智能医学工程专业建设与人才培养构想

Intelligent medical engineering specialization construction and talent cultivation

摘要

随着“人工智能+医学”的迅猛发展，我国智能医学工程专业教育快速兴起，首都医科大学于2024年获教育部批准开设智能医学工程本科专业。本文在梳理了国内智能医学工程专业开办情况和各校该专业培养的目标和特色后，介绍了首都医科大学智能医学工程专业特色、课程体系搭建、实践创新人才培养举措等，力争为智能医学工程专业建设和人才培养提供借鉴和参考。

Abstract

With the rapid development of "artificial intelligence + medicine", intelligent medical engineering education is developing rapidly in China. Capital Medical University has been approved by the Ministry of Education to open an undergraduate program of intelligent medical engineering in 2024. In this paper, after introducing the situation of the domestic intelligent medical engineering program and the goals and characteristics in each university, we focused on the characteristics of the intelligent medical engineering specialty of Capital Medical University, construction of the curriculum system, and practical and innovative talent cultivation initiatives. We aimed to provide a reference for the construction of intelligent medical engineering specialty and talent cultivation.

关键词

智能医学工程 / 人才培养 / 专业设置 / 课程体系设置

Key words

intelligent medical engineering / talent cultivation / specialty setting / curriculum system

近年来，人工智能技术迅猛发展，人工智能正在成为产业创新的关键抓手和驱动新质生产力的关键引擎。2024年的国务院《政府工作报告》^［1］提出开展“人工智能+”行动，人工智能开始赋能社会经济各个领域和行业。

1 教育部设置智能医学工程专业的背景

人工智能技术与医学科学不断交叉融合，不断创造新质生产力，在增强医学创新能力、提高临床诊疗水平、提升医疗服务质量方面展现巨大潜能，为医疗和健康产业的发展带来了前所未有的机遇^［2-6］。在此背景下，智能医学工程学科应运而生。它以医学、生物学、计算机科学、自动化理论为基础，融合先进的脑认知、大数据、云计算、人工智能、传感检测、机器人等新兴产业及相关领域工程技术，把临床需求作为出发点和落脚点，布局医学与智能的交叉融合、转化创新。

智能医学工程强调新兴智能技术在医学中的应用，强调医理工融合，研究内容包括智能诊疗、智能医学数据挖掘、智能影像识别与诊断、智能医疗机器人、智能健康数据管理等^［7］。智能医学工程以智慧赋能传统医疗，促进健康领域科技创新，推动医学发展，服务健康中国建设的战略新要求。

为落实《高等学校人工智能创新行动计划》^［8］，引导高等学校瞄准世界科技前沿，不断提高人工智能领域科技创新、人才培养和国际合作交流等能力，支持人工智能技术在医疗健康领域的开发和应用，教育部于2018年批准南开大学和天津大学在全国首次开设智能医学工程本科专业（专业代码101011T）。截至2021年，中国智能医学工程本科专业人才的培养规模约为每年2 400名^［9］。

“十四五”期间，国家将推进“智慧医院”建设，智能医学将形成一个巨大的产业链，由此将产生大量就业机会和人才缺口。大型综合型医院、疾病控制中心、医药卫生管理部门需要从事智能医疗方向临床应用和研究的人才，高等学校和科研单位需要从事相关科学研究的人才，医院信息化、医疗仪器以及智慧医疗相关企业需要从事智能医学仪器研发、技术支持的人才。随着智能医学产业链的发展，人才需求量还有望持续扩大。

2 国内高校智能医学工程专业设置情况

2.1 开设院校

截至2024年，全国已有25个省、自治区和直辖市的77所高等院校开设智能医学工程专业。每年获批数量分布见图1。

这些高校包括南开大学、山东大学等综合性大学（共16所），哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安电子科技大学等理工科院校（共18所），以及山西医科大学、重庆医科大学、广东医科大学等独立医学院校（共43所，其中包括7所中医药大学）。一些综合性和理工科院校为了加强医学类课程教育教学和实践，还与医学院校进行专业共建，如天津大学与天津医科大学、哈尔滨工业大学与哈尔滨医科大学等。

2.2 专业特色和培养目标

智能医学工程专业的培养目标主要集中在培养学生掌握医疗信息大数据的智能采集、智能分析、智能诊疗、临床实践及智能医学系统研发等能力，也包括智能医疗设备、智能医学仪器设备、智能穿戴设备等硬件研发能力^［9］。

专业建设方面，基本上都是依托学校已有优势学科，如生物医学工程、医学信息学等，建设具有学校特色的智能医学工程专业。如综合性大学东南大学依托学校生物医学工程“双一流”学科，以神经信息工程、医学影像与医学电子学二级学科为支撑，确定专业特色为智能医学影像、类脑智能、智能健康管理、基于人工智能的脑科学研究等^［10］。理工科院校河北工业大学着力培养适应国家政策和京津冀经济发展建设的智能医学工程人才，突出医疗大数据智能采集、智能分析与智能诊疗的人才培养^［11］。医学院校锦州医科大学结合学校优势学科以及校企结合的实践优势，确定专业特色为人工智能与医学数据分析、医学图形图像处理、医院管理与物联网^［12］。中医药院校山东中医药大学结合学校在中医药领域的研究优势，着力培养能够从事智能医学图像处理、智能医疗设备研发、智能康复和智能医学病案管理的医工交叉复合型高端创新人才^［13］。

2.3 专业课程设置

除一般通识课，智能医学工程专业课程可分为专业基础课和专业核心课。专业基础课程通常包括医学基础、计算机技术基础、仪器硬件基础三大类。智能医学工程专业有别于一般人工智能专业的最大特色就是对学生医学基础知识的要求，因此医学基础类课程各校都会开设，主要有人体解剖学（形态学）概论、生理学（机能学）概论和临床医学概论，一些院校还开设影像医学概论、诊断医学概论等。计算机技术基础类课程则集中在数据库原理与应用、数据结构与算法、高级程序设计语言（Python、C、R、Java）、大数据技术等。仪器硬件基础类课程一般包括电子技术基础、微机原理与应用、单片机原理与应用等。

专业核心课则在普遍开设人工智能相关课程的基础上充分体现专业特色。人工智能相关课程通常包括人工智能导论、机器学习、模式识别、深度学习等。依据各院校的学科优势和智能医学工程专业的特色，专业核心课还包括智能医学图像处理、医学大数据与数据挖掘、智能医学信号处理、智能医学传感器、人机交互、智能医疗仪器设计等。

3 首都医科大学开设智能医学工程专业的优势和特色

3.1 学科基础和专业建设基础

首都医科大学（以下简称首医）的智能医学工程专业依托生物医学工程学院开展建设，同时该学院还承担了生物医学工程、假肢矫形工程和听力与言语康复学3个专业的专业建设和人才培养工作。其中，生物医学工程专业是国家级一流本科专业建设点，假肢矫形工程专业和听力与言语康复学专业是北京市一流本科专业建设点。

首医生物医学工程学科是北京市重点学科，位列全国医科院校生物医学工程学科的第一方阵。学校拥有生物医学工程专业硕士学位点、博士学位点和博士后流动工作站。首医医工交叉研究中心挂靠在生物医学工程学院。学院在生物医学仪器学、生物医学信息学、生物力学、临床工程学、康复工程学等与智能医学工程专业密切相关的学科方向上具有雄厚的研究实力和教学实力。首医拥有丰富的临床医学资源，在临床医学、影像医学、智能感知等领域具有学科优势。这些均构成开展智能医学工程专业建设的坚实的基础。

3.2 专业特色

智能医学工程具有鲜明的交叉学科特征，学科涵盖数理学、计算机科学、信息学、工程学、临床医学。其多学科的高度交叉和深度融通，正是国家“新工科”和“新医科”的重点发展方向^［14］。首医智能医学工程专业以面向医学问题的智能感知和智能数据处理为专业培养特色。

3.2.1 智能感知技术

人类和高等动物都具有丰富的感觉器官，能通过视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉来感受外界刺激，获取环境信息。智能感知技术是智能医学工程的核心，旨在通过各种智能传感和检测设备，实时采集人体的生理数据、感官数据和环境信息，实现对人体健康状态的全方位监测，为个性化医疗和预防医学提供强有力的支持，为患者提供更加全面和精准的医疗服务。

3.2.2 智能数据处理技术

智能数据处理技术在智能医学工程中起着至关重要的作用，主要负责对海量医疗数据的存储、管理、分析和应用。借助大数据技术和人工智能算法，能够从海量、复杂的医疗数据（电子病历、医学影像、基因组数据和实时监测数据等）中提取出有价值的信息，为临床决策提供科学依据。智能数据处理技术可以实现疾病预测、个性化治疗方案制定以及公共卫生监测和管理等应用，可大大提高医疗服务的质量和效率。

3.3 实践教学基地

学校同时与多家医疗器械和医学影像设备企业及大型综合性医院建立了长期实习实践合作关系。这些实践教学基地既为学生提供了实践条件，强化学生的动手能力和创新能力，也为学生提供了就业实习的宝贵机会。

学院目前拥有2个校企联合的校外实践教学基地，“首都医科大学-北京联影智能影像技术研究院实践教学基地”和“首都医科大学-通用电气医疗系统贸易发展（上海）有限公司实践教学基地”。此外，学院正在筹建“首都医科大学-德国西门子股份公司实践教学基地”和“首都医科大学-华为技术有限公司实践教学基地”。

学院与10家首医临床医学院合作，可为学生提供工科实习教学，同时在首都医科大学宣武医院、附属北京天坛医院、附属北京朝阳医院、附属北京安贞医院建有4个校内实践教学基地。

3.4 师资队伍

智能医学工程专业人才培养离不开多个专业学科、交叉学科的师资力量。目前智能医学工程专业授课教师65名，专业领域涉及数学、物理、基础医学、临床医学、影像医学、神经科学、计算机科学与技术、电子信息、生物医学工程、人工智能等。专业师资队伍由校本部和临床医学院专职教师构成，高级职称教师占比58.5%（18名教授和20名副教授），拥有博士学位教师占比96.9%，35岁以下教师占比15.4%。教师队伍结构合理，师资力量充足。

4 首都医科大学智能医学工程专业人才培养方案

4.1 设立特色突出的培养目标

智能医学工程专业人才培养的总体目标是：①适应中国社会主义建设需要，具有良好人文科学素养、社会责任感和职业道德；②系统掌握自然科学、医学与生命科学基础、电子技术、计算机科学和信息技术等基础知识以及智能医学相关的人工智能、人机交互、智能感知、大数据等技术；③具有终身学习能力、创新能力、团队合作精神和国际视野；④工程行为符合伦理要求，具备解决智慧医疗中复杂工程问题能力的智能医学工程领域高素质“医-工-信”复合型人才。

结合首医优势学科和临床特点，突出学校智能医学工程人才培养特色，即培养兼具基础和临床知识，精通智能感知和智能数据处理技术，既能在大型综合性医院中从事智慧医疗的临床和研究工作，又能在高校、研究院所及相关企业中从事研发、管理和教育工作的高水平智能医学工程人才。

4.2 搭建完善的课程体系

在本科四年的学习中，全面贯彻国家、学校的教育教学指导方针和政策，注重学生思想道德修养、身体素质和人文素质的提高，加强学生工科知识的学习、培养学生医学知识与工科知识结合运用的能力，以及分析问题解决问题的能力，提高学生的综合素质。

以自然科学、生物医学、信息技术为基础，开展智能感知技术和智能数据处理技术两大方向的专业课教学，并通过选修课进一步扩展学生知识视野、拓宽知识面。必修课程的课程体系如图2所示。

4.3 强化实践及科研素养的培养

通过实践性教学环节培养学生的动手能力、科研意识和创新意识，从思想品德、专业素养、实践能力、创新意识等方面全面提升学生的综合素质。

实验课的学时占总学时的比例达到36.3%。在实验课上，依托实验教学中心，整合实验资源，通过验证性、设计性、综合性实验的有机组合培养学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力。

通过科研素养综合训练、智能医学工程课程设计、课外实践活动、专业实践、科研讲座报告等，培养学生的科研意识，进行初步科研训练。采取导师负责制，加强对学生科研意识的培养和科研方法的指导，提高学生创新意识和创新能力。

对学生参加第二课堂活动、本科生科研训练活动进行量化管理，学生灵活选择时间参加由教师指导的第二课堂活动和/或本科生科研训练活动。实行学分认定制度，学生在进入毕业设计阶段前须获得相应学分。

为增强学生理论联系实际及智能医学工程实践能力，学生每学年都将进入与智慧医疗研发的相关企业共建的校外实践基地和与北京三甲医院共建的校内实践基地进行实践教学、专业实习和就业实习，为不断深入专业学习和未来就业奠定基础。实行学分认定制度，学生在进入毕业设计阶段前须获得相应学分。

4.4 制定综合性考核方案

考核的总原则是过程性考核和终结性考核相结合。成绩考核是教学中的重要一环，要体现对学生分析、综合、判断和解决问题能力的考查。课程考核采用过程性考核与终结性考核相结合的综合性考核方案。过程性考核包括章节单元测验、课程设计、实验报告、阶段报告等，重在评价学生在学习过程中掌握知识、运用知识的能力。终结性考核通常为闭卷考试的形式，重在评价学生对于教学大纲要求的基本概念、基本原理、基础知识的掌握情况。此外，实践教学、专业实习等由相关部门组织考核。

4.5 严控毕业设计质量

学生在导师指导下完成毕业设计课题，完成毕业论文和答辩。在此过程中，注重对学生进行科研训练，培养学生解决实际问题的能力，加强学生对专业知识的综合运用。

各项管理检查措施贯穿整个毕业设计过程，确保毕业设计工作的顺利开展和毕业设计成果的质量。毕业设计开始前认真审核指导教师和学生的毕业设计资格，毕业设计题目的确定和发布要经过指导教师提出、学系讨论审定、学院审核批准3个环节。毕业设计开始后，学系组织开题阶段检查和中期检查，最后由学院组织毕业答辩及评优。

5 结 语

中国开展智能医学工程专业教育仅仅6年，人才培养尚处在起步阶段，仍需不断探索人才培养体系。本文在梳理了国内智能医学工程专业设置和建设现状后，着重介绍了首医智能医学工程专业建设和人才培养的设想和规划，以期为国内高校交流智能医学工程专业建设经验，更好地培养符合社会需求的智能医学工程专业人才提供借鉴和参考。

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