生物医学工程与生物技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇生物医学工程与生物技术，期待它们能激发您的灵感。

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【关键词】医学；职业技术教育；生物医学工程

【中图分类号】R318.0-4 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）02-0316-02

基金项目：重庆市教委人文社科基金资助项目（10SKS02）

随着近20年来世界范围内高新技术的迅猛发展，职业教育在形式和数量上都有了突飞猛进的增长。基于此，联合国教科文组织（UNESCO）推出最新版本“国际教育标准分类”ISCED1997，虽然将高等职业教育仍定位于ISCED5为“第三级教育第一阶段”，但是作为“不直接通向高等研究资格证书”（not leading directly to an advanced research qualification）获得的教育层次，它将初版中分属两个不同层次的大学专科（原ISCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士学位以外的研究课程”（原ISCED7中的博士前课程部分）纳入了同一层次之中，从此突破了高等职业教育（尤其是在中国）仅仅局限于专科层次的教育瓶颈，为各类职业教育建立本科乃至硕士层次的教育提供了可能[1]。与普通本科教育并行的“立交桥式”发展之路由此拉开序幕。目前我国由于临床医学、中医学、口腔医学、药学等专业要求学生掌握一定的科学技术知识以达到“能进入一个高精技术要求的专门职业”。医学本科院校在医学主干专业的人才培养定位与水平上均高于医学类高职高专院校。本文将以生物医学工程学的国内外现状为例，来探索职业教育互补于普通医学本科教育的发展之路。

1生物医学工程国内外发展现状

生物医学工程学是理、工、医相结合的边缘学科，是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法，从工程学的角度，在不同层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病治病、促进健康提供新技术手段的一门综合性的高技术学科。

1.1 80年代起生物医学工程学步入新起点 50年代是生物医学工程学发展的初期，工程技术与生物医学间的交差、渗透是从临床医学开始的，其中尤以人工器官的出现，可视为现代医学的一个重大特征。在经历了60年代的早期发展和70年代以医学影像技术为代表，所标志的生物医学工程学取得突破性进展的基础上，80年代起，生物医学工程学除继续向临床领域横向扩展外，开始在向纵深方向发展方面出现新的转折。如医学影像技术中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超声诊断装置、图像文档与通讯系统等；出现了全实验室自动化系统、体外碎石机和除颤器等治疗装置以及微波、射频、激光、超声等各种治疗技术。

1.2 90年代与更多的学科交叉、融合 组织工程：是生物医学工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学，以及临床医学等学科间的不断交叉、渗透与融合，而形成的新的前沿科学。所涉及的组织有软骨、皮肤、胰腺、肝脏、肾脏、膀胱、输尿管、骨髓、神经、骨骼肌、肌键、心瓣膜、血管、肠、等，其中皮肤已有初步产品进入临床应用。我国自90年代初开始了有关的基础研究工作，并列入了国家重点基础研究发展规划（973），成为国家的重点支持项目。生物芯片：在实施人类基因组计划的推动下，DNA微探针阵列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一时间内分析大量的基因，实现生物基因信息的大规模检测。微米/纳米技术：是指量度范围分别在0.1？100微米（？m）和0.1？100纳米（nm）内的物质或结构的制造技术。其最终目标是，人们将按自己的意志直接操纵单个原子、分子或原子团（小于10nm）、分子团，制造具有特定功能的产品，包括纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米显微学等等新的高技术群。我国在大尺寸纳米氧化物材料制备方面，已成功地研制出致密度高、形态复杂、性能优越的纳米陶瓷，从而进入了国际领先行列。日本研制出的“万能医用微型机器人”，可在不损害任何人体器官的情况下，沿着血管或胃肠道行进到发病部位进行检查，医生可指令机器人取组织样品、直接释放药物、清除血栓、切断或接通神经和进行细胞操作等精细手术。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美国、日本和欧洲等均已将HHC作为重要内容列人21世纪的生物医学发展战略，成为优先资助的领域之一。即将家庭保健管理系统、疾病早期预报、家庭治疗和康复仪器、家庭急救支援系统等技术和产品作为重点开发项目。我国开展HHC的研究与开发以家用治疗产品为最多。通过采用电话传输监护网的方式进行心脏监测和急救，已在我国北京、上海、天津、南京、广州等大城市相继开展起来。

1.3 生物医学工程学传统领域的发展 生物材料：自50年代出现合成高分子材料以来，生物材料取得了很大发展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，医用金属材料，无机生物医学材料，以及由活体材料和非活体材料构成的杂化生物材料，几乎在临床医学各个领域得到广泛的应用，并最终导致了标志着本世纪现代医学重大特征之一的人工器官的出现；在此基础上，90年代生物材料又在向着复合/杂化型、功能型和智能型的方向发展。医学影像技术：在生物医学工程学中，像X射线、超声波、磁共振、放射性核素、红外线等物理源的医学影像技术，对医学的发展起了很大的推动作用，数字化、网络化、综合化已成为目前医学影像技术的总体发展方向。生物医学工程学所涉学科尚有生物力学、医学电子学、人工器官等等。

2国内生物医学工程专业建设情况

生物医学工程专业属工科专业，具有很强的多学科交叉性和前沿性，强调数理科学、电子信息和计算机技术等理工科知识与生物医学知识的有机结合。本专业课程设置除数理化及工程基础课外，主要专业课程有：电路、信号与系统，模拟与数字电子技术，数字信号处理，生物医学传感器与检测技术，微机原理与应用，单片机在医学中的应用，生命系统分析与仿真，生物医学信号处理，生物医学仪器，医学成像技术，医学图像处理，医学超声波，工程生理学，人体解剖学，组织胚胎学，自动控制，计算机与信息系列课程等，并开设多个专业课程设计，做到教学与实验设计并重。目前国内开设生物医学工程专业的学校，一部分是医科院校，一部分是各大综合类院校。排名前十的有浙江大学、四川大学、上海交通大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、清华大学、华中科技大学、南方医科大学、大连理工大学。而在香港大学，生物医学工程学由工程学院与医学院合办，学生将学习到有关工程和生命科学的原理，理解不同类型的先进医学工程系统之设计和运作，掌握工程技术在医学领域的应用。

3医学职业教育可以在生物医学工程专业中寻找“立交桥式”发展契机

医学职业教育类院校，应该与本科院校错位发展。以生物医学工程专业为例，应该培养计算机网络技术服务和各类大型医疗设备的操作与维护方面的专业人才；计算机网络技术包括：数字化医学中心，医学图象处理及多媒体在医学中的应用，生物信息的控制及神经网络生物医学信号检测与处理。要求学生深入掌握电子技术，计算机技术，信息处理理论医学与工程相结合的科研能力，解决生物医学领域中的科学研究，医疗仪器研制，产品开发以及大型医疗设备的操作，维修管理等问题，同时也能胜任其他领域的电子技术及计算机技术。学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识，受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练，具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。

3.1 生物信息技术 实现生物技术和信息技术以及其他学科的有机结合，发展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，发展疾病检测的新方法和新技术，发展研究药物与靶标作用的新方法，发展基因组数据、蛋白质组数据和结构基因组数据的计算机处理、分析和可视化方法，解析生物大分子结构和功能之间关系等，提高生物信息处理、分析和利用的水平，为我国生命科学和生物技术的源头创新奠定基础。

3.2 医学图像与医学电子学 医学图像处理和分析、计算机辅助诊断和治疗、医学物理等，以及生物、医学和工程学等领域理论和方法，并通过这些学科的交叉形成了新型学科。

3.3 生物与医学纳米技术 包括纳米生物材料、纳米生物器件研究、纳米生物技术在临床诊疗中的应用、纳米材料与器件的计算模拟。

3.4 生物与医学纳米技术 生物医用材料研究，用于人体、器官的诊断、修复、替换或增进其功能。

3.5 医学信息学及工程 应用系统分析工具这一新技术来研究医学的管理、过程控制、决策和对医学知识科学分析。

4以生物医学工程为例，探讨医学职业教育的前景

生物医学工程专业修业年限为四年或五年。授予学位是工学学士。就业前景良好，由于科学技术的发展，各类大型医疗设备的应用越来越广泛，大型医疗设备的操作、维修及管理人员是各大医院及公司急需的人才。毕业后可从事医学机构中医疗器械的维护、使用、销售和和医疗电子系统的开发与维护，辅助医生观察、诊断、治疗疾病。职称由卫生部组织统一考试评定，颁发临床医学工程技术（初级士、初级师、中级等）证书。

医学职业教育不仅要解决国家发展急需的基层卫生人才的培养问题，更重要的是要引领区域经济向先进领域拓展，提升地方行业水平。建设西部教育高地，需要在技术类专业中大胆创新，走别人没有走过或者没有走出规模的路。其重要意义体现在以下几点：①医学应用技术类专业虽然具有办学成本高、难度大等不利因素，但也具有技术含量高、可直接转化为现实生产力的巨大优势。②医学应用技术类专业走向产业化，对引领区域经济发展、拓展地方行业布局和提升地方行业水平都具有重要的现实意义。③医学应用技术类人才培育专业群的建成，将为地方输出高素质的技能型人才，同时也能提供高水平的就业岗位，有助于拉动地方经济，整体提高地方生产力。④医学应用技术类专业人才的聚集，与提高区域人才质量、推动地方经济发展进程直接相关。斯坦福大学在成立之初不被看好，但坚持将硅谷建设与学校成长联系在一起，最终成为世界名校就是例证[2]。

5结语

在国家拉动内需、教育优先的有利政策指引下，在医学职业教育领域大力发展医学应用技术专业是切实可行的。用教学做一体化培养医学技术专业人才，为地方医学应用技术产业化发展提供智力支撑，其意义也是深远的。创立医学应用技术专业基本原则是按照专业设计，分步骤解决专业基本格局，建设教学做一体化生产性实训基地，逐步提升专业办学水平和内涵质量，最终构建具有影响力的专业群。在全国众多的医学类高职高专院校中同质化办学的现象非常突出，上海医疗仪器高等专科学校涉足生物医学工程领域外，还没有一所学校开设生物医学工程的相关专业[3]。现代医疗活动是建立在庞大的医疗仪器设备的辅助诊断和治疗基础上的，急需医学工程技术的大量人才。只有大力拓展医学相关技术领域的办学，才能真正在传统医学专业之外办出既有生命力又有制高点的医学职业技术教育。

参考文献

[1]Issenberg SB，Mcgaghie WC，Petmsa ER，Gordon DL，Scalse AJ.Features and uses of high―fidelity medical simulations that lcad to effective learning：a BEME systemic review.Medieal Teacher，2005；27：10-28.

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On Graduates' Gardening Plant Genetic Engineering

Principles and Techniques Teaching and Reform

CHEN Changming

（College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）

Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course， the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform， analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering， it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.

Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform

0 引言

基因工程是二十世纪八十年代在分子生物学和分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴学科。它的主要研究内容是体外将核酸分子插入质粒或其他载体分子，构成新的遗传物质组合，并将其转化到原先没有这类遗传因子的寄主细胞内，且能持续稳定地表达和遗传。因此，应用基因工程技术，人们可以按照自己的主观愿望，创造出自然界原本不存在的新生物类型。科研人员正是利用这一特征，已在提高农作物产量，改善品质，增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。园艺作物主要包含果树、蔬菜、观赏植物三大类经济作物，基因工程在园艺作物品种改良，关键基因的发掘，种质鉴定等方面有着重要的作用，如今很多农业院校园艺系相继开设了研究生的园艺植物基因工程原理与技术课程。

1 研究生基因工程原理与技术课程教学与实践改革现状

为了适应现代生物技术的飞速发展和达到培养高素质科研人才的要求，基因工程原理与技术课程已被设置为包括生物技术、生命科学、生物工程在内的生物相关专业、医学专业及农林专业本科生和研究生的必修课。由于基因工程技术在生物科学研究中的地位举足轻重，在众多综合院校和农业院校都开设了基因工程类课程，对基因工程类课程改革做了许多研究工作。阮小蕾等探讨了本课程在传统的理论和实验教学中存在的不足，结合笔者的教学经验，在教材建设、教学内容的改革与建设、实验配套的硬件与软件建设、实验教学安排等方面进行了探索，总结出了一套行之有效的理论和实验教学方法。姜大刚等对研究生基因工程实验教学改革进行了探讨。提出了以教学大纲为指导开展教学，做好课程规划;构建“和谐课堂”，重视教学效果;教学内容的与时俱进和不断充实完善;重视师资队伍建设，发挥骨干教师的模范作用;科研内容的渗入和应用等观点。马婧等针对园艺专业研究生的特点和人才培养要求，提出了根据课程性质，合理安排课程时间，针对专业特点，选择理论教学内容。并探讨了实验教学实践的方法，提出了采用小班教学，“高带低”的辅助教学模式。

2 园艺研究生植物基因工程原理与技术课程教学与实践存在的问题

园艺植物基因工程原理与技术是针对园艺专业低年级硕士、博士研究生的一门专业选修课程，包括基因工程原理讲授和实验技术操作两个部分。以笔者所在的华南农业大学园艺学院为例，该课程是针对园艺相关专业（包括果树学、蔬菜学、花卉学、园艺产品采后科学、茶学）低年级硕士和博士研究生开设的一门专业选修课程，该专业生源大部分为园艺专业本科毕业生，同时存在一些跨专业考研的与生物不相关专业的学生，他们在本科阶段没有学习过基因工程、分子生物学、植物生物技术等相关知识，相对来说，存在学生基础知识薄弱、专业背景复杂、研究方向多样等因素，这为园艺植物基因工程原理与技术课程在园艺专业研究生中的教学带来了一定的困难。除此之外，开设时间短，课时少，一些学校的实验条件有限等现实情况也成为了该课程开展的制约条件，另外由于很多同学以前没有做过分子生物学方面的实验，对基因工程实验的操作非常生疏，因此也必要对他们进行特别的指导与教学。针对以上问题，该课程应结合专业特色和教师个人科研工作，让研究生掌握一定的基因工程技术，为今后的研究和生产工作奠定基础，本文从课程的理论体系教学和实验设置等方面提出了课程改革的措施。

3 研究生园艺植物基因工程原理与技术课程教学改革措施

3.1 设计合理的园艺专业研究生植物基因工程原理与技术理论教学内容

园艺植物基因工程原理与技术虽然以实验操作为主，但离不开基本原理知识的讲述，传统的基因工程理论知识体系庞大而复杂，在有限的课时里（设计为30个学时），讲授者很难将所有相关知识一并传授给学生。因此挑选合适的讲授内容就显得尤为重要了。园艺专业研究生的研究对象主要为果树、蔬菜和花卉，运用植物基因工程技术的主要目的是对植物某一性状进行改良。所以在课程内容选择上应该以植物基因工程所要解决的主要问题为导向，带着问题和目标选择授课内容。讲授侧重于植物基因工程的相关内容，重点讲解核酸提取，目的基因的克隆，植物表达载体的构建，重组子筛选，农杆菌介导的转基因方法等内容。通过这些内容的教授，学生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理论知识，为将来从事相关的科学研究打下基础。随着现代基因工程技术的快速发展，基因工程的技术更新很快，除了基本的基因工程原理知识，也需要及时获得最新的用于植物基因工程，尤其是适用于园艺类植物基因工程的新方法和新技术，并整合到教学内容中，如最近出现的可用于园艺植物基因沉默的新技术TALEN和CRISPR/Cas系统等，与时俱进地更新教学内容，将新知识、新理论、新方法传授给学生。

3.2 合理安排实验内容

研究生教育应以科研为目标，园艺植物基因工程原理与技术课程的学习就是为研究生将来进行植物基因工程相关的科研活动打基础的，我们的课程教学与设计也要以园艺植物研究为导向，巧妙进行实验设计，合理安排实验内容。植物基因工程相关的实验方法和技术非常多，应选择适合园艺专业研究生的实验内容。选择内容的标准主要有三个方面：第一，实用性原则，现在我们园艺学院科研项目所需的基因工程操作主要有基因克隆、载体构建、表达分析、基因遗传转化等，所以我们着重从这些方面入手，设计实验，让学生对将要从事的基因工程方面的实验有一个整体的认识;第二，创新性原则，基因工程技术发展了这么多年，出现了很多新的技术，然而在我们的实验教学过程中，一直沿用最基本的实验操作模式，因此在现有实验的基础上加上一些近年来新发展的技术可培养研究生科研上与时俱进的思维，如我们可在实验的内容加上生物信息学的内容，或者学生采用电子克隆技术得到的基因序列，设计扩增引物，用PCR的方法扩增，并送往公司测序，然后分析序列，以培养学生独立思考与探索的意识，而且现在用的实验指导书，实验技巧与知识已经陈旧，有必要增加新的基因工程操作技术到本课程的实验指导书中;第三，合理性和可操作性原则，园艺研究生有别于其他生物专业的研究生，他们的生物技术，生物化学以及分子生物学方面相关知识比较薄弱，所以在实验过程中的实验内容及时间安排应循序渐进，合理有序，首先从学生们易于接受的DNA提取、PCR以及凝胶电泳入手，再进一步到载体构建及基因表达，实验操作过程中分组进行，每组4～5人，每一组由一个实验经验丰富的高年级研究生任指导组长。

3.3 理论联系实际，开展科研训练，探索原理讲授与实验技术操作最佳结合方式

园艺植物基因工程原理与技术不但注重理论知识的讲授和掌握，相关实验技术更是本门课程的精髓所在，本门课程的最终产出还是看学生是否能够完成基因工程相应的实验操作，并将实验手段和方法用于生产实践。然而基因工程的基本原理是理解实验技术的基础，是解释实验技术和开发新的实验技术的必要支撑。如何将实验原理的讲授与实验操作的实施有序有效结合是开好该门课程的关键，可从以下四个方面考虑：第一，理论课与实验课时间顺序的安排，例如是先讲理论还是先做实验，是穿行，还是依次完成;第二，理论课与实验操作课的衔接性探索;第三，理论课与实验课讲授内容的分配，如在实验课中，相关实验注意事项及实验技巧需要强调，除此之外还会涉及一些实验原理，因此要探索实验课中应该重点讲授哪方面的实验原理;第四，在实验过程中让学生对实验结果逐步运用相关理论进行分析并制定下一步实验计划，让学生主动地参与到实验的设计与实施中，在实验中将各章节知识相融合，理论与实践相贯通。

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发酵工程PBL改革人类对于发酵现象的研究由来已久，发展到今天，发酵工程已然与基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程，并称为生物技术的五大工程。也是高等院校生物技术类专业的必修主干课程，其研究内容与物理、数学、化学、微生物、设备等多有交叉，且更注重实践应用。医学生物技术是生物医药产业必备的核心技术，医学生物技术专业的特点决定了其更倾向于培养学生同时掌握生物技术、检验医学的基本理论和技术，基础医学、临床医学的基本理论和技能的能力，面对医学生物技术产业的发展趋势对人才培养提出的更高要求，如何提高发酵工程课程的教学质量，改进教学方法，不断增强学生综合素质和实践能力，显得至关重要。

在传统的发酵工程教学过程中，存在着很多问题，如教师讲、学生听的填塞式教学模式还没有被完全打破，教学与实践结合不紧密，学生积极性激发不够。为了解决以上问题，近几年来笔者所在学校对发酵工程课程的教学内容、教学方法和手段、实验开设方式和教学评价体系等方面进行了多次探索与实践，并取得了一定的成绩。

一、培养目标

教育部2012年了《国家教育事业发展第十二个五年规划》，强调应用型、复合型人才的迫切需要，因此医学院校发酵工程专业课程也应以培养适应现代化建设和社会发展需要的，具有创新精神和较强实践能力的复合型、应用型医药、生物技术专门人才。

二、教学内容的改革

发酵工程是一门与生产实践密切相关的学科，为了让学生能够更深入的了解发酵的理论知识和实验技能，我们综合了科学出版社、高教出版社和化学工业出版社出版的高等教育“十二五”规划教材，全部教学内容涉及发酵工程上游的菌种选育、发酵机制、发酵动力学、工业培养基及原料处理、灭菌与空气除菌，中游的发酵设备及放大、发酵过程优化及控制，及下游的产物回收与精制、发酵产品工艺和应用。同时，为了加强学生对课程理论知识的记忆和理解，我们还设立了发酵罐使用、基因工程菌种选育、高密度发酵、高通量筛选、乳酸发酵等多种实验课程。课程最后还带领同学到合作的生物制药或是诊断试剂等发酵生产企业参观，进一步将学校学习和实际生产联系起来，不仅有利于学生对理论知识的掌握，更有利于学生的就业和未来发展。

三、教学方法和手段的改革

医学院校最常采用的一种教学方法和手段就是PBL教学，全称为problem-based learning，即以学生为主题，以问题为导向，激发学生自主学习的能力。本课程亦将PLB教学引入发酵工程课程的教学当中。在教学过程中，学生组成学习小组，针对某些实际发酵过程的难题、知识点等问题，每组集体学习，建立解决问题的假设，并讨论解决方案的可行性，最后进行总结分析。在PBL教学实践过程中，学生们完全依靠自己的学习来发现问题、讨论问题、拓展问题，并解决问题。所以加深了他们对知识点的记忆和解决问题的能力，不会再出现考试结束记忆全无的情况。

为了让学生在课堂上学到更多的知识及视听享受，我们花了大量的时间即精力制作了大量精美、内容充实的多媒体课件，并伴有大量的动画演示，比如，发酵罐、灭菌过程、发酵过程和培养基配置过程。突触重点和难点，做到理论和实践相结合的教学方法。

四、教学评价体系改革

合理的教学评价体系有利于尽快发现教学过程中的问题，改进教学方法，提高教学质量。在发酵工程教学评价上，我们采用问卷调查的形式，从总体教学效果。教师组织实施情况和学生主观感受三个方面评价。总体教学效果分优秀、良好、一般、差四个等级建立教学评价体系。

五、考核方式改革

我们将课程的成绩考核分为3部分，即平时成绩（10%，包括出勤率和PBL课程）、实验成绩（30%，包括实验理论考试、实验操作考试和实验报告）和期末成绩（60%）。企业发酵工程参观后，还会让学生完成一份对发酵生产过程的体会论文，让学生切身体会到发酵工程的乐趣。

六、教学实践面临的问题

发酵工程在本校生物技术专业开展以来，教学成果显著，但是由于实施时间较短，经验和现有教学条件不足，难免不出现一些问题。具体表现在设备的欠缺、网络信息平台建设不完善，没有形成完整的视频教学，图书馆数据跟不上时代的发展，缺少有PBL教学能力和经验的老师，这些也限制了本校发酵工程课程的进一步发展。

七、总结

经过几年的教学实践，我们已经形成了一整套发酵工程的教学模式，并积攒了很多教学经验，取得了很好的教学成果，培养的学生也能很好的适应社会需求，将教学和就业紧密的结合到一起，实现理论知识和实践技能的完美统一。相信通过我们的努力，未来医学院校发酵工程课程也会取得可持续的发展，具有良好的前景。

参考文献：

[1]陈梦然.高校教师专业发展的基本标准.高校教育管理，2013，（02）：63-9.

[2]甄德山，白益民.有关教师素质研究中的几个问题.教育改革，1994，（01）：16-8.

[3]张磊，王会岩，姜勇，李艳.基因工程课程多媒体教学的体会.课程教育研究，2015，（25）：201.

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1.国外生物医学工程产业现状概述

生物医学工程产业是目前全球发展最快、贸易往来最活跃的产业之一。20世纪80年代以来，全球生物医学工程产业（医疗器械）销售额年增长率一直保持在水平。BME产品的国际贸易额每年以25%的速度增长，销售利润可达50%以上。因此，美国、日本、德国和法国等发达国家投入了大量人力和财力，发展BME高科技产业，抢占国际市场。全球范围内，BME产业的主要产地在美国、欧洲和日本，美国是最大的生产、使用和出口国，其次是日本、德国和法国。

2.我国生物医学工程产业现状

随着电子技术、计算机技术与生物材料科学的发展及生物医学工程学科的兴起，我国BME工业获得了进一步发展的理论基础和技术源泉，从而带动了整个产业的技术进步和新发展，走上了 BME科技产业的道路，但与国际先进水平的差距依然非常明显，主要表现为民族产业不强，高、精、尖的BME产品依赖进口现象严重，加快了医疗费用的高速膨胀；由于我国BME产品档次低可靠性不高、缺乏创新能力等原因，难与国外产品抗衡；BME产业虽然数量众多、但组织规模不大和产品档次低，难于参与国际竞争。但我国人口众多，BME产品需求量又相当大。所以，发展中国的生物医学工程产业，改革中国的生物医学工程高等教育，已经刻不容缓。

3.生物医学工程产业化与生物医学工程学科教育

工程学突飞发展的今天，生命科学也在迅猛发展，尤其是近年来迅速兴起的生物技术给BME以极大的推动。生物医学工程作为典型的交叉、融合、边缘性的学科，其含义更深更广：不仅是工程学与生命科学、医学的交叉结合，也包括所有其他学科和生命科学、医学的交叉结合；不仅是工程技术的相应理论方法与生物医学中人体结构功能的交叉结合，而且要考虑工程技术的相应理论方法与生物技术的交叉结合。正是由于上述诸学科的相互结合和渗透，BME的研究已经深入到分子医学水平。

可以说有多少理工科分支，就会有多少BME领域，这种多学科的交叉融合涉及到几乎所有的理工学科和所有的生物学和医学分支，没有那一个学者、那一个科研结构可以涉足其全部。而且，BME所指的学科交叉，不是生物医学同那一个工程学科分支的简单结合，而是多学科、广范围、高层次上的融合。随着科学的进一步发展，各类学科都有了迅猛的发展，不断有新技术出现，而且专业基础也在变化，这些发展变化给生物医学工程学带来了新的挑战。我们有必要站在新的高度对生物医学工程学科和教育的一些问题做进一步的探讨和思考。

4.对我国生物医学工程高等教育思考

我国已有的BME专业大致可以分为两类：一类是理工科大学的BME专业，另一类是医学院校的BME专业。理工科大学的BME专业侧重点在于工科，以培养能从事BME研究、开发和生产的高级BME技术人才为主要目标，而医学院校的BME专业则培养能将工程技术与医学密切结合，能为医疗和医学研究部门进行工程技术服务，能从事医院医疗仪器设备的管理与质量保证工作的高级医学工程技术人员为主要培养目标。

生物医学工程学科在我国仅设一级学科，不设二级学科。我国生物医学工程高等教育始于20世纪70年代后期，20多年来，我国生物医学工程学科研究和高等教育已经取得了相当可观的进步，但从总体水平上看，与国外相比仍有相当大的差距。与我国国情和经济发展的需要很不适应，BME专业毕业生的社会需求缺口较大。

4.1 我国生物医学工程高等教育存在的问题

我国生物医学工程学科发展不平衡在研究方面，引进、消化、跟踪研究多，创新性研究较少；理论方法等应用性基础研究多，取得自主知识产权的应用研究较少。在学科建设和发展方面，主要集中在信息技术型生物医学工程学科，对材料技术型生物医学工程学科、生物技术型生物医学工程学科和医疗器械型生物医学工程等学科几乎没有涉足。

专业设置偏、少目前的生物医学工程本科教育的专业设置面比较集中在信息技术型生物医学工程专业，只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容；各院校的研究生培养（科研方向）基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图像处理、医学仪器研究为主，部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向，只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料以及人工器官和生物医学图像处理。研究生培养的专业面相比本科生的专业面宽广。

医工结合不突出由于受到认识和理论上的因素、文化心理上的因素、管理体制上的因素以及国家政策上的因素等方面的限制，工程与医学的有机结合在教学上体现的还很不够，综合院校往往具备更深的理工基础而缺乏医学背景，医学院校与临床结合紧密，但工程力量又显得薄弱。虽然近年来，不少医科院校与综合性大学合并，为生物医学工程专业工程背景的教育和研究提供了条件，但由于体制和教育模式的限制，学科的交叉和融合并没有得到根本解决。

专业层次不合理目前我国举办生物医学工程专业教育的各高校，生物医学工程高等教育基本执行以本科教育为主体积极发展研究生教育的方针。然而，由于生物医学工程学科自身的特殊性和学科自身的高度交叉、融合的特点，可以设想，四年制的本科教育又怎能实现真正意义上的医工的交叉融合呢？生物医学工程研究是其产业化的基础，而研究必须通过产业化才能实现为医学服务的目的，但是当前办有生物医学工程专业的大学，很多在基础研究方面并不具备实力，所以对于本科教育而言，其研究和产业化的任务也很难实现。

4.2 我国生物医学工程高等教育改革思考

学科发展与专业设置在欧美一些发达国家，无论本科和研究生教育的学科发展、专业设置以及培养目标都以社会需求为导向，紧密结合生产和科技发展变化的需要，及时调整学科发展方向和专业设置内容。在我国开设生物医学工程专业经验比较成熟的大学往往存在着偏重于理科或医科的现象，没有体现出生物医学工程多学科交叉的特点。所以我国的BME高等教育首先要从社会需求的角度出发，拓展学科建设方向，逐步建立起适合于多学科合作发展的运行模式。其次要充分利用高等院校的科研优势设置课程体系。美国生物医学工程课程特别是专业课程既能体现学科本身涉及面广的特点，又具有相当的灵活性，又能结合科研优势，突出重点，是很值得我们借鉴的。

医工结合与交叉复合型人才培养BME是多学科的交叉学科，专业人员需要同时具备医学和工程技术两类知识和经验靠以往的医生+工程师来组成专业技术人员队伍是无法适应学科发展需要的。所以必须从现在起，特别重视BME教育工作，加强现有专业点的建设，提高教学质量，改革现有教材，制定科学的人才培养计划。首先，各学科的交叉和融合是我们必须牢牢记住的关键点。以医、工、理为基础，为实现多学科的交叉和融合奠定坚实的基础。其次，构建科学的教育体系结构。根据专业设置和学科研究方向确定知识结构的主干，同时注重拓宽知识范围，使学生既能有相应的生物医学工程专业知识又具备在其他领域中发展的基础，从而实现真正意义上的理、工、生物医学的交叉和融合。

积极扩大研究生教育，控制本科生招生数量 目前的生物医学工程本科教育的专业设置主要集中在信息技术型生物医学工程，然而依据生物医学大市场的发展状况来看，虽然信息技术型生物医学工程已经在我国形成规模，但其就业市场还是相对较小，另一方面，由于学校几乎没有针对生物医学工程产业化过程的知识能力进行培养教育，学生个人很难把生物医学工程技术从教室或实验室直接向市场和产业转化。所以，生物医学工程教育的发展应该积极扩大研究生教育，控制本科生招生数量和规模，学制可以考虑为五年，限制或减少专科层次以下的学生在校人数，生物医学工程本科教育的重心应该是为研究生教育打好理工科、生物学和医学基础。

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生物医药：

制药产业与生物医学工程产业是现代医药产业的两大支柱。生物医药产业由生物技术产业与医药产业共同组成。各国、各组织对生物技术产业的定义和圈定的范围很不统一，甚至不同人的观点也常常大相径庭。

生物医学工程是综合应用生命科学与工程科学的原理和方法，从工程学角度在分子、细胞、组织、器官乃至整个人体系统多层次认识人体的结构、功能和其他生命现象，研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统技术的总称。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：工科院校；生物医学工程专业；生物实践教学；教学改革

生物医学工程（BiologyMedicalEngineering，BMI）是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的，其主要是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示生命现象，为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科，多学科的高度综合交叉是生物医学工程的特点[1]。自上世纪70年代末以来，国内许多医学院校、综合性大学、理工科大学及相关科研机构都设立了生物医学工程专业，涵盖了生物信息、医疗仪器、生物材料、生物工程等多个专业方向，课程设置主要包括工程类课程和医学类课程，旨在培养具有各方面能力的复合型人才[2]。在生物医学工程专业的培养体系中，实践教学是培养大学生的创新意识、创新思维和创新精神、提高整体教学质量的根本保证和有效途径[3]。南京邮电大学生物医学工程专业是在学校原来的信号与信息处理等优势学科的支撑下发展起来的，因此在医学信号处理、医学图像处理、生物传感和生物信息学等领域积累了雄厚的师资和科研力量，上述领域的实践教学体系完善、教学平备。比较而言，学校在生物医学领域的教学和科研上相对薄弱，特别是在生物医学方面的实践教学有明显的不足，存在着师资力量缺乏、教学平台薄弱、课时有限等问题。针对上述问题，我们从师资队伍建设、资源优化配置、教学内容改革和教学方式更新等方面入手，对生物医学工程专业的生物学实践教学提出一系列改革措施，取得一定的效果。

一、生物学实践教学存在的问题

南京邮电大学是传统的工科院校，信息学科是学校的办学特色。在工学为主体，以及“大信息”的背景下，学校的通信、电子、图像和计算机等学科的科研氛围浓厚、师资力量较强，相关课程的教学体系成熟、教学特点鲜明。上述相关学科的实践教学已经构建了包括课内实验、专题实验、综合训练和生产实习一系列完善的实践教学体系结构。但随着我国生物医学工程学科建设工作的开展，以及生物医学领域研究和应用的快速发展，迫切的需要将更多的生物医学知识融入到工程学知识中。为了扩展生物医学工程专业学生在生物医学领域的知识，激发学生的学习兴趣，在生物学教学方面，我校目前开设了几门生物学领域的课程，包括现代生物学、定量生理学和解剖生理学等。由于学校在生物医学相关学科的科研和教学缺乏基础，因此这些课程的师资力量较为缺乏，实验教学平台也比较薄弱。此外，生物医学课程多属于理论加上实验的课程，要求课时较多。以解剖与生理为例，理论课要讲51个学时，实验课也需要51个学时[4，5]。但我校生物医学工程专业大纲，对解剖与生理课程只设置了36个学时的理论课以及4个学时的实验课。因此，在这些课程的理论课教学上，需要大幅的调整以适应本专业学生的培养要求[4，5]。在实验教学上，由于课时的限制，大多为演示实验或参观，学生缺乏动手实践机会[6]。笔者在调研学生对解剖与生理课程兴趣、期望和要求时，有68.1%的同学表示对这门课程感兴趣或非常感兴趣，并且有30%的同学希望能有动手实践的机会（表2）。但我校目前现有的师资力量、实验教学平台和课时设置都不能满足学生的这一要求，因此，必须采取有效的改进措施提高教学平水，满足学生的学习要求。

二、生物医学实验教学改进办法

1.培养专任教师队伍。为了提高我校生物医学领域的教学和科研水平，近几年来，已引进多个生物医学相关专业的博士和高级人才，构建了一个高学历的教师队伍。教师的专业和研究方向包括了分子生物学、蛋白质工程以及纳米材料毒理等，这些教师的专业背景和知识体系完全满足了现有的生物课程教学和实验教学的需要。

2.完善实验教学条件。为了提高实验教学水平，同时为了满足学校科研项目发展的需要，我校已于近几年建设完成了生物医学实验室。实验室的建设目标是建立一个以生物技术为核心，结合医学诊断以及生物信息处理的多层次性和综合性实验基地，使学生系统化地学习和掌握全面的生命科学综合实验技能，以培养生物医学工程领域创新性人才，同时为生物医学工程专业的师生提供一个高水平的细胞、分子生物学实验研究平台，以加强不同学科间的合作交流，做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物学、细胞生物学操作平台和蛋白结构测试和信息处理的表征平台。在此平台上，我们为学生设立了核酸分离和检测，核黄素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指标测定等一系列的实验。让学生走进实验室，观看并亲自动手操作，极大激发了学生的对生物学课程的学习兴趣。

3.改革实验教学内容和方法。除了加强教师队伍和实验平台的建设，我们还通过多种教学方法和途径改革实验教学内容。针对生物类课程实验课时不足的问题，许多教师针对生物领域的热点方向开设了一系列的开放实验项目，通过开放性实验，让学生走进实验室和动物房，让学生跟着老师学习一些基本的生物学实验以及动物实验的操作技能和方法[7-9]。在教学中，教师积极鼓励对生物医学相关实验有兴趣并且有能力的本科生申报创新项目，鼓励教师和学生并将毕业设计与创新项目相结合，以教师的科研项目为载体，让学生在实践中创新[10]。实践以学生为主体，让学生独立查阅中外文献，了解项目最新的国内外研究进展，设计实验方案，学习各种新的实验技术，掌握科学研究方法，这不仅有利于学生自主学习、解决问题的能力，培养创新思维，同时还加深例如学生对各种专业课程的理解以及对生物工程专业的认识。实践证明，上述教学方法激发了学生的学习兴趣，提高了学生的动手能力和操作能力，并培养了学生的团队精神，取得了良好的教学效果。同时学校还积极与南京大学、南京中医药大学、江苏省中医院等单位建立合作关系，带领学生参观实验室，让学生对生物医学各领域的实验室构成、具体运作有更直观的认识。通过在大学和医院等实习基地的参观和关系，让学生充分认识到生物医学工程专业的学习目的和专业知识的应用价值。生物医学工程专业作为一门为生物学和医学服务的交叉学科，生物学实验课对生物医学知识的学习和理解掌握领域非常重要。针对我校生物医学工程专业的生物学实验教学中存在的问题，我们开展一系列的教学改革与实践，取得了很好的效果。极大地激发了学生的学习兴趣，调动了学生的参与热情，提高学生的实践能力，并且为学生今后的工作和科研奠定了坚实的基础。希望能在此基础上，继续完善现有的生物学实验教学体系和教学方法，从而更好地促进生物学实验课程建设和发展。

参考文献：

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关键词 生物医学工程；实践实训基地；双师型教学团队

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0087-03

Abstract Weifang Medical University began biomedical engineering specialty recruitment in 2012，This paper analyzed the causes of common problems we may meet with in the fostering of biomedical engineering education， and then put forward the countermeasures to solve these problems， in order to improve the quality of biomedical engineering education， including primarily increasing publicity， streng-thening the construction of curriculum system， optimizing the allo-cation of the curriculum， double-qualified teachers， and ultimately could be better for promoting our school’s characteristic school con-struction and cultivate more talents for our society.

Key words biomedical engineering； practice training bases； double-qualified teachers

1 前言

潍坊医学院生物医学工程专业自2012年开始招生，至今已有4个年头，在借鉴国内其他院校本专业人才培养经验基础上，在学校专业委员会指导下，经反复论证，已修订了完整的生物医学工程培养方案（2014版）。由于目前尚无毕业生，培养方案中的很多方面依然在不断探索中。近期，潍坊医学院正在不断推进特色名校建设，生物医学工程专业应该以此为契机，结合学校资源优势，对培养方案进一步完善，逐步形成具有学校特色的生物医学工程培养模式，同时以适应特色名校建设发展的需要。

本文在前期大量调研基础上，对各高校专业培养方案进行认真分析和比较，结合生物医学工程专业社会现状，归纳总结出生物医学工程专业建设过程中存在的几个共性问题。最后，结合生物医学工程专业特点、时代背景、社会需求及潍坊医学院实际，提出几点建议，以期更好地服务于生物医学工程专业培养模式改革。

2 生物医学工程专业建设存在的共性问题

社会认知模糊 生物医学工程专业尽管在国外从20世纪50年代就已经开始发展，但在国内自20世纪70年代起才慢慢发展起来，与其他专业相比相对起步较晚。即便现在，社会对此专业依然普遍存在认识模糊、理解不深的现象。如学生报考志愿、用人单位招聘时，经常将生物医学工程专业与生物技术、生物工程或临床相关专业混淆[1]，对学校招生、学生就业造成很大影响。

课程体系差异较大 到目前为止，据不完全统计，国内开设生物医学工程专业的学校已达127所，其中综合类和单科理工类占96所，单科医学类院校为31所。学校层次包括高等专科学校、普通高等院校、国家重点院校不等。综合分析发现，存在的主要问题是各高校课程设置大多依托本校现有的资源和师资，灵活性和随意性较大，很难做到从专业长期发展、时代需求角度出发[2-4]。具体情况说明见表1。这种现象不仅在国内院校存在，本专业世界排名前五的国外院校也有不同程度的体现，见表2。

课程学时分配不统一（课时） 对不同院校课程设置比较分析发现，各高校课程设置除在课程体系方面存在较大差异外，课程学时分配也有较大不同。结合王能河[5]等人的研究结果，举例如表3所示。

复合型师资力量缺乏 生物医学工程专业培养学生具有利用工程技术的手段和方法解决医学相关问题的能力，集中反映在生物医学信号检测和处理、医学成像仪器、生物医学新材料、康复工程、生物系统建模与仿真、远程医疗等相关领域。工程技术本身对知识储备、综合素质、工程经验的较高要求，加上新技术、新方法的不断更新，对生物医学工程教师授课提出较高的要求。而分析发现，目前各高校授课教师大部分缺少工程背景和工程实践经历，虽然在单科领域具有很深的造诣，但是对知识的综合应用能力比较薄弱，因此，授课过程中往往仅停留在对原理和技术讲授的层面，很难从工程原理和技术的角度建立与解决实际问题的联系。又由于一些新技术往往最先在企业推广，而授课教师若无参与企业工程研发等经历，就很难及时掌握这些新技术，授课知识陈旧，所授技术甚至早已被淘汰。除此以外，授课教师若无一定的工程背景，在指导学生实验实训环节，往往会停留在对所学理论的验证实验层面，很难设计和指导学生开展综合设计实验，严重影响学生的创新能力培养。

3 生物医学工程专业建设改革的几点建议

通过上面对生物医学工程专业存在的共性问题进行分析，笔者认为，潍坊医学院生物医学工程专业培养模式改革应该注意以下几个方面。

广泛宣传，提高认识 尽管我国生物医学工程专业存在起步较晚的客观事实，但造成目前该专业社会认知度模糊的主要原因可归结为以下几方面。

1）与其他专业相比，生物医学工程专业招生规模较小，大部分学校每学年只招收1～2个自然班，全国目前开设生物医学工程专业的院校共计127所[2]。每年生物医学工程毕业生除去继续深造，选择就业的不到5000人，他们毕业后又分布到全国各地，因此，人们接触该专业的人相对较少。

2）生物医学工程本身是一个交叉学科，加之各学校培养目标不同，即便都是生物医学工程专业，不同院校的学生毕业后从事的工作差异很大，人们往往会根据自己接触的生物医学工程人员从事的职业，简单地对生物医学工程进行评价，造成认识偏颇。针对以上两方面原因，建议学校和社会共同担负起宣传的责任。

首先，学校在招生前应充分做好专业介绍宣传工作，使学生在报考志愿前对该专业课程设置、培养目标、社会需求有一定的把握，学生根据自己的兴趣选择报考。这样一则可以避免入错行的尴尬，二则学生根据自己的兴趣报考入学后学习积极性高。

其次，入学后学校应尽早安排专业教师对学生进行更加详细的专业介绍，应结合本校生物医学工程培养方案，让学生对四年学业有一个宏观的把握，对部分课程设置进行简单说明，主要从课程设置的意义、该课程与后续课程的联系等角度展开。如此有利于学生从入学就开始对自己的学业建立很好的学习规划，也不至于因课程设置问题造成误解，避免后续学习对某些课程不重视的现象发生。

再次，通过学前教育，专业教师应建立学生学习本专业的自信心，增加学生自身对本专业的认知和认同感，消除学生因专业本身边缘学科的特点而产生被边缘化的想法，提高他们后期学习的积极性。

最后，社会和学校应共同承担起对外宣传的责任，提高用工单位对该专业的认知度，为学生就业提供保障。

加强课程体系建设 生物医学工程学最初是期望基于工程技术的手段，即利用工程学原理和方法，探索、发现和解决医学领域的问题，进而又发展到生物学的研究领域，所以它是医学、生物学与工程学乃至材料学相交叉的系统工程学科，学科呈现知识面广、创新性与实践性强等特点。

基于上述特点，生物医学工程课程设置要把握以下几个方面。

1）要想用工程的手段解决医学相关领域问题，必然要求学生具有一定的医学和生物学背景，同时具有扎实的工程基础，因此，课程设置必须要涵盖医学、生物学和工程学多个方面，通过课程学习使学生掌握丰富的基础知识和基本技能。

2）课程设置应体现专业覆盖知识面广的特点，但绝不是各课程的简单拼凑和堆叠，所设置的课程之间既应注意相互联系，又要有侧重。

3）由于生物医学工程所研究领域新技术、新成果、新材料、新理念和新发现的不断涌入，课程设置还应充分考虑对知识的补充和教材的更新，体现专业本身的“创新性”。

4）课程设置要充分依托学校资源优势和师资力量以突出专业特色，但核心专业课开设必须遵循适应时展和社会需求的原则，决不能因学校师资和资源问题办成纯工学或纯医学专业。同时，核心专业课设置还必须做到与培养方案中的培养目标保持一致，而所有课程设置均需在培养方案的指导下完成。

⑤生物医学工程专业对工程能力的较高要求又决定了开设课程必须具备实践性强的特点，因此，课程设置时应重视实践、实训环节所占的比重。

综合看，课程设置总体原则把握可参考清华大学“厚基础、宽口径、强实践”的培养模式，即既重视专业基础课的学习，又鼓励不同院校专业课，同时注意加强实训实践环节。

优化课程设置分配 根据国家级特色专业建设质量工程评估体系的要求，和四年制本科生物医学工程专业人才培养的实际需要，建议潍坊医学院课程总学时应控制在2600～2800。结合学校教学型院校的特点，建议把理论与实践课程的学时比例控制在1：0.35左右，其中专业课控制在1：0.45左右。

打造双师型教学团队 师资队伍建设是保证人才培养质量的基础，要培养应用型的工程人才，首先要求教师自身是工程型人才[6-7]。生物医学工程专业教师自己进行职业规划时，必须做到同时具有扎实的生物医学工程理论功底和丰富的工程实践经验。学校应通过鼓励生物医学工程专业教师定期到企业进修学习，参与企业技术研发，探索生物医学工程专业校企联合培养模式，积极拓宽实践实训基地等途径，提升教师的工程实践能力[8-9]。如此有利于：

1）将新的技术和方法带到教学中更新知识结构，开拓学生视野；

2）通过解决工程实际问题的经历，将理论知识与实际问题建立联系，解决理论授课枯燥难懂的尴尬；

3）将实际问题引入教学，鼓励学生思考，有利于推动学校PBL等一系列教学方法的改革；

4）指导学生开展综合实验，提高学生的实践动手能力和创新能力；

5）深度参与企业研发，提高学校科研水平。

最后，学校应该针对生物医学工程专业特点，给予专业教师必要的政策扶持与保障。

4 结语

生物医学工程专业是一个新兴产业、朝阳产业，生物医学工程的专业教育有利于为国家培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，推动国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略。因此，“十二五”规划中国家对生物医学工程涉及相关领域给予大力支持。潍坊医学院应紧抓时代机遇，认真分析其他院校办学过程中存在的问题，借鉴其办学成功经验，同时结合学校实际，深化改革，打造具有自身特色的生物医学工程品牌专业。

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1生物医学工程专业内容特色概述

生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。

1.1医学影像技术

即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术，现还有正在兴起的阻抗成像技术等。

1.2医用电子仪器装备

分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号，现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等，而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备，如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。

1.3生物力学

主要是研究生物组织和器官的力学特性，人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学（血液流变学）、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。

1.4生物材料

即人工器官、组织工程所需要的物质与材料，其大多数是需要植入人体，需要具备耐腐蚀、化学稳定性，需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料，根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。

1.5生物效应与生物控制

生物效应是指在医疗诊断和治疗中，光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上，其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析，包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析，以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生，将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学，十分广泛，仅四年内进行如此庞大的知识学习，学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此，我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析，在此基础上，提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。

2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨

我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性，该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗，有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践，更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系，无法由某一个从业人员掌握，需要各方向的协作与合作，由此认为，设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。

2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.1.1人才培养目标

作为医科大学，其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才，其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作，运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗，所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识，然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习，成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才，毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作，在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业，以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等，其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程（如影像学、信息学等）的基本理论知识及能力，能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗（或信息管理等）和医学成像（或医学信息等）技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像（或信息学、医学超声学等）的基本理论知识，受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练，具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力，基本的仪器（装备）维修保养能力”上。

2.1.2课程设置

基于医科大学的特色，其主干课程应注重基础医学、临床医学，同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类，如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程，基础和临床医学类课程，如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程，然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程，如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等，部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业，但需要按照本校特色来设置课程，切忌大而全无特色，或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。

2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色

2.2.1人才培养目标

现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业，如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院，四川大学高分子科学与工程学院等，各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例，其前身是生物科学与医学工程系，创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透，应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题，发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识，掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法，并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力，具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才，这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标，按照其特色制定为“以工程为主，以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据，培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”，偏向于材料工程学。由此可知，在综合性大学工科以及理工科大学中，生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容，其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程（如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等）的基本理论知识及能力，能在医疗设备相关企事业单位从事设备（或装备）设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识，受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。

2.1.2课程设置

基于工科特色，其主干课程应注重工科基础理论的学习，了解医学基础知识，同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业，其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习，设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等，医学类课程设置了基础医学与实验，涵盖人体解剖学知识，专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等，同样，课程设置也应按照本校特色加以取舍。

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理工类院校生物医学工程专业的教育，主要体现于理学、工学及二者有机结合的特色和优势，如理工类院校在数学、生物、材料、机械、电子、计算机、自动控制、组织工程等学科，具有坚实的教学基础、丰富的教学经验、良好的教学资源与条件。研究和解决生命科学及医学中的重要问题，是生物医学工程学科教育与发展的宗旨，因此，利用理工科院校的教学资源优势，培养能利用工程学手段，解决人类生命及健康问题的研究和应用型人才，是理工科院校生物医学工程专业教育的重要目标。因教学资源与条件的不同，理工科院校与医科院校、综合性大学的人才培养目标亦相异。理工科院校侧重于培养学生具备扎实的基础知识，包括数学、物理、电子、机械、生物等学科；熟悉医学电子仪器、生物医学信息、计算机、生物材料等相关学科专业知识；善于利用工程学方法与手段，解决专业相关领域的问题。培养目标具有准确的定位与时代性，即一方面能充分利用理工科院校的优势，体现其在工程学科方面的特色，另一方面，根据学科的交叉性与涉及领域的广泛性，密切跟踪学科的发展与社会需求变化，从而培养高素质的复合型高级专业科技人才。

根据教学与科研条件、研究方向的不同，国内理工类院校关于生物医学工程专业人才的培养目标既具有上述共性，又各有侧重与特色。如清华大学提出旨在培养能将现代电子、信息技术、物理、化学、数学和其它工程学原理，应用于研究生命科学的基本问题，能利用工程技术方法解决疾病预防、诊治及改善健康、提高生活质量等的高级专业人才；浙江大学则明确培养具有生命科学、电子技术、计算机技术及信息科学等理论知识、医学知识和工程技术紧密结合的科学研究和技术开发能力，能在生物医学电子、医疗仪器、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的高层次创新型人才；东南大学强调以电子、信息技术生物学、化学和材料学为知识基础，使学生具备开展与人类健康相关的科学研究及应用开发能力，重点培养学生的研究能力和创新能力，培养具备宽阔视野、思维活跃的精英人才和领军人才；上海交通大学依托其强大且基础雄厚的工科和医学背景，重点培养在生物、医学和工程技术领域中具有开展交叉研究能力的有创新精神的，能应用物理、化学、材料、电子信息和工程等领域的技术解决生命科学问题的创新型交叉学科人才。华中科技大学生物医学工程专业培养具备生命科学与光、电、计算机等信息科学有关的基础理论知识，以及医学与工程技术相结合的科学研究能力，能在医疗器械、电子技术、计算机技术、信息等产业部门从事研究、开发、教学及管理的高级工程技术人才。

华南理工大学生物医学工程专业，始于从硕士研究生人才的培养，我校于1993年获生物力学硕士学位授予权，1998年，将生物力学硕士点(生物科学与工程学院)与生物电子学硕士点(电子与信息学院)整合为生物医学工程一级学科专业硕士学位授权点，并开始正式招收硕士生，2002年招收生物医学工程专业本科生，2004成立生物医学工程系，2006年获生物医学工程一级学科博士点。根据我校生物、电子、材料等学科在科研教学方面的多年积累的与优势，结合广东省生物医学工程产业的发展与需求，将生物医学工程专业本科培养目标，按要求掌握的知识与具体的能力确定为：

目标1(扎实的基础知识)：培养掌握扎实的专业基本原理、方法和手段等方面的基础知识，包括生物医学、电子技术、信息科学、计算机技术、生物材料、生物信息等相关学科基本知识、基本理论和基本技能的复合型高级科技人才。

目标2(解决问题能力)：培养学生能够创造性地利用生物医学与工程技术相结合的研究开发能力，以服务于国内外生物医学工程产业快速发展的需求。

目标3(团队合作与领导能力)：培养学生在团队中的沟通和合作能力，学会按分工要求在团队中从事具体工作，完成指定任务，进行组织协调，进而能够具备生物医学工程领域的领导能力。

目标4(工程系统认知能力)：让学生认识生物医学工程的多学科交叉特性，从系统的角度认识与领会生物医学工程学科的核心与特点。要求从工程系统的角度，运用多种工程技术手段与方法，寻求解决实际问题的方案。

目标5（专业的社会影响评价能力）：培养学生正确理解生物医学工程对人们日常生活、人类健康所产生的重要影响。

目标6（全球意识能力）：培养学生能够在全球化的环境里保持清晰意识，积极跟踪新理论方法、技术的发展，在全球化的背景下认识与把握生物医学工程学科的现状与发展。

目标7（终身学习能力）：生物医学工程毕业生在职业生涯中，需要根据学科、行业发展与岗位要求，不断更新知识，提升自己的综合素质，并具备终身学习的能力。

综观理工科院校生物医学工程专业本科生的培养目标，既反映了各校的学科优势、特色与定位，又具明显的共性，即强调学科的交叉复合特性，培养能将工程技术和医学、生物等基础理论相结合，解决人类生命健康中的问题、提高生活质量的综合性人才，尤其注重学生的实践能力与创新能力。

理工类院校的生物医学工程专业培养特色

在专业特色建设方面，各高校依托各自的学科建设与教学资源优势，逐渐形成自己的办学特色。如清华大学持之以恒地进行教学建设与改革，形成了"注重质量，强调实践，紧密结合科研"的教学特色，清华大学生物医学工程学科2001年被评为全国重点学科，2006年被评为国家重点一级学科；浙江大学则强调系统掌握计算机技术、信息处理技术、电子技术、仪器技术和生命科学相关的基础理论知识具有多学科交叉应用能力和国际竞争力的复合型人才培养，为国家级生物医学工程特色专业建设点；东南大学从1988年开始与南京医科大学合作，进行7年制工医双学位人才培养，2000年开始进行生物医学工程专业（七年制）本硕连读人才培养。2007年建立医工结合生物医学工程长学制创新人才培养国家人才培养模式创新实验区，2008年成为生物医学工程国家特色专业建设点，形成了工医复合型人才培养的特色，并形成了生物医学电子学和现代生物技术两个重要的特色方向；上海交通大学则充分利用附属医院的临床资源，建立与基础课程相适应的实践教学体系，强化学生实践训练，培养动手操作与创新研发能力，大力推进医工(理)交叉学科人才培养，积极推进国际合作与交流；华中科技大学华中科技大学自1997年起系统地开展了生物医学光子学特色方向本科教学体系建设的探索与实践。基于生物医学工程学科的特点，借鉴国内外最新教学成果,建立了一套具有生物医学光子学特色方向的本科教学体系。2011年开始招收“医疗器械”卓越工程师实验班，按照全新的教育大纲和创新的实验模式培养面向医疗器械产业发展需要的高端领军型人才。

华南理工大学生物医学工程专业经过近10年的本科教育实践，以电子技术为基础，以生物医学电子仪器与生物医学信息为主，兼顾生物医学材料、分子生物学及生物信息学，基本形成了多学科方向交叉的知识体系。尤其注重学生基础知识、实践能力和创新能力的培养，根据广东地区生物医学工程产业的优势与市场需求，着力培养具有生物医学工程专业基本素养、基础扎实、专业知识面广的复合型高级技术和专业管理人才。近年来，积极与广东省生物医学工程领域领军企业、医疗、科研机构开展联合培养人才的改革，如自2009年开始，华南理工大学与深圳华大基因研究院共同成立了华南理工大学-深圳华大基因研究院，并开设基因组科学创新班，生物医学工程专业部分优秀学生从大学三年级开始，即有机会进入深圳华大基因研究院从事生命学科的学习与科学研究；2011年，华南理工大学携手中国科学院广州生物医药与健康研究院，共建“华南干细胞与再生医学英才班”，实行“2.5+1.5”的培养模式，“英才班”将根据学生所属专业本科培养计划和干细胞与再生医学的专业培养要求，为学生制订个性化的培养方案，将专业理论知识与实践、学习和科学研究相结合。此外，生物医学工程专业与深圳迈瑞电子有限公司、汕头超声仪器研究所、广州总院、南方医院、广东省人民医院、中山大学附属肿瘤医院和广州医学院附属肿瘤医院等单位建立了密切的联系，为学生的实践、实习提供优越的资源和条件，同时，为学生的就业不断开拓新的渠道；从大学二年级开始，学生即有机会加入“学生研究计划SRP(StudentResearchProject)”，参与老师指导的科研实践，进入实验室与研究生共同学习研究。学习、研究期间，取得优异成绩或成果的学生，推荐参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。华南理工大学生物医学工程专业，近年来进行各种新的人才培养模式的有益探索与实践，进一步扩宽学生的知识面，显著提高学生的实践能力，激发学生学习热情，培养学生的创新能力。

生物医学工程专业人才培养模式

我国高等工程教育强化主动服务国家战略需求、主动服务行业企业需求的意识，确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念，创新高校与行业企业联合培养人才的机制，改革工程教育人才培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。主要体现于四个方面：(1)工程教育服务国家发展战略；(2)加强与工业界的密切合作；(2)重视学生综合素质和社会责任感的培养；(4)注重工程人才培养国际化。近年来，各高校都在进行专业人才培养模式的改革、探索和实践，主要包括(1)重基础、宽口径、强能力、高素质的大类培养模式。如上海交通大学实行按院系招生、学生入校两年后再分专业的培养模式，从而有利于学生根据个性、特长选择专业，增强学生的竞争意识，有利于资源的优化整合；中国科技大学秉承“基础与创新并重”的办学理念，实行重基础、“轻”专业，注重基础“宽、厚、实”，专业“精、新、活”的宽口径个性化培养模式。浙江大学提出“以人为本、整合培养、求实创新、追求卓越”的教育理念，确立的人才培养模式是以3M(多规格、多通道、模块化)和“宽、专、交”为特征的KAQ(知识、能力、素质)并重，将本科专业分成若干学科大类，实行前期按大类培养，实施通识教育，后期实行宽口径专业教育的新模式。华南理工大学的培养模式与浙江大学既具相似性，又各有侧重。华南理工大学以注重精英人才与个性化人才的创新能力培养为特色，如按大类分电子、机械、化工、材料、经贸等各大类专业精英班，“基因组科学创新班”和"华南干细胞与再生医学英才班"等。

(2)注重创新与实践能力培养，如卓越人才培养、产学研相结合人才培养、交叉复合型人才培养。近几年，各高校均十分注重学生的创新能力和实践能力的培养，通过卓越人才计划旨在提高学生的科研能力与解决实际问题的能力。卓越工程师教育培养计划的遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，其特点包括：行业企业深度参与培养过程；学校按通用标准和行业标准培养工程人才；强化培养学生的工程能力和创新能力。其中，首批“卓越工程师教育培养计划”高校包括清华大学、浙江大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学和华南理工大学等61所高校，第二批共有133所年高校加入“卓越工程师教育培养计划”。

(3)国际化人才培养，通过与国外知名高校建立人才培养合作项目，进行联合培养。如教育部中国教育国际交流协会(CEAIE),中教国际教育交流中心(CCIEE)和美国州立大学与学院协会(AASCU)共同合作的“1+2+1中美人才培养计划”，积极推动中美高校学分学历互认，促进中美高校师生双向交流、共同制定大学本科专业教学计划等。此外，近年来，各校纷纷与欧美、澳洲著名大学建立了各种灵活的本科人才联合培养机制，推进教师双向交流，专业课程实行双语教学或全英教学等。

(4)个性化人才培养，华南理工大学生物医学工程专业培养学生过程中，根据学生知识结构与特长，注重个性化培养，如，一方面鼓励生物医学工程专业学生修读“双学位”，另一方面，也接受其它专业学生修读生物医学工程专业“双学位”；通过“学生研究计划(SRP)”，“百步梯攀登计划”、“挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛”等，培养学生的创新、创业、科研能力。

课程建设

生物医学工程专业教学指导委员会，为生物医学工程学科人才培养的规范化提供重要的指导性意见。根据生物医学工程学科的发展趋势与社会需求、以及各高校的教学和科研优势，理工科院校设置的生物医学工程专业本科的课程体系，既存在共性，又各具特色。其中，理论教学部分，主要包括公共基础课、学科基础课和专业领域课，实践部分，包括实验课程、课程设计、认识实习、工程实习、生产实习和毕业实习等。各理工院校生物医学工程专业本科培养计划中的公共基础课颇为相似，主要有政治类课程、大学英语、大学物理、大学化学、数学(微积分、线性代数、概率论与数理统计)、工程制图、大学体育，以及人文、社会和技术类通识教育课程；学科基础课程，大多数高校以生物医学电子与信息为主，包括电路、数字电子技术、模拟电子技术、信号与系统、数字信号处理等主干课程，并设置解剖生理学、临床医学概论、普通生物学、生物化学与分子生物学等重要基础课程；各校的生物医学工程专业本科课程的差别，主要体现在专业领域课，同时也最能体现其专业特色。一般以其优势学科方向开设不同的专业必修或选修课程，如浙江大学按数字医学信息、生物传感器与医学仪器、定量与系统生理学三个方向设置专业课程，东南大学则分生物传感与生物电子学、生物信息学、生物医学材料与纳米技术、医学信息工程等四个方向，上海交通大学包括生物医疗仪器、神经科学与神经工程、医学成像与图像处理、生物材料与纳米生物医学等几个方向课程；清华大学按学科方向分为医疗仪器、神经工程、医学影像和微纳医学等四个主要方向，分别设置不同的专业课程。

华中科技大学则包括按生物医学光子学、医学影像学、生物信息学、纳米生物材料和组织工程等方向的专业课程；华南理工大学生物医学工程专业的本科课程，主要涵盖了医学电子仪器、医学影像、医学信息、生物力学和生物医学材料等五个方向，分别开设了医学传感器、医疗仪器设计、生物医学测量、医学超声学、生物医学信号处理、医学成像技术、医学图像处理、医院信息系统、远程医疗、生理系统仿真建模、生物力学、生物医学材料等重要课程。

实践环节主要包括综合实验、课程设计、临床实习、金工实习、电子工艺实习和毕业实习等。其中综实验包括工程生理学、生物医学工程、医学仪器与信息工程3门综合实验课程，设置了数字电路、微机原理与应用、医学仪器等3门课程设计。由于广东省医学资源和生物医学工程产业具有较强的特色和优势，尤其在医疗仪器行业拥有一批实力雄厚的企业，华南理工大学充分利用这种地域的产业优势，知名企业联合建立了本科实习基地，和具优越医疗资源的医院建立了良好合作关系，为本科生的临床实习与毕业实习提供强有力的支持。此外，华南理工大学积极鼓励学生参与“暑期实习计划”，即由老师或学生自行联系实习单位，经院系和老师推荐，学生有机会在暑期到相关高校或科研院所实验室、企事业单位实习。

在双语课程、全英语课程、新型课程和特色课程方面，华南理工大学生物医学工程专业也正在积极进行建设，如《医学图像处理》和《医院信息系统》已经实行双语教学，正在为全英文授课做准备；不定期地邀请国内外有影响的专家和企业负责人进行专题讲座或创业教育；为新生开设《生物医学工程概论》课程，计划进一步开展新生研讨课、系列专题研讨课。

总结

生物医学工程学科具有鲜明的交叉与复合特性，它对解决人类生命与健康中的问题具有十分重要的作用，生物医学工程学科与相关产业发展亦极为迅速，如何培养适应学科发展需求和符合社会需要的专业人才，是各高校生物医学专业面临的重要问题。理工科院校在电子、计算机、信息、生物、材料、制造等学科具有一定的优势，充分利用理工科的资源优势，培养研究与应用兼顾的高级专业人才，亦是理工科院校本科教学的重要目标。

华南理工大学生物医学工程本科专业，经过近十年的教学实践，逐渐形成以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系，十分注重学生的实验能力和创新能力的培养，并充分利用广东省的医学资源和生物医学工程产业的地域优势，努力培养适应社会需求的专业人才。近年来，华南理工大学生物医学材料方向发展迅速，先后成立了国家人体组织工程重建工程中心、特种功能材料教育部重点实验室、广东省生物医学工程实验室，在生物医学材料方面取得了一系列成果。为此，华南理工大学正在为利用生物医学材料方面的优势，加强生物医学材料方向的本科专业人才的培养，积极地进行探索。

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中国医科学院临床医学院，本学院经辽宁省教育厅于2003年1月批准成立、教育部予以确认，由中国医科大学按新机制、新模式举办的新型独立学院。

临床医药学院办学层次为全日制普通本科，面向全国招生。以培养医学基础扎实、专业技能精良、外语能力较强、综合素质全面为办学特色。设有专业:临床医学、预防医学、口腔医学、药学(临床药学)、生物医学工程、生物科学与生物技术等11个专业。

（来源：文章屋网 ）

篇11

关键词：3D打印；生物医学工程；发展现状

前言

三维打印（Three Dimension Printing，简称3DP）属于一种快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术，它由计算机辅助设计（CAD）数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代，1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术，并于1986年成立了3D Systems公司，开发了第一台商用立体光敏3D打印机，1988年，斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术（FDM）并于1989年成立了Stratasys公司，随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术，华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等，纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。

1998年，清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域，提出生物制造工程学科概念和框架，并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备，为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞（living cells）、生物活性因子（proteins and bio-molecules）及生物材料 （biomaterials）为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构，是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科，它是目前3D打印技术研究的最前沿领域，也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2，3]。

1 3D打印技术的分类

目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]：

1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印

粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术，其工艺过程如下：首先，在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料；其次，依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上，使粉末材料粘结，形成单位实体截面层；再次，将工作台下降一个单位层厚；最后，重复第一步至第三步，逐层堆砌，形成三维打印产品。其存在缺点是，通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低，一般需要后续工艺提高其强度，但后续处理工艺会导致零件体积收缩，变形严重。

1.2 光固化3D打印（光敏三维打印）

该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型，光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术，喷头沿X方向往复运动，根据零件的截面形状，选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓，在紫外光照射下光固化材料边打印边固化，层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是，当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石，生物玻璃等材料自身不是光敏性材料，需与光敏材料混合使用，因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。

1.3 熔融材料3D打印成形

熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形（FDM）专利技术，分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态，根据零件截面形状，选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓，并迅速冷却固化，层层堆积至制件成形完毕，其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥，不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质，有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大，容易造成阻塞现象，因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。

除三维打印外，应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形（SLA）、选择性激光烧结成形（SLS）堆叠、实体制造（LOM）、熔融堆积成形（FDM）等，但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统，且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此，三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术，发展潜力巨大，在医学中的应用前景广阔，其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。

2 三维仿生重构建模技术的发展

基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模，生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展，人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是，二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息，医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系，可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型，因此，基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。

由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型，只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型，并生成为快速成型机可以接受的STL（Stereo Lithography）格式图形文件，才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来，欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃，其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展，并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来，代表着这一技术领域未来的发展方向。

在市场应用领域，国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统，其中，比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内，中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统，系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据，具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建，并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理，为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵，且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。

3 3D打印技术在生物医学工程中的应用

3D打印技术在生物医学工程中应用广泛，其应用领域大致包括：体外器官模型、仿生模型制造；手术导板、假肢设计；个性化植入体制造；组织工程支架制造；生物活体器件构建以及器官打印；药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。

3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划，它能有效地提高诊断和手术水平，缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通，为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息，从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。

3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体，实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢，可提高假肢设计的精确性，提高手术精确度，确保患者的功能恢复，减少患者的痛苦。

3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织，需要个性化定制。如人类面部颌骨（包括上下颌骨） 形态复杂， 极富个性特征， 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨，需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合，人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。

3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构，使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征，赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。

3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作，首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称，他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形儿童的器官移植。

3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法，对可能作为药物使用的物质（采样）进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选，需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较，因此有研究人员指出通过3D打印技术，精确设计仿生组织药物病理作用模型，可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近，四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构，通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型（如图1-c），该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上，受到3D打印研究领域的广泛关注。

3D打印在生物医学工程中应用：（a）3D打印磷酸钙骨组织工程支架； （b）3D打印细胞、活体器官构件；（c）3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。

4 结束语

三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段，3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用，其应用以及发展现状表明：3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮，发展我国生物三维打印技术，对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。

参考文献

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[2]Calvert P. Materials Science： printing cells[J]. Science， 2007.

[3]Mironov V， Reis N， Derby B. Bioprinting： a beginning[J]. Tissue Enginerring. 2006.

[4]Karoly Jakab， Francoise Marga， Cyrille Norotte， Keith Murphy， Gordana VunjakNovakovic， Gabor Forgacs. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells[J]. Biofabrication， 2010， （2）.

[5]Vladimir Mironov， Richard P. Visconti， Vladimir Kasyanov， Gabor Forgacs， Christopher J. Drake， Roger R. Markwal. Organ printing： Tissue spheroids as building blocks[J]. Biomaterials， 2009， （30）.

[6]Solaiman Tarafder， Neal M. Davies， Amit Bandyopadhyaya， Susmita Bose. 3D printed tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffolds： effect of SrO and MgO doping on in vivo osteogenesis in a rat distal femoral defect model[J]. Biomaterials Science， 2013.

篇12

关键词：生物化学；计量；教学改革

中图分类号：Q5 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-09-0230-1

项目资助：计量特色生物类专业就业竞争力提升研究（HE20041）

21世纪是生命科学的世纪，生物化学是生命科学相关专业的一门重要专业基础课程。生物化学知识已经渗透到了生命科学的各个学科[1]。中国计量学院生命学院的《生物化学》为校平台课程，课程组自建院以来，承担本校生物技术、生物工程、食品科学与检验、药学及生物医学工程等专业的《生物化学》课程的教学工作。随着中国计量学院生命学科的发展及形势的变化，为体现相关专业的“计量”特色，我们积极采取了一系列方法和措施，收到了显著的成效并积累了相当的经验。

1 “计量”特色的《生物化学》教学实践中存在的问题

1.1 生物化学课程的内容难度大而且复杂

众所周知，《生物化学》属于生命科学相关专业基础课程中较难的课程，本课程各种分解与合成等生化反应途径十分复杂，如许多酶（包括发挥酶的催化活性所需要的辅酶和辅基）的结构非常复杂。生物分子的合成与分解途径十分复杂，有些生化反应途径甚至多达数十步,如核苷酸的合成与分解[1]。

1.2 学科发展快、课程内容多，与学时相对较少的矛盾日益突出

随着学科的交叉和不断深入，在生物物质代谢及代谢组学等方面的研究更是取得了前所未有的进展[2][3]。然而，现实情况是，课程组成立近7年来，《生物化学》课程的学时数却未有增长，事实上还有轻微的下降（从2009年起，中国计量学院由每个学分的17个学时改为16个学时，总学时由原来的120减少到112个）。因此，上述问题尤其显得突出。

1.3 课程内容与生产实践脱节严重

掌握《生物化学》的基本知识对发展有“计量”特色的生物技术、生物工程、食品检验和药学等专业，对理解生命的基本规律具有极为重要且不可替代的作用[4]，同时，掌握《生物化学》的基本知识对生命科学相关专业的其他相关课程的学习也十分必要[5]。因此中国计量学院的《生物化学》课程既具有基础性，也具有互通性。酶的结构、DNA的复制、转录、蛋白质的生物合成、氧化磷酸化的机理等在《生物化学》课程中十分重要的内容。但是，在目前的生物相关产业的生产实践上鲜有应用。

综上所述，作为一门重要的基础课，中国计量学院的《生物化学》在把握学科发展前沿的同时，适应培养、体现“计量”特色以及新的专业教育形势的需要，将创新意识融入教学的全过程，对我们《生物化学》课程组来说也是一个全新的挑战。

2 生物化学教学改革实践

为解决上述问题，我们《生物化学》课程组通过组内讨论，并汲取同行的宝贵经验，采取了以下几项措施：

2.1 针对现存的问题，修订新的《生物化学》教学大纲

修订新的教学大纲,调整教学内容,编写了新的《生物化学》实验教材（目前正在编写理论课程的教材）,自制了《生物化学》教学多媒体课件。我们删减了和其他课程如遗传学、分子生物学和基因工程、蛋白质工程等课程重复的内容,增加了生物分子信息传递、物质代谢调控等近年来发展迅猛的学科前沿内容。

2.2 鼓励学生提高自学能力

由于我校《生物化学》开在二年级的第一个学期,许多学生对大学的学习方法还没有完全适应,有的学生仍然像在中学时那样,遇到有不懂的地方缺乏正确的方法。因此我们强调区分内容,提倡预习与复习,鼓励学生提高自学能力。

2.3 注重生物化学理论与生产实践的联系

在教学中我们尽可能地理论联系实际,如蛋白质的分离与纯化技术与现代生物工程中蛋白质药物的分离纯化的联系、酶抑制剂与食品、外来检疫性害虫的防治及科学研究中的广泛应用、基因调节系统研究与基因工程技术的密切关系以及新技术如基因芯片，RNA干扰等在研究基因的结构与功能中的应用等等。既提高了学生对《生物化学》的兴趣，又可以教育学生克服应试习惯，争取能够比较全面系统地掌握《生物化学》的基本知识。

2.4 加强《生物化学》教学过程中学生创新意识的培养

我们通过在讲授生物化学发展中的重大发现时将所涉及到科学家及他们的研究思路和方法作为一项重要内容来介绍,从而使学生不仅获得知识,同时受到解决问题方法论上的启迪,这样十分有利于对学生的创新思维的培养；我们还在总学时不变的情况下增加实验课时，提高学生的动手能力和对《生物化学》的兴趣。

参考文献

[1] David L.Nelson,Michael M. Cox.Lehninger's Principles of Biochemistry，5th Edition [M].New York：W. H. Freeman,2008.1-21.

[2] 朱龙华.生物化学工程研究进展[J].中国计量学院学报,

2002(3):225-228.

[3] 成凡.生物化学实验教学体会及存在的问题[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2003,5(4):398-399.

篇13

本书分为4部分，14个章节，每个章节都由该领域专家撰写，以简介开始，以总结与展望结束。第1部分 刺激响应聚合材料，含第1-6章：1.智能热响应（温敏）生物材料，1.2热响应聚合物；1.3温敏表面；1.4表面特性；1.5细胞培养与组织工程应用；1.6色谱分析法。2.光触发偶氮苯，2.2偶氮苯基光激活材料；2.3光电开关偶氮苯基材料；2.4光致变形偶氮苯基材料。3.药物运载与输送过程中运用γ射线进行智能聚合物网络的功能化，3.2一般概念；3.3聚合物的辐射合成与改性。4.基于智能聚合物的生物医用装置，4.2刺激响应型聚合物；4.3敏感型水凝胶；4.4药物输运过程中的响应型材料；4.5组织工程中的智能聚合物；4.6医药装置的种类。5.抗原运输中的佐剂与载体，5.2作为抗原载体的响应型聚合物；5.3刺激响应型聚合物佐剂的影响因素。6.医药应用中的先进材料-环糊精，6.1包合物；6.2包合物制备；6.3环糊精的发展历史；6.4均衡；6.5成形包合物的确认；6.6药学中环糊精的应用；6.7环糊精在医药传送系统中的应用；6.8环糊精作为增溶剂的应用；6.9包含环糊精的制药配方。

第2部分 智能纳米材料，含第7-11章：7.智能可穿戴系统，7.2智能聚合物的分类；7.3应用；7.4可穿戴系统的当前特性。8.智能纳米材料的功能化，8.2功能化剂；8.3碳纳米材料；8.4纳米二氧化硅；8.5功能化确认。9.癌症治疗中智能纳米结构材料能起的作用，9.2实验性；9.3智能纳米结构材料控制癌症细胞相关结果。10.显示器、荧光灯与太阳能电池中的量子刀与敏化剂基先进材料，10.2量子刀与敏化剂基先进材料。11.导电聚合物纳米复合材料的纳米纤维，11.1导电聚合物；11.2纳米结构导电聚合物；11.3导电聚合物纳米复合材料中纳米纤维的导电性能；11.4导电聚合物纳米复合材料中纳米纤维的应用。

第3部分 智能生物系统工程，含第12-13章：12.刺激响应型氧化还原生物聚合物，12.2合成、表征与机理；12.3刺激响应型氧化还原与导电行为；12.4生物传感器。13.茂金属催化剂体系商用热塑性塑料特性，13.2茂金属催化剂体系；13.3茂金属热塑性塑料。

第4部分 理论与建模，含第14章：14.温敏区钍单硫族化合物的弹性系数与结构常数，14.2构想；14.3评估。

本书适合化学、材料科学、物理、配药学、医学、生物医学工程方面的大学生与研究工作者作为教科书阅读，同时可以作为材料科学、生物工程、医学、药学、生物技术与纳米技术领域的研究工作者的工具书。

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