強國戰(zhàn)略指引下的中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展研究

李晨 劉子妤 程俊龍 趙越

[摘 要]隨著“一帶一路”、《中國制造2025》等強國戰(zhàn)略的不斷推出，中國生物醫(yī)學(xué)工程（生醫(yī)）學(xué)科發(fā)展也逐漸形成了自己的特色。尤其在人才培養(yǎng)方面，各高校逐漸探索出適應(yīng)中國實際國情的人才培養(yǎng)體系。為探究生醫(yī)學(xué)科發(fā)展的真實現(xiàn)狀，課題組以東北大學(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院為對象進行調(diào)查研究，并以主成分分析（PCA）的數(shù)學(xué)方法對調(diào)查結(jié)果進行建模分析。研究表明，在中國，生醫(yī)學(xué)科雖然是新型交叉學(xué)科，但已經(jīng)受到了社會、學(xué)生和家長的廣泛認(rèn)可，具備了一定的社會影響力。在此基礎(chǔ)上，高校應(yīng)更加注重樹立學(xué)生的專業(yè)自信，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，借強國戰(zhàn)略的東風(fēng)，進一步促進中國生物醫(yī)學(xué)學(xué)科的長遠發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學(xué)工程;專業(yè)發(fā)展;強國戰(zhàn)略;人才培養(yǎng)

[中圖分類號] Q81 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）02-0065-04

一、新戰(zhàn)略格局下的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展概況

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

（一）“一帶一路”倡議與生醫(yī)學(xué)科

“一帶一路”是中國國家主席習(xí)近平同志于2013年提出的跨時代、跨地區(qū)、惠及亞歐非三洲的宏大戰(zhàn)略目標(biāo)，是“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”的共同簡稱，也是從最初的發(fā)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(yīng)“一帶一路”倡議的60多個國家中，包含約44億的總?cè)丝跀?shù)量及21萬億美元的經(jīng)濟總量，“一帶一路”使這些國家和地區(qū)擁有了廣闊的發(fā)展空間和潛力。但是，在“一帶一路”沿線的國家和地區(qū)中，仍有經(jīng)濟、服務(wù)，尤其是醫(yī)療技術(shù)事業(yè)發(fā)展有著明顯欠缺的區(qū)域[1]。例如，處于亞洲南部地區(qū)的印度，醫(yī)療技術(shù)發(fā)展水平落后，缺乏相關(guān)輔助的醫(yī)療設(shè)備。在這種情況下，“一帶一路”為該國帶來了巨大利好。大量醫(yī)療設(shè)備通過“一帶一路”以低利潤方式輸入至該國，為該國改善醫(yī)療條件、提高民生水平做出了有益的貢獻。據(jù)統(tǒng)計，我國在2017年向印度出口醫(yī)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(yī)療相關(guān)企業(yè)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(dāng)?shù)芈浜蟮尼t(yī)療水平做出了實際貢獻。例如，在肯尼亞項目中，東軟醫(yī)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(yī)學(xué)影像設(shè)備、影像云服務(wù)及臨床應(yīng)用培訓(xùn)等一站式集成解決方案，解決了當(dāng)?shù)鼐用竦目床‰y問題，展示了“中國制造”的理念和態(tài)度，深化了“一帶一路”戰(zhàn)略的主題[2]。

（二）《中國制造2025》計劃與生醫(yī)學(xué)科

《中國制造2025》是國務(wù)院于2015年5月印發(fā)的部署全面推進實施制造強國的戰(zhàn)略文件，是中國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。制造業(yè)是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展、綜合國力的標(biāo)準(zhǔn)。改革開放以來，制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)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(yè)較之世界先進水平仍有差距，《中國制造2025》計劃將引導(dǎo)中國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)變，提高醫(yī)療器械的創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)化水平，重點發(fā)展影像設(shè)備、醫(yī)用機器人等高性能診療設(shè)備和新技術(shù)的突破和應(yīng)用[3]。

（三）“一帶一路”與《中國制造2025》的關(guān)系

如果說，“一帶一路”是“走出去，交朋友”的外交戰(zhàn)略，那么《中國制造2025》就是“待在家，練本領(lǐng)”的內(nèi)政綱領(lǐng)，二者相輔相成，互相促進，彼此補充?！耙粠б宦贰笨梢宰屩袊c沿線國家更好地進行先進科技和優(yōu)秀文化的互融互通、取長補短，提高《中國制造2025》實現(xiàn)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(mào)易，又有助于中國輸出更高品質(zhì)的技術(shù)與資本到沿線國家?？梢姡耙粠б宦贰迸c《中國制造2025》都是利國利民的大政方針，都是有助于生醫(yī)學(xué)科發(fā)展的重要指導(dǎo)性政策。

二、大時代背景下生醫(yī)人才的培養(yǎng)與發(fā)展

中國在20世紀(jì)70年代末創(chuàng)立了生醫(yī)本科專業(yè)[3-4]。經(jīng)過40余年的發(fā)展，我國的生醫(yī)技術(shù)水平有了明顯提升?？v觀其發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，1.我國的生醫(yī)學(xué)科教育的培養(yǎng)目標(biāo)更注重專業(yè)性;學(xué)生更適合社會生產(chǎn)需要，通識性教育和職業(yè)素養(yǎng)較差;培養(yǎng)過程過分強調(diào)專業(yè)性技術(shù)人才，卻降低了生醫(yī)學(xué)科的彈性。2.中國生醫(yī)學(xué)科主要在醫(yī)學(xué)類院校和理工類院校中開展。在實際學(xué)習(xí)中，醫(yī)學(xué)類院校較了解醫(yī)院工作人員和患者的實際臨床問題，但是在工程實踐領(lǐng)域卻相對薄弱。與之相反，理工科院校有著巨大的工程技術(shù)實踐優(yōu)勢，但卻脫離臨床，無法從根源處了解需求。生醫(yī)學(xué)科是綜合性很強的交叉學(xué)科，加強醫(yī)、工融合，這對加快生醫(yī)學(xué)科的健康有序發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。針對以上薄弱環(huán)節(jié)，生醫(yī)人才培養(yǎng)必須不斷結(jié)合臨床實際需求，加大醫(yī)工相互交流力度。

生醫(yī)學(xué)科作為新時代新工科的一員，具備跨學(xué)科、跨行業(yè)這一特征。新工科大環(huán)境下的生醫(yī)學(xué)科人才培養(yǎng)體系建設(shè)應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)科特點，注重實際應(yīng)用，學(xué)科與生產(chǎn)實踐、產(chǎn)業(yè)及行業(yè)融合，緊跟時代發(fā)展要求，既要引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展、促進技術(shù)進步，又要促進學(xué)科與產(chǎn)業(yè)融合，為生產(chǎn)及科研服務(wù)。這就要求培養(yǎng)的學(xué)生具有一定的技術(shù)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(xué)醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院（醫(yī)工學(xué)院）為例，其不僅具有行業(yè)一流的企業(yè)公司（包括東軟集團和皇家飛利浦電子等）提供的產(chǎn)業(yè)平臺，而且具有與中國醫(yī)科大學(xué)的長期合作關(guān)系，這些協(xié)同資源從學(xué)科、產(chǎn)業(yè)、科研各方面給了醫(yī)工學(xué)院生醫(yī)專業(yè)巨大支持。而在實踐探索的過程中，醫(yī)工學(xué)院形成了獨特的生醫(yī)“產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)”高度融合良性互動的生態(tài)環(huán)境，為學(xué)生的進一步發(fā)展提供了良好的資源[6]。

生醫(yī)的人才培養(yǎng)為“一帶一路”、《中國制造2025》等戰(zhàn)略提供了不可或缺的醫(yī)療技術(shù)人才。國家的發(fā)展需要人才，科技的振興需要人才。高等院校是人才培養(yǎng)的主要場所，承擔(dān)著教育、培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的責(zé)任。生醫(yī)的人才培養(yǎng)為國家醫(yī)療領(lǐng)域建設(shè)提供了優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療人才。生醫(yī)相關(guān)人才發(fā)展符合社會的發(fā)展需求，與國家的發(fā)展趨勢相吻合。《中國制造2025》將高性能醫(yī)療器械列為重點發(fā)展的領(lǐng)域，這加快了我國由醫(yī)療器械制造向醫(yī)療器械創(chuàng)造的進程，醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)也將由數(shù)量向質(zhì)量蛻變，打造醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的中國“芯”。

強國政策下的生醫(yī)學(xué)科發(fā)展應(yīng)具有創(chuàng)新性。黨的十九大報告指出，中國需要加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，倡導(dǎo)創(chuàng)新文化，強化知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、保護、運用。生醫(yī)學(xué)科所研究的結(jié)果也應(yīng)從醫(yī)院的框架中跳出來，走進人們的日常生活。實施健康中國戰(zhàn)略，應(yīng)堅持以預(yù)防為主，倡導(dǎo)健康文明的生活方式，預(yù)防控制重大疾病。當(dāng)前我國處于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等前沿技術(shù)蓬勃發(fā)展的信息化時代，“互聯(lián)網(wǎng)+”正在與各行各業(yè)深度融合，伴隨“十三五”規(guī)劃建議落地，“健康中國”正式升級至國家戰(zhàn)略，“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化也將成為深化醫(yī)改、推進健康中國建設(shè)的重要技術(shù)手段[7]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時代的到來為生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展增添了更多的可能性。以互聯(lián)網(wǎng)為載體，線上線下互動操作，加快了生醫(yī)領(lǐng)域面向互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的發(fā)展，為醫(yī)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(diào)查及分析

（一）問卷調(diào)查與統(tǒng)計分析

在“一帶一路”、《中國制造2025》等強國戰(zhàn)略下，生醫(yī)學(xué)科獲得了前所未有的發(fā)展空間。下面以東北大學(xué)生醫(yī)學(xué)科為例，對四個年級的600名本科生進行了有關(guān)生醫(yī)學(xué)科發(fā)展的問卷調(diào)查，共回收問卷322份，問卷回收率達到53.7%，超過發(fā)放問卷數(shù)量的50%，統(tǒng)計有效。問卷內(nèi)容及統(tǒng)計結(jié)果見表1。

由表1可見，332名本科生中的大多數(shù)人對生醫(yī)學(xué)科的未來發(fā)展有著穩(wěn)定的預(yù)期，主要表現(xiàn)在三方面：1.對于個人所在專業(yè)的認(rèn)可程度較高（題目1、2、9、12）;2.對于個人所在專業(yè)的就業(yè)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(xué)科學(xué)生的家庭經(jīng)濟條件總體穩(wěn)定，較少出現(xiàn)因家庭經(jīng)濟貧困而導(dǎo)致的學(xué)困情況。綜上，東大醫(yī)工學(xué)院的本科生體現(xiàn)出的思維及行為水平，與國內(nèi)大多數(shù)高校同類專業(yè)的學(xué)生處于相同階段，具有較強代表性?？梢?，該問卷的統(tǒng)計結(jié)果可以作為相關(guān)研究的有效參考數(shù)據(jù)。進一步，本課題根據(jù)生源地省份對問卷結(jié)果進行了更加詳細的統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果見圖1、圖2。

由圖1、圖2可以知，本課題從322名學(xué)生的生源地入手，探究生醫(yī)學(xué)科在不同地區(qū)的普及和發(fā)展預(yù)期情況，聚焦問卷中體現(xiàn)的兩個關(guān)鍵點，即“對生醫(yī)學(xué)科的了解程度”“對生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展前景預(yù)期”繪制兩圖。從整體上來看，學(xué)生對生醫(yī)學(xué)科的了解度和認(rèn)可度是普遍的、廣泛的。從中可以發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟發(fā)展速度較快的地區(qū)，學(xué)生對生醫(yī)學(xué)科的認(rèn)可程度和發(fā)展預(yù)期越強，這體現(xiàn)出經(jīng)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(diào)查的數(shù)據(jù)進行進一步的數(shù)學(xué)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(guān)參數(shù)變量，排除弱相關(guān)影響因素，給原始數(shù)據(jù)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(jù)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(shù)，做出科學(xué)評價[8]。

問卷中采用PCA就生醫(yī)發(fā)展前景一問題進行研究，相關(guān)變量分別為性別、生醫(yī)學(xué)科的了解程度、參加相關(guān)活動頻率、有無交流經(jīng)驗、就業(yè)行情了解情況、未來就業(yè)地區(qū)、月生活費、實訓(xùn)意愿、實訓(xùn)能力提升、掛科經(jīng)歷、未來薪水、專業(yè)自信12個變量。所調(diào)查的目標(biāo)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(nèi)蒙古自治區(qū)11個省份（自治區(qū)）。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(fù)雜程度，且5個維度的覆蓋率達到90%以上，所損失的數(shù)據(jù)量也是少量的。

第一主成分中專業(yè)自信、就業(yè)行情了解情況、實訓(xùn)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(jīng)驗占主要部分，第三主成分中實訓(xùn)能力、月生活費、就業(yè)行情了解情況占主要部分，第四主成分中月生活費、就業(yè)行情了解情況、交流經(jīng)驗占主要部分，第五主成分中月生活費、掛科經(jīng)歷、未來就業(yè)地區(qū)占主要部分。通過主成分算法分析，在所參與的生源地省份中，生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展在河南省、遼寧省、廣東省、山東省有較為良好的認(rèn)知情況。在所參與的11個省份（自治區(qū)）中，從地理角度上看有9個省份（自治區(qū)）處在中國的東北地區(qū)。在參與調(diào)查的人數(shù)上，遼寧省的人數(shù)占所調(diào)查總?cè)藬?shù)的三分之一，樣本受地域影響較大。該分析表明，5大主成分中實訓(xùn)問題、就業(yè)問題占了相當(dāng)?shù)谋戎?。從實?xùn)意愿程度、參加活動頻率以及實訓(xùn)能力角度而言，生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展，離不開學(xué)生個人在本專業(yè)的實踐創(chuàng)新能力。這就要求學(xué)校與社會提供優(yōu)質(zhì)優(yōu)渥的實踐平臺，以此來激發(fā)學(xué)生的想象創(chuàng)造力，使其在不斷的實戰(zhàn)經(jīng)驗中淬煉自己，從而促進生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展。在學(xué)生就業(yè)問題領(lǐng)域，學(xué)校應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀、樹立良好的職業(yè)觀，社會應(yīng)細化吸納面向生醫(yī)領(lǐng)域的人才。在國家強國政策的大背景下，高校和社會都不斷地調(diào)整適合生醫(yī)學(xué)科的人才培養(yǎng)體系和人才應(yīng)用平臺，促使生醫(yī)學(xué)科不斷發(fā)展。

四、總結(jié)與展望

強國政策帶領(lǐng)新工科快速發(fā)展?！耙粠б宦贰背h讓生醫(yī)學(xué)科及其成果走出去，相互交流發(fā)展;《中國制造2025》計劃更是將生物醫(yī)藥和高性能醫(yī)療器械這一領(lǐng)域作為重點發(fā)展領(lǐng)域。生醫(yī)學(xué)科歷經(jīng)40年的發(fā)展成果喜人，在學(xué)科塑造、人才培養(yǎng)、科研成果上都取得了驕人的成績。借助強國戰(zhàn)略的“東風(fēng)”，生醫(yī)學(xué)科得到了快速的發(fā)展。生醫(yī)學(xué)科的發(fā)展是符合國情的，是適應(yīng)國家發(fā)展需要的。在人才發(fā)源地高校領(lǐng)域，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的實戰(zhàn)能力，在實踐中提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。同時培養(yǎng)的人才要與社會相接，以促進學(xué)科快速發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：陳 明]