物理學課程在醫學生理工素質培養中存在的問題及對策研究

劉志翔，嚴華剛，張海霞，熊華暉，劉志成，喀蔚波

1.首都醫科大學 生物醫學工程學院，北京100069；2.北京大學 醫學部，北京 100083

0 前言

現代醫學科學發展和技術進步的趨勢是多學科的交叉和融合，這決定了醫學教育應具有博雅寬厚的性質。完整的現代高等醫學教育應包含通識教育和醫學專業教育兩大方面，通識教育是自然人文基礎科學教育，而醫學專業教育包括基礎醫學教育和臨床醫學教育。通識教育直接關乎醫學生的理工素質，理學方法與工學技術是醫學科技創新的重要技術支撐，醫生對科學思維與方法的掌握程度決定了其發現問題的意識、能力與水平；醫生對工學技術與手段的了解程度決定了其通過學科交叉融合進行協同創新解決實際問題的描述與溝通能力。而通識教育作為醫學專業教育的起點，又關乎醫學生的專業素質及發展潛質，在醫學實踐過程中，醫生的問題發現能力和解決設計能力嚴重依賴其理工素質，醫生應該具備把原理產生于理學、方法與設備形成于工學的現代醫學技術合理、有效、安全地應用于醫學的實踐能力以及提升醫療科技水平的創新能力。

醫學生培養過程中理工素質教育的認識深度和實施效果直接影響其日后醫學實踐過程中科技創新能力的發揮。實際上，現代醫學科學發展和技術進步需要的是通識教育基礎之上的醫學專業教育，是倚重通識教育的醫學專業教育，是使受教育者以科學思維方法來學習其專業知識，并在具有精湛的專業知識同時又掌握跨學科的知識以及學科之間的聯系。這種具有深厚科學文化底蘊的醫學專業教育才能培養出有發展潛質的優秀醫學人才。

我國是醫學科技進步的享用大國，而不是醫學科技創新大國，其中部分原因與醫學活動的親歷者和醫學科技創新的建議者——醫生在其學生階段的理工素質培養效果欠佳密切相關。我國現代高等醫學教育中，醫學生理工素質培養主要存在著以下3個方面的問題。

1 來自受教育者方面的問題

1.1 入學前教育及引導不足

國外很多高等醫學院校的學生在進入醫學專業課程學習之前，一般都要接受2年或以上大學的通識教育的系統學習，就是說這些醫學生在進入醫學專業教育之前已具備了一定的“本科”水平的自然科學基礎，他們的醫學專業教育的起點（進入醫學專業學習之前的理工素質）遠高于我國絕大多數醫學院校學生的高中起點。我國醫學生理工素質入學起點較低，且由于高考制度的制約，很多學生在對專業缺乏足夠認識的情況下走進醫科院校，其中有致力于醫學事業的，也有為了考取大學不得已而為之的，有的學生進入醫科院校甚至為了躲避數學和物理學課程。

1.2 入學后重專業輕基礎，對理工素質培養認識不足

入學后醫學生重專業輕基礎，對理工素質培養在專業素質提升和未來事業發展的作用認識不足，嚴重影響了理工素質教育的效果。自然科學通識教育與醫學專業教育是互相促進，相輔相成的。通識教育有助于學生全面掌握自然界發展變化的一般規律，而這種規律同樣適用于醫學領域。不應僅從實用的觀點，狹隘地理解通識教育中的數理類課程的“工具”性作用，而應從兩個方面去理解數理類課程的教學目標：一是以課程為載體，使醫學生在掌握寬厚的自然科學知識的同時培養科學精神，樹立正確的科學觀，掌握科學的思維方法，提高分析問題和解決問題的能力，增加醫學生發展的潛力。二是應用自然科學知識去解決專業中一些具體的實際問題，當前應強調的是前者，包括從觀念上和實踐上。這就是數理化課程教學目標的二重性。

2 來自教育方面的問題

面向醫學生講授理工類課程的教師均來自于理工學科，醫學背景欠缺，缺乏聯系生物醫學知識的能力，存在“就一門課程講一門課程”的現象。

我國高等醫學院校現有的數理類課程設置、內容選取大多采用工科教學扒版模式，即工科簡版。沒有針對醫學教育的特點，醫學生所必須具備的理工素質課程體系，課程內容設計不合理，深入醫學并結合醫學實際的程度不恰當（基本不與醫學聯系或聯系過深），教學模式一成不變，教學手段簡單，這些都直接影響了學生學習的積極性，進而影響理工素質培養的效果。

考試方式單一、缺乏彈性，考試內容死板、成績評定標準單一，老師為了“考”而教，學生為了“考”而學，考用分離的后果必然要抑制學生主動性和創造性的發揮，不利于學生獨立思考能力和靈活運用知識能力的培養。

3 管理方面的問題

就全國高等醫學教育的整體情況來看，高等醫學教育設計和管理者對醫學生理工素質教育認識不全面，重視程度不夠，資源投入不足，國家職業資格考核缺少理工素質要求。

綜上影響醫學生理工素質培養的因素，在現行的教育體制下，我們針對承載醫學生理工素質和發展潛質培養的物理學教育進行了數年的研究，并在課程體系、課程內容、教學模式、考核方式、教師醫學素質提升等方面進行了系列的改革與實踐，以期改善醫學生理工素質培養質量。

4 進行的系列改革與實踐

4.1 調整課程內容體系，建立必修課與選修課相結合、理論課與實驗課相結合的新課程體系

在我們前期承擔的由全國高等學校教學研究中心組織、實施的教育科學“十五”國家規劃課題子課題—“21世紀中國高等學校農林/醫藥類專業數理化基礎課程的創新與實踐”醫藥類物理子課題的研究中，對醫藥院校的物理學課程教學狀況進行了深入調查，提出了在現代中國高等醫學教育體系中物理學課程的新概念定位—“公共基礎課程兼專業基礎課程”。明確了物理學課程在高等醫學教育中的作用—中國的高等醫學教育是高中起點的專業教育，醫學生的自然科學基礎與工程技術文化底蘊普遍較弱，物理學課程的作用就是補足醫學生自然科學文化基礎知識，增強醫學生自然科學文化素質，提升專業技能水平，使他們掌握物理學思維方法，了解依據物理原理形成的現代生物醫學技術方法與設備工作原理，為專業課程學習和將來從事醫藥臨床或科研工作奠定必要的物理學基礎，培養在現代生物醫學實踐中綜合邏輯分析、抽象思維、形象思維等研究方法開展工作的創新能力，培養醫學生科學素質。

依據該課程的定位和作用，我們建立了必修課與選修課相結合、理論課與實驗課相結合的新課程體系。理論課程偏重基礎。以講授基本概念、基本規律、基本方法、培養學生基本技能為主，在內容上結合實際，適當將與教學內容相關的新概念、新方法及新技術的應用，相關學科的現代知識有機地融入其中。重視思想、方法和規律的介紹。幫助學生確立正確的科學觀，掌握科學的思維方法，提高分析和解決問題的能力。實驗課兼顧生物醫學應用，實驗內容的設計原則為：以醫學測量和應用為主線，注重與理論課程中知識點、臨床實踐內容、醫學科研基礎的銜接。實驗內容涵蓋“驗證性基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗、演示實驗”等類別。

當前我國高等醫學院校針對本科醫學生普遍實行的教學計劃是在一年級開設數學、物理、化學等自然人文科學基礎課程或稱之為公共基礎課程的同時開設醫學基礎課程，這一年的公共基礎課程設置應該集中地體現醫學教育的寬厚博雅性質，教育的重心應該放在提升醫學生的科學素養上，而不應僅從實用的觀點，狹隘地理解為“工具”課程。

4.2 重新組織教學內容，出版相應教材，加強課程網站建設

根據課程定位，明確了理工素質教育課程內容的組織原則：知識體系完整，內容深度適當，專業結合恰當。考慮到一年級的醫學生處于醫學基礎階段，對醫學專業還沒有足夠的了解和認識，但已具備一定的醫學生物學基礎，也在關注“生物與生命”的內容，而“生理和生病”是他們的專業主體宿求，所以，在示例選擇方面盡可能以“生”為主線，適時適度地滲透適當的醫學內容，在提高學生學習興趣的同時使學生對物理知識、物理思想和物理方法在醫藥學中的應用有一定的感性認識，提高學生的科學素養。但避免將醫用物理學課程講授成醫學應用課程。實際上，在醫學生完成專業基礎課的學習后，再開設與專業素質培養相關的自然科學在醫學中應用的選修課程效果會更好。

在保證科學性，兼顧完整性，體現應用性、增加趣味性的原則下，進行新概念系列教材的編寫，制作適合醫學生特點的配套教學軟件。建設醫用物理學課程網站，同時通過與課程相關的圖片、動畫、視頻、電子教案等課程素材庫的建設，使課程網站成為傳統課堂教學的有益補充及互動性延伸，為學生的協作學習和自主學習提供具有指導性的幫助。

4.3 加強實驗教學課程建設

建設用于醫學生理工素質培養的具有經典與現代相結合、基本實驗方法和現代實驗方法相結合、物理學理論和醫學應用相結合的物理學教學實驗室，開設并研發適合醫學生的諸如“模擬CT”、“生物材料黏彈性研究”、“生物電信號檢測與處理”、“醫學圖像的獲取與處理”等新實驗教學項目，充分展示基礎學科理論密切聯系醫學應用的特點，滿足各類課程及第二課堂和學生科技創新活動的教學需求，增強學生在研學和實踐中學科交叉的意識和能力。

4.4 優化教學模式，改革考核方式

理論教學過程中，采用了有利于學生主動學習的教師課堂授課與指導學生課下自主、協作學習有機結合的教學模式；實施了能有效激勵學生學習的試卷和學習匯報等形式相結合的課程考核方式。通過多元化的教學方法和考核手段，激發學生的探索熱情和創新意識。從2010年開始，我們連續3年先后對2009～2011級臨床專業3個教學班總計302名學生的醫用物理學理論課教學進行了系統的改革和實踐，將原來的“單一課堂教學”授課方式調整為“課堂教學+協作學習+自主學習”多方位的授課方式；將“單一試卷”考核調整為“試卷+協作匯報+自主匯報”的綜合考核方式。3年的教學實踐取得的良好教學效果表明：在學生掌握知識和建立合理知識結構的基礎上，通過有效指導學生自主學習和協作學習，有意識地引導學生主動關注物理學與醫學和生命科學的聯系，可以培養學生解決問題的“工科思維”和嚴謹的“理科思維”能力；通過針對具體問題的研學，加深學生對學科交叉的理解和認識，鍛煉學生溝通協調、文獻查詢、歸納總結等能力；讓學生感受到理工素質培養對自己專業素質的提升和未來事業發展的意義。表1給出的是醫用物理學理論課程教學方式和考核方式改革實踐效果的問卷調查統計結果，九成以上的學生反映，在拓展知識面、資料查詢能力、溝通能力、分析問題解決問題能力、對物理概念和知識的理解及對物理學的興趣等方面有所提高，其中三四成的學生認為有明顯提高；將近半數的學生認為對物理學與醫學和生命科學的聯系的認識有明顯提高。

表1 問卷調查統計

在醫用物理學實驗教學中嘗試引入啟發式科學寫作（Science Writing Heuristic, SWH）的合作式、探究式教學方法，探索新的實驗教學模式和實驗報告記錄方式，在SWH方式教學中，教師給學生創造探究的氛圍，引導學生發現問題，積極思考，提出解決問題的方法，訓練學生發現和解決問題的能力，加強理工素質的培養；通過同學之間的合作探討，鍛煉學生的協作與交流能力。這種教學方式可充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。在實際的教學實踐中，學生參與熱情很高，主動思考交流，師生互動良好；在完成實驗報告方面，學生能主動對結論的證據、反思和探討部分進行較為深入地剖析，取得了很好的教學效果。

4.5 開展學生課外科技創新活動

堅持通過開放實驗室，加強開展第二課堂和學生課外科技創新活動，提高學生動手和多渠道獲取知識的能力，培養學生自主學習、協作學習的能力。堅持組織和指導學生參加各種競賽，訓練和提高學生獨立思考能力和靈活運用知識能力，激發學生的發展潛能，提升學生各方面的競爭意識和能力。

4.6 加強教學團隊建設

（1）提高教師自身綜合素養是提高醫學生理工素質的保障。為了提高教師隊伍綜合素質，特別是適應教學對象要求，增強教師的醫學基礎知識儲備，制訂了教師必修解剖學和生理學兩門課程，選修一門生物醫學課程并考核合格的制度，通過嚴格的“2+1”醫學課程學習與考核，充實授課教師醫學背景，提高授課過程中與生物醫學有效、合理結合的能力。

（2）積極組織教師參加各類教學會議，為教師提供各種交流進修和知識技能培訓的機會，開闊教師視野，促進教學和科研工作，真正做到“常教常新”。

（3）以教師科研促學生科研理工素質的培養。教師的科研水平直接體現了教師對于學科知識的駕馭能力。一方面，教師在掌握和研究學科知識的基礎上，對原有的知識進行更新，提升了自身；另一方面，教師又可以將科研成果應用到教學實踐活動中，把從單純講解理工知識的模式向面向學生需求、結合醫學案例講解理工知識的教學模式轉換。通過在教學中增加不同學科交叉點案例，提高了學生學習理工知識的興趣，增加了知識的說服力。同時，鼓勵教師帶動學生參加科研活動，激發學生學習的興趣，培養他們分析問題和解決問題的能力，開拓醫學專業學生的眼界，從而更好地培養醫學生的科學素質。

物理學本身作為一門研究物質基本結構、基本運動形式、相互作用和轉化規律的學科，它的基本理論、方法與技術已廣泛應用于醫學臨床及研究領域，對現代醫學科學的發展和科技的進步做出了重要貢獻，同時，物理學在人才的科學素質培養中具有重要的地位。研究和實踐表明：在現有的教育體制下，以課程定位為核心，以追求實際教學效果為手段，通過調整課程體系、課程內容、教學模式和考核方式，堅持開展學生課外科技創新活動和加強教師綜合素質的提升，可以增強學生在研學和實踐過程中學科交叉意識和能力、提高他們分析問題和解決問題的能力，為醫學生在未來的醫學專業學習、醫學研究及臨床工作中成為具有較高的科學和專業素質的醫學人才奠定堅實的基礎，對于高中起點的中國高等醫學教育水平的提高及中國醫學科技的發展和創新都具有重要意義。

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