中國生物醫學工程學科發展探究

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［摘要］隨著“一帶一路”、《中國制造2025》等強國戰略的不斷推出，中國生物醫學工程（生醫）學科發展也逐漸形成了自己的特色。尤其在人才培養方面，各高校逐漸探索出適應中國實際國情的人才培養體系。為探究生醫學科發展的真實現狀，課題組以東北大學醫學與生物信息工程學院為對象進行調查研究，并以主成分分析（PCA）的數學方法對調查結果進行建模分析。研究表明，在中國，生醫學科雖然是新型交叉學科，但已經受到了社會、學生和家長的廣泛認可，具備了一定的社會影響力。在此基礎上，高校應更加注重樹立學生的專業自信，培養學生的職業素養，提高學生的實踐創新能力，借強國戰略的東風，進一步促進中國生物醫學學科的長遠發展。

［關鍵詞］生物醫學工程；專業發展；強國戰略；人才培養

一、新戰略格局下的生物醫學工程學科發展概況

生物醫學工程（生醫）是一門新興的交叉學科，自1987年國家科委成立了生物醫學工程專業組開始，該學科在中國已經發展了40余年。從專注于科學研究的早期發展到專業細化發展，生物醫學工程在中國的專業發展水平穩步提升；再從“一帶一路”到《中國制造2025》，生物醫學工程有了更為廣闊的市場發展空間。

（一）““一帶一路”倡議與生醫學科。“一帶一路”是中國國家主席習于2013年提出的跨時代、跨地區、惠及亞歐非三洲的宏大戰略目標，是“絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”的共同簡稱，也是從最初的發展愿景到如今新時代中國特色社會主義中必不可缺的一部分。在響應“一帶一路”倡議的60多個國家中，包含約44億的總人口數量及21萬億美元的經濟總量，“一帶一路”使這些國家和地區擁有了廣闊的發展空間和潛力。但是，在“一帶一路”沿線的國家和地區中，仍有經濟、服務，尤其是醫療技術事業發展有著明顯欠缺的區域[1]。例如，處于亞洲南部地區的印度，醫療技術發展水平落后，缺乏相關輔助的醫療設備。在這種情況下，“一帶一路”為該國帶來了巨大利好。大量醫療設備通過“一帶一路”以低利潤方式輸入至該國，為該國改善醫療條件、提高民生水平做出了有益的貢獻。據統計，我國在2017年向印度出口醫療器械的出口額為5.56億美元，占同年出口額總比的12.4%，遠高于“一帶一路”沿線其他國家。進一步，我國眾多的醫療相關企業也攜帶大量資源，通過“一帶一路”途徑進入沿線國家，為改善當地落后的醫療水平做出了實際貢獻。例如，在肯尼亞項目中，東軟醫療作為肯尼亞政府“全民健康覆蓋計劃”的核心合作伙伴，為全國37個郡提供高端醫學影像設備、影像云服務及臨床應用培訓等一站式集成解決方案，解決了當地居民的看病難問題，展示了“中國制造”的理念和態度，深化了“一帶一路”戰略的主題[2]。

（二）《中國制造2025》計劃與生醫學科。《中國制造2025》是國務院于2015年5月印發的部署全面推進實施制造強國的戰略文件，是中國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領。制造業是衡量一個國家經濟發展、綜合國力的標準。改革開放以來，制造業持續快速發展，極大提高了綜合國力，是國家安全的重要保障。目前，中國制造業較之世界先進水平仍有差距，《中國制造2025》計劃將引導中國由制造業大國向制造業強國轉變，提高醫療器械的創新能力和產業化水平，重點發展影像設備、醫用機器人等高性能診療設備和新技術的突破和應用[3]。

（三）““一帶一路”與《中國制造2025》的關系。如果說，“一帶一路”是“走出去，交朋友”的外交戰略，那么《中國制造2025》就是“待在家，練本領”的內政綱領，二者相輔相成，互相促進，彼此補充。“一帶一路”可以讓中國與沿線國家更好地進行先進科技和優秀文化的互融互通、取長補短，提高《中國制造2025》實現的速度；《中國制造2025》可以更好地提高中國的綜合實力，既有助于吸引更多“一帶一路”沿線國家到中國進行投資和貿易，又有助于中國輸出更高品質的技術與資本到沿線國家。可見，“一帶一路”與《中國制造2025》都是利國利民的大政方針，都是有助于生醫學科發展的重要指導性政策。

二、大時代背景下生醫人才的培養與發展

中國在20世紀70年代末創立了生醫本科專業[3-4]。經過40余年的發展，我國的生醫技術水平有了明顯提升。縱觀其發展歷程可以發現，1.我國的生醫學科教育的培養目標更注重專業性；學生更適合社會生產需要，通識性教育和職業素養較差；培養過程過分強調專業性技術人才，卻降低了生醫學科的彈性。2.中國生醫學科主要在醫學類院校和理工類院校中開展。在實際學習中，醫學類院校較了解醫院工作人員和患者的實際臨床問題，但是在工程實踐領域卻相對薄弱。與之相反，理工科院校有著巨大的工程技術實踐優勢，但卻脫離臨床，無法從根源處了解需求。生醫學科是綜合性很強的交叉學科，加強醫、工融合，這對加快生醫學科的健康有序發展有著至關重要的作用。針對以上薄弱環節，生醫人才培養必須不斷結合臨床實際需求，加大醫工相互交流力度。生醫學科作為新時代新工科的一員，具備跨學科、跨行業這一特征。新工科大環境下的生醫學科人才培養體系建設應該充分體現學科特點，注重實際應用，學科與生產實踐、產業及行業融合，緊跟時展要求，既要引領學科發展、促進技術進步，又要促進學科與產業融合，為生產及科研服務。這就要求培養的學生具有一定的技術能力以及參與工程項目解決實際問題的能力[5]。以東北大學醫學與生物信息工程學院（醫工學院）為例，其不僅具有行業一流的企業公司（包括東軟集團和皇家飛利浦電子等）提供的產業平臺，而且具有與中國醫科大學的長期合作關系，這些協同資源從學科、產業、科研各方面給了醫工學院生醫專業巨大支持。而在實踐探索的過程中，醫工學院形成了獨特的生醫“產、學、研、醫”高度融合良性互動的生態環境，為學生的進一步發展提供了良好的資源[6]。生醫的人才培養為“一帶一路”、《中國制造2025》等戰略提供了不可或缺的醫療技術人才。國家的發展需要人才，科技的振興需要人才。高等院校是人才培養的主要場所，承擔著教育、培養、訓練學生的責任。生醫的人才培養為國家醫療領域建設提供了優質的醫療人才。生醫相關人才發展符合社會的發展需求，與國家的發展趨勢相吻合。《中國制造2025》將高性能醫療器械列為重點發展的領域，這加快了我國由醫療器械制造向醫療器械創造的進程，醫療器械產業也將由數量向質量蛻變，打造醫療器械產業的中國“芯”。強國政策下的生醫學科發展應具有創新性。黨的報告指出，中國需要加快建設創新型國家，倡導創新文化，強化知識產權創造、保護、運用。生醫學科所研究的結果也應從醫院的框架中跳出來，走進人們的日常生活。實施健康中國戰略，應堅持以預防為主，倡導健康文明的生活方式，預防控制重大疾病。當前我國處于大數據、云計算、人工智能等前沿技術蓬勃發展的信息化時代，“互聯網+”正在與各行各業深度融合，伴隨“十三五”規劃建議落地，“健康中國”正式升級至國家戰略，“互聯網+”信息化也將成為深化醫改、推進健康中國建設的重要技術手段[7]。“互聯網+”時代的到來為生醫學科的發展增添了更多的可能性。以互聯網為載體，線上線下互動操作，加快了生醫領域面向互聯網醫療的發展，為醫護工作人員和病患提供了一種更為舒適、便捷的治病方案。

三、問卷調查及分析

（一）問卷調查與統計分析。在“一帶一路”、《中國制造2025》等強國戰略下，生醫學科獲得了前所未有的發展空間。下面以東北大學生醫學科為例，對四個年級的600名本科生進行了有關生醫學科發展的問卷調查，共回收問卷322份，問卷回收率達到53.7%，超過發放問卷數量的50%，統計有效。問卷內容及統計結果見表1。由表1可見，332名本科生中的大多數人對生醫學科的未來發展有著穩定的預期，主要表現在三方面：1.對于個人所在專業的認可程度較高（題目1、2、9、12）；2.對于個人所在專業的就業自信心較強（題目5、6、11）；3.對于自己能力水平及努力程度評價比較客觀（題目3、4、8、10、）。其中，第7題，月生活費開銷水平，該題反映出該學科學生的家庭經濟條件總體穩定，較少出現因家庭經濟貧困而導致的學困情況。綜上，東大醫工學院的本科生體現出的思維及行為水平，與國內大多數高校同類專業的學生處于相同階段，具有較強代表性。可見，該問卷的統計結果可以作為相關研究的有效參考數據。進一步，本課題根據生源地省份對問卷結果進行了更加詳細的統計分析，統計結果見圖1、圖2。由圖1、圖2可以知，本課題從322名學生的生源地入手，探究生醫學科在不同地區的普及和發展預期情況，聚焦問卷中體現的兩個關鍵點，即“對生醫學科的了解程度”“對生醫學科的發展前景預期”繪制兩圖。從整體上來看，學生對生醫學科的了解度和認可度是普遍的、廣泛的。從中可以發現，在經濟發展速度較快的地區，學生對生醫學科的認可程度和發展預期越強，這體現出經濟水平與科技進步水平相輔相成的特點。

（二）主成分分析法。為了對問卷調查的數據進行進一步的數學建模分析，本課題通過主成分分析法（PCA），將最具有影響力的變量篩選出來，從而達到減少相關參數變量，排除弱相關影響因素，給原始數據降維的目的。通過PCA可得到多個主成分，在對每一個主成分進行分析時會根據每個主成分的累計貢獻率來選取重要主成分。貢獻率越大，證明這個主成分特征值所占的比重越大，所包含的信息量越多。通常在進行PCA時，通過累計貢獻率一般達到85%以上，以此來確定選取主成分的個數，做出科學評價[8]。問卷中采用PCA就生醫發展前景一問題進行研究，相關變量分別為性別、生醫學科的了解程度、參加相關活動頻率、有無交流經驗、就業行情了解情況、未來就業地區、月生活費、實訓意愿、實訓能力提升、掛科經歷、未來薪水、專業自信12個變量。所調查的目標省份為遼寧省、山東省、河北省、廣東省、黑龍江省、湖南省、山西省、安徽省、吉林省、河南省、內蒙古自治區11個省份（自治區）。通過PCA法計算出特征值排名前5的5個主成分。排名前5的主成分的覆蓋率為90.5%，從而由12個維度降低到5個維度，簡化了問題的復雜程度，且5個維度的覆蓋率達到90%以上，所損失的數據量也是少量的。第一主成分中專業自信、就業行情了解情況、實訓意愿占主要部分，第二主成分中參加活動頻率、男女性別、有無交流經驗占主要部分，第三主成分中實訓能力、程提出了更高的要求。為此，安徽農業大學經濟管理學院通過組建“大統計”課程組來實現統計教學資源合理利用、教學內容與時俱進、教學體系不斷完善、教學案例與專業緊密結合。本文對先行改革課程應用統計學的改革做出總結，并通過學生學后反饋數據資料得出：該課程的改革效果良好，但也存在著推斷統計偏于薄弱、統計課程體系尚不健全、統計知識體系仍不完備、實驗教學尚不能滿足要求等問題。為此，課程組建議增加推斷統計案例教學和實踐教學，繼續完成課程組內其他統計課程的改革，通過增設統計學理論與實戰課程以形成“基礎統計—計量經濟學—大數據分析—專業統計”的完備統計課程體系，讓應用統計學實驗真正起到統計理論學習的“潤滑劑”和“促進劑”作用。此次改革是我學院課程改革的一次有力嘗試，目前各項改革工作仍在有條不紊地進行，課程組正在為統計學教學的現代化和特色化不斷努力。本篇僅為階段性成果，以期為兄弟院校提供借鑒。

作者:李晨 劉子妤 程俊龍 趙越 單位:東北大學醫學與生物信息工程學院