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0.前言
一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。
随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。
生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。
1.国内发展现状
1.1发展还不完善
中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。
1.2发展方向不够全面
现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。
1.3包含的学科多杂
我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。
1.4发展前景广阔
正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。
21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。
由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。
现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。■
1.国内发展现状
1.1发展还不完善
中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。
1.2发展方向不够全面
现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。
1.3包含的学科多杂
我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。
【关键词】生物医学工程;产业化;营销理念
现代生物医学工程崛起于20世纪60年代。随着人工器官的概念正式被承认,并成为生物医学工程的主要研究方向之一,生物医学工程研究开始迅速拓展,研究方向日益增多,其研究内容正在逐渐扩展。有报告指出,生物医学工程与物理科学已在过去的近半个世纪中推动了生物医学领域的革命性进步并将继续对医学实践产生重大影响。生物医学工程作为一个充满活力和前景的学科,已经在学术方向、研究内容和人才队伍等诸多方面呈现出日渐繁荣的趋势,我国已超过100多所院校设立有生物医学工程专业。但笔者通过调研发现,生物医学工程专业的学生在专业知识的学习上丰富扎实,关于营销方面的认知却非常少,毕业后愿意从事营销工作的学生更是寥寥无几。事实上,作为现代医疗器械生产技术创新和进步主要原动力的生物医学工程非常需要营销理念的支撑,从而推动生物医学工程研究发展的科学化、市场化。
一、生物医学工程学科的研究需要营销理念
所谓营销观念要求企业一切计划与策略应以消费者为中心,正确确定目标市场的需要与欲望,比竞争者更有效地提供目标市场所要求的满足,贯彻“顾客至上”的原则,将管理重心放在善于发现和了解目标顾客的需要,并千方百计去满足它,使顾客满意。生物医学工程学科研究主要包括生物力学、生物材料、组织工程、生物医学影像、生物电子学等分支,其进步和发展对人类健康和生活质量的提高具有非常重要的意义,从根本上说是为了满足人类社会的健康发展,那么人类疾病的预防、诊断、治疗以及人体功能辅助和卫生保健都有哪些需求必须成为生物医学工程研究的重心。
(一)在专业知识的传授中增强营销理念的引导
学习本身就是一个基于真实问题情景下的探索、学习和解决实际问题的过程,选择适当、可行性强的题目促进学生的思考,因此,在传授专业知识的同时,引入营销思考模式,培养学生在已知的知识和经验基础上发现新知识,提高发掘潜在消费的意识,从而能够深入探索,找到满足潜在消费的研究途径,实现学习科研的新突破。
(二)在专业知识学习的同时多引入社会实践课程
学校知识的学习最终是为了服务社会,投入社会实践,满足社会的发展需求。作为科研型较强的学科同样也离不开科研价值的实现,那么了解当下生物医学工程发展情况应该成为学生必修的知识。例如我校生物医学工程学生成立了生物医学科学发展调研队,在假期走访附近的各个医院和医疗器械公司,考察研究了不同等级医院和市场上的医疗设备,从而对医疗设备有了全面立体的了解,认识到医疗设备对于病人的重要性。
(三)在专业知识的传授中结合市场需求培养专业性人才
高校作为人才输出的卖方,要重视市场需求研究,积极分析就业市场动态,预测社会对生物医学工程人才的具体需求,建立科学的质量评价体系,根据市场反馈信息,设计和调整生物医学工程专业人才的知识、能力和素质结构,加强实践环节的设置比例,使理论和实践教学有机结合,实现高等教育和社会的接轨,把生物医学工程职业教育贯穿于教学的全过程,从而使学生尽早树立职业发展意识,确定个人职业发展目标,主动提高自身技能,提高知识转化率。
二、培养生物医学工程专业学生就业营销理念
中国生物医学工程理事长樊瑜波在2012年世界医学物理与生物医学工程大会上说:“目前,我国医疗器械产业市场规模约4000亿元,并以每年20%的速度递增,是名符其实的朝阳产业。”目前,我国有生产类的医疗器械公司1.5万家、营销类的30多万家,产业的飞速发展对专业人才需求旺盛。但愿意到公司发展的学生却很少,愿意去从事营销类行业的学生更是少之又少。因此,转变生物医学工程专业学生的就业观念,培养和提高其营销理念非常重要。
(一)在专业授课的基础上增加国家政策信息和产业化发展现状
据介绍,未来的三年内,中央将考虑支持基层医疗机构进行基本设备配备,加强省市县三级疾控中心试验能力建设、公共卫生专业防治机构建设和职业卫生防治机构建设,并配备必要设备;基层医疗卫生机构健康教育设备配置也被列入中央考虑项目内容,医疗卫生人才培养基地的设备建设也被纳入考虑范围。生物医学工程是一门综合了生物、医学、工程学等学科的新兴交叉学科,是现代医学发展强大的推动力,小到血压计、大到手术机器人,与百姓生活关系密切。
在当代世界经济中,医疗器械是其中发展最快、最为活跃的工业门类之一。从世界医疗器械市场的分布来看,美国仍占主导地位,是世界医疗器械市场第一出口大国,也是其出口增长最快的七大产业之一。可以预计,医疗器械产业将成为21世纪世界经济的一个支柱性产业。在授课的内容上增加生物医学工程产业化发展现状,使学生多了解当下医疗器械发展现状,使同学认识到产业化发展能够不断激励生物医学工程技术本身的高速发展,从而使得生物医学工程学科能够在产业化的发展中不断提高和进步。
(二)在专业课教学中增加营销实践环节提高学生的营销兴趣度
笔者对2012年河南省医药卫生类大中专毕业生冬季双向洽谈会上招聘生物医学工程专业用人单位信息作了简要的统计,因为招聘会的医药卫生类限制,有百分之六十七以上的用人单位为医院,其次为医疗科技有限公司,医院以维修为主,医疗科技公司以营销为主,而这两种发展方向对学生的吸引力都不强。因此,作为培育生物医学工程专业人才的基地加强学生在第二课堂例如到医院实习、参与公司的营销团队进行实习学习显得尤为重要。
要开展多种模式建立与用人单位暑期实习合作等项目,使学生将所学的基础理论、基本知识和基本技能综合运用于实践,提高学生的实践能力,培养学生具有开拓精神和创造才能。加强务实教育教学,专业的教学要与企业的实际生产过程相一致,职业技能训练要适应行业企业劳动组织和技术发展需要,努力提高学生的职业素质和专业技能水平,使学生毕业时能够达到技术和管理人员需要掌握的基本要求和技术工人上岗前应有的岗位规范要求,掌握直接从事某一种专业领域所必需的专业技术知识和操作技能。
生物医学工程作为一门新兴的学科,它的产业化发展已经显现锋芒,必将为未来医学的快速发展带来动力和希望。因此培养生物医学工程专业人才刻不容缓。如何转变生物医学工程学生的就业观念和发展眼光,增强该专业学生的营销意识和营销观念必须成为我们关注的焦点之一,以培养出高素质的市场化专业化人才。
参考文献:
[1]刘昌胜.生物医学工程[M].上海:华东理工大学出版社,2012.
[2]国家自然科学基金委员会生命科学部.生物医学工程学[M].北京:科学出版社,2012.
[3][美]菲利普·科特勒,凯文·莱恩·凯勒.营销管理[M].北京:中国人民大学出版社,2012.
[4]吴健安.市场营销学[M].北京:清华大学出版社,2010.
作者简介:
生物医学工程学是融合理工科学和生物医学的 理论和方法逐步成长起来的边缘性学科,其基本任 务是运用理工科原理和工程技术方法,研究和解决 医学和生物学中的相关问题。作为一门独立学科发 展的历史尚不足50年,随着现代科学技术的进步, 生物医学工程学科得到了长足的发展。它在保障人 类健康和推进疾病的预防、诊断、治疗、康复等技术 进步所起的作用日益增强,已经成为当前医疗卫生 健康发展的重要基础和有力技术支撑。
20世纪60年代,美国一些著名大学先后开启了生物医学工程学科的建设,相继启动了生物医学 工程专业人才的培养。美国的生物医学工程教育特 点是在技术产业化需求驱动建立起来的具有其自身 特性,且反映了生物医学工程学科建设与发展的前 沿特征。各个学校的本科教育课程虽然具有自己的 特色,但在课程设置上大致可以分为科学基础课程、 专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社 会科学课程、专业选修课程及其他选修课程等六 类Q_2。不同学校本科课程的主要差异体现在专业 选修课程及其他选修课程的设置上,各个学校根据 自身的生物医学工程领域的研究方向和研究水平特 点开设一些相应的选修课程,并培养学生在相应方 向上的研究探索实践能力。这是美国生物医学工程 本科教育的基本特点。
我国生物医学工程专业教育起步于20世纪80 年代,主要发源于著名工科院校的信息技术类专业 和力学专业,进而逐渐形成的生物医学工程专业教 育,后来,_些医学院校在医学物理和医用计算机技 术的基础上相继开展了生物医学工程专业教育,于 是在我国基本上形成了这样两种类型的生物医学工 程学科[4_3。上述两类院校的生物医学工程学科建 设发展模式各具侧重,遵循了共同的学科基础,在培 养生物医学工程专业人才的应用层面上有显著特 点。相对来说,工科院校的生物医学工程培养模式 注重工程技术的开发和功能拓展,医科院校则注重 医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用。
1 中国生物医学工程学科发展思路
生物医学工程是一种交叉学科,交叉的学科基 础及其融合的紧密程度决定了生物医学工程学科的 发展水平,交叉的学科发展推动着生物医学工程学 科的发展,并且使得生物医学工程学科研究领域变 得十分广泛,而且处在不断发展之中。
1.1学科发展轨迹在中国,基于电子信息工程发展而来的生物医 学工程学科,主要包括生物医学仪器、生物医学信号 检测与处理、生物医学信息计算分析、生物医学成像 及图像处理分析、生物医学系统建模与仿真、临床治 疗与康复的工程优化方法、手术规划图像仿真以及 图像导引手术及放疗优化等;有基于力学发展而来 的生物医学工程学科,主要包括生物流体力学、生物 固体力学、运动生物力学、计算生物力学和微观尺度 的细胞生物力学等;基于化学材料工程发展而来的 生物医学工程学科,主要包括生物材料学、组织工程 与人工器官、物理因子的生物化学效应等。
1.2学科发展特点作为交叉学科的生物医学工程学科,其发展的 关键在于交叉学科间的交叉融合。构建一种良好的 交叉结构,对推动交叉学科的发展具有至关重要的 作用。约翰霍普金斯大学对于生物医学工程这样的 交叉学科的描述有一个形象的说法:交叉学科如同 在不同学科之间建立起连接桥梁,如果在河两岸没 有坚实的基础,桥是无法建立好的,对于生物医学工 程这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说,它的 发展要求具有坚实的交叉学科基础和交叉学科紧密 融合深度。那么在生物医学工程学科构建良好的交 叉结构,需要选取具有理论支撑和技术支撑的主干学科进行交叉,凝练学科方向,不能大而全,过于宽泛。
目前,医学仪器和医学成像技术具有良好的应 用和发展前景,应该成为生物医学工程学科的重点 发展方向。医学仪器和医学成像设备能有力推动医 疗产业的发展。医疗仪器和医学成像设备是现代医 疗器械产业中的主流产品,在产业发展中起着主导 和引领作用。其发展水平已成为一个国家综合经济 技术实力与水平的重要标志之一。产业化驱动也是 学科发展的一种动力,也为学生未来职业发展奠定 良好的基础。基于医疗卫生健康事业的需求和生命 科学发展的大趋势,生物医学工程学科应大力促进 医学仪器和医学成像方法的学科建设,从而提升整 个学科的发展水平。
生物医学工程学科的建设离不开一流的学术研 究和学术成果的应用。一流的学术研究不但能提升 学科的发展水平,而且能开拓学科纵深发展,产生良 好的经济效益和社会效益,进而增强学科服务社会 发展的能力。学术研究的前瞻性和创新性将确保学 科建设的发展动力和趋势以及学科发展的活力。
交叉学科往往具有不同程度的可替代性。可替 代性程度越高,交叉学科存在的必要性就越小。如 何减小生物医学工程学科可替代性的程度是需要深 入思考的,是需要提升学科的特异性的。生物医学 工程学的学术研究主要包括应用理论研究和理论应 用研究,应用理论研究主要涉及生物医学工程领域 所需要解决的科学问题,开展新理论、新方法的研 究。 理论应用研究主要涉及生物医学工程领域所需 要解决的科学和技术问题,借助理工科的相关理论 和方法开展应用基础研究和应用研究。应用理论研 究是理论驱动型的学术研究,理论应用研究是应用 驱动型的学术研究。 理论驱动型和应用驱动型是生 物医学工程学科学术研究的两种主要模式。 理工科 大学具有良好的理论创新基础和强大的交叉的学科 背景,开展理论驱动型研究具有自身优势。医学院 校具有丰富的医学资源,面临着大量需要应用理工 知识解决的医学问题,开展应用驱动型研究,将很好 地实现与医学的应用融合,具有较好的临床应用价 值,有力推进医学的进步与发展。各自的学术优势 将有利于生物医学工程学科特色发展,从而增强其 不可替代的程度,实现学科可持续创新发展。
1.3学科体系作为一级学科的生物医学工程,包含学科的理 论体系和技术体系,且该体系离不开所交叉的学科 的理论体系和技术体系的支撑,此外生物医学工程 学科理论体系和技术体系既要有学科自身的特色, 又要具有可持续发展和一定程度上的不可替代性, 这样学科才会有旺盛的生命力。要面向医疗卫生、 生物科学所涉及的重大、重要技术理论问题及基础 应用开展学术研究。实现良好的学术研究定位,形 成自己的理论体系和技术体系。
2 大数据时代的生物医学工程学科发展
守正创新是生物医学工程学科发展的必由之 路,人类已进入大数据时代,所谓大数据(big data), 或称海量数据,是指由于数据容量太庞大和数据来 源过于复杂,无法在一定时间内用常规工具软件对 其内容进行获取、管理、存储、检索、共享、传输、挖掘 和分析处理的数据集。大数据具有“4V ”特征:①数 据容量(volume)大;②数据种类(variety)多,常常具 有不同的数据类型和数据来源;③动态变化 (velocity)快,如各种动态数据,非平稳数据,时效性 要求高;④科学价值(value)大,尽管目前利用率低, 却常常蕴藏着新知识和重要特征价值或具有重要预 测价值。大数据是需要新的分析处理模式才能挖掘 分析出其蕴藏的重要特征信息[<3。
人体生老病死的生命过程就是一个不断涌现的 生物医学大数据发生源,这种源源不断的生物医学 大数据的检测、处理与分析,将给生物医学工程学科 的建设与发展带来新的机遇和挑战。模式识别、人 工智能、数据挖掘和机器学习的发展将带动大数据 处理技术的进步。生物医学大数据广泛涉及人类医 疗卫生健康相关的各个领域:临床医疗、基础医学、 公共卫生、医药研发、临床工程、心里、行为与情绪、 人类遗传学与组学、基因和蛋白质组学、远程医疗、 健康网络信息等,可谓包罗万象,纷繁复杂。生物医 学大数据中蕴藏了种种有科学价值的信息,研究有 效的大数据挖掘的新理论、新技术和新方法,对生物 医学大数据进行关联和融合计算分析,充分挖掘生 物医学大数据中的信息关联和特征关联和数据空间 映射关联,既能为疾病的预防、发生发展、诊断和治 疗康复提供系统化的全新的认识,有利于深入疾病 机理研究分析,开展个性化诊疗。还可以通过整合 系统生物学与临床数据,更准确地预测个体患病风 险和预后,有针对性地实施预防和治疗。
生物医学工程学科所面临的生物医学大数据主 要包括多模态医学影像数据、多种类医学信号数据 以及基因和蛋白质组学的生物信息数据。生物医学 大数据在生物医学工程学科领域内有着广泛深远的 应用前景,从三个方面应用将推动生物医学工程学 科的发展。
(1) 开展多模态影像大数据计算分析。医学影 像学科的发展从早期看得到,到看得清,目前的看得 准,未来的趋势是看得早。只有看得准和看得早才 有利于临床早期干预,提高治疗预期。医学影像大 数据计算分析在影像诊断、手术计划、图像导引、远 程医疗和病程跟踪将发挥越来越大的作用。
建立新的医学影像大数据计算分析模型和数值 计算方法,挖掘多模态影像数据的特征数据和特征 关联,将会提供强有力的影像诊断分析手段,极大地 推动影像技术的发展,具有重要的临床应用价值和 科学价值。
(2) 开展多种类医学信号大数据计算分析。医 学信号大多直接产生于生理和病理过程中的信号, 能在不同层面上表达生理和病理相关机制特征。融 合多种医学信号的大数据计算分析,能对生理病理 过程进行更好更全面的阐释,不仅能深入了解生理 病理的状态特征和过程特征,而且能实现个体健康 监测和管理。可以很好地开展回顾性研究和前瞻性 研究,推进系统化的医学应用研究。实现强大的多 种医学信号数据的特征挖掘及特征关联计算分析。 大数据挖掘能够增加准确度和发现弱关联的能力, 能更好地认识生理病理现象和本质。
(3) 开展基因和蛋白质组学的生物信息大数据 计算分析。基因组学、蛋白质组学、系统生物学和比 较基因组学的不断发展涌现了海量的需要计算分析 的生物信息数据,已进入计算系统生物学的时代。 开展生物信息大数据计算分析,可以拓展组学研究 及不同组学间的关联研究。从环境交互、个体生活 方式、心里行为等暴露组学,至细胞分子水平上的基 因组学、表观组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组 学、基因蛋白质调控网络,再到人类健康和疾病状态 的表型组学等不同层面不同方向上实现大规模的关 联计算分析,可以全面阐述生命过程机制,挖掘生命 过程特征及关联特征。
生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学,现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来,心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此,医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的,它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合,并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术,才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱,是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。
1、什么是生物医学工程?
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域,其内涵是:工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律,并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响:生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科,是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学,主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面;生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题,为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究,包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究,直接为医学服务,包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一,它的成果直接推动医疗卫生事业的发展,效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》,生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向,重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向,我们将设定14次课,分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展,让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]:
1.生物医学工程概况:介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支,以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学:应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学:研究与生物体(特别是人体)组织、血液、体液相接触或作用时,不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变,不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构,从事生物材料及制品的开发研究,在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官:主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展;②生化检测的智能化系统;③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真:对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域,主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法,对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术:生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息,并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术:研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式,或对已有的医学图像进行分析处理,为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备:数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备:磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备:核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术:单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备:超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括:多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料:可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体;发展纳米尺度的显微探针成像技术;发展用于组织再生修复的纳米生物材料;建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法,都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点,设想从以下几个方面探索课程的教学:
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点,并可节约教学时间,提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍,涉及的知识点多且泛,采用多媒体教学课件进行教学,形象直观,趣味性强,可以使学生印象深刻,降低了抽象知识的理解难度和记忆难度,激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容,加强实践教学
在教学中注意把握课程的整体体系,强调课程知识点和适用性。教学重点清晰,适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时,应创造条件充实参观和实验内容,让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系,安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统,开展现场教学和尽可能多的实验课,提高学生的学习兴趣。如果条件允许,还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学,使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及,从而增强他们对理论知识学习的兴趣。
随着经济发展和社会进步,人类改善生活和生存质量的要求不断提高。为实现我国全面进入小康社会的战略目标,生物医学工程产品作为一类特殊商品,不仅是保证人民健康、提高民族素质、改善生活质量的重要保障,同时在国民经济发展中也占据着十分重要的地位。面对加入WT0后日趋激烈的国际竞争,尽快培育、壮大我国生物医学工程产业,使其成为国民经济新的增长点,是我国高技术产业发展的重要任务,也是我国新世纪经济和社会发展的重要目标。为促进生物医学工程产业的发展,国家计委决定组织实施生物医学工程高技术产业化专项(以下简称专项)。
一、专项的工作思路与原则
发展生物医学工程产业,必须以满足我国卫生保健事业发展需求为目的,以机制创新和技术创新为基础,把握好技术发展方向,突出产业发展要素的合理配置,促进规模产业和大型企业的形成与发展,加快新型生物医学工程产品的产业化,大幅度提高整体创新水平和竞争力。
(一)促进人才、技术、资本的有机结合,形成有利于我国生物医学工程长远发展的内在机制,择优支持、扶优扶强,促进具有较强市场竞争能力的企业和企业集团的形成和快速发展。
(二)加速有重大需求和技术基础的新型生物医学工程产品的产业化进程,特别是技术含量高、产品性能—价格比和疗效—成本比优良,有利于降低医疗费用、能满足大多数人医疗保健服务需要的重要生物医学工程产品的产业化。
(三)突出自主创新、综合集成与技术合作、技术引进相结合,加速形成和发展我国特色、优势技术领域,特别是在电生理检测分析、超声治疗、组织工程等发展前景大、带动性强、具有相对优势的技术领域,建设若干国家工程研究中心,形成我国具有关键技术创新能力、工程化系统集成能力的产业化基地。
(四)重视项目的产业化基础和申报单位的建设条件。鉴于生物医学工程产品与人身健康有直接关系,在强调项目的市场需求和技术水平的同时,还要求项目产品必须具备药品监督管理部门颁发的产品证书或生产批准文件。对于项目申报单位,除应具备较强的经营、管理、筹资等方面的能力外,还必须具备药品监督管理部门颁发的生产企业许可证。
二、专项的主要目标
加快高技术成果的产业化,引导、推动我国生物医学工程产业持续、快速、健康增长,促使我国生物医学工程产品在2005年达到500—700亿元的产业规模,并保持年均10—15%的增长速度;加速产业结构调整,形成规模化、集约化、专业化的产业格局,促进4大类10大系列产品实现产业化,形成具有相对优势的特色产业领域;强化技术创新和转化能力,形成产业技术持续创新机制,发挥社会资源优势建设国家工程研究中心,提高产业整体水平和国际竞争能力。
三、专项支持的重点技术方向
(一)重大疾病的急救、诊疗、康复技术和装置,包括心脑血管疾病的急救、康复和诊疗装置,呼吸系统疾病诊疗和急救装置,应用物理原理的新型肿瘤治疗技术和装置等。,
(二)社区医疗系统工程技术和装备(以亚健康状态调控为核心),包括睡眠医学工程技术和装置,心脑血管系统功能检测技术和装置,便携式(电)生理检测装置,小型化生化检测装置,社区医学信息技术和系统等。
(三)医学影像技术和装备,包括技术含量高的常用医学影像装置,有限功能的小型化医学影像装置,手术中实时监控医学影像技术与装置等。
(四)生物医学材料表面处理技术、器件(构件)及其制备工艺,组织工程和生物人工器官,生物微系统技术(床旁生化检测技术、介入式微型检测技术等)等。
四、专项实施的组织方式
(一)专项按照《国家计委、财政部印发关于组织国家高技术产业发展项目计划实施意见的通知》(计高技[*]2433号)、《关于印发〈国家工程研究中心管理办法(试行)〉的通知》(计科技[]2239号)及《国家计委关于建设国家工程研究中心的指导性意见》(计办高技[*]767号)的精神组织实施。
(二)专项将在项目主持部门申报的基础上,按照公正、公平的原则,组织专家评选,择优支持。
关键词 生物医学工程;专业英语;教学改革
中图分类号:H319.1 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)18-0077-02
生物医学工程专业英语是高校生物医学工程专业普遍开设的专业课程之一,课程内容包括本专业知识和英语知识,与学生在大一大二时上的大学英语课有所不同。笔者根据近年在河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语课中的教学经验,结合大多数学生的反馈,总结生物医学工程专业英语课程教学过程中的缺点与不足,并在教材编写、教学方式、学习方法和技巧等方面提出改革措施。
1 教学中存在的问题
1.1 教材老化
河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语一直使用几年前的自编教材,教材内容单调,没有系统性。生物医学工程领域的发展日新月异,教材无法紧跟时代,显得有些老化,需要选择更合适的教材。但目前生物医学工程专业英语缺乏统一的教材,难以满足教学要求,更达不到培养既通外语又懂专业的复合型人才的要求[1]。
1.2 教学方式落后
目前高校对专业英语的教学并没有足够的重视,教学方式大部分仍然是传统的板书,而生物医学工程专业英语的特点是医学名词多,合成词多,单词长,拼写难,长句较多,但句子结构并不难,语法较简单。以板书的方式教学,形式单一,实际讲授内容较少,学生感觉枯燥而且难学,普遍不感兴趣,因此急需改革教学方法,调动学生的积极性。
1.3 考核方式单一
专业英语期末考核往往是由任课教师从教材或其他英语文献中摘取几段让学生翻译成汉语,这种考核方式太单一,与一般的英语考试也有所区别,而且与学生听说读写的英语综合能力考核的要求相差甚远。
2 教学改革的3个方面
针对以上教学中存在的问题,结合学院的实际,在生物医学工程专业英语课程的教学改革中应明确:以提高学生专业英语水平为目标,重新编写教材,改革教学方法,引入多媒体教学,提高学生的学习兴趣,并改革课程考试方法,真正考察学生对课程掌握情况及英语水平的进步程度。
2.1 重新编写教材
针对生物医学工程专业已学完公共英语的大三学生重新编写一本专业英语教材。生物医学工程是运用工程技术手段解决生物学及医学上的问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务的一门交叉学科,内容广泛,因此在选材时要充分考虑专业领域最新的发展方向,系统规划,利用各种资源开发教材,确保章节、单元内容适应专业课的教学需求。所编教材共有6个单元的内容:第一单元是生物医学工程专业简介,包括专业发展历史及现状、具体涉及的领域及生物医学工程师的具体工作;第二单元是常用生物医学仪器的介绍;第三单元是医学影像学的各种方法、目前医院及科研中常见的各种影像仪器的原理与使用等;第四单元是医院管理,主要介绍医院管理系统HIS及其下属的各个小系统,以PACS为重点进行分析;第五单元是生物材料和组织工程;第六单元是康复工程和生物力学。
2.2 使用多媒体教学方式
专业英语课程使用板书的教学方式会因为书写板书而浪费很多时间,课堂教学效果也不是很好。而采用多媒体教学,教师可以充分地利用课堂时间为学生讲解课文中的生词、长句,通过多媒体教学软件的演示,将语言、文字、图像等多种与课程内容相关的信息显示在屏幕上,使原本枯燥的内容变得有声有色,大大提高了学生学习的兴趣,激发了学生学习的积极性、主动性,授课效率大有提高。比如较长的专业词汇,学生刚学时感到很吃力,教师可以通过多媒体教学声音与动画结合的演示,将单词的拼写以动画的形式在屏幕上演示,并在课件中加入单词的读音;而文中的长句则可以用不同的颜色标出句子的主干及关键词,这样加深学生对生词和长难句的理解和记忆,教学效果很好。
2.3 课程考核方法的改进
尽管目前已有很多高校取消了英语四六级考试与毕业挂钩的要求,但由于就业困难,许多大学生仍然十分重视四六级考试。因此,在专业英语的课程考核当中,可以考虑使用四六级考试的多样化题型来考查专业英语的内容,而不仅仅像以前那样简单地出一些翻译题型。这样不仅考核了专业英语的学习情况,对学生来说也是一次四六级考试的实战练习,引起学生的重视,也提高了积极性。
3 总结
通过教学改革实践,不仅能够提高学生对专业英语课程的学习兴趣,调动学生学习的积极性,而且丰富了教学手段,优化了课堂教学效果,使学生通过学习不仅能够学到英语知识,也巩固了专业知识,提高知识应用能力和英语听说读写能力。当然改革是一个长期的过程,需要在教学过程中不断完善,不断积累经验,这样才能真正达到培养应用型本科人才的目标。
关键词:三位一体化;数字医疗;生物医学工程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)15-0134-02
一、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的必要性
我国高等教育当前的任务是为社会培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才,工程类和“应用型”人才培养必须面向我国经济建设主战场,应责无旁贷地为地方经济的振兴和可持续发展服务。国家“十一五”规划中把发展教育和培养德才兼备的高素质人才摆在了更加突出的战略位置[1,2]。在我国,生物医学工程专业大致可分为两种类型:“研究型的综合性的,大体是我们国立的重点大学”;“应用型的专业性的、培养各行各业的应用型的高级专门人才,包括一般的高等学校,尤其是地方高等学校”和“职业性的技术技能型”。传统的人才培养模式仍然占统治地位,其课程设置、课程内容以及教学过程中都带有浓重的学科体系特点。学生的职业能力难以提高,很难适应实际工作的需要,从而出现了人才市场上供求失衡的结构性矛盾。可以看出,传统的教育教学模式对学生能力培养的缺失决定了教学模式改革的必然性。而“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式是一种以职业能力培养为导向的教育模式,其弥补了传统的教育模式在能力培养上的不足,符合生物医学工程人才培养的需求。因此,构建“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式,切实提高生物医学工程专业人才培养质量,努力培养符合时代要求的人才,显得尤为重要。
二、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的规划
我校生物医学工程学科人才培养应以信息技术为支撑,以服务地方经济为出发点,以数字医疗仪器为特色,培养具备生命科学、电子技术、计算机控制技术及信息科学有关的理论知识,具有能将医学与工程技术相结合的科学研究能力,能从事医学电子仪器的设计制造、仪器与系统的设计制造以及在其他电子应用技术、计算机应用技术等方面从事系统分析、系统设计、系统运行等工作的高水平、创新复合型人才。因此,推进人才模式研究,合理安排知识内容,突出多学科交叉的特点,加大产学研合作力度,培养学科归属感、自豪感,让社会更了解生物医学工程学科,也为地方经济的发展提供高水平的人才储备,这些都将列入我们的学科规划。
在创新培养模式研究中注重解决三个科学问题:①交叉学科人才培养问题,实现我校独具特色的新型交叉学科研究生创新教育模式研究;②信息背景和导向问题,实现扎实的信息技术背景、服务数字医疗领域的基础研究和应用开发研究;③产学研研发平台和研究生培养平台的建设,利用现有多企业协作的省部级科技平台,培养更具活力、创新型研究生人才。
三、“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式的实施路径
(一)优化生物医学工程研究生教育课程结构体系
知识结构是指知识的构成状况,即所掌握的各种知识的相互比例、相互联系、相互协调、相互作用以及它们所形成的整体功能。知识结构通常包括核心知识和拓展知识,它们相对应的教育分别是核心教育和拓展教育。由于以前的人才培养目标不明确,学生所接受的核心教育内容不一致,各高校差别非常大。比如医学院校往往强调医科内容,学生最初接触的知识往往是纯医学内容,在进行后续的拓展教育时,由于工科基础太薄弱,学生感觉非常吃力。而在工科院校,核心教育内容重视工科,按理说进行拓展教育比较轻松,但问题仍然比较严重。“生物医学工程学科是干什么的?”“与自动化等专业的区别在哪里?”“重庆邮电大学的生物医学工程学科研究生培养些什么?”这些疑惑让学生的拓展教育受到制约。生物医学工程研究生教育课程群主要包括5个方面的内容:(1)科学基本知识;(2)工程专业核心课程;(3)生物医学专业核心课程;(4)人文与社会科学;(5)工程专业选修课程。
(二)突出信息特色,探索教育创新如何服务地方经济
生物医学工程学科需要宽厚的信息背景,要利用运用大量的通信、计算机领域和仪器仪表知识。重庆市“10+2”产业发展规划提出要重点发展信息(数字医疗等)、生物(生物医学工程等)等高技术产业,构建一批高技术产业基地,在生物医疗、信息、仪器仪表等重点领域形成一批国家级和市级工程技术研发中心[3]。因此,本研究将立足信息学科基础,主动服务经济和社会发展,以医学电子仪器为学科特色,培养具备生命科学、电子技术、计算机控制技术及信息科学有关的理论知识,具有能将医学与工程技术相结合的科学研究能力,能从事医学电子仪器的设计制造、仪器与系统的设计制造以及在其他电子应用技术、计算机应用技术等方面从事系统分析、系统设计、系统运行等工作的研究生创新人才。
(三)构建、探索运行具有可推广性的校企联合产学研合作研究平台
研究生创新能力很大程度体现在解决问题、理论分析、研究开发的综合能力。研究实践平台是研究生创新教育最重要的一环。在全面推进素质教育、实施科教兴国战略中,教育工作者担负了培养21世纪社会主义建设人才的重任。在以教师为主导、学生为主体的新型教学模式中,实践教学活动作为一种重要的学习过程,其目的是提高学生学习水平,开拓学生科学视野,提升学生科研素质,锻炼学生动手能力,加强学生主动思考能力,培养学生创新精神和实践能力。在为国家和社会培养高级医学工程型人才的教育工作中,生物医学工程的广大教师和教育管理者应该广开思路,不仅重视研究理论教学方法以培养和提高学生的素质,还要积极为学生实践活动提供机会,创造环境和氛围。
(四)研究生创新能力评价方法研究
目前研究生水平评价主要通过三个方面体现:第一是课程考核;第二是;第三是论文答辩。这三大模块基本上确定了研究生的学习能力、处理课题能力和总结能力。但是对于生物医学工程这种交叉学科,其评价方法应该体现学科特色,需要更加细致化、过程化和量化。主要研究内容包括:(1)评价指标体系的选用。既有学科特点,又有产学研创新,交叉学科,信息特色。比如:课程学习体系,必然要包含信息技术、工程技术、生物医学技术、健康康复要求等多方面、多模块的知识体系,包括课堂学习、文献查阅、情报检索、归纳总结等能力,知识产权申报与总结;产学研平台实习和解决企业需求能力评价;发表科技作品,不但包括科研论文,还应该强调文献综述发表,专利申报,软件著作权发表等事项。(2)指标体系权重设计和评价算法。通过充分调研、征求导师、同行、学生意见和建议设计各参数权重体系。通过评价体系和体系指标权重设计相应的评价算法,通过量化和定性评语方式确定研究生创新能力。(3)评价效果研究。通过评价体系的研究,跟踪创新人才培养效果,同时进行评价方法效果复核。
(五)探索研究生研究、学习生涯规划
研究生生活时间短,而学习、研究任务重。研究旨在实现一种明确的、有序的研究生研究学习生涯规划,解决如何尽快适应交叉学科学习研究、如何规划研究生涯问题。通过研究生涯路线图的形式研究在不同学习阶段生物医学工程研究生所需从事的工作、参与的课题、掌握的技能、乃至发表的作品。通过不同类型、不同基础入学研究生的研究生涯路线图,获得更加规范、更加高效的研究过程管理。探索学习、研究过程的宏观目标与微观管理的有机联系,通过共性问题,提炼出不同类型入学研究生将要践行、实现的研究路线图。在研究中还将全面研究国际、国内生物医学工程学科中的优势体系、培养方案,进一步提炼出生物医学工程发展的新战略和人才培养新模式,优化研究生课程体系,建设课程群,提高教学效果,促进教学质量与教学改革工程的全面实施与整体提升。
四、结束语
实现独具特色的新型交叉学科研究生创新教育模式研究,实现扎实的信息技术背景、服务数字医疗领域的基础研究和应用开发研究,建设产学研研发平台和研究生培养平台,利用现有多企业协作的省部级科技平台,培养更具活力、创新型研究生人才,必须探索本学科专业硕士的培养方法和教学改革模式,在可能情况下与我国“卓越计划”进行有效接轨,探索在数字医疗人才培养领域开展应用型、工程型、创新性卓越工程师的可行性[4]。显而易见,只有注重过程管理、完善考核评价体系,学生能力的提高才有内在的驱动力,才能保证“三位一体化”创新型数字医疗人才培养模式成功实施。
参考文献:
[1]张阳德,,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.
[2]陈武凡,谭小丹,周猛.生物医学工程学科特色教育的系统规划[J].医疗卫生装备,2007,28(9):78-79.
生物医学工程专业英语是高校生物医学工程专业普遍开设的专业课程之一,课程内容包括本专业知识和英语知识,与学生在大一大二时上的大学英语课有所不同。笔者根据近年在河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语课中的教学经验,结合大多数学生的反馈,总结生物医学工程专业英语课程教学过程中的缺点与不足,并在教材编写、教学方式、学习方法和技巧等方面提出改革措施。
1教学中存在的问题
1.1教材老化
河南科技大学医学技术与工程学院生物医学工程专业英语一直使用几年前的自编教材,教材内容单调,没有系统性。生物医学工程领域的发展日新月异,教材无法紧跟时代,显得有些老化,需要选择更合适的教材。但目前生物医学工程专业英语缺乏统一的教材,难以满足教学要求,更达不到培养既通外语又懂专业的复合型人才的要求[1]。
1.2教学方式落后
目前高校对专业英语的教学并没有足够的重视,教学方式大部分仍然是传统的板书,而生物医学工程专业英语的特点是医学名词多,合成词多,单词长,拼写难,长句较多,但句子结构并不难,语法较简单。以板书的方式教学,形式单一,实际讲授内容较少,学生感觉枯燥而且难学,普遍不感兴趣,因此急需改革教学方法,调动学生的积极性。
1.3考核方式单一
专业英语期末考核往往是由任课教师从教材或其他英语文献中摘取几段让学生翻译成汉语,这种考核方式太单一,与一般的英语考试也有所区别,而且与学生听说读写的英语综合能力考核的要求相差甚远。
2教学改革的3个方面
针对以上教学中存在的问题,结合学院的实际,在生物医学工程专业英语课程的教学改革中应明确:以提高学生专业英语水平为目标,重新编写教材,改革教学方法,引入多媒体教学,提高学生的学习兴趣,并改革课程考试方法,真正考察学生对课程掌握情况及英语水平的进步程度。
2.1重新编写教材
针对生物医学工程专业已学完公共英语的大三学生重新编写一本专业英语教材。生物医学工程是运用工程技术手段解决生物学及医学上的问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务的一门交叉学科,内容广泛,因此在选材时要充分考虑专业领域最新的发展方向,系统规划,利用各种资源开发教材,确保章节、单元内容适应专业课的教学需求。所编教材共有6个单元的内容:第一单元是生物医学工程专业简介,包括专业发展历史及现状、具体涉及的领域及生物医学工程师的具体工作;第二单元是常用生物医学仪器的介绍;第三单元是医学影像学的各种方法、目前医院及科研中常见的各种影像仪器的原理与使用等;第四单元是医院管理,主要介绍医院管理系统HIS及其下属的各个小系统,以PACS为重点进行分析;第五单元是生物材料和组织工程;第六单元是康复工程和生物力学。
2.2使用多媒体教学方式
专业英语课程使用板书的教学方式会因为书写板书而浪费很多时间,课堂教学效果也不是很好。而采用多媒体教学,教师可以充分地利用课堂时间为学生讲解课文中的生词、长句,通过多媒体教学软件的演示,将语言、文字、图像等多种与课程内容相关的信息显示在屏幕上,使原本枯燥的内容变得有声有色,大大提高了学生学习的兴趣,激发了学生学习的积极性、主动性,授课效率大有提高。比如较长的专业词汇,学生刚学时感到很吃力,教师可以通过多媒体教学声音与动画结合的演示,将单词的拼写以动画的形式在屏幕上演示,并在课件中加入单词的读音;而文中的长句则可以用不同的颜色标出句子的主干及关键词,这样加深学生对生词和长难句的理解和记忆,教学效果很好。
2.3课程考核方法的改进
尽管目前已有很多高校取消了英语四六级考试与毕业挂钩的要求,但由于就业困难,许多大学生仍然十分重视四六级考试。因此,在专业英语的课程考核当中,可以考虑使用四六级考试的多样化题型来考查专业英语的内容,而不仅仅像以前那样简单地出一些翻译题型。这样不仅考核了专业英语的学习情况,对学生来说也是一次四六级考试的实战练习,引起学生的重视,也提高了积极性。
针对目前高校“成果多、转化少、推广难”等问题,为促进高校科技、资本、产业的良性互动,我们特开设《项目点睛》栏目。本刊将邀请技术、市场、投融资等多位专家对高校有较高市场价值的科技项目进行多角度、立体化点评,重点项目安排在本栏目逐期刊登,敬请广大读者及项目投资者关注!
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项目介绍
组织和器官的丧失或功能衰竭是人类健康面临的主要危害之一,也是人类疾病和死亡的最主要原因。据美国的一份资料显示,每年有数以百万计的美国人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍疾病,每年有800万人次需要修复手术,年耗资超过400亿美元。我国是一个人口大国,因创伤和疾病造成的组织和器官缺损或功能障碍病例居世界之首,每年仅因烧伤需进行皮肤移植的患者就达百万之多,每年各种骨、软骨损伤患者达300万人,其中需人工关节置换术者达100万人,国外进口人工关节在国内销售额每年达2亿元人民币。
目前,对组织和器官的损伤或功能衰竭的治疗有三种方法,一是移植别人或动物同类器官 ;二是自体组织移植 ;三是人工合成代用品。但就移植而言,主要存在两个问题 :其一为组织的相容性,即所移植的组织或器官受到免疫排斥,难以永久性替代受损组织、器官的功能;其二为供体的严重不足,全世界每年有两百万患者需要进行器官移植,而可供移植的器官只有两万个,在过去的五年,有1万名美国人因等待移植器官而死亡。随着人类寿命的延长,供体不足的情况将越加严重。自体组织移植,尽管不存在免疫排斥,但必须牺牲人体正常组织来修复病损组织,在病损组织修复的同时,又形成了另一新的组织缺损,是一种以创伤修复创伤的治疗模式。自体组织移植也同样会受到供体来源有限,而不能满足大面积组织、器官缺损修复的需求。人工合成代用品尽管具有不限量的优势,但植入后易导致异物反应,继发感染而最终被排出体外。因而上述治疗方案最终仍难以修复受到损伤的组织或器官使之功能得到长期恢复。那么,如何从根本上解决组织、器官丧失和功能障碍是科学界特别是生命科学所积极努力和探索的重大课题。
本研究成果所开发的皮肤组织工程支架材料是以天然胶原作为主要研究对象,复合壳聚糖等其他天然或合成生物可降解材料,采用仿生学的方法,制备得到双层皮肤支架材料。通过理化性能测试、体内外降解实验、生物学实验以及动物实验,测试了支架材料的生物相容性、理化性能和降解性,并优化了支架材料的组成和结构,同时确定了不同形态支架的加工工艺,掌握了材料与细胞之间的作用机理。
经动物试验研究表明,本项目开发的生物材料具备以下功能 :(1)生物材料能使细胞粘附并生长 ;(2)材料及其降解产物不会引起炎症及毒副作用 ;(3) 材料能加工成三维结构 ;(4) 材料孔隙率不低于90%,保证了细胞-材料作用能大面积进行,提供了细胞外再生的足够空间 ; (5) 在完成组织再生后高分子能较好地被机体吸收 ;(6) 高分子支架的降解速率与皮肤组织细胞再生速度相匹配。另外,项目的技术制作工艺还使支架材料形成致密的表层可以防止细菌入侵及体液的快速蒸发,多孔的内层有利于组织的长入。值得一提的是,本研究采用无机纳米银颗粒增强胶原―壳聚糖复合材料的抗菌性,具有较高的抗菌效率,在7天内持续抗菌,并能减少换药过程中二次损伤给病人带来的痛苦。
项目持有者
张其清 博士,教授,博士生导师;主要从事生物材料、组织工程、生物纳米技术和控制释放药物体系研究、产品开发和指导研究生工作。
2002年12月受聘于厦门大学生物医学工程学特聘教授、博士生导师、厦门大学生物医学工程研究中心主任、医学院副院长。现任中国医学科学院、中国协和医科大学生物医学工程研究所党委班子成员、所学术委员会委员、所高级职称评审委员会委员;中国医学科学院生物医学工程研究所生物材料及人工器官研究室主任;厦门大学生物医学工程研究中心主任;福建省生物医学工程重点实验室主任;福建省生物医学工程重点学科负责人;厦门大学医学院副院长、学术委员会主任;厦门市生物医学工程技术研究中心主任等职。
技术专家点评
潘仕荣 教授,博士生导师。1966年天津大学高分子专业本科毕业,1982年华南理工大学材料研究所高分子专业研究生毕业,硕士学位,现任中山大学生物医学工程专业研究员,博士研究生导师,中国生物医学工程学会生物材料理事。1981年从事生物医学工程和生物材料的科研与教学工作,主要研究方向为抗凝血材料和生物降解材料及其医学应用。
目前,治疗烧伤、烫伤、交通意外等所致的皮肤缺损时,医生最常采用的治疗方式都是“拆东墙补西墙”的办法,主要是从被烧伤者本身的正常部位提取皮肤。当遇到皮肤烧伤面积较大的患者,自身可以用来移植的完整皮肤有限时,医生不得不采取先移植一部分植皮,然后让患者自身重新长出新皮肤后,再进行第二次、第三次……皮肤移植。这也意味着患者不但要历经数个周期的治疗,并承受着昂贵的医疗费用和数次身体疼痛的折磨,而且还要让患者在治疗创伤的同时又添新伤。但是,当遇到有些烧伤面积严重到自身无完好皮肤可以移植的患者,医生只好采取异体皮肤移植的办法,或采用亲属皮肤甚至猪皮。这种异体移植,很容易产生异体免疫排斥反应,易造成移植后的皮肤坏死,而且异体器官的来源十分困难。若采用的异种器官为猪皮,那么免疫排斥反应会非常严重,且这些治疗方法因价格十份昂贵,一般患者无力承担,最终只好放弃治疗,故寻找一种理想的皮肤替代物是临床上一大急需解决的难题。
目前,由厦门大学生物医学工程研究中心张其清教授课题组开发出的“医用复合型组织工程支架材料”成果,其利用从贝类、螃蟹壳、虾壳等海产品中提取出的壳聚糖材料,与其他天然材料复合,制成多孔且具有生物活性的新型医用组织工程支架材料,并用从人体内不同组织器官中提取出的种子细胞,一同在体外环境构建出具有生命功能的组织器官后再植入到人体内,从而可对病缺损部位进行治疗性修复。同时,该项目还系统研究了皮肤组织工程的种子细胞、体外构建技术、修复皮肤缺损、冷冻保存等一系列基本科学问题,并开展了利用组织工程皮肤替代物修复动物皮肤缺损的临床前实验研究。经动物全层皮肤缺损的修复实验表明,构建的组织工程皮肤具有创口症反应轻,抗菌性能和组织相容性良好,并能促进创面愈合等优点。该人工皮肤在组织学和功能上完全接近天然皮肤,具有分化良好的表皮层和真皮层,有一定弹性,可随意移动、剪切、缝合、移植手术操作简单,适合于较大面积移植,并且能够抵抗胶原酶消化,在体内能够自然降解。其组织相容性好,能永久性地覆盖创面,具有很强的抗感染能力,移植成功率高,减少抗生素的应用,减轻病人的经济负担,特别值得一提的是移植后换药次数少,术后护理也简单,避免了反复手术。另外,病人在移植成功后,创伤形成的疤痕很小,能够达到较好的美容效果。研究结果基本解决了组织工程皮肤产业链上一系列关键科学问题,为皮肤组织工程的产业化奠定了坚实基础。
厦门大学这项研究成果标志着我国在组织工程皮肤领域已经达到了国际先进水平,是继组织器官移植及重建手术之后,治疗病缺损组织器官的第三种手段,是一项既有理论意义又有重大应用前景的成果,适合于治疗大面积烧伤、慢性难愈合性溃疡及肿瘤切除后的皮肤缺损,其市场前景广阔。
市场专家点评
卢世璧 中国工程院院士,著名骨科专家。现为中国人民总医院主任医师、教授,骨科研究所所长。
卢世璧院士于1958年调入中国人民总医院骨科,历任骨科住院医师、主治医师、副主任医师、副教授、主任医师、教授等。现任国际生物材料科学与工程院士,华裔骨科学会理事,中国残疾人康复协会理事长,中华医院管理学会医疗技术应用管理专业委员会主任委员,中国医药生物技术协会骨组织库分会主任委员,北京生物医学工程学会理事。
如何加速伤口愈合并消除疤痕和肢体在大面积烧伤后自体皮源不足的情况下及时覆盖创面、减轻创面收缩和疤痕增生是目前临床医学亟待解决的问题。厦门大学生物医学工程研究中心张其清教授课题组开发的组织工程化人工皮肤正是解决这类问题的根本途径。
据统计,每年全世界由于炎症、溃疡、外伤、烧伤、肿瘤手术后以及先天性畸形等原因造成的皮肤缺损和异常病例不胜枚举。仅在中国,每年仅因烧伤和溃疡导致的皮肤缺损病人超过2500万人,其中每年需要皮肤移植的病人超过300万人。由于组织工程产品具有巨大的潜在市场,近年来,国际上一些大的企业和制药公司纷纷开始进行组织工程产品的研制,据调查,美国研制组织工程产品的市场销售量每年增加22.5%,而国内在此方面的研究尚处于起步阶段,目前尚无相关产品。国外同类人工皮肤的市场售价为每张2万元人民币(每张大小 :10cm X 25cm)。就国内而言,目前天津市场使用的同各异体皮 1.5元/cm2 ,北京市场使用的脱细胞异体真皮 18元/cm2,猪皮2元/ cm2。当然各种皮肤及代用品价格各地或有不同,仅以天津地区为例,一位中度烧伤病人治疗费约为3万~5万元,重度烧伤病人治疗费约为5万~10万元。按一个适应症病人每年消耗1000元组织工程化人工皮计算,一年可创产值60亿~120亿元。
另外,我国是一个人口大国,随着汽车工业的发展及体育运动的普及,由意外造成的伤害不断增加并向青年组发展,由肿瘤、感染、生理功能减退以及其他病因导致的组织缺(病)损的发病率也很高,所以该产品的市场需求量大且呈上升的趋势。
厦门大学的这项具有自主知识产权和兼具理论和实用 价值的项目成果,经试验表明,其构建人工皮肤的方法简单、技术路线成熟稳定,标志着我国在组织工程化皮肤的研究领域已经进入了国际先进行列。厦门大学研制的人工皮肤一旦产业化,其价格可在每张0.1万~0.3万元人民币范围内,只为进口产品的一半。据市场调查,美国每年的烧伤病人比例为1‰,欧洲每年的烧伤病人比例为3‰~5‰,由此可见,人工皮肤的市场需求量非常大,而我们可以凭借低廉的价格优势参与国际竞争。
投资专家点评
冯 恂 金融学博士,国联证券研发部总经理。
证券市场六年的工作经验,具备敏锐的洞察力,良好的分析判断能力,优异的团队管理能力。
目前国联证券研发拥有金融工程组、行业公司组和核心客户组三个研究服务团队,与行业监管部门、社科院金融研究所、证券时报和券商、基金等建立良好合作关系,并逐步在业内树立良好声誉。
医用复合型组织工程支架材料的开发是一项国际前沿课题,它是运用生物医学工程学等的方法和技术,将种子细胞、支架材料以及生物活性因子等结合起来,在体外构建具有生命功能的组织器官,然后再将构建的这种组织器官植入到体内,用于病缺损部位的修复治疗,目前,发达国家都投入巨资开展组织工程产品的研发。我国“十五”、“十一五”规划也将组织工程列入重点发展的领域之一,是“973”、“863”、支撑计划等资助的重要方向。
该项目的主要技术成果――复合型组织工程化人工骨和组织化人工皮肤支架材料以及在体外构建了组织工程化的组织器官,从目前的行业发展情况来看,该成果在胶原、壳聚糖材料的选择和研究方法及技术路线等方面都具有较为明显的创新,已经达到了国际先进水平。并且福建省是海洋大省,贝壳类海产品极为丰富,支架材料的来源非常广泛,这样其成本比现有的合成材料要低三分之二,发展这一项目具有得天独厚的成本优势。更为重要的是厦门大学拥有该产品的独立知识产权,为未来产业化生产奠定扎实基础。
美国已经有多个人工皮肤产品,并占据了许多国家的市场份额。日本也计划两年内实现人工皮肤技术的国产化。我国虽然在皮肤组织工程方面也取得了许多成绩,但离人工皮肤的工业化还有一段距离。从现在看来,新技术对我们产业的注入度还比较低,虽然我国的科研未落人后,但这一领域的产业体系还没有完全形成,高技术材料和制品市场90%以上都被进口产品占据。华西口腔医院每年采用的几百颗人工种植牙和近百克人工骨,均为进口产品。从先进的实验室技术,到真正有市场竞争力的产品,目前国内还是有一段距离的。现在的局面是 :研究人员不是专业经营人才,加之资本有限,产业化过程中难免小打小闹 ;而企业独立研发又难以突破技术瓶颈。
而该项目目前仅仅是部分组织在动物实验中获得成功,未来还面临着临床试验的效果考察及如何与国外产品竞争等市场开拓情况。这些问题都尚属未知,而且组织工程化器官的临床应用标准也有待建立与健全,这些都是技术推广与产业化发展所面临的巨大挑战和难题,同样都需要时间。另外在这一段时间内,也可能会面临被新技术或新工艺(例如对复合组织器官构建探索的新成果)所替代的变数。从投资的角度来说,虽然该项目的市场前景和发展方向广阔,但是需要较长的投资时间,并且伴随着一定的投资风险,真正落到产业化需要科研人员与企业家联手共同解决。
阅读完张其清教授的成果项目“医用复合型组织工程支架材料”后,我不禁将之与一个名叫夏莉女孩的经历联系在一起,这是一个曾经备受社会关注和让人感动的故事,故事的起因就是源于主人公夏莉被泄漏的天然气爆燃而致重度烧伤。据报道,当时的夏莉已经面目全非手严重变形,两个眼睛红肿得像灯笼,全身都贴着纱布。医院的鉴定是,她上身和四肢是深二度烧伤,创面正好占了全身的一半。
亲生父亲的抛弃和养父母及社会的关心暂不赘述,烧伤对其影响是我今天所联想到的。对烧伤病人来讲,每次手术不是最痛苦的,因为可以麻醉,但最痛苦的,一是怕感染,只要创面存在一天,危险就存在一天 ;二是留下永恒的创伤,由于当时的资金和技术因素,夏莉只是度过了危险期,创面复合了,脱离了生命危险,却留下了疤痕。经过自己坚强的毅力,已经拿到硕士学位的夏莉准备步入职场时,却因为容貌“吓人”而一再被拒之门外。
我在想,如果当时夏莉有足够的资金支付医药费,那么可以到国外接受组织细胞再生手术修复,也许不会留下一张“吓人”的容貌。但当时的境况是亲生父亲因不堪医疗重负偷偷溜走,是养父和社会的关心和支持才使得脱离生命危险,所以期望高额的资金支持是不现实的。我又在想,当时的医院,在得知夏莉的情况后,不但竭力治疗,而且减免医疗费。如果当时医院拥有了具有生物活性的新型医用组织工程支架材料技术,那么肯定会用于夏莉的创伤修复,也就没有因烧伤留给夏莉永恒的伤痛,夏莉可能在拿到研究生证书后走上工作岗位。办公桌前的她,嘴角挂着甜甜的微笑……
关键词 医工理交叉基金 医工理结合 临床需求 产业化 科研管理
中图分类号:G647 文献标识码:A
Explore Scientific Research Management for the Medical-engineering Cross Projects in University
ZHOU Jing, LV Fenglin, WU Xueping
(Office of scientific R&D, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240)
Abstract In this paper, focused on the macro strategy of creating world-class university, a strong impetus for the combination of medical engineering research and improvement of scientific research management, investigate the establishment and management model of medical-engineering cross fund. Based on the great requirement, cooperation and development for the combination of medical and engineering, this paper states the achievements and problems. At the same time, this paper supplies the proper proposes which can be wished to push on the development and management for the combination of medical and engineering efficiently.
Key words medical-engineering cross fund; medical-engineering combination; clinical needs;industrialization; scientific research management
0 引言
科技的发展推动社会的进步与变革,学科间的相互交叉与渗透成为了科技发展的新方向和新生力量,如生物医学工程的发展,将生物医学与工程学的科学研究、应用需求紧密结合,促其二者相辅相成、相互推动。随着现代医学向着综合化、社会化和技术化的研究趋势发展,一方面,医学与其它学科的相互渗透成为必然,出现了医学与理学、工学、文学的结合;另一方面,临床器械、医疗设备的发展显示出了对理工学科的迫切需求。美国的生物医学工程得到了快速成长和发展,扩展生物医学研究的基础,发展各学科间交叉的方法,建立与物理学家、数学家和生物医学工程师的通力合作,从基础研究到转化研究;从临床治疗到卫生保健;从功能基因组学的研究到生物材料的研发;从生物信息学的进步到医疗器械的开发;从生物电磁学到器官水平上的成像;从基因图谱到康复医学等等,无不彰显医学与理工学科相互交叉、融合、渗透的必要性。与此同时,在医学与理工学科交叉融合的进程中,也面临着种种挑战与创新,毕竟医学与理工学科大相径庭,其显著的差别在于四个不同的层次上:学科内容的不同、方法论的不同、认识论的不同和科研价值观的不同,致使医学与理工学科的合作也需要克服重重障碍。因此,医学与理工学科的交叉融合既是机遇,又是挑战。
目前国内的医学发展中,自行生产的医疗器械远不能满足临床需求的矛盾已日益凸显,加强、加深医学与理工学科的合作已成为当务之急。高校作为国家科技研究与发展的中坚力量,尤其是综合型高校,同时具备医学和理工学科的双方面优势,积极组织开展医工、医理的合作研究更是重要之举。在学校大力推进医工理结合的科研进程中,如何管理,如何充分调动起医工理结合研究的积极性,如何有效推动医工理的科研发展,如何将医工理的交叉融合落到实处,成为了学校在管理医工理科研项目过程中至关重要且需要不断思考和完善的问题。既要认识到医学与理工学科间的迥异差别,又要清楚医学研究与理工科前沿技术的相互需求,在管理医工理交叉科研项目中,既要借鉴其它类科研项目成功有序的管理经验,又要形成适宜其发展的独特的管理模式。真正做到医学与理工学科间的强强联合,共同攻关;交叉融合,优势互补;相互推动,共创佳绩。
1 医工理交叉基金的管理模式
1.1 研讨科研需求 制定项目指南
针对促进学校医工理学科的融合,提高学校医工理交叉领域的技术创新能力,培养一批在医工交叉学科的优秀科研人才,为进一步培育和孵化具有竞争国家重点科技项目和国际竞争力的前沿科研项目奠定基础。学校以医工理交叉基金的启动为主线,通过科研项目带动,有效组织和整合医工理学科资源。例如,首先邀请各学科领域的专家和领军人才探讨科研需求和未来发展方向,制定项目指南,确定项目的主要资助方向;其次,专家与科研管理人员一起探讨项目的申报要求和申请条件,针对主要资助方向,形成引导类的重大、重点项目和自由选题类的面上项目等,再依据项目要求,制定不同需要的申请条件,旨在涵盖重点研究方向,涉及不同年龄层次的科研人员,体现医工、医理、医管等学科的交叉,从人员合作、科研合作等各方面促进医工理的交叉融合与发展,形成系统、规范的项目申报指南。
1.2 自找合作伙伴 专家评审遴选
在项目的申报过程中,鼓励各附属医院、医学院、各理工科院系的教师、医生、科研人员,根据自己的科研专长、研究兴趣、参照项目指南,自己寻找志同道合的合作伙伴,通过沟通交流,相互了解、学习,形成科研思路与临床试验相结合的合作团队,共同撰写项目申报书。例如医疗器械的开发,临床医生可以与机械动力方向的教授进行合作;超声图像的改进可以与电子、软件方面的专家合作等等。然后,科研管理部门会根据申报书的研究方向进行汇总、分类后组织医工理学科领域的专家进行项目的评审与遴选,由合作的双方共同进行答辩。专家小组依据科研需求优先、双方优势联合、具备科研潜力、结合临床实际、具有产业化前景的原则遴选和审批。
1.3 实地考察调研 进行项目的全过程管理 探索质量管理体系
学校特设立医工理交叉项目旨在促进强强学科的优势联合并顺应科技发展的需要,因此对医工理项目的管理需要效率与质量兼顾,需要对执行过程中的各个环节进行规范、有效的监督、管理和引导。学校设立医工推进办,协同科研管理部门定期对各附属医院进行实地考察,听取医工结合过程中存在的问题、需求和想法,既能走近科研人员,又能近距离了解到他们在彼此合作中以及在学科交叉间出现的各类问题。在项目执行过程中,设计表格,进行中期检查,对完成进迟缓的项目进行督促;在项目完成后,统计进行结题验收,组织专家对各项目的完成情况予以打分评价,采取对完成优秀的项目进行适当的鼓励支持,对未达标的项目进行警告和督促。并在此基础上发现具有研究潜力的种子项目,进行孵化、培育。
2 医工理交叉项目管理中的问题探讨
2.1 管理中遇到的问题
(1)医工理的实质性融合不到位。由于医学和理工学科存在着根本上的差别,学科方向迥然不同,双方不熟悉更不了解对方的知识和技术。在相互合作的过程中不能很好的了解对方的知识背景和研究需求,会造成合作主动性的缺乏,存在沟通上的障碍,甚至容易出现双方研究结果的相互脱节,导致医学与理工学科难于实现真正的融合,仍然不能够很好的解决临床需求。
(2)需强化对成果的临床应用性、产业化前景的关注。医工理结合的最重要的目标之一是运用理工科的技术手段解决临床需求,因为需要在结合的同时强化成果的产业化发展,否则,目标仍未能实现。在实际的合作中,由于缺乏合作基础,学科之间的共识不足,理工科对医学的临床问题认识也不全面,研究的成果不能很好的对接临床需求,因此,也会造成难以产业化的症结。
(3)医工理交叉过程中对交叉人才培养的推动力不够。医工理结合过程中,培养交叉型人才也是至关重要的一环,使之具备多学科知识背景,能够更好的利用理工科知识解决医学问题,完善临床需求。目前,理工科学院与医学院及各附属医院,对此方面的关注程度有待提升,尚未制定相关的政策,使之成为培养交叉型人才的有力推手。
2.2 对策及推进办法
(1)建立互动平台,科研信息共享。加强学科间的沟通与交流,例如定期开展双方的学术交流沙龙,设立专门的网页进行信息共享,并且教务处和研究生院相互配合,推动在医院开设理工类课程,在理工科院系适当开设临床医学课程等。既促进对双方研究领域的认识,加深对各方研究中的空白和需求的理解,又有利于扩大开展合作研究。
(2)整合优势资源,发掘科研潜力。充分发挥理工科院系的传统优势和医科的临床优势,提倡“理工科的研究提品样品,医院提供临场试验”的研发合作,加大力度推进医疗设备、器械、材料、医用软件(如三维导航软件)等方面的合作研究,研发具有临床应用价值的产品。同时学校成立MED-X研究院,作为凝聚医工结合力量的桥梁和纽带,牵头推动形成医工理合作的大团队,培育具有科研潜力、具备产业化前景的大项目。
(3)完善管理体制,强化人才培养。建立健全的管理体制、形成高效的管理模式,有的放矢、目标明确,以医工理的实质性融合为目标,以科研项目的合作为切入点,聚焦相互的合作、发展与推动,从交叉型人才培养、加强互动为抓手,逐步扩大融合、整合优势资源,鼓励广泛参与,形成大跨度、大团队式的交叉研究,真正通过理工学科的知识体系和技术研发实现医学临床需求的解决。如医学院实施“4+4”模式的研究生招生,即招收具有理工科背景的本科生进行医学博士的培养,着力培养医工知识相互融合的交叉型人才。
3 医工理交叉科研管理的发展与展望
医学与工程的结合推动了学科的进步与医疗器械事业的发展。由于医疗检测设备、医疗器械的迅速革新及临床医学、再生医学、转化医学的快速发展,医学迫切需要相关的理学、工学学科的技术支撑,实现医工理学科的融合是未来临床医学发展的必然趋势。
在推动医工结合的科研发展中,更要完善从科研项目的申报立项到过程监督的管理流程,形成规范的管理机制、建立起有效的管理模式,为实现医学与理工学科结合的观念创新、医工合作科研的体制创新和医工科研管理的过程创新奠定坚实基础。
参考文献
[1] 万振,刘铮强,吴太虎.生物医学工程学科在临床中的创新应用[J].学科与人才,2008.29(5):110-111.
[2] 龙云玲,刘艳,张文超.医学院校生物医学工程实验平台的建设模式[J].中国现代教育装备,2011(7):37-38.
一、生物专业分类
生物学专业是有着较长历史的专业之一,人们在生物学的基础上,通过不断与其他学科相交又而诞生了很多新的专业,比如生物科学、生物技术、生物工程、生物化学、生物信息学、生物医学、食品科学与工程、海洋生物科学、海洋生物工程、畜牧生物等。
为了便于对这些专业进行区分,大致把他们划分成如下六类:
第一类生物科学专业
生物科学专业旨在培养具有扎实的生物科学理论基础,掌握本学科的基本理论和基本技能,具有一定的科学研究能力和创新精神的生物学专门人才。
第二类生物工程专业(相近专业:生物技术专业、生物工艺专业)
生物工程也叫生物工艺、生物技术,是以生物科学为基础,运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料。例如,基因重组技术、DNA和蛋白质序列分析技术、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程等工程的诞生和发展,已在工业、农业和医疗卫生等方面得到了广泛应用,并取得许多突破性进展。
第三类生物信息学专业(相近专业:基因信息学专业)
生物信息学是近年来发展并完善起来的热门交叉学科,最初常被称为基因组信息学。生物学是生物信息学的核心和灵魂,数学与计算机技术则是它的基本工具。广义地说,生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物学数据的一门学科。
第四类生物食品专业(相近专业:食品科学与工程专业)
生物食品专业是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识,能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级科学技术人才的学科。
主要专业课程:生物学、生物化学、分子生物学、生物统计学、数据库、计算机软件基础、生物信息学、蛋白质组学、基因芯片技术、生命系统建模等。
第五类生物医学工程专业(相近专业:医学生物技术专业)
生物医学工程是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科,也是运用自然科学和工程技术的原理与方法,研究与揭示人体的生命现象,并从工程角度解决人体医疗问题的一门综合性高技术学科。生物医学工程专业是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科,旨在利用现代工程技术的手段解决生物医学上的检测、诊断、治疗、管理等问题以及进一步探索生命系统的各种运动形式及其规律性,是21世纪生命科学的重要支柱,共有21所高校开设了生物医学工程专业。
主要专业课程:模拟与数字电子技术、微机原理、数字信号与处理、工程生理学、医学成像与图象处理、生物传感技术、细胞生物学、生物化学、遗传分子生物学等。
第六类海洋生物技术专业(相近专业:海洋渔业科学与技术专业、水产养殖专业等)
这类专业培养具有坚实的现代海洋生物科学和现代生物技术基础知识和基本技能的人才。他们能在科研、生产及教学等部门从事海洋生物基础理论研究、高新技术研究和生物制品开发及相关管理。
主要专业课程:细胞工程、基因工程、微生物工程、蛋白质工程、生物工程下游技术、生物技术大实验、生物信息学、发育生物学、发酵工程设备等。
二、专业学习的苦与乐生物学是一门涉猎多种基础学科的专业,在大学期间需要学生学习多种基础型学科,如:高等数学、无机化学、有机化学、生物化学、物理、英语、计算机等等,几乎涵盖了理工科的全部基础学科。
不过,大家不要被以上这些艰涩的数理化英课程吓到,当你接触到生物专业课时,一个色彩斑斓的趣味世界就此向你敞开。通过动物学的课程,你会感叹造物主的神奇,从最低等的原生动物到最高级的哺乳动物,每个物种都有其独特的适应自然界的特点。学了微生物,你便了解了冬虫夏草为何又是虫又是草,也学会了如何在没有冰箱的情况下保存食物。在遗传学课堂上,你可以跟同学们热烈探讨转基因食物到底是好是坏,先有鸡还是先有蛋。等你了解了分子和细胞学之后,你便可以和朋友们侃侃而谈,人为什么会生老病死。
作为一门实验学科,除了理论知识的学习,生物学还要求很强的动手能力。化学是生物的基础,在一开始的各种化学试验中,要求大家能够精确地配置试剂,调节pH值,在茶叶中提取咖啡因,在杂质中提炼萃取某种纯净物……当然,最让其他专业同学羡慕也最受同学欢迎的是各种生物大实验。比如动物学实验:同学们总是一边内心默默为那些为科学献身的小动物们垂泪哀悼,一边又摩拳擦掌跃跃欲试:“庖丁解牛”一般地解剖蝗虫并临摹它的各种器官;亲手淹死了一只白鸽,然后再给鸽子做“人工呼吸”吹鼓它的嗉囊;用电流刺激破坏了脑神经的青蛙尸体观察反应……植物学实验,制作豌豆根尖的压片标本,再在显微镜给它们画一幅写真。除此之外,生物学专业还有为期一周左右的野外实习,同学们会进入某一个自然保护区,在与大自然亲密接触的同时,也不忘了利用自己的专业知识,分析当地的生态状况和资源,采集制作各种动植物标本,最后汇总成一份图文并茂的实践报告。
一个生物学家,一定是一个兼具动手动脑能力的博物学家。作为小小的生物学子,经过几年的科学训练,你rE--定成为了朋友圈中的Mr,Knowall。
三、就业与发展
据调查了解,生物学毕业的同学大致上可以有几个方向去发展。
1.读研与出国
生物学快速发展的特点决定了对它的研究在大学四年期间的学习是远远不够的。因此,生物专业毕业生选择继续深造的比例比其他专业要高出很多,这也是生物学本科就业率低的部分原因。在很多“985”院校的生命学院,保送研究生甚至保送硕博连读的比例也相对较高。另外,生物专业也一直是最容易出国的热门专业,拿奖学金也相对容易。
2.公务员或者事业单位
在报考公务员和事业单位时,生物学专业的选择面确实相对比较窄,但仍然有一些不错的选择。比如待遇较好的药检所和疾控中心,这两个单位一个与药厂发展息息相关,一个主管公共卫生事业,都是国家非常重视的单位。
另外,高校和中学也是属于事业单位,毕业后留校发展或到中学任教也是不错的选择。高校内有很多研究所,如健康工程研究院,水生所、组织免疫所、生殖中心之类,一些中小学的自然或生物老师,本
科生便可以胜任。
3.投身科学研究行业
生物专业可以到各大企业从事与生物技术有关的应用研究和技术开发,大致有三个方向。
外企:在中国设立了研发中心的知名外企,一般是医药企业和日化企业,比如拜耳、宝洁、高露洁等。他们的职位多是进行高端研究的,设备精良,待遇丰厚。
国企:中粮基团下属的中粮研究院,有涉及转基因研究、微生物发酵、生物能源研究这几类:中烟工业,评价烟和研究烟产品。中国生物技术公司。是我国历史最为悠久的从事疫苗和血液制品研究及生产的专业机构,据说里面的研究掌握着中国的生物产业发展方向。
私企:有人说,一个硕士拿着一叠自己的简历去广州科学城转一天,肯定能找到工作。这里的私人生物企业或者是合资企业数不胜数,一般选择专业对口的毕业生。其中发展迅速和规范较大的要属华大基因,它是中国最大最先进的基因测序公司,也为很多高校学生提供奖学金和各种实习就业机会。
4.非研发的技术支持岗位
如果你不愿意做实验,还有很多生物技术公司的非研发岗位可供选择。生物技术公司是专门为生物学研究服务的企业,他们提供科研所需的各种高科技仪器、试剂以及其他的专业实验。这类公司的非研发岗位包括销售代表、技术支持、市场专员、客服代表、工程师等。这些岗位要求从业者具备生物专业背景知识以及良好的沟通能力。
四、报考指南
开设生物类专业的院校有两百多所,大致可以按综合性大学、师范类院校和特色专业院校分类。
作为理学的一个重要门类,生物学在综合性院校往往能得到较好的发展。国内顶尖水平的国家重点学科数量,被当作衡量高校科学研究实力的最关键参数之一。而雄厚的财力是与科研实力成正比的,所以我国首批评选的生物学一级重点学科,就包括清华大学、北京大学、复旦大学、武汉大学这几所著名高校。另外。四川大学,中山大学,浙江大学,上海交通大学等老牌高校也有生物学二级重点学科。
作为理学类的基础性学科,生物学专业在师范类院校的开设比较普遍。在全国217所招收生物学硕士研究生的大学中,师范类院校占了36所。师范院校一般以培养生物学教师为主要目的,但随着大学生就业市场的开放,一些实力较强的师范院校开始培养科研技术人才,其中优势学科单位有5所,分别是东北师范大学、北京师范大学、华东师范大学、湖南师范大学和南京师范大学。
由于主要学科与生物学的联系紧密,一些农林、医科、海洋等专业院校也会招收生物学专业的硕士研究生。这些院校的生物学专业极具特色,在与主要学科的交叉中获得了良好的发展。比如中国农业大学、西北农林科技大学、首都医科大学和中国海洋大学,就是其中的佼佼者。
另外,国家在一些重点高校中还设立了生物学基地班,全国只有19个,属于国家理科基础科学研究和教学人才培养基地。基地班实行“本―硕―博分流连读制”,经费方面有专门拨款,在实验条件、导师设置和保研名额上都有政策的倾向性,所以门槛也相对较高。
本书的主要对象是对生物力学(Biomechanics)和力学生物(Mechanobiology)的多尺度现象有一定了解和感性认识的读者。本书主要介绍建立具有预见性的多尺度模型必要的数学结构和计算技术。
生物力学(Biomechanics)和力学生物(Mechanobiology),两者既有微妙的差别,又有紧密的联系。生物力学是利用力学工具来研究生物系统;而力学生物则研究力在调节生物系统中的作用。
本书编者邀请相关领域的专家,在分子、细胞、组织等尺度上介绍生命现象具有代表性的案例中所建立的计算模型,希望读者能在这个基础上,进一步推广多尺度模化,研究其他生命系统。
本书内容分三部分11章,第1部分 分子水平的多尺度模化,含第1-4章:1.蛋白质,Ssp DnaE Intein;2.蛋白质晶体,基于晶体塑性理论的从分子到连续介质水平的模型;3.分子发动机,多重分子发动机的合作现象;4.生物纤维动力学: 从线到杆的水平上的描述。
第2部分 细胞和组织水平的多尺度模化,含第5-7章:5.初级纤毛的多尺度模化;6.生物支架的降阶网络模型;7.传递现象,毛细管和组织内对流和扩散的计算模型。
第3部分 器官水平的多尺度模化,含第8-11章:8.肌腱和韧带,近况和未来的发展方向;9.动脉,力学、力学生物,以及发展新模型的需要;10.二尖瓣,计算结构;11.生物系统,基于混合物理论的多尺度模化。
三位编者的简介:Suvranu De教授是美国纽约伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)机械、空间和核工程系的主任,从事计算力学和医学的交叉研究。他是Journal of Computational Surgery、International Journal of Modern Mechanics、International Journal of Computational Methods,以及Computers & Structures等刊物的编委。他在2010年和别人合编了生物力学的模化(Computational Modeling in Biomechanics (Springer))一书。
Wonmuk Hwang 博士是计算生物物理专家。他在波士顿大学取得理论凝聚态物理的博士学位以后,到麻省理工学院做博士后,转向生物分子的模拟研究,他的兴趣在于力学、生物纤维的自组织和分子发动机,并且在有关的运作机理方面取得了多方面的发现。他最近担任德州农工大学(Texas A&M University)生物医学工程系的副教授。
在美敦力的使命陈述中有这样一句话:“在现有的业务活动中赚取合理的利润,以完成本公司的业务、保持本公司的成长、达到本公司的目标。”那么美敦力怎样定义“合理的利润”,又怎样平衡利润与“减缓病痛、恢复健康、延长寿命”这个高尚使命间的关系?
顾客、员工、股东皆大欢喜
“所谓合理的利润,就是能够保证我们进行再投资,支持新产品、新疗法的研发工作,并且给股东合理的分红。”比尔•霍金斯这样解释。
早在20世纪60年代初公司成立早期,美敦力的新产品、新发明不断增加,可经营状况却节节下降,亏损一年比一年多,还差点儿破产,这都是由于公司的研发费用、市场费用和其它运营成本不断提高的结果。到了2004年,美敦力在研发上的投入已达10亿美元,如果没有利润支撑,那么公司的正常运转就难以保证,更遑论并购其它企业和购买新技术。“我们的定价是以市场为基础的,我们需要在利润方面取得一个平衡,来保证公司正常运转并给股东回报,让我们企业能够长久发展。”
霍金斯认为:美敦力现在就是处在这样一种平衡之中。“从顾客的角度看,我们是市场定价;从员工的角度看,我们提供具有竞争力的薪酬;从股东的角度看,我们有能力回购股票,提高股东回报。因此,顾客喜欢我们的产品和价格,员工说我们是最适宜工作的公司,华尔街愿意给我们的股票以溢价。所以我们是美国最好的公司之一,有最高的员工保留率,在我们参与的每个市场上都获得了成功。”而这,就是合理利润的最佳注释。
“使命让我们有共同的目标”
对于这个问题,美敦力大中华区总经理徐建球从一个员工的角度给以这样的解释:“这个问题还是要回归到我们的使命上,是使命将员工、顾客和公司连接起来,让我们拥有共同的理想和目标。公司想服务更多的患者,员工想服务更多的患者,我们的顾客——医生也想服务更多的患者。所以医生、员工都希望公司盈利,这样我们才有能力长期存在下去,才能更长久地践行我们的使命。”
“盈利非常重要,但这是服从我们的使命的。为了让员工理解这一点,我们就要将成本结构与员工进行很好的沟通。”霍金斯表示。其实,股东、员工和顾客三者的利益是不矛盾的。美敦力股票的年均复合增长率达到20%以上,是“《财富》500强”中表现最好的公司之一。仅2004年一年,植入患者体内的各种美敦力产品总共达500万只。美敦力近5年的平均毛利率为74.83%,平均净利率为19.65%,都远高于行业和标准普尔的平均值。
霍金斯把使命比喻为“公司的纤维”,它已经融进公司的一举一动之中。
美敦力的公司使命
应用生物医学工程理论,研究、设计、制造并销售可减轻病痛、恢复健康、延长寿命的仪器和装置,以此促进人类的福祉。
将发展方向定位于本公司能力最强的生物医学工程领域;吸收能够加强本公司在此领域之能力的人员和设备;通过教育和吸收新知识,不断促进此领域的发展;避免进入本公司不能做出独特而有价值之贡献的领域。
不遗余力地提高本公司产品的可靠性和品质;使本公司产品的质量无人可比。并使本公司以敬业、正直、诚实和服务周到而著称。
在现有的业务活动中赚取合理的利润,以完成本公司的业务、保持本公司的成长、达到本公司的目标。
根据国务院关于投资体制改革决定的精神和正在实施的高技术产业化专项的执行情况,我委决定在*~*年期间,继续组织实施现代农业、生物技术、西部、新材料、民用非动力核技术、城市节水和海水利用、汽车电子等高技术产业化专项。有关专项的实施原则、总体目标等,仍按照我委于*年~*年分别的有关高技术产业化专项公告(或通知)执行,有关重点和申报要求事项通知如下:
一、专项近期实施重点内容
(一)现代农业高技术产业化专项
重点是围绕选育具有明显增产和改善品质的农、林、牧、渔良种快繁技术,以及畜禽疫病诊断与疫苗、生物制剂的产业化,促进农业结构调整和农业生产的技术进步,提高农业生产效益。(二)生物高技术产业化及结构调整专项
生物高技术产业化重点一是重要的化学合成新药、基因工程药物和现代中药;二是具有介入治疗等生物医学工程技术特征的生物医学工程产品;三是支持应用发酵工艺、酶工程等生物技术,使生化工业生产过程减少污染、提高效率、降低成本、提高质量(纯度)的工业微生物(利用发酵工艺实现绿色生产过程)产业化。
生物产业升级和结构调整的总体思路是优化我国生物产业结构,促进生物产业技术升级,为生物产业的快速发展奠定良好基础。支持重点一是充分体现产业发展方向,具有自主知识产权,有利于增强企业自主创新能力,加快形成产业规模的重大项目;二是有利于加强国际合作,引进技术消化创新,并参与国际竞争,开发国际市场,产品具有出口潜力的重大项目;三是有利于培育龙头企业,促进产业集聚,形成产业核心竞争力的重大项目。
(三)新材料高技术产业化专项
重点是围绕铝合金预拉伸板、钛及钛合金板材、高温合金、复合材料四类对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要推动作用大宗材料开展产业化,解决当前航空、航天、交通运输、机械制造领域大型结构件制造关键材料的短缺问题,在未来3~5年内,努力促使我国上述四大类材料的产品质量与综合性能达到国际先进水平;促使我国中高厚度铝合金预拉伸板实现年产万吨规模化生产、高质量钛合金板材实现5000吨规模化生产,促使高性能镍基高温合金粉末和部件实现年产百吨级产业化、高性能碳纤维实现百吨级产业化。
(四)民用非动力核技术高技术产业化专项
重点是围绕新型放射性诊断、治疗装置与药物,新型辐照加速器等辐照装置、同位素及其应用开展产业化,促进核技术在医疗、卫生、环保等领域的应用。
(五)城市节水和海水利用高技术产业化专项
重点是开展海水直接利用、工业水循环利用高技术和装备产业化。主要包括海水循环冷却等先进技术及其专用新材料、新产品、新装备的工程应用示范和产业化;新型节水技术及废水资源化技术产业化,以期使有限的水资源得到最大限度的利用。
(六)西部高技术产业化专项
重点主要包括特色生物资源开发转化、特色矿产资源的开发、转化及其节能、环保技术的开发、产业等。在专项组织实施中,要突出生物技术、先进适用技术与资源优势的结合,提升西部工业的技术水平,促进西部资源的有效利用,促进资源的转化增值和优势特色高技术产业发展。
(七)汽车电子高技术产业化专项
重点是突破汽车电子关键技术和推进关键产品的产业化,主要包括汽车设计、制造、实验的CAD/CAM/CAE软件;车载系统:包括车载信息系统、车载网络系统、车载智能多媒体系统等;汽车电子基础器件:包括电子控制单元(ECU)、各种传感器、执行器、核心芯片等。
二、专项进度安排和相关要求