生物医学科学思维
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生物医学科学思维范文第1篇
20世纪后期,世界科学技术在分化的同时也不断综合化,各学科相互交叉,相互渗透,形成了一系列新兴的边缘学科、交叉学科和综合性学科。据统计,在近万个独立学科中,一半左右属于交叉学科。目前比较成熟的学科大约有5550门,其中交叉学科总数约2600门,占全部学科总数的46.8%之多,其发展表现出良好势头和巨大潜力[1]。当今,很多热门话题都涉及交叉学科研究,如脑科学涉及物理学、神经科学、心理学、计算机技术等,纳米技术涉及材料学、化学、药理学等;许多重大的科研成就也都是跨学科合作的成果,如磁共振成像技术的发明实质上就是物理学与医学的结合,是交叉学科能产生丰富成果的有力证明[2]。当代社会发展的客观进程不断提出单一学科的知识所不能解决的复杂课题,学科之间相互融合与渗透是科学发展的必然趋势,这种发展趋势对高等教育、特别是研究生教育提出了新的要求。探索适应时展需要的交叉学科研究生培养和管理模式,造就科教兴国战略需要的跨世纪复合型高级人才是研究生教育的一个重要课题[3]。近年来,作为与人类健康状况监测、疾病早期诊断和治疗密切相关的新兴交叉学科—生物医学光子学得到了飞速发展,有越来越多的学者和研究生从事该领域的研究工作。本文将剖析生物医学光子学的学科特点和研究生培养现状,进而探索适用于该交叉学科的研究生培养模式。
1生物医学光子学的学科特点
生物医学光子学是作为生命科学和医学研究的辅助手段而发展起来的,它以生物或医学样品为研究对象,以医学、生物学和光学工程等学科的基础知识的充分融合为基础,通过工程技术手段为生物医学研究或临床应用提供检测或监控仪器和方法,所以生物医学光子学的发展和成功应用除了对生物或医学学科本身的发展具有促进作用外,对工程学、物理学、化学、材料学等学科也提出了新的要求,并客观上推动和促进了这些学科的交叉和技术的融合[4]。生物医学光子学可分为生物光子学和医学光子学两个部分,分属于生物学和医学领域,但二者的研究内容并无严格界限。也可以根据应用目的的不同,将生物医学光子学划分为光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域[5]。由于生物医学光子学的学科跨度大,不能明确界定在某一单一学科领域内,所以并无生物医学光子学专业,而是根据导师隶属单位情况和科研项目需要,在光学工程、电子工程、生物医学工程、生物技术、临床医学等一级学科下设置该研究方向,招收并培养研究生。
2当前生物医学光子学研究生培养面临的困难和问题
生物医学光子学的研究需要生物医学和工程技术两方面多学科知识的交融,需要生物学、医学、药理学、病理学、脑科学、光学、电子学、图形图像学、信号处理等多学科专家学者的参与,因而具有复杂性和综合性的特色。这种特点促使我们在生物医学光子学专业研究生培养时需要特殊的学术环境,需要观念上的转变和政策上的支持,更需要高水平的导师队伍和先进的培养模式来保证。目前,生物医学光子学方向的研究生培养还面临以下问题。
2.1缺乏新技术和新知识的传授,知识培养体系亟需完善
生物医学光子学的理论知识和技术更新都很快,不断有新的应用领域和市场需求出现,国家和社会要求我们培养具有更强创新意识和应用实践能力的研究生,可以在某一行业领域担当领头人。但当前的研究生培养,对新技术和新知识的传授不足,教材内容严重滞后,缺乏让学生开拓视野、跟随学科领域发展前沿的综合交叉性课程。
2.2研究生培养环节缺乏规范性
从事生物医学光子学交叉学科的研究生,其本身的专业背景多属于传统的单一学科范围,攻读的研究生学位也多属于此范围等。由于生物医学光子学这门交叉学科涉及的知识内容非常广博,而导师的科研课题又非常具体,使这种以导师科研课题作为研究生培养载体的方式,具有较大的不确定性和随意性,无法兼顾研究生的专业背景、科研兴趣和科研课题几方面的因素,常常是为了完成课题而进行相应的学习,未能在研究生对知识的综合—消化—应用方面下足功夫,在研究生的科研培训和能力培养环节缺乏系统性和规范性。
2.3研究生的培养质量受限于导师的研究课题
当前生物医学光子学的研究生培养大多依托于导师现有科研项目,因此在培养过程中存在一系列问题,如:以完成特定生物医学光子学研究课题为目标的研究生培养,对培养目标以及培养过程等没有清晰明确的认识,无法让学生既具备合理的知识结构,又具备综合多学科知识的素质和能力;有的导师的研究课题仅是借用了其它学科的名词和概念,而未真正开展跨学科领域的研究内容,结果是研究生的理解、认识混乱,甚至出现概念错误等现象;还有研究课题仅仅是生物医学和光学内容的简单叠加,缺乏真正的融合和借鉴,研究生在课题研究中无法深入下去。以上种种,不但不能产生创新成果,反而影响了研究生培养质量,阻碍了研究生的学术水平提高。
2.4现行的教学管理体制难以满足学科交叉研究和研究生培养的需要
世界各国对交叉学科研究极为重视。英、美等发达国家都相继成立了生物医学相关的交叉研究中心,便于来自不同学科背景的科研人员相互交流和沟通,为前沿学科建设开辟道路。反观国内,只有少数几所重点大学或中科院的研究所设立了专门从事生物医学相关领域的交叉学科研究院或研究中心,如,北京大学的前沿交叉学科研究院建立的生物医学跨学科研究中心,而大部分学校院、系划分都是长时间不变的。从事生物医学光子学研究方向的教师要有确定的学科“归属”才具有所在学科的资源(包括经费和科研设施等)使用权,而研究生也是通过某一特定学科的入学考试内容,遵循其培养方案和培养目标进行学习和科研培训[6]。严格的学科界限使生物医学光子学研究方向的导师无法合理整合校内资源为交叉学科研究服务,是开展交叉学科研究生培养的直接障碍。
3生物医学光子学研究生培养模式的探索和建议
完善培养和管理工作是生物医学光子学方向研究生培养顺利进行的保证,我们需要在人才输入(招生)—人才培养—人才输出(学位授予)这三个方面都留有足够的空间,给予适当的政策倾斜,并完善配套的管理运行机制。
3.1采取灵活的招生政策,鼓励跨学科招生
招生机制是人才培养机制三步曲中的第一步,高质量的生源是高水平人才培养的第一关。我们的目标是选择合适的人,创造适合的环境,让通过适当的机制选拔进来的人能在这样的环境中成为优秀的交叉学科人才[7]。因此,为发展生物医学光子学交叉学科研究,调动导师在交叉学科培养研究生的积极性,调动学生从事交叉学科研究的热情和兴趣,学校对交叉学科研究生的招生工作应采取特殊的政策:首先,对交叉学科的招生名额分配有倾斜政策,以支持交叉学科的学科发展和人才培养;第二,鼓励跨学科招生和报考,例如,光学工程专业生物医学光子学方向招生,即可以招生简章中列出欢迎生物、医学相关学科研究生报考,并增加相应的入学考试可选科目;第三,学校保留部分名额优先录取优秀的跨学科学生或接收跨学科推免生等。#p#分页标题#e#
3.2规范研究生培养和管理环节
(1)设立跨学科联合指导教师小组。目前的研究生培养主要采取导师责任制,是一对一的责任关系。但对生物医学光子学研究生而言,应结合科研需要、本单位研究特色以及研究生的专业背景,合理配置跨学科联合指导老师小组,整合本校内的优势力量,实行多对一或多对多的师生关系,如,以生物显微成像为特色的单位,应配备细胞生物学、光学工程和图像处理技术方面的导师队伍,以光学医疗仪器为特色的单位,应配备光学、测控技术和临床医学方面的导师组。来自相关学科的高水平教师共同培养交叉学科的人才,对研究生相关学科知识结构的建构和高水平研究课题的选定都具有重要作用,同时,研究生也可以在导师组的指导下以补修和自学等方式学习欠缺的跨学科知识。
(2)严把培养环节质量关。导师指导小组要对研究生从入学、选课、选题、科研实践、、毕业答辩各个培养环节全面负责,将知识传授和能力培养相结合。首先,入学之初,指导小组即对每个研究生的学科背景和能力进行评估,针对学生的背景和兴趣初步确定科研方向,并制订课程学习计划,为学生完成生物医学光子学交叉学科研究课题储备必要的专业知识,同时鼓励学生选修具有“新兴、前沿和交叉”特点的课程;其次,安排跨学科的学生补修部分相关学科的本科生课程,以补充知识上的欠缺;第三,指导小组要为学生提供参与科研实践的平台,在未正式进入课题之前,指导学生参与短期(2～3个月)科研轮训,使学生对本学科方向正在进行的科研内容有所了解,进而因势利导明确研究课题;第四,导师指导组应随时跟进研究生的科研进度,在研究生论文选题和中期检查时对所开展科研工作进行正确的引导和调整,保证培养过程的顺利进行。
(3)构建科研大平台,引导研究生学术成长。良好的科研环境是个人学术成长的关键因素。构建生物医学光子学科研大平台,吸引更多相关学科优秀的科研人员加入到导师队伍中来,是提高研究生培养质量的重要举措,不同学科学术思想的熏陶,不同思维方式的影响以及多学科导师在科学研究方面的通力合作和团队精神也会对研究生产生潜移默化的影响,有利于其学术成长;此外,导师要充分调动研究生的积极性,保护研究生跨学科研究的科研热情,重视研究生个人的主观能动性和兴趣,只要使用正确、合理的引导方式,不同专业背景的研究生与导师之间可以碰撞出很多新的思想火花,获得意想不到的收获。
(4)多途径培养创新人才,完善知识体系。在当今这个多元化的时代,人才培养的途径也是多种多样的。为了适应生物医学光子学领域对创新型人才的需求,学校应设立专项基金,支持和鼓励研究生从事学术交流,如吸引学生参加国际会议、科技竞赛、制作大赛等活动,激发学生主动学习的兴趣,引导学生掌握正确、科学的学习方法,尤其是适应自身特点的学习方法及获取知识的能力,引导学生学会用所学的知识创造性地解决实际问题,提升学生实践能力与创新精神。此外,针对课程设置方面存在的问题,建议在专业培养目标指导下,从师资队伍、课程内容、实验教学资源全方位的整合。鼓励老师多开设前沿性课程,邀请本领域国外专家为研究生开设讲座类课程;通过汲取国内外相关领域的先进经验,结合科研和实验教学资源,建设生物医学光子学交叉学科系统、完善的知识体系,重视课程内容的系统性、前沿性及与本单位研究特色的相关性,重视学生集成—融合—应用能力的培养。
3.3正确把握学位内涵,严格学位授予工作
学位是评价个人学术水平的一种尺度,是表明个人学术水平的资格证书,是在某一学科、专业上达到一定标准的凭证。具体到生物医学光子学方向,完成研究生教学环节,达到生物医学光子学方向研究生学位授予要求的研究生,是表明该研究生在生物医学光子学领域达到一定学术水平标志,应具备以下特点:了解本学科的研究现状和前沿问题,能够在相应的学术背景之中提出和确定具体的研究课题,能够论证该课题的学术意义和社会意义;明确自己研究问题的难度和解决问题的关键之所在,能够在导师指导下提出可行的研究方案和周密的实施计划;能够在导师的指导下独立研究问题、解决问题,独立完成实验,能够做到理论与实践的有机结合,并将结果整理成规范的学术论文。因此,研究生培养单位、尤其是研究生导师组,除在入学之初对学生进行必要的引导外,更应加强对研究生培养过程中各环节的检查与监督,严格课程教学、论文选题、答辩等方面的工作,严审研究生毕业资格,扭转学生重结果轻过程的心态,真正为社会输送合格的、具有革新和创造力的生物医学光子学人才。
生物医学科学思维范文第2篇
[关键词] 生物医学工程;生物化学;教学改革
[中图分类号] R313 [文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2010)05(c)-120-02
生物医学工程是典型的理工类学科和生物医学学科交叉、结合、融合的边缘学科,并无自己独立的基础理论与知识体系,对相应学科有较大依赖性[1]。同时,生物医学工程产业的研发性质较强,要求培养的学生必须具有扎实、广泛的基础和专业课程知识,以及一定的创新能力与科研思维。目前我国生物医学工程的本科专业设置主要集中在信息技术类,而在生物材料、生物技术等方向上缺乏相应的人才培养,这样的专业特点导致学生重视电子、计算机与机械制造课程,而轻视医学相关学科,如生物化学,学生不能将该学科内容与职业生涯相联系,难以理解学习生物化学的重要性。加上生物化学本身具有抽象、繁杂等特点,学生在学习中容易出现畏难厌学情绪,学习效果不佳。针对在该专业生物化学教学中遇到的问题,笔者谈几点自己的体会和看法。
1 生物医学工程的生物化学教学现状
生物化学相对于其他基础学科具有抽象难懂、内容繁杂等特点,是医学院学生感觉最难的课程之一。尤其是对于生物医学工程专业,缺乏一部为该专业量身打造的教材,内容多与课时少的矛盾极为突出。就本校而言,该专业的生物化学理论学时数仅为40学时,而使用的教材为刘新光主编、科学出版社出版的《生物化学(案例版)》,该书系统全面完整,但课时数远远不够,如果按照一般医学本科教学大纲进行讲授,学生感觉难以消化,对生物化学课程的畏难情绪和抵触情绪增加。其次,教学模式单一,以教师为课堂的绝对主体,进行传统填鸭式教学,学生缺乏主动学习的兴趣,容易疲劳。第三,考查形式单一,仅对书本知识进行闭卷考试的单一评价考核体系,既不能反映学生的综合素质,也难以激发学生的创造力,容易使学生投机取巧,仅关注考点,而忽视对学科知识的整体把握。
2 改革教学内容和考试形式,双管齐下提升教学效果
2.1 精选教学内容,因材施教
根据专业需要适当删减生物化学教材内容,调整重、难点,将教学内容精简为基本原理,并更新补充学科发展的前沿理论和技术。世界医学教育会议发表的《爱丁堡宣言》在谈到医学院校需要改进教学法时指出:“把现在广为采用的被动学习方法改变为更加主动的学习,包括自我指导的独立学习以及导师辅导等方法,以保证终身连续的学习[2]。”在讲授过程中除了讲授知识点,更应强化学习内容的结构层次和逻辑联系,培养学生学会梳理教材,增强其自学能力。例如在开篇即告诉学生全书总的来讲可分为三大部分[3],第一部分即生物大分子的结构与功能,生物化学也称为生命的化学,那么这些化学反应的物质基础必然包括各种生物大分子,因此这部分将重点讲授生物大分子的结构特点、生理功能及基本理化性质与应用;第二部分为物质代谢及其调节,使学生重点掌握各类物质代谢的基本反应途径,主要调节环节,重要生理意义,各种物质代谢的相互联系以及代谢异常与疾病之间的关系等;对第一、二部分,强调生物化学的基础知识,不求过深、过难,抓住主线、框架和基础知识,按层次展开,既可以在有限的课时数中从容的执行教学进度,又培养了学生抓结构体系的学习方法。第三部分即基因信息的传递,以及基于基因信息传递的基本原理而发展起来的基因工程技术,针对生物医学工程专业特点,第三部分将比其他专业讲授更为详细。而细胞信息传递、肝脏生物化学与血液生物化学等专题部分则删除不讲。
2.2补充课外阅读,培养学生兴趣
“兴趣是最好的老师”,对于生物化学这门枯燥繁杂的课程,尤其需要培养学生的学习兴趣。为了兼顾有限的课时数,由教师选择合适的课外阅读材料,打印并发放给学生,要求课外阅读,并在下一次课上进行讨论。如疯牛病,从热带丛林食人部落的“库鲁病”,羊瘙痒症,克雅氏病,到对于疯牛病疾病本质的认识,长达100多年的研究历程,又或者如诺贝尔获奖者故事,重大理论的研究思路和创立历程,这既能引起同学们的兴趣,初窥神秘的科研世界,也在无形中培养了他们严密求证的科学精神。另一方面,生物化学作为生命科学的基础学科之一,自20世纪50年代以来,得到快速迅猛的发展,而生物医学工程本身就是生命科学高度发展、多学科交叉融合而催生的一门新兴学科,因此在对该专业的学生授课时可适当介绍生命科学的前沿,培养学生主动追踪最新进展的学习意愿。
2.3考核形式多样化,利用分数的杠杆调动学生学习兴趣
将课程的考核评价体系拆分,将传统的闭卷考试方式与试验成绩、论文报告相结合,考核形式更为丰富合理。课程的考核评价体系分为平时成绩和期末考试两个部分,书本知识采用传统的闭卷考试方式,占70%;而平时成绩又分为试验成绩与论文报告,共占30%。为了检验学生课外阅读的效果,增加了论文报告这一考核内容,论文报告要求学生利用图书馆和互联网对某一种现代生物化学与分子生物学技术或者热点方向的研究进展作一综述,以论文形式提交,对写作优秀者加分,还可帮助修改和鼓励发表。通过考核评价体系的改革,可以激发学生的学习热情,促使学生学会通过各种途径查阅资料,敏锐把握学科动态,获取和分析信息,培养初步的科研思维和论文写作能力,并且这种考试方式能更真实的反映学生的综合素质。
在尝试进行以上教学改革时,还应注意3方面问题:第一,在教材的把握上,如何既保留生物化学的学科特色与要求,授予足够的基础知识,又因材施教、合理的删减教材内容,处理好重、难点。第二,在引入课外阅读和论文写作上,如何循序渐进的选择材料和内容,逐步培养学生对科技论文的阅读理解和写作能力,不至于使学生被畏难情绪打击,产生厌学情绪。第三,应当建立反馈机制,通过发放学生调查问卷,适时把握学生诉求,及时了解学生感兴趣的问题、内容或者学习中的难题,便于客观评价和改进教学方式。
总之,随着学科的发展和社会需求的变化,针对不同学生特点,生物化学的教学工作必须做出相应的调整,更新教学内容,优化教学方法,改革培养模式,调动学生的学习积极性,拓展眼界,开阔思路,激发其科研兴趣,培养其科学思维和创新能力,为今后的工作或进一步深造打下一定的基础。
[参考文献]
[1]冯圣平, 秦斌,袁力.生物医学工程专业高等教育的内涵探讨与实践[J].医学教育探索,2004,24(3): 21-23.
[2]刘秉勋.爱丁堡宣言[J].医学教育,1990,10(5):1.
生物医学科学思维范文第3篇
关键词：生理学 教学 生物医学工程
一、引言
生物医学工程学是多学科交叉边缘学科，结合了生物学、医学、工程学等专业。生物医学工程的前身是生物医学电子学专业，其建立起源于电生理学。国内众多理工科、医科及综合性院校都开设了生物医学工程专业，其培养目标是使毕业生能够理解、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。相应的课程设置主要包括工程类课程和医学类课程等。
其中，生理学是研究生命现象及其本质，全面介绍人体各系统的功能及活动本质的学科，内容详尽，覆盖知识面广。不论对于医科院校还是工科院校，生理学是生物医学工程专业必修基础医学课程之一，对于将工科课程与医学知识有机融合起到不可替代的桥梁作用。生理学作为生物医学工程专业中一门有代表性的基础医学课，其课程设置需考虑如何平衡有限学时与广泛的生理学知识点、结合考虑工科院校学生的思维个性、工科院校的生物医学工程专业的培养方案特色等。本文重点讨论工科院校生物医学工程专业生理学的教学问题。
二、生理学教学的现状分析
（一）授课对象与医学院教材的冲突
目前国内尚无生物医学工程专用的生理学教材，而大多数院校选用人民卫生出版社的《生理学》教材。首先，该生理学教材原本针对医药卫生专业撰写，有很强的专业性，与生物化学、组织与胚胎学、病理学、药理学等众多基础医学课程关联密切，又离不开临床医学课程知识。其次，生理学是一门以实验科学为基础的学科。再次，生理学课程的系统性非常强，当选择性讲授教材内容时对知识点的取舍需非常慎重。对于缺乏基础医学知识、医学实验技能及实验经验的工科院校学生而言，在有限的学时内完全照搬传统教材是不现实的，而且严重影响学生的学习效果。
（二）教师背景与生物医学电子学专业知识的冲突
工科院校中生理学教师多为医学类专业出身，而基于生理学为综合性实验学科，医学背景的教师能将生理学中有关基础医学和临床医学背景的概念、理论解释清楚，但是对于生理学中诸多涉及理工科的实验技术及仪器原理却不一定能理解透彻，并阐述清楚。因为没有扎实的工科知识背景和丰富的生理学实验经验，是无法与工科背景的学生良好的互动，从而影响生理学的教学效果。
三、对策分析与讨论
（一）教学大纲及生理学教材的建设
须对生理学的教学大纲内容谨慎斟酌。要综合考虑以下几方面的因素。第一，引导和培养学生的学习兴趣，适当增强疾病与健康管理的内容。第二，结合本院校系的学科特色，增强教学大纲内容与本院校系生物医学工程专业学科特色的关联。第三、工科院校的生理学学时安排比较少。例如，重庆大学生理学的理论学时是32个，第三军医大学生理学理论学时是70个。因此建议重点讲特定生理系统的研究方法，对于未讲授内容，建议学生自学。在此基础上，编撰适合工科院校生物医学工程专业的特色生理学教材。
重庆大学生物医学工程系的学科特色是电子信息与仪器，所以在具体生理系统原理及介绍中，尽量结合该生理系统的相关医学仪器为例，一方面，应用实例有助于学生更生动地理解该生理系统的工作原理，另一方面，也能将空洞的生理学理论与后续的医学仪器原理及设计课程结合起来，引导学生理解医学仪器的设计原理，提高学生对专业的兴趣。
例如，讲授肺在生理状态下的弹时，补充呼吸疾病患者的肺丧失弹性情况做对比；在讲授第五章呼吸调节类型分为自主呼吸与随意呼吸时，强调临床上重症患者在清醒状态与睡眠，麻醉状态下呼吸机的意义；讲授呼吸系统的呼吸运动原理时，结合人工呼吸、简易呼吸机及智能性呼吸机的原理与设计等。
（二）生理学教师应增强仪器及设备专业知识的培训
提高工科院校生理学授课教师的综合素质，可从三方面开展工作。第一，增强生理学教师的专业技能培训，包括派遣其到医药院校生理学教研室旁听生理学精品课程，丰富基础医学和临床医学知识；同时增加生理学教师参加各种生理学实验及新型医疗仪器的使用培训，增强各种医疗仪器原理及操作技能。第二，生理学教师的选拔，要重视医学背景与工科背景的综合。例如，本科为医学专业，研究生阶段为工科背景或者本科为工科背景，研究生阶段为医学专业为佳。第三，通过开展科研项目来训练生理学教师，从而丰富生理学教师的综合专业技能。一个科研项目的顺利完成，融汇贯穿了医学问题的发现、生理机制分析及工科技术解决方案的全过程。重庆大学于2012年7月与第三军医大学成立生物医学工程联合学院，对两校的生物医学工程专业本科生实行相同的培养方案中，医学类课程由第三军医大学教师与重庆大学教师组成联合课程教学组进行授课。
事实上，生理学教师的综合性高素质要求也符合生物医学工程专业本科教育的广泛性特征。在本科教育排名第一的约翰霍普金斯大学认为：最新的生物医学工程本科教育就是使其能继续在研究生、医学以及职业学校中接受教育或在产业领域谋求职业。
（三）加强生理学实验及实验教材的建设
生理学是一门实验性学科，生理学教学的建设离不开生理学实验室及实验教材的建设。一方面，生理学的概念和理论来源于大量动物实验和临床病例；另一方面，生理学实验可以让学生对课本上的概念和理论有更加感官、形象的认识，训练学生的实验技能，提高学生的学习兴趣。
工科院校生物医学工程专业教研室在开展生理学实验的过程中，不具备医药院校的实验条件，所以应该充分发挥工科院校的特色，充分利用现有的工科院校特有的实验资源。工科院校的教师和学生对生理学实验中各种仪器的理解更深刻，仪器操作能力更强，对各种生理信号分析处理水平更高。首先，增强医学仪器在生理学实验设置中的比重。利用学生对强大的虚拟软件的熟悉，通过医学仪器的操作，加强学生对生理系统机制的理解。其次，提高各种生理信号分析处理在实验内容中的比重。充分利用工科学生对数据处理软件的熟悉对生理信号进行深度处理，增强学生对生物医学信号的印象和理解。例如，重庆大学生物医学工程专业生理学的设置应该结合本系生物医学电子与仪器的优势，在生理学实验的设置中增强医学电子信号的检测比重，具体表现在增加各种生物医学传感器的实验，开展各种生理信号的采集实验。
四、小结
生理学在生物医学工程专业课程体系中承担着承上启下的综合性作用。首先，生理学教学需传授给学生丰富复杂的基础医学理论与实验知识，从而训练学生在将来的学习与研究中能提出需要解决的医学问题。再次，使学生理解各种生物医学仪器的设计原理，提高学生学习各种医学仪器设计的兴趣。因此，生理学教学的宗旨无论是对教学大纲，还是专业教师以及生理学实验都提出了更高的要求。所以，生理学的教学改革研究需要理清发展思路，充分利用工科院校的特色资源，发挥工科院校的教学优势，准确定位本单位的教学大纲，提高专业教师的综合素质，丰富生理学实验，最终才能提高教学水平，把学生培养成能够成功从事职业实践并继续深造的合格的生物医学工程本科毕业生。
参考文献：
[1]高莉，刘健，陈强，浅谈工科院校生物医学工程专业生理学的课程建设[J]，医学信息，2009，22（10）：2007-2009
[2]李小慧，吴建盛，理工院校生物医学工程专业解剖生理学教学的思考，中国电力教育，2013（10）：161—162
生物医学科学思维范文第4篇
在现代生物医学研究的四个主要因素（动物、仪器设备、信息和试剂）中，实验动物作为生物医学研究的重要实验材料，在某些情况下起着不可代替的作用［1－2］。根据前美国国会技术评估办公室和美国国家生物医学协会统计：美国政府资助的所有生物医学研究项目中，70％以上课题要使用实验动物；历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获得者所取得的研究成果，都是从动物实验中得来的［2－3］。由此可见，熟悉实验动物学基本理论，掌握动物实验基本技能在科研创新过程中发挥着重要作用。实验动物学的发展是生物医学发展的主要推动力之一，要进行生物医学科学研究，很大程度上离不开实验动物。研究生是我国科学研究的主力军和生力军，要进行生物医学科学研究创新，就必须具备一定的实验动物学知识。在动物实验研究中，动物的反应（动物实验的结果）可以简单归纳为以下公式：R＝（A＋B＋C）×（D＋E）＋F。式中，R是动物的反应，也就是动物实验处理的结果；A代表动物（非植物）的反应；B代表动物种，不同对实验结果影响不同，通过基因操作技术可以改造动物种，从而达到影响动物实验结果的目的；C代表个体的反应，对动物遗传质量进行控制，可以减少动物个体之间的差异；D表示环境因素和动物种、动物个体相互作用后对实验结果的影响；E代表应激反应，通过改善动物的福利，减轻动物疼痛或痛苦可以获得更准确实验结果；F代表环境误差。从以上共识我们可以看出，一旦一个实验计划确定并开始动物实验，那么A、B、C、D和F基本受人为因素的影响很小，而E，即应激，却很容易受到人为因素的影响，比如不恰当甚至粗暴的操作会引起动物严重的应激反应，可能会影响到实验数据的科学性。因此，作为实验动物学的一线教师，将国际上广泛接受的减少（Reduction）、替代（Replacement）、优化（Refine－ment）加上责任（Responsibility）原则，即4R原则，贯穿实验动物学教学全程，教会学生通过改善动物的福利，减轻动物疼痛或痛苦来减少动物应激而获得更为准确的试验数据。这不仅提升了我校医学生，尤其是研究生的科研素质，这也是培养具有创新精神、创新思维、创新意识及创新能力的高素质生物医学科学人才的需要。
1贯彻4R原则的基础是转变学生对实验动物学的认识
长期以来，相当一部分生物医学研究者和研究生对实验动物的重要性理解并不是很透彻，加上由于课程设置时间和内容的不适当，一部分学生对实验动物及动物实验在生物医学研究中的地位和作用认识不足。“工欲善其事必先利其器”，在很多情况下，实验动物是解决和阐明生物医学科学问题不可替代的实验材料和阐明生物医学问题的最主要手段之一［4］。生物医学研究领域内许多里程碑式的研究成果，很多来自于实验动物，这一点已被许多事实所证实。美国政府资助的生物医学研究项目中，70％以上课题要使用实验动物；历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获得者所取得的研究成果，都是从动物实验中得来的。而要保证试验结果的科学性，就必须在实验中自觉遵守动物伦理保护制度，减轻动物疼痛或痛苦以减少动物应激。熟悉实验动物学基本理论，掌握动物实验基本技能在科研创新过程中发挥了重要作用，而保证践行4R原则是其重要保证。通过对实验动物学在生物医学研究中的作用进行剖析，使学生了解实验动物学的重要性，转变学生对实验动物学的认识，激发其学习该门课程的热情和动力。只有转变了学生的学习观念，激发了其学习热情，调动了学生的主观能动性，才能进一步的搞好这门课程的教学，才能从根本上让学生认识、接受并遵循4R原则，才能提升其自身的科研素质，为其进行高水平科学研究打下基础。
2理论课教学过程中不失时机地提到4R原则
医学生科研素质的提高不仅仅表现在掌握娴熟的实验技术，更为重要的是表现在科研思维能力的提升、对科研项目整体规划的设计能力和项目实施过程中解决实际问题的能力。动物实验是生物医学研究中最为重要的一环，大多数医学研究人员如果没有基本的动物实验基本能力是不可想象的。随着现代实验动物学的发展和4R原则被大多数研究人员所接受和普及，在现阶段的实验动物教学中，从始至终贯彻4R原则，使学生在今后的动物实验中自觉并乐意遵守4R原则已经是一线教师必须承担的责任。同时，遵循4R原则，不仅是保证动物福利的需要，也是提升医学生自身科研素质的必然要求。因此，一线教师在理论课教学过程中应不失时机地提到4R原则，使之深入人心。刘恩岐主编的《实验动物学》教材中将动物实验定义为“以科学实验研究为目的，在动物福利得到保障的前提下，对动物进行各种处理，获得新的、科学的实验数据。”首次将保障动物福利列为动物实验的前提，而4R原则是保障动物福利的重要手段和内容之一［2］。这样在学生上本门课的第一次课堂上就接触到了而4R原则，在接下来的常用实验动物介绍、四大控制（遗传、微生物、环境和营养控制）、动物模型、动物实验设计和动物福利等章节均通过实例，并结合我们实验室的研究方向和研究经历进行讲述和讨论。这样，在理论课教学中使4R原则贯穿教学全过程，并有机整合到各个教学章节，潜移默化的使学生认知并自觉接受4R原则，提升其自身科研素质。
3在实验教学中以身作则，言传身教4R原则
实验教学是实验动物教学最重要的一环，是促进学生对所学知识再认识的重要过程，同时也是检验教学效果的重要手段和一线教师以身作则，言传身教4R原则的好机会。正人必先正己，只有一线教师以身作则，自觉在实验教学中遵循4R原则，才能做到言传身教，事半功倍的效果。我们每年在做实验教学计划时，一般会结合本实验室的动物需求和了解到的部分研究生需求，将实验结束后的动物不进行安乐死，而是在其状态恢复后用于本实验室或一些研究生的预实验，以减少实验动物的使用数量。同时开放实验室，对于有特别需求的学生，欢迎其参与我们实验室的科研项目，使之有更大的收获和对4R原则有更深刻的体会。我们在实验教学中专门增加了一节标准动物实验操作及动物中心常规工作参观，使之了解标准的操作不仅能减少实验动物数量和减轻实验动物痛苦，而且更能保证实验数据的科学性。同时，也要求学生参加每年在我校实验动物纪念碑前举行的实验动物祭奠，加深其对实验动物对人类健康的重要性和奉献生命的可敬性的认识，更加坚定在今后科研工作中践行4R原则的意志，为其进行高水平和更加科学性的动物实验提供保障。
4在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R原则
我校动物中心每年都要进行几百项科研项目。在管理中，首先对于要在中心进行的科研项目有一定的了解，管理人员同时肩负起监督学生在实验中保障动物福利的情况的义务。今年的国家自然科学基金对动物伦理提出了明确要求，这对教师在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R原则起到了很大的推动作用，也增进了师生之间的相互理解。这样，通过学习4R原则、认同4R原则、贯彻4R原则、监督执行情况、自觉改善动物福利，最终达到提高自身科研素质和科研水平的目的。
生物医学科学思维范文第5篇
[关键词]生物医学工程；影像技术学；教学体系；实践教学
生物医学工程专业是一门现代医学和医学工程技术相互结合的学科，主要在理工科院校开展，作为一所以医学教育为主的高校，在生物医学工程专业培养中，注意与医学临床实践紧密结合，侧重医疗器械实践培养。该校生物工程专业前身为医学影像学（工程方向），自1999年开办至今，根据实际情况，不断修正培养培养，重视理论与实践相结合，不断提高学生的实践能力，以“工程素质高、实践能力强”的应用型专业人才培养，为培养目标。
1该校发展历程
牡丹江医学院自1958年创立以来，目前已经拥有近60年的教学历史，1997年6月,学院通过了原国家教委本科教学评价,成为全国首批本科教学评价合格院校。从最初的名不见经传到现如今的发展壮大，牡丹江医学院在学科建设、师资力量及科研投入上均下足了功夫。尤其重视实践教学环节，在教学、科研、实习和就业方面均走在了同级别院校的前列。
2生物工程及影像技术的发展背景
生物医学工程（BiomedicalEngineering，BME）是结合物理、化学、数学和计算机与工程学原理，从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究；提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识，开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法，用于疾病预防、诊断和治疗，患者康复，改善卫生状况等目的[1]。近几年来，我国的医疗体制变革正处在快速时期，理工类科学技术在医学领域，尤其是生物医学中的应用范围也越来越广，因此对于具有较高专业素养和应用能力的人才需求就更加急迫。“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重点大力项目[2]，同时也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的一项重要措施，该政策旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导。医学影像技术是医学专业其中一门[3]。我国在2006年时出台了改革政策，将医学影像学专业区分为两种学制不同的专业进行教育，此教育模式早在上世纪西方某些发达国家就已经出现，并取得了较好的教育结果。4年制医学影像技术是专门从事影像技术与操作方面的工作的一类高精尖技术人才，在仪器操作及治疗剂量控制方面的能力水平要明显优于五年制的医学影像学专业学生[4]。
3该校学科建设情况
该校拥有较高规格的影像实践基地，该基地初建于2003年，现拥有6个实验区，47间实验室，建筑面积达3000㎡；配备X线机（常规X线机、程控X线机、高频X线机）、CT（螺旋CT、往复式CT）、MRI（超导MRI、小型MRI教学仪）、ECT、DSA、超声（彩超、黑白超、数字超声教学仪）、直线加速器、模拟定位机、麻醉剂、体外碎石机、血液透析机、激光相机、洗片机、高压注射器等50余台设备，总价值达1000余万元。可满足生物医学工程、医学影像技术专业的专业课的实验课、实验室开放等教学活动，可以为学生提供大量的实践动手机会。亦可带领学生参与医院大型设备的拆卸、搬运、安装、维修等工作，让学生得到“实战”的机会。该校于2013年在医学影像学院增设4年制生物医学工程专业、医学影像技术专业，培养方案与原医学影像学专业（工程方向）（5年制）不同，《医学影像设备学》作为重要的专业课之一，教学大纲亦作调整。根据医学生物工程专业、医学影像技术专业的特点，进行教学改革。理论课删减部分陈旧设备相关知识，如压缩常规X射线机结构、功能、工作原理及电路分析的讲解，由学生课余时间自行学习讨论。在实验课改革方面，删减部分陈旧实验项目，让学生多多地参与实验课教学互动中，增加学生实践动手机会，锻炼学生独立分析问题、解决问题的能力。同时针对医学生物工程专业、医学影像技术专业每学期均进行实验室开放，由老师指导学生进行DSA设备的安装，X射线机设备的局部改进设计等。积极组织指导生物医学工程专业、医学影像技术专业学生进行大学生科研立项，近几年该教研室共指导黑龙江省大学生创新创业训练计划项目、牡丹江医学院大学生科研项目共6项，例如：“常规X线机灯丝加热电路改进”。该校积极开展校企合作联合培养学生，2016年1月，医学影像学院经实地考察，与北京威格瑞技术服务有限公司等8家医疗器械公司达成合作。2016年7月，首届2013级医学生物工程专业、医学影像技术专业学生进入公司进行生产实习。2017年7月，经调查反馈，一年来各家医疗器械公司均能按学校要求培养学生，实习效果非常理想，多位学生实习表现优秀，被实习公司正式录用。校企合作模式将继续开展。医学影像学院于2013—2014年编写的高等学校改革创新教材、医学影像专业特色系列教材中，影像设备教研室针对生物医学工程专业、医学影像技术专业编写了《医学影像设备学实验指导》《医用常规检验仪器》《医用传感器》《临床设备学》4本理论及实验教材，并已投入使用。该校现已将生物医学工程专业、医学影像技术专业培养方案的修订已提上日程。
4未来学科发展模式
4.1加强实践教学环节
以教学改革为中心，以培养学生的创新实践能力为只要目的，在不断提升实践教学设施基础的同时，坚持理论教学为基础的主要宗旨[5]，让学生在扎实掌握理论基础后，运用先进的实践教学来不断地提升、完善自己的综合技能[6]。使学生在此教学模式下，可以将专业发展为：拥有扎实的理论基础、培养良好的专业素养、形成独特的专业特色的优秀学科[7]。
4.2确立学生在实践教学中的主体地位
无论在学科建设中进行怎样的改革，其宗旨都是培养优秀的毕业生能被社会所用[8]。因此学生在实践教学中的主体地位就显得尤为重要[9]。因此让学生提早进入医院及工厂进行实习，不仅可以开阔学生的视野，而且可以使其在即将进入工作岗位前掌握一定的基本操作技能，在今后的工作中更早上手，从容地应对工作中的一系列问题。在教学中主动聆听学生的意见，根据学生的不同呼声对于教学方案进行及时的调整，尽最大可能地覆盖尽量多学生的特点，提高教学效果[10]。
4.3加强师资队伍建设
学校通过多种途径提高青年教师的学历及教学水平，并在教学实践中不断地提高，逐步培养一支结构合理、理论基础扎实、实践能力过硬、教学效果明显的优秀教师队伍[11]。
4.4建立教学评估及监控体系
完善的一套教学评价及质量监控系统是保证人才培养质量的一项重要措施[12]。建立一套过硬的实践教学基础、完善的实践教学过程、科学的实践教学效果评价、严格的教学质量监控体系，对于加强对整个实践教学工作的宏观调控、保障实践教学体系的落实、高素质应用型创新人才的培养都起到了十分重要的作用[13]。
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生物医学科学思维范文第6篇
关键词：教学模式改革;人体解剖生理学;医工结合;自主学习
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）42-0082-03
一、引言
人体解剖生理学是研究人体各部分形态、结构及人体生命活动的规律或生理功能的科学。在生物医学工程和医学信息工程等工科专业中，它是医学基础类课程，也是必修的专业基础课。生物医学工程等工科专业是交叉学科，它综合工程学、生物学和医学的理论和方法，从不同层次研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去解决医学中的相关问题。因此，生物医学工程专业的学生培养需要生物学、医学和工程学的相关理论和知识。对生物医学工程等相关工科专业的学生开设《人体解剖生理学》课程，是专业知识结构的需要，也是后续的生物医学信号处理、生物医学系统建模与仿真、医疗仪器等专业课程的重要医学基础。学习《人体解剖生理学》知识，能够使学生了解人类医疗、保健方面的需求，更重要的是，能够启发学生在未来的学习和工作中发现医工结合的交叉点，促进学生围绕生物医学工程的专业方向进行创新性研究和工作。
二、生物医学工程等专业中《人体解剖生理学》教学现状
目前，我国生物医学工程专业大多在工科院校和医学院校中开设，由于这一专业学科交叉的特殊性，在培养模式方面容易出现偏重于工科或偏重于医科的现象，没有真正体现出医学工程的多学科交叉的特点。此外，在这些专业中，其医学基础课程和工科专业课程独立开设，尤其是所开设的《人体解剖生理学》课程，学科独立性较强，存在医学基础课和后续专业课教学相互脱节的问题。进一步分析这些专业对《人体解剖生理学》课程的教学要求发现，作为医学基础课，该课程的教学内容需要涉及人体解剖学、生理学及病理学等几门课程，内容体量大、理论性强，然而课时方面却基本要求在一个学期内的几十个学时内完成该课程教学。在这种情况下，如何高效、高品质地完成大体量的教学内容，达到生物医学工程等医工结合专业对该课程的知识要求，是《人体解剖生理学》课程教学需要不断探索的课题。
现有的《人体解剖生理学》教学方法研究大多是在生命科学专业和医学临床专业中开展，而在生物医学工程等医工结合专业中，该课程的教学方法仅有少数教学研究开展。作为专业基础课，《人体解剖生理学》课程在这些专业中应该如何开展教学？如何体现工科专业特色？如何体现学科交叉特点？实际的教学工作急需有新方法的探索。因此，这些问题的研究不仅对医工结合专业的培养质量提高有帮助，同时，也是高等医学教育研究的重要组成部分。
我们所在的生物医学工程专业是在工科院校背景中开设的，依托工科背景，在工程基础课程教学方面，师资条件和实验条件相对比较成熟，然而在医学基础课程教学方面，存在医学学科基础薄弱，教学改革之前教学模式传统、单一的问题，没有很好地突出生物医学工程的工科特色和学科交叉特点。更为突出的问题是，这种沿袭传统医学专业的教学模式在工科院校中教学效果不理想，教学负担重。针对这些问题，我们以服务专业建设为出发点，提出开展具有工科专业特色的《人体解剖生理学》教学改革，分别从课程内容选择、自主学习能力的培养、实验和实践环节结合以及改革考核模式等方面开展。
三、课程教学改革的主要内容
（一）合理安排课程内容，科学设计课程体系，突出医工结合专业特色
以生理系统为框架整理课程内容，开展以生理系统为单元的专题教学，突出教学重点、难点。在该课程中，细胞基本生理功能尤其是生物电的生理机制、循环系统、泌尿系统、神经系统等章节是重点和难点，其中的心电、脑电、肌电与生物医学工程重要的研究领域密切相关。这些章节的教学会重点讲解，内容包括解剖结构、生理功能及相关的工程应用;而运动系统、消化系统等章节内容系统性较强，相对容易理解，这部分内容的教学方式设计采用教师指导下的自学，教师把章节的内容梗概在课堂上讲解，具体内容布置学生课下自学，并要求学生写出自学报告，这样区别分配授课时间，既突出了教学重点，也解决了课程体量大而课时少的矛盾。
为更好地服务于生物医学工程专业的学科交叉特点，在教学过程中注意整理、添加与工程应用和医学临床相关的内容，比如，在讲解循环系统时增加对血管支架、人工瓣膜、人工起搏器等生物医学工程材料、仪器工作原理的介绍，同时结合生理功能的原理给出问题，让学生分析，比如，“更换人工起搏器时为什么不能直接关闭起搏器，而是要逐步减慢人工起搏器的搏动频率？”;再如，在泌尿系统的教学中，在讲解肾单位结构的基础上，提出“尿液是如何产生的？临床使用的人工透析机是如何工作的？”等问题，启发学生关注这些医工结合点，让他们带着问题去查阅资料，并在课堂讨论时给出自己的观点。这些教学过程不仅激发了学生的学习兴趣，而且为以后《医疗仪器》等专业课程的学习打下了基础，建立了医学基础课和专业课之间的联系。更重要的是，这个过程培养了学生自主学习能力，启发学生在未来的专业学习和工作中寻找医工结合的交叉点，对培养学生的创新思维具有重要作用。
（二）结合优质网络教学资源拓展学生的专业视野，培养自主学习能力
网络公开课等视频资源把优势教育资源通过网络向公众传播，是宝贵的学习资源，《人体解剖生理学》的教学过程中引入了网络视频公开课、课程相关专题纪录片及文献数据库等资源，拓展学生的专业视野，培养自主学习能力，同时也弥补了《人体解剖生理学》课程内容体量大而课时有限的矛盾。我校图书馆有国内外著名大学的公开课视频，比如，中南大学湘雅医学院的《人体解剖学》网络公开课程，斯坦福大学的《人体解剖学》课程，香港中文大学《语言与大脑》视频公开课，杜克大学的《人体生理学导论》等等，这些课程由资深的专家教授进行全程教学，内容清晰、详实。在课程教学过程中，教师根据课程进度介绍这些视频公开课给学生课下自学，并提出相关的问题启发学生思考;在课堂教学时，教师会组织学生对自学情况做简要的讨论和总结。此外，课程内容相关的专题纪录片也对课程教学做了很好的补充，这些影片由专业团队拍摄，案例丰富，制作精美，观赏性强，学生被纪录片内容吸引的同时，也激发了课程学习的兴趣。比如，在讲解神经系统的高级功能――睡眠功能时，链接《人体奥秘》睡眠专题的记录片，片中通过丰富的案例对睡眠过程进行讲解，使学生对睡眠功能和研究现状有深入了解，教师针对纪录片中涉及的重要生理学现象提出问题让学生思考，如：“为什么睡眠对人体是必须的？”、“快速眼动睡眠和记忆有什么联系？”等等，通过这些环节，不仅丰富了学生的学习资源，更重要的是，在这种教学过程中，培养了学生深入思考、自主学习的能力，加深了对专业知识的理解。
（三）重视实验环节教学
该课程配套有《人体解剖生理学》实验课程，在课程教学中注意理论教学和实验环节的配合和衔接，开设的实验都涉及课程中的重点、难点内容。比如，生物电部分是该课程的重点、难点内容，围绕生物电内容设置了神经肌肉电生理、大鼠心电图描记、大鼠运动感觉皮层脑电信号的获取、人体脑电图描记等四个实验，让学生认识不同类型的生物电，并通过生理信号分析系统对获取的生物电信号进行分析，实验中教师提出思考题，比如“如何获得好的心电图描记？”，这些实验操作和思考题将启发学生深入的认识生物电，为以后学习生物医学信号处理等专业课打下了基础。这些操作加深了对理论的理解，同时也逐步建立和后续专业课的联系。
（四）改革课程考核方法
完善考评体系，由以往对知识点的考查为重心转为以能力考查为重心，从以结果评价为主向结果过程评价结合为主转变。考核也应具有一定的灵活性。通过增大平时成绩比例来改变考核构成，如平时作业（主要是章节重点内容的训练等）占15%、专题讨论表现占15%、自学模块表现（以讨论和读书报告形式体现）占15%，课堂回答问题情况占5%。减少闭卷考试中固定答案的题目、增加主观题目的分值等办法，期末考试成绩在总评成绩中占50%，重点考察学生对问题的理解能力、运用能力。并且，把这种考核模式在开课之初就对学生明确指出，使学生在课程学习的过程中更注重这些能力的培养，从而把考试也作为教学的手段之一。
四、教学改革的思考和展望
经过近几年的教学改革实践，我们发现，注重医工结合、突出工科专业特色的《人体解剖生理学》教学对提高学生的自主学习能力，夯实专业基础有很大帮助，符合培养复合型人才的教育理念。在以后的教学研究中，我们会更加注重《人体解剖生理学》与工程应用和医学临床现象的结合，突出医工结合特色，注重学生自主学习能力的培养，开展具有工科专业特色的医学基础课教学模式探索。此外，目前尚未见有生物医学工程等医工结合专业专用的《人体解剖生理学》教材，结合正在开展的这种面向工科专业的医学基础课教学模式改革，收集整理相关的课程资料和各类教学模块的内容，尝试编写面向工科专业的《人体解剖生理学》教材，既是对我们开展的教学改革实践的归纳和总结，更希望能对医工结合专业中医学基础课程的教学模式进行丰富和补充。
参考文献：
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生物医学科学思维范文第7篇
1生物－心理－社会医学模式的形成
早期神灵医学模式、自然哲学医学模式为经验医学，生物医学模式强调医学技术的进步与突破。生物－心理－社会医学模式在不否认生物医学研究对主流医学进步的巨大贡献同时，强调病人的经验以及不同时代或文化对身体和疾病认知的差异。
1．1心理和社会因素的作用生物－心理－社会医学模式以一元论为基本的指导思想，既考虑到疾病的生物学因素，也要考虑到心理因素以及环境和社会因素对疾病的影响，将所有这些因素都看作是相互联系、相互影响的。
1．1．1疾病谱和死因谱的改变凸显心理和社会因素的作用随着社会的进步、工业化程度的提高，人类的病因谱、疾病谱也发生了很大的变化。19世纪末与20世纪初在发达国家主要的健康问题是急性疾病。急性疾病经常由环境中的疾病因素引起，起病快、病程发展快或迅速导致死亡，这些致病因素可以对所有个体进行攻击而不论其年龄、性别、种族或社会地位；全体人口的各个部分本质上都面临同等风险。在现代工业社会这些疾病已经明显减少，但是在一些欠发达国家它们仍然构成了主要的健康威胁。到20世纪中期，发达国家的急性病发病率下降，慢性病和功能退化逐渐成为主要的健康问题。这一转变得益于居住条件和公共卫生条件的改善。上述改善导致的人口“老化”又进一步强化了慢性病的主导模式。
1．1．2对健康与疾病的认识随着社会观念的转变逐渐深入一些医疗效果的不足并不是因为缺乏适当的技术干预措施，而是因为观念上的思考不够。随着人们对保护健康、防治疾病的经验积累，认识也有了深刻的变化，对疾病的发生和变化由生物层次深入到心理与社会层次；对健康的思维也日趋全方位、多层次。20世纪开始，医学的主要模式是疾病的医疗模式。二战前人们相信这种医疗模式会使各种造成大部分死亡的流行病被消除。但由于急性疾病的重要性衰减，与生活方式、遗传甚至心理状态有关的慢性疾病和退化性疾病越来越重要，上述医学模式逐渐失去意义。健康与疾病之间以及身体完好与生病之间的界限并不那么明确、明晰，因为他们还混杂有文化、社会和心理方面的考虑。1946年世界卫生组织对健康作出了新定义，健康不仅是没有疾病和痛苦，而是个体在身体上、精神上、社会上完全安好的状态。这一概念体现了医学转换的基本精神。
1．2医学随着自然科学的发展完成了从经验到技术到科学的转型医学最早阶段带有明显的巫术的性质，被归属于巫术；在古希腊希波克拉底时代，它与哲学水融；在很长一段历史时期内，医学被视为自然哲学；17世纪、18世纪，医学被认为一种“妙手回春”的技术；在生物医学模式主导时期，医学被自然而然看作是自然科学。随着自然科学的长足进步，特别是物理、化学、生物等学科的形成和应用于医学，它逐步完成了从技术到科学的转型。
1．2．1自然科学的理论成就推动基础医学的发展古代医学的形成和发展一方面得益于临床经验的积累和哲学思辨，另一方面也与当时的科学技术发展程度相关。近代以来，物理、化学的发展不仅是推动工业社会发展的杠杆，这些领域的理论成就应用于医学直接推动生理、生化、病理的研究，特别是从生物角度深入研究人的生命活动，从细胞到分子到基因，人类逐渐认识到生命的本质。20世纪中叶，自然科学和工程技术科学的广泛渗透和应用使得基础医学取得了巨大的成就，为临床医学形成独立的专业体系、为临床实践的发展奠定了坚实基础。
1．2．2技术革命的成就推动医学技术的进步历次技术革命的成就为医学发展提供了基础和条件。日益复杂化的医学实验技术和实验设备，日益发达的临床检测技术，日益精密的治疗仪器，生物医学工程、影像学等新兴学科的出现，直至器官移植等高难度医学技术。实践证明，医学越是要发展越要更深入研究人的健康和疾病，越是需要技术的支持。
1．2．3科学方法论的发展推动了医学方法变革医学成为一门科学得益于科学方法论的应用，医学方法发展的一条重要途径就是移植其他自然科学各学科的方法并改造和发展。数学方法成为医学的常规方法；生理、病理的各种定量测量大多是以物理学、化学为基础发展；医学的实验方法的应用和发展得力于自然科学；20世纪社会学在医学领域的强力渗透，社会科学兴起了颇为瞩目的研究方法。在现代条件下，科学技术的新方法以日益增快的速度向医学渗透，改变着医学研究和临床诊治的面貌。
1．3哲学与科学的对立统一医学模式是在自然辩证法的发展中诞生，医学观是在辩证法和唯物主义科学观的指导下对医学深入研究并与其结合。纵观医学发展史，一些西方哲学思想和方法如希波克拉底古代哲学、笛卡尔推理、演绎方法，培根经验主义、归纳法，以及波普尔和皮尔士抽象主义、反绎思考的方法等起到了很大的推动作用，并且医学的每次飞跃与历史上几次文艺运动有着直接的关系。
1．3．1现代哲学的认识论、方法论与医学的发展系统理论提供了概念性的方法，不仅适用于提出的疾病的生物心理社会概念，也用于研究作为相互关联进程的疾病和医学护理。由于系统理论认为组织所有水平都在层次结构关系上相互联系，以至于一个的改变就会影响其他的变化，采用它作为一种科学方法是以减轻整体－还原二分法和改善跨科学学科的联系。更整体和全面的健康和疾病概念的主要方法是西格蒙德•弗洛伊德的心理动力学方法和精神分析，以及阿道夫•迈耶的反应－生活－应激途径和心理生物学的概念和方法。心身医学术语本身是一个二元论的痕迹，它成为一个媒介，借此生物和社会心理这两个平行但独立的医学体系之间的间隔被连结。
1．3．2历史上的文艺运动与医学的发展①文艺复兴运动。中世纪末文艺复兴运动席卷整个欧洲。人文主义者提倡人性、尊重知识、主张研究、认识自然和人体自身，将被禁锢了千余年的文化和科学技术从宗教神学的枷锁下解放出来。1543年比利时学者维萨里解剖学名著《人体之构造》出版，对近代医学的发展产生了重要影响，从此，医学科学发现不断涌现，呈现出医学史上值得大书特书的繁荣局面。病因学、生理学、内科学、外科学等取得了重要进展，医学进入多学科发展阶段。②科学主义思潮。文艺复兴“人的发现”之后，科学和理性继续在科学技术昌明、现代工业崛起的时代潮流中出演主角。19世纪中叶，黑格尔、马克思、恩格斯辩证法思想揭示生命的本质。随着爱因斯坦相对论的物理学革命和电力应用及内燃机的使用为主的技术形态的动力革命，科学主义思潮风起云涌。推崇自然科学，主张哲学应当效仿科学，哲学由此成为对科学进行分析的认识论和方法论。③科学人文主义思潮运动。20世纪以来，生物医学的基本指导思想就是还原论，基本方法是还原方法。医学呈现技术主义倾向发展的势头，学术界批评蜂起，但收效甚微。由叔本华的生命意志哲学、尼采的强权意志论和柏格森的生命哲学所形成的人文主义思潮有力地冲击着思想界。人本主义思潮以人和社会问题作为哲学的研究对象，关注人的生存、人的本质等，关注生存环境、社会环境等社会问题。在人本主义思潮的影响下，医学人文精神不断升温，人们开始对医学科学技术和医学人文精神的对峙进行反思，医学仅仅关注生物人的局面正在为对病人进行生理、心理和社会3个方面的整体关怀所替代。
2启示
恩格尔提出：“为了解疾病的决定因素、达到合理治疗和保健模式，医学模式必须也应考虑到病人、病人生活的社会环境和由社会决定去对付疾病的破坏性效应的补充系统，那就是，医生的作用和健康护理系统”。生物－心理－社会医学模式的提出及发展为护理模式的理论构建提供了参考和借鉴。护理曾经是临床医学学科群的子成员，在我国目前已成为一级学科，不仅需要有独立的理论体系，更需要体现自身学科的特色。借鉴医学发展之路，护理学科从哲学指导思想到具体研究方法，都应该在更宽阔的领域中学习、领会、吸收、融合，最后形成护理学独特的研究模式和路径。
2．1下设二级学科，注重基础护理的研究有学者提出，在将护理学设置为一级学科后还需要设置若干培养方向明确、研究方法成熟、社会需求量大的二级学科。护理学二级学科的设立有利于护理专科化发展及各领域专家的培养，形成护理学学科体系；有利于在特定领域重点方向上取得突破，提高学术研究的自主创新力。生物－心理－社会医学模式是在生物医学的肥沃土壤里开出了人文之花。基础医学的深入研究为临床实践创造了科学可行的条件。护理学学科建设也要注重基础护理深入、细化的研究，保持研究方法的科学性，为临床护理在技术、生理层面保驾护航。
2．2学习先进的科学方法，加强与其他学科的交叉融合医学本身是理论要素、经验要素、技术要素综合而成的体系。护理学同医学一样属于“异质综合体”，这种复杂性决定了人们对它的认识难免产生众多分歧，需要把握多重属性才能逐渐逼近其本来面目。医学发展是综合各时代科学技术的成果，自然科学先进科学的实验方法、研究方法是医学得以发展并走上科学之路的基石。护理学要注重学科之间互相渗透、交叉，形成立体网络结构，吸取其他学科的先进方法、先进成果发展自我理论和实践。
生物医学科学思维范文第8篇
关键词：大数据；海量存储；数据挖掘；标本库；医学生物信息；数据挖掘
随着信息技术在医学临床和科研中的应用，临床医学、生物学、信息学发生了一次交叉融合， 这种以生物大数据信息是未来生物医学研究发展的核心点。这种以海量、高维度、数据变量复杂、为特征的数据结构， 需要我们在传统的医学基础之上集数学、统计学、工程学、计算机信息科学的交叉综合、理论和实验相结合，建立新的新方法和手段。使得我们的临床医学模式从经验医学进一步向循证医学转变，无序医疗向着有序医疗发展，医学研究也会进入从发现、研究、验证、应用到再发现、再研究、再验证、再应用的迭代式良性循环过程中。
1实现大数据的大价值是医学信息建设的新目标
信息化时代各行业信息数据量呈现指数上升，医疗行业的数据信息增长更快。经研究表明，未来10年医学数据将高爆式地增长，其增长来源于医院医疗信息运行数据的积累、新的临床信息系统的嵌入（如电子病例系统）、新医疗诊疗设备接入等。随着医学的进步以生物芯片为代表的高通量生物技术的飞速发展，基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学的信息也会涌入医学生物信息领域。这种大量高速增长的数据被称之为海量数据或者大数据（big data）。大数据的特点是海量、高维度、数据变量复杂、分析处理复杂。
随着信息技术在医学临床和科研中的应用，临床医学、生物学、信息学发生了一次交叉融合，形成了生物医学信息学（Biomedical Informatics）。这种以生物大数据信息是未来生物医学研究发展的核心点。我们可以看到，生物医学领域的大数据时代正在来临，其发展将促使我们尽快构建一个实时、便捷、全方位的医学生物信息挖掘和应用系统。在医学信息研究方面，我国还主要处在对医疗流程的信息化管理、质量控制等初级阶段，尚未开展面对"大数据"挖掘的系统研究与应用，但这种研究与挖掘应用必将成为生物医药科学技术发展的趋势。大数据时代的到来，既对临床医生、研究人员、医院管理者、医疗监管机构等都提出了巨大的挑战，也为生物医学研究带来了前所未有的机遇。生物医学领域里科学研究的一个重要发展趋势就是数据驱动。以前进行实验研究的目的是获得结论或者是提出一种新的假设，大数据技术通过对海量数据的研究来探索其中的规律，可以直接提出假设或得出可靠的结论。
当前，以临床医疗信息为基础的计算机信息系统可扩展到多个相联的信息系统，包括：电子病例系统、随访信息管理系统、实验室信息管理系统、生物信息分析系统、基因组学数据库系统、药物临床试验信息系统等，在医学科研与临床应用之间架起了一道不可或缺的桥梁。收集大数据、整合大数据、处理和分析大数据，形成价值密度高、利用价值高的数据资源体系，实现"大数据"的"大价值"，是医学信息建设的新目标。
2大数据挖掘将盘活医学生物信息资产
医学生物信息的大数据包括医疗对象以及与医疗对象相关的信息特征集合，生物标本以及与生物标本信息相关的特征集合，这些大数据集带有自己的、潜在的、未被揭示的规律趋势特征，这才是医学生物信息价值的核心所在。这些医学生物信息是我们进行用于人类健康研究价值的资产，研究、分析、挖掘海量医学生物信息就是盘活人类健康研究的资产。数据挖掘，也称知识发现，是盘活这些宝贵的医学生物信息资产的有力工具。
大数据的挖掘和应用不同于传统的采样分析法，它有自身的一些独特特点，如：①大数据挖掘分析与事物相关的所有数据，而非少量数据样本，研究的样本数量趋近于总体数量；②大数据挖掘追求的是效率和趋势，而非绝对的准确性；③大数据挖掘更多关注事物的相关关系而非因果关系，这种信息与信息之间的相关关系会提醒我们某件事情正在发生。
同时，从数据中发现价值的实践也由来已久。横跨数据库技术、统计学和机器学习等交叉学科和技术的数据挖掘是大数据分析的基础，传统的数据分析实践是无法适应大数据的发展的。
近年来，数据挖掘引起了信息产业界的极大关注。其主要原因是，由业务系统产生的大量数据，迫切需要将这些数据转换成有用的信息和知识，并广泛使用于业务中。获取的信息和知识可以广泛用于各种实践应用，包括商务管理、生产控制、市场分析、工程设计和科学探索等领域。数据挖掘利用了来自如下一些领域的思想和方法：统计学、人工智能、模式识别、机器学习等。数据挖掘的很多算法都采用了以上领域中的理论算法、建模技术和学习理论等。数据挖掘也迅速地接纳了来自其他领域的思想，这些领域包括最优化技术、进化计算、信息论、信号处理、可视化和信息检索技术等。数据挖掘也需要数据库系统提供有效的存储、索引和查询处理得支持。源于高性能并行计算的技术在处理海量数据集方面常常是也重要的。分布式计算技术也能有效地帮助处理海量数据，并且当数据不能集中到一起处理时更是至关重要的[2]。
医学生物信息的数据挖掘应用比较广泛，医学样本库领域的应用就是其中的一个实例。通过建立临床医学样本信息筛选和侦测交互信息平台来建立协作样本库和虚拟样本库。建立样本库协作单位的协作机制、严格的样本筛选策略（根据研究项目协议和国家地方相关标准诊断、归转标准[5-7]）、应答式的标本收集机制、样本区域内（研究机构、转化中心、医院）权利共享机制，以建立全新模式、响应一致、反应迅速、整齐划一的样本收集研究管理的体系。建设样本从标筛选、采集、管理策略运转的实例，是以一个研究中心结合4～5个医院以及4～5个样本筛选医院，建立研究临床医学转化知识发现和研究验证系统信息平台和建立临床医学样本信息筛选和侦测交互信息平台的基础。
医学生物信息的数据挖掘应用的另一个实例是医学科研。生物医药领域里科学研究的一个重要发展趋势就是数据驱动。以前进行实验研究的目的是获得结论或者是提出一种新的假设，而现在通过对海量数据的研究来探索其中的规律，可以直接提出假设或得出可靠的结论[8]。另一方面，必须清楚的是，大数据作用与价值的重点在于能够引导和启发科研者的创新思维、并辅助决策。简单而言，若是处理一个问题，通常人能够想到一种方法，而大数据能够提供若干种参考方法，将解决问题的思路拓宽、拓广、拓深。当然我们需要在学科知识的结合上下内功，不能单纯依靠智能挖掘技术及工具就能解决大数据的应用问题，实际上我们还要有熟悉掌握和运用智能挖掘技术及工具的业务技术人才，才能在浩瀚的信息资源中遨游，才能真正利用好医学信息这个巨大的资产。
3挖掘和利用医学生物信息的技术方法
医学科学的第三次革命需要在传统的医学基础之上集数学、统计学、工程学、计算机信息科学的交叉综合、理论和实验相结合，建立新的新方法和手段。目前，我国医院信息系统存在着许多问题，集中体现在：医学生物信息内容缺失、信息标准化程度低以及发展目标不明确等问题上。我们建设目的①坚持医疗一线的工作需要，②坚守医学大数据信息资源的理念，③做好大数据收储分析的准备工作。 大数据时代医院该如何挖掘和利用医学生物信息？我们通过与国内外有关数据挖掘的技术专家的合作，总结了医学生物信息的挖掘和利用的一些方法。
3.1数据集成（多种数据源可以组合在一起） 把不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑上或物理上有机地集中，从而为医院和研究机构提供局部的或全面的数据共享。
3.2数据选择（从数据库中提取与分析任务相关的数据） 根据确定的数据分析对象，抽象出在数据分析中所需要的特征信息，然后选择合适的信息收集方法，将收集到的信息存入数据库。对于海量数据，选择一个合适的数据存储和管理的数据仓库是至关重要的。
3.3数据规约 数据挖掘时往往数据量非常大，在大量数据上进行挖掘分析需要很长的时间，数据归约技术可以用来得到数据集的归约表示，它小得多但仍然接近于保持原数据的完整性，数据挖掘的结果与归约前结果相同或几乎相同。
3.4数据清理（消除噪音或不一致数据） 在数据库中的数据有一些是不完整的（有些感兴趣的属性缺少属性值）、含噪声的（包含错误的属性值），并且是不一致的（同样的信息不同的表示方式），因此需要进行数据清理，将完整、正确、一致的数据信息存入数据库中，否则会影响数据挖掘的结果。
3.5数据变换（数据变换或统一成适合挖掘的形式；如，通过汇总或聚集操作等） 通过平滑聚集、数据概化、规范化等方式将数据转换成适用于数据挖掘的形式。对于有些实数型数据，通过概念分层和数据的离散化来转换数据也是重要的一步。
3.6模型运算（使用智能化的算法提取数据模式） 根据数据库中的数据信息，选择合适的分析工具，应用统计方法、事例推理、决策树、规则推理、模糊集、神经网络、遗传算法等方法处理信息，得出有用的分析信息。通过对数据的挖掘，①可以发现数据的历史规律，对过去进行总结；②可以根据数据对未来进行预测，研究者可以根据预测对未来行情趋势做出预判，并作出相关决策。
3.7模型评估 根据某种兴趣度度量，识别提供知识的真正有趣的模式。
3.8知识表示。（使用可视化和知识表示技术，向用户提供挖掘的知识） 将数据挖掘所得到的分析信息以可视化的方式呈现给用户，或作为新的知识存放在知识库中，供其他应用程序使用。使用各种图表、三维地图、动态模拟以及相关的动画技术使原本枯燥乏味的数据变得生动起来。数据可视化把数据以更加直观的形态展现出来，使人们对相关数据做到一目了然。经过上面几步我们就把原先认为毫无价值的数据变成了信息，最后演变为有价值的知识。
对于医学生物信息挖掘系统的建设者（这里包括医院科研部门和信息部门）来说，数据挖掘项目不因该是一个普通的IT项目，不能依照原来信息项目模式建设，更不能理解成为是个管理工具，在项目各个阶段，数据信息每一次挖掘、演绎、分析是建设者和研究者全程参与的艺术性结合。目前对于各行业、各类典型问题的数据挖掘应用，还缺乏标杆模式作为参考。数据挖掘工作更像一个年轻医师，需要通过不断尝试来积累经验，面对如潮水般涌来的海量数据，她必将成为了生物医学研究的支柱技术之一。
综上所述，在今后的发展中计算机硬件性能的巨幅提升和数据库技术的飞速发展，使得企业级大数据量的计算成为现实，数据挖掘涉及的数据量会更大。数据挖掘工具也将越来越强大，汇合的挖掘算法越来越多，并将逐步实现算法的自动选择和参数自动调优，数据挖掘各类算法的巨大潜力将得到充分发挥。
我们设想在不久的将来，生物信息大数据的应用将会改变着医学临床实践。临床医学模式从经验医学进一步向循证医学转变，无序医疗向着有序医疗进一步发展，医学研究也会进入从发现、研究、验证、应用到再发现、再研究、再验证、再应用的迭代式良性循环过程中。古老的医学走到了今天，已经发展成为多学科、多领域结合交汇的领域，生物信息科学、计算机科学和计算应用数学的介入为大数据信息时代开创了新的前景，未来数据资源将会成为极具研究价值的医学资产，而且我国又是一个医学研究资源丰富的大国，我们有理由相信，我们的医学研究者会通过医学生物信息的挖掘和利用，在医学的研究和发展中为广大人民的健康事业做出更多贡献。
参考文献：
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[2]朱凌云，吴宝明.医学数据挖掘的技术方法及应用[J].生物医学工程学杂志，2003；20（3）：559-562.
[3]卫生信息数据元.中华人民共和国卫生行业标准[S].VS 363.3-2011.
[4]科学技术部.十二五"生物技术发展规划[S].2011；11.
[5]刘淑珍，骆岩林，黄永峰.基于XML的电子病历存储管理系统的实现[J].医院数字化，2007，22（7）：24-26.
[6]孙荣国，贾晓蓉.对我国临床标本库建设的建议[J].卫生软科学，2012，26（9）：772.