计划中培养目标、课程设置、实验环节等差异，是美国高校本科教育培养出的生医人才较之中国的学生知识面宽、可持续发展能力强的原因。在此基础上对中国生物医学工程本科教育的改革和发展提出若干建议。
[关键词]生物医学工程 本科教育 中美比较
[中图分类号]G642／719.1 [文献标识码]A [文章编号]1005—5843(2011)05—0132—05
生物医学工程是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科，也是运用自然科学和工程技术的原理和方法，研究和揭示人体的生命现象，并从工程角度解决人体医疗问题的一门综合性高技术学科。生物医学工程专业是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科，旨在利用现代工程技术的手段解决生物医学上的检测、诊断、治疗、管理等问题并进一步探索生命系统的各种运动形式及其规律性。目前，中美两国都在生物医学工程专业领域进行巨大的投入，积极寻求技术突破和提高产业化水平。但综合看来，在这一领域，美国无论在技术研发还是产业化实现上都不同程度地领先我国，这种领先优势的形成有多方面的原因，本文仅从两国医学工程专业本科教育这一基础人才培养的角度分析两国的差异所在。
一、背景之比较
中美两国生物医学工程产业发展的阶段不同，决定了两国在本科教育的人才培养规格不同。总体而言。生物医学工程专业是多个学科发展到一定水平，形成交叉而产生的新型高技术应用。高层次的研究型人才是生物医学工程专业发展的初期阶段的培养目标。在生物医学工程由技术实现产业化的过程中，从业人员才逐步由高端研究型人才向中低端的市场推广、操作型人才均衡发展。比如，根据Whitaker foun-dation的数据统计，美国在20世纪60年代初就开始在生物医学工程专业培养博士生并授予学位，但直到60年代末才开始设置本科专业并授予学士学位。这说明生物医学工程本科教育是在技术产业化的背景下才逐步发展起来的。
这一点与我国有相似之处，我国在20世纪70年代末开始设立生物电子本科专业，主要集中在清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学、东南大学、中国科技大学等科研水平很高的著名大学。虽然是本科教育，但由于当时我国高等教育发展的历史原因，其性质是主要培养研究型人才。后来，随着高等教育的发展完善，研究生层次的生物医学工程专业人才成为主要培养目标。比如，东南大学1984年开始开设生物医学工程本科专业，1986年就增设了“七年制”本硕连读。将教学重点放到了研究型人才的培养上。1995年以后，随着生物医学工程市场化发展，我国开始有大量的高校开设生物医学工程本科教育的专业，培养面向产业化的应用型人才。比较中美两国的生物医学工程本科教育的差异，必须首先比较两国该专业发展不同的阶段，尤其是经济发展不同的阶段对这一专业人才培养规格产生的影响。就当前的时间节点而言，美国经济发展处于后工业化阶段，高技术产业是其经济支柱，所以生物医学工程得到充分的发展，在全球市场上也占据主导性份额。即使在世纪之交，IT产业严重缩水，而其生物医学工程产业在全球的市场占有率仍高达41～42％之间，是国民经济可持续发展的生长点。而中国目前尚处于工业化中前期，制造业发展和升级是当前经济的主要任务，高技术的研发和产业化是战略性任务，整个经济发展水平还不具备使生物医学工程完全产业化的条件。所以，当前中国高水平的生物医学工程的本科教育不是向市场输送基础产业化的人才，而是为使本国的生物医学工程技术能够赶超世界一流水平，为国家下一阶段的跨越式发展进行技术储备。这样的背景差异决定了中美生物医学工程本科教育的人才结构和去向有很大不同。美国的本科毕业生既有深造从事科研的。也有很多服务于产业界的；而我国由于缺乏成熟的产业环境，产业人才市场容纳不了太多从业人员，因而大部分本科毕业生升学深造从事研究，真正从事技术产业化的较少。
二、体制之比较
生物医学工程是一个高技术交叉学科，最佳状态是医学、生物学、工程技术学三者有机融合，才能实现其综合性的学科价值和研究目的。做到这种融合是大学实现生物医学工程专业有效研究和教学的基础，在这一点上，美国的高校在专业设立之初就有清醒的认识，在专业设立之初就做了大量的筹备工作。比如，美国生物医学工程本科教育排名前五的麻省理工学院(MIT)，在创建生物医学工程专业之初，虽然是以其自然科学与工程学上的强大实力为基础，但是，1966年其首先是应国家卫生研究院要求建立医学院，之后于1973年成立康复工程中心，次年核医学研究计划启动，1975年首批癌症康复研究计划启动，此时才建立了以临床仪器为主要目的的生物医学工程中心。加州大学圣地亚哥分校(University of California—San Diego)的生物工程系也是始建于1966年，但一开始是作为应用力学与工程科学和医学院的联合体存在的，直到1994年，才组建了生物工程系，但在次年的国家科学院科学研究委员会工程学会及医学院公布的综合报告中，其生物工程研究生教学实效列为全美之首。由此可见，美国高校举办生物工程专业成功的重要原因在于工程学院与医学院紧密合作的体制，正是这种体制为工程师和医学科学家们的联合科研和教学创造了理想的环境。不仅如此，在同样以生物医学工程专业本科教育闻名的美国凯斯西部保留地大学(Case Western Reserve University)，该校的生物医学工程系的教师一般都是其工程学院和医学院的联合教授，参与两个学院的教育、研究及决策委员会的工作，因而在研究和教学中学术交流与合作极为方便，完全利用了不同院系的优势，为其生物医学工程的发展提供了广阔的空间。
我国于1977年创建生物医学工程本科专业，据不完全统计，到2008年底共有包括综合类大学、理工类大学、医科大学和其他各种高校等在内的110余所大学设立了生物医学工程专业，有本科招生计划。很多学校依托自然科学、工程技术或医学等方面的优势，结合其他学科发展生物医学工程专业，在各个领域中做出了突出的成绩。但与美国高校相比，我国高校由于专业划分泾渭分明的传统，学科之间的交流和融合推进缓慢，更重要的是局限于管理体制和传统管理文化的影响，工程与医学、生物学的有机结合程度不深，尤其在教学上缺乏能够将工程技术学和医学结合教学的课程和教师。整体来看，综合院校往往具备更深的理工基础而缺乏医学背景，医科院校与临床结合紧密，但工程力量又显得薄弱，虽然很多综合大学都有医学院，但工程学院和医学院以生物工程专业本科人才培养的机制平台还远没有建立。我同大学与美国大学在体制上的差距，最终反映到本科教育人才
培养上就是，美国生物医学工程专业的本科毕业生素质比较全面，有利于多元化发展的特点。以美国凯斯西部保留地大学为例，其生物工程专业的本科毕业生1／3左右可以被医学院录取，1／3左右可以攻读其他类研究生，约1／3可以投入到产业界工作。而我国生物医学工程专业的本科毕业生绝大部分仍然聚集其本科所选定的专业方向上升学或就业，跨学科发展的情况比较少见，培养的人才仍然是偏单一学科的专业人才，而不是复合型或交叉学科的人才。这种情况既与我国高校专业课程设置过窄有关，但也深受当前管理体制之下，不同院系的学科难以有效交流融合的现实影响。
三、培养模式的比较
由于中美高校在办学理念和生物医学工程专业学科发展的阶段不同，导致两国在本科教育的人才培养模式也存在诸多差异。
首先，两国的生物医学工程专业人才培养目标设置规格不同。美同高校生物医学工程本科教育注重培养具有广阔的工程学和生物医学背景的学生。使其不仅能够在生物医学工程、生物医学科学及其相关领域内攻读研究生，也可以为职业发展导向的医学、法律和管理类等方面继续深造打下坚实的基础，更注重直接服务于产业界的综合素质训练。可以说美国生物医学工程本科教育的培养理念是一种“宽口径”的思路，注重学生在毕业后的职业发展和深造等可持续性发展能力的培养。因此在培养目标上就尤其注重使毕业生能够理解、阐明并应用数学、物理学、工程学原理解决医学问题，能够成功地从事职业实践并继续深造，具有独立的学习和工作能力，高度重视职业及伦理责任。与美国相比，我周高校生物医学工程本科教育的人才培养目标则较为具体，虽然也有高校关注到毕业生在未来从事科研或服务产业等多种发展可能性，但是在具体人才培养目标上还是以岗位需求导向的专业教育思路，缺乏为本科毕业生后续发展奠基和能力塑造的前瞻性。美国大学生物医学工程专业本科毕业生可以获得工程学、理学、文学甚至双学士学位，而中国的本科毕业生则只能获得工学学士学位，同样是这种差异的体现。中美大学生物医学工程专业本科教育培养目标的这种差别，一方面是中美两国高等教育发展阶段和理念存在差别的体现，美国大学注重本科教育的通识性和职业素质培养，而中国大学本科教育仍然是以专业化的教育为主；另一方面是中美两国生物医学工程专业本科教育的人才培养定位不同导致的，美同大学注重培养可持续发展能力和为产业服务的技能，综合素质培养色彩浓厚，中国大学则注重培养在具体专业领域内从事具体工作(科研、管理、开发、制造等)的技能，专业素质教育导向明显。
其次，中美大学生物医学工程专业本科教育的课程设置存在各自特色。美国高校的本科课程突出通识化、职业化，中国高校的本科课程则突出专业化、技术化。美国生物医学工程本科教育的学制一般都为四年。课程分五个方面；(1)科学基本知识；(2)工程类核心课程；(3)生物医学类核心课程；(4)人文与社会科学；(5)工程类选修课程。其中工程类核心课程类似于国内的专业基础课，如计算机编程、信号与系统分析等，而工程类选修课则类似于专业课。除了专业核心课程之外，学生在一年级接受通才教育，三四年级结合专业内容进行科研实践和职业训练。综合而言，美国生物医学工程本科教育是以能力为导向的。宽知识背景，与职业发展紧密结合的课程模式，尤其是在科学教育和人文、社会科学教育方面的深切关注，为学生今后在广泛领域发展创造了条件。我国大学的生物医学工程本科教育涉及15个方向，其中，高校涉及最多的培养方向分别是医疗仪器及设备、生物医学信息、生物医学成像与图像处理、生物医学信号检测与处理、生物医学影像、医学物理和生物化学等。但是，各个高校在进行课程设置时都紧紧围绕所开设专业方向开设课程，专业选修课很少，而且是根据各校在教学科研方面的特长开展，其他培养综合素质和技能的课程较为缺乏。整体而言，我国大学生物医学工程本科教育的课程设置突出专业性和技术性，属于专业性人才培养课程模式。与美国大学的课程相比，我国大学生物医学工程本科课程跨学科交叉程度低，辅助学生在未来的职业发展中跨领域发展的作用不明显，过分专注于专业技术人才培养，在一定程度上与当前知识快速更新的知识经济社会脱节。
第三，中美大学生物医学工程专业本科教育在培养学生的实验、实践能力方面重视程度不同。美国高校由于实验室条件非常优越，又非常重视实验室教学，所以，其生物医学工程本科教育的一个重大特色就是注重学生的实验、实践能力的培养。如杜克大学的生物医学工程专业重视培养学生在实验中解决问题的能力，并分析解决问题所需的技能在现代工程和研究中的应用；莱斯大学的生物医学工程专业在本科教学中，实验室课程占很大比重；哥伦比亚大学生物医学工程专业在必修的课程中都有对应的实验室课程，重视实验技术和数据分析。我国高校由于专业实验室资源有限，对本科生未完全开放，实验条件相对较差，因而在教学计划中所开设的实验课程也较少。如表1中，很多名牌高校的本科生实验课时也仅占总课时的15％左右，远低于美国高校的水平。
美国高校的生物医学工程本科教育都采取与企业联合培养的方式，很多大学都同企业签有联合培养实习计划。高年级的学生在完成了大部分课程，掌握了一定实验技能之后，在公司某一部门或附属工厂指导教师的指导下，从事如设计、分析、生产、测试、常规事务等工作，结束后须向公司及学校分别提交实习报告，这也是本科教学计划的一个部分。通过实习，学生可以在理论和实践的关系上获得更有价值的见识，对进一步学习其他课程将会有所帮助，经过符合行业技术需求的实践训练，学生也将更具有竞争力。中国大学也积极谋求与企业的合作，但更多的是停留在技术转化层面上，面向本科学生的实践基地或联合培养做得不够。这种情况一方面是由于我国的生物医学工程产业还没有完全发展，产业规模比较小，没有强烈的需求和足够容载能力为在校本科生提供实践机会。另一方面则在于中国高校的本科培养活动中缺乏基于提高本科生实践就业能力为导向的，能有效促进本科生到企业实习、实践的教学与课程。学校的教学内容与企业需求不能充分对接是阻碍中同高校生物医学工程专业本科生到企业进行实践和职业训练的重要原因。
四、对中国生物医学工程本科教育发展的启示
生物医学工程作为21世纪的高新技术产业，对利：会经济的发展和人类福祉的提高都有重要意义。通过与在生物医学工程领域居于领先地位的美国高校本科教育进行比较，我国生物医学工程本科教育发展应该从以下几个方面谋求改革和发展。
1.结合我国生物医学工程产业发展的形势，打造规划型本科人才优势，适时扩大适应产业化的人才培养
学科和专业的发展都离不开社会需求作为支撑，我国生物医学工程专业也是如此。1995年之前我国生物医学工程专业的发展趋势平缓，之后则进入快速发展时期。都是由于我
国生物医学工程产业的兴起。虽然目前我国的生物医学工程产业还处于发展的初期阶段。但随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，技术的进步，这一产业必将迎来高速发展期。为此，我国高校的生物医学工程本科教育要在培养研究型人才的同时，注意根据生医产业的发展，逐步扩大适应产业化发展需要的应用型人才的培养。在今后一段时间内，我国生物医学工程专业本科教育要打造前瞻性、规划型的人才培养机制，根据学科发展和专业需要、国家高新技术产业发展技术储备的战略需要，以及生物医学工程产业发展的需要，在为生物医学工程专业技术发展培养高端研究人才的后备力量的同时，加大生医工程产业化发展需求的人才培养，尤其是随着国内产业群的成熟，逐步走向国际市场的进程中，做好先期的人才储备。对高校而言，要在生物医学工程本科教育的改革和发展中，做好科研人才和产业市场需求人才的均衡培养，与我国生物医学工程专业的科研技术实力提升和产业发展布局相匹配。
2.根据交叉学科发展的规律，打造适合生物医学工程专业发展的多学科整合平台，促进本学科科研与教学的发展
生物医学工程是一个学科交叉性很强的专业，虽然各个学校在人才培养模式上都根据自己的特色形成了不同的模式，但是，培养出高质量人才的关键还在于如何使生物学、医学、工程学甚至其他相关的人文和社会学科交叉融合，有效发展。根据上文的分析，美国高校做得比较有特色的就是建立了多学科融合的平台和机制，因此，我国高校今后在改革和提升生物医学工程本科教育的过程中，要注重在体制上创新，融合不同学科的人员、科研、教学，形成脱离院系、学科束缚的新的交叉学科的机制，这是我国高校真正发挥生物医学工程专业交叉学科优势，培养复合型、综合素质人才的基础。为了实现这一目标，各高校在培育新的生物医学工程专业方向时，要采取措施发挥多学科的优势，加强学科之间的交叉交流和渗透。可以通过成立跨若干学科的研究中心等有利于交叉学科形成发展的平台机制，联合承担重大的科研任务，加速新的专业方向的形成，并统筹多学科的学科资源、研究人员、教学组织，及时把新专业方向的技术成果转化为本科教学的内容，把实验设施和师资队伍调配定位到负责本科教育的院系中形成本科教育的有效力量。在这种平台机制中。围绕新的交叉学科的形成和本科教学资源的转化。专业师资力量和实验设施的重组是非常重要的内容。生物医学工程专业是建立在高技术上的知识密集型交叉学科，没有对最前端知识的掌握和最新实验技术的运用。无论在科研创新人才和市场转化人才培养方面都难以实现。因此，为了培养真正的交叉学科复合型人才，高校要理顺管理体制。要能够调动多学科交叉发展的科研力量转化为教学力量，匹配生物医学工程专业方向发展前端的学者和实验条件，让本科生领悟生物学、医学与工程交叉融合的真谛，感受生物医学工程专业在多学科交叉之下新方向层出不穷的神奇魅力。
3.基于科研发展和市场需求制定具有前瞻性和灵活性的本科教育人才培养方案
比较中美两国生物医学工程本科教育，美国最大的优势在于其宽基础、广发展的人才培养模式培养出来的人才，比我国专业化、技术化的人才培养模式培养的学生，适应能力更强，未来职业发展的面更广。生物医学工程是生物医学、理工学相结合而发展起来的交叉边缘学科。可以说，有多少理工科的分支。就会有多少生物医学工程的领域，如此之多的领域，哪些是社会需要的难以确定，新领域、新技术的更新也非常快，这对生物医学工程本科教育提出了挑战，对生物医学工程本科教育的人才培养机制提出一个基本的要求，要能够“为学生毕业后做细致而广泛的准备，不管将来是进入研究生院还是专业学院或是寻找工作”。如前文所述，我国未来的生物医学工程专业人才培养要兼顾学科科研发展和产业化发展的双重需求，这也是各国生医工程专业发展的基本经验。正如约翰霍普金斯大学在其对生物医学工程的描述中所说：如果在河两岸没有坚实的基础，桥是无法站立的，对于生物医学工程这样一座建立在生物与工程两个不同学科之间的桥来说，它的发展要求从事这个行业的人必须在这两个领域里都要有深入的了解。同样在未来发挥生物医学工程专业对我国经济发展的作用，技术研发和产业也是这座大桥的两根支柱，本科教育要在均衡建设两根支柱的过程中发挥应有的作用。对我国高校的生物医学工程专业本科教育改革而言，首先要在人才培养计划中确立宽基础、多元化发展的培养目标，充分考虑生物医学工程专业发展的科研需求、产业化过程中的市场需求以及学生自我发展的个性需求。其次，建立适合新型人才培养目标的课程体系。扩大通识教育的内容，加大自然科学和人文社会科学的比例，拓宽专业基础课和专业课程的覆盖面。引进理工科之外的经济、管理、商务类课程。为学生毕业后可以进入非工程领域，以及在产业界从事产品从实验室到用户各环节的协调和管理等工作做准备。最后，强化本科教育中的实验、实习课程。加大对生物医学工程本科教育所需的实验室资源的投入，增加实验课程在总课程体系中的比例。高校积极扩大校企合作，与有行业优势的生物医学工程企业建立联合培养本科生的合作机制，使学生在本科阶段对生物医学工程的产业化有较多的认识和一定的适应产业需求的研究、开发、操作能力。
(责任编辑：王庆玲)