王莉 林佳 曹蕾

摘  要：现今社会医学和生物信息学的联系越来越紧密，生物信息学医工融合为医疗卫生事业和生命科学领域打开新的局面。生物信息学前沿课程的医工融合教学改革从课程体系、教学方法、考核评价和师资队伍四个方面为切入点进行医工融合，培养学生多学科交叉的医工融合创新思维模式，对推动生物信息教育的发展具有重要的现实意义。

关键词：生物信息学前沿;医工融合;医学;精准医疗

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2022）18-0142-04

Abstract： The new demands of social health and medical treatment are increasingly inseparable from bioinformatics. The integration of bioinformatics and medical industry has broken the original limitations of medical and health undertakings and life sciences. Its advantages and professional characteristics provide the interactive background of medicine and bioinformatics for medical research. The teaching reform in the course of Frontiers in Bioinformatics from the four aspects such as curriculum system， teaching methods， assessment and evaluation and teaching to carry out combination of medicine and engineering， cultivated students' innovative research spirit and team cooperation ability， which has important practical significance to promote the development of bioinformatics education.

Keywords： Frontiers in Bioinformatics; combination of medicine and engineering; medical science; precision medicine

當前，我国医疗卫生事业正处于发展和转型过程中，人工智能、大数据、生物信息等新一轮科学技术将医学发展推动到了新的阶段[1]：从治疗为主到预防治疗，从功能基因组学的研究到生物材料的研发，从基因图谱到康复医学，从生物信息学的进步到精准医疗的实施等，都显示出医学与生物信息学相互交叉、融合、渗透的必要性。目前的新背景对原有的教学模式提出了医工理文融合的新要求[2]，因此生物信息学前沿课程从较为传统的教学模式向医工融合的教学模式转变，对培养能够运用交叉学科知识解决医学领域前沿问题的高层次生物信息人才具有重要的理论意义和现实意义。

一、医工融合教学模式问题的剖析

医工融合教学模式的关键在于融合，在医学与生物信息学交叉融合的过程中，两个学科间在学科的内容、方法论、认识论以及科研价值观四个不同层次上都存在显著差别。这些差别和不同给医学与生物信息学的融合带来了一系列问题，最显著的问题就是融合后集中于生物信息学的内容偏多，实质性融合不到位，导致医学与生物信息学难以实现真正的融合[3]。

二、生物信息学前沿课程实施医工融合教学模式的必要性

生物信息学前沿是生物信息专业的专业课程，是一门侧重生物信息前沿基础理论，同时又和应用相结合的课程。该课程的目的是使学生掌握最新的生物信息学前沿理论和技术。通过本课程的学习，拓宽学生的思维，提高其创新意识、培养其分析和解决实际问题的能力。现今社会健康和医疗的新需求，诊疗模式越来越离不开生物信息学[4]。在该课程中实施医工融合教学模式有利于在医疗卫生事业和生命科学领域打破原有的局限性，其优势和课程特色为医学和生物信息学提供的交互背景，在生物信息学专业的教育领域是突破性的改革和创新[5]。

三、生物信息学前沿课程实施医工融合教学模式的改革

在生物信息学前沿课程中实施医工融合教学改革，就是以医工融合教育理念为指导，以生物信息专业教育为核心，实施包括课程内容、教学模式、评价体系、师资队伍四个方面的系统改革，培养出具有医工融合知识背景、基础和创新研究能力强的复合应用型人才，提升生物信息专业的核心竞争力。

（一）构建突出医工融合的课程体系

医工融合特色的课程体系需要打破学科间的知识壁垒，防止学科间边缘过于细化、僵化。课程结构全面衡量、重新配置，课程体系的构建不仅需要满足生物信息专业教育的需求，也能应对医学教育的新发展。在精准医疗时代，需要对现有授课形式做出调整，突出医工融合特色，建立创新型应用人才的培养目标。

1. 按照医学应用整合教学内容，体现医工融合

对课程内容按照“双理论（生物信息理论和医学理论）-多方法（多种生物信息学分析方法）-融应用（融合医学应用）”的形式进行整体设计（如图1所示），从医学应用出发，将所需涉及的生物信息学前沿方法及医学应用整理成链条，例如精准医学的应用，人类疾病如肿瘤、高血压、糖尿病的应用，药用植物的应用等，综合学习生物信息学前沿方法，实现生物信息学和医学的深度融合。

2. 课程内容体现多层次性，突出典型性和前沿性

随着医学的飞速发展，生物信息学在疾病相关基因、精准医疗、药物的研发等医学应用研究方面都发挥重要作用。因此在设置课程内容时，要注重生物信息学在医学领域应用时的典型性，也要紧随科技发展，注重生物信息学在医学领域应用的前沿性，课程内容从浅到深，从基础到典型再到前沿，具有延续性的特点。以糖尿病为例，课程体系的多层次性展示如图2所示。

3. 课程全面推动思政建设，讲授知识的同时，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观

通过介绍生物信息学的前沿进展，融入国家情怀，树立职业道德;通过讲述生物信息学在医学中的前沿应用，融入创新思维，树立科学精神。通过讲述基因共线性分析、进化分析等生物信息学前沿领域的最新技术，融入创新思维，树立科学精神;形成了本门课程“三通过，三融和，三树立”的课程思政目标，充分挖掘本门课程的思想政治教育资源，运用好课堂教学的主渠道，构建思想政治理论、综合素养、专业知识三位一体的课程教育体系，实现知识传授与价值引领相结合的课程思政目标。

以上述三点为指导思想， 优化课程体系，形成了五大医工融合课程体系模块。如图3所示。

（二）建立适合医工融合培养模式的教学方法

1. 构建双师带教的教学模式，在基础理论层面实现医工融合

采取以学生为主体的“师生互动”教学模式，灵活应用探索研究型、启发式、互动性教学方式，调动学生主动学习的积极性。重点采用“双师带教”即生物信息学和医学教师同时带教进行综合案例教学的方法将生物信息产业、行业的标准、医学与生物信息学衔接的内容融入课程教学内容，提高课程间的渗透与延伸，在确保课程知识体系完整性的基础上，增加精准医疗、健康大数据等相关新兴技术教学内容，使学生掌握生物信息学前沿方法，丰富学生简单的医学理论知识，为应用生物信息学分析方法解决医学问题奠定基础。

2. 构建新思维探究教学模式，在理论分析层面实现医工融合

探究活动突出学生的主题地位，精心设计体现医工融合特色的探究活动。教学过程中发布分组任务，进行新思维探究活动，学生通过资料信息的整理、加工和分析，依托成员答辩、组内补充、组间答辩、小组讨论等形式，对知识进一步理解深化。教师积极引导和启发，为学生探究过程提供相应的探究资源。思维整理是理清层次和顺序关系的过程，通过探究活动激发学生思维，培养学生医工融合的思维方式，也能够通过探究活动清晰呈现学生的知识结构及思考加工的过程，实现知识的可视化。

3. 构建无缝对接的医师课堂教学模式，在理论应用层面实现医工融合

随着医学和生物信息学的不断发展，两个行业彼此间发生了深度融合。教学模式不能过时，人才培养需要时刻根据行业发展的新趋势和新方向不断地对专业适时作出调整和革新，以适应行业需求。举办四次工程师及医师进课堂，围绕生物信息学分析方法在新冠肺炎、精准医疗中的应用，对学生进行实际案例的展示，将理论知识与实践相结合。能够让学生及时掌握生物信息学方法在医学中的实际应用，强化实践教学在学生实践能力和创新能力培养中的作用，实现理论和应用、医学和生物信息学的有机融合。

4. 构建以赛促学的实践应用教学模式，在理論创新实践层面实现医工融合

学生通过常规教学掌握基础理论知识，但在实践能力的提升与突破上有一定的局限性。针对该问题，开放学院实验室，提供技术保障，让学生做起来。鼓励学生参加院级及校级医工融合大学生创新项目的申报，有效增加学生进行实践和训练的机会。学生通过项目的申报、立项及实施过程，不仅能将课堂上所学的理论知识进行应用并在此基础上进行了实践和创新，还可以通过“以赛促学”融入到不同的团队中，积累实践经验，提高社交能力和团队协作能力。生物信息学前沿医工融合教学模式如图4所示。

（三）建立适合医工融合培养模式的考核评价体系

考核是教学过程的重要环节，因此需要根据医工融合的培养模式改革考试方法，创新教学评估体系，使考核体系真正兼顾到知识与能力、理论与实践，正确评价学生是否真正理解、掌握和运用知识，达到学生勤于思考、善于提问和乐于实践的目的，建立“多角度、多方面、多层次”的考核评价体系，如图5所示。

1. 多角度考核评价

整个教学过程由教师、学生个人和学生小组等共同参与完成，因此学习过程的评价主题也是多元的，包括教师评价、组内成员评价、组间成员评价等，通过全方位多角度的评价使学生认清自己的学习效果并进行自我调整和完善。

2. 多方面考核评价

改变传统的单一终末性考核评价方式，从多方面对学生的学习过程进行考核，旨在提高学生积极性、主动性，培养学生的探索精神。在学习中，采用丰富的评价内容、评价指标，包括学生探究活动中的完成度，小组协作中的参与性、互动性、积极性，大学生创新项目申报的积极性以及课堂教学活动的自主性等。

3. 多层次考核评价

生物信息学前沿课程内容由浅入深， 根据医工融合教学模式，分别从“基础性、综合性、拓展性”三个层面进行考核评价， 每个层面的教学内容对应不同的考核办法。如对知识掌握的基础性考核， 以课堂表现和结课论文的方法部分进行考核;对拓展应用成绩进行的考核， 以探究活动为主;对实践创新成绩的考核， 以完成的结课论文的整体评价为主。学生学习成绩分析如图6所示。

（四）建立适合医工融合培养模式的师资队伍

医工结合创新型师资队伍是医工结合跨学科人才培养的保证，因此课题组教师由原来单一的生物信息学背景教师调整为生物信息学背景教师、医学专业背景教师、工程师及医院医师四部分，进而组成专业教学团队，为不同学科背景的教师积极探索医工融合的教学模式，提高医工融合教学效果提供良好的平台。

四、结束语

生物信息学前沿医工融合教学改革的根本是向以“医理交叉学科为支撑的教学模式”转变，探寻大数据时代背景下，符合生物信息专业课程特色的医工结合教学模式，培养具有自主学习能力、创新能力的生物信息专业学生，历练拥有现代信息技术、具备先进教学理念的教师队伍。优化医工融合课程体系，提升学生学习兴趣，从课程内容上实现理论和技术的融合。改革教学方法，丰富学生活动，学生通过综合分析，方案设计和项目的实施，达到理论知识，实践能力和创新能力的提升，医工融合项目更能锻炼学生多学科融合的思维方式。

通过“三多”考核评价体系让学生懂得学习过程中的自我约束，进而从基础掌握、拓展应用和创新实践三个层面检验学习效果，进行自我能力的提升。

以调研问卷形式对课程内容设置、教学方法等内容进行满意度调研，学生反映良好。多维度建设医工融合教学模式，目前已在面向全校医学专业学生的医工融合课程中，应用了部分课程内容，预计在拓展模块的生命科学大数据分析课程中全面应用医工融合教学模式。

参考文献：

[1]王大珅，张涛，房蓓.生物医学工程专业“医·工”结合教学改革的研究[J].高教学刊，2019（12）：59-61.

[2]喻罡，肖嘉莹，黄忠朝，等.医工融合创新人才课程体系建设-以医学图像处理为例[J].中国医学教育技术，2020，34（4）：422-424.

[3]李严兵，孙秋敏，王爱平，等.医工交叉培养体系的构建与创新型研究生教育[J].教育现代化，2015（15）：35-38.

[4]朱松盛，段磊，王伟，等.“医工融合”培养创新型医学工程人才[J].实验室研究与探索，2016，35（12）：211-214.

[5]宋应诺，刘佳.基于供给侧改革下医工交叉学科平台建设[J].医学教育研究与实践，2018，26（2）：211-213.