生物醫學工程醫學方向范文

時間:2024-04-08 18:06:14

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生物醫學工程醫學方向

篇1

生物醫學工程專業培養目標

(一)培養熱愛祖國,堅持四項基本原則,擁護黨的基本路線和方針政策,遵紀守法,品德優良,具有嚴謹的治學態度和良好的職業道德,能夠適應我國社會主義現代化建設需要,能在生物醫學工程專業積極為社會主義現代化建設服務,從事教學與科研的高級專門人才。

(二)努力學習生物醫學工程的基礎理論和知識,熟練掌握和應用生物醫學工程的現代實驗方法和技能,對本學科方向國內外研究狀況及發展趨勢有較全面、系統的了解,熟練掌握一門外國語,具有發現問題、分析問題和解決問題的能力,取得具有創新性的研究成果。

(三)有良好的心理素質,具備良好的人際溝通能力和團隊合作精神;身心健康,能夠勝任科學研究工作。

生物醫學工程專業就業方向

本專業學生畢業后可可以在醫療儀器企業的研發機構、生物醫學工程及相關學科的科研單位、大型醫院的設備中心、高等院校等地方工作,也可以做國家公務員。相關行業(如IT,儀器儀表等)。

從事行業:

畢業后主要在醫療設備、護理、制藥等行業工作,大致如下:

1 醫療設備/器械;

2 醫療/護理/衛生;

3 制藥/生物工程;

4 新能源;

5 電子技術/半導體/集成電路;

6 其他行業;

7 計算機軟件;

8 儀器儀表/工業自動化。

從事崗位:

畢業后主要從事算法工程師、售后工程師、銷售工程師等工作,大致如下:

1 算法工程師;

2 售后工程師;

3 銷售工程師;

4 硬件工程師;

5 維修工程師;

6 注冊專員;

7 技術支持工程師;

8 產品經理。

就業前景是我們每個人必定考慮的東西,生物醫學工程專業的就業總體來說供需平衡,甚至略微供不應求。隨著科學技術的發展,各類大型醫療設備在醫院中的應用越來越廣泛,大型醫療設備的操作、維修及管理人員是各大醫院及公司急需的人才。因此,該專業急需高技術人才,學得越精也越吃得開。

篇2

20世紀60年代,美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設,相繼啟動了生物醫學工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身特性,且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的特色,但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六類。不同學校本科課程的主要差異體現在專業選修課程及其他選修課程的設置上,各個學校根據自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特點開設一些相應的選修課程,并培養學生在相應方向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程本科教育的基本特點。

我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80年代,主要發源于著名工科院校的信息技術類專業和力學專業,進而逐漸形成的生物醫學工程專業教育,后來,一些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育,于是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工程學科。上述兩類院校的生物醫學工程學科建設發展模式各具側重,遵循了共同的學科基礎,在培養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特點。相對來說,工科院校的生物醫學工程培養模式注重工程技術的開發和功能拓展,醫科院校則注重醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用。

1.中國生物醫學工程學科發展思路

生物醫學工程是一種交叉學科,交叉的學科基礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的發展水平,交叉的學科發展推動著生物醫學工程學科的發展,并且使得生物醫學工程學科研究領域變得十分廣泛,而且處在不斷發展之中。

1.1 學科發展軌跡

在中國,基于電子信息工程發展而來的生物醫學工程學科,主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及圖像導引手術及放療優化等;有基于力學發展而來的生物醫學工程學科,主要包括生物流體力學、生物固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度的細胞生物力學等;基于化學材料工程發展而來的生物醫學工程學科,主要包括生物材料學、組織工程與人工器官、物理因子的生物化學效應等。

1.2 學科發展特點

作為交叉學科的生物醫學工程學科,其發展的關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的交叉結構,對推動交叉學科的發展具有至關重要的作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的交叉學科的描述有一個形象的說法:交叉學科如同在不同學科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒有堅實的基礎,橋是無法建立好的,對于生物醫學工程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說,它的發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交叉結構,需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉,凝練學科方向,不能大而全,過于寬泛。

目前,醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應用和發展前景,應該成為生物醫學工程學科的重點發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫療器械產業中的主流產品,在產業發展中起著主導和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是學科發展的一種動力,也為學生未來職業發展奠定良好的基礎。基于醫療衛生健康事業的需求和生命科學發展的大趨勢,生物醫學工程學科應大力促進醫學儀器和醫學成像方法的學科建設,從而提升整個學科的發展水平。

生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升學科的發展水平,而且能開拓學科縱深發展,產生良好的經濟效益和社會效益,進而增強學科服務社會發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。

交叉學科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高,交叉學科存在的必要性就越小。如何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深入思考的,是需要提升學科的特異性的。生物醫學工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應用研究,應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學問題,開展新理論、新方法的研究。理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學和技術問題,借助理工科的相關理論和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研究是理論驅動型的學術研究,理論應用研究是應用驅動型的學術研究。理論驅動型和應用驅動型是生物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。理工科大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科背景,開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院校具有豐富的醫學資源,面臨著大量需要應用理工知識解決的醫學問題,開展應用驅動型研究,將很好地實現與醫學的應用融合,具有較好的臨床應用價值,有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢將有利于生物醫學工程學科特色發展,從而增強其不可替代的程度,實現學科可持續創新發展。

1.3 學科體系

作為一級學科的生物醫學工程,包含學科的理論體系和技術體系,且該體系離不開所交叉的學科的理論體系和技術體系的支撐,此外生物醫學工程學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色,又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性,這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位,形成自己的理論體系和技術體系。

2.大數據時代的生物醫學工程學科發展

守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之路,人類已進入大數據時代,所謂大數據(bigdata),或稱海量數據,是指由于數據容量太龐大和數據來源過于復雜,無法在一定時間內用常規工具軟件對其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘和分析處理的數據集。大數據具有“4V”特征:①數據容量(volume)大;②數據種類(variety)多,常常具有不同的數據類型和數據來源;③動態變化快,如各種動態數據,非平穩數據,時效性要求高;④科學價值(value)大,盡管目前利用率低,卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘分析出其蘊藏的重要特征信息[6。

人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的生物醫學大數據發生源,這種源源不斷的生物醫學大數據的檢測、處理與分析,將給生物醫學工程學科的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫療衛生健康相關的各個領域:臨床醫療、基礎醫學、公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、健康網絡信息等,可謂包羅萬象,紛繁復雜。生物醫學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息,研究有效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法,對生物醫學大數據進行關聯和融合計算分析,充分挖掘生物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間映射關聯,既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治療康復提供系統化的全新的認識,有利于深入疾病機理研究分析,開展個性化診療。還可以通過整合系統生物學與臨床數據,更準確地預測個體患病風險和預后,有針對性地實施預防和治療。

生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的應用前景,從三個方面應用將推動生物醫學工程學科的發展。

(1)開展多模態影像大數據計算分析。醫學影像學科的發展從早期看得到,到看得清,目前的看得準,未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才有利于臨床早期干預,提高治療預期。醫學影像大數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。

建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值計算方法,挖掘多模態影像數據的特征數據和特征關聯,將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地推動影像技術的發展,具有重要的臨床應用價值和科學價值。

(2)開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號,能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融合多種醫學信號的大數據計算分析,能對生理病理過程進行更好更全面的闡釋,不僅能深入了解生理病理的狀態特征和過程特征,而且能實現個體健康監測和管理。可以很好地開展回顧性研究和前瞻性研究,推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力,能更好地認識生理病理現象和本質。

(3)開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據計算分析。基因組學、蛋白質組學、系統生物學和比較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析的生物信息數據,已進入計算系統生物學的時代。開展生物信息大數據計算分析,可以拓展組學研究及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活方式、心里行為等暴露組學,至細胞分子水平上的基因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、基因蛋白質調控網絡,再到人類健康和疾病狀態的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關聯計算分析,可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命過程特征及關聯特征。

3.結論

篇3

【關鍵詞】生物醫學工程;產業化;營銷理念

現代生物醫學工程崛起于20世紀60年代。隨著人工器官的概念正式被承認,并成為生物醫學工程的主要研究方向之一,生物醫學工程研究開始迅速拓展,研究方向日益增多,其研究內容正在逐漸擴展。有報告指出,生物醫學工程與物理科學已在過去的近半個世紀中推動了生物醫學領域的革命性進步并將繼續對醫學實踐產生重大影響。生物醫學工程作為一個充滿活力和前景的學科,已經在學術方向、研究內容和人才隊伍等諸多方面呈現出日漸繁榮的趨勢,我國已超過100多所院校設立有生物醫學工程專業。但筆者通過調研發現,生物醫學工程專業的學生在專業知識的學習上豐富扎實,關于營銷方面的認知卻非常少,畢業后愿意從事營銷工作的學生更是寥寥無幾。事實上,作為現代醫療器械生產技術創新和進步主要原動力的生物醫學工程非常需要營銷理念的支撐,從而推動生物醫學工程研究發展的科學化、市場化。

一、生物醫學工程學科的研究需要營銷理念

所謂營銷觀念要求企業一切計劃與策略應以消費者為中心,正確確定目標市場的需要與欲望,比競爭者更有效地提供目標市場所要求的滿足,貫徹“顧客至上”的原則,將管理重心放在善于發現和了解目標顧客的需要,并千方百計去滿足它,使顧客滿意。生物醫學工程學科研究主要包括生物力學、生物材料、組織工程、生物醫學影像、生物電子學等分支,其進步和發展對人類健康和生活質量的提高具有非常重要的意義,從根本上說是為了滿足人類社會的健康發展,那么人類疾病的預防、診斷、治療以及人體功能輔助和衛生保健都有哪些需求必須成為生物醫學工程研究的重心。

(一)在專業知識的傳授中增強營銷理念的引導

學習本身就是一個基于真實問題情景下的探索、學習和解決實際問題的過程,選擇適當、可行性強的題目促進學生的思考,因此,在傳授專業知識的同時,引入營銷思考模式,培養學生在已知的知識和經驗基礎上發現新知識,提高發掘潛在消費的意識,從而能夠深入探索,找到滿足潛在消費的研究途徑,實現學習科研的新突破。

(二)在專業知識學習的同時多引入社會實踐課程

學校知識的學習最終是為了服務社會,投入社會實踐,滿足社會的發展需求。作為科研型較強的學科同樣也離不開科研價值的實現,那么了解當下生物醫學工程發展情況應該成為學生必修的知識。例如我校生物醫學工程學生成立了生物醫學科學發展調研隊,在假期走訪附近的各個醫院和醫療器械公司,考察研究了不同等級醫院和市場上的醫療設備,從而對醫療設備有了全面立體的了解,認識到醫療設備對于病人的重要性。

(三)在專業知識的傳授中結合市場需求培養專業性人才

高校作為人才輸出的賣方,要重視市場需求研究,積極分析就業市場動態,預測社會對生物醫學工程人才的具體需求,建立科學的質量評價體系,根據市場反饋信息,設計和調整生物醫學工程專業人才的知識、能力和素質結構,加強實踐環節的設置比例,使理論和實踐教學有機結合,實現高等教育和社會的接軌,把生物醫學工程職業教育貫穿于教學的全過程,從而使學生盡早樹立職業發展意識,確定個人職業發展目標,主動提高自身技能,提高知識轉化率。

二、培養生物醫學工程專業學生就業營銷理念

中國生物醫學工程理事長樊瑜波在2012年世界醫學物理與生物醫學工程大會上說:“目前,我國醫療器械產業市場規模約4000億元,并以每年20%的速度遞增,是名符其實的朝陽產業。”目前,我國有生產類的醫療器械公司1.5萬家、營銷類的30多萬家,產業的飛速發展對專業人才需求旺盛。但愿意到公司發展的學生卻很少,愿意去從事營銷類行業的學生更是少之又少。因此,轉變生物醫學工程專業學生的就業觀念,培養和提高其營銷理念非常重要。

(一)在專業授課的基礎上增加國家政策信息和產業化發展現狀

據介紹,未來的三年內,中央將考慮支持基層醫療機構進行基本設備配備,加強省市縣三級疾控中心試驗能力建設、公共衛生專業防治機構建設和職業衛生防治機構建設,并配備必要設備;基層醫療衛生機構健康教育設備配置也被列入中央考慮項目內容,醫療衛生人才培養基地的設備建設也被納入考慮范圍。生物醫學工程是一門綜合了生物、醫學、工程學等學科的新興交叉學科,是現代醫學發展強大的推動力,小到血壓計、大到手術機器人,與百姓生活關系密切。

在當代世界經濟中,醫療器械是其中發展最快、最為活躍的工業門類之一。從世界醫療器械市場的分布來看,美國仍占主導地位,是世界醫療器械市場第一出口大國,也是其出口增長最快的七大產業之一。可以預計,醫療器械產業將成為21世紀世界經濟的一個支柱性產業。在授課的內容上增加生物醫學工程產業化發展現狀,使學生多了解當下醫療器械發展現狀,使同學認識到產業化發展能夠不斷激勵生物醫學工程技術本身的高速發展,從而使得生物醫學工程學科能夠在產業化的發展中不斷提高和進步。

(二)在專業課教學中增加營銷實踐環節提高學生的營銷興趣度

筆者對2012年河南省醫藥衛生類大中專畢業生冬季雙向洽談會上招聘生物醫學工程專業用人單位信息作了簡要的統計,因為招聘會的醫藥衛生類限制,有百分之六十七以上的用人單位為醫院,其次為醫療科技有限公司,醫院以維修為主,醫療科技公司以營銷為主,而這兩種發展方向對學生的吸引力都不強。因此,作為培育生物醫學工程專業人才的基地加強學生在第二課堂例如到醫院實習、參與公司的營銷團隊進行實習學習顯得尤為重要。

要開展多種模式建立與用人單位暑期實習合作等項目,使學生將所學的基礎理論、基本知識和基本技能綜合運用于實踐,提高學生的實踐能力,培養學生具有開拓精神和創造才能。加強務實教育教學,專業的教學要與企業的實際生產過程相一致,職業技能訓練要適應行業企業勞動組織和技術發展需要,努力提高學生的職業素質和專業技能水平,使學生畢業時能夠達到技術和管理人員需要掌握的基本要求和技術工人上崗前應有的崗位規范要求,掌握直接從事某一種專業領域所必需的專業技術知識和操作技能。

生物醫學工程作為一門新興的學科,它的產業化發展已經顯現鋒芒,必將為未來醫學的快速發展帶來動力和希望。因此培養生物醫學工程專業人才刻不容緩。如何轉變生物醫學工程學生的就業觀念和發展眼光,增強該專業學生的營銷意識和營銷觀念必須成為我們關注的焦點之一,以培養出高素質的市場化專業化人才。

參考文獻:

[1]劉昌勝.生物醫學工程[M].上海:華東理工大學出版社,2012.

[2]國家自然科學基金委員會生命科學部.生物醫學工程學[M].北京:科學出版社,2012.

[3][美]菲利普·科特勒,凱文·萊恩·凱勒.營銷管理[M].北京:中國人民大學出版社,2012.

[4]吳健安.市場營銷學[M].北京:清華大學出版社,2010.

作者簡介:

篇4

[關鍵詞]實踐教學;生物醫學工程;人才培養;教學方法

1引言

生物醫學工程(BiomedicalEngineering,BME)是綜合生命科學與工程技術的理論、方法和手段,依靠理、工、醫緊密結合,促使多種理工學科向生物與醫學滲透和相互交叉的新興學科。21世紀,多學科的交叉是科學發展的重要趨勢,提高科技創新能力是我國科學發展的關鍵,是“十一五”我國科技發展的方向。生物醫學工程作為交叉學科,在生命科學的發展中有著巨大的潛力,對生物醫學工程學科創新人才培養模式的探索,是本學科乃至我國高等教育教學改革的重要目標之一。如何整體培養和提高每一個本科生的科技創新能力,是今后相當長時期內至關重要的教學改革課題。

西安工業大學生物醫學工程專業的培養目標是以生物醫學電子為主要方向,強化學生動手能力、設計能力和創新意識,培養具備生命科學、電子、信息、計算機技術的基礎知識,能在生物工程、生物醫學工程、醫學儀器、醫用電子設備、醫療信息技術及電子、儀器、信息領域等從事研究、設計、制造、應用和管理的復合型高級工程技術人才。本專業目前存在的問題是①如何解決該專業繁重教學內容與較少教學時數的突出矛盾,并達到寬基礎、高素質、重實踐、求創新的高層次綜合性人才的培養目標;②如何解決現存教材不能滿足教學要求的矛盾;③如何加強專業知識的教育,增加學生的感性認識,創新能力,培養學生實踐能力。我們針對這些問題做出了一定的改革,獲得了較好的效果。

2改革教學方法是造就跨世紀綜合性人才的重要環節

由于該專業屬于交叉學科,故涉及學科廣,包括了生物、醫學、電子、信息、計算機等多學科的知識,故每門學科均需要講授,但教學課時少。如何做到使學生對每門科目均有所掌握。并能將其很好的結合、創新應用于今后的研究中,培養高層次綜合性人才是生物醫學工程專業教學改革探討的問題之一。改革教學方法,積極采用啟發式、討論式、學導式、研究式教學方法和現代教育技術手段組織教學,培養學生的科學批判精神和探索發現能力,引發學生的創新潛能。針對教學難點和重點進行定期和不定期的課堂討論,對部分難點重點問題請學生上講臺發表見解,加深了學生對所學知識的理解,得到了很好的效果。例如生物傳感器的教學中,該課程屬于交叉性課程,是生物知識與儀器知識的結合與交叉。該門課程也是對先期學習課程的一個好的應用,學習如何將已學知識結合,并應用于新的領域,解決新的問題。該門課程讓每個學生都有機會上講臺發表自己對關鍵知識的見解,進行討論。不定期的課堂討論安排在部分難點重點教學以后,組織學生發表見解,進行討論。課題討論的成績計入學生的平時成績。使課堂不再局限于傳授與接受,而是學生自主學習,老師從旁指導,解惑。取得了不錯的效果。

3以優化知識結構、提高綜合素質為指導修訂教學講義

由于生物醫學工程專業屬于一級學科,國家尚未制定出二級學科,許多高校雖然都開設了生物醫學工程專業,但側重點均不相同。如西北工業大學的生物醫學工程專業側重于生物醫學材料,而我們專業則側重于生物醫學電子。因此目前市面上的相關書籍并不能使用于每個高校的教學。應根據生物醫學工程具有理、工、醫緊密結合、多種學科相互交叉的特點,按照前沿性、先進性的原則修訂教學講義。我們根據這一原則編寫了《生物醫學工程專業外語講義》和《生物化學實驗講義》。《生物醫學工程專業外語講義》是鑒于目前國內關于專門針對生物醫學工程專業的專業外語書籍很少,而且偏重點不同,有的偏重于醫學,有的偏重于生物。因此結合本專業的特色,編寫一本適合本專業學生使用的專業外語講義。該書要體現本專業學生的專業特色,書中的內容要包含了儀器、生物、醫學及三者之間的結合的英文文章,且內容要新穎、易懂、生動有趣。使學生在學習專業外語的同時,也能透過文字掌握新的知識,調動學生的學習熱情。而《生物化學實驗講義》是考慮到本專業學生并非生物學科的學生,為了體現本專業的辦學特色和培養目標,生物化學實驗講義中除了包括生化基本實驗外,還體現了學生對生化儀器的使用和講解,使學生在實驗的同時對生物工程儀器熟悉和掌握,為后續的生物醫學儀器課程打下基礎。講義的修訂和編寫是教學改革的探索,使教學與特色相統一,得到了較好的效果。

4生物醫學工程專業實踐性教學環節的創新

鑒于傳統的生物醫學工程專業主要以理論教學為主,實踐性教學環節少,不能真正培養學生的實踐能力和工程創新能力等問題,我們針對實踐教學進行了改革和創新。

首先,加強教師隊伍,教師在實踐性教學中起主導作用,業務素質的高低將直接影響實踐性教學質量及學生創新能力和實踐能力的培養。積極構建高層次、高水平、高學歷的實驗技術隊伍。近年來引進了一批有實踐經驗的人才,快速提升了實踐性教學指導水平;我院還鼓勵年輕教師進實驗室鍛煉、申報和參與科研課題,從而加強了年輕教師工程實踐能力和科研能力的培養。其次,加強實驗室硬件建設,提高實驗室的整體水平。本校投入100萬元建設了四個具有先進水平的生物醫學工程實驗室,極大地提高了實驗條件和實驗水平。最后,加強學生實踐能力的培養。一方面,開設專門的實踐課程《細胞分子生物學技術》,該門課程一半課時講授,一半課時使學生進入實驗室動手做實驗,提高學生動手能力和實踐能力。另一方面,發揮了老師在學習、實踐和生活中對同學的引導和指導作用。從大三開始,結合老師的科研項目,實行教師和學生的雙向選擇,學生可以利用星期天、節假日和課余閑暇時間到老師的實驗室,在老師的指導下,直接參與到老師的科研活動中來,進一步鞏固所學理論知識,并將所學專業知識與老師的科研工作密切結合,提高了學生的創新意識,鍛煉了學生的動手能力。

篇5

關鍵詞:工科院校;生物醫學工程專業;生物實踐教學;教學改革

中圖分類號:G6421 423;Q 95-33 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0075-02

生物醫學工程(Biology Medical Engineering,BMI)是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的,其主要是運用現代自然科學和工程技術的原理和方法,從工程學的角度,在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系,揭示生命現象,為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科,多學科的高度綜合交叉是生物醫學工程的特點[1]。自上世紀70年代末以來,國內許多醫學院校、綜合性大學、理工科大學及相關科研機構都設立了生物醫學工程專業,涵蓋了生物信息、醫療儀器、生物材料、生物工程等多個專業方向,課程設置主要包括工程類課程和醫學類課程,旨在培養具有各方面能力的復合型人才[2]。

在生物醫學工程專業的培養體系中,實踐教學是培養大學生的創新意識、創新思維和創新精神、提高整體教學質量的根本保證和有效途徑[3]。南京郵電大學生物醫學工程專業是在學校原來的信號與信息處理等優勢學科的支撐下發展起來的,因此在醫學信號處理、醫學圖像處理、生物傳感和生物信息學等領域積累了雄厚的師資和科研力量,上述領域的實踐教學體系完善、教學平備。比較而言,學校在生物醫學領域的教學和科研上相對薄弱,特別是在生物醫學方面的實踐教學有明顯的不足,存在著師資力量缺乏、教學平臺薄弱、課時有限等問題。針對上述問題,我們從師資隊伍建設、資源優化配置、教學內容改革和教學方式更新等方面入手,對生物醫學工程專業的生物學實踐教學提出一系列改革措施,取得一定的效果。

一、生物學實踐教學存在的問題

南京郵電大學是傳統的工科院校,信息學科是學校的辦學特色。在工學為主體,以及“大信息”的背景下,學校的通信、電子、圖像和計算機等學科的科研氛圍濃厚、師資力量較強,相關課程的教學體系成熟、教學特點鮮明。上述相關學科的實踐教學已經構建了包括課內實驗、專題實驗、綜合訓練和生產實習一系列完善的實踐教學體系結構。但隨著我國生物醫學工程學科建設工作的開展,以及生物醫學領域研究和應用的快速發展,迫切的需要將更多的生物醫學知識融入到工程學知識中。為了擴展生物醫學工程專業學生在生物醫學領域的知識,激發學生的學習興趣,在生物學教學方面,我校目前開設了幾門生物學領域的課程,包括現代生物學、定量生理學和解剖生理學等。

由于學校在生物醫學相關學科的科研和教學缺乏基礎,因此這些課程的師資力量較為缺乏,實驗教學平臺也比較薄弱。此外,生物醫學課程多屬于理論加上實驗的課程,要求課時較多。以解剖與生理為例,理論課要講51個學時,實驗課也需要51個學時[4,5]。但我校生物醫學工程專業大綱,對解剖與生理課程只設置了36個學時的理論課以及4個學時的實驗課。因此,在這些課程的理論課教學上,需要大幅的調整以適應本專業學生的培養要求[4,5]。在實驗教學上,由于課時的限制,大多為演示實驗或參觀,學生缺乏動手實踐機會[6]。

筆者在調研學生對解剖與生理課程興趣、期望和要求時,有68.1%的同學表示對這門課程感興趣或非常感興趣(表1),并且有30%的同學希望能有動手實踐的機會(表2)。但我校目前現有的師資力量、實驗教學平臺和課時設置都不能滿足學生的這一要求,因此,必須采取有效的改進措施提高教學平水,滿足學生的學習要求。

二、生物醫學實驗教學改進辦法

1.培養專任教師隊伍。為了提高我校生物醫學領域的教學和科研水平,近幾年來,已引進多個生物醫學相關專業的博士和高級人才,構建了一個高學歷的教師隊伍。教師的專業和研究方向包括了分子生物學、蛋白質工程以及納米材料毒理等,這些教師的專業背景和知識體系完全滿足了現有的生物課程教學和實驗教學的需要。

2.完善實驗教學條件。為了提高實驗教學水平,同時為了滿足學校科研項目發展的需要,我校已于近幾年建設完成了生物醫學實驗室。實驗室的建設目標是建立一個以生物技術為核心,結合醫學診斷以及生物信息處理的多層次性和綜合性實驗基地,使學生系統化地學習和掌握全面的生命科學綜合實驗技能,以培養生物醫學工程領域創新性人才,同時為生物醫學工程專業的師生提供一個高水平的細胞、分子生物學實驗研究平臺,以加強不同學科間的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物學、細胞生物學操作平臺和蛋白結構測試和信息處理的表征平臺。在此平臺上,我們為學生設立了核酸分離和檢測,核黃素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指標測定等一系列的實驗。讓學生走進實驗室,觀看并親自動手操作,極大激發了學生的對生物學課程的學習興趣。

3.改革實驗教學內容和方法。除了加強教師隊伍和實驗平臺的建設,我們還通過多種教學方法和途徑改革實驗教學內容。針對生物類課程實驗課時不足的問題,許多教師針對生物領域的熱點方向開設了一系列的開放實驗項目,通過開放性實驗,讓學生走進實驗室和動物房,讓學生跟著老師學習一些基本的生物學實驗以及動物實驗的操作技能和方法[7-9]。

在教學中,教師積極鼓勵對生物醫學相關實驗有興趣并且有能力的本科生申報創新項目,鼓勵教師和學生并將畢業設計與創新項目相結合,以教師的科研項目為載體,讓學生在實踐中創新[10]。實踐以學生為主體,讓學生獨立查閱中外文獻,了解項目最新的國內外研究進展,設計實驗方案,學習各種新的實驗技術,掌握科學研究方法,這不僅有利于學生自主學習、解決問題的能力,培養創新思維,同時還加深例如學生對各種專業課程的理解以及對生物工程專業的認識。實踐證明,上述教學方法激發了學生的學習興趣,提高了學生的動手能力和操作能力,并培養了學生的團隊精神,取得了良好的教學效果。

同時學校還積極與南京大學、南京中醫藥大學、江蘇省中醫院等單位建立合作關系,帶領學生參觀實驗室,讓學生對生物醫學各領域的實驗室構成、具體運作有更直觀的認識。通過在大學和醫院等實習基地的參觀和關系,讓學生充分認識到生物醫學工程專業的學習目的和專業知識的應用價值。

生物醫學工程專業作為一門為生物學和醫學服務的交叉學科,生物學實驗課對生物醫學知識的學習和理解掌握領域非常重要。針對我校生物醫學工程專業的生物學實驗教學中存在的問題,我們開展一系列的教學改革與實踐,取得了很好的效果。極大地激發了學生的學習興趣,調動了學生的參與熱情,提高學生的實踐能力,并且為學生今后的工作和科研奠定了堅實的基礎。希望能在此基礎上,繼續完善現有的生物學實驗教學體系和教學方法,從而更好地促進生物學實驗課程建設和發展。

參考文獻:

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篇6

【關鍵詞】卓越工程師;3I特質;專業知識;能力;品德

近30年的改革開放推動了我國經濟的快速發展,同時為國際化高質量的工程技術人才提供了需求空間。然而,多項研究表明,我國只是工程教育大國而非強國,我國的工科學生面臨著不能滿足社會需求而產生的失業的壓力。在此背景下,教育部為貫徹《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010~2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010~2020)》,于2010年啟動了工程教育的重大改革項目“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)。“卓越計劃”的啟動對傳統的人才培養觀念和模式提出了挑戰。“如何培養合格的卓越工程師人才”成為各大高校,特別是國家和地方首批“卓越計劃”試點的高校和專業務必思考的首要問題。根據“卓越計劃”的要求與理念,很多高校提出了從專業基礎知識、能力和品德綜合素養三個方面進行卓越工程師人才培養的模式[1-2]。

1“卓越工程師”及3I特質涵義

教育部高教司相關負責人表示,希望通過“卓越計劃”的實施,能夠引導工程教育的改革方向,讓工程教育回歸工程。也就是說,“卓越計劃”希望培養的學生具備相應的工程技術和專業能力,具備追求卓越的精神和態度,能夠真正服務企業和社會。“卓越計劃”的實施不是培養能力超強的高級工程技術人才,而是要求培養具備知識、能力和品德綜合素養,即具備3I(Initiative,IndustrialandIntegrative)特質的現代工程技術人才。目前,清華大學、北京理工大學、東南大學等高校在卓越計劃的推動下,開始探索生物醫學工程專業卓越工程師人才培養新模式。但是這些高校大多是綜合性、或理工類院校,具有較強的工科背景和條件。然而對于醫學院校的生物醫學工程專業而言,工程技術基礎相對薄弱,不能夠復制其它高校的人才培養模式。因此,我們需要根據自身的背景與條件,摸索一套適合醫學院校生物醫學工程專業卓越工程師培養的3I人才培養模式。

2改革思路與應用

為了能夠真正實現知識、能力和品德綜合素養的培養,本校生物醫學工程專業從不同角度、不同層面滲透3I特質的培養理念,充分展現3I特質的人才培養模式。

2.1優化專業課程設置與實踐體系

由于生物醫學工程是新型交叉學科,具有多個研究方向,因此在本科的教育中也可以根據市場需求,細化專業方向,設置具有專業方向特色的專業基礎課程與專業課程。比如我校生物醫學工程專業設有一個醫療電子儀器方向,因此我們在該方向的課程體系中設置了各種醫學設備相關的課程,比如《醫學影像設備學》、《醫用治療設備》、《檢驗分析儀器》等課程。實踐體系主要包括專業實驗、見習、實習,學生競賽,科研實訓小組等。根據教育部關于實驗教學的指導意見,我校生物醫學工程專業在新培養方案的修訂過程中,對專業實驗的設置進行了大幅改革,大大增加了實驗教學的學時比例,加大了設計性、綜合性實驗的比重。為了鞏固學生的理論知識,提高學生學習的興趣和熱情,對低年級學生在課堂之外成立興趣小組,開展電子電路的初步實踐,培養學生的動手能力;鼓勵學生參加各類大學生競賽和參與教師的科研課題,培養學生的自學能力、分析問題解決問題的能力、創新精神和團隊意識,今年學科組成立了生物醫學工程專業科研實訓小組,由專業老師負責指導。

2.2建立校企合作平臺

根據專業方向,拓展更多相關的實習基地,建立長期有效的校企合作平臺,有針對性地培養學生對專業方向和專業知識的了解和學習,讓學生對本專業在社會中的應用領域和應用價值有初步認識,便于專業理論知識的鞏固和就業目標的確定。“卓越計劃”要求企業全程參與卓越工程師人才培養的過程,林健教授也對國內外校企合作的情況進行了分析,并提出參考方法與建議[3]。從2012年開始,我校生醫專業開始與一醫療器械公司開展合作辦學,開辦“卓越班”。該班由生物醫學工程專業選拔的學生組成,負責學生的職業素養培訓、大型醫療器械的授課和實踐、團隊精神和綜合素質的訓練等。

2.3注重綜合素質與品德培養

積極開展有意義的課外活動與鍛煉,提高學生的品德素養。在培養方案的修訂中,學校也考慮了這個問題,學校的公共課程很多增設了實踐課程;加大了社會調查與實踐、軍事理論的實踐等。

3改革效果與意義

目前,新的培養方案剛剛啟用,只有少數專業課程采用了新的課程設置。從學生的調查中發現,學生對實驗學時的增加比較滿意,他們有了更多動手鍛煉的機會。一些公共課程實踐學時的增加也提高了學生的學習熱情,比如思想政治課有更多機會去博物館、革命紀念館等地方參觀、學習;暑假有更多的社會實踐時間和機會去走入社會、了解社會。生物醫學工程專業的“卓越班”目前進展順利,通過3年的摸索,人數、課程及流程均已穩定。從學生、學校和企業三方的反映,該“卓越班”辦學效果良好,而且報名參加“卓越班”的學生人數每年呈遞增趨勢。基于卓越工程師培養的3I人才培養模式的目的在于促進教學、提高教學質量,為社會培養真正具備專業基礎知識、能力和品德綜合素養的工程技術人才。該模式注重學生興趣和市場需求,能夠使學生學習的目的更明確,對提高學生的學習興趣和熱情具有重要意義;注重能力培養,有助于提高學生的實踐動手能力、培養學生的自學能力和創新意識、提高學生分析問題和解決問題的能力;注重專業知識和實踐相結合,邊學習邊實踐邊鞏固,有助于改善教學效果和教學質量;注重品德的提高,充分體現“唯人”校訓理念。同時,3I特質的卓越工程師培養模式對教師也提出了更高的要求,對于提高教師的教學水平、改善教學方法與手段、提高教學質量與效果都具有重要作用和實際意義。

【參考文獻】

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篇7

科交叉的邊緣科學,它是用現代科學技術的理論和方法,研究新材料、新技術、新

儀器設備,用于防病、治病、保護人民健康,提高醫學水平的一門新興學科。

生物醫學工程在國際上做為一個學科出現,始于20世紀50年代,特別是隨著宇

航技術的進步、人類實現了登月計劃以來,生物醫學工程有了快速的發展。在我

國,生物醫學工程做為一個專門學科起步于20世紀70年代,中國醫學科學院、中

國協和醫科大學原院校長、我國著名的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學

科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物醫學工程專業的創建、1980年中

國生物醫學工程學會的成立,有力地推進了我國生物醫學工程的發展。目前,我

國許多高校科研單位均設有生物醫學工程機構,從事著生物醫學的科研教學工作

,在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

顯微鏡的發明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來,其意思是用

刀剖割,肉眼觀察研究人體結構。17世紀LeeWenhock發明了光學顯微

鏡,推動了

解剖學向微觀層次發展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進

一步觀察研究其細胞形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現,醫學領域相繼誕

生了細胞學、組織學、細胞病理學,從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平,難以分辨病毒及細胞

的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡,

使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體,研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電

子顯微鏡的發明都是醫學工程研究的成果,它們對推動醫學的發展起了重要作用

影像學診斷飛躍進步影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域

之一。50年代X光****和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法,而今天由于X線CT技

術的出現和應用,使影像學診斷水平發生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計算機體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機技術處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫生的信息量,遠遠大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前,螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經問世,能快速掃描

和重建圖像,在臨床應用中取代了多數傳統的CT,提高了診斷準確率[1]。醫學

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI),它不僅可分辨病理解剖

結構形態的變化,還能做到早期識別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在

早期價段的改變,有利于臨床早期診斷。可以認為MRI工程的進步,促進了醫學診

斷學向功能與形態相結合的方向發展,向超快速成像、準實時動態M

RI、MRS發展。根據核醫學示蹤,利用正電子發射核素(18F,11C,13N)的原理,

創造的正電子發射體層攝影(PET),是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體

把PET列為十大醫學生物技術的榜首。PET問世不過30年歷史,但它已顯示出對腫

瘤學、心臟病學、神經病學、器官移植,新藥開發等研究領域的重要價值[2]。

影像學診斷水平的不斷提高,與20世紀生物醫學

工程技術的發展密切相關。

介入醫學問世介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964年

)是最早使用介入技術治療疾病的創始人,他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行

擴張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(InterventionalRa

diology),這是醫學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功

地進行了首例冠狀動脈球囊擴張術獲得成功以后,介入性診療技術由于其創傷小

、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發

展,高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相繼問世,使介入性

診療技術發生了飛速進步,臨床應用范圍不斷擴大,從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證,并使診療效果明顯提高

,患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視為與藥物診療、手術診療

并列的臨床三大診療技術之一,也有人把介入診療技術稱之為20世紀發展起來的

臨床醫學新領域--介入醫學[3,4]。

人工器官的應用當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時,現代臨床醫

療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能,人們

稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀50年代以前,風濕性心臟

瓣膜病的治療,除了應用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外,對病損的瓣膜很難

修復改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技

術,在心臟停跳狀態下切開心臟,進行更換人工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修

補,使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科之所以能達到今天這樣

的水平,主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材

料、新技術的結果[5]。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病

晚期患者的生命,腎病治療學也因此有了很大進步。

現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關

節、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用,使千千

萬萬的患者恢復了健康。可以說,人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,

其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外,放射醫學、超聲醫學、激光

醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程

醫療技術等先進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果,綜上

可見,20世紀生物醫學工程的發展,顯著提高了醫學診斷和治療水平,有力地推

動著醫學科學的進步。

21世紀生物醫學工程展望縱觀醫學新技術誕生和發展的歷史,從倫琴發現

X線到今天X射線診療技術的發展,從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的廣泛應用

,從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世,從赫斯費爾德發明CT到今天

CT成像系統的應用,都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的

醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡,我們有理由預測21世紀新的醫學診療

技術可能在以下10個方面有重大突破和創新:

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化,遠程醫療信息網絡化,

診療用機器人將被廣泛應用。[6]

(2)介入性微創,無

創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技

術,納米技術和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

PET的問世和應用,形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診查系統將在21世紀問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發展,生物機械結合型、生物型人工器官將

有新突破,人工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展,植入型藥物長效

緩釋材料,藥物貼覆透入材料,促上皮、組織生長可降解材料,可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有新突破。

(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此,用于社區、

家庭、個人醫療保健診療儀器,康復保健裝置,以及微型健康自我監測醫療器械

和用品將有廣泛需求和應用。

(7)除繼續努力加強生

物源性疾病防治外,對精神、心理、社會源性疾病的防

治診療技術和相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發,研制精神分析、

心理安撫、生物反饋型診療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。

(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因,研制新型創傷防護裝置、生命急救

系統是未來生物醫學工程的重要課題。論文幫

(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代,有關分子生物學的診療新技術將快

速發展,遺傳、疾病基因診療技術,生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統將被廣泛應用。

(10)空氣污染、環境污染嚴重危害著人類健康,研究和開發勞動保護、家庭保

健、個人防護用的人工氣候微環境是未來不能忽視的問題。

1997年我國了關于衛生工作改革與發展的決定,提出了奮斗目標:“到2

000年,基本實現人人享有初級衛生保健”,到2010年國民健康的主要指標在經濟

發達地區達到或接近世界中等發達國家水平,在欠發達地區達到發展中國家的先

進水平。1999年國家科技部召開了“發展生物醫學工程技術戰略研討會”,國家

工程院開展了有關發展我國醫療器械工業戰略研究等,對推動生物醫學工程產業

發展、落實創新工程戰略布置起著重要作用。20世紀人類與疾病做斗爭,在醫學

診療技術上取得了重大成就;但面向21世紀的巨大挑戰,我們要動員起來,調整

政策,制定規劃,改革醫學研究教學的舊模式,發揮現代科學多學科交叉合作的優

勢,創建全新的生物醫學,為人民造福。

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篇8

關鍵詞:電子技術;生物醫學工程;問題驅動

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.130

1 引言

生物醫學工程是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的新興學科,其主要研究方向是運用工程技術手段,研究和解決生物學和醫學中的有關技術問題保障人類健康為疾病的預防、診斷、治療和康復服務[1]。多學科的交叉使得生物醫學工程不同于那些經典的學科,也有別于生物醫學和純粹的工程學。我校生物醫學工程專業是工程技術為主,醫學知識相結合的專業,以培養能在醫療儀器、醫學信息處理等領域從事研發、教學、管理等工作的人才為目標。電子技術在生物醫學工程研究和醫療儀器開發中有著重要作用,任何一臺現代醫學儀器或設備中都需要電子技術完成信息檢測與處理、系統控制等核心功能[2]。

“電子技術”包括模擬電子技術和數字電子技術兩門主要課程,課程的技術性和實踐性較強。通過理論知識的學習要求學生掌握電子技術的基本概念,基本電路和基本技能,同時相關的實驗培養學生的工程素質、動手能力、創新能力以及自主設計的基本能力[3]。目前,國內很多高校生物醫學工程專業開設的電子技術理論和實驗課程都普遍存在著一些問題:

(1)理論知識和實驗內容與生物醫學工程專業的關聯性不突出;

(2)偏重于理論教學為主,實驗為輔,學生被動的接受知識,學習興趣不高;

(3)實驗內容固定,驗證性實驗過多,缺乏學生自主創新的設計性實驗。因此,探索切實可行的適合于生物醫學工程專業的電子技術課程的教學模式與教學方法已成為提高電子技術課程教學質量的必然要求。

2 問題驅動法

問題驅動式教學方法近年來得到了很多教學人員的關注,在眾多的課程中得到了應用[4-5]。百度百科中定義:問題驅動教學法即基于問題的教學方法(Problem-Based Learning,PBL),區別于傳統的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教學模式是一種以學生為主體、以專業領域內的各種問題為學習起點,以問題為核心規劃學習內容,讓學生圍繞問題尋求解決方案的學習方法。

問題驅動教學法要求學生與教師轉變在傳統LBL教學中的固有地位,學生由被動的知識接受者轉變為主動的信息加工者和知識構建者,教師從知識的灌輸者轉變成為學生主動加工信息、構建知識的引導者。問題驅動教學法大概分為四個步驟:(1)提出問題;(2)分析問題;(3)解決問題;(4)結果評價[7]。教師在教學前期,要明確教學目標,設計執行方案,提出問題。在教學過程中,教師安排學生活動,引導學生自主分析,相互討論和交流。然后在分析的基礎上,讓學生們提出解決問題的方法,進行實踐。最后,對過程和結果進行評價。可以看出,問題驅動法能夠提高學生學習的主動性以及在教學過程中的參與程度,激起學生的求知欲。但是并不意味著教師的參與程度減少了,這種教學方法對教師的要求更高,教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。

《電子技術》課程作為是工科專業的基礎必修課,具有理論性和實踐性并重的特點。其課程內容、基本概念、技術術語、電路種類多,學生學習起來比較困難。為了提高電子技術課程的教學質量,很多學校都開展了電子技術課程的教學改革,其中問題驅動法就是選擇的新教學模式之一。但是,由于各種原因,如教學目標的定位、問題驅動法的理解、具體實施過程中的執行力等,基于問題驅動法的教學改革并不是一帆風順的。作為生物醫學工程專業的基礎必修課,《電子技術》又有其特殊性,其課程的教學目標側重于讓學生掌握面向生物醫學及醫學儀器的電子技術,如果理論知識和實驗內容與生物醫學工程專業的關聯性不突出,學生對于課程內容在專業上的應用不甚了解,就會影響到對后續專業課程的學習,甚至影響到將來從事生物醫學工程專業相關工作的能力。因此,有必要研究具有生物醫學工程專業特色的電子技術課程的問題驅動法。

3 問題驅動法的實施

進行問題驅動的教學模式,需要教師有效掌控和恰當引導。下面,主要從教師的角度來闡釋需要注意的問題,對問題驅動法的四個步驟進行分析。

(1)提出問題;在課程開始之前,教師要制定問題,需要其具有全局的概念,考慮各方面因素,包括:教學大綱、培養方案、授課教材等。在問題的選擇上應該考慮以下幾個方面[8]:

1)問題是否和某個單元的教學內容相關;

2)問題是否對學生具有吸引力;

3)問題實施的時間和硬件條件是否能夠保證;

4)問題是否聯系實際,是否與生物醫學工程專業的應用相關;

5)問題之間是否具有連續性,是否具有系統性;

為了突出生物醫學工程專業特點,問題設計必須貼近專業應用。問題之間最好具有關聯性,由小的模塊小的問題,最終組合而成大的模塊大的系統,解決與專業相關的問題。

舉例說明:在模擬電子技術中,所選用的教材為高等教育出版社出版,童詩白、華成英主編的《模擬電子技術基礎第四版》[9]。根據教材中的內容,結合生醫專業應用,可以圍繞心電信號檢測儀的各個模塊展開,設計以下問題:微弱生理信號放大、信號濾波、非矩形波整形為矩形波、直流電源設計。下表1中顯示設計問題與教材章節的知識點對應。從表中可以看出,除了第九章的內容沒有體現,其他章節的知識在問題中均有涉及。由于學時的限制,教材第九章的功率放大電路目前并不在本校生物醫學工程的模擬電子技術教學大綱中。

在布置問題的時候,加入情景帶入,首先向學生講解人體心電信號的特點,心電監測的臨床意義,再提出心電監測儀的采集、放大、濾波、整形、供電問題。其中在信號放大部分,涉及的知識點較多,要對前級放大和后級主放大進行分開設計和說明。隨著課程內容不斷深入,問題不斷得到解決之后,可以將各個模塊組合,并加入右腿驅動電路或50Hz陷波電路,實現簡易的心電信號檢測電路。最后的整體電路進行實際人體測試,用示波器觀察信號,這樣學生在學習模擬

電子技術知識的同時,鍛煉了實踐動手能力,還能與專業應用結合起來,了解電子技術知識在生醫專業中的用武之地,一舉三得。

(2)分析問題;在課程教學中,教師按照進度向學生一一展示問題,引導學生根據所學知識,對問題進行分析。在這個階段,教師需要做到以下幾點:

1)引導學生進行分組,任務分配;

2)引導學生對問題內容進行分析;

3)引導學生將問題與所學知識相關聯;

4)引導學生文獻查閱資料;

由于學生的基礎有限,在這個階段,可能會遇到以下情況:對問題的分析存在偏差,無法與知識點相結合、查閱獲取文獻的能力不足,教師要及時的提供幫助,在學生為主導的前提下,掌控整體過程。

(3)解決問題。在問題分析完成的前提下,學生提出解決問題的方案,并具體實施。教師需要考慮的是:

1)方案是否具有可行性;學生所提出的方法是否合理正確。對于存在問題的方案,是放手讓學生嘗試,還是進行適當的干預提示其改正,需要教師結合具體情況進行操作。

2)方案實施是否順利;方案的實施需要時間與精力的付出,《電子技術》中的問題解決往往需要實際的電路焊接和調試環節,課程的學時如何安排,硬件實驗環境如何保證是教師需要考慮和協調的。此外,對于初次進行電路制作的學生,教師運用經驗為學生提供元器件選擇和購買、電路焊接及調試訓練等實踐方面的幫助,也是必不可少的。

解決問題的整個過程由學生完成,教師不可代辦,但是在適當的時候提供幫助,能夠提高完成效率,保證進度。

(4)結果評價。對于整個過程中學生的表現,需要比較客觀的評價。常用的方法將自我評價、小組互評、教師評價三個方面相結合。

自我評價是學生回顧和反思過程中的得失,對自我形成清楚客觀的認識。小組互評是組間成員根據參與度、貢獻度、工作表現、溝通能力等對組員同學進行分析點評。

雖然在問題驅動的教學模式中,教師的身份發生了轉變,但是并不意味教師的地位和重要性降低了。教師要密切關注學生的狀態和表現,最終對其進行評價。為了激勵學生,幫助學生正確認識自我,樹立學習后續課程的興趣和信心,教師在對學生進行評價的時候要注意以下幾點:

1)評價公正,也不忘因人而異;對待學生的評價要做到客觀中肯,但是也需要考慮學生的差異性。成績優異的學生與基礎較差的學生在小組中的分工不同,貢獻度有區別。為了激發學生的積極性,教師的評價不能采用單一標準,而是應該多元化,從合作精神、交流能力、文獻收集、電路制作、文字編寫等各個方面入手,照顧到各個層面的學生。

2)評價能力,也不忘評價態度;對待學生的評價不光要考慮其知識與技能,還要注重他們在情感、態度方面的表現。課程內容的學習只是一個方面,關注學生知識技能之外的情意發展,有助于其更長遠的進步和成長。

3)評價結果,也不忘評價過程;教師的評價不應該過分關注最終解決問題的結果是否正確,而是要側重于學生在分析問題、解決問題的過程中所表現出來的能力、態度和情感。學生在過程中的提升和收獲,才是教育的主要目的。

4)評價個人,也不忘評價團隊;教師的評價除了針對學生個人,還要涉及到團隊。強調團隊的分工合作,有利于培養學生交流溝通,與人協作的能力。

4 結論

問題驅動法能夠提高學生學習的主動性,激起學生的求知欲,其教學模式十分適合《電子技術》此類工程性和實踐性較強的課程,在許多高校教學改革項目中得到應用。生物醫學工程專業的電子技術課程要與學科特點相結合起來,因此問題驅動法的實施既有與其他課程的共性,也有其自身特點。教師在問題的設計環節,要結合生物醫學工程專業的電子技術應用,讓學生在學習電子技術知識和技能的同時,對專業發展及就業方向有一定的認識,同時也為后續的專業基礎課打下基礎。

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    論文摘要:生物醫學工程(biomedical engineering,bme)是一門生物、醫學和工程多學科交叉的邊緣科學,它是用現代科學技術的理論和方法,研究新材料、新技術、新儀器設備 ,用于防病、治病、保護人民健康,提高醫學水平的一門新興學科。

    本文就其目前發展情況進行分析討論。

    生物醫學工程在國際上做為一個學科出現,始于20世紀50年代,特別是隨著宇航技術的進步、人類實現了登月計劃以來,生物醫學工程有了快速的發展。在我國,生物醫學工程做為一個專門學科起步于20世紀70年代,中國醫學科學院、中國協和醫科大學原院校長、我國著名的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物 醫學工程專業的創建、1980年中國生物醫學工程學會的成立,有力地推進了我國生物醫學工程的發展。目前,我國許多高校科研單位均設有生物醫學工程機構,從事著生物醫學的科研 教學工作,在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

    一、顯微鏡的發明

    “解剖”一詞由希臘語“anatomia”轉譯而來,其意思是用刀剖割,肉眼觀察研究人體結構。17世紀lee wenhock發明了光學顯微鏡,推動了解剖學向微觀層次發展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進一步觀察研究其細胞 形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現,醫學領域相繼誕生了細胞學、組織學、細胞病理 學,從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

    普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平,難以分辨病毒及細胞的超微細結構、核結構、dna等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡,使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體,研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電子顯微鏡的發明都是醫學工程研究的成果,它們對推動醫學的發展起了重要作用。

    二、影像學診斷飛躍進步

    影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域之一。

    50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法,而今天由于x線ct技術的出現和應用,使影像學診斷水平發生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水平。即計算機體斷層 攝影(computed tomography ct),即是利用計算機技術處理人體組織器官的切面顯像。x線ct片提供給醫生的信息量,遠遠大于普通x線照片觀察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已經問世,能快速掃描和重建圖像,在臨床應用中取代了多數傳統的ct,提高了診斷準確率。

    醫學工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(mri),它不僅 可分辨病理解剖結構形態的變化,還能做到早期識別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在早期價段的改變,有利于臨床早期診斷。可以認為mri工程的進步,促進了醫學診斷學向功能與形態相結合的方向發展,向超快速成像、準實時動態mri、mra、fmri、mrs發展。根據核醫學示蹤,利用正電子發射核素(18f,11c,13n)的原理,創造 的正電子發射體層攝影(pet),是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體把pet列為十大醫學生物技術的榜首。pet問世不過30年歷史,但它已顯示出對腫瘤學、心臟病學、神經病學、器官移植,新藥開發等研究領域的重要價值。影像學診斷水平的不斷提高,與20世紀生物醫學工程技術的發展密切相關。

    三、介入醫學問世

    介入醫學是一種微創傷的診療技術。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技術治療疾病的創始人,他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行擴張治療取得成功。1967年margulis首先使用過介入放射學,這是醫學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年 gruenzing成功地進行了首例冠狀動脈球囊擴張術獲得成功以后,介入性診療技術由于其創傷小、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發展,高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造 影(dsa)、射頻消融技術以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相繼問世,使介入性診療技術發生了飛速進步,臨床應用范圍不斷擴大,從心血管、腦血管、非血管管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證,并使診療效果明顯提高,患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視為與藥物診療、手術診療并列的臨床三大診療技術之一,也有人把介入診療技術稱之為20世紀發展起來的臨床醫學新領域--介入醫學。

    四、人工器官的應用

    當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時,現代臨床醫療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能,人們稱這種裝置為人工器官(artificial organ)。如20世紀50年代以前,風濕性心臟瓣膜病的治療,除了應用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外,對病損的瓣膜很難修復改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技術,在心臟停跳狀態下切開心臟,進行更換人工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修補,使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科之所以能達到今天這樣的水平,主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材料、新技術的結果。

    腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病晚期患者的生命,腎病治療學也因此有了很大進步。

    現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關節、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用,使千千萬萬的患者恢復了健康。可以說,人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

    此外,放射醫學、超聲醫學、激光醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程醫療技術等先進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果,綜上可見,20世紀生物醫學工程的發展,顯著提高了醫學診斷和治療水平,有力地推動著醫學科學的進步。

    五、生物醫學工程展望

    縱觀醫學新技術誕生和發展的 歷史,從倫琴發現x線到今天x射線診療技術的發展,從朗茲萬發現超聲波到今天b超診斷的廣泛應用,從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天mri的問世,從赫斯費爾德發明ct到今天ct成像系統的應用,都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的醫學新技術。

    (一)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化,遠程醫療信息網絡化,診療用機器人將被廣泛應用。

    (二)介入性微創,無創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技術,納米技術和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

    (三)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著pet的問世和應用,形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診查系統將在21世紀問世。

    (四)生物材料和組織工程將有較大發展,生物機械結合型、生物型人工器官將有新突破,人工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

    (五)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展,植入型藥物長效緩釋材料,藥物貼覆透入材料,促上皮、組織生長可降解材料,可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有新突破。

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1.1學分、學時改革生物醫學工程專業共計170學分,理論教學16學時折合1學分,實驗教學32學時折合1學分;總課時控制在2500-2700學時范圍以內。

1.2課程體系設置改革根據教學環節科學性、系統性、綜合性和連續性的要求,課程設置分為通識教育、學科基礎教育、專業教育、實踐教育四個課程平臺,每個平臺包括若干模塊,模塊下包括若干課程。課程按性質分必修和選修兩類。選修課學分占總學分的比例高于20%。另外還加大了實踐教學在課程設置中的比重,實踐教學環節學分超過了總學分的25%。

1.2.1通識教育課程平臺為完善學生的知識結構和提高學生的綜合素質,根據生物醫學工程專業人才培養目標的要求,設置通識教育課程。取消了原培養方案中的計算機應用基礎課程,調整了部分通識必修課的開課學期,增加了程序設計語言的實驗學時。

1.2.2學科基礎教育課程平臺學院經過多次研討,在原有2009版培養方案的基礎上重新落實了生物醫學工程專業部分基礎必修課的課程名稱、涉及的課程內容、開課學期及理論與實踐學時的比例,并將原基礎選修課中的醫用化學和臨床生物化學與檢測分析合并為一門課程醫用化學與生物化學。

1.2.3專業教育課程平臺該平臺由必修課和選修課兩個模塊組成。專業必修課是該專業必修的核心課程,反映最新的研究成果,體現科學性、前沿性。經過多次論證,將原2009版培養方案中的專業必修課生物醫學工程概論改為生物醫學工程導論;專業選修平臺的電子線路設計(電賽課程)由原2009版培養方案中第4學期調整為第3學期開設。

1.2.4實踐教育平臺該平臺由通識教育課程中的實踐教學部分、社會實踐、教學實習、課程設計、畢業實習、畢業論文(設計)、創新實踐活動等模塊組成。

2改進教學模式,加強課堂教學

2.1改革專業選修課的自由選學方式教師根據其研究領域知識體系的要求,指導學生選修課程系列,輔導學生自學,并帶領其在相關領域進行科研實踐。這樣既可以使學生充分自主地設計將來的學習工作方向,又可以發揮教師在某領域的特長,同時也給教師的思維和研究工作注入新鮮活力。

2.2提高中青年教師教學水平在每個學期的第7-11周,組織聽課小組集中對中青年教師進行聽課檢查,發現中青年教師在教學中存在的問題并給予很好的指導;積極鼓勵中青年教師觀摩或參加教務處組織的各類教學比賽,在比賽中讓教師意識到自己在教學中存在的不足,進而更好地提高教學水平。

2.3調整教師隊伍結構,促進師資隊伍建設

2.3.1科學管理,穩定教師隊伍深化生物醫學工程教育內部管理體制的改革,形成獨特的管理機制,對有效促進教育師資隊伍的建設意義重大。采取一些傾斜政策,如特殊崗位和基礎科研等級別、待遇崗位津貼制度,吸引和穩定優秀拔尖的學術人才與技術人才。同時建立合理有效的激勵機制,保持教師的積極性和工作的熱情。

2.3.2加強多方的交流與合作,提高教師素質,促進科技創新生物醫學工程是以理、工、醫為基礎的跨度大、綜合性強的學科,只有在理、工、醫三者結合的前提下才能解決,其間涉及的學科廣人員多,必須密切合作。另外,學校組織應生醫專業骨干力量,深入到行業、企業進行調查研究,認真研討各專業的知識結構和能力結構。

3加強實踐教學

生物醫學工程學科是一門實踐性很強的學科,只有在實踐中才能產生醫學與工程技術的結合點和突破口,必須在實踐中操作才能提高技術水平,才能找到創新的源泉和發展的方向。加強實踐教學,改革原有的模式,是教學改革的重中之重。

3.1實驗課改革改革原來的實驗教學方法,增加實驗時數,提高實驗教學的地位。實驗是培養學生獨立分析和解決問題能力的一個重要的環節,是進一步掌握和理解理論知識的鑰匙,也是后續實習及工作的基礎。為此需要把實驗從原來是理論課的附屬地位,提高到和理論課一樣重要的地位。

3.2形成較成熟的電子設計競賽、創新課題指導小組吸收青年教師到培訓隊伍中來,增加指導教師數量,形成完善的培訓體系,在學生中加大宣傳力度,增加競賽學員的數量與質量,爭取為學院增加榮譽。

3.3創新實習與就業結合模式實習與就業相結合是實踐教學的最后環節,利用實習基地資源,提高實習質量與效果,為選人用人和實習學生就業提供了機會。針對想畢業直接工作的學生,學校利用建立的企業實習基地,提前推薦學生進入企業實習。目前,學院已與藍韻網絡有限公司等多家公司建立了實習合作基地,部分優秀的學生可被實習基地單位留用就業,進一步提高學生的就業率。

4結語