生物医学技术范文1
在体成像技术的发展及成像策略的不断提高，能够在活的生物体内揭示细胞和分子水平的诸多细微变化，有助于在生物整体、真实的体内环境中高时间分辨率地研究生命过程。针对某一生物过程的带有光学标记的报告基因已被广泛应用于细胞生物学的研究，近年来正被更多地用于在活的动物模型中探究人体内生理机能和疾病的生物学过程。利用荧光蛋白、萤光素酶基因等生物材料标记细胞、病原体和基因，早已被证实是一种在体内设置“检测器”、体外直观检测的非常可行的策略[1]。
1在体生物发光成像技术的原理
通过生物技术将构建的以萤光素酶基因作为标记基因的载体（重组原核表达质粒、重组真核表达质粒或重组病毒），经转化、转染或感染并筛选得到重组病原菌、细胞（如免疫细胞、肿瘤细胞、胚胎干细胞等）或重组病毒（如腺病毒、慢病毒、逆转录病毒等）用于转入小动物；或是将含萤光素酶及调控序列的载体线性化后经显微注射等技术稳定整合于小动物基因组制备转基因动物[2－4]。标记基因的表达可通过多种调控元件进行调控，如靶基因的启动子和增强子等；标记的方法因研究领域、研究目的和实验策略的不同而各异[4]，但最终都是在体内组织如血液、肝脏、脑、脾、肾等靶部位因特定生物过程的发生而伴随产生有酶活性的萤光素酶。在注入底物即萤光素的条件下，萤光素酶催化底物反应产生特定波长的光信号，通过成像系统可以直观检测到光信号的产生及变化，实时反映体内发生的生物过程，如基因的调控表达、信号传导、蛋白质之间的相互作用、细胞增殖与分化等。因此，在体生物发光成像技术可广泛应用于分子生物学、细胞生物学、病毒学与免疫学、肿瘤学等研究领域[5－8]。
2在体生物发光成像技术的应用
2．1标记于肿瘤细胞、免疫细胞、胚胎干细胞等，转入体内后进行成像
萤光素酶基因作为一种报告基因，最初应用于体外培养细胞内目的基因的表达研究。在体生物发光成像技术的发展，使其能够应用于在体组织细胞的表达研究[9]。萤光素酶是一类生物发光酶，1种细胞可同时被2种具有不同底物的萤光素酶标记。例如其一可由一组成性稳定表达的启动子驱动，作为内参，反应细胞数量的变化；另一萤光素酶由要研究的组织特异性启动子驱动，其发光信号的变化，在消除细胞数量变化的影响后就可反映特定的启动子在动物体内的表达活性[10－11]。
2．1．1肿瘤及抗肿瘤研究在体生物发光成像技术可直接实时地监测各种癌症模型中肿瘤的生长和转移，并可对癌症治疗中癌细胞的变化进行实时观测和评估，能够无创伤地定量检测小鼠整体的原位瘤、转移瘤及自发瘤。Klerk等[12]研究证实了利用此技术测量肿瘤负荷具有很高的可靠性。Minn等[13]应用该技术进行了乳腺癌肺转移相关基因的研究，他们构建能够表达荧光蛋白、萤光素酶的反转录病毒载体，并稳定转染已获得的不同亚群肿瘤细胞，先通过荧光激活细胞分选术筛选同一亚群内具有相同转染效果（稳定表达外源蛋白即荧光蛋白和萤光素酶，且水平一致）的细胞，并尾静脉注射免疫缺陷小鼠，通过检测生物发光的部位和大小，评价不同亚群肿瘤细胞向肺部位的转移情况及其转移能力，再通过检测细胞内各基因的表达差异来分析肺转移相关基因。Gupta等[15－16]又用相似的方法来研究乳腺癌脑转移相关基因及乳腺癌肺转移过程中分化基因介导的肿瘤再起始，结果再次显示了生物发光成像技术应用于肿瘤及癌转移机理研究领域的优越性。
2．1．2抗肿瘤免疫及肿瘤细胞疫苗的研究用带有生物发光标记基因的小鼠淋巴细胞或基因修饰的肿瘤细胞疫苗，可以检测放射及化学药物治疗的效果，并可寻找在肿瘤骨髓转移及抗肿瘤免疫治疗中复杂的细胞机制。Cayeux等[17]用萤光素酶基因标记基因修饰的肿瘤细胞疫苗来免疫小鼠，而用另一种底物不同于前者的5，6－carboxy－succinimidyl－fluorescein标记该小鼠内一种与肿瘤相关的免疫细胞，通过2种不同的标记研究了基因修饰的肿瘤细胞疫苗免疫小鼠后抗原递呈、免疫细胞之间的相互作用及不同免疫细胞在体内免疫过程中的作用。
2．1．3药物促肿瘤细胞凋亡的研究当萤光素酶与抑制多肽以融合蛋白形式在哺乳动物细胞中表达，产生的融合蛋白无萤光素酶活性，细胞不能发光，而当细胞发生凋亡时，活化的caspase－3在特异识别位点切去抑制多肽，萤光素酶活性得到恢复，由此可用于观察活体动物体内的细胞凋亡相关事件。细胞凋亡时被激活的caspase－3／7与DEVD－氨基萤光素（aminoluciferin）特异结合而被酶解为氨基萤光素，它可被萤光素酶识别而产生生物发光信号。Liu、Hickson等[18－19]利用这一现象设计的细胞凋亡检测方法均能够以极低的DEVD－氨基萤光素量获得较强的发光强度，因而这一方法可用于评价TNFα（α肿瘤坏死因子）、FasL、TRAIL（TNF相关促凋亡配体）等因素针对肿瘤的治疗效果。
2．1．4胚胎干细胞及再生医学的研究胚胎干细胞在再生医学领域极具应用前景，然而注入活机体的胚胎干细胞及其分化细胞尚存在显著的细胞死亡、畸胎瘤的形成、宿主免疫排斥反应等障碍。应用在体生物发光成像技术，可对胚胎干细胞本身及其在注入机体后的存活、增殖、分化等生物事件的发生机理进行深入研究，从而使上述诸多问题得以解决[20]。
2．2标记病原微生物，用于研究感染致病机制、转移途径及宿主免疫反应等
在感染性疾病的研究中，在体生物发光成像技术的应用，不仅可以提供疾病进程中观测病原体在动物体内的寄居部位、数量变化及对外界因素的反应等实时变化信息，而且更有助于揭示感染体内病原体逃逸宿主防御的机制[21]。对病原体感染过程非侵入性的检测能够对疾病进程实时地提供新的信息，且有可能发现新的感染位点[22]。Lucker等[23－26］以萤光素酶基因标记HSV－1（单纯疱疹病毒）并分别侵染Ⅰ类干扰素受体缺失、Ⅱ类干扰素受体缺失、Ⅰ和Ⅱ类干扰素受体均缺失的小鼠，可观察到HSV－1对不同干扰素受体缺失小鼠的肝脏、肺、脾、淋巴结的侵袭，及病毒从血液系统进入神经系统的过程，从而证实了不同干扰素在HSV－1感染中所起的不同的作用。Lucker等[27]针对痘苗病毒的类似研究也证实，不同干扰素在机体感染过程中各自和协同发挥的重要作用。#p#分页标题#e#
2．3标记于基因治疗载体用于探究基因治疗机制和评价治疗效果
将一个或多个目的基因安全有效地转入体内靶细胞可用于基因治疗，应用萤光素酶基因作为报告基因构建载体，观察目的基因是否能够在试验动物体内持续高效和特异性表达。这种非侵入方式具有容易准备、低毒性及轻微免疫反应的优点。萤光素酶基因也可以插入脂质体包裹的DNA分子中，用来观察脂质体为载体的DNA运输和基因治疗情况。Smith等[28]已经运用该技术进行了HSV作为肝脏疾病基因治疗载体的可行性研究。Chou等[29]将带有萤光素酶基因标记的稳定表达肝细胞癌抗原的质粒转入沙门菌减毒株，并作为疫苗口服免疫模型小鼠，在体成像显示了体内沙门菌成功表达抗原和沙门菌作为活菌疫苗在体内的清除过程。
2．4蛋白质间相互作用、信号转导等的研究
蛋白片段互补策略广泛用于研究细胞内蛋白质间的相互作用，这种策略在借助在体生物发光成像技术后就可以被运用到活体动物内，以非侵入、可量化、实时地显示蛋白质之间的相互作用[31]。在动物体内直接观察细胞中或活体动物体内2种蛋白质的相互作用，可将Firefly萤光素酶（Fluc）的N端与C端分离开，分别与2个可能产生相互作用的目的蛋白相连，并使2组蛋白由不同的载体分别诱导表达。在体的细胞内若2个目的蛋白能靠近并结合形成完整的Fluc，则会产生发光信号。Andrea等[32]建立了一种转基因报告小鼠，由特异启动子（TgG4F（＋／－））及其转录反式作用因子多联体蛋白Gal4进行调控。将融合了Gal4BD的p53和融合了VP16的TAg的病毒载体共转入该小鼠的肝脏细胞，在小鼠肝脏部位观察到了明显的发光信号，显示p53与TAg的结合引发Gal4BD与VP16结合，结合的多联蛋白顺利与启动子TgG4F（＋／－）结合，进而引发Fluc在肝脏组织的表达。
2．5体内干扰RNA及DNA疫苗的研究
目前RNA干扰技术已经发展成为一种体外转录后沉默基因的方法，在体内RNA干扰的转录后表达沉默可以引起各种广泛的生物学效应，因此生物发光在体成像技术有力地促进了体内RNA干扰的研究和在体内利用RNA干扰技术进行其他疾病机理及生物治疗的探索。McCaffrey[33]等通过将表达萤光素酶的真核表达载体与针对萤光素酶基因设计的双链小干扰RNA（siRNA）共注射成年小鼠，与对照组比较，前者的荧光强度明显减弱，表明针对性的双链siRNA明显起到抑制基因表达的作用。他们还构建表达功能性小发夹RNA（shRNA）的真核表达载体，与表达萤光素酶的载体共注射成体小鼠，与对照组相比，同样观察到长时程后荧光强度明显减弱。RNA干扰技术成功用于临床治疗须保证双链siRNA有效转入体内并维持有效的浓度，而借助在体生物发光成像技术则可便捷准确地评价双链siRNA运送方法的效果。Takeshita等[34－36]已利用该技术分别对各自所设计的不同的双链siRNA运送方法进行了全面的评价，并发现合理的运送方法，如双链siRNA与某些小分子化合物的连接修饰与单独的注射双链siRNA相比，前者能使双链siRNA在体内较长时间内不被降解。RNA干扰可作为传统DNA疫苗的补充，被用以在体内消除免疫抑制因子表达。DNA疫苗的效应常常因相关的信号转导途径下调该获得性免疫反应而受到限制。因此，免疫抑制性的信号途径的沉默将是DNA疫苗效能得到加强的一种极有潜力的策略。Huang等[37]应用在体生物发光技术所做的研究结果显示，皮下注射编码shRNA的DNA，可以作为体内基因沉默和一种能够有效提高DNA疫苗效果的手段。
2．6标记于转基因载体建立转基因动物模型
2．6．1基因表达动物模型为研究目的基因是在何时、何种刺激下表达的，可将萤光素酶基因插入目的基因启动子的下游，并稳定整合于实验动物染色体中，形成转基因动物模型。可用于研究动物发育过程中特定基因的时空表达情况，观察药物诱导特定基因表达及其他生物事件引起的相应基因表达或关闭。Chen等[37]将受胰岛素调控启动子调控表达萤光素酶的转基因小鼠制成糖尿病小鼠模型，采用在体生物发光成像技术证实了肝脏组织中含有可生成胰岛素的细胞。研究结果也证实了在转录调控序列和反式转录因子与目的基因相同的情况下，萤光素酶的表达水平及底物发光强度能够真实反映目的基因的表达状况。目前对于调控多药耐药性基因－1（mdr－1a）表达的关键因子和胞内微环境的机制尚不明了，使多药耐药性依然成为对癌症患者成功化疗的一大障碍。为深入研究mdr－1a在体内组织中转录调控的机制，Long等[38]通过胚胎干细胞同源重组、遗传杂交的手段构建了基因型为mdr－1a＋／Fluc的转基因小鼠（野生型基因型为mdr－1a＋／＋）。mdr－1a＋／Fluc中Fluc已完全置于mdr－1a开放读码框中，其表达受内源性mdr－1a启动子及相应各种反式作用因子的调控，Western印迹等不同方法均验证了该模型mdr－1a的表达量与Firefly萤光素酶蛋白表达、发光强度成正比。该小鼠体内Fluc的表达与mdr－1a的表达在时间、所处的微环境均完全一致，可作为研究各种因素下mdr－1a表达调控的理想的动物模型。类似的研究所建立的模型能弥补体外细胞培养不能提供的特定基因表达的真实微环境的缺点，也能弥补基因敲除小鼠存在的代偿效应等不足[39]。
2．6．2各种疾病模型研究者根据研究目的，将致病基因、病毒及细菌进行萤光素酶标记，转入动物体内形成所需的疾病模型，包括免疫系统疾病、感染疾病等。除可提供靶基因在体内的实时表达和对候选药物的准确反应，还可以用来评估候选药物和其他化合物的毒性，为药物在疾病中的作用机制及效用提供研究方法。Hsieh[40－41]等将受前列腺特异性抗原启动子调控表达萤光素酶转基因小鼠（sPSA－Luc），与前列腺癌转基因模型小鼠TRAMP杂交，经检测筛选得到的子代小鼠TRAMP－Luc随前列腺特异性抗原的表达稳定产生萤光素酶。因此，该小鼠借助在体生物发光成像技术已被成功地用于前列腺癌的发生及转移研究。
3在体生物发光成像技术的发展趋势
生物医学技术范文2
目前，生物医学图像信息技术主要包括生物医学图像传输、图像管理、图像分析、图像处理几方面。这些技术同以前的图像技术、医学影像技术都有一定的联系，其在涵盖以往图像技术、医学影像技术的同时，也具有自身的特点，与传统的图像和医学影像技术相比，生物医学图像信息技术更加强调在医学图像信息收集、处理等过程中应用计算机信息技术。
1.1图像成像
从本质上来看，生物医学图像成像技术（下文简称“图像成像技术”）与医学影像技术的区别并不大，仅仅是人们更习惯将其表达为医学影像。生物医学图像成像技术的研究内容为：利用染色方法和光学原理，清晰地表达出机体内的相关信息，并将其转变为可视图像。图像成像技术研究的图像对象有：人体的标本摄影图像、观察手绘图像、断层图像（如ECT、CT、B超、红外线、X光）、脏器内窥镜图像、激光共聚焦显微镜图像、活细胞显微镜图像、荧光显微镜图像、组织细胞学光学显微镜图像、基因芯片、核酸、电泳等显色信息图像、纳米原子力显微镜图像、超微结构的电子显微镜图像等等。
图像成像技术主要包括2个部分：现代数字成像和传统摄影成像。通常可采用扫描仪、内窥镜数码相机、采集卡、数字摄像机等进行数字图像采集；显微图像采集则可应用光学显微镜成像设备及超微结构电子显微镜成像设备；特殊光源采集可应用超声成像仪器、核磁共振成像仪器及X光成像设备。目前，各种医学图像技术的发展都十分迅速，特别是MRI、CT、X线、超声图像等技术。在医学图像成像技术方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人体化学成分检测方面，已经引起了相关领域的重视。
1.2图像处理
生物医学图像处理技术，是指应用计算机软硬件对医学图像进行数字化处理后，进行数字图像采集、存储、显示、传输、加工等操作的技术。图像处理是对获取的医学图像进行识别、分析、解释、分割、分类、显示、三维重建等处理，以提取或增强特征信息。目前，医学领域所应用的图像处理技术种类较多，统计学知识、成像技术知识、解剖学知识、临床知识等的图像处理均得到了较快的发展。另外，人工神经网络、模糊处理等技术也引起了图像处理研究领域的广泛重视。
1.3图像分析及图像传输
生物医学图像分析技术，是指测量和标定医学图像中的感兴趣目标，以获取感兴趣目标的客观信息，建立相应的数据描述。通过计算测定的图像数据，可揭示机体功能及形态，推断损伤或疾病的性质及其与其他组织的关系，进而为临床诊断、治疗提供可靠依据。生物医学图像传输技术，是指应用网络技术，在互联网上开展医学图像信息的查询与检索。通过网上传输图像，在异地间进行图像信息交流，可实现远程诊断。同时，在院内通过PACS（数字医学系统—医学影像存档与通信系统），也能在医院内部实现医学图像的网络传递。
2总结
生物医学技术范文3
关键词:初中生物;留白艺术;策略
留白是书画艺术的一种表现方式，如果一幅书画作品全部被填满，就无法给阅读者想象的空间，无法成为佳作。我国的书画作品就非常讲究留白，尽量做到合理布置画中的所有元素，让各种元素营造出和谐深远的意境。在初中生物教学中，如果能够恰当使用留白艺术，给学生留下自主思考的空间，就可以帮助学生更好地把握知识点，收获更加理想的教学效果。
一、初中生物课堂“留白艺术”运用遵循的原则
（一）针对性原则
留白艺术是课堂教学的一个组成部分，需要围绕着教学目标为课堂教学提供服务。根据教学内容和教学需要，利用有声语言相机营造教学情境，有利于提升课堂教学的趣味性。如果教师只是让学生自主研读教材，没有为学生提供指导，学生就只能散漫地阅读文字却不知其意，这样的教学毫无目的，不仅浪费时间，还会降低学生的学习积极性。因此，教师要学会利用留白艺术，针对具体的教学内容进行设计，为学生营造一个良好的学习氛围。
（二）适度性原则
适度包括难度、频率和梯度，难度要适中，还要能够启发学生进行思考，因为太难会挫伤学生的积极性，太易无法激发学生的探索热情；频率就是要注意留白艺术的使用次数，如果使用太频繁，留下太多留白，教学内容就会显得很空洞，学生难以适应这种教学方式。梯度就是各知识点之间的梯度要适当，同一个方面的内容可以设置多层留白。
（三）等待性原则
教师在设置留白以后，要注意等待，首先是提出问题以后不要急着让学生回答，而是耐心等待他们思考，适应学生的思维特点和规律，给予学生充分的思考时间，这样给出的答案也会更全面；其次，待学生回答以后，教师要等待一下再评价学生的答案，不要立刻指出不足，以此提高学生回答问题的积极性。
二、初中生物课堂教学“留白艺术”的运用策略
新时期的课堂教学应该是一个师生互动的学习过程，但是要让学生能够及时有效地跟进以及有质量的互动需要他们有效的预习，需要他们对教师提出的问题进行必要的思考。
（一）导课过程中留白艺术的运用
课程导入是一堂课的重要开端，教师可以利用风趣的语言、形象的图片和精彩的视频导入课程，引导学生进入学习状态。比如，在讲解“DNA是主要的遗传物质”这节内容时，教师可以利用多媒体播放几组有关植物和人体的相对性状的图片，如豌豆的高矮茎、人的单双眼皮和果蝇的长短翅等，通过观察这些性状让学生思考这些性状是由什么控制的，然后提出问题：为什么生物细胞核的DNA分子数量是固定的，而生物性状却具有多样性？这样一个题设矛盾的问题引发学生的深思，最后学生得出结论：一条染色体的DNA分子可以控制很多性状，这样就引出了遗传物质的概念。再如，教学“遗传和优生优育”这一节，教师就可以提出问题：在孟德尔的相对性状杂交实验中出现了性状分离现象，但是生物体的性状很多，两对相对性状遗传又会出现什么结果呢？和分离定律一样吗？
（二）课堂教学活动中留白艺术的运用
在课堂上讲课，教师无法一下子展示所有的知识，通过语言向学生阐述，只能运用留白艺术让学生自己领悟，从而培养学生的独立思考能力。相对或相近知识的留白。这类知识点一般可以采用图表法进行教学，比如，学了“植物的光合作用”以后再学习碳反应，教师就可以对碳反应的条件、产物和能量变化等内容留白，让学生自己去补足相应的知识，通过观察两者的关系，最后得出正确的结论。重难点处留白。教学重难点是学生学习初中生物的重大阻碍，也是培养学生学习能力的重要部分。在教学过程中教师可以先讲清概念和原理，然后留下相应的留白，让学生掌握正确的生物概念，发展学生的多角度思维。如果教师把难点分析得很透彻，这样就很难培养学生解决问题的能力。比如，在学习白化病以后，学生就知道这是隐性基因控制的遗传疾病，如果父母都是杂合子，他们的后代出现白化病的概率在25％。教师就可以引导学生思考：如果是由显性基因控制的遗传病，父母也是杂合子，那么后代的发病率仍然是25％吗？结课过程中留白艺术的运用。结课就是对一堂课进行总结，在结课的时候教师要注意设置留白，让学生能够对知识点进行深入探究，激发出学生的求知欲。虽然课堂教学已经结束，但是学生的思维活动仍在进行，这是结课教学的最佳境界。比如，在学完“植物生长需要水和无机盐”以后，教师就可以提出这些问题：为庄稼施完肥以后为什么要及时浇水？拌黄瓜加入酱油、醋和盐以后为什么会出现很多汁液？学生通过思考这些问题，可以深化所学的知识。总之，在课堂教学中设置留白不仅是一种教学方式，还是一种教学艺术，是教师主导和学生主体的统一，也是深化课程教学的有效途径。在初中生物课堂教学中运用留白艺术，教师可以从导课过程、课堂教学和结课过程这三个方面灵活运用，从而提升初中生物的教学效率和质量。
参考文献
［1］段中红．浅谈初中生物学课堂的“留白”艺术［J］．中学生物学，2016（05）．
生物医学技术范文4
【关键词】:生物医学工程;临床工程;应用型人才;培养模式
生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是一门综合工程学、生物学和医学的新兴边缘交叉学科,是多种工程学科与生物医学相互渗透的产物,它为生命科学各学科提供工程学原理、方法和手段,为人类疾病的预防、诊断、治疗和保健康复等提供有力保障[1G2].该学科内容涵盖医疗仪器设备、生物信息学、生物力学、医用物理学以及生物医学材料等,在生命科学领域扮演着重要的角色[3].生物医学工程学科涵盖多种理工学科、生物学及医学分支.为了实现技术创新和理论突破,达到为医学服务的目的,需要将生物医学工程研究向产业化发展,而在此过程中所涉及的设计开发、生产管理、售前及售后服务等环节皆需兼具坚实理工学基础和丰富医学知识的应用型人才[4G5].随着科学技术的日新月异和人们生活水平及健康意识的不断提高,生物医学工程产业方兴未艾,与之相关的医疗仪器设备和医疗技术也迅猛发展,各类大型医疗器械正日益广泛地应用于医疗卫生机构中[6].大型医疗设备的操作、维修保养、管理及医疗企业产品的更新换代亟需大量的生物医学工程应用型人才.因此,如何结合生物医学工程学科的创新和发展,抓住时代机遇,在学科交叉点上实现科学突破,发现重大产业成果[7],培养满足社会需求的人才,是生物医学工程专业教育工作者必须思考和解决的重大问题.
1现状与思考
新疆维吾尔自治区是一个多民族聚居的地区,据2016年新疆统计年鉴中主要年份卫生机构数据显示,新疆各类医院计914家(不含基层医疗卫生机构)[8].随着国家和各省市对口援疆工作的有序开展,各地州、市、县以及生产建设兵团医院条件得到快速提升.除了医疗机构,我区医疗器械生产及供应企业、医学研究机构、生物医学教学研究机构、生物信息领域等对生物医学工程专业人才的需求也日益增大.新疆医科大学针对自治区人才市场的需求,面对21世纪高等教育发展的挑战与机遇,于2008年创办了生物医学工程专业,该专业依托医学工程技术学院,同年开始招收本科生.医学院校相比于综合性或理工院校而言,其开设生物医学工程专业的优势在于:医学师资力量雄厚,学生医学基础知识扎实;医疗仪器资源丰富,学生实践操作机会较多;学生熟悉医院环境,了解临床实际需求,与临床工作人员能够进行更顺畅的沟通交流.然而,在人才培养过程中亦存在一定缺陷:工程基础相对薄弱,实验实践教学环节有待改进,师资力量有待加强.文章结合新疆医科大学生物医学工程专业多年的教学实践经验,以社会需求为导向,以人才培养为根本,以突出应用型、实践型和创新型人才的培养为目标,围绕专业特色和学生的学习状况,借鉴国内外生物医学工程教育发展的先进经验,在课程体系、师资队伍建设、实验实践教学环节和校企(医院)合作等方面对生物医学工程专业应用型人才培养模式进行了深入探索和初步实践.
2培养模式探索与实践
2．1明确培养目标
根据教育部制定的«普通高等学校本科专业目录和专业介绍»中生物医学工程本科专业要求,秉承“厚基础、重实践、宽口径”的教育理念,以市场需求为导向,充分考虑新疆维吾尔自治区生物医学工程产业结构,立足于培养临床工程方向的应用型人才.临床工程方向是生物医学工程专业的一个亚专业,其目标是培养掌握现代工程技术理论、计算机技术和医学科学知识,具备一定的创新意识和初步的科学研究能力,能在生物医学工程领域、医疗设备及其他电子信息技术领域独立从事医疗器械的研发、安装操作、维修保养、教学和管理等的高级工程技术人才.
2．2优化课程体系
课程体系建设是人才培养的重要环节,是培养目标的具体体现.在课程建设上,以市场需求为导向,横向拓宽口径,纵向强化基础,双向组建该专业课程体系的基本构架,课程设置上形成公共课群、专业基础课程群、专业课程群和专业选修课程群.在教学实践中,本着“以学生为主体”的教学理念,坚持以“应用为目的,实用为主,够用为度”的指导思想,立足地方当前和未来发展需要,根据学生对知识结构的衔接,及时更新课程内容、调整授课次序,在培养核心课程基本技能的同时兼顾专业设计要求,注重医学知识与工程技术知识的相互融合.在现行的课程体系中,总学时数为2943,总学分为163．5,理论与实验学时比例为1︰0．51,相比以往(1︰0．32)有较大幅度的提升,突出了应用型本科课程设计要求和特点.前三学期主要以公共课程为主,培养学生的科学文化素养,共计14门课程,69学分,占总学分的42％;专业基础课程贯穿前三个学年,为学生今后的持续发展和后续课程奠定基础,共计13门课程,57．5学分,占总学分的35％;第六、第七学期加大专业课程的开设比例,拓宽专业面,突出专业特色,让学生系统掌握专业理论和相关技能,共计7门课程,24．5学分,占总学分的15％;专业选修课共计8门课程,12．5学分,占总学分的8％;第八学期着重进行专业实践,加强培养学生对相关专业课程的综合理解和运用能力.在实施通才教育与专才教育的同时,注重学生个性化发展和综合素质的提高,在课程设置中,为学生开设任意选修课程,要求学生四年累计修满8个学分的课程.
2．3强化实验实践教学
实践教学是应用型人才培养体系的重要组成部分,是锻炼学生独立分析和解决问题能力的主要途径,是学生理论联系实际的桥梁,从培养高素质应用型人才的需求出发,对实践环节进行了改革.
2．3．1改革课堂实验教学
为了逐步加强该专业学生实践创新能力的培养,学科不断优化和更新实践内容,科学设计实验大纲,主要针对计算机信息类和电子技术两大类课程实验教学进行了改革.依托大学计算机中心,培养学生在计算机、网络及数据库方面的编程能力,同时锻炼其利用计算机进行医学信号和图像处理的能力,通过减少验证性、演示性的实验内容,增加设计性、综合性和探索性的实验比例,以确保学生的创新能力和基础技能在实验环节中得到充分的锻炼.在物理实验中心原有设备的基础上,组建了医学电子实验室,通过相应电子类课程,以培养学生检测分析电路的能力.加强综合性实验教学,比如利用单片机完成简单的数字化仪器设计过程等,以自主探索的方式培养、锻炼学生理论联系实际的能力,提高其创新意识和团队协作意识,在传授知识的同时有效培养并提升其综合能力.
2．3．2活跃第二课堂
第二课堂可充分培养学生的专业兴趣、专业思维能力、动手实践能力和创新能力[9].学校根据专业培养目标,主要围绕以下几方面开展第二课堂:第一,采取“导师＋本科生”的联动培养方式,即每位导师指导3名本科生,定期了解学生的学习、生活及心理情况,强化指导教师与学生之间的沟通机制.第二,为学生创设动手训练的机会,向其开放大部分实验室,并针对诸如电子技术、程序设计和单片机等课程开设了课程设计,以加强学生实际操作能力,丰富其实践经验.第三,组织学生参加各类科技创新竞赛,诸如数学建模、统计建模、工业大赛和英语竞赛等,以培养其综合实践应用能力.第四,鼓励学生申报和参与学校的创新基金项目,以巩固和扩展课程教学内容,开发学生潜能,帮助优秀学生脱颖而出,以使其科研实践能力得到锻炼,综合素质和团队意识不断增强.第五,设立“教授讲座”课堂,要求专业教师队伍中副高以上的教师结合自身研究方向和科研专题向学生讲授最新科研成果,以开阔学生眼界,提高其科研素养.
2．3．3严抓毕业设计
为了保证毕业设计质量,严格选题申报和审查制度,实行双导师制,由学校和医院专家共同指导,要求选题上依托教师承担的科研项目,围绕学科研究方向和临床实际问题展开,并确保题目的独特性和新颖性,充分发挥学生的主观能动性,挖掘其潜在的创新和创造力,强化其理论知识及实践技能.在具体实施过程中由学生自主选题,指导教师进行全程指导和质量监控,针对疑难问题,首先指导学生科学地进行文献资料查阅,再以互相讨论的方式寻找出解决方案.学生的科研素质、协作创新精神在教师全程参与科学实践的过程中得到全面培养和提高.
2．3．4加强实习基地建设
实践基地是实践教学环节的重要载体,是实施实践教学的基本保证,是高校学生与专业技术岗位“零距离”接触,巩固理论基础、培养专业技能、提高实践学习和整体素质的平台[10].结合该校生物医学工程专业的学科定位和专业建设,探索了学校和企业(医院)共建校外实践教学基地.学校医学工程技术学院于2016年与迈瑞公司合作建设生物医学工程专业创新实验室,为学生打造良好的实践、实习平台.此外,依托该校各大附属医院和教学医院,在大一至大三期间,鼓励学生利用假期自由选择医院进行实习,大四阶段安排学生进入大学附属三级甲等医院或企业(如厦门智业)进行为期半年的实习实训,实行科室轮转制度,在医学工程科和放射科、CT室、核磁室等医技科室进行轮转,由医学工程科教师有的放矢地进行指导,让每位实习生置身各医技科室,系统深入地了解医疗设备的基本原理、结构功能等.通过加强校企(医院)合作,在专业与企业(医院)间建立合作共赢、合作发展的纽带,充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力,在增强办学活力的同时提高了学生进入社会的竞争实力,缩短学生就业时的适应期,从而实现其从学校教育到就业的“软着陆”.
2．4加强师资队伍建设
“双师型”师资队伍建设是落实人才培养模式的关键,是满足临床生物医学工程应用型人才培养的重要举措,是提高应用型本科教育教学质量的方略[11].为了进一步提高生物医学工程专业教师队伍的综合素质,建立一支理论知识坚实、实践经验丰富,既能行教学又能钻科研,既能紧跟学科前沿又富创新精神的“双师型”教师队伍,学校高度重视学术骨干的培养工作,对于青年教师和青年科研人员,制定了切实可行的青年教师导师培养制,由学院具有深厚教学科研实践经验的高资历教师带动青年教师的成长,从而锻炼和提升其独立从事教学和科研实践的能力.采用“内部提高,外部引入”的做法,培养与合理引进有机结合,提高专业师资队伍建设整体水平.“内部提高”是指鼓励在职教师通过“攻读学位,访问进修,外出交流”等方式,来优化专业教师队伍的学历层次、提高其职称结构和教学科研能力.“外部引入”,即借助国家对口支援及西部大开发的大环境,抓住机遇,广纳贤才,加大人才引进力度,通过吸纳重点院校的优秀博士生和研究生来充实生物医学工程专业的教学科研工作,招聘或引进国内外高校知名学者专家来该院做特聘教授或讲座教授,引领和指导学科建设,开展科研学术活动,更新教师的教学观念,以提高师资队伍在国内同类院校的竞争力.近年来,该校生物医学工程专业先后派遣了多位教师赴浙江大学、重庆医科大学、西安交通大学进修和攻读博士学位,同时引进多名留学博士充实该专业的科研教学工作,并有浙江大学生物医学工程专业的专家驻守该院,指导该专业的学科建设、教学科研,激发专业教师的科研热情,在很大程度上提高了该校生物医学工程专业教师队伍的整体综合素质.目前,生物医学工程专业有专职教师29名,师资队伍梯队构成,其中高级职称占比76％,中级职称占比17％,博士占比24％,硕士占比65．5％(含3名在读博士).专业教师人均承担省部级及以上课题0．55项,人均发表SCI及核心期刊论文1．13篇.7名生物医学工程专业教师于2016年获得硕士生导师资格,截止目前该专业已有10名硕士生导师.
3培养模式的效果
生物医学技术范文5
生物医学工程学科（BiomedicalEngineering,简称BME）是一门由理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它运用了现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段，其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。生物医学工程学科的最大的特点即是一门高度综合的交叉学科。生物医学工程兴起于20世纪50年代，它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系，而且发展非常迅速，成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学这个名词最早是出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会，1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会，后来成为国际生物医学工程学会。生物医学工程学除了具有很好的社会效益外，还有很好的经济效益，前景非常广阔，是目前各国争相发展的高技术之一，现今市场规模可达1000～2000亿美元。生物医学工程学的学科内容包括了生物信息学、生物力学、各种医疗仪器装备、医学物理学以及医学材料等，它的发展将随着世界高技术的发展，如航天技术、微电子技术等的发展而得到长足进步。
随着生物医学工程学科的高速发展，对相关人才的需求日益增大，为此，我国有大量的医科、药科大学、综合大学和理工科院校都设置了生物医学工程从本科到博士的专业及领域。在2008年4月北京举行的“亚太生物医学工程国际会议”上，各种院校生物医学工程学科专业教育、课程建设等问题被提出并进行探讨，对于交叉学科教育教学模式的创立进行了研究，说明这一问题已经成为高校教育教学研究的热点。本文在对生物医学工程学科特色、对医科药科、综合性大学、理工科大学办学特点进行分析的基础上，对于在各类院校中设置的生物医学工程专业的特色建设进行阐述。
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。生物医学工程专业人才培养特色的探讨陈忠敏杨禹陈国明刘盛平（重庆理工大学药学与生物工程学院）
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术，现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号，现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等，而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备，如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性，人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学（血液流变学）、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料，其大多数是需要植入人体，需要具备耐腐蚀、化学稳定性，需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料，根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中，光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上，其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析，包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析，以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生，将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学，十分广泛，仅四年内进行如此庞大的知识学习，学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此，我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析，在此基础上，提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性，该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗，有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践，更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系，无法由某一个从业人员掌握，需要各方向的协作与合作，由此认为，设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学，其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才，其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作，运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗，所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识，然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习，成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才，毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作，在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业，以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等，其培养目标就应以“培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程（如影像学、信息学等）的基本理论知识及能力，能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗（或信息管理等）和医学成像（或医学信息等）技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于“学习基础医学、临床医学、医学影像（或信息学、医学超声学等）的基本理论知识，受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练，具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力，基本的仪器（装备）维修保养能力”上。#p#分页标题#e#
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色，其主干课程应注重基础医学、临床医学，同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类，如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程，基础和临床医学类课程，如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程，然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程，如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等，部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业，但需要按照本校特色来设置课程，切忌大而全无特色，或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业，如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院，四川大学高分子科学与工程学院等，各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例，其前身是生物科学与医学工程系，创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透，应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题，发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于“培养掌握生物医学工程专业知识，掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法，并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力，具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才，这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标，按照其特色制定为“以工程为主，以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据，培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”，偏向于材料工程学。由此可知，在综合性大学工科以及理工科大学中，生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容，其培养目标就应以“培养具有现代医学生物医学工程（如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等）的基本理论知识及能力，能在医疗设备相关企事业单位从事设备（或装备）设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识，受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.2.2课程设置
基于工科特色，其主干课程应注重工科基础理论的学习，了解医学基础知识，同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业，其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习，设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等，医学类课程设置了基础医学与实验，涵盖人体解剖学知识，专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等，同样，课程设置也应按照本校特色加以取舍。
生物医学技术范文6
21世纪是信息爆炸的世纪,特别是生物医学信息技术发展非常迅猛,许多最新的科研成果都是最先发表在互联网上。在这样的一个背景下,如何更好地提高医学生实习带教的质量是每个医学教学工作者都要面临的问题。随着现代生物医学信息技术的迅猛发展,传统的教学模式面临巨大的挑战。将生物医学信息学贯穿于眼科实习带教整个过程,将大大提高教学质量。
1传统、单一教学模式的局限性
在我国,传统的教学模式是老师讲、学生听,老师教、学生学。两者之间是主动与被动的关系,教师是传道、授业、解惑的始动者,而学生则始终处于被动者的地位[1]。而老师为了尽量“少犯错误”,总是只讲述教科书上的东西。不论是小学、中学还是大学,莫不如此。这样很可能导致这样的一个局面:培养出来的学生存在高分低能的现象,即考卷题目答得不错,现实生活中却不能应用自己的知识技能。特别是在医学生的教育问题上,许多传统教育模式培养出来的学生进入临床实习阶段后暴露出以下问题:理论知识无法联系实际,缺乏临床思维能力,缺乏信息拓展能力。而医学是一门充满探索性和变化性的科学,今天为大家普遍接受的观点可能明天就会被发现是错误的。具体到人,同样的病在不同的患者身上表现不同,同一个患者在疾病的不同阶段会有不同的表现。怎样在实践中认识疾病和治疗疾病是一个很大的难题。如何让目前的医学生以后成为名副其实的白衣天使,就需要改变以往的教学方法,大力利用生物医学信息学来提高教学质量。
2生物医学信息学在医学生实习带教中的应用
生物医学信息学是研究生物医学信息、数据和知识存储、检索并有效利用,以便在卫生管理、临床控制和知识分析过程中做出决策和解决问题的科学。以往,生物信息学和医学信息学一直是两个不同的学科,应用于各自不同的领域,随着人类基因组计划的实施,医学研究不可避免的向生物领域靠拢,这时就出现了整合的生物医学信息学。作为一门广泛的交叉学科,生物医学信息学提供新的生物医学知识的开发和共享框架[2]。生物医学信息的来源众多,科学文献、学术会议、个人交流和国际互联网等等。其中科学文献包含了图书、期刊、检索工具、专利文献、技术标准、学位论文和技术档案[3]。21世纪的生物医学信息已不单单局限于书本,在强大信息科学、计算机科学的背景下孕育而生的各类功能齐全的数据库系统和互联网交互已成为目前获取生物医学信息的主流方式。传统的生物医学信息学侧重于文献信息管理、分析研究。而现代生物医学信息学更强调计算机技术与IT应用到医药卫生领域。在具备一定知识背景的前提下,如果医学生所在实习的场所有个人计算机,并且可以互联网搜索的话,那么数字化信息会是最容易获得和最方便使用的信息来源。目前国内信息的来源以国际互联网,电子书籍和电子音像资料最多。生物医学信息学在医学中的应用很广,在医学带教中更是起到重要的作用。
就师方而言,传统的教学以书写板书为主,这样既耗时又呆板,信息的传递受到限制,而目前在带教中则更多使用的是多媒体教学和各种影音工具,这种模式不仅在较短的时间内传递更多的信息,而且方式生动易懂,能够最大限度地调动学生的积极性,使学生更好地获取知识。就学方而言,传统的国内教学更注重的是知识的单向传授,学生的被动接受,这样教学的结果往往是理论知识琅琅上口,实践能力惨不忍睹。而今随着信息学的推广和普及,学生的学习由被动转为主动,互联网浩瀚的知识吸引着学生不断探索,而知识的不断更新使临床带教过程更为活跃,无论对教师还是学生,书本将不再是获得信息的唯一手段。现今在临床带教过程中时常出现的学生通过最新的知识进展将老师问倒的情况,这种现象是令人喜悦的,而这种良性循环将更有利于医学带教的进步。笔者通过多年亲身带教经历,并做了问卷调查,反馈比较了传统板书带教和渗透医学信息学带教,初步统计结果显示医学信息学带教学生给出好评的频数更高,可见医学信息学带教方式更受学生欢迎;同时通过最后实际病例分析考核学生,结果同样显示医学信息学带教方式的学生给出答案更齐全,思维更开阔。目前国外常用的医学专业搜索引擎包括:HealthGate、MedicalWorldSearch等,常用的医学专业数据库包括MEDLINE、SIENCEDIRECT等。而国内相关的信息来源也开始健全和发展。医学生既可以直接进入以上数据库的网址查询,也可以选定主题后通过Google、Achoo、搜狐、雅虎等搜索引擎进行搜索。网上的资源十分丰富,既有经典的理论,又有最新的研究发现。而且,学生还可以将自己的问题通过电子邮件或者BBS发送给全世界的学者求助。
3教师指导医学生进行生物医学信息学学习和应用
生物医学技术范文7
关键词：“生物医学进展”；教学改革；国际化
教育国际化是当今教育发展的趋势。武汉作为华中地区的科教文化中心，要求我校要加速教育国际化的进程，大力推进教学改革，以提升学校办学的整体水平，全面推进素质教育，走教育国际化的发展道路。生物医学（biomedicine）是综合医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来的前沿交叉学科，基本任务是运用生物学及工程技术手段研究和解决生命科学及医学中的有关问题。当前，生物医学的发展异常迅猛，不断出现新的研究领域，有的正处于取得重大突破的边缘，这就对高层次生物医学人才应具备的能力和素质提出了新的、更高的要求，如知识面必须全面、深入；既注重多方面的综合素质，又要掌握扎实的理论知识和实践技能；在强调专业技能培养重要性的同时，又强调其他各项技能的重要性；等等。“生物医学进展”作为生物学及生物医学研究生培养方案的核心课程，旨在带领研究生更快、更全面、更深入地了解生物医学领域的新思想、新思维、新理论、新成果、新技术和新进展，这就要求该课程必须紧随科学发展的步伐，紧抓国际科研的前沿。
一、国外同类课程教学现状
“生物医学进展”作为生物学与医学交叉的前沿学科，凝聚着各个学校的灵魂。“生物医学进展”课程在国外知名大学的教学现状有如下特点：（1）课程设置：强调“新”和“前沿”，这个课程设置从来都不是一成不变的，而是紧抓科学前沿，不断更新。“生物医学进展”不仅担负着传承文明的责任，更是发展文明的重要方面。（2）教学方式：多采用“研讨式教学”，以“问题”为导向，带领学生分析问题、解决问题，注重学生创新思维的培养；“专题报告”也是常用的一种教学方式，通常会邀请本研究领域的知名专家、学者进行学术汇报，让学生更加全面、深入地了解生物医学领域的前瞻性课题；国外同类课程更加注重研究型教学，即注重教学与科研相结合，强调教学内容的前沿性、先进性、探索性和教学方法的多样性，这类教学方法非常适合生物医学研究型人才的培养。（3）课程考核：高校学生的课程考核作为教学的一个极其重要的环节，得到了国内外高校的普遍重视。国内外知名高校多采用多样化的课程考核模式，如学生在课堂中的参与度，针对相关新领域的PPT展示，撰写课程论文，生物医学相关研究的课题设计，等等，均可以作为考核指标。
二、我校“生物医学进展”的教学现状
我校的“生物医学进展”教学经过多年实践积累了一些经验，但是问题仍然很多，主要体现在以下几方面。1.教学方式：通常采用“教师”为主体，“以教为主”的教学方式，学生被动接受知识。在这种教学模式下，学生的积极性很难被调动，且“满堂灌”的教学方式培养的学生，综合思维能力训练不够，不具备科学研究的前瞻能力、主动进取精神，并且多层次谋划能力弱。2.授课内容：课程内容老套，内容的设置缺乏学科系统的规划和总体设计，不能根据当前生物学和生物医学等生命科学发展形势的需要及时调整授课内容。3.无固定教材及参考书，学生除了在课堂上参与知识灌输以外，不能很好的巩固授课内容。4.考核方式单一：多采用期末考试的形式进行考核，考核内容相对固化。
三、基于国际化视角的教学改革
1.课程教学模式改革。我们引入英、美STEM课程等课程资源、教材，并与本土课程进行整合，使之成为适合我国研究生的课程。课程授课采用“以学生为中心”的方式组织课堂，打造“以教学教研引领的、内涵式发展的全球化课程体系”。同时，该课程建设了以高科技为支撑的现代化高校课堂，支持教师基于互联网技术开展教学，培养学生基于互联网的学习行为，让课堂更有趣、高效，具体体现在以下几方面：（1）案例教学与实践：通过建设“生物医学进展”国际化课程，采用案例教学，从医学及生命科学发展的需要出发，结合诺贝尔奖获得者的能力素质构成和经验体会，培养学生的综合思维能力、科技发展前瞻能力、团队意识和协作精神、主动进取精神以及多层次谋划能力等。（2）启发式教学：一改传统的“满堂灌”，注意培养学生的兴趣，启发学生思考。通过以问题为导向，构建“对话”为旨趣的课堂，建立学术对话，不仅提高了学生的学习兴趣，拓宽了学术视野，培养了学生的学术理性思辨能力，也有效避免了研究生教学中学生参与的形式化和机械化倾向。（3）专题教学：定期邀请国内外生物医学领域的知名专家、学者进行专题讲座，学生可以零距离地感受国际生物医学研究动态，这样有助于学生更精准地把握生物医学的前瞻性课题。（4）双语教学：课程设立为双语教学，鼓励学生用英语参与课堂讨论，使学生语言表达能力及英语听说能力均得到有效的锻炼，为培养高质量、国际化的生物医学人才提供保证。
2.顺应教育国际化趋势，加强教材建设。“教材是体现教学内容和教学要求的知识载体，是进行教学的基本工具，是提高教学质量的重要保证”。我们将近三年的“生物医学进展”的精华内容编写为参考资料，以后每年增添当年“生物医学进展”的最新研究动向，同时针对当年生物医学研究的热点问题制作PPT，并以资源包的形式建设网络课堂，包括课堂实录片段、教学课件和教学反思等，通过以上途径，便于学生对授课内容进行课后巩固和吸收。
3.多样化的课程考核模式。基于国际化视角的教学改革，采用多样化的课程考核模式，包括：（1）理论考核。课程设立期末考试，考试内容既在教学范围之内，又有适当地扩充和延伸，这样既考察了学生的基本理论知识，又考察了学生的创造性思维能力。（2）课堂测试。在授课过程中，授课教师结合授课内容，组织学生阅读文献，并进行PPT展示，教师记录学生成绩。这种方式有助于教师及时掌控教学效果，同时对学生的语言表达能力及公众展示能力也是很好的训练。此外，通过文献阅读与展示，有利于学生更加深入地了解和把握当今生物医学研究的热点。（3）课堂参与度考核。在课堂教学中，学生参与课堂讨论的程度作为课程考核的指标，使学生不仅仅依赖于出勤率就可以拿到“平时成绩”，而是必须参与课堂讨论，这样可以更好地鞭策学生主动学习。通过以上改革，学生对“生物医学进展”课程的兴趣显著提升，学习效果提高明显。同时，用英语参与课堂讨论及课堂PPT展示，拓展了学生的国际化视野，对学生语言表达能力及英语听说能力均得到了有效的锻炼，对国际学术环境也有了较为整体的了解，提高了学生在联系国外知名高校并继续求学深造时的竞争力。我校的课程教学改革对生物医学、生物学研究生国际化人才培养模式有重要指导意义。
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生物医学技术范文8
生物医学的快速发展，产生了大量的生物医学数据。这些生物医学数据有的是以结构化的形式存在于数据库中，例如基因序列、基因微阵列实验数据和分子三维结构数据等；有的生物医学数据以非结构
化的形式被记载在各种生物医学文献中。从生物医学文献中发掘出隐含的生物医学知识，是生物医学信息抽取的重要意义所在。生物医学命名实体识别是生物医学信息抽取的一项重要基本任务之一，它
主要是从医学文献中发现基因、蛋白质、DNA、RNA等生物实体。生物医学命名实体识别的研究具有一定的艰巨性，主要是因为生物文献中实体命名不规范、相同的词或者短语表示不同类别命名实体等，
给研究带来了一定的困难。
目前，生物医学实体识别的方法主要有基于字典、基于规则和基于机器学习的方法。生物医学命名实体识别研究初期，最常使用的是基于字典的方法。如Krauthammer等[1]利用DNA和蛋白质序列比较工具
BLAST识别生物医学命名实体。上述方法的优点是简单实用，但由于新的生物医学命名实体不断出现，所以基于字典的方法对于自由文本的生物医学命名实体识别效果不佳。Olsson等[2]提出了基于规则
的方法识别生物医学命名实体，F值达到了67%。与基于词典的方法比较，基于规则方法的识别性能有所增强，但它需花费大量人工劳动、且可移植性差。基于机器学习的方法可以判别生物医学命名实体
数据库中未包含的实体，方法较为灵活。该方法对训练数据规模、质量以及特征选取等方面的因素具有很强依赖性，所以，此方法对于生物医学命名实体识别性能提高的研究具有很强挑战性。本文将采
取有效的机器学习算法，结合多种策略，以期提高生物医学命名实体识别的识别性能。
1算法
目前主要应用在生物医学命名实体的机器学习方法有多种。文献[3～6]中分别提出基于隐马尔可夫模型、决策树、支持向量机、最大熵等方法，这些方法把词性、词形等特征融入到机器学习模型中，利
用训练得到的学习模型从生物医学文本集合中识别出指定类型的名称。虽然取得了一定成果，却也具有一定的不足，如识别性能不高、多种条件约束、识别策略单一化等。条件随机域机器学习算法在自
然语言处理领域中有着非常显著的优势，目前已成功应用到词性标注、语块识别和新闻领域的命名实体识别中，且表现出了非常好的效果。该模型的特性表明它非常适用于生物医学领域的命名实体识别
研究。鉴于此，本文采用条件随机域算法对生物医学命名实体识别进行研究。条件随机域（ConditionalRandomFields，CRFs）是Lafferty等人于2001年提出来的[7]。它是计算具有无向图G结构的随机变
量集合在给定随机变量集合o下的条件概率P（s|o）。将CRFs应用于生物医学命名实体识别中，则o表示一个句子的单词序列，s表示相应的状态序列，标注的过程就是根据已知的单词序列推断出最有可能
的状态序列，即P（s|o）的最大值。本文实验使用了一阶线性CRF，如下式：（公式略）。条件随机域模型允许在观察序列上的任意依赖关系，并且特征不需要一定是一个完整的状态或观察值，可以用较
少的训练数据训练出模型，所以说，CRFs拥有了一般的最大熵模型的所有优点。
2实验
2.1特征选择
生物医学命名实体识别中常用的特征有以下几种，一是局部特征，包括文本符号本身的特征和文本符号局部的上下文特征及其周围的词或符号的特征；二是全文特征，即文本符号在整个篇章中的上下文
特征；三是外部资源特征，比如说使用一些外部资源词典等。本文研究中，使用了如下特征：（1）单词本身：把单词本身作为一个识别特征。（2）词形特征：由于生物医学命名实体一般含有数字、大
写字母和特殊符号等，将这些简单的表面特征定义为词形特征。本实验将大写字母都用‘A’替换，数字用‘0’替换，非英语字符用‘-’替换，小写字母用‘a’替换。（3）标准化拼写特征：某些同一
类的生物医学命名实体，它们拼写方式很类似，如：IL-2andIL-4。用简单的方法标准化所有类似的词。如Kappa-B规范化为‘Aaaaa_A’，再将连续的相同的字符缩短为一个字符，即为‘Aa_A’。这样做
能够将拼写相似的生物医学命名实体提取的特征保持一致。（4）词性特征：生物医学命名实体的大写字母特征对其识别性能贡献不大，并且生物医学命名实体多是描述性的名称而且名称很长，所以，词
性特征对识别生物医学命名实体边界很有帮助。本系统使用了GENIAtagger2.0.2[8]词性标注器，GENIAtagger使用了WallStreetJournal语料和PennBioIE语料训练，因此GENIAtagger在生物医学领域文本
中词性标注具有较高性能。（5）语块特征：系统使用GENIAtagger2.0.2进行语块标注作为特征。（6）关键词特征：利用统计方法在训练集中统计出高频的生物医学命名实体关键词，将这些词是否出现
作为特征。（7）别名特征：将已识别出的生物医学命名实体存放在一个列表中，当系统遇到一个候选词时，生物医学命名实体识别算法就被激活，动态决定该候选词是否是前面已经识别出来的生物医学
命名实体列表中词的别名。别名特征属于全文特征。（8）特征联合：将相邻位置的特征进行联合，得出新的特征，有助于识别长距离词。本实验选择窗口的大小为（-1，+1）。（9）字典特征：使用了
一些字典资源作为特征加入特征向量空间，有CommonWord词典、Species词典、Tissue词典和EndingsofChemicals词典[9]等。
2.2缩写词识别
现在最常用的生物医学文献库是MEDLINE(MEDLARSONLINE)，它是由美国国家医学图书馆于1966年开始建立的，收录的文献总量超过1500万条。据了解，MEDLINE上42.8%以上的摘要有缩写词，平均5～10篇
摘要有一个新出现的缩写词，并且缩写词出现的增长率逐渐升高。很多缩写词具有高度歧义性，它的形成没有任何规律，所以，提高缩写词的识别率对生物医学命名实体的识别研究至关重要。通常，缩
写形式经常和它的扩展形式一起出现，并通过括号连接，通常有两种形式：（1）longform（shortform），（2）shortform（longform）。实际当中大部分是第1种形式，当括号中的词超过两个时，就认#p#分页标题#e#
为是第2种形式。在含有括号的句子中，采用文献[10]中的缩写词识别算法，先识别候选词中的全称词，即上述中的longform，要求全称词必须和缩写词在同一个句子当中。若判断括号中是缩写词，从句
子中去掉括号及里面的缩写词，在分类器识别之后，将在原来的位置恢复括号及里面的缩写词。如果扩展形式识别为生物医学命名实体，则将缩写词和它的扩展形式分为一类。
2.3其它识别策略
为进一步提高系统识别性能，本文在识别阶段还采取如下策略：（1）利用括号对该方法通过检测两个相互匹配的圆括号，方括号和双引号是否被识别为同一个生物医学命名实体来进行处理，如果是将它
们视为同一个实体，如果不是，不做处理。（2）对and/or连接的生物医学命名实体进行处理。如果由and/or连接的两个生物医学命名实体修饰的是同一个名词，则把它们合并成一个实体。（3）利用启
发式语法结构。在生物医学文献中，有些语法结构对生物医学命名实体的存在及其类别具有提示作用，能起到很大的启发作用。如twodiscretecomplexesNFX1.1andNFX1.2，可以推断“NFX1.1”和
“NFX1.2”属于protein类别，因为它们都是“complexes”，而“complexes”是protein类别的高频后缀词。（4）过滤掉一些不相关词。过滤掉一些不相关词，看似物理单位的形式，如：kg、min、ml
等；看似人名的形式，例如：Milleretal.等。
2.4结果及讨论
本文实验使用的语料是JNLPBA2004[11]，其中训练语料为2000篇，测试语料为404篇。实验结果由精确率（P）、召回率（R）和F测度（F）评价，且使用全部匹配模式进行评价。JNLPBA测评要求识别出
protein、DNA、RNA、celltype和cellline五类生物医学命名实体。本文设置了这样实验，首先利用选取的特征，训练实验数据得到CRFs模型，得到了66.09%的F测度，加入缩写词处理办法，系统识别性
能有了些提高，F测度达到68.61%，再加入其它识别策略，系统识别性能又有了提高，F测度达到70.52%。如表1所示，第1行baseline是初始的CRFs模型识别性能；第2行是加入缩写词得到的识别性能，F
测度比baseline提高了2%多，第3行进一步利用本文的其他识别策略，F测度提高了近2%。中列出了本文实验系统和JNLPBA专题会议相关系统比较的结果，该方法取得了较好的效果。从实验可以看出，利
用本文选取的特征，达到66.09%的F测度，说明选取的这些特征对生物医学命名实体识别研究是有效的特征。利用缩写词、括号对等识别策略提高了识别性能，主要是因为这些识别策略可以帮助识别CRFs
模型未识别的生物医学命名实体，还可以帮助CRFs模型调整类型标注错误，将错误识别出来的候选词过滤掉，使得本文实验取得了很好的效果。
3结束语
