张然

物联网工程专业是国家针对信息技术发展而设立的战略性新兴高等学校本科专业［1］，目标是培养具备信息技术等领域专业知识的高级工程技术人才，为国家产业结构转型升级提供智力支持和人才支撑，是新工科背景下的热门专业。新工科具有战略型、创新性、系统化、开放式等特征，它在人才培养方面的内涵是：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。医疗健康物联网是物联网技术在医疗健康行业的一个重要应用领域，也是新工科发展的有力体现之一，对加快“健康中国”建设和推动医疗健康产业发展起到重要的支撑作用［2-3］。在突如其来的新冠疫情及其防控中，医疗健康物联网被广泛应用且发挥了重要作用，这也体现了医工融合的巨大潜力。

在医工融合人才培养方面，按照办学背景来说高校可以分为两类，一类是理工类院校，另一类是医学类院校。理工类学校的医学师资常常严重不足，学生的医学相关知识欠缺，学生掌握的工程知识不能有效应用于解决医学问题［4］。而在医学类院校，物联网等工科专业的开设时间常远远晚于其他理工类学校，直接导致医工融合人才培养效果不佳，在专业定位、专业特色、培养体系、就业质量等方面存在短板［5］。因此当前医学院校如何体系化地培养有特色的物联网人才，更好地为“健康中国”发展服务，是亟待解决的问题。本文在分析现有医学院校物联网工程专业人才培养存在问题的基础上，结合徐州医学院自主研发的脑认知与智能计算实践平台，构建“知识+能力+素质”三位一体新工科人才培养体系，以期探索一种颇有成效的医学院校物联网工程专业人才培养新模式。

1.专业发展定位不清晰

目前，医学类院校物联网等工科专业的开设有其“独特”之处：人才培养方案通常会加入生物工程、医学信息、系统解剖学等医学相关课程，但存在着课程内容过于简单、无法有效运用工程手段解决医学难题等问题；
同时，医学院校开设物联网工程专业常面临理工类师资严重不足等问题［6］。总体来看，医学院校开设物联网工程专业虽然其人才培养特色有一定的体现，但无法做到与医学领域问题的深度融合，不能满足日益增长的用人单位需求。另外，在医学院校中，工科专业往往得不到学校重视，软硬件配套不够完善，导致学科平台建设受阻，专业特色的体现和持续发展受到限制。

2.实践培养体系不完善

新工科建设强调对学生创新实践能力的培养，强调提升学生的综合素质。但是，在目前的医学院校工科学生的培养中，仍然广泛存在理论教学占比偏重、实践教学占比偏少的问题。首先，专业教师通常不是本专业方向教师，且无相关工程师等实践资质，不能有效培养工科学生的解决问题与实践动手能力［7］。其次，仅有的实践教学也多为程式化教学，缺少探索式、启发式教学与体系化的创新创业教育［8］。这一问题在一些综合性大学，比如南京大学等得到了部分解决，但是在医学院校的工科学生培养中仍然做得很不够。最后，在实践教学方面未做好与学校学院特色研究方向或研究生阶段的有效衔接［9］，造成实践课程学了很多但是浮于表面、体系杂乱，到真正解决问题或者升学进入研究生阶段后学生仍然感觉“百无一能”的问题。

3.专业就业质量不理想

根据最新发布的《2022年中国本科生就业报告》，物联网工程专业进入2021届本科毕业生月收入较高的前十专业榜单［10］，反映出物联网工程专业毕业生的总体就业质量不错。但是由于很少有企业会单独设立物联网业务部门或物联网工程师的相关岗位，因此在部分城市，尤其是中小城市，还存在着就业机会偏少等问题。医学院校物联网工程专业的毕业生还存在就业脱离行业、就业质量相对于综合类学校物联网工程专业总体偏低等问题。根据2021年的数据，全国物联网工程专业的就业率超90%，但医学院校物联网工程专业的平均就业率约为85%，低于全国该专业的平均就业率。

随着医疗信息技术的迅猛发展，在国内外现代医院和卫生机构中，网络与信息系统已经成为医疗业务运行与管理的支撑性“神经中枢”基础平台，整个社会对信息化建设愈加重视，对相关的复合型人才需求日趋迫切。徐州医科大学医学信息与工程学院物联网工程专业就是在当前社会对该类人才的迫切需求下于2014年设立的。该专业面向国家战略性新兴物联网产业，立足于医疗卫生领域，在宽口径专业基础教学的基础上，注重培养学生医疗信息采集技术、数据通信技术、传感技术、网络技术、RFID技术、嵌入式系统技术的理论知识和实践技能，在物联网领域内着重培养具有医学背景的物联网系统设计、应用、研究和开发的复合型技术人才。

1.特色与优势

在传统物联网工程专业人才的培养基础上，针对高校课程体系“学术性”课程占主导的问题，结合徐州医科大学麻醉学优势学科与江苏省脑病生物信息重点实验室等平台优势，采用区块链技术，建设了脑认知与智能计算实践平台（平台体系如图1所示）。

图1 脑认知与智能计算实践平台体系

脑认知与智能计算实践平台采用软硬件协同的模式，结合区块链+隐私计算，构建“数据新基建”，有效保护隐私数据，集理论课程、实践课程、科研项目、产品实现等不同人才培养手段于一体，真正实现“学练研用”的综合性教育功能。

基于该平台建立的“知识+能力+素质”三位一体的新工科综合人才培养体系（见图2），可以培养能够熟练应用电子信息、物联网及区块链技术知识，具备解决医疗、健康等行业有关工程技术问题的初步能力，在医疗、健康相关多学科交叉领域进行智能化信息化处理的应用型、复合型的高级工程人才，可以快速准确地对接企业用工需求、学生与老师的科学研究需求等。

图2 基于脑认知与智能计算实践平台的人才培养体系

2.知识培养

区块链技术在医学物联网中有诸多应用。目前，医疗卫生领域的数字化程度正在不断提高，不管是从医疗设备还是从医疗服务的角度来看，电子化的趋势也越来越明显。但是，目前一些中小型医院还处于更新换代的阶段，数据化能力较差，临床数据得不到分析和利用，大大地阻碍了临床医学领域的进步。课程是人才培养的核心要素，在医学院校工科专业人才培养上，结合脑认知与智能计算实践平台，教师可在部分医学课程（如“神经生物学”等）或工学课程（区块链、脑机接口等理论课程）的教学上，为学生展示医学脑电技术和脑机接口领域应用区块链技术的最新进展等。在教学方法上，一是可以设置典型教学案例，提高学生学习兴趣，力求让学生掌握扎实的专业基础知识；
二是要以虚拟现实等高科技手段辅助课程教学，实现教学模式多样化；
三是要建立多元化的考评机制，为新工科背景下的高校金课建设提供良好支撑。

3.能力培养

工科专业本来实践性就强，目前“如火如荼”的新工科建设对工科专业学生的实践能力培养提出了更高的要求。目前在国内高校工科专业的培养方案中，为专业核心课程设置30%～50%的实验课时是普遍的做法。徐州医科大学还增加了物联网课程设计、医院信息实训等专业实训环节。但是目前高校的课程实验和实训课程缺乏统一实训平台与体系化建设，影响了学生培养的整体性。统一使用基于区块链技术的脑认知与智能计算实践平台，可有效解决这一问题。例如无线网络技术、射频识别技术、嵌入式系统等课程的实验部分，可放于平台之中，开展实验环节与实训环节；
也可以开发新的实验环境及实验内容，实现与区块链技术的结合和统一管理，也便于实现各种资源的安全开放共享。

4.素质培养

医学院校使用脑认知与智能计算实践平台，结合医学背景，可以培养学生对脑电信号和脑机接口的兴趣，实现医学院校工科专业学生创新素质和科研素质的特色培养。具体而言，可在脑认知与智能计算实践平台上设置对应模块，供本科学生、研究生乃至教师开展创新及科研工作。例如，可以基于平台开展毕业设计，让学生在该平台上进行各种应用开发，也可以让学生利用平台参加“互联网+”“挑战杯”“创青春”等各类创新创业大赛。总之，教师与学生可以基于平台进行区块链技术或脑电技术的相关科学研究和教学研究，实现教研融合，打造“学习共同体”。

1.人才培养

2020年以来，徐州医科大学医学信息与工程学院（以下简称“学院”）依托脑认知与智能计算实践平台与脑电特色研究方向，不断开发理论课程与实践课程，指导学生开展脑认知与智能计算主题的项目研究与产品研发以及参加各级各类创新创业比赛。两年来，学院的学生先后获得“互联网+”国赛二等奖1项、省赛一等奖和三等奖各1项、“挑战杯”省赛二等奖1项、“创青春”省赛二等奖1项的优异成绩。

为更好地培育、孵化创新创业项目，学院先后于2021年和2022年以学生为法人成立了康脑睿健医疗科技（南京）有限公司与徐州维君康医疗科技有限公司。目前，这两个公司运转情况良好，且能容纳多名物联网工程专业的应届毕业生就业。

2.科学研究

学院已在脑认知与智能计算实践平台基础上，采用金字塔卷积神经网络，运用脑电信号实现对阿尔兹海默症、轻度认知障碍和健康对照组三者静息态脑电信号的分类，对模型使用5次5折交叉验证并绘制混淆矩阵评估模型性能。模型三分类平均准确率高达98.0%。目前，学院正在构建基于多重注意力机制的多模态Transformer疾病评估模型，运用人工智能手段实现覆盖阿尔兹海默症、帕金森症等疾病在内的多病种差异化精准评估，并进而将其以云边结合形式存储于开放服务平台或本地设备，实现基于平台的阿尔兹海默症的筛查。

在脑认知疾病干预方面，学院已基于平台运用增强现实技术开展认知系统和运动系统康复干预研究工作，构建了基础模型构件与康复干预场景，并在临床康复医生指导下建立了个性化康复训练系统和康复效果评价体系。其中，脑电信号采集装置、增强现实眼镜等相关硬件产品采用模块化设计，并采用聚碳酸酯、镁铝合金、ABS工程塑料作为产品主要材质，可与平台配合使用。目前，学院已获得相关发明及实用新型专利11项，已完成工业设计并完成原型机试制，可服务于实践教学与科学研究。

1.强化思政育人

在理论课程和实践课程的教学过程中，教师要向学生多介绍基于脑机接口的我国最新研究成果，鼓励进行哲学与伦理思辨，培养正确价值观。比如教师要鼓励学生探究脑机接口等技术带来的安全性、公平性、自由意志及隐私等技术伦理问题。学院师生基于脑认知与智能计算实践平台研发了重走长征路虚拟现实体验系统，“学习强国”江苏学习平台对此进行了报道。今后，学院将进一步丰富思政学习形式，鼓励学生更多地在平台上参与思政内容建设及体验系统开发等。

2.完善平台功能

学院将继续完善自主研发的脑认知与智能计算实践平台功能，既要不断完善软硬件建设，也要完善医学院校物联网工程专业人才培养模式。基于该平台，学院要继续鼓励学生参加各级各类创新创业比赛、参与教师的科研项目、到社会上开展义诊活动等，提高学生综合素质的同时也给他们提供更多就业机会。在总结平台建设与人才培养经验的基础上，学院拟将人才培养模式推广到国内医学院校的其他相关工科专业，如医学信息学、智能医学工程等。

3.服务经济社会发展

在服务社会经济发展方面，基于脑认知与智能计算实践平台与人才培养体系，学院将持续向本地政府、医院或企业输送合格的医工结合相关领域人才，支撑徐州市的淮海经济区中心城市建设，帮助徐州市努力打造区域教育医疗高地。徐州医科大学与徐州经济技术开发区共建的东湖医药创新港，是学校推进产学研深度融合、助力徐州生物医药和大健康产业发展的重要阵地。东湖医药创新港主要包括三大产业孵化平台，即国家级大学科技园、转化医学研究院和数字医学研究院。目前，徐州医科大学已与中科院苏州医工所签约合作共同打造转化医学研究院，已与华为、百度等企业联手建设数字医学研究院，依托已建立的公司或其他合作企业共同开展科研项目研究，在这些方面脑认知与智能计算实践平台已经展示出了巨大的功能与潜力。

新工科建设的深入推进对医学院校物联网等工科专业的人才培养提出了更高的要求，但是目前这些工科专业的人才培养仍存在定位不清晰、实践培养不足和就业质量不佳等问题。徐州医科大学医学信息与工程学院在物联网工程专业建设上自主研发了脑认知与智能计算实践平台，并基于该平台建立了“知识+能力+素质”三位一体新工科人才培养体系，且在人才培养和科学研究等方面均已取得成效。今后，学院将持续完善平台功能与人才培养体系，在思政教育、成果转化与服务社会等方面继续深化改革，持续推进新工科建设，为“医学+工学”领域培养更多的交叉复合型卓越人才。

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