生物医学工程系 本科人才培养方案

一、院系概况

南京大学现代工程与应用科学学院以物理、化学、材料等物质科学学科为基础,以南京大学固体微结构物理国家重点实验室和配位化学国家重点实验室为依托,引进国内外材料、光学、能源、生物医学工程等领域知名专家学者及团队而组成,是面向国家重大技术需求和战略新兴产业,围绕新材料、新能源、信息产业、生物技术等开展专业建设和人才培养的新型工学院。工学院除拥有材料物理与化学国家二级重点学科,材料科学与工程江苏省一级重点学科,材料科学与工程博士后流动站外,还拥有材料科学与工程和光学工程两个博士授权一级学科点。学院的宗旨是以物理、化学、生物、医学以及信息科学为基础,瞄准现代工科的学术前沿,解决人类对健康、能源、材料、信息等方面的重大需求问题, 培养现代工程与应用科学的高层次人才。

生物医学工程(Biomedical EngineeringBME)是一门理、工、生、医多学科交汇融合的交叉学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。生物医学工程、创新药物和现代疾病诊断与治疗的关键核心技术紧密相关,是国家战略性新兴产业发展的支撑学科之一。该学科“将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的定量规律,并用以维持、改善、促进人类健康”,其发展动因来自于医学和医疗技术进步的需求和生物医学工程产业发展的需要。

作为完整的现代学科,生物医学工程崛起于20世纪60年代,融合了生物、医学、工程等学科的知识,注重研究生物医学中的工程问题,同时用工程的手段和方法来解决医学、生物学中提出的问题,包括探索生物医学和生命科学中的科学规律,同时发展新的手段,包括医疗器械与设备、疾病诊断与治疗技术、人工器官等来造福人类健康。其研究领域包括各种生物电子学、医学影像图像处理、生物信号、生物材料、生物力学、人工器官、疾病诊断与治疗技术,以及纳米生物技术、组织工程和再生医学等。

过去的几十年中,生物医学工程学发展了基本概念,创造了从分子到器官的多个层次上的众多知识,发展了大量有关生物技术、材料、工程、植入体、器械和信息技术领域的创新方法,取得了巨大的进步。同时,几乎所有的世界一流大学都设立了生物医学工程专业或相关的实验室,在我国,也有超过100所大学开设了生物医学工程专业。2009年,在原材料科学与工程系的基础上,南京大学成立了现代工程与应用科学学院,并于2011年正式建立了生物医学工程系,开设生物医学工程本科专业(医疗工程类),从2012年开始招生,初期招生规模20/年。

二、本科人才培养指导思想

生物医学工程系以解决生物工程与医疗工程前沿和国家需求的重大工程问题为目标,发挥南京大学综合学科优势,发展原创性的材料科学所需的技术、原理和方法,建立“以工为目标、以理为基础,理工融合”的具有南大特色的生物医学工程学科。以典型应用与系统集成为牵引,瞄准科技前沿与国家需求,以学科建设带动人才培养的发展。

生物医学工程系的人才培养目标是培养适应未来社会发展的科学家和工程师。围绕这一目标,人才培养体系建设的原则是,既体现鲜明的工学特色,又继承南京大学重视基础、系统扎实的传统特色,在注重数理基础的同时,大力加强工程技术基础课与专业课建设,加强工程技术创新能力和实践能力的训练。培养出不仅具有深厚的理论基础,又具有很强的实践能力的新型人才,提升毕业学生在工程技术界的竞争力。

三、培养目标与思路

本专业的目标是培养具有扎实的理论基础和专业素质、良好的综合能力和创新意识的生物医学工程领域的高素质、引领型复合人才。毕业生受到自然科学、工程科学、生命科学、医学领域的跨学科训练,具备全面的文化素养、合理的知识结构、良好的国际化视野和竞争力,能够运用理论分析、实验研究和工程设计等手段解决生物医学工程领域的基础与应用问题。

围绕这一目标,以学科建设思路为指南,开展生物医学工程本科人才培养模式、方法与教学体系建设,实现“理工融合、以工为方向、以理为基础”的人才培养思路。本专业学生主要学习必需的数学、物理、化学、材料学、生命科学和医学专业的基础知识,系统学习信息技术、电子技术、工程设计、医学观察等基本技能,学习生物医学工程的基本理论和现代医疗技术方向的专门知识,受到理论分析、实验技能、计算机应用和医学观察等基本能力的综合训练,并接受一定的专业交流和实践培养,具有多学科交叉应用能力、较强的创新意识和良好的国际化视野;在个人素质方面,具有全面的文化素质、良好的知识结构和较强的社会适应能力,并具有良好的语言(中、英文)运用能力及正确的伦理道德思想。

按照南京大学“三三制”人才培养的整体框架,生物医学工程系的本科毕业生将获得在生物医学工程领域继续深造并从事前沿科技研发、以材料、生命科学及医学基础理论与实践能力为基础跨学科发展以及进入行业发展或创业三种个性发展途径。生物医学专业毕业生主要面向从事生物医用材料、组织工程、纳米医学、再生医学以及生物能源等研究的科研机构或高校(攻读研究生学位),以及生物医学工程相关的工程技术、产业或管理部门从事应用研究、技术开发或管理工作。

四、专业介绍

生物医学工程系目前拥有一个本科专业:生物医学工程。

生物医学工程专业于201110月正式成立。经过一年左右的建设,初具一定的规模。现有教授、副教授共7名,其中“千人计划”教授1人,青年千人2人,江苏省特聘教授产业教授1名。目前在生物材料、生物医学影像、分子工程与纳米医学等方向已有若干颇具影响力的成果。生物医学工程专业将瞄准学科前沿和国家重大需求, 围绕具体的研究方向如:生物材料与组织工程 ;分子工程与纳米医学 ;细胞工程与再生医学 ;生物医学影像;生物医学信息与系统生物学 ;生物能源与合成生物学等开展生物医学工程领域的科学研究与人才培养。

五、课程体系

教学计划,按通识通修课程、学科专业课程、开放选修课程三大模块设置:

第一阶段为通修通识课程,强化数学、计算机、英文训练。除政治与品德修养类课程外,还包括大学体育、大学数学及大学英语等课程,另外还包括不少于14个学分的文化素质选修课程。总学分为59,总周学时61

第二阶段为学科专业课程,包括学科平台课程与专业核心课程两部分。本专业的课程设置上强调数理、工程、生命、医学等各学科的基础知识,重视材料学、工程设计、电子与信息技术、医学观察与实践、人文和医学伦理等学科的交汇融合,培养能综合应用数理和工程技术的基础知识和方法来创造性地满足现代医疗工程中的研究和应用需求的复合型人才。课程设置上强调数理、工程、材料学为基础;生命科学和医学为必备;理、工、医、文(伦理)相结合。主要包括:

科学与工程基础类课程:大学物理、电路分析与电路分析实验、概率论与随机过程等;

主干课程设置包括模拟电路及模拟电路实验,生物医学导论、生物医学电子学、生物医学成像原理与仪器、生理学、解剖学等课程。

总学分为43,总周学时54

第三阶段为开放选修课程和专业训练阶段,结合在专业实验室和毕业论文中的研究训练,有针对性地选修专业课程。积极鼓励学生参与教师的学术研究,使学生尽早接触材料科学研究的最前沿。立足现代医疗工程型生物医学工程的专业定位,设置分子工程与纳米医学、组织工程与再生医学、基因工程、Problem Based Learning等专业课程,深化学生在本专业的学习。在此基础上增加生物、化学及医学类课程,如生命科学课程:强调基础知识和本学科领域内公知知识的积累,主要包括大学化学及实验、材料有机化学、生物化学及实验、细胞与分子生物学、生物物理与生物学等;医学类课程:强调通识型医学和医疗知识的积累,主要包括病理学、免疫学及实验等课程;强调数理、工程、材料等基础知识与生命科学和医学知识的相互渗透和融汇,此外,还针对工程学科的背景,加强工程实践能力的培养。这些内容主要安排在暑期学校进行,包括机械设计、金属材料加工、计算机制图,以及到医院、医疗研究机构等单位及相关企业的短期实践。按照南京大学“三三制”本科人才培养框架,在该阶段学生可按照功能材料领域继续深造并从事前沿科技研发、以材料科学基础理论与实践能力为基础的跨学科发展以及进入行业发展或创业三种个性发展途径自主选择选修课程。总学分为45,总周学时48-50


六、培养规格与路径

生物医学专业的学生是德、智、体、美等全面发展的,掌握较系统的生物医学的基本理论、基本知识、基本技能,并掌握一定的企业管理知识,受到基础研究和应用研究的初步训练,具有良好的科学素养和教学、研究、开发和管理能力的人才。

修业年限:4

授予学位:工学学士

素质要求:(1) 文化科学素质: 科学、公正、客观、民主的科学精神,良好的学风和人文素质;(2)业务素质:数、理、化,计算机,英语基础扎实,思路开阔,善于独立思考,勇于创新,有较强的社会及专业适应性;(3)身体和心理素质:具有健康的身体和良好的心理素质。

知识结构:(1)具备学习本专业所需的数学、物理、化学、计算机知识及外语,并适当学习一些文科课程,熟悉有关知识产权及生物医学工程的安全条例、法律法规;(2)系统、扎实地掌握生物医学工程的基本理论、基本技能与方法,受到比较严格的科学思维和科学实验的训练,具有一定的生物医学工程科学专项知识和应用性知识,了解生物医学工程的前沿、应用前景;(3)掌握相邻专业的一般原理和知识,如材料学、电子学、医学、生命科学等。

技能结构:(1)语言表达能力:能准确清晰地运用汉语组织、表达思想、写作论文,较为熟练地掌握英语,并能阅读本专业的英文文献,熟悉文献查询的基本方法。(2)计算机能力:能熟练掌握常用软件的使用方法,熟悉计算机网络的使用和资料检索,具备简单应用程序的编写能力。(3)实验能力:掌握生物医用材料制备和表征、化学制备与分析等方向的基本实验原理和技能,具备一定的专业实验设计能力。

生物医学工程专业学生本科阶段必须修满包括通修课程、学科平台课程、专业课程和开放选修课程在内的累积154学分才能毕业。

生物医学工程系按照大类统一招生,第一阶段按照现代工程与应用科学学科平台统一授课,即选择学校通识教育课程和学科平台课程。第二阶段分流到生物医学学专业。

(一)通识教育(大类培养阶段)

强化数学、英文训练。其中政治与品德修养类课程16个学分,大学体育4个学分,大学数学修读第一层次共14个学分,大学英语修读层次一、二共8个学分,另外还包括不少于14个学分的文化素质选修课程。总学分要求为59

(二)专业教育(专业培养阶段)

分流时间:第二学期结束时进行分流,进入生物医学专业进行学习。

分流方法:原则上按照学生志愿,兼顾专业协调发展加以引导。

根据生物医学工程专业特点,准入准出条件如下:

1)专业准入

要求进入生物医学工程专业学习以修读本专业学士学位的学生,必须具备大学数学、英语及一定的物理学的基础。所需具体的准入条件为修读以下课程并取得相应学分:

(1)  普通物理:力学、热学,5个学分;大学物理实验,2个学分。

对于跨院系进入本专业的学生,需根据上述分流条件,组织准入考核,通过转系考核者予以批准准入生物医学工程专业学习;生物医学工程可接受本专业总人数的15%跨院系学生进入本专业。

2)专业准出

生物医学专业的本科毕业生在完成准入条件所规定专业课程的基础上,需要完成下列专业课程的系统学习并取得相应的学分,通过毕业论文答辩后方可申请本科学位:

(1) 生物医学工程基础理论与技能:生物医学工程导论,3个学分;生物医学电子学,3个学分;生物医学成像原理与仪器,4个学分。

(2) 物理类:电磁学,3个学分;光学,3个学分。

(3) 电子类:电路分析及实验,4个学分;模拟电路及实验,4个学分。

(4) 生物类:生理学,4个学分;解剖学,3个学分。

(5) 数学及计算机类:概率论与随机过程,3个学分;C语言程序设计与数据结构,3个学分。


(二)多元发展(多元培养阶段)

1.学术类人才培养:

本专业升学:需修读本专业指定选修的全部31个学分的课程,另需完成以本专业选修课程为主的14个学分选修课程,其中包括现代工学院研究生一年级专业课4学分课程。

(1)研究生阶段开放课程目录

生物医学工程研究前沿: 2学分

生物医学工程进展: 2学分

医疗技术与器械: 2学分

转化医学:2学分

纳米材料科学:2学分

材料热力学:2学分

微纳光子学:2学分

荧光光谱与超分辨成像:2学分

(2)修读生物医学工程学科免试研究生需修读以下指定选修课程并取得相应学分,对考研学生建议选修以下指定选修课程。

大学化学:3学分

大学化学实验:2学分

材料有机化学:3学分

高分子材料科学:3学分

生物化学:4学分

生物化学实验:2学分

分子工程与纳米医学:3学分

组织工程与再生医学:4学分

Problem Based Learning3学分

细胞生物学:2学分

分子生物学:2学分

2.交叉复合类人才培养:

1)需完成45个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

2)第二专业课程修读要求

第二专业学习是指全日制本科生在确保修读完成主修专业(第一专业)之外,按照另一专业(第二专业)的培养方案和教学计划修完相关课程,获得相应证书的学习方式。第二专业课程包括所有专业准入准出课程。学生修完第二专业规定课程,成绩合格,可申请南京大学第二专业证书。未能修完全部第二专业规定课程,但修完该专业课程30个学分以上(含30),成绩合格者,可申请南京大学副修专业结业证书;跨学科修完某专业学科专业课程40个学分以上(含40),成绩合格者,可申请南京大学双学位证书。

3.就业创业类人才培养:

完成本专业24个指定选修课程的学分及21个选修课程学分的学习,在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。建议修读以下就业创业课程:

知识产权与产业化

材料与社会

七、毕业和获得学位要求

生物医学专业学生本科阶段必须修满包括通修课程、学科平台课程、专业课程和开放选修课程及毕业论文在内的累计154个学分,达到准出标准才能毕业并获得相应的学位。

八、导学指南



专业学术类

交叉复合类

就业创业类

材料物理专业

通识教育

1)政治与品德修养类课程16个学分

2)大学体育4个学分

3)大学数学修读第一层次共14个学分

4)大学英语修读层次一、二共8个学分

5)军事教育3个学分

6)不少于14个学分的文化素质选修课程。

专业教育

1) 物理类课程:力学、热学,光学、电磁学。

2)生物医学工程基础理论与技能:生物医学工程导论、生物医学电子学、生物医学成像原理与仪器。

3) 电子类:电路分析及实验、模拟电路及实验。

4) 生物类:生理学、解剖学。

5) 数学类:概率论与随机过程。

6) 计算机类:C语言程序设计与数据结构。

多元发展

1)31个学分指定选修课程:

大学化学、大学化学实验、材料有机化学、高分子材料科学、生物化学学、生物化学实验、Problem Based Learning、分子工程与纳米医学、组织工程与再生医学、细胞生物学、分子生物学

2)本院研究生一年级专业课4学分课程

3)本专业选修课程为主的10个学分选修课程

完成45个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

1)完成本专业24个指定选修课程的学分

2)完成本专业课程为主21个选修课程学分的学习

3)在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。

4)四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。

九、教学计划模板

“生物医学工程专业教学计划”