本科生

Undergraduate


生物医学工程系本科生培养思路


一、专业介绍

       南科大生物医学工程系吸收了美国哥伦比亚大学生物医学工程系的本科培养课程,建立了加强版的哥伦比亚大学生物医学工程的培养思路,它的诸多课程将培养学生运用工程学和应用科学的知识和技术解决生物学和医学领域的科学问题,充分研究生命系统及其行为,以及开发生物医学系统和设备的能力。现代工程学包括了测量、数据采集和分析、仿真和系统辨识等高端的方法,这些方法在个体细胞、器官、整个有机体和生物种群的研究中有非常大的价值。数学模型不断增长的应用价值(例如分析生命系统)也是当代科学研究成功的一个重要标志。此外,生物医学工程系的课程还强调基础工程科学与应用型物理/生物科学方向的工程技术(特别是生物力学,细胞与组织工程,生物信号与生物医学成像方面,以及神经生物工程)的融合。

       生物医学工程系的课程由本系专职教员、其他工程系别的教员以及校内其他部门的对生物医学工程拥有强烈兴趣并愿意参与教学计划的教师共同讲授。生物医学工程系的各级课程都基于工程学和生物学的基本原理。在此基础上,课程延伸至三个方向:生物力学, 细胞与组织工程, 生物信号和生物医学成像以及神经生物工程。这些方向的内在广度和大量的选修内容,将使得培养的学士学生具备在任何生物医学工程领域开展专业活动,或进入研究生院进行相关领域研究的能力。

二、专业培养目标

1. 培养学生将来就职于医疗设备行业、工程咨询和生物技术等专业技术领域;

2. 培养学生未来在生物医学工程或相关的专业进行研究生学习;

生物医学工程系本科课程将使毕业生具备如下的能力:

(a) 灵活应用数学, 基础科学和工程知识的能力;

(b) 设计并进行实验, 分析及解释数据的能力;

(c) 设计系统、组件或程序, 以满足经济、环境、社会、政治、道德、健康与安全、制造工艺和可持续发展等现实问题所需的能力;

(d) 多学科团队合作的能力;

(e) 确定、表述和解决工程问题的能力;

(f) 对于专业和道德责任的充分理解;

(g) 有效沟通的能力;

(h) 学习内容的充分推展,以及理解基于工程学的解决方案在全球化经济、环境和社会等背景下的重要价值;

(i) 意识并积极参与终身学习的能力;

(j) 对当代热点问题的思考和认知;

(k) 使用工程实践所需的技术、技能和现代工程工具的能力;

(l) 对生物学和生理学知识的充分理解;

(m) 应用高等数学(包括微分方程和统计)、科学知识和工程技术, 解决工程学和生物学交叉问题的能力;

(n) 对活体进行测量和解释数据的技能,以及处理生物与非生物材料(或系统)的交互相关问题的能力。

       前两年的课程为学生提供了坚实的物理、化学、工程基础、数学、现代生物学的基础知识,以便后续利用独特物理方法开展对生物系统的研究。最后两年本科课程提供坚实的生物医学工程基础,侧重于生物医学工程各项原理的整合,生理学的定量分析及对生物医学系统的实验量化及测量。课程中的核心课程为生物医学工程专业学习奠定了广泛且坚实的基础,生物医学专业选修课程,及其他院系乃至艺术及科学院系的课程学生均可灵活选择,这一设定拓宽了生物医学工程的专业教育的同时,为学生的全方位个性化发展提供保证,因此生物医学工程学生可在教授指导下从事与生物医学工程相关的各类工作毕业生的就业方向为与医疗保健相关的各类大型企业,包括制药,医疗设备,人工器官,修复和感官助剂,诊断,医疗仪器仪表和医疗成像等。毕业生也可在政府相关监督部门,如药品监督管理局,公共健康中心,各类医疗机构及研究机构工作。同时,学生也可以在生物医学工程及相关的工程及健康科学方向继续攻读研究生学位。

三、学制、授予学位及毕业学分要求 

1、学制:四年。按照学分制管理机制,实行弹性学习年限。

2、学位:对完成并符合本科培养方案主修要求的学生,授予工学学士学位。

3、最低学分要求:生物医学工程专业本科毕业最低学分要求为156.5学分(细分要求见第七部分)。

四、主干学科

生物医学工程。

五、专业主要(干)课程

电路基础The Fundamentals of Electric Circuits、材料科学基础Fundamentals of Materials Science and Technology、理论力学Theoretical Mechanics、概率论与数理统计Probability and Mathematical Statistics、细胞生物学Cell Biology、动物生理学Animal Physiology,定量生理学(一)Quantitative Physiology I、定量生理学(二)Quantitative Physiology II、生物医学工程(一)Biomedical Engineering I、生物医学工程(二)Biomedical Engineering II、生物医学工程实验(一)Biomedical Engineering Lab I、生物医学工程实验(二)Biomedical Engineering Lab II、生物医学工程设计(一)Biomedical Engineering Design I、生物医学工程设计(二)Biomedical Engineering Design II。

六、实践性教学环节 

生物医学工程专业实验和课程创新型实验、专业实习(大三暑假),本科生创新实验(大一春季开始,成绩优异的本科生可跟随教授从事科研工作),以及各类国内外本科生学术竞赛等。

其中主要专业实验包括:模拟电路实验,生理学实验、细胞生物学实验,生物医学仪器实验、生物医学信号处理实验、生物医学光学实验,医学图像处理实验等。(详见表3)

七、课程结构及最低学分要求分布

通识通修必修课68.5学分

通识通修选修课10学分(开放性课程,适用于全校所有专业)

专业基础课19学分

专业核心课18学分

实践必修课程12学分

专业选修课29(开放性课程,适用于某些专业类)

最低毕业学分要求共156.5学分。

注:生物医学工程设计(一)(二)代替毕业论文设计; 课程结构参考哥伦毕业大学生物医学工程系制定。

八、专业核心课程介绍

1.BME201 定量生理学I(3)

理论课,3学分,3学时/每周。先修课程:生物学导论I:生物化学,遗传学以及分子生物学(BIOL C2005)、生物学导论II:细胞生物学,发育以及生理(BIOL C2006)。本课程是对细胞层次和分子层次的生物系统进行高度定量分析,课程内容包括化学动力学,分子键联,酶催化过程,分子马达,生物膜以及肌肉。

2.BME202 定量生理学II(3)

理论课,3学分,3学时/每周。先修课程:生物学导论I:生物化学,遗传学以及分子生物学(BIOL C2005)、生物学导论II:细胞生物学,发育以及生理(BIOL C2006)。课程介绍了细胞生物学和哺乳动物生理学的定量和工程化实现方法,并从细胞出发,继而讲述了人体的主要生理系统(神经、循环、呼吸以及肾) 

3.BME203生物医学工程I(3)

理论课,3学分,3学时/每周。先修课程:生物学导论I:生物化学,遗传学以及分子生物学(BIOL C2005)、生物学导论II:细胞生物学,发育以及生理(BIOL C2006)。本课程介绍了生物力学、生物材料和细胞与组织工程中的各种概念以及工程方法的基础知识。

4.BME204 生物医学工程II (3)

理论课,3学分,3学时/每周。先修课程:生物学导论I:生物化学,遗传学以及分子生物学(BIOL C2005)、生物学导论II:细胞生物学,发育以及生理(BIOL C2006)。本课程介绍了生物力学、生物仪器以及生物医学成像中的各种概念以及工程方法的基础知识。

5.BME211 生物医学工程实验I (3)

实验课,3学分,3学时/每周。本课程包括基于波动力学的若干考虑,设计理念,可靠性和风险控制,流体力学的基本知识,防爆结构设计,抗震设计,消防设计;防洪考虑,高等结构设计分析。

6.BME212 生物医学工程实验II (3)

实验课,3学分,3学时/每周。本课程包括生物医学的实验设计和假设检验、实验测量的统计分析、实验测量分析、方差分析、事后检验、流体剪切和细胞粘合,神经电生理学,软组织生物力学,生物医学成像和超声,可兴奋组织的特征,微流体 

7.BME221 生物医学工程设计I (4)

理论课,4学分,4学时/每周。本课程是针对大四年级的学生开设的为时2学期的毕业设计课程。课程通过具体的应用讲述了生物医学工程设计过程中的要素:概念组成、系统综合、设计分析、优化以及生物相容性,这些要素关系到患者的健康及舒适度、医疗保健成本、监管问题和医学伦理。课程设置的课题从选题到实施就是一个设计实际的工程设备或系统的过程。该课程还提倡创业和风险精神。第一个学期涉及到统计分析检测,分类体系(接受器的工作特性分析、逻辑回归),设计标准开发、需求、方法、效益和竞争分析。

8.BME221 生物医学工程设计II (4)

理论课,4学分,4学时/每周。本课程是针对大四年级的学生开设的为时2学期的毕业设计课程。课程通过具体的应用讲述了生物医学工程设计过程中的要素:概念组成、系统综合、设计分析、优化以及生物相容性,这些要素关系到患者的健康及舒适度、医疗保健成本、监管问题和医学伦理。课程设置的课题从选题到实施就是一个设计实际的工程设备或系统的过程。该课程还提倡创业和风险精神。第二学期进一步的开发和测试,迭代和优化初始设计,或者优化标准设计以及商业计划的发展。

课程结构图