基于“医工融合”的新工科专业人才培养模式的探讨

摘要：文章针对目前国家大力促进新工科建设的背景，结合当下医学领域已经迈入人工智能的发展阶段，市场对“医工融合”的复合型人才需求越来越大的发展现状，分析了以工科为基础开展“医工融合”的可行性以及目前“医工融合”面临的困境。此外，以自动化专业、电子信息和计算机专业为平台，以医学为应用载体，通过分析设置“医工融合”特色人才培养模式、“医工融合”科研团队的建设和加强大学与医院及相关企业的合作等方面提出了培养“医工融合”特色新工科人才的可行性建议。

关键词：新工科;医工融合;人才培养

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）40-0240-03

“新工科”建设是国家提出教育改革新要求，多学科融合的教育模式成为当下教育改革的主流，一些新工科主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动。对于大学来讲，充分理解新工科建设的必要性，全面考量工科新方向、工科新要求，加速培育高新产业领域的复合型工程技术人才，对传统工程专业进行升级，提前布局未来战略人才培育是当下大学面对的问题。这就需要大学探索建立新工科建设的新理念、新标准、新模式、新方法、新技术、新文化，实现从学科导向转向产业需求导向、从专业分割转向跨界交叉融合、从适应服务转向支撑引领。以医学为例，随着智能化医疗设备产业的发展，工业领域越来越关注“医工融合”，企业对“医工融合”的人才需求越来越大。因此，对于大学来讲，促进“医工”交叉，推进产教融合、校企合作协同育人，培养具有跨学科的复合型新工科人才显得尤为重要。本文就以工科专业为基础，应用医科实践平台，围绕“医工融合”的教育模式进行了初步探索。

一、基于工科专业的“医工融合”教育模式的探索

（一）以工科为基础探索“医工融合”的可行性

目前我国已有一些综合性大学以医学专业为基础开展“医工融合”教育。这类学校的医学专业多为五年制教育，在这五年期间，医学专业学生需要熟练掌握医学专业知识以及积累一定的临床经验，与此同时，还要求其掌握一定的工程技术，这无疑大大加重了医科学生的学习负担。我们探索的是在一些具备医学院、附属医院的综合性大学工科基础上进行的“医工融合”人才培养模式，即在原先的工科专业基础上，通过设立“医工融合”的专业方向，让学生了解一些医学基础知识，重点掌握医学图像的识别或医学大数据分析的方法，并培养学生利用工科的技术来解决医学图像的识别或医学大数据分析。

医学人工智能领域是数字化医学和智能化医学的高级阶段，它们都离不开计算机、自动化、数学等学科的支撑。所以医学事业的推进除了依靠医务工作者外，还依赖大量掌握计算机和大数据的工科人才。目前，人工智能已经应用到医学虚拟助理、药物挖掘、疾病辅助诊断、可穿戴设备等许多方面，并在医学影像领域中已经产品化，实际帮助医生辅助诊断。这大大刺激着全球更多的公司加入人工智能技术医学诊断的探究中。可见以人工智能为基础，将医学领域作为研究和应用平台，是推动“新工科”建设的重要方向。

（二）“医工融合”面临的困境

目前，中国多数大学院系的设置是基于单一学科的，而且学科众多，这就不可避免地造成了每种学科知识面过于狭隘的问题。在这种单一学科的教育模式下，容易导致教师思维僵化，学生学术视野狭隘，严重地阻碍了多学科融合以及跨平台合作的学术交流。基于以上现状，在提出新研究方向、发现新研究突破点和运用新研究方法等方面受到很大限制。尤其当下稀缺具有医工交叉学科背景的高级工程师，而对于多数医科或工科学科带头人，鼓励其突破知识壁垒，开展跨学科交流与研究非常困难。

就我国现行的管理体制来看，对教师的评价以个人考核为主，具体指标往往是发表论文数，经手省级或国家级项目等，而且评价周期较短，这就要求教师在短时间内要达到一定的成果数目。这恰恰不利于新工科的探索以及“医工融合”学科的发展，因为一个交叉学科的建立，往往伴随着较长的探索过程，较多的资金投入以及成果的不确定性，导致了新一代年轻教师更多地关注个人得失而无暇顾及交叉学科的探索与尝试。

对于学生而言，兴趣是最好的导师，医科与工科的融合教育并不是简单的知识灌输，而是需要学生自发的认同“医工融合”的现实意义，自愿投身到“医工融合”的事业建设中来，那么如何正确引导学生，是一个亟待解决的问题。大学里的实验室以学院管理为单位，学科的单一导致了实验室彼此的独立，这些独立的实验室不能实现资源共享和平台共用，同样阻碍了学生兴趣的激发以及思维的创造。

二、基于工科专业的“医工融合”教育模式的构建

（一）设置“医工融合”特色人才培养模式

目前，我国只有生物医学工程属于医工结合的专业。因此，基于工科专业开展“医工融合”教育模式，就是大学根据自身特色，在一些工科专业设置一些与医学相关的专业方向。当前，比较适合的工科专业应是电子信息、自动化和计算机专业。

在课程体系方面，可以开设包括计算机图形学、生物医学工程、医学图像处理、模式识别与机器学习、深度学习与人工智能等课程。其中数学的重点应放在数学建模上，编程语言应包括Python、C++等紧跟人工智能潮流的通用编程语言。

上文提到对学生而言，兴趣是最好的老师，为了培养学生对“医工融合”的兴趣，可以设立相关的课题小组，以一周为活动周期，以小组为单位，围绕“医工融合”话题，组织学生进行周边调查，范围涉及周边居民、企业、医疗机构等。学生通过查阅资料，整理调查信息并以报告的形式进行成果汇报。学院还可通过邀请相关领域专家及学科带头人开展“医工融合”座谈会，举办专题讲座等形式为学生开拓视野，引起学生对当下热点问题及一些前沿性研究的关注。实现开放式管理的实驗平台，让不同学科的学生可以共享学术资源，共用科研平台，以团队形式组织医学AI建模竞赛，提高学生面对实际问题的团队合作能力。为了加强学生的动手能力，对高年级已经具备学科基础知识的学生，学院可安排其到附属医院或相关医疗单位实习。选择合适的“医工融合”的课题开展毕业设计，分别在工科和医科安排双导师对学生进行毕业设计指导，在实际问题的处理中促进“医工融合”，提高实践创新能力。

（二）“医工融合”科研团队的建设

“医工融合”的落实离不开一支高水平的跨学科科研队伍。为此，大学应大力推进“医工融合”科研团队建设。一方面，有必要积极引进有“医工融合”背景或致力于“医工融合”发展的学科带头人，以其前瞻的学术思想和丰富的教学经验为团队确立明确的研究方向与目标，促进“医工融合”团队的建设。另一方面，加强对“医工融合”初级人才的培养。组织和引导青年教师开展跨学科学习与研究、参与跨学科研究团队，培养其跨学科意识与能力。可尝试将医学成像和图像处理、生物医学传感和临床工程、医学信息搜索和大数据处理等课程结合起来。通过对这些学科的研究与彼此合作，结合一些国家级或省部级项目，锻炼团队成员的实际操作与项目管理能力。支持青年教师进行国际交流合作，使团队能够及时掌握科学技术的发展动向，从而尽快适应新工科的挑战。对青年教师的评价体系，不单仅局限于个人专业领域的论文或项目，建立相关基金鼓励其开展跨学科的项目开发及科研活动。促进医、工、理等多学科交叉融合的科研队伍的快速发展。南通大学作为地方性综合性大学，设立“南通大学智能信息技术研究中心”作为校内跨学科、跨领域合作的统一平台，通过设立专用经费，鼓励校内教师进行合作，目前已经在“理、工、医”融合领域积累了不少成功案例。

（三）加强大学与医院及相关企业的合作

实施“医工融合”，必须加强大学与医院、医疗机构的交流合作，针对重要的临床需求，由医、工方合作凝练具有创新性的科学问题，并有效组织不同学科领域研究人员开展交叉性研究。鼓励开展Co-Principal investigator（Co-PI）共同项目主持人制度。鼓励项目申请须来自至少两个不同学科、不同研究团队的PI共同完成。参与项目的每位PI享有同等的权利和义务，并采取切实的措施保证每个参与单位的利益，从而在制度上保障大学、医院和相关医学研究机构的交叉、合作乃至融合，推动工程的产学研转化。积极加强大学与企业的交流合作，实时关注相关企业发展需求，明确人才培养目标，有效利用和共享三方的科研资源，最终建成大学数字化科研平台和基于大数据的联合平台，实现医疗信息的数据共享。深化与医院、行业企业之间的合作，人才共育，促成“学生本位”的教学目标观。通过设立医院、企业兼职导师、兼职授课教师、建立就业实践基地等方式，提前摸清用人单位的岗位需求，并对学生进行有针对性的培训和指导，从而提高学生的就业竞争能力。

三、结语

在新工科建设背景下，以工科本科教育为主体，以培养学生的工程能力为核心，以自动化专业、电子信息及计算机专业为平台，以医学为应用载体，设置“医工融合”特色人才培养模式，使学生同时具备工程技术及医学应用能力，以达到提升人才培养综合能力和工程创新素质的目的，满足“新工科”背景下对工程技术人才的需求。

参考文献：

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