生物医学工程专业大学生创新能力培养的探索与实践

白宝丹 单纯玉 孟青云 郝丽俊

[摘 要]随着2015年李克强总理在达沃斯论坛中“大众创新、万众创业”口号的提出，创新型人才培养已成为当前高等教育的重中之重。为此，该文结合当前创新教育的现状和生物医学工程专业的特点，提出了以“项目驱动、以赛促教”为核心的大学生创新能力培养模式，通过实践获得了较好效果。

[关键词]创新能力;医工结合;以赛促教

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-10-08

一、引言

创新是一个民族进步和社会发展的动力源泉。因此，创新人才的培养是高等教育的一项基础而长期的事业。高校各专业应当立足我国发展实际，深入开展创新教育研究，营造创新人才成长环境，优化创新人才培养机制[1]。

生物医学工程专业是笔者所在院校2015年成立时第一批开办的本科专业，目标是培养能够运用工程学原理和技术解决医学与健康方面问题的应用型创新人才。医学院校生物医学工程专业有其特殊性，在“大众创新、万众创业”的背景下，如何培养具有创新能力、创新精神和创新意识的优秀大学生是本专业面临的主要问题。本文就这一问题进行了研究探索，经过四年多的实践形成了可复制、可推广的先进经验。

二、创新能力培养现状分析

（一）高校创新教育现状

近年来，随着国家将创新教育提升到发展战略地位，高等教育也更加强调创新能力的培养，但大部分高校的创新教育均存在着以下问题[2-4]：

1.思维观念陈旧，创新教育理念不够成熟。受传统教育方式的影响，习惯以书本模式考核学生。虽然有很多学校开设了创新能力培养的相关课程，但是在教学过程中过程管理缺失，考核过程不合理而使创新教育流于形式。

2.创新教育缺乏顶层设计，在课程体系中未能有效体现。创新教育不是开设几门课就能解决的问题，涉及多门学科和课程，如何将创新教育有渗透进培养方案，有效融合到教学计划中是目前高校创新教育的主要难题。

3.创新教育师资力量有待加强。创新教育对实施教育的主体教师本身有较高的要求，具备较深厚的学术造诣的同时，能把握专业相关的学术、最新产品等知识前沿，更重要的是具备较强的实践能力，这样才能有效指导大学生进行创新活动，从而培养创新能力。

（二）生物医学工程专业创新的特点

生物医学工程是一门实践性很強的学科，动手实操与创新能力的培养对其人才培养来说显得尤为重要。虽然生物医学工程专业已发展了几十年，但是，由于其交叉学科的特点，以及本身也不断地随着科学技术的进步在发展，这对本专业的教师和学生都提出了较高要求，需要师生一起不断地学习与创新[5]。

开设生物医学工程专业的学校众多，有综合性、理工类、医学类等高校，一般而言，综合性或理工类高校数学物理基础扎实，工程力量雄厚，但缺乏医学基础，在解决临床医学实际问题方面还存在困难。医学院校依托医学背景，工程基础薄弱，分析和解决临床医学实际问题的能力同样受到限制。具体而言，医学院校生物医学工程专业学生发现问题的能力较强，但解决问题的能力较弱。

鉴于上述大学生创新教育现状以及医学院校中生物医学工程专业的特殊性，我们希望通过对该专业大学生创新能力培养进行探索，找出适用于医学院校生物医学工程专业大学生创新能力培养的模式与方法。

三、创新能力培养方案设计及实施

（一）项目驱动、结合专业、强化实践

树立先进的创新教育理念，结合生物医学工程专业的特色和促进人类健康的使命，以问题为导向，学生根据个人专业兴趣，结合医学痛点组建创新团队，在老师的指导下开展研究项目。从医学痛点的信息收集、解决方案的设计到实施及最终评价，都由学生自己负责，增强学生独立创新和解决问题的能力。此外，让学生参与教师的课题研究、项目实验等活动，进行科学探索和科研训练，实现教学相长[6]。积极鼓励生物医学工程专业同学申报学校大学生课外科技作品项目，由于这些项目的实用性、创新性强，获得了全校总立项数目的80%，专业有42%同学参加各种创新性项目。通过项目的实施，学生运用所学知识和技能提出问题、分析问题、解决问题的能力将会得到了明显的提高。

（二）引进资源、补充短板、提升高度

围绕专业的人才培养目标，针对创新能力培养，进行专业培养方案顶层课程设计，将处于全球领先地位的美国生物医学工程专业课程引入到教学中。翻译并出版学科创始人[美]韦伯斯特所著的教科书《医学仪器应用与设计（第四版）》，该书对最常用医学仪器的原理、应用与设计以及最新的医学仪器原理进行了详细的介绍。同时，开设与之相配套的基于项目化教学的实践课程。通过学习后，学生的项目设计水平和实践能力将明显提高。

此外，还将美国加州大学先进手术和介入技术中心（CASIT）的教材《医疗设备—外科与图像引导技术》引入到教学中。这部教材主要介绍现代最先进外科治疗中使用的设备。学生学习后，对专业的认知水平明显提高，提出问题的能力上升到新的高度。如书中第8章组织消融系统介绍的纳米刀，师生一起对这一主题进行系统研究，获得iCAN大赛（原美新杯中国MEMS传感器应用大赛）、“挑战杯”大赛和“互联网+”大赛三大赛事奖项。

（三）以赛促教、以赛促学、赛教融合

以“以赛促教、以赛促学、赛教融合”以及强化实践教学为指导思想，在教学过程中融入竞赛的元素。通过长期的实践证明，这种教学改革效果良好，不仅培养学生的学习兴趣，而且培养学生分析问题、解决问题的能力。

竞赛对生物医学工程专业学生有多方面的积极作用[7]，主要包括：

第一，竞赛激发了学生学习专业技能的热情，培养了学生的实践能力和创新精神。学生通过参加竞赛，强化专业知识和技能的同时，综合竞争力得到显著提升，他们将平时学到的知识真正应用到实践，有利于培养他们的实践应用能力和创新精神。

第二，竞赛改变了传统学习方式。学生在准备竞赛过程中，基于项目，对以往获奖作品进行研究和实践，提出、分析、解决问题的能力将得到有效提高。

第三，竞赛促进了师资队伍建设。教师在指导学生竞赛的过程中，专业知识结构得到提升，执教能力也在指导过程中得到磨炼和进步，教师的业务能力增强，为创新教育工作可持续性发展提供了强有力的保障。

通过参加各种大赛，不仅能开阔眼界、激发灵感，还能体会到学以致用的快乐和团队协作的重要性，同时能学习到其他学校同龄小伙伴们新奇有趣的创意。这一过程不但强化了学生的实践能力，也增强了学生的团队精神和创新能力。通过以赛促教的实施，人才培养质量显著提升，学生的创新精神和创新能力明显增强。我校生物医学工程专业学生获得上海市大学生创客大赛一等奖、生物医学工程创新应用设计大赛全国一等奖、“挑战杯”大赛上海赛区二等奖3项、三等奖2项、“互联网+”大赛中上海赛区特等奖等多项大奖，而获奖学生在专业知识、创新能力、综合技能上也有较大的优势，这在就业及升学中有明显体现，充分证明这种教学模式的有效性。

（四）培养师资、组建社团、打造空间

教师的专业知识技能和执教水平很大程度上影响着学生的能力发展。教师必须及时学习，不断更新知识、技能、方法等，不断强化自身的知识结构体系，高效服务于学生创新能力的培养。一支高素质的教师团队，对于学生创新能力培养成效的提高起着十分关键的作用。为满足生物医学工程专业创新教育进一步发展的要求，加强对中青年教师的培养[8]。为此，我们专业教师参加了北京大学的创新教育专题培训，并到全国创新创业示范院校实地调研学习。

在对本专业大学生的创新能力培养过程中，逐步形成了一支具有两名教育部优秀创新创业指导教师和多名具有博士学位青年教师的教学团队。团队中，青年教师具有不同专业背景，通过参加制定人才培养方案，编写和翻译教材，指导学生参加竞赛，以及专利申报和论文撰写过程中得到了锻炼和成长，目前已经成为创新教育团队的中坚力量。团队带领学生和青年教师获得近20项专利、发表论文近15篇。

为了便于学生之间、师生之间的交流，提高创新能力的培养水平，我们组建学生社团—BME科创社。定期开展科技创新讲座、学生研究成果交流等活动。BME科创社中，有40%的同学为大一的新生，其中有80%的同学参加了“互联网+”大赛的专题培训。本专业大学生创新能力培养的总体发展势头看好，协同创新之路无止境。同时，学校正在打造全天式开发的大学生创客空间，是完成创新研项目的场所，确保最大化地提供学生的实验学习时间，面向本专业的所有学生开放。

四、方案实施效果

（一）走医工结合之路，筑我校大学生创新能力多维度

在横向推广方面，由于医学院校中非工科类专业大学生的创新意识较薄弱，医学与工学相结合，容易发现医学中的痛点，获得很好的解决方案。因此，生物医学工程专业协同临床等医学专业的合作模式对许多科研项目有很大的推动。比如，护理学院同学提出的产后出血量监测问题，生物医学工程专业的同学协同提供解决方案。目前，我校有护理学院、康复学院、药学院的同学加入我们的“双创”队伍，正在参加“互联网+”大赛和iCAN精英赛。我们正在努力吸收全校的同学，以提高我校的大学生的创新能力，全面推动医工结合的发展。

（二）走团队协作之路，建本专业大学生创新能力新高度

在纵向推广方面，走团队协作之路，具有一定實践经验的高年级同学与低年级同学组成团队，发挥团队合作优势，推动本专业大学生创新能力的培养。15级带16级、16级带17级等，依次实现高年级带低年级同学阶梯式的组合方式，开展科技创新活动，并完成学校大创项目立项的课题。BME科创社中，有40%的同学是大一的新生，其中有80%的同学参加了“互联网+”大赛的专题培训。

（三）走教学相长之路，造一支具有创新素质的教师队伍

“教学相长”是我国古代教育者从教学实践过程中总结出来的宝贵的教学经验和教学原则。在提高学生的创新能力的同时，教师不断提升自己的创新素质。教师团队不断扩大，从原来的5名教师扩大到现在的15人，包括3名外学院老师。目前师生共申请发明专利20项，充分体现了教师队伍的创新素质。

五、结束语

当今是科技高速发展的时代，是大众创新、万众创业的时代，也是大学生创新创业热情高涨的时代。生物医学工程专业大学生创新能力的培养是一项意义重大、任务艰巨的工程，也是需要进一步探索的课题。面对新时期对人才培养能力的要求，本模式虽然已经取得一定的成绩，但是未来更需要结合自身院校优势，打破传统的教学方式，有效地进行大学生创新教育，让学生毕业后具备更大的发展潜力，真正成为时代创新的主力军。

参考文献

[1]王海梅，等.大学生创新能力培养模式的探索与实践[J].教电气电子教学学报，2020，43（02）：12-15.

[2]韦穗林，等.高职学生创新教育存在的问题与对策[J].教高教论坛，2017（01）：38-40.

[3]柯赟洁.高校创新教育探索[J].轻工科技，2017（02）：147-148.

[4]陈瑛，等.大学生创新能力培养与教师科研有机结合的实践探索[J].创新创业理论研究与实践，2020（15）：191-192.

[5]李丽，等.高校创新创业教育与专业教育融合路径探析[J].轻高教学刊，2020（31）：28-31.

[6]杨玉婷.创新型应用人才背景下如何培养生物医学工程专业人才[J].基层医学论坛，2016，20（16）：2275-2276.

[7]梁兰，等.生物医学工程专业学生创新能力培养的探讨[J].教育教学论坛，2016（020）：49-50.

[8]单承刚，等.校企合作下的大学生创客空间培养模式研究[J].教育教学论坛，2017（17）.