物理学课程在医学生理工素质培养中存在的问题及对策研究

刘志翔，严华刚，张海霞，熊华晖，刘志成，喀蔚波

1.首都医科大学 生物医学工程学院，北京100069；2.北京大学 医学部，北京 100083

0 前言

现代医学科学发展和技术进步的趋势是多学科的交叉和融合，这决定了医学教育应具有博雅宽厚的性质。完整的现代高等医学教育应包含通识教育和医学专业教育两大方面，通识教育是自然人文基础科学教育，而医学专业教育包括基础医学教育和临床医学教育。通识教育直接关乎医学生的理工素质，理学方法与工学技术是医学科技创新的重要技术支撑，医生对科学思维与方法的掌握程度决定了其发现问题的意识、能力与水平；医生对工学技术与手段的了解程度决定了其通过学科交叉融合进行协同创新解决实际问题的描述与沟通能力。而通识教育作为医学专业教育的起点，又关乎医学生的专业素质及发展潜质，在医学实践过程中，医生的问题发现能力和解决设计能力严重依赖其理工素质，医生应该具备把原理产生于理学、方法与设备形成于工学的现代医学技术合理、有效、安全地应用于医学的实践能力以及提升医疗科技水平的创新能力。

医学生培养过程中理工素质教育的认识深度和实施效果直接影响其日后医学实践过程中科技创新能力的发挥。实际上，现代医学科学发展和技术进步需要的是通识教育基础之上的医学专业教育，是倚重通识教育的医学专业教育，是使受教育者以科学思维方法来学习其专业知识，并在具有精湛的专业知识同时又掌握跨学科的知识以及学科之间的联系。这种具有深厚科学文化底蕴的医学专业教育才能培养出有发展潜质的优秀医学人才。

我国是医学科技进步的享用大国，而不是医学科技创新大国，其中部分原因与医学活动的亲历者和医学科技创新的建议者——医生在其学生阶段的理工素质培养效果欠佳密切相关。我国现代高等医学教育中，医学生理工素质培养主要存在着以下3个方面的问题。

1 来自受教育者方面的问题

1.1 入学前教育及引导不足

国外很多高等医学院校的学生在进入医学专业课程学习之前，一般都要接受2年或以上大学的通识教育的系统学习，就是说这些医学生在进入医学专业教育之前已具备了一定的“本科”水平的自然科学基础，他们的医学专业教育的起点（进入医学专业学习之前的理工素质）远高于我国绝大多数医学院校学生的高中起点。我国医学生理工素质入学起点较低，且由于高考制度的制约，很多学生在对专业缺乏足够认识的情况下走进医科院校，其中有致力于医学事业的，也有为了考取大学不得已而为之的，有的学生进入医科院校甚至为了躲避数学和物理学课程。

1.2 入学后重专业轻基础，对理工素质培养认识不足

入学后医学生重专业轻基础，对理工素质培养在专业素质提升和未来事业发展的作用认识不足，严重影响了理工素质教育的效果。自然科学通识教育与医学专业教育是互相促进，相辅相成的。通识教育有助于学生全面掌握自然界发展变化的一般规律，而这种规律同样适用于医学领域。不应仅从实用的观点，狭隘地理解通识教育中的数理类课程的“工具”性作用，而应从两个方面去理解数理类课程的教学目标：一是以课程为载体，使医学生在掌握宽厚的自然科学知识的同时培养科学精神，树立正确的科学观，掌握科学的思维方法，提高分析问题和解决问题的能力，增加医学生发展的潜力。二是应用自然科学知识去解决专业中一些具体的实际问题，当前应强调的是前者，包括从观念上和实践上。这就是数理化课程教学目标的二重性。

2 来自教育方面的问题

面向医学生讲授理工类课程的教师均来自于理工学科，医学背景欠缺，缺乏联系生物医学知识的能力，存在“就一门课程讲一门课程”的现象。

我国高等医学院校现有的数理类课程设置、内容选取大多采用工科教学扒版模式，即工科简版。没有针对医学教育的特点，医学生所必须具备的理工素质课程体系，课程内容设计不合理，深入医学并结合医学实际的程度不恰当（基本不与医学联系或联系过深），教学模式一成不变，教学手段简单，这些都直接影响了学生学习的积极性，进而影响理工素质培养的效果。

考试方式单一、缺乏弹性，考试内容死板、成绩评定标准单一，老师为了“考”而教，学生为了“考”而学，考用分离的后果必然要抑制学生主动性和创造性的发挥，不利于学生独立思考能力和灵活运用知识能力的培养。

3 管理方面的问题

就全国高等医学教育的整体情况来看，高等医学教育设计和管理者对医学生理工素质教育认识不全面，重视程度不够，资源投入不足，国家职业资格考核缺少理工素质要求。

综上影响医学生理工素质培养的因素，在现行的教育体制下，我们针对承载医学生理工素质和发展潜质培养的物理学教育进行了数年的研究，并在课程体系、课程内容、教学模式、考核方式、教师医学素质提升等方面进行了系列的改革与实践，以期改善医学生理工素质培养质量。

4 进行的系列改革与实践

4.1 调整课程内容体系，建立必修课与选修课相结合、理论课与实验课相结合的新课程体系

在我们前期承担的由全国高等学校教学研究中心组织、实施的教育科学“十五”国家规划课题子课题—“21世纪中国高等学校农林/医药类专业数理化基础课程的创新与实践”医药类物理子课题的研究中，对医药院校的物理学课程教学状况进行了深入调查，提出了在现代中国高等医学教育体系中物理学课程的新概念定位—“公共基础课程兼专业基础课程”。明确了物理学课程在高等医学教育中的作用—中国的高等医学教育是高中起点的专业教育，医学生的自然科学基础与工程技术文化底蕴普遍较弱，物理学课程的作用就是补足医学生自然科学文化基础知识，增强医学生自然科学文化素质，提升专业技能水平，使他们掌握物理学思维方法，了解依据物理原理形成的现代生物医学技术方法与设备工作原理，为专业课程学习和将来从事医药临床或科研工作奠定必要的物理学基础，培养在现代生物医学实践中综合逻辑分析、抽象思维、形象思维等研究方法开展工作的创新能力，培养医学生科学素质。

依据该课程的定位和作用，我们建立了必修课与选修课相结合、理论课与实验课相结合的新课程体系。理论课程偏重基础。以讲授基本概念、基本规律、基本方法、培养学生基本技能为主，在内容上结合实际，适当将与教学内容相关的新概念、新方法及新技术的应用，相关学科的现代知识有机地融入其中。重视思想、方法和规律的介绍。帮助学生确立正确的科学观，掌握科学的思维方法，提高分析和解决问题的能力。实验课兼顾生物医学应用，实验内容的设计原则为：以医学测量和应用为主线，注重与理论课程中知识点、临床实践内容、医学科研基础的衔接。实验内容涵盖“验证性基础实验、综合性实验、设计性实验、演示实验”等类别。

当前我国高等医学院校针对本科医学生普遍实行的教学计划是在一年级开设数学、物理、化学等自然人文科学基础课程或称之为公共基础课程的同时开设医学基础课程，这一年的公共基础课程设置应该集中地体现医学教育的宽厚博雅性质，教育的重心应该放在提升医学生的科学素养上，而不应仅从实用的观点，狭隘地理解为“工具”课程。

4.2 重新组织教学内容，出版相应教材，加强课程网站建设

根据课程定位，明确了理工素质教育课程内容的组织原则：知识体系完整，内容深度适当，专业结合恰当。考虑到一年级的医学生处于医学基础阶段，对医学专业还没有足够的了解和认识，但已具备一定的医学生物学基础，也在关注“生物与生命”的内容，而“生理和生病”是他们的专业主体宿求，所以，在示例选择方面尽可能以“生”为主线，适时适度地渗透适当的医学内容，在提高学生学习兴趣的同时使学生对物理知识、物理思想和物理方法在医药学中的应用有一定的感性认识，提高学生的科学素养。但避免将医用物理学课程讲授成医学应用课程。实际上，在医学生完成专业基础课的学习后，再开设与专业素质培养相关的自然科学在医学中应用的选修课程效果会更好。

在保证科学性，兼顾完整性，体现应用性、增加趣味性的原则下，进行新概念系列教材的编写，制作适合医学生特点的配套教学软件。建设医用物理学课程网站，同时通过与课程相关的图片、动画、视频、电子教案等课程素材库的建设，使课程网站成为传统课堂教学的有益补充及互动性延伸，为学生的协作学习和自主学习提供具有指导性的帮助。

4.3 加强实验教学课程建设

建设用于医学生理工素质培养的具有经典与现代相结合、基本实验方法和现代实验方法相结合、物理学理论和医学应用相结合的物理学教学实验室，开设并研发适合医学生的诸如“模拟CT”、“生物材料黏弹性研究”、“生物电信号检测与处理”、“医学图像的获取与处理”等新实验教学项目，充分展示基础学科理论密切联系医学应用的特点，满足各类课程及第二课堂和学生科技创新活动的教学需求，增强学生在研学和实践中学科交叉的意识和能力。

4.4 优化教学模式，改革考核方式

理论教学过程中，采用了有利于学生主动学习的教师课堂授课与指导学生课下自主、协作学习有机结合的教学模式；实施了能有效激励学生学习的试卷和学习汇报等形式相结合的课程考核方式。通过多元化的教学方法和考核手段，激发学生的探索热情和创新意识。从2010年开始，我们连续3年先后对2009～2011级临床专业3个教学班总计302名学生的医用物理学理论课教学进行了系统的改革和实践，将原来的“单一课堂教学”授课方式调整为“课堂教学+协作学习+自主学习”多方位的授课方式；将“单一试卷”考核调整为“试卷+协作汇报+自主汇报”的综合考核方式。3年的教学实践取得的良好教学效果表明：在学生掌握知识和建立合理知识结构的基础上，通过有效指导学生自主学习和协作学习，有意识地引导学生主动关注物理学与医学和生命科学的联系，可以培养学生解决问题的“工科思维”和严谨的“理科思维”能力；通过针对具体问题的研学，加深学生对学科交叉的理解和认识，锻炼学生沟通协调、文献查询、归纳总结等能力；让学生感受到理工素质培养对自己专业素质的提升和未来事业发展的意义。表1给出的是医用物理学理论课程教学方式和考核方式改革实践效果的问卷调查统计结果，九成以上的学生反映，在拓展知识面、资料查询能力、沟通能力、分析问题解决问题能力、对物理概念和知识的理解及对物理学的兴趣等方面有所提高，其中三四成的学生认为有明显提高；将近半数的学生认为对物理学与医学和生命科学的联系的认识有明显提高。

表1 问卷调查统计

在医用物理学实验教学中尝试引入启发式科学写作（Science Writing Heuristic, SWH）的合作式、探究式教学方法，探索新的实验教学模式和实验报告记录方式，在SWH方式教学中，教师给学生创造探究的氛围，引导学生发现问题，积极思考，提出解决问题的方法，训练学生发现和解决问题的能力，加强理工素质的培养；通过同学之间的合作探讨，锻炼学生的协作与交流能力。这种教学方式可充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。在实际的教学实践中，学生参与热情很高，主动思考交流，师生互动良好；在完成实验报告方面，学生能主动对结论的证据、反思和探讨部分进行较为深入地剖析，取得了很好的教学效果。

4.5 开展学生课外科技创新活动

坚持通过开放实验室，加强开展第二课堂和学生课外科技创新活动，提高学生动手和多渠道获取知识的能力，培养学生自主学习、协作学习的能力。坚持组织和指导学生参加各种竞赛，训练和提高学生独立思考能力和灵活运用知识能力，激发学生的发展潜能，提升学生各方面的竞争意识和能力。

4.6 加强教学团队建设

（1）提高教师自身综合素养是提高医学生理工素质的保障。为了提高教师队伍综合素质，特别是适应教学对象要求，增强教师的医学基础知识储备，制订了教师必修解剖学和生理学两门课程，选修一门生物医学课程并考核合格的制度，通过严格的“2+1”医学课程学习与考核，充实授课教师医学背景，提高授课过程中与生物医学有效、合理结合的能力。

（2）积极组织教师参加各类教学会议，为教师提供各种交流进修和知识技能培训的机会，开阔教师视野，促进教学和科研工作，真正做到“常教常新”。

（3）以教师科研促学生科研理工素质的培养。教师的科研水平直接体现了教师对于学科知识的驾驭能力。一方面，教师在掌握和研究学科知识的基础上，对原有的知识进行更新，提升了自身；另一方面，教师又可以将科研成果应用到教学实践活动中，把从单纯讲解理工知识的模式向面向学生需求、结合医学案例讲解理工知识的教学模式转换。通过在教学中增加不同学科交叉点案例，提高了学生学习理工知识的兴趣，增加了知识的说服力。同时，鼓励教师带动学生参加科研活动，激发学生学习的兴趣，培养他们分析问题和解决问题的能力，开拓医学专业学生的眼界，从而更好地培养医学生的科学素质。

物理学本身作为一门研究物质基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科，它的基本理论、方法与技术已广泛应用于医学临床及研究领域，对现代医学科学的发展和科技的进步做出了重要贡献，同时，物理学在人才的科学素质培养中具有重要的地位。研究和实践表明：在现有的教育体制下，以课程定位为核心，以追求实际教学效果为手段，通过调整课程体系、课程内容、教学模式和考核方式，坚持开展学生课外科技创新活动和加强教师综合素质的提升，可以增强学生在研学和实践过程中学科交叉意识和能力、提高他们分析问题和解决问题的能力，为医学生在未来的医学专业学习、医学研究及临床工作中成为具有较高的科学和专业素质的医学人才奠定坚实的基础，对于高中起点的中国高等医学教育水平的提高及中国医学科技的发展和创新都具有重要意义。

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