生物医学工程创新教育模式实践探索
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作者:陈杭 周泓 沈义民 陈祥献 黄正行 陈沙利
[摘 要] 该文通过论证旨在说明，深化高等学校创新教育改革，是提升学生创新意识、推动国家创新发展的必要任务。针对目前生物医学工程本科生难以从现实的社会需求中及时发现问题、创新性地解决问题的现状，基于开放的实践创新平台——创客空间，提出了将创新课程和创新实践相结合的创新教育模式，引导和激发学生的积极性、主动性与创造性，锻炼和加强学生的研究能力与创新能力，为创新教育模式的进一步完善打下坚实的基础。
[关键词] 生物医学工程;創新教育模式;创新实践
[基金项目] 浙江大学“十三五”第一批教学改革研究项目（本科教学）（Zdjg08037）;2018年度浙江大学通识教育改革项目（创新创业类）
[作者简介] 陈 杭，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教师。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）23-0251-02 [收稿日期] 2019-11-13
一、引言
国务院《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（以下简称《意见》）指出，深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要。《意见》明确，要健全创新创业教育课程体系，推动我国新工科创新教育改革，需要根据创新创业教育目标要求调整专业课程设置，开发开设创新创业教育必修课选修课。教育部部长陈宝生强调：创新发展要更紧迫一些。要不断推动高等教育的思想创新、理念创新、方法技术创新和模式创新。由此可以看出，加强创新通识教育，提升工科学生的创新意识与实践能力，是当下迫在眉睫的教育改革任务。
创新教育的目的是让学生了解创新的概念和实现的流程，然后在实践中体会和践行“创新”的理念。如今的本科教育体系中，科研实践部分主要包括SRTP（Student Research Training Program——本科生科研训练计划）和毕业设计，一般都是结合导师的科研项目制定主题，很少是由学生真正从产业和用户角度出发，寻找现实需求的。需求的发现是一个简单而又深刻的过程，要用“全新的视角”，才有可能发现有待解决的问题，这是创新的关键。发现问题后，提出解决方案，利用创新的构思技巧、原型设计和测试方法，才能最终实现一个仪器的设计和应用。所以在科研实践里真正融入“创新”的思路和方法，是创新教育必需的环节。
二、创新教育模式
创新教育模式包括创新通识课程和创新实践两个部分。
1.创新课程：课程“医学仪器的创新设计与实践”是浙江大学2018年通识教育改革项目，共1.5个学分。课程邀请了国内外各领域专家，展开八次讲座，分别讲授八个不同的主题，涵盖需求发现分析、科研问题解决方案、产品创意设计、伦理规范、专利申请、科技论文撰写、产品检验、商业模式等各个方面，从不同层次全链式地培养学生的创新思维，提升学生的创新实践能力。该课程已在2019夏学期面向全校学生开设，受益学生130人，包括了全校18个专业，不仅给学生带来了完全不一样的课堂体验，更是浙江大学对国家创新驱动发展战略实施的呼应。
2.创新实践：在通识课程基础上，结合SRTP和毕业设计实践，在需求发现分析、科研问题解决方案、产品创意设计的各个环节里，都体现创新的理念和方法，具体包括以下内容：（1）需求发现与分析：改变原有导师来设定主题的现状，让学生直接和临床需求相对接，洞察医疗过程中存在的问题，筛选需求;（2）方案框架设计：概念设计及筛选，是个反复迭代的过程。基于正确的概念，设计整体框架，这个过程不是凭空想象或者只有理论推导的，而是要基于行业的背景和多方面知识，进行多角度分析并不断完善的;（3）产品原型设计：按照框架，设计原型机，设计方案要符合CFDA对医疗仪器规定的检测标准，以及临床验证的需求。
在通过对创新课程的学习、明确以上各个环节的要求后，学生可以利用SRTP和毕业设计的机会，与临床需求对接进行选题，完成进一步的实践。同时学院和医疗仪器行业的专家也保持紧密的合作关系，可以组成导师组对学生进行创新创业的指导。
三、基础或支撑条件
浙江大学生物医学工程与仪器科学学院为真正实现“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的教学理念和培养目标，即建立以学生为主体，集实验教学、课外训练和创新活动为一体的新型实践教学模式，已经搭建了开放的实践创新平台——创客空间。笔者所在学院从2000年起就规范有序地做好实验室的开放工作，主要考虑在最大开放时间的情况下，怎样降低管理人员的工作量、提高各方面的安全和开放的效果。经过不断的努力，最终建设完成了一个以自由宽松的开放模式构建的绿色、自然、亲和的创新教育平台。
创客空间在时间、空间和设施上完全开放，通过引入“互联网+”的思维，将空间的门禁、监控、灯光、感应、温度、湿度系统等联入物联网，手机或智能终端就可以通过互联网观察和控制实验室相关设施。空间旨在营造“谈笑有鸿儒、轻松出创意”的氛围，学生在实践过程中碰到的任何问题，现场都有管理教师答疑解惑。专业教师和学生之间的“传、帮、带”指导模式，和不定期举办的学术讲座，更能引导和激发学生的积极性、主动性和创造性。开放、智能的平台为创新实践提供了保障，让更多的同学能得到科研能力的锻炼。
四、初步成果
“医学仪器的创新设计与实践”课程通过大作业的形式引导学生进行创新实践，要求学生寻找一个医学或大健康方面的真实需求，利用用户画像和故事板对需求进行分析，设计完善产品方案，并把过程记录下来，最后形成一份严格按照科技论文写作规范而成的报告。学生带着作业和自己的思考，从课堂出发，来到医院，重新进入生活，发现痛点，解决痛点，最终完成了核磁共振兼容新生儿生命体征检测仪、多功能胃镜机器人系统、基于脑电生物反馈的智能睡眠眼罩、基于便携式医疗概念的新型多功能消炎耳钉等多项闪烁着创造思维光辉的作品。 此外，近幾年学院的短学期课程项目、学科竞赛、国际办学、创新团队等学生团体在创客空间的环境中愉快地工作学习，形成了思维碰撞、互帮互助的良性氛围。创新实践平台确确实实地为广大学生提供了优质的服务，使学生的学习由被动变为主动，研究能力、创新能力等多方面能力得到了锻炼和加强，开阔了视野，完善了知识结构，也磨炼了意志力。学院学生广泛受益，国内外竞赛成绩骄人，如中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生电子设计竞赛、ADI中国大学创新设计竞赛、NI LabVIEW全球学生创新设计大赛、全国虚拟仪器设计大赛、全国生物医学电子创新设计竞赛等均取得了优异的成绩。
五、结论
医疗仪器的创新必须做到：紧密结合医疗仪器的临床需求、严格按照医疗仪器的设计规范、符合食品药品监督管理局的检测标准以及临床验证要求，每个环节都不可缺失。所以生物医学工程教育涉及的知识面广，知识体系交叉，需要培养学生很强的综合分析能力和实践能力，这种创新教育模式需要进一步的探索。
参考文献
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[3]蒂姆·布朗，侯婷.IDEO，设计改变一切：设计思维如何变革组织和激发创新[M].辽宁：北方联合出版传媒（集团）股份有限公司，万卷出版公司，2011.
Exploration on the Innovative Education Model of Biomedical Engineering
CHEN Hang，ZHOU Hong，SHEN Yi-min，CHEN Xiang-xian，HUANG Zheng-xing，CHEN Sha-li
（School of Biomedical Engineering and Instrument Science，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang 310027，China）
Abstract：Deepening the reform of innovation education in colleges and universities is a necessary task to enhance students' sense of innovation and promote national innovation and development.Because undergraduates in biomedical engineering find it difficult to find problems in a timely manner and solve problems in an innovative way according to real social needs，this study is based on the open practice innovation platform -Maker Space and proposes an innovative education model combining innovation curriculum and innovation practice.It guides and stimulates students' enthusiasm，initiative，and creativity，exercises and strengthens students' research ability and innovation ability，and lays a foundation for further improvement of the innovative education model.
Key words：Biomedical Engineering，innovative education model，innovative practice
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