臨床專業醫用高等數學模塊化教學改革研究

呂闖 種艷秋 張若東 馬野

摘 要 為培養優秀應用型醫學人才，針對目前各醫學院校醫用高等數學教學中存在的各種問題，提出模塊化教學改革方案。根據醫用高等數學課程本身的特點及醫學院校的學情，將教學內容分為理論、應用與MATLAB實驗三個模塊。根據三個模塊內容特點，分別采用不同的教學方法，以期達到學生減負、激發學習興趣、學以致用的目標。

關鍵詞 應用型人才；臨床專業；MATLAB；醫用高等數學；教學改革；多媒體；第二課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）23-0095-03

Abstract In order to cultivate excellent applied medical talents， in view of the various problems existing in medical higher mathematicsteaching in various medical colleges and universities， a modular tea-ching reform scheme is proposed. According to the characteristics of medical advanced mathematics course and the learning situation of medical college， the teaching contents are divided into three modules：theory， application and MATLAB experiment. According to the characteristics of the three modules， different teaching methods are adopted in order to achieve the goal of reducing the students' lear-ning burden， arousing the interest of learning and learning to use.

Key words applied talents； clinical speciality； MATLAB； medical advanced mathematics； teaching reform； multimedia； second class-room

1 前言

高等教育已由最初的精英教育步入大眾教育，社會各領域對優秀人才的要求日漸提高，高等教學必須改革創新，以適應新的人才培養需求。為培養優秀的應用型醫學人才，醫學院校的教學改革也是迫在眉睫。醫用高等數學是我國醫學院校中一門非常重要的基礎理論必修課程，其對學生后續相關基礎課程與專業課程的學習有著極其重要的影響。醫學要從定性方式轉向定量化方式發展，在這一過程中無疑要用到數學尤其是高等數學的理論思想與方法。

在我國的醫學院校，醫用高等數學課程的開設已近40年，但開設這門課程的重要性和必要性也是一直受到多數學生和小部分學者的質疑。經過多年來的教學改革與發展，醫用高等數學教學積累了很多寶貴的經驗。文獻[1-3]全面分析了我國當前醫用高等數學教學中存在的一系列突出問題，針對這些問題提出了具體的改革研究方案，把醫用高等數學課程改革推向新的高度。文獻[4-5]將MATLAB軟件引入醫用高等數學教學中，極大地激發了學生的學習興趣。

2 問題分析

課程設置方面的問題 為了培養優秀的應用型臨床醫學人才，各個醫學院校臨床專業在課程設置上也是煞費苦心。為了能使學生在學校學習期間學到更多的知識，掌握更多的臨床實踐技能，將來畢業以后能學以致用，必須要開設很多新理論課與實踐課，所以在課程設置上就要進行一系列大刀闊斧的改革。但是臨床專業總的課程學時是有規定的，要開設新的課程，那么原有課程必然要做相應的調整，主要是在學時設置方面。

當然，臨床專業的專業課與實踐技能課一般來說是不能壓縮學時的，故首當其沖的就是這些基礎課程，如醫用高等數學、醫用物理學等。最初，各醫學院校臨床專業一般把醫用高數數學設置為60學時（理論）的必修基礎課，但隨著新課程的開設，因學時緊張，一些院校臨床專業在課程設置時不得已，有的把學時設置為50學時必修基礎課，有的設置為40學時必修基礎課，有的設置為30學時的考查課。課程學時的減少，會嚴重影響教師的教學。因為理論知識是必須要講授的，除去理論授課學時，所剩學時十分有限，故而很少有教師去講授高等數學在醫學上的應用，在課堂上與學生進行交流互動，探討問題的時間也很少，這些都不利于培養應用型臨床醫學人才，也不利于學生的學習。

教學內容方面的問題 教學內容是教學的基礎。長期以來，醫用高等數學教學內容的改革從未間斷。但因其課程本身的特點，總的來說，內容改革是雷聲大、雨點小，沒有翻天覆地實質性變化。在教學內容上依然是強調微積分理論的講授，定理公式在數學本身上的運用，注重數學計算，嚴重忽略了高等數學的應用，尤其是在醫學上的相關應用，從而嚴重忽略了高等數學與臨床醫學的聯系。由于高數本身就是十分枯燥、理論性較強的課程，如果教學內容上不做一些相應的改革，根本不可能激發學生的學習興趣，學生的積極性也很難提高。在對臨床專業學生的調查分析中顯示，近83%的學生認為目前的教學內容枯燥乏味，理論性太強。這是十分不利于學生學習的，不利于應用型醫學人才的培養。學生學習知識是為了修學分，為了應付考試，為了學習而學習，很難達到學以致用的目標。

教學方法與手段方面的問題 教學方法是教學的關鍵。只有好的教學方法才能使教學達到事半功倍的效果。由于學時所限，目前的教學方法仍然比較單一，多以傳統的“灌輸式”的理論講授為主，課堂上教師更注重概念的講授，定理公式的證明與推導過程，學生獨立思考問題的積極性不高。教師是課堂教學的中心。學生只能是被動地學習，以聽記為主，很難真正參與課堂學習，成為課堂學習的主體。這樣的教學方法很難培養學生綜合分析問題和解決問題的思維方式與方法，不知道如何應用所學的理論知識去解決具體的實際問題。雖然個別教師偶爾也會用啟發式、案例式、探究式的教學方法，但是真的是少之又少。

在教學手段方面，目前各院校都是以板書和多媒體教學為主，在使用過程中存在的問題還是很多的。有的教師只用多媒體教學，幾乎不用板書，授課速度較快，學生反映說教師就像放電影一樣，根本跟不上教師的節奏。也有的教師只用板書，很少用多媒體教學，未能將新的教學手段和原有的板書教學有機地結合使用。

教師與學生方面的問題 教師乃是醫學院校培養應用型醫學人才的主要承擔者，在醫學院校各項職能的實現中起著至關重要的作用。在我國，絕大部分醫學院校的高數教師都是純數學專業出身，有著扎實的數學功底，但醫學知識相對十分貧乏，不能很好地把高等數學的理論應用到醫學當中。有的教師為了方便，就少講，或不講與醫學有關的知識點，這對于學習醫學的學生是十分不利的。

學生對高數課程重視程度不夠。臨床專業的學生認為自己是學醫學的，學不學高等數學應該沒什么關系，故而從主觀上就不重視該課程，以一種應付的心理去學習。再加之教學內容抽象深奧，教學方法單一，會直接導致學生學習興趣不濃，積極性不高，嚴重影響學習效果。

考核方面的問題 為了科學有效地評價教學效果與教學質量，考核方式至關重要。只有運用科學的、合理的考核方式，才能真實地反映教學效果與教學質量。目前，我國醫學院校醫用高等數學課程以期末考試為主、平時成績為輔的考核形式來確定學生的最后成績，一般期末考試占總成績的60%～80%，而平時成績約占20%～40%。

期末考試為閉卷考試形式，讓學生在規定時間內（一般時間為100分鐘）完成一套試卷。為了取得好成績，學生只能花費大量的時間記公式，大量做題，這就是傳統的應試考試，非常不利于應用型人才的培養。學生很少有時間去思考如何用高數的知識去解決醫學問題，對于培養學生的綜合分析問題、解決問題的能力極其不利。

平時成績主要包括平時作業、出勤率、期中測試、課堂表現、課堂提問、交流互動等，但是平時成績多數沒有具體的量化標準，一般以作業和期中測試為主給分，教師的主觀性傾向很強。而學生為了平時成績多得分，同學之間相互抄襲作業，期中測試相互抄襲現象十分嚴重。因此，平時成績其實已失去真實的意義，教師沒辦法，往往給的分數都差不多，根本區分不出優劣。

3 教學改革

課程設置改革 為達到預期的教學效果，培養優秀的應用型醫學人才，應徹底改變以往的課程設置。課程總學時設置為50學時，其中理論部分30學時，實踐部分20學時。理論部分講授微積分理論知識，主要由教師來完成。實踐部分包括10學時的分組討論教學和10學時的MATLAB實驗教學。分組討論教學主要研究微積分應用，尤其是在醫學中的應用，由教師和學生共同完成。MATLAB實驗教學主要介紹運用MATLAB軟件處理課程中的一些圖形繪制問題以及一些復雜的計算問題。

教學內容改革 培養應用型醫學人才，不僅要讓學生精通理論知識，更重要的是讓學生能夠運用所學理論知識解決具體的醫學問題。為此，把教學內容分為三個模塊，分別是理論模塊、應用模塊、MATLAB實驗模塊。三部分是統一的整體，理論是基礎，應用是重點，MATLAB是工具。理論是應用的前提條件，應用是理論的實踐，MATLAB是研究理論與應用的輔助工具。

在理論模塊，主要講授微積分的重點理論知識，此部分內容主要由教師獨立講授完成。因學時有限，會刪掉一些難度較大、與醫學實際應用無關的理論知識；對于一些復雜的定理的證明過程也不具體講解，只做簡單介紹即可；對于常用公式、導數公式、積分公式，也不要求學生死記硬背，因為期末考試將采取開卷考試，或者閉卷考試，但給出常用公式。這樣不僅可以大大減輕學生的負擔，而且能夠抵消學生因公式太多而產生的厭學心理，提高學習積極性。

在應用模塊，主要研究微積分理論的應用，尤其是在醫學中的應用，此部分內容由教師和學生共同完成。內容包括導數的應用、微分的應用、定積分的應用、微分方程的應用等。通過這些應用的學習，學生會發現高等數學是非常有用的工具，不但在理工科專業學習中需要用到高等數學的理論，就是醫學理論的研究也離不開高等數學。

在實驗模塊中，主要講授運用MATLAB軟件求解微積分，內容包括MATLAB基本操作，MATLAB計算數列與函數的極限、計算函數的導數與微分、計算函數的不定積分與定積分，MATLAB求解微分方程，MATLAB繪制一維與二維圖像等。通過學習軟件，學生發現原來復雜的計算問題用軟件來解決就變得十分簡單容易了，而且可以通過繪制圖形，直觀地觀察函數的形態，極大地激發了學習高數的興趣。

教學方法、手段改革 教學方法方面，采用小班授課，班級人數控制在30～50人之間，之后隨機將學生分為五個討論小組。由于不同模塊教學內容各有其特點，故可有針對性地對不同內容靈活采用不同的教學方法。

在理論模塊教學中，以問題式、啟發式教學方法為主。在每次課結束后，教師會布置下一次課的授課內容，讓學生課下以小組形式自主學習，下次上課過程中以提問的方式檢驗學生自主學習的情況。這樣的方式可以檢測學生自主學習的效果。

在應用模塊教學中，采用案例式的分組討論教學。每次新課前，教師會布置給學生具體的應用案例，讓學生以小組方式完成此案例。課上，每個小組派1～2名代表上臺講解案例求解過程，講解之后大家進行討論分析，最后由教師進行歸納總結。該方法不但能夠培養學生運用所學的微積分理論知識解決具體的醫學應用問題，而且對學生來說將來非常重要的團隊合作意識在這一過程中也極大地得到鍛煉。

在MATLAB實驗模塊教學中，主要采用演示教學法。通過計算機演示，教學生如何操作MATLAB軟件，如何運用MATLAB軟件計算極限、導數、積分，求解微分方程以及繪制函數圖像等。有了MATLAB軟件，學生再也不用害怕復雜的計算問題，這樣可以省下大量時間去鉆研如何運用微積分理論解決與醫學相關的問題。

在教學手段上，多媒體與板書結合使用。對于定義定理這些有關概念的知識點用多媒體講授，這樣可以節省時間；而對于定理證明，復雜難懂的公式推導，例題詳細講解，則可通過板書形式講授，這樣講解速度會慢一些，能給學生思考的時間，也便于和學生交流互動。

改善教師知識結構，改變學生觀念 針對醫學院校的高數教師醫學知識的匱乏，教師應從實際出發，盡快彌補自身的不足，適應醫學院校高等數學教學的要求。教師可以去旁聽和高數聯系密切的醫學專業的課程，也可上網查詢相關的資料，多多積累與醫學相關的案例。這樣在教學中就可以把醫學和高數緊密地聯系在一起，引導學生用微積分的思想方法去解決相關的醫學問題。興趣對于學生來說是至關重要的，如果學生對高數沒有興趣，很難想象他們能把高數學好。從表面來看，絕大多數學生都會認為醫學與數學應該沒有聯系，所以會認為學習高數對于專業課學習和以后的工作沒有用處。學生一旦形成這種觀念，那么也就難學好高數了。

因此，高數的第一堂課對于學生來說尤為重要，要在第一時間改變數學無用的錯誤觀念，激發學生的學習興趣。故而在第一堂課要重點講授高等數學的發展史，高等數學在各學科中的重要應用，尤其是在醫學中的應用，可以多舉一些醫學案例，告訴學生很多新興的課程，如生物計量學、循證醫學、藥物動力學等，都與高等數學以及概率論與數理統計密切相關。學生通過了解這些內容，會對高等數學產生濃厚的興趣，知道要想學好醫學，高等數學的學習是必要的。這樣就能讓學生科學地認識醫學與數學的關系，可以培養學生的醫學數學意識。

考核方式改革 采取終結性考核與過程性考核相結合的考核方式，均占考核總成績的50%。

終結性考核指在課程結束一周后進行結課考試，考試方式為閉卷考試，時間為100分鐘，主要考核學生對微積分基本理論的掌握情況，對基本運算技巧的熟練程度。

過程性考核分為三個部分，上機考試，占30%；分組討

論，占10%；平時作業，占10%。上機考試在課程的最后一次課時在機房進行，由任課教師出1～2道與醫學相關的綜合應用案例試題，因其求解過程相對復雜，也可能涉及圖像的繪制，故而要求運用MATLAB軟件求解。主要考核的是學生運用所學的微積分理論，利用MATLAB軟件解決與醫學相關的綜合性案例，同時也考查學生上機動手操作MATLAB軟件的能力。在這一過程中，不但能夠考核出學生對微積分理論掌握的程度，更能考核出學生實際的應用能力。

開展醫學數學建模第二課堂 課下成立醫學數學建模社團，主要由大二學生負責，大一學生以自愿方式報名參加，活動以邀請教師作報告、學生自己作報告的形式開展。活動以培養學生的自主學習能力為目標，鍛煉學生如何運用所學微積分理論及MATLAB軟件，通過建立相應醫學數學模型，解決一些醫學上的問題。成功地開展第二課堂活動，學生各方面的綜合素質必定有大幅度的提高，對將來我國醫學科研水平的提高大有裨益。

4 結語

總之，醫用高等數學教學改革任重而道遠。社會的飛速發展，科技的突飛猛進，對優秀人才的要求越來越高，高等教育面臨諸多研究問題亟待解決。因此，教學改革是一個持續改革發展的過程，沒有終點，永遠在路上。為了適應新的人才需求，必須在教學中不斷探索，不斷改革創新，積累經驗，從而推動臨床專業醫用高等數學教學取得更好的教學效果。

參考文獻

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