学院巡礼

学院巡礼

当前位置: 首页 >> 学院巡礼 >> 正文

师生共创、医工融合的本科生创新创业实验室的探索与实践

发布日期:2024-05-16    作者:     来源:     点击:

(医学信息工程学院提供)

一、案例简介

通过“师生共创、医工融合的本科生创新创业实验室”的建设,发展互联网+时代新型的紧密合作的大学师生关系。老师不仅是知识的讲授者,更重要是作为学生的引路人,引领学生开展探究式创新创业的研究与实践,同时学生也作为老师科技创新的助手,从而激发师生共同的创新创造能力,教学相长。本案例以“本科生创新实验室为连接的纽带和落地的载体,大力吸引相关高新企业和科学前沿的实干精英人才和资源加入到高校本科生的教学培养过程中来,打通本科生教育和科研界、企业界联系的渠道,在实施和落地上充分考虑参与各方的诉求和利益,打通高等教育与产业界和科研界联系的任督二脉打造互联网 + 时代“科教产融合”的创新型本科生人才培养模式

“师生共创、医工融合的本科生创新创业实验室”建设模式主要依托广州中医药大学医学信息工程学院“医药数据挖掘与分析”628实验室开展。“医药数据挖掘与分析”实验室成立于2011年1月,主要面向本科生开展中医药信息化交叉学科的课外创新研究与实践。实验室在刘秀峰教授的带领下,坚持以“师生共创、医工融合、创新创业”为指导,经过2年方案探索期、6年实践检验期、5年推广期,目前该模式已经同时在另外3个医工融合本科生创新实验室顺利开展实施:医药信息检测与信号处理629实验室、医学数据分析与算法设计509实验室、医学大数据与人工智能206实验室。“师生共创、医工融合的本科生创新创业实验室”经过13年的摸索和建设,打造了一支极具创新精神和应用转化能力的跨专业教师团队,培养了一大批具有跨界创新创业能力的优秀本科毕业生,建立了一种互联网+中医的多学科融合的师生协作探究式第二课堂双创教学模式。

二、解决的教学问题

1、创新实践能力培养不足:传统的大学教育往往注重理论知识的传授,而忽视了学生的创新实践能力培养。通过师生共创、医工融合的创新创业实验室,学生可以在实践中学习和掌握知识,提高自己的创新实践能力。同时,实验室提供的丰富实践资源和环境也为学生提供了更多的创新机会和挑战。

2、医工融合教育缺乏:医学与工程技术的交叉融合是未来医疗信息技术发展的重要方向。然而,传统的医学或工程技术教育往往缺乏医工融合的教育内容和实践机会。通过创新创业实验室,学生可以在实践中了解医学与工程技术的交叉融合知识,掌握相关的技术方法和工具,提高自己的综合素质和竞争力。

3、师生互动与合作不够深入传统课堂讲授的师生关系老师和学生相处的时间非常有限,不能很好满足学生探究式学习及旺盛的创新创业的要求。通过创新创业实验室的建立可以构建关系紧密的师生团队,教师作为导师提供专业指导,学生作为主体积极参与项目设计与实施,形成共创氛围。

4、校企合作不紧密:高校与企业之间的合作往往不够紧密,导致学生的实践机会和就业渠道有限。通过加强校企合作,可以为学生提供更多的实践机会和就业渠道,同时推动科研成果的转化和应用

三、案例解决教学问题的方法


图1 案例总体实现架构

1    根据自愿合作、分工明确的原则组建教师团队,教学相长,打造一支极具创新创业精神和理想奋斗情怀的教师梯队。    


根据自愿合作、分工明确的原则组建教师团队,旨在通过优化资源配置,激发教师队伍的活力和创造力,共同推进教育创新和学生培养。以下是构建这样一支教师梯队的关键步骤和策略:

1明确团队愿景与目标

首先,确立团队的共同愿景,明确教学、科研、创新创业等方面的具体目标,确保所有成员对团队的方向和期望有共识。愿景应体现创新创业精神和追求卓越的教育理念,激发教师的理想奋斗情怀。

2自愿合作,优势互补

鼓励教师根据个人兴趣、专业特长和研究方向自愿加入团队,确保每位成员都能在其擅长的领域发挥最大效能。通过跨学科、跨专业的组合,实现团队成员间的优势互补,促进知识和经验的交流共享。

3分工明确,责任到人

根据团队目标和成员专长,明确每位教师的角色和职责,如教学设计者、科研领头人、创新创业指导老师等,确保分工明确,责任清晰。通过有效的沟通机制,确保团队内部协调一致,高效运作。

4教学相长,持续学习

鼓励教师之间相互学习,定期组织教学研讨会、科研分享会和创新创业案例分析会,促进知识更新和教学方法创新。通过老带新强帮弱的方式,营造互帮互助、共同进步的良好氛围。

通过上述策略,可以有效打造一支具有创新创业精神和理想奋斗情怀的教师梯队,不仅能够提升教学质量,更能为学生的全面发展和未来的创新创业之路奠定坚实的基础。

2、制定规范、高效的本科生实验室自主管理制度,锻炼学生自主规划和管理的能力。

实验室自主管理制度包括日常规章制度和学术沙龙研讨制度2大部分。每年在学生团队选拔2位主、副负责人,一般是在实验室培养了一年以上的三年级成员,带领实验室学生团队开展日常活动自主性规划和管理。

3、通过分类分级培养、鼓励跨专业跨年级组队参赛,孵化培养创新创业人才。

实验室针对各类创新创业项目及学科竞赛,制定了分类的训练和指导方案,每年从1年级下或者2年级上的计算机、医学信息工程或者中医药等专业招收10名左右的新成员,学生在实验室学习的时间平均为2年左右。根据学生的兴趣和特长,将其纳入学科竞赛、教师科研项目等不同小组分类分级培养。鼓励不同年级不同专业的学生组队参加各种创新创业项目和学术竞赛,鼓励研究生与本科生互动合作,孵化培养创新创业人才。

4、每周定期开展学术沙龙,鼓励探究式学习及研讨,培养创新选题及演讲能力。

实验室每周定期组织学术沙龙研讨,由学生团队提前确定演讲主题和成员。老师指导学生选题、查阅文献资料及进行PPT汇报,很多好的点子和项目在研讨和思维碰撞中应运而生。通过这种探究式的学习及讨论,学生的自主学习及师生的创新创业能力大大提升

5、邀请实验室已毕业学生带项目回来合作指导,形成一种简单高效的实验室与企业对接合作关系。

通过学术沙龙的活动,邀请实验室已毕业的师兄师姐回来做讲座,同时也带一些企业小项目回来合作,双方共赢发展,形成了一种简单高效的实验室与企业对接合作关系。

图2 2023年产教融合讲座

6、建立实验室公众号及微信群,加强实验室历届成员及与外界的沟通,提高学生的写作表达能力及与外界沟通交流能力。

学生团队在老师的指导下,通过实验室微信群及公众号,将学术沙龙及科研比赛等情况及时发布,加强了学生写作表达能力及与社会各界沟通的意识,提高了学生团队的整体综合素质。

7、通过跨专业、跨学科开展本科生创新创业实验室联动建设,科教产融合,指导本科生发表科研论文,打造高水准创业训练项目和创业实践项目。

 鼓励学生参与或自主发起跨学科研究项目和创业项目,如科技产品研发、社会企业项目等。通过项目驱动的方式,让学生在实践中学习从市场调研、产品设计、技术研发到商业模式探索等全链条中获得实战经验。同时引导学生发表科研论文指导学生将项目研究成果整理成学术论文,投稿至国内外相关期刊或会议,这不仅能提升学生的科研能力和学术水平,也是对其创新能力的肯定。

四、案例的创新点

1、师生共创

实验室注重统筹谋划,形成“以点带面,以面带全,师生共创,教研相长”深度融合的师生共同成长体。通过鼓励学生早进实验室、早进竞赛、早进课题、早进科研、早进开发,从低年级开始培养学生创新创业实践技能,有效驱动了“以学生为中心”教学改革的稳步推进;另一方面,采用项目管理制、学术沙龙研讨会等模式,充分调动师生的积极性,各展所长,将创新创业意识、创新创业能力培养融入教学科研和团队建设中,有效解决了以市场为导向的人才培养目标和传统“讲授式”课程模式之间的偏差,真正达到师生共创、教学相长共赢共享。

2、医工融合

医工融合分为三个阶段进行,如图  3  所示。第一阶段是交叉课题认知阶段,对于入门级学生,每周一次研讨会帮助学生尽快融入  团队,  引导学生自主规划,激发创新意识。研讨会注重“医工融合”的前沿和热点课题,指导学生查阅资料进行专题综述报告。第二阶段是医工融合能力成长阶段,学生通过申报各类创新实践项目和参加各类学科竞赛,创新实践能力得到快速发展,并且能够在中医药院校大背景下积极探索医工融合的课题,做到工为医用。第三阶段是知识融合应用阶段,学生在实习和工作中,能从医学和工学两个视角观察思考问题    主动发现和解决问题,知识融合应用能力强,且具有团队精神和自主规划能力,受到实习单位和用人单位广泛好评,就业形势良好,同时一部分学生积极开展自主创业或者参与创业。  

3 医工融合三阶段

3、创新创业

如图4所示,医工融合创新创业,并不是将医学、工学简单叠加而是在深入了解市场后,瞄准医疗卫生行业的需求,以各项赛事、教师科研课题等为载体,大力推动师生进行双创活动。实验室作为双创孵化基地,不仅充分挖掘学生潜能,也使实验室教师各展所长。双创将教师与学生紧密联系,通过师生协作双创活动,加深了师生间的沟通交流,深入了解市场对人才的需求,进而反哺教学,师生共同成为“大众创业、万众创新”的生力军。


 4   创新创业三部曲    


五、改革成效及案例的推广应用效果

1、改革成效

(1)提升人才培养质量:学生通过参与跨学科项目,不仅掌握了医工融合的综合知识,还锻炼了问题解决、团队合作和创新思维能力,毕业生就业率和就业质量显著提高,不少学生在医疗健康领域成功创业。

(2)科研成果丰硕:实验室成为科研创新的温床,师生团队共同研发出多项具有应用前景的医疗设备和技术,如智能诊断系统、远程医疗平台、新型医用材料等,部分成果已获得专利授权,并被医疗机构采用。

(3)深化产教融合:通过与企业、医院等建立稳定的合作伙伴关系,实验室不仅为学生提供了实习实训基地,还促进了科研成果的快速转化,形成了产学研用一体化的良性循环。

(4)创新教学模式:改革推动了教学内容和方法的革新,如引入项目式学习、翻转课堂等,提升了教学的互动性和实效性,激发了学生的学习兴趣和主动性。

(5)优化文化氛围:实验室成为孕育创新文化的摇篮,师生共研共进,形成了敢于探索、勇于创新的良好氛围,促进了学术交流和思想碰撞。

在实施过程中特别重视科学研究实践和成果转化,形成“以点带面,以面带全,产教融合、科教融合、本硕联合、师生共创”深度融合的师生成长共同体,教师由“成长型教师”成长为“领军人物型教师”;学生由“入门级学生”发展为“创新创业型学生”,从而使学生获得终身自主学习,跨界创业的能力。2020级医工吴雨璐同学主持的“基于语音识别和知识图谱的中医视频中英双语字幕自动生成系统”获得2023年第17届挑战杯广东省赛一等奖;2021级医工彭少卓同学主持的“基于多模态知识图谱和大语言模型的中医智能问答研究获2024年广东省科技创新战略专项资金重点项目立项

以下为团队学生部分立项课题:

(1)译语”一一专注于中医药视频中英字幕自动生成的系统,2021级苏桐等,2023年国家级立项

(2)基于多模态知识图谱和大语言模型的中医智能问答研究,2021级唐跃豪等,2023年省级立项

(3)随身八段锦——基于MediaPipe的八段锦姿态识别与指导系统,2021级沈慧等,2023年校级立项

(4)基于语音识别的中医药视频多语种字幕自动生成系统的研究,2020级吴雨璐等,2022年省级重点支持领域项目立项(本项目获2023年第17届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛省级一等奖)

(5)基于多模态知识图谱与语音识别的中医临床诊疗辅助系统2019级李荣耀等,2022年省级立项

(6)基于知识图谱的《黄帝内经》中医知识理论的可视化研究2018级谢炜豪等,2021国家级立项

(7)语音识别技术在中医药视频字幕中的研究与应用,2019顾天晴等,2021年省级立项

(8)一种基于机器学习的人脸情绪识别方法的优化与教学应用2018级宋佳等,2020年省级立项

(9)基于知识图谱的《灵枢经》文本信息特征的可视化研究,2017级陈莹璇等,2020年省级立项

(10)基于文本挖掘技术的中医古籍可视化研究—易经,2016级岑萧苹,2019年省级立项

(11)基于AI人机交互语音识别的针灸穴位动态识别系统, 2017级耿笑冉等,2019年校级立项

2、案例推广应用效果

案例依托医药数据挖掘与分析628实验室(实验室负责人刘秀峰教授)经过8年建设期后(2011-2018年),于2019年4月获得第九届广州中医药大学教育教学成果一等奖。

图5 案例获教学成果奖


2019-2023年为模式推广期,在5年推广期内大力加强与本院另外3个本科生实验室的联动建设 :医药信息检测与信号处理629实验室(实验室负责人曹东教授,成立于2011年)、医学数据分析与算法设计509实验室(实验室负责人谭定英副教授,成立于2019年)、医学大数据与人工智能206实验室(实验室负责人魏航博士,成立于2017年)。上述4个实验室均面向本科学生,在中医人工智能、算法研究、智能设备研发、中医文化走向全球等国家重点支持的领域,各个实验室发展方向各有侧重,同时跨专业、跨学科交叉融合,5年推广期在指导本科生发表高水平论文、参与国家级程序设计和算法大赛中医智能设备研发及中医文化全球推广传播方面师生均取得了一系列丰硕成果,此模式被证明为一种可行高效的本科生创新创业教学模式,易复制、易推广,对于培养当今互联网+时代综合双创型本科人才有很好的指导意义和借鉴价值。

图6 案例推广部分成果

综上所述,基于“师生共创、医工融合、创新创业”本科实验室的人才培养模式能够更好地满足以教师引导为前提的大学生创新创业能力培养,从根本上改变传统教学模式中的师生关系,充分地将新型师生关系展现,使得师生都能主动开拓自身知识领域,激发双方的潜在能力与可能性,实现了在人才培养形式上与传统教学的互补局面在未来的时间里,团队成员仍会持续地将此模式实行下去,一直会以发现问题、寻找方法、解决问题的步骤继续探索,完善人才培养闭环 达成本科生复合型创新型创业平台的目标。