湯玉斐　吳子祥　趙康　張國君

[摘 要] 生物醫(yī)用材料是目前材料與醫(yī)學領域交叉的重要方向之一，生物醫(yī)用材料企業(yè)對學科交叉創(chuàng)新人才的需求日益增長。以地方工科無醫(yī)學院高校——西安理工大學為例，針對目前醫(yī)材交叉融合培養(yǎng)本科創(chuàng)新人才中存在的問題，在新工科建設的基礎上，以階段性、多點式在材料類人才培養(yǎng)中融入醫(yī)學，形成醫(yī)材交叉融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，對推進新工科與新醫(yī)科結合培養(yǎng)交叉創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)水平、促進兩學科的高質量融合發(fā)展具有重要的意義。

[關鍵詞] 學科交叉;醫(yī)材融合;人才培養(yǎng);創(chuàng)新能力;新工科

[基金項目] 2019年度陜西省高等教育教學改革研究項目“面向新工科的‘材料++創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革與實踐”（19BY045）;2020年度陜西省新工科研究與實踐項目“‘醫(yī)工交叉融合創(chuàng)新型本科人才工程教育組織模式研究與實踐”（陜教

〔2020〕75）;2018年度西安理工大學教學研究項目“材料類本科創(chuàng)新人才分類培養(yǎng)模式的探索與改革”（xjy1844）

[作者簡介] 湯玉斐（1982—），男，陜西西安人，工學博士，西安理工大學材料科學與工程學院副院長，教授，博士生導師，主要從事功能材料研究;吳子祥（1978—），男，安徽蚌埠人，醫(yī)學博士，中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院骨科副主任，副教授，副主任醫(yī)師，主要從事骨科臨床醫(yī)學研究;趙 康（1963—），男，山東濟寧人，工學博士，西安理工大學校長助理，教授，博士生導師，主要從事功能陶瓷研究。

[中圖分類號] G420? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）16-0013-04? ? [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

“十三五”以來，我國生物醫(yī)用材料發(fā)展迅速，目前市場規(guī)模已超過4000億元[1]，同時受中國利好政策的支持、人口老齡化日益嚴重、國民收入逐步提升等因素的驅動，未來還將保持高速發(fā)展。隨著我國科技創(chuàng)新能力的提升，對國外進口醫(yī)用材料的依賴程度大幅降低，近五年來國內的生物醫(yī)用材料企業(yè)數(shù)量急劇增加，特別是非沿海發(fā)達地區(qū)的企業(yè)數(shù)量突飛猛增，對于生物醫(yī)用材料領域創(chuàng)新人才的需求也大幅增加。

材料作為人類社會三大支柱之一，具有與生俱來的創(chuàng)新性以及交叉特性，在與其他學科進行交叉融合時具有先天優(yōu)勢，如電子行業(yè)、航空航天、生物醫(yī)用領域的發(fā)展和突破均離不開材料的支持[2]。其中，在生物醫(yī)用材料企業(yè)中，也面臨著產業(yè)升級轉型和社會需求的變化，這就使其對人才的知識廣度、知識深度、實踐技能以及創(chuàng)新能力有著更高的要求，因此，多學科交叉融合已成為材料類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)面臨的新問題。那么材料類專業(yè)在新工科建設的基礎上，以階段性、多點式將新工科與新醫(yī)科進行融合，形成醫(yī)材交叉融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是目前解決生物醫(yī)用材料企業(yè)人才迫切需求的主要路徑之一。

二、醫(yī)材交叉融合培養(yǎng)本科創(chuàng)新人才的現(xiàn)狀

（一）醫(yī)工交叉融合以綜合性大學的醫(yī)學類專業(yè)學生為主體，且以校內醫(yī)工交叉為主

20世紀末，在我國高校結構改革過程中，部分綜合性大學或工科高校與醫(yī)科院校進行合并，組建成了新的高水平綜合性大學[3]。這就為醫(yī)工交叉融合提供了新的契機，臨床醫(yī)學專業(yè)與圖像處理專業(yè)、電子信息工程專業(yè)在科學研究、產品研發(fā)等方面都有著較為深入的合作，對推動醫(yī)療水平提高起到積極作用。但是，受當時產業(yè)需求的影響，上述合作一般都以醫(yī)學專業(yè)的學生為主體，特別是在影像學、檢驗學等具有跨學科需求的專業(yè)人才培養(yǎng)中，增加計算機、電子、信息化等專業(yè)的課程，使其了解對應的工科背景知識。同時，為了便于教學，這類交叉大都在擁有醫(yī)學院的綜合性大學中開展，這在一定程度上實現(xiàn)了跨學科交叉培養(yǎng)復合型人才[4]。然而，在目前生物醫(yī)用材料企業(yè)對人才的需求方面，醫(yī)學專業(yè)與材料類專業(yè)的培養(yǎng)體系和知識領域差異非常大，僅具有材料知識背景的醫(yī)學專業(yè)畢業(yè)生并不能滿足生物醫(yī)用材料企業(yè)的人才需求，特別是研發(fā)和生產崗位。醫(yī)學專業(yè)人才更多是面向治療，對于生物醫(yī)用材料主要是直接使用以及基于使用提出進一步改進的需求，實際屬于用戶方，而材料類專業(yè)人才主要是根據(jù)使用需求進行研發(fā)和生產，這才與生物醫(yī)用材料企業(yè)的需求相符。

（二）生物醫(yī)用材料企業(yè)對醫(yī)材復合專業(yè)人才的需求與現(xiàn)行培養(yǎng)模式契合度不高

近年來，隨著人們對健康問題的重視，生物醫(yī)用材料企業(yè)和醫(yī)療器械企業(yè)對于人才的需求已經從單一的醫(yī)學畢業(yè)生和材料類畢業(yè)生逐漸轉變?yōu)獒t(yī)材復合型專業(yè)人才。部分高校將生物醫(yī)學類與材料類專業(yè)合并，設立了少量專門的交叉學科專業(yè)，如生物醫(yī)學工程，但是盡管涉及材料和加工方法，該類專業(yè)從事的仍主要是生物學和醫(yī)學等方面的研究。此外，也有高校以科技競賽為紐帶推進材料類與醫(yī)學類學生的聯(lián)合培養(yǎng)，然而在現(xiàn)行的人才培養(yǎng)模式下兩類專業(yè)仍是各自關注于本學科專業(yè)的知識與技能，只是相互開設少量選修課，這使得兩者間知識體系的壁壘仍然存在。在科技競賽過程中，醫(yī)學類學生和材料類學生往往仍舊扮演著本專業(yè)的技術角色，嚴格的分工也使得醫(yī)工復合型人才的培養(yǎng)并沒有實質的成效。

（三）醫(yī)材交叉融合聚焦科研合作和研究生教育，對本科人才培養(yǎng)重視不足，生物醫(yī)用材料企業(yè)人才需求缺口大

現(xiàn)有醫(yī)材學科交叉人才培養(yǎng)大都聚焦于兩學科的科研合作，并以科研課題的合作為載體培養(yǎng)了大量學科交叉的碩士和博士研究生。然而，對于本科人才培養(yǎng)如何開展，醫(yī)材交叉融合的重視程度不足，特別是沒有醫(yī)學院的高校在這方面更為艱難，這已成為新工科如何與新醫(yī)科有機融合亟待解決的關鍵問題。以西安理工大學為典型代表的地方工科高校主要承擔著本科人才的培養(yǎng)，畢業(yè)生主要服務于地方企業(yè)和行業(yè)，在地方工科高校材料類專業(yè)開展醫(yī)材交叉融合可以培養(yǎng)大量的復合型人才，可以有效解決生物醫(yī)用材料企業(yè)的本科人才需求問題。

三、地方工科高校醫(yī)材交叉融合的改革研究

（一）凝練特色，發(fā)揮醫(yī)學與材料兩專業(yè)現(xiàn)有優(yōu)勢，以臨床需求為依托打破學科知識壁壘

西安理工大學材料科學與工程學院的辦學始于1946年，70余年的辦學歷史使其形成了鮮明的特色，依托的材料科學與工程在教育部第四輪學科評估中為B，培養(yǎng)的本科生在行業(yè)內具有較好的聲譽。為培養(yǎng)能滿足新時代行業(yè)和社會需求的材料專業(yè)高素質創(chuàng)新人才，開展了多方位的教學模式和專業(yè)培養(yǎng)改革，其中在校企聯(lián)合培養(yǎng)提升工程實踐能力方面取得顯著成效。此外，近年來學院在陜西省教育教學改革項目、陜西省新工科實踐與研究項目的支持下，開展學科交叉融合培養(yǎng)本科創(chuàng)新人才的探索與實踐，新增一個專業(yè)進入國家一流專業(yè)建設點、兩個專業(yè)進入陜西省一流專業(yè)建設點，并在此基礎上獲得陜西省教學成果特等獎兩項、一等和二等獎多項。

合作開展醫(yī)材交叉培養(yǎng)的中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學的臨床醫(yī)學專業(yè)是西北地區(qū)優(yōu)勢醫(yī)學類專業(yè)，依托的學科為國家重點學科，通過“器官—系統(tǒng)—疾病”為主線的教學模式，為軍隊和地方培養(yǎng)了大批具有科學完整醫(yī)學知識體系和豐富實踐經驗的優(yōu)秀人才。在教學實踐過程中，以外科學、口腔醫(yī)學為代表的專業(yè)方向與材料科學的聯(lián)系非常緊密，植入材料和醫(yī)療器械材料的進步推動著臨床治療水平的提升。因此，基于臨床需求與西安理工大學有著十余年的科研合作，全部以臨床治療過程中對材料的實際需求為依托，包括骨科植入材料、骨水泥、醫(yī)療器械材料、齒科材料等。同時，首先開展了研究生的聯(lián)合培養(yǎng)，部分醫(yī)生和教員也被聘為西安理工大學兼職導師或合作指導教師。目前，學科交叉培養(yǎng)已從研究生延伸到本科生，在課程體系、實踐項目、學科交叉培養(yǎng)平臺和師資方面進行了改革探索，尤其在本科生畢業(yè)設計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、學科競賽等方面也取得了顯著的成績，獲得國家和省部級多項獎項。

（二）需求導向，構建學科交叉融合的“材料+醫(yī)學”新型專業(yè)課程體系

調研生物醫(yī)用材料企業(yè)對醫(yī)材復合型創(chuàng)新人才的知識和技能需求，在現(xiàn)有培養(yǎng)方案基礎上進行課程體系重構，既不能脫離材料類專業(yè)本身，又能在人才培養(yǎng)全過程融入醫(yī)材交叉知識。在課程總體規(guī)劃方面，80%左右學分的專業(yè)課程仍以本專業(yè)知識為主，培養(yǎng)學生扎實的材料專業(yè)基礎和創(chuàng)新能力，同時約20%的學分用于開設與醫(yī)學前沿最新內容、臨床治療需求、企業(yè)生產需求相融合的交叉學科課程群，培養(yǎng)學生面向生物醫(yī)用材料研發(fā)、生產的知識背景和應用能力。

在課程設置和知識體系構建中，避免了簡單的模塊式課程培養(yǎng)，而是創(chuàng)新性探索出“雙線并進”融合培養(yǎng)模式。首先，結合本專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)主線，將生物醫(yī)用材料需求和最新發(fā)展動態(tài)貫穿四年的培養(yǎng)，包括大一“神奇的材料”新生研討課程、大二“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導”創(chuàng)新能力拓展課程、大三“生產實習”專業(yè)實踐課程、大四“材料科學技術前沿”學科前沿課程等;其次，在三、四年級專業(yè)方向課和選修課中設置醫(yī)材交叉融合課程，在專業(yè)能力培養(yǎng)主線中融入醫(yī)學知識，包括“生物醫(yī)用材料”“材料生物力學”等，同時，修訂課程大綱時在現(xiàn)有的材料專業(yè)課程中多點式融入相關生物醫(yī)用材料專業(yè)知識，包括“高分子材料概論”“材料表面工程”“陶瓷材料學”和“功能材料”等。兩條主線的脈絡清晰但又相互融合，在不同的時期主次分明，形成了階段式、多點式交叉融合的“材料+醫(yī)學”新型專業(yè)課程體系。

（三）興趣驅動，建立分層次多類別的“材料+醫(yī)學”創(chuàng)新實踐平臺，實現(xiàn)創(chuàng)新實踐與專業(yè)實踐深度融合

在實踐教學過程中，結合當前創(chuàng)新人才培養(yǎng)所要求的多學科協(xié)同交叉融合的新趨勢，建成醫(yī)用金屬、醫(yī)用陶瓷、醫(yī)用高分子和醫(yī)用器械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，面向不同年級學生開展“做中學——創(chuàng)新思維訓練”（一年級）、“學中研——創(chuàng)新方法實踐”（二、三年級）和“研中創(chuàng)——創(chuàng)新能力提升”（四年級）三個層次的培養(yǎng)模式，通過細化創(chuàng)新學分認定制度、實施創(chuàng)新基金保障制度、制定指導教師指導創(chuàng)新實踐激勵制度等，依托優(yōu)勢科研團隊形成了四類開放交叉學科平臺，實現(xiàn)創(chuàng)新實踐活動與專業(yè)實踐活動相融合。

通過實踐教學和創(chuàng)新活動兩大渠道，在醫(yī)材交叉課程體系培養(yǎng)的基礎上進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐教學渠道主要包括專業(yè)課程設計、專業(yè)綜合實驗、畢業(yè)設計三個環(huán)節(jié)，其中依托醫(yī)學和材料間的科研合作，以真實課題和項目的形式將所學專業(yè)知識應用到實際中。創(chuàng)新活動渠道包括學院的“晶體之光”科技競賽，學校以及跨校的科技競賽、各級各類大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目和學科競賽等，以前期產生的科技成果為依托培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。近年來，本科生在畢業(yè)設計中參與生物醫(yī)用材料的研發(fā)取得了顯著成效，參與發(fā)表SCI高水平論文和申請中國發(fā)明專利的人數(shù)大幅提升，每年占比約15%，特別典型的是在醫(yī)用鈦合金螺釘、醫(yī)用骨水泥材料、醫(yī)用金屬支架、齒科生物陶瓷等領域，獲得中國國際“互聯(lián)網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銅獎兩項，本科生主持的生物醫(yī)用材料類國家和省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目十余項。雙選就業(yè)時，具有醫(yī)學背景知識的材料類創(chuàng)新人才備受歡迎，在生物醫(yī)用材料企業(yè)工作的畢業(yè)生人數(shù)迅速增加。

（四）教研融合，建設跨學科、跨學校交叉融合“材料+醫(yī)學”師資團隊，并開放材料創(chuàng)新實驗室和細胞學實驗室

與分層次多類別創(chuàng)新實踐平臺相對應，依托優(yōu)勢科研團隊，建立了跨學科、跨學校交叉融合的“骨科無機材料”“可降解醫(yī)用金屬”“醫(yī)用高分子材料”“運動輔助器械”四大“材料+醫(yī)學”師資團隊，涉及材料學、臨床醫(yī)學、機械等學科，定期與西京醫(yī)院等醫(yī)療單位、生物醫(yī)用材料企業(yè)開展技術需求、產品需求以及人才知識、能力需求的研討，以多學科交叉融合為基礎，促進學科交叉融合向科學交叉融合轉變，以“大創(chuàng)項目、挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網+”等競賽為紐帶，以本科畢業(yè)設計為主陣地，提升學生的創(chuàng)新能力。

通過開放材料類的創(chuàng)新實驗室和醫(yī)學類細胞實驗室，同時聘請大量高年資醫(yī)生、生物醫(yī)用材料企業(yè)技術骨干等為企業(yè)導師進入教學團隊，以卓越工程師培養(yǎng)計劃為中心輻射整個材料類專業(yè)，開展醫(yī)材交叉融合本科人才的培養(yǎng)，畢業(yè)生在材料專業(yè)知識的基礎上，充分了解生物醫(yī)用材料在醫(yī)學方面的需求、生物醫(yī)用材料企業(yè)在產品開發(fā)和生產方面的要求，具備利用兩專業(yè)交叉的知識解決問題的能力和創(chuàng)新能力，能夠更有針對性地從事生物應用材料及其產品的研發(fā)、生產、銷售工作，為生物醫(yī)用材料企業(yè)的發(fā)展、升級提供智力支持。同時，基于生物醫(yī)用材料產品的需求，還可以通過教學反哺交叉學科的發(fā)展，促進醫(yī)材交叉科學研究的合作，推動生物醫(yī)用材料的落地轉化進程。近兩年，生物醫(yī)用材料成果轉化四項，其中一項成果獲得陜西省技術發(fā)明一等獎。

四、結語

《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》中強調“構建協(xié)調可持續(xù)發(fā)展的學科體系”，“打破傳統(tǒng)學科之間的壁壘”，“整合相關傳統(tǒng)學科資源，促進基礎學科、應用學科交叉融合”。因此，面向材料類工科專業(yè)開設“新工科+新醫(yī)科”交叉學科課程，建立分層次多類別的“材料+醫(yī)學”創(chuàng)新實踐平臺，建設跨學科、跨學校交叉融合“材料+醫(yī)學”師資團隊，以醫(yī)學和材料學科交叉融合為基礎提升本科生創(chuàng)新能力，將成為面向新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新途徑，促進學科交叉融合向科學交叉融合轉變，既滿足我國新時代社會經濟發(fā)展需要，又能為新興的醫(yī)療健康產業(yè)的突破性發(fā)展提供智力支持。

參考文獻

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[3]王大珅，張濤，房蓓.生物醫(yī)學工程專業(yè)“醫(yī)·工”結合教學改革的研究[J].高教學刊，2019（12）：59-61.

[4]劉巧紅.醫(yī)學院校醫(yī)工結合的教育改革探索及對策建議[J].教育教學論壇，2017（46）：143-144.

Research on Cultivating Innovative Undergraduate Talents in Materials Major by the Interdisciplinary Integration of Medicine and Materials

TANG Yu-fei1， WU Zi-xiang2， ZHAO Kang1， ZHANG Guo-jun1

（1.School of Materials Science and Engineering， Xi'an University of Technology， Xi'an， Shaanxi 710048， China; 2. Xijing Hospital， PlA Air Force Military Medical University， Xi'an，

Shaanxi 710032， China）

Abstract： The biomedical materials is one of the important directions in the interdisciplinary field of materials and medicine. Biomedical materials enterprises have an increasing demand for interdisciplinary innovative talents. Xi'an University of Technology， a local engineering university without a medical school， is taken as an example in this paper. In view of the existing problems in the interdisciplinary integration of medicine and materials training for undergraduate innovative talents， and on the basis of "emerging engineering education" construction， we should integrate medicine into the training of materials talents in a phased and multi-point way， so as to form the interdisciplinary integration of medicine and materials training model for innovative talents， which is of great significance to promote the training level of interdisciplinary innovation talents through the combination of "emerging engineering education" and "new medical science"， and to promote the high quality integrated development of the two disciplines.

Key words： interdisciplinary; integration of medicine and materials; talent cultivation; innovation ability; "emerging engineering education"