生物医学工程领域工程硕士研究生工程能力培养(以深圳大学为例)
硕士专业学位研究生既要具有基本理论知识和基本技术能力,同时还应具有较好的工程实践能力,为此,需要通过基础专业的课程学习,以及完整的工程实践训练(包括基本实践能力和高级工程实践能力的培养)以达到上述的目标。
1.基础专业课程学习
根据深圳大学生物医学工程领域工程硕士专业学位研究生培养方案以及专业方向制订具体而详细的个人培养方案。针对生命信息监护方向,除选择专业大方向规定的必选课程外,需要选择医学电子学、医学仪器设计、医学统计与医学信号处理等与研究方向相关的课程,尤其要根据课题方向确定选修课程。
2.基本实践能力培养
(1)以项目设计为依托的基本实践能力培养
基本实践能力的培养主要包括3个方面:
①硬件系统的培训与实践。
②软件系统的培训与实践。
③系统集成的培训与实践。
这些基础性的实践能力的培养依靠课程学习是不够的,都必须通过一个小项目实践开始。如针对上述的课程设计或者是心电测量的项目设计。
项目设计分成定义与方案策划、详细设计与测试、系统集成与验证3个阶段。
每个阶段都有相关文档输出和关键节点要求,按一个基于标准要求的方法开展实践,以培养同学的工程实践能力。
①项目的定义与策划。包括技术可行性分析、项目规格说明、系统方案设计。
②项目的详细设计与测试。包括硬件设计方案、硬件的详细设计、软件设计方案、软件详细设计、算法设计说明、硬件测试方案及报告、软件集成测试。
③项目的集成与验证验收。包括系统集成与验证方案、系统集成与验证过程报告。
(2)实践过程记录、跟踪与汇报
为了确保项目实现的可控以及实践的完整性,增加了过程实践记录、跟踪与汇报,由导师负责审批,并督促汇报,及时解决过程中的问题(表7-17)。
表7-17 实践过程记录与跟踪表
3.高级工程实践能力的培养
有了上述的工程基础,为进一步开始更深入的高级工程实践奠定了基础,通常会针对课题或一个更大的项目开展实践,上述的要求及过程跟踪会更加细致,同时对基础理论和工程化的要求也会更高,并且,真正的实践能力需要在项目中才会得到最大的锻炼。
(1)基础或应用基础类课题
通常是针对自拟的基础性或来自纵向研究课题。
课题策划和设计过程为:
首先是第一阶段的可行性分析,进行一个较长时间的调研和分析,这个可行性分析主要集中在理论和方法的调研上,输出一个完整的可行性研究报告,并进行论证与评审,之后进行多个方案的设计。
其次是开展详细设计和验证工作。按上述的基本过程展开,过程文档和节点都有关键性文档输出,过程记录和跟踪一定要保持完整,可使同学对医学仪器基础研究中的可追溯性、可靠性等概念有很好的理解。
(2)应用类项目
通常是针对自拟应用性,或来自横向的项目类课题。
项目策划和设计过程为:
首先是可行性分析。但是这个分析通常是集中在可实现性技术的调研和关键部件选型等,也要一个较长时间的调研和分析,输出一个完整的可行性研究报告,并进行论证与评审,之后进行优化方案设计。
其次是开展详细设计和验证工作,同时要求具有工程化的设计需求,按上述的基本过程展开,过程文档和节点都有详细的设计文档输出,过程记录和跟踪一定要保持完整,在整个项目过程中,风险分析与管理、标准要求、符合性设计与验证等需要贯穿整个项目过程,并在每个阶段和节点上有对应的文档要求,同时要增强工程化的设计要求,可使学生对医学仪器设计中的可追溯性、可靠性、可制造性等概念有很好的理解。
(3)项目设计过程的完整要求
①项目的定义与策划。包括技术可行性分析、项目规格说明、系统方案设计、风险分析与管理0.1、标准要求说明。
②项目的详细设计与测试。包括硬件设计方案、硬件的详细设计、软件设计方案、软件详细设计、算法设计说明、硬件测试方案及报告、软件集成测试、标准要求分解说明、风险分析与管理0.2。
③项目的集成与验证验收。包括系统集成与验证方案、系统集成与验证过程报告、标准符合性验证报告、风险分析与管理0.3。
4.校企联合培养
以学校与深圳本地企业“深圳市惟拓力医疗电子有限公司”联合培养的工程硕士为例。工程硕士课题为“医用呼吸二氧化碳、笑气和氧气测量系统的研制”,由双方合作拟订本课题,并安排了企业导师参与过程指导与监管。按上述要求及目标开展课题工作,在整个工程实践中主要完成3种气体测量模块的原型样机系统设计,进行基于标准要求的实验室验证,同时参与多气体自动校准工装的设计与实现。经历了以下的过程(包括每一阶段的输出结果):
第一阶段,课题的策划与可行性调研。主要在学校进行,输出结果为可行性报告、课题目标、技术要求说明和初步的设计方案。
第二阶段,课题的详细设计,主要在合作企业进行。输出结果为详细方案、硬件设计、软件设计和系统集成与测试方案等文档,并完成原理型样机。
第三阶段,课题的验证,主要在合作企业进行。输出结果为整机验证方案和验证报告,以及标准符合性说明等文档,同时撰写毕业论文。