建议　　通过2校的课程体系比较，兼顾与多所院校特色专业的继续比对，从中得到更多启发。　　4.1坚持办学理念创新，更加突出医学影像工程专业特色　　目前湖科院的课程设置偏重理论学习、实践训练不足。考虑引入产、学、研合作模式，真正体现特色专业建设始终以“以人为本，质量领先，以生为本，追求卓越”的人才质量理念[7]。实际操作可以东北大学生物医学工程专业为标杆。　　4.2深化课程体系改革，突出主干课，优化、纯化课程结构 　　课程体系应突破传统三段式课程结构，建立新三段式九层次课程结构，每段课程开必修课和选修课；在课程设置上增加医用X线机原理，CT、MRI设备原理，医疗设备故障诊断原理课，且其实验、实践课程教学时数不低于180学时，突出影像工程技术性核心改革方向可参照浙江大学生物医学工程专业[8]，西安交通大学生物医学工程专业课程体系[9]，并且可学习清华大学[10]，结合本校特点探索夏季小学期制，满足学生个性化课程选修，拓展实践的时间、空间，采用多元教学及实践活动设计。　　4.3调整课程教学时数比例　　四年制本科生物医学工程专业人才培养，课程总学时控制在2550～2750学时。学时分配应适度减少专业课理论学时，增加实践教学学时，对理论与实践课学时比例控制，研究型高校在增加学科基础课理论学时的同时，将理论与实践课程学时比例控制在1：0.3左右，专业课控制在1：0.4左右；而教学型或应用型高校适度减少学科基础课，把理论与实践课程学时比例控制在1：0.4左右，专业课控制在1：0.5。　　4.4实践教学与就业联动，提高毕业生竞争力，提高就业率　　医疗机构对医学影像专业大学生的实际操作能力要求越来越高，因此，必须提高医学影像工程专业实践教学，提升学生的就业竞争力。一是加强实验室、实训室、实习基地、图书馆等实验实践教学平台建设，巩固基础性、实用性、稳定性的实践教学资源；二是以人为本，实施“产学研”结合，让教师、学生了解社会与岗位，了解自我。让教师在技术实践中学习，进行知识更新；让学生尽早了解影像工程岗位、熟悉岗位技术要求并通过考核，实现直接就业；三是为学生就业提供参加生产技术、科学研究场所，提供一些创新性开发研究的机会；四是重视顶岗实践与毕业设计， 充分利用专业实习来增加就业机会，把毕业设计与就业岗位技术要求联系起来，结合岗位来选题，开展毕业设计研究，做到动脑和动手结合。　　4.5启动精品课程引领战略把握课程知识内容关联　　课程设置要求减少或避免课程内容的简单重复，处理好先修与后续课程秩序及其知识关联性，通过制定教学大纲、规范课程标准，体现循序渐进的知识与技能运行程序，课程设置要显本校专业办学特色、服务于医疗市场，启动精品课程引领，培植精品课程文化效应，引领专业课程群，推进专业建设全面发展。　　参考文献　　[1]佚名.全国高校特色专业建设点[EB/OL].[2012-07-08].http：//gkcx.eol.cn/ads/gaokao/tszy.shtml.　　[2]王能河，邹卫东，梅贤臣.生物医学工程专业课程体系建设与应用型人才培养质量保障[J].咸宁学院学报，2009，29（4）：100-105.　　[3]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，2011，（5）：133-134.　　[4]赵娜，丁唯一，廖敬懿.生物医学工程课程设置改革浅析[J].法制与社会（教育文化），2011，（11上）：244.　　[5]邓军民，全海英，刘志成，等.生物医学工程专业本科教育课程设置探讨[J].首都医科大学学报（社会科学版），2007，（增刊）：166-167.　　[6]王能河.我院本科专业开设选修课现况分析与对策[J].华北煤炭医学院学报，2004，6（2）：239-240.　　[7]王能河，吴基良，沈定文，等. 以质量文化为导向的教学质量监控长效机制研究[J].理工高教研究，2009，28（6）：54-85，132　　[8]浙江大学信息部.浙江大学网页[EB/OL].（2011-07-06）[2012-06-26].http：//fit.zju.edu.cn/chinese/redir.php？catalog.　　[9]西安交通大学信息中心.西安交通大学生命科学与技术学院网页[EB/OL].[2012-06-17].http：//www.xjtu.edu.cn/yxsz/231.html.　　[10]医学院.清华大学网页[EB/OL].[2012-06-28].http：//www.med.tsinghua.edu.cn/.