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SPJ|约翰霍普金斯大学Michael I. Miller教授:生物医学工程教育的未来展望

日期: 来源:ScienceAAAS收集编辑:BMEF编辑部

Perspective | Open Access
Volume 4 | Article ID 0001 | 
https://spj.science.org/doi/10.34133/bmef.0001

近日,约翰霍普金斯大学Michael I. Miller教授Science合作刊 BMEF 上发表题为 “BME 2.0: Engineering the Future of Medicine” 的 Perspective 文章。

21世纪以来,随着成像技术、基因组学、系统医学以及3D打印技术的不断进步,生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)加速发展。为了让学生更好地理解和应用这些前沿技术,需要创建一种新的教育课程,为适应这一需求,Michael I. Miller教授提出了“BME 2.0”的概念,并重点阐述了构建BME 2.0教育的几项原则。

在生物医学工程的前五十年,BME教育大幅度加强。美国各地创建了许多新的BME本科课程,并提供资金和奖学金来支持BME的研究,这个时期称之为“BME 1.0”。BME 1.0的课程侧重于生物医学和工程原理的整合。2017年,Miller教授在 BMES 50周年庆典上首次宣布“BME 2.0”的概念,BME 2.0的基础课程包括生物力学、生物电学和生物材料,侧重校内的生物医学企业与生物技术和医疗技术行业的紧密结合,使每一位学生可以根据自己的兴趣充分享受到个性化教育。

为了使学生在未来学习生活和就业中取得理想效果,Miller教授提出BME 2.0教育将围绕以下原则构建:

一、从本科入学之初就用现代分子生物学的语言和复杂生物系统的分析建模来教育学生图1

图1: 现代BME 2.0课程示意图
二、让每个学生都成为精通生物医学数据的“科学家”
生物医学数据科学的相关培训对BME领域的学生至关重要,数据科学培训主要讲授如何建模以及解释复杂的数据集,并为分析做准备。将经典的系统分析方法、生物医学系统机械建模的分析方法以及数据驱动发现的现代方法联系起来,通过学习数据科学方法来补充学生的系统分析技术(图2)。
图2: 将生物医学数据科学描述为复杂生物系统的经典系统和计算力学模型与现代机器学习的数据驱动发现模型的结合。
三、融合学习环境,建立一个独特的BME发现和创新社区
BME作为生物学、生物医学和生物技术领域发现和创新融合进展最快的学科, 其创新融合的需求源于为社会解决当前医学和生命科学领域的局限性以及所面临的挑战。将发现和创新融入到课程中,将基于实验室的研究经验融入项目中,这些对于培养职业技能至关重要。
四、倡导包容卓越的教育文化
多样性是所有科学分支中带来新思想和扩大创造力的关键组成部分,是发现、设计和创业的关键驱动力。在BME 2.0中倡导专业的多样性、包容性和可及性,鼓励所有人都有机会说出个人的经历和观点,多样化的观点将使我们的设计团队、研究实验室和初创企业对社会更有影响力。
五、不断将学科的前沿发现编入课程,从而确保BME 2.0的竞争力
根据教师的兴趣以及生物技术和医疗技术行业的热点,开展核心课程,包括重点领域和高水平的选修课,并灵活安排课程以适应当地环境。BME 2.0的课程不再是单一学科,而是多学科的结合。通过进行更深入的研究,提供侧重于工程学科的高级差异化课程,提高学生高级编程和数据分析能力(表1)。
表1: BME 1.0核心课程和向BME 2.0核心课程的过渡
总的来说,生物医学工程学科在近年产生了深远的科学和社会影响,它改变了生物学研究和医学实践的本质。目前,也有越来越多的生命科学家正在以类似于生物医学工程师的方式接受本科和研究生水平的培训。从BME 1.0到BME 2.0的过渡是一个过程,这种转变强调了在大学教育中生物学和工程学基础学习的重要性,同时,作为一个框架和路线图,BME 2.0可以为BME项目的课程改革提供一定的参考价值。

作者介绍

本文的通讯作者是Michael I. Miller 教授,目前就职于约翰霍普金斯大学,H-index为100,他的研究重点是人类大脑在健康和疾病(如亨廷顿病、阿尔茨海默病、痴呆、精神分裂症等)方面的功能和结构特征,目前正在设计基于云计算来构建和共享与神经精神疾病相关的大脑图像库以及相关算法,并发表相关学术文章400余篇。


撰稿:李天冉  张宏

审核:孙敏轩  刘萍萍  邓旻


原文链接:



https://spj.science.org/doi/10.34133/bmef.0001


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About BMEF


BMEF (《生物医学工程前沿》)是中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(SIBET CAS)与美国科学促进会(AAAS)/Science合作出版的开放获取国际学术期刊。期刊旨在为生物医学工程这一交叉学科提供一个高效的交流平台,以推动领域内的科学家、工程师和临床医学专家及时地交流,共同促进人类健康。关注在致病机理研究和疾病预防、诊断、治疗及评估方面取得的突破性进展,包括概念、设备、材料、组织、过程和方法。致力于报道临床前的基础研究、转化医学和临床研究的成果。
期刊网址:
https://spj.science.org/journal/bmef/
投稿网址:
https://www.editorialmanager.com/bmef/
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