智能医学工程专业“一体四翼”人才培养模式探索

Exploration on talent cultivation mode with “one body and four wings” for Intelligent Medical Engineering

摘要

智能医学工程是医理工高度交叉融合的新兴学科，其需要不断地探索与完善人才培养模式。文章依托医学专业优势探索智能医学工程专业“一体四翼”人才培养模式，分别从课程思政建设、专业课程体系建设、实验教学体系建设、师资队伍建设等方面进行深入探讨，从根本上解决人才培养质量的问题，以期为智能医学工程专业发展及培养高质量应用型医学人才提供借鉴和参考。

Abstract

Intelligent Medical Engineering is an emerging discipline that highly integrates Medical Science and Engineering,and its talent cultivation mode needs to be continuously explored and improved.This paper explores the talent cultivation mode of "one body and four wings" of Intelligent Medical Engineering based on the medical advantages.It conducts in-depth discussions from multiple perspectives,such as construction of course-based ideological and political education,professional curriculum system construction,experimental teaching architecture construction,and teacher staff construction.It provides reference for the development of Intelligent Medical Engineering and the cultivation of high quality applied medical talents.

Graphical abstract

关键词

交叉学科 / 智能医学工程 / 人才培养

Key words

interdiscipline / Intelligent Medical Engineering / talent cultivation

互联网、可穿戴设备和通信技术的飞速发展，促使传统的医疗模式向智慧化与精准化的医疗模式转型，在医学领域中迫切需要运用以数据为驱动的人工智能技术解决医学前沿问题。培养能够适应新时代需要的具有中国特色的新型医学人才成为核心问题和首要任务。2018 年，教育部发布《高等学校人工智能创新行动计划》，推进“新工科”建设，形成“人工智能+X”复合专业培养新模式，积极推动智能医疗应用示范^[1]，并批准了全国首个智能方向的医学类本科专业——智能医学工程（专业代码：101011T）^[2]，天津大学和南开大学是首先获批该专业的两所高校。智能医学工程是医学、理学、工学相互渗透、高度交叉融合的学科，以传统医学为基础，以医学大数据为骨架，以人工智能技术为连接点，以患者为核心^[3]，运用人工智能技术为精准医疗提供智能决策，极力促进信息技术与医学教育深度整合。

智能医学工程能够满足“健康中国2030”国家重大需求，可以解决中国当前医疗资源短缺、区域发展不平衡、老龄化等问题。到目前为止，全国已有64所普通高校开办了智能医学工程专业^[4]，主要分布在理工类和医学类院校。由于院校的专业实力有所差异，所实施的人才培养方案与路径也各具特点，理工类院校欠缺医学理论知识，短板在于只有解决医学问题的技术，但无法提出和发现有意义的医学问题；医学类院校缺少较系统的工程技术创新能力，总体表现为工程类课程内容与临床实际问题结合紧密度不高，医工融合度不强^[5]。智慧医疗将形成巨大产业链，具有大量的工作机会和人才缺口，国内医疗机构对兼具医学知识和人工智能技术的人才需求量超过500万人。由此，如何为医疗机构培养高质量的应用型人才是亟须解决的问题。针对目前各院校智能医学工程专业人才培养质量与需求不对等、培养目标与培养方向不明晰、培养方案合理性须完善等问题，文章以锦州医科大学为例，探索依托医学专业优势的智能医学工程专业“一体四翼”人才培养模式。从课程思政建设、专业课程体系建设、实验教学体系建设、师资队伍建设等方面为培养高质量应用型医学人才赋能。

1 “一体四翼”应用型人才培养模式的内涵

人才培养是一项由教育理念、环境、资源、情景、制度、过程、方式、内容、评价等构成的系统教育过程^[6]。人才培养模式决定了人才培养质量，在健康中国战略及新医科建设发展理念的指引下，围绕“为谁培养人、培养什么人、怎样培养人”的教育根本问题，结合所在学校教育教学改革与发展的实际情况，深入探讨智能医学工程专业的“一体四翼”人才培养模式。

1.1 以“德业双修”人才培养目标为主体

2020年，国务院在所印发的《关于加快医学教育创新发展的指导意见》中强化了医学生培养的新内涵^[7]。立德是人才培养的前提和基础，只有遵守道德底线和职业规范，心中有爱才能施以仁术。智能医学工程专业人才要想具有知识扎实的学术与本领过硬的技术，必须在具备一定医学基础知识的基础上，具有良好的医学大数据智能采集分析与管理、智能医疗诊断、智能健康管理、智能设备研发及相关领域的工程技术能力，才能助力医学，提升救死扶伤的道术。因此，坚持德业双修的培养目标是智能医学工程人才培养质量的保障。

1.2 以“四翼”实施人才培养过程

以“学思结合”为一翼：即目标定位方向化，将学生的专业培养和课程思政相结合，高度重视学生的道德品质、思想觉悟和医者仁心。

以“医工结合”为二翼：即专业架构多科化，将医学知识和工程技术相结合，实现多学科交融的培养特色。

以“理实结合”为三翼：即资源平台联盟化，构建具有特色的学科课程体系，充分利用公共教育资源，搭建实验平台和科研平台，发挥理论课程和实践活动的双轮驱动作用。

以“校企结合”为四翼：即培养过程赋能化，建立以学校为主导的校企联盟，企业参与学生培养过程，将实际工程项目引入课堂教学之中，重构人才培养策略。

2 “一体四翼”人才培养模式的具体实施方案

2.1 课程思政建设

医学生是未来中国医疗卫生事业的生力军，肩负着健康中国战略全面落实的重任，所以新时代下加强医学生医德教育是首要任务，应把思想政治教育贯穿人才培养全过程。首先，在人才培养方案中设置思想政治教育、四史教育课程模块，所有课程教学大纲突出课程思政要求，结合课程的教学目标，映射对应的育人目标^[8]，提炼专业知识与思政结合的要点，编写课程思政案例集；其次，教师应充分发挥课堂的主阵地作用，在理论教学中建立学生的医德认知^[9] ，在实践教学中培育学生的医德情感，内化医德信念，使其具有敬畏生命的意识，博爱、无私与奉献的精神品格；最后，通过班团活动外化自觉行为，如主题班会、团建活动、开放式论坛、专业技能竞赛等，保证“德业双修”中的“德”育与专“业”教育相融合，实现专业教育与思政理论教育同向同行。

2.2 专业课程体系建设

医工结合与理实结合主要体现在专业课程体系建设上。智能医学工程专业作为一门交叉学科，应紧密结合医疗健康与人工智能、物联网、大数据等新兴产业，把临床需求作为出发点和落脚点，培养医学思维和工程能力。在培养方案上兼顾医学和工学课程，均衡设置两者的学时比例，并纳入医工融合课程，将医学案例融入工学理论教学，布局医学与智能的交叉融合，实现转化创新。

锦州医科大学遵循“医教研一体，医理工融合”的建设思路，构建智能医学工程的模块化课程体系，所有理论课程总学分设置为147，总学时为2 586。其中：通识教育课程模块39学分，726学时（28.0%）；公共基础课程模块17学分，330学时（12.7%）；专业基础课程模块34学分，638学时（24.6%）；专业课程模块40学分，730学时（28.2%）；拓展选修课程模块17学分，162学时（6.5%）。智能医学工程专业课程体系所涵盖的具体课程如图1所示。其中，医学类课程由具有临床经验的来自于附属医院的一线临床教师承担，工学类课程由计算机专业教师承担，采用“理论要点→临床案例→方法技能→创新实践”教学模式，将医学问题与工程技术两者紧密结合起来，构建完整系统的知识体系和解决方案。

2.3 实验教学体系建设

为了实现“厚基础，强技能”的人才培养目标，针对教学中理论与实践相脱节的突出问题，主要从以下几个方面优化“理实结合”：

①在课程设置中加大实验比率。课程总体学时的理论与实践比为1:0.50，专业课的理论与实践比为1:0.68。

②充分利用共享资源，弥补学校教育资源不足的问题。借助国家高等教育智慧教学平台、中国大学MOOC、智慧树、学堂在线等在线教育资源平台提升理论层面的深度与广度；将学校实验平台、科研平台与实践基地平台相结合，拓展实验/实践范围；精选国家一流本科课程和精品课程，与校内教师和课程资源有机融合，形成优势互补。

③学校加大实践平台投入力度和加强实验室建设，如建设大数据与人工智能实验室、智能设备与物联网实验室、人机接口与数据采集实验室、视觉智能与虚拟仿真实验室。通过在线学习、原理验证、实训应用、综合分析及自主设计等多层次的实验操作，为人工智能教学提供一个完整的一体化的实验教学体系。

④突破传统的讲授模式，增加项目引导和案例教学等环节，开展项目参与、组会研讨、创新实践等多元教学方式。要求学生参加校内外实践基地见习，做实践导师的助手，强化课程知识和知识迁移。

⑤打破院系壁垒。智能医学工程专业与临床医学专业学生组建学研共同体，基于各自的专业视角挖掘临床医学问题，进行需求分析；探究工程技术上的解决策略，进行可行性分析。由此，让学生逐渐形成跨学科、多角度分析问题的能力。

2.4 校企联合培养学生

学校而培养目标在于向社会、企事业单位输送具有胜任力的高质量技能型专门人才，而校企联合的产学研协同育人策略是一种有效途径，所以要秉承“校院企深度融合，医理工协同育人”的理念实现人才培养。

校、院、企三方开展深度融合需要学校层面给予校企合作及产教融合的政策支持；学院层面要主动联系并吸纳医院、智能医疗相关企业参与教学活动^[10]，使企业成为教学主体的一部分；校企联合制定人才培养方案，应充分考虑岗位需求与产业问题导向^[11]，根据人才培养方案进行专业规划及学科专业知识体系设计，同时针对医疗行业进行特色教材建设，基于医学背景凝练行业案例，在专业课程中有机融入行业发展需求与行业规范；学生应明确专业课程的学习目标，从而增加其学习内驱力。校、院、企融合重在实践教学环节，可将企业作为校外实训基地，补充校内实践课程短板，让学生真正参与到企业项目实践中，及时掌握行业动态发展中的新理论、新技术和新方法；构建基础实验、专业技能和综合创新三大实验/实践教学体系，由校企双方共同协商制定实验教学大纲、实习任务书及实习考核方案，提升学生融入社会的全面素质、工程应用水平及创新能力。

智能医学工程专业需要培养兼具深厚的数理基础、完备的医学知识、前沿的智能工程技术手段^[12]的医学与智能交叉融合型人才，在培养方案中要均衡设置人文数理、工程训练和医学课程的比重：大一和大二学年可设置需要掌握的全部基础医学课程与主要的临床医学课程，以及计算机编程语言和算法分析的基础工程知识；大三与大四学年重在培养学生将人工智能、互联网等技术应用于医疗信息大数据的智能采集、智能分析以及智能诊疗等与医学相关的工程实践能力。因此，要在临床思维、医学科学思维与工程思维的多重导向下实现医理工协同育人。

2.5 师资队伍建设

在人才培养的具体实施过程中，教师发挥着指挥棒的引领作用，师资素质与能力决定了人才培养的层次。由此，要在以下几个维度开展师资队伍建设：

①提高师资队伍的信息化能力 信息技术推动教育向数字化、自动化、智能化的智慧模式飞速发展，对教师的信息化能力提出了新的要求，即智慧教学设计能力、智慧教学演绎能力、智慧教学评价能力^[13]。教师必须掌握高效快捷的信息检索技能，以便能够在课前与课后通过网络向学生推荐有价值的课前学习材料及相关文献，实现课堂的延伸，拓宽学生学术视野；教师必须掌握多种智慧教学工具（如智慧树平台、雨课堂、腾讯会议等）实现教学模式的创新（如混合式教学、翻转课堂等），以便能够有效利用网络教学平台与共享资源，将名师、精品课/一流课、特色案例等引入课程教学；教师要善于运用智慧的教学评价功能开展问卷调查，实现学生评教及评课环节，动态掌握学生对教学的意见，积极开展课程互动（弹幕、投票、随机点名等），了解学生对知识的理解程度，对有问题的学生及时预警；教师须具备对学生学习行为进行数据分析的能力，以全面了解学生的学习态度与学习效能。

②培养教师业务能力 培养教学基本功扎实、教育教学能力突出、勇于教学改革与创新的专业教师团队对教育发展极其重要。学院推出了“五个一”工程，即每一名教师每个学期必须要参加一场课程思政培训、一场教学能力提升培训、一场教学改革培训、一次所在学科专业业务能力提升培训；每学期举行一次教学比赛；每学期组织一次教学示范课；每学期举行一次教学经验交流会；每学期举行一次专业发展论坛。另外，充分发挥教学比赛能动作用，组织开展讲课比赛、教学设计比赛、教案课件比赛、微课比赛、教育技术比赛等活动，从教学理念、教学态度、教学设计、教学组织、教学效果、课程思政和学生参与度等方面综合衡量教学水平，在以赛促教、以赛促改中整体提升专业教师队伍的教学质量。

③加强不同专业背景的多学科教师沟通与合作 将临床医学、基础医学、计算机与统计学等学科背景师资引入该专业课程教学中来。医学背景教师提出临床问题，计算机与统计学背景教师考虑分析方法与解决策略，由此挖掘出具有高阶性、创新性与挑战度的生物医学领域中工程技术实现案例。

④建立双导师机制 高校工科教师的短板在于缺少工程实践经验，同时缺乏医学背景知识。为了将智能医学工程专业的理论与实践有效结合，学校坚持“校内培养与校外引进相结合，送出去与请进来相结合”的方针，建设医理工结合的双导师队伍。一方面，鼓励教师不定期的到医疗机构进行挂职培训，参与医院中与人工智能、大数据分析、图像处理等相关项目的研发，明确产业需求与技术攻关的重点，回校后担任本科生导师，指导本专业学生开展创新创业等应用型课题研究与教学实践活动；另一方面，聘任来自于一线的医院医生、企业工程师作为企业导师，与高校导师开展互补式联合培养。高校导师侧重培养学生专业理论知识和科研问题探索能力，企业导师侧重培养学生实践应用能力和行业前沿发展知识^[14]，通过双导师的紧密协同和多样化的教学与实践活动，保障教学质量。

3 结束语

智能医学工程是新兴的交叉学科，覆盖面广且学科跨度大，智能医学工程专业人才需要善于利用大数据、云计算和机器学习等技术解决医疗问题，所以其知识体系相对于单一专业方向更为复杂，会存在“宽而不精”“广而不细”的问题^[15]。目前，国内各高校在智能医学工程专业的培养目标和课程体系各具特色，但尚无专业教学质量国家标准。锦州医科大学智能医学工程专业建设还处于起步阶段，尽管参考了国内其他高校的成功经验，但在具体教学中仍需进一步研讨与思考，基于医学特色探寻专业人才培养的标准指标体系、建立融合人工智能技术的多元化课程考核体系^[16]及有力的督导机制，提高人才培养环节中的掌控力，及时发现问题并进行动态微调。从多视角、多层面、全方位考核学生的知识体系、能力水平、综合素养和竞争实力，争取为所在地区医疗机构培养能够以人工智能领域的技术帮助诊疗的高素质应用型人才^[17]。未来的智能社会需要医院和医生与智能医学工程师紧密合作，谋求共同发展。

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基金资助

2022 年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究一般项目“智能医学工程专业‘一体四翼’应用型人才培养模式创新研究与实践”(SJJGYB20220504)

锦州医科大学 2022 年教育教学研究与改革项目“智能医学工程专业人才培养模式构建研究”(ZD2022002)

2021年全国医学教育发展中心医学模拟教育研究项目“以胜任力为导向的医学模拟教育整合课程体系的构建与实践”(2021MNZC19)

2022年度辽宁省教育科学“十四五”规划课题 “基于人工智能技术的智慧学习模型构建研究”(JG22DB284)