張然

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是國家針對信息技術(shù)發(fā)展而設(shè)立的戰(zhàn)略性新興高等學(xué)校本科專業(yè)［1］，目標是培養(yǎng)具備信息技術(shù)等領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的高級工程技術(shù)人才，為國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級提供智力支持和人才支撐，是新工科背景下的熱門專業(yè)。新工科具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式等特征，它在人才培養(yǎng)方面的內(nèi)涵是：以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。醫(yī)療健康物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療健康行業(yè)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，也是新工科發(fā)展的有力體現(xiàn)之一，對加快“健康中國”建設(shè)和推動醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到重要的支撐作用［2-3］。在突如其來的新冠疫情及其防控中，醫(yī)療健康物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用且發(fā)揮了重要作用，這也體現(xiàn)了醫(yī)工融合的巨大潛力。

在醫(yī)工融合人才培養(yǎng)方面，按照辦學(xué)背景來說高?？梢苑譃閮深?，一類是理工類院校，另一類是醫(yī)學(xué)類院校。理工類學(xué)校的醫(yī)學(xué)師資常常嚴重不足，學(xué)生的醫(yī)學(xué)相關(guān)知識欠缺，學(xué)生掌握的工程知識不能有效應(yīng)用于解決醫(yī)學(xué)問題［4］。而在醫(yī)學(xué)類院校，物聯(lián)網(wǎng)等工科專業(yè)的開設(shè)時間常遠遠晚于其他理工類學(xué)校，直接導(dǎo)致醫(yī)工融合人才培養(yǎng)效果不佳，在專業(yè)定位、專業(yè)特色、培養(yǎng)體系、就業(yè)質(zhì)量等方面存在短板［5］。因此當前醫(yī)學(xué)院校如何體系化地培養(yǎng)有特色的物聯(lián)網(wǎng)人才，更好地為“健康中國”發(fā)展服務(wù)，是亟待解決的問題。本文在分析現(xiàn)有醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合徐州醫(yī)學(xué)院自主研發(fā)的腦認知與智能計算實踐平臺，構(gòu)建“知識+能力+素質(zhì)”三位一體新工科人才培養(yǎng)體系，以期探索一種頗有成效的醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式。

一、醫(yī)學(xué)類院校物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)存在的問題

1.專業(yè)發(fā)展定位不清晰

目前，醫(yī)學(xué)類院校物聯(lián)網(wǎng)等工科專業(yè)的開設(shè)有其“獨特”之處：人才培養(yǎng)方案通常會加入生物工程、醫(yī)學(xué)信息、系統(tǒng)解剖學(xué)等醫(yī)學(xué)相關(guān)課程，但存在著課程內(nèi)容過于簡單、無法有效運用工程手段解決醫(yī)學(xué)難題等問題；同時，醫(yī)學(xué)院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)常面臨理工類師資嚴重不足等問題［6］?？傮w來看，醫(yī)學(xué)院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)雖然其人才培養(yǎng)特色有一定的體現(xiàn)，但無法做到與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域問題的深度融合，不能滿足日益增長的用人單位需求。另外，在醫(yī)學(xué)院校中，工科專業(yè)往往得不到學(xué)校重視，軟硬件配套不夠完善，導(dǎo)致學(xué)科平臺建設(shè)受阻，專業(yè)特色的體現(xiàn)和持續(xù)發(fā)展受到限制。

2.實踐培養(yǎng)體系不完善

新工科建設(shè)強調(diào)對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，強調(diào)提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。但是，在目前的醫(yī)學(xué)院校工科學(xué)生的培養(yǎng)中，仍然廣泛存在理論教學(xué)占比偏重、實踐教學(xué)占比偏少的問題。首先，專業(yè)教師通常不是本專業(yè)方向教師，且無相關(guān)工程師等實踐資質(zhì)，不能有效培養(yǎng)工科學(xué)生的解決問題與實踐動手能力［7］。其次，僅有的實踐教學(xué)也多為程式化教學(xué)，缺少探索式、啟發(fā)式教學(xué)與體系化的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育［8］。這一問題在一些綜合性大學(xué)，比如南京大學(xué)等得到了部分解決，但是在醫(yī)學(xué)院校的工科學(xué)生培養(yǎng)中仍然做得很不夠。最后，在實踐教學(xué)方面未做好與學(xué)校學(xué)院特色研究方向或研究生階段的有效銜接［9］，造成實踐課程學(xué)了很多但是浮于表面、體系雜亂，到真正解決問題或者升學(xué)進入研究生階段后學(xué)生仍然感覺“百無一能”的問題。

3.專業(yè)就業(yè)質(zhì)量不理想

根據(jù)最新發(fā)布的《2022年中國本科生就業(yè)報告》，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)進入2021屆本科畢業(yè)生月收入較高的前十專業(yè)榜單［10］，反映出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生的總體就業(yè)質(zhì)量不錯。但是由于很少有企業(yè)會單獨設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)部門或物聯(lián)網(wǎng)工程師的相關(guān)崗位，因此在部分城市，尤其是中小城市，還存在著就業(yè)機會偏少等問題。醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的畢業(yè)生還存在就業(yè)脫離行業(yè)、就業(yè)質(zhì)量相對于綜合類學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)總體偏低等問題。根據(jù)2021年的數(shù)據(jù)，全國物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的就業(yè)率超90%，但醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的平均就業(yè)率約為85%，低于全國該專業(yè)的平均就業(yè)率。

二、基于腦認知與智能計算實踐平臺的人才培養(yǎng)體系建設(shè)

隨著醫(yī)療信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，在國內(nèi)外現(xiàn)代醫(yī)院和衛(wèi)生機構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)療業(yè)務(wù)運行與管理的支撐性“神經(jīng)中樞”基礎(chǔ)平臺，整個社會對信息化建設(shè)愈加重視，對相關(guān)的復(fù)合型人才需求日趨迫切。徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)信息與工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)就是在當前社會對該類人才的迫切需求下于2014年設(shè)立的。該專業(yè)面向國家戰(zhàn)略性新興物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，立足于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，在寬口徑專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生醫(yī)療信息采集技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的理論知識和實踐技能，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)著重培養(yǎng)具有醫(yī)學(xué)背景的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用、研究和開發(fā)的復(fù)合型技術(shù)人才。

1.特色與優(yōu)勢

在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)基礎(chǔ)上，針對高校課程體系“學(xué)術(shù)性”課程占主導(dǎo)的問題，結(jié)合徐州醫(yī)科大學(xué)麻醉學(xué)優(yōu)勢學(xué)科與江蘇省腦病生物信息重點實驗室等平臺優(yōu)勢，采用區(qū)塊鏈技術(shù)，建設(shè)了腦認知與智能計算實踐平臺（平臺體系如圖1所示）。

圖1 腦認知與智能計算實踐平臺體系

腦認知與智能計算實踐平臺采用軟硬件協(xié)同的模式，結(jié)合區(qū)塊鏈+隱私計算，構(gòu)建“數(shù)據(jù)新基建”，有效保護隱私數(shù)據(jù)，集理論課程、實踐課程、科研項目、產(chǎn)品實現(xiàn)等不同人才培養(yǎng)手段于一體，真正實現(xiàn)“學(xué)練研用”的綜合性教育功能。

基于該平臺建立的“知識+能力+素質(zhì)”三位一體的新工科綜合人才培養(yǎng)體系（見圖2），可以培養(yǎng)能夠熟練應(yīng)用電子信息、物聯(lián)網(wǎng)及區(qū)塊鏈技術(shù)知識，具備解決醫(yī)療、健康等行業(yè)有關(guān)工程技術(shù)問題的初步能力，在醫(yī)療、健康相關(guān)多學(xué)科交叉領(lǐng)域進行智能化信息化處理的應(yīng)用型、復(fù)合型的高級工程人才，可以快速準確地對接企業(yè)用工需求、學(xué)生與老師的科學(xué)研究需求等。

圖2 基于腦認知與智能計算實踐平臺的人才培養(yǎng)體系

2.知識培養(yǎng)

區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)中有諸多應(yīng)用。目前，醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的數(shù)字化程度正在不斷提高，不管是從醫(yī)療設(shè)備還是從醫(yī)療服務(wù)的角度來看，電子化的趨勢也越來越明顯。但是，目前一些中小型醫(yī)院還處于更新?lián)Q代的階段，數(shù)據(jù)化能力較差，臨床數(shù)據(jù)得不到分析和利用，大大地阻礙了臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進步。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，在醫(yī)學(xué)院校工科專業(yè)人才培養(yǎng)上，結(jié)合腦認知與智能計算實踐平臺，教師可在部分醫(yī)學(xué)課程（如“神經(jīng)生物學(xué)”等）或工學(xué)課程（區(qū)塊鏈、腦機接口等理論課程）的教學(xué)上，為學(xué)生展示醫(yī)學(xué)腦電技術(shù)和腦機接口領(lǐng)域應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的最新進展等。在教學(xué)方法上，一是可以設(shè)置典型教學(xué)案例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，力求讓學(xué)生掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識；二是要以虛擬現(xiàn)實等高科技手段輔助課程教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)模式多樣化；三是要建立多元化的考評機制，為新工科背景下的高校金課建設(shè)提供良好支撐。

3.能力培養(yǎng)

工科專業(yè)本來實踐性就強，目前“如火如荼”的新工科建設(shè)對工科專業(yè)學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)提出了更高的要求。目前在國內(nèi)高校工科專業(yè)的培養(yǎng)方案中，為專業(yè)核心課程設(shè)置30%～50%的實驗課時是普遍的做法。徐州醫(yī)科大學(xué)還增加了物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)計、醫(yī)院信息實訓(xùn)等專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)。但是目前高校的課程實驗和實訓(xùn)課程缺乏統(tǒng)一實訓(xùn)平臺與體系化建設(shè)，影響了學(xué)生培養(yǎng)的整體性。統(tǒng)一使用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的腦認知與智能計算實踐平臺，可有效解決這一問題。例如無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等課程的實驗部分，可放于平臺之中，開展實驗環(huán)節(jié)與實訓(xùn)環(huán)節(jié)；也可以開發(fā)新的實驗環(huán)境及實驗內(nèi)容，實現(xiàn)與區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合和統(tǒng)一管理，也便于實現(xiàn)各種資源的安全開放共享。

4.素質(zhì)培養(yǎng)

醫(yī)學(xué)院校使用腦認知與智能計算實踐平臺，結(jié)合醫(yī)學(xué)背景，可以培養(yǎng)學(xué)生對腦電信號和腦機接口的興趣，實現(xiàn)醫(yī)學(xué)院校工科專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)和科研素質(zhì)的特色培養(yǎng)。具體而言，可在腦認知與智能計算實踐平臺上設(shè)置對應(yīng)模塊，供本科學(xué)生、研究生乃至教師開展創(chuàng)新及科研工作。例如，可以基于平臺開展畢業(yè)設(shè)計，讓學(xué)生在該平臺上進行各種應(yīng)用開發(fā)，也可以讓學(xué)生利用平臺參加“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”“創(chuàng)青春”等各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽?？傊?，教師與學(xué)生可以基于平臺進行區(qū)塊鏈技術(shù)或腦電技術(shù)的相關(guān)科學(xué)研究和教學(xué)研究，實現(xiàn)教研融合，打造“學(xué)習(xí)共同體”。

三、人才培養(yǎng)成效

1.人才培養(yǎng)

2020年以來，徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)信息與工程學(xué)院（以下簡稱“學(xué)院”）依托腦認知與智能計算實踐平臺與腦電特色研究方向，不斷開發(fā)理論課程與實踐課程，指導(dǎo)學(xué)生開展腦認知與智能計算主題的項目研究與產(chǎn)品研發(fā)以及參加各級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽。兩年來，學(xué)院的學(xué)生先后獲得“互聯(lián)網(wǎng)+”國賽二等獎1項、省賽一等獎和三等獎各1項、“挑戰(zhàn)杯”省賽二等獎1項、“創(chuàng)青春”省賽二等獎1項的優(yōu)異成績。

為更好地培育、孵化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，學(xué)院先后于2021年和2022年以學(xué)生為法人成立了康腦睿健醫(yī)療科技（南京）有限公司與徐州維君康醫(yī)療科技有限公司。目前，這兩個公司運轉(zhuǎn)情況良好，且能容納多名物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)。

2.科學(xué)研究

學(xué)院已在腦認知與智能計算實踐平臺基礎(chǔ)上，采用金字塔卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，運用腦電信號實現(xiàn)對阿爾茲海默癥、輕度認知障礙和健康對照組三者靜息態(tài)腦電信號的分類，對模型使用5次5折交叉驗證并繪制混淆矩陣評估模型性能。模型三分類平均準確率高達98.0%。目前，學(xué)院正在構(gòu)建基于多重注意力機制的多模態(tài)Transformer疾病評估模型，運用人工智能手段實現(xiàn)覆蓋阿爾茲海默癥、帕金森癥等疾病在內(nèi)的多病種差異化精準評估，并進而將其以云邊結(jié)合形式存儲于開放服務(wù)平臺或本地設(shè)備，實現(xiàn)基于平臺的阿爾茲海默癥的篩查。

在腦認知疾病干預(yù)方面，學(xué)院已基于平臺運用增強現(xiàn)實技術(shù)開展認知系統(tǒng)和運動系統(tǒng)康復(fù)干預(yù)研究工作，構(gòu)建了基礎(chǔ)模型構(gòu)件與康復(fù)干預(yù)場景，并在臨床康復(fù)醫(yī)生指導(dǎo)下建立了個性化康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)和康復(fù)效果評價體系。其中，腦電信號采集裝置、增強現(xiàn)實眼鏡等相關(guān)硬件產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計，并采用聚碳酸酯、鎂鋁合金、ABS工程塑料作為產(chǎn)品主要材質(zhì)，可與平臺配合使用。目前，學(xué)院已獲得相關(guān)發(fā)明及實用新型專利11項，已完成工業(yè)設(shè)計并完成原型機試制，可服務(wù)于實踐教學(xué)與科學(xué)研究。

四、進一步改革措施

1.強化思政育人

在理論課程和實踐課程的教學(xué)過程中，教師要向?qū)W生多介紹基于腦機接口的我國最新研究成果，鼓勵進行哲學(xué)與倫理思辨，培養(yǎng)正確價值觀。比如教師要鼓勵學(xué)生探究腦機接口等技術(shù)帶來的安全性、公平性、自由意志及隱私等技術(shù)倫理問題。學(xué)院師生基于腦認知與智能計算實踐平臺研發(fā)了重走長征路虛擬現(xiàn)實體驗系統(tǒng)，“學(xué)習(xí)強國”江蘇學(xué)習(xí)平臺對此進行了報道。今后，學(xué)院將進一步豐富思政學(xué)習(xí)形式，鼓勵學(xué)生更多地在平臺上參與思政內(nèi)容建設(shè)及體驗系統(tǒng)開發(fā)等。

2.完善平臺功能

學(xué)院將繼續(xù)完善自主研發(fā)的腦認知與智能計算實踐平臺功能，既要不斷完善軟硬件建設(shè)，也要完善醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式?；谠撈脚_，學(xué)院要繼續(xù)鼓勵學(xué)生參加各級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、參與教師的科研項目、到社會上開展義診活動等，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的同時也給他們提供更多就業(yè)機會。在總結(jié)平臺建設(shè)與人才培養(yǎng)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，學(xué)院擬將人才培養(yǎng)模式推廣到國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校的其他相關(guān)工科專業(yè)，如醫(yī)學(xué)信息學(xué)、智能醫(yī)學(xué)工程等。

3.服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展

在服務(wù)社會經(jīng)濟發(fā)展方面，基于腦認知與智能計算實踐平臺與人才培養(yǎng)體系，學(xué)院將持續(xù)向本地政府、醫(yī)院或企業(yè)輸送合格的醫(yī)工結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域人才，支撐徐州市的淮海經(jīng)濟區(qū)中心城市建設(shè)，幫助徐州市努力打造區(qū)域教育醫(yī)療高地。徐州醫(yī)科大學(xué)與徐州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)共建的東湖醫(yī)藥創(chuàng)新港，是學(xué)校推進產(chǎn)學(xué)研深度融合、助力徐州生物醫(yī)藥和大健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要陣地。東湖醫(yī)藥創(chuàng)新港主要包括三大產(chǎn)業(yè)孵化平臺，即國家級大學(xué)科技園、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院和數(shù)字醫(yī)學(xué)研究院。目前，徐州醫(yī)科大學(xué)已與中科院蘇州醫(yī)工所簽約合作共同打造轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院，已與華為、百度等企業(yè)聯(lián)手建設(shè)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究院，依托已建立的公司或其他合作企業(yè)共同開展科研項目研究，在這些方面腦認知與智能計算實踐平臺已經(jīng)展示出了巨大的功能與潛力。

五、結(jié)語

新工科建設(shè)的深入推進對醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)等工科專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求，但是目前這些工科專業(yè)的人才培養(yǎng)仍存在定位不清晰、實踐培養(yǎng)不足和就業(yè)質(zhì)量不佳等問題。徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)信息與工程學(xué)院在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)上自主研發(fā)了腦認知與智能計算實踐平臺，并基于該平臺建立了“知識+能力+素質(zhì)”三位一體新工科人才培養(yǎng)體系，且在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究等方面均已取得成效。今后，學(xué)院將持續(xù)完善平臺功能與人才培養(yǎng)體系，在思政教育、成果轉(zhuǎn)化與服務(wù)社會等方面繼續(xù)深化改革，持續(xù)推進新工科建設(shè)，為“醫(yī)學(xué)+工學(xué)”領(lǐng)域培養(yǎng)更多的交叉復(fù)合型卓越人才。