郭嘉亮，张丽华，刘 连，刘 芳

(佛山科学技术学院 口腔医学院，广东 佛山 528000)

0 引 言

生物医学工程(Bio-medical Engineering，BME)是当代最受重视、最吸资金和市场的高科技朝阳产业之一。由于相关技术及研发涉及知识密集、资金密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域，并与其他高新技术产业包括电子、计算机、制药、新材料等产业互联发展，因此被视为国家先进制造业和高科技尖端水平发展的重要标志。国务院印发的“十三五”国家战略性新兴产业发展规划中明确提出：“构建生物医药新体系、提升生物医学工程发展水平、培育生物服务新业态”[1-2]。广东省作为我国生物医学工程产业重要聚集区之一，具有产业化配套和创新活力等重要优势；位于“粤港澳大湾区”西部的佛山，其处于领先地位的先进装备制造业主要包括制药、医药器械等领域，其中又以“两椅一床”最为著名。良好的现代医药基础及医疗器械的优良产业配套，为佛山地区发展生物医学工程产业提供了天然的土壤。然而，由于地区专业人才缺乏，素质参差不齐，以及人才培养目标与产业发展方向脱钩等原因，现有的生物医学工程专业人才培养一直未能有效地反哺佛山产业发展。因此，围绕地方产业的生物医学工程专业创新人才的培养显得尤为迫切。鉴于生物医学工程是一门对实践和应用能力都有着很高要求的学科门类，其实验实践教学对人才培养质量至关重要[3-4]。本文将以佛山生物医学工程相关产业发展为中心，以佛山科学技术学院生物医学工程专业建设为对象，对以“实验/实践课程-实验项目-实验室-实践平台-实践导师”为主线的实践教学体系建设进行深入的探索与讨论。

1 地方生物医学工程产业的现状与人才需求

佛山虽然只是地级市，但它是制造业大市，工业总产值居全国大中城市第5位，2016年更是达到了2.13万亿元。近年，佛山瞄准建设成为中国制造业一线城市、中国高端制造中心城市及传统产业转型升级典范城市,根据“佛山市建设国家创新型城市实施方案”总体需求，生物医药产业已成为佛山市6大战略性新兴产业和高新技术产业之一，而生物医学工程是生物医药产业的重要依托学科。目前，除了良好的生物医药基础以外，佛山轮椅、牙椅、治疗病床、口腔治疗机等设备产销量已占国内市场50%，个别出口市场占有率更高达6成以上。全国首个国字号医疗器械产业基地“中国医疗器械(佛山)产业基地”便落户佛山。此外，佛山口腔器材产业有着深厚的基础，作为佛山国家高新区重点发展的战略性新兴产业，在行业内拥有一定的知名度和影响力。

与产业蓬勃发展极不协调的是地方生物医学工程人才供给的落后与不足。这主要表现为：①整体专业人才不足，高端专业人才非常稀缺。目前全省生物医药工程产业从业人员已超过10万人，且还在不断扩大，但专业化人才比例较少，明显制约了整个产业向规模化和高端化发展；省内仅有暨南大学、华南理工大学和南方医科大学等以及佛山本地的佛山科学技术学院等少数几所高校设置了生物医学工程学科及相关专业，总体规模较小，无法满足高端人才的巨大社会需求。②人才培养与地方产业发展方向脱钩。佛山生物医药工程产业面临着产业升级的迫切需求，产品利润率很低、新型高新技术含量低的“双低”现状要求人才培养应该有显著的针对性和目的性，而且具有创新的意识和能力。但目前高校的培养模式倾向于宽出口、窄应用，普遍并不以地方产业服务为核心，严重制约了人才与产业岗位的匹配度。

2 创新实践教学模式,服务地方产业建设

针对当前生物医学工程专业人才培养现状，围绕地方产业发展，针对性地进行改革与创新势在必行。鉴于实践能力在生物医学工程专业人才培养上占据重要的位置，积极开展并创新服务地方产业的生物医学工程实践教学体系建设，具有重要的意义与作用。过去，实验课依附于专业理论课、考核制度偏向理论考试、缺少实践创新平台、科研活动脱离学生培养等，严重制约了学生实践与创新能力的培养，也成了人才培养与产业发展脱钩的关键问题[5]。作为新兴的交叉学科，生物医学工程专业是现代工程技术向生物、医学渗透并相互作用的结果，随着生物医学专业学科之间不断交叉、融合，产业发展发展也趋向综合化、多维化、平台化，原有单一、粗线条的实践教学模式已经难以满足创新人才培养的实际需要。因此，围绕产业需求，创新实践教学体系建设成为了整合各方资源、实现产业提升，有效服务于地方产业建设的重要途径之一。

3 创新实践体系建设的整体目标与框架

我校具有良好的理工科专业和学科背景，同时依托珠三角优良的制造业平台，为生物医学工程专业建设中的交叉融合，奠定了良好的基础。近年来，更是获得省市两级共计60亿元的资金支持，用于打造广东省“高水平理工科大学”。因此，以“立足佛山、服务广东、面向全国、走向世界”为办学定位，结合教育部正在实施的“卓越工程师培养计划”，培养造就一批创新能力强、适应地方经济社会发展需要的高质量生物医学工程技术人才，成为了教学体系改革的整体目标[6]。围绕这一核心内容，采取“学校+高端院所+龙头企业”的特色发展模式，在生物医学工程学科计划的实践教学体系(见图1)建设上进行了积极的探索、改革和实践，以“实验/实践课程-实验项目-实验室-实践平台-实践导师”为主线，对教学内容和方法、评价标准等各个方面，都进行了强化，着重强调了服务于地方产业发展在整个实践教学环节中的主导地位。

图1 创新实践教学体系结构

4 实践教学体系创新和改革的方法与成效

4.1 强化综合性与设计性实验和实践训练

佛山本地传统制造业具有一定的历史沉淀，对从业人员的基础实践能力有着较高的要求。传统实践方法主要是课内实验教学，尤其是验证性实验教学，与理论知识紧密结合，具有系统性，需要进一步夯实；但同时也存在着局部性问题，以及创新不足等缺点。综合性实验能够对整门课程、整个知识模块，甚至整个专业知识链发挥融会贯通的作用[7]。例如“生物医学超声”课程实验可增加“超声波发射、接收、传播综合实验”内容；“生物医学检测技术”课程实验可增加“生物传感器与传感器检测技术的综合实验”；又如“生物医药技术”课程可增加“创新综合生物医药综合大实验”等[4]。设计性实验是一种由学生根据给定的实验主题和条件，自行设计实验方案并完成的实验实践训练。如“医学生物学”教育中，以缺氧致小鼠脑组织生物化学成分异常改变为对象，通过实验的设计和实施，引导学生深入认识脑组织缺氧时神经节苷脂与单胺类神经递质水平的影响[8]。设计性实验为学生日后的创新意识与创新能力的培养提供了很好的条件与前提，可较好满足本地产业发展对创新型人才培养的要求。

4.2 优化交叉学科课程模块设置，强化“医工结合”

目前大多数综合性院校的生物医学工程专业侧重于电子、信息类工学课程学习，医学相关课程比例相对较少。通过加强工学知识与医学应用的密切结合，打破实践教学中的学科间壁垒，优化各种融合课程模块的设置，显得尤为重要。比如进行生物电子技术、生物信号采集和处理技术实验，具有典型的多学科交叉的特点，可采用生物或者医学教师和工学教师“双师带教”进行联合培养，通过各种课程模块，使之与学生的创新能力相匹配。此外，通过明确培养方向、改良教材和教学内容，将工科学生所需要的基础知识充分融合，实现“医工结合”进而创新性地开设多学科交叉融合的课程[2]。如“医疗仪器设备”，通过打造“临床医学+工程学”的新型课程模块，可以有效提高学生科研素养与应用能力、产品开发与试制能力以及企业初创能力，非常符合佛山地区对“创新创业”者的鼓励和支持政策，也有利于为地方产业带来新的活力。

4.3 丰富和创新实践教学手段

生物医学工程专业知识内容，牵涉理工医管等多方面、多范畴，现有的实践教学模式在时间和空间上都是非常局限的，迫切需要通过丰富和创新以此实现突破。充分应用现代信息技术，将翻转课堂、MOOC、互动微课的互联网学习等方式，以及各种VR、AR等教学资源渗透教育教学的全环节，丰富蕴含未来技术的各类教学资源；借助校园网络优势，打造一个崭新的网络化教学和管理环境，将为学生提供更丰富学习资源、全天候的学习环境，接受更多贴近学科前沿的课外知识和产业相关知识[9]。

4.4 建设服务于地方的实验室资源

高水平人才的培养离不开高水平的实验室建设。围绕佛山生物医学工程产业发展的需求，通过建设医学基础实验省级示范中心等大型共享实验平台，全面保障课程开设和人才培养，同时为本地的社会服务、科研服务活动提供有力的支持。前期，已购买了三重四级杆质谱、流式细胞仪、核磁共振仪等产业需要的大型仪器设备，通过对外服务，并且输送了许多熟练仪器操作的人才，积极弥补佛山地区精密仪器和技术人员不足的短板；陆续购置了大批其他生物医药工程相关的实验设备，2017年在获得学校相关虚拟仿真实验室建设项目经费资助的基础上，成功申报2018年电子政务类虚拟仿真实验设备及软件开发项目资助。而机械工程与自动化、物理光电、大数据、计算机等专业实验室通过开放共享，为本学科专业人才的培养提供了有力保障。这些实验室被投入和运用于科研训练、创新基金项目、挑战杯和电子设计等项目，发挥了积极作用。

4.5 引导学生开展科研实践项目

科研实践项目是知识与研发链的重要融合，鼓励学生参加科研创新实践项目，有利于锻炼学生的科研触觉、管理意识以及综合运用和统筹能力。坚持以佛山本地产业为主导，结合校外单位，以项目开发为导向的实践模式，利于学生在大学期间走进科研团队，走进本地企事业单位、医院等合作的科研项目[10]；同时有助于学生更直观了解产业动态，学习到课本外的知识，尤其是与产业发展直接相关的知识内涵，明确自身在相关领域中的位置以及未来的发展方向。近3年来在大学生创新创业活动中成效显著，教师指导学生开放实验室项目、完成学术基金84项，挑战杯项目10余项，大学生创新项目67 项，实验室开放基金61项；同时，多人参与了与其他企业单位、科研院所、医院、高校合作的横、纵向科研项目。学生考取高水平学府研究生人数29名，发表SCI及核心以上学术论文10余篇，申请发明专利多项，获省级以上科研奖20项，在校生代表性成果20余项。此外，通过“卓越工程师”“创新试验班”“创新创业教育第二课堂”等“泛项目”的形式提升人才的综合技能训练水平，进一步培养学生终身学习的习惯和持续学习的能力[11]。

4.6 打造服务于地方的全方位实践平台

针对地方生物医学工程产业人才培养需求，打造“多维度、多层次”“大纵深、全方位”的实践平台，为人才培养提供更深更大的空间以及更丰富的内涵。

(1)企事业单位合作建立培养实践平台[12]。前期已与佛山市万佳医疗器械有限公司等30多家计算机和网络公司建设实践基地；与佛山市国星光电股份有限公司等20多家光电相关企业建立合作关系，与广东体必康生物科技有限公司等20多家知名生物医药企业进行协作，还和佛山市多家三甲医院签订了实践教学基地协议等。

(2)建立产业研究院实践培养平台。先后建立了半导体光学工程产业学院、口腔医学产业学院、广东大健康产业学院等校内外协同育人的产业学院；并充分利用我校大学科技园、南海生物医药产业基地和禅城高新技术火炬园等孵化器进行学生的创新创业活动，建立了校内外联动的协同育人基地和模式。

(3)依托技术联盟建立合作培养平台。围绕佛山医疗器械特色“两椅一床”，医疗器械企业的转型升级要求迫切，与佛山市医学会、电子工程技术协会等行业协会积极互动，建立了广东省养老产业、珠江口西岸口腔产业等跨学科的技术联盟，针对地方产业基础，运用“人才培养+科技”手段进行改造，全方位提升人才培养质量与地方生物医学企业的转型升级能力。

(4)高端院校(所)合作培养平台。如中科院生物物理所、美国南佛罗里达大学、上海交通大学生物医学工程研究院等科研院所、高校建立了良好的协作关系。目前与天津大学的生物医学工程学科建立了合作关系，为人才培养提供高水平的实践环境。

4.7 打造熟悉产业发展的师资团队

产业升级需要高端生物医学工程人才，人才培养不能离开高端的专业教师团队。高水平教学人才是实践教学体系发生“质变”的关键内容。目前我院已经引进院士2人、二级特聘教授4人，杰出青年教师1人、有着鲜明产业背景的中科院生物物理所高级研发人才5人，以及特聘青年研究员7人等，加上工科学院引进的交叉领域人才如天津大学、上海交通大学学者等多人，成为交叉专业建设的坚实人才智库。

另一方面大部分高校教师由于普遍成长于单一学科的背景下，长期脱离产业发展[13-14]。根据实践教学工作需要及本地产业特点，应努力建设素质优良、结构合理、专兼结合的“双师结构”的实践教学队伍，拓展地区内的行业、企业人员，建立了兼职教师资源库，将能够胜任学院实践教学活动的企业优秀专业技术人员、管理人员、能工巧匠纳入教师资源，实现人力资源共享，打造了一支专兼结合的师资团队。

5 结 语

我国是制造业大国，许多地方城市和佛山一样面临着产业升级的迫切需求。生物医学工程产业升级不能离开人才培养的升级，如何有效整合各方资源，实现产业提升，实现企业、产业品牌的突破，不仅成为佛山乃至全国生物医药及医疗器械等企业的重要课题，同时也成为了高等院校在人才培养上必须直面的研究内容。我校服务于地方产业的生物医学工程教学实践体系建设，充分运用现代教育技术和未来发展技术，将专业建设中的内涵建设特别是课程体系建设的每个环节与社会需求紧密结合，为回答“钱学森之问”[15]、回答高校人才培养的核心问题继续探索。