新医科背景下纳米医学课程教学改革

范 博，刘玉龙，李利平,3，翟少东，张瑞平,△

(1山西医科大学第三医院医学实验中心， 太原 030001； 2山西医科大学药学院药剂学教研室； 3山西医科大学基础医学院化学教研室； △通讯作者)

2018年，教育部针对中国高等教育的现状提出了加快实施“六卓越一拔尖”计划2.0。其中，新医科建设是医学教育为了适应新一轮科技革命和产业变革的要求，由从治疗为主到向兼具预防治疗、康养的生命健康全周期的医学新理念、新结构、新模式、新质量和新体系的变革。新医科建设以医工理文融通、精准医学、转化医学、智能医学为特征，融合传统医学与人工智能、大数据等技术，强调了医科与多学科深度交叉融合、高水平的医学人才培养体系的基本建立[1]。因此，加快医学教育创新发展，实现传统医学教育向以医工、医理、医X交叉学科支撑的医学教育新模式转变，对于培养能够运用交叉学科知识解决未来医学领域前沿问题的高层次医学创新人才至关重要。

1 新医科背景下开设纳米医学课程具有重要意义

纳米医学是一门运用纳米技术的理论与方法，开展生物医学研究和临床治疗的新兴交叉学科，在生物技术、医药卫生和健康工程等方面均具有重要的研究价值和应用潜力。近年来，交叉学科建设的重要性日渐突出，已成为高等教育的持续发展部分[2]。智能化医疗的发展及复合型人才需求的提出，使医学教育模式从传统的生物医学为支撑向以医X交叉学科的新医科模式转变[3]。纳米医学作为生命科学与材料科学的交叉前沿，具有典型的医工融合特点。随着学科之间日趋交融，纳米技术对医学的渗透与影响显而易见：医学影像领域，开发基于光声成像、磁共振成像、PET成像、光学成像等成像手段的新型纳米探针，实现细胞和分子水平成像，可为疾病的精准诊断提供定性、定位、定量资料；生物医药领域，新型靶向纳米递送系统不仅能实现向病灶精准靶向递送药物，而且共负载成像对比剂/药物时可实现诊断治疗一体化以及图像引导下的治疗，有利于对药物疗效进行动态监测，实现精准给药方案；再生医学领域，研发促进组织再生和组织/材料界面融合的纳米材料，用于组织修复与替代的永久性植入物表面涂层、引导组织再生支架、结构性永久植入物、植入性治疗与监测用传感器等；外科手术辅助领域：基于纳米光学和纳米电子学技术发展智能仪器设备、手术机器人等；诊断工具方面：基于纳米流体和纳米加工技术，发展基因检验、超灵敏标记与检测技术、高通量和多重分析技术等[4,5]。由此可见，作为将纳米技术应用于医学领域的一门新兴交叉学科，纳米医学正加速更新着人们对于生命活动机制的认识，同时在重大疾病的早期诊断及治疗等方面推动着相关技术的不断发展。但是，我国针对纳米医学在重大疾病特别是癌症诊断和治疗方面的研究与发达国家相比仍存在一定的差距，需要加大基础研究力度和实现技术创新，逐步建立和健全我国在癌症诊断和治疗方面的标准，缩小与发达国家的差距。因此，纳米医学课程的设置有利于拓展学生知识面，推动医学教育创新发展，特别是该课程鲜明的学科交叉特征有助于培养学生运用交叉学科知识解决医学领域的前沿问题。

2 我校纳米医学课程教学现状及存在问题

纳米医学课程隶属于我校新医科背景下医工结合方向的纳米技术与生物医药课程群。为了帮助医学、药学相关专业的学生了解纳米医学的知识背景、发展状况和未来发展趋势，我校于2019年开设了纳米技术与生物医药课程群。该课程群由基础医学院、口腔医学院、医学影像学系联合推出，覆盖临床医学、药学、口腔、医学技术等专业，内容包括纳米材料的制备、表征以及在生物医药中的应用。其中，纳米医学课程主要介绍了纳米医学材料、纳米药物递送系统、纳米技术在成像诊断及体外检测中的应用以及生物医用高分子等。该课程旨在帮助学生获得纳米医学的基本知识，了解精准医学背景下纳米技术对于疾病的诊断、预防和精准治疗的意义，掌握研究本学科的一般方法并运用纳米技术解决传统医学技术难以解决的问题。通过课程学习，学生能够理解纳米医学的高度交叉性，融会贯通纳米技术、医学、药学及化学等学科与纳米医学相关的知识点，并了解纳米医学在生物医学工程和临床医学中的特殊地位和作用，进而培养和增强自身学习纳米医学的兴趣和社会责任感。

纳米医学课程打破了学科界限，为构建医工产学研融合创新体系以及医工结合共同体提供了有力支撑，也为学生从事高水平的医学科学研究搭建课程桥梁，对精准医学发展具有重要的推动作用。但是在教学过程中我们发现，纳米医学课程现阶段教学存在以下问题：①授课形式拘泥于以教师为中心、以课堂为中心的模式，学生接受的大多是理论知识，认识不够直接形象；②教学内容模块相互融合和渗透不足，课程缺乏多学科思维；③因学校未开设相关的实验课程，导致学生动手实践机会存在不足，对纳米医学的认识和理解不够深入；④调动学生主动学习方面有不足，填鸭式的输入让学生被动接受知识，无法激发学生的学习兴趣。因此，针对目前纳米医学课程存在问题，设计合适的教学情境，锻炼学生实验技能，培养学生学术思维，促进拔尖人才科学素养和创新能力的培养，推进课程改革势在必行。

3 基于医工融合的纳米医学课程建设主要思路和实施路径

3.1 以创新人才培养为中心积极开展课程建设的主要思路

在教育部提出发展新医科的背景下，人才培养目标和培养模式应顺应时代需求，着重落实“卓越医生教育培养计划2.0”，以进一步提高当前医学教育质量，树立符合新医科要求的医学教育理念。新医科将传统医学教育与更多的新兴和前沿学科进行有效整合，更加重视培养医学创新能力，对医学课程建设提出更高的标准[6,7]。新医科背景下，纳米医学课程不能仅仅立足于知识传授，更要培养学生的创新思维、自主学习和实践能力，特别是培养学生能够充分运用前沿技术解决临床中科学问题的能力。

纳米医学课程覆盖临床医学、药学、口腔、医学技术等专业。作为典型的交叉学科，纳米医学课程内容前沿性强，知识更新速度快，新的热点问题层出不穷，因此，教师在教学准备及授课过程中不能仅仅是医科与工科知识叠加，必须充分发挥医工融合特点，根据培养目标对学科知识进行有效融合，发挥1+1>2的作用。本课程在深度分析医学院学生学习特点和学科特点的基础上，一方面立足于丰富的医学资源，便于结合临床问题，另一方面，整合“医工复合型”师资力量，教师团队由具有临床医学、基础医学、化学材料、药学等多学科背景的教师组成，通过多元领域有效交叉，将教学内容、方法实践、教学主体等基本要素有机结合到一起，坚持医工结合、工为医用的教学特色，协同服务于学科教学目标。

3.2 项目驱动教学为手段，运用TBL教学法实施理论课和实践课教学，并有机融合课程思政

在纳米医学课程的教学活动中，教学团队以创新思维培养为目标，运用TBL教学法以项目驱动教学有效融合理论教学与实践教学。TBL(team-based learning)教学法是以团队为基础，由教师给出明确的学习方向，以解决问题为目标的教学方法[8]。项目驱动教学是以“项目”为中心，通过项目实施推动教学活动，在项目结束后形成一个较为完整的成果或作品[9]。因此，基于TBL教学法的项目驱动教学过程重视以学生为中心，通过分析问题和解决问题的学习过程，培养学生终身学习的能力。整个教学过程主要由项目导入、计划制定、计划实施、成果展示四个环节组成。首先，教学团队系统介绍纳米医学的基本概念、生物效应、纳米药物和纳米成像等知识，带领学生参观纳米生物医学实验室并且鼓励学生参与实验，激发学生的学习与探索热情。第二，教师根据学生知识和能力水平制定研究项目，明确项目任务，划分项目团队。项目选题以教师的科研项目、创新课题或竞赛项目为基础，注重趣味性、应用性和启发性相结合。依据项目的功能和性能指标划分项目模块，学生可根据兴趣组建研究团队，并领取项目的具体要求、完成时间和成果的评价方式等内容。第三，学生通过自主学习、小组协作学习等方式，阅读相关领域的文献，进行预实验操作，根据预实验结果制定实验方案及实施计划。第四，学生按照制定好的计划逐步完成项目任务，指导教师全程指导，实现教师和学生以及学生之间的针对项目执行过程中出现的问题进行讨论、探索和交流。第五，学生以小组为单位，在课堂上展示项目成果(文献汇报或实验成果)，通过教师评价、生生互评方式，反思学习过程。

通过以上教学过程，实现了本课程以教师为中心到以学生为中心的转变，理论环节和实践环节的有机统一，培养学生掌握专业知识和关键技能；通过项目驱动充分调动了学生的主观能动性，培养学生具有高尚医德、严谨工作态度和实事求是的工作作风，培育精益求精的敬业精神。因此，我们通过对纳米医学课程进行以创新人才培养为中心、项目驱动教学为手段并有机融合课程思政，有助于推进以注重培养学生的研究探索和学术交流为核心的纳米医学课程的教学改革，构筑强能力、精专业、厚基础的知识体系构架，对接医学、工科、理科交叉融通，促进学科与专业间的课程共享与师生交流，培养多学科背景的复合型高层次医学人才。基于理论与实践相结合模式的纳米医学课程势必为构建医工产学研融合创新体系以及医工结合共同体提供有力支撑，为学生从事高水平的医学科学研究搭建了课程桥梁，为推动地方医学院校大学生创新创业教育体系的发展添砖加瓦[10]。