成 果 完 成 人               刘志成 李林 张海霞 刘志翔 童隆正

　　成 果 完 成 单 位          首都医科大学

　　【提出问题：怎样才能有效地提高我国医学科技创新水平？】

　　事实证明，理学方法与工学技术的进步极大地促进了现代医学科技的发展与进步。理学方法与工学技术是医学科技创新的重要技术支撑。医生对理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进行协同创新解决实际问题的描述与沟通能力。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唯一亲历者——医生在其学生阶段的理工素质培养效果不佳有密切关系。

　　【分析医学生理工素质教育现状和存在的问题】

　　我国高中起点的高等医学教育决定了医学生理工素质的入学起点较低。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。医学生重专业轻基础，感受不到理工素质培养对自己未来事业发展的影响程度，这严重影响了理工素质教育的效果。面向医学生授课的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。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实）；教学方式一成不变，手段简单严重影响课程教学效果。成绩评定标准单一、考试方式固定、考试内容死板，教师自由空间小，存在老师为了“考”而教，学生为了“考”而学的现象。考用分离现象严重。

　　面对以上的影响医学生理工素质的因素，我们针对医学高等教育中承载医学生理工素质培养的教育模块进行了数年的研究，并在课程体系、课程内容、教学方法、考核方式、教师医学素质提升等方面进行了深入的研究与实践。

　　【解决问题的方案与实践】

　　调整课程内容体系，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。

　　。理论课程偏重公共基础。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，在内容上更加结合实际的同时，适当将重大理论发现的过程，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。医用物理学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的衔接，与临床实践的内容衔接，与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。数学实验课以数学软件为技术支持、数学建模为主要方法，相关生物医学问题为研究对象，体现数学在生物医学中应用的方法学问题。

　　表1：选修课程简介

分类	课程名称	学时	课程功能描述
数 　　 　　学 　　 　　类	数学•维他命	36	介绍一些医科大学生应该知道也有可能了解的数学思想、知识与技术。
	数学实验与数学建模 　　（实验选修课）	36	学习数学软件的一些应用、数学建模的基本方法。
	计算方法	54	学习数值计算的一些基本方法。
	医用数据挖掘	27	学习数据挖掘的基本方法及其在处理医学数据中的应用。
	生物信息概论	36	介绍生物信息学的基本概念和基本知识，让医学生了解并掌握生物信息学处理问题的方法和技术，学会使用相关的软件。
物 　　理 　　类	激光医学	36	介绍激光的产生原理，激光在医学中的应用
	生物力学	36	介绍生物力学的基本概念、前沿的发展状况，在医学中的应用。
	放射物理学	36	介绍电离辐射的产生机制和与物质相互作用及其减弱规律及其生物效应的作用机理；介绍辐射防护方法。
计 　　 　　算 　　 　　机 　　 　　类	数据结构	54	在学生掌握计算机加工的数据对象的特性的分析方法的基础上，熟悉数据结构、存储结构以及相应的算法
	操作系统	54
	医学模糊决策	36	通过使学生掌握模糊数学的基本概念和运算，从而能将它们用于医学决策实际。
	网络数据库	36	在《数据库语言》公共课的基础上，深化和扩展数据库技术的应用能力，如：进行项目设计或数据库在网络上的应用等。
	计算机网络技术	36
	Visual FoxPro程序及项目设计	36
	多媒体技术及其在医学上的应用	32	在学生理解多媒体技术以及相关概念，掌握多种工具软件的使用方法，了解多媒体产品的设计和制作过程，并能应用现代多媒体技术，把抽象的医学形态和机能过程直观地显示出来。

　　重新组织各门课程教学内容，出版相应的教材

　　根据医学生理工类课程定位，以“生活、生产、生命、生病”为主线，调整了基础类课程《医用高等数学》和《医用物理学》的教学内容；按照熟练使用、结合实际、紧跟发展的原则调整了技术类课程《计算机基础》和《数据库语言》的教学内容，制定了相应的教学大纲；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，给出了新概念系列教材的编写理念及框架设计，出版了配套的教材，如：《医用高等数学新概念教程》、《Experiment of Pre-medical Physics》、《现代计算机技术新概念教程》、《数据库技术及应用新概念教程》、《大学计算机基础》、《Computer Basis》等13部。此外，还制作了内部发行的讲义和电子教案。

　　建设精品课程

　　《医用高等数学》、《医用物理学》和《计算机基础》都是首都医科大学精品课程。三门精品课程的网站已经用于日常教学，学生可以下载教师的课件、上交作业、针对问题进行讨论。针对《医用物理学》进行课程素材库建设，收集整理了与课程相关的图片、动画、视频、电子教案等素材，数量多达九千，占据7.6GB的空间。将部分素材整合丰富课程网站，为协作学习和自主学习的选题提供指导性的建议。课程网站的点击量已达13万。建立了《医用高等数学》练习题库、《计算机基础》试题题库；补充了《医用物理学》试题题库。课程网站是传统课堂教学的有益补充，是课堂教学的互动性延伸。

　　自主制作了适合医学生特点的配套教学软件，将此课件用于实际教学获得了良好的学习和教学效果。

　　建设用于医学生理工素质培养的实验教学中心，开设并研发适合医学生的新实验教学项目

　　基本建成了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；初步建立了具有支撑医学数据处理与生物医学问题数值计算功能的生物医学信息处理技术教学实验室；建立了“教、学、练”同步，学习效果实时展示的计算机教学实验室。近三年实验室设备经费投入近一千七百万。教学实验中心已初具规模，能够开出20个数学实验、40个计算机应用实验、24个医用物理学实验、5个激光医学实验、5个放射物理实验和多个演示实验，能够满足数学建模、医用物理、激光医学、放射物理及第二课堂和学生科技创新活动的教学需求。

　　新开了以数学软件为技术支持、数学建模为主要方法，相关生物医学问题为研究对象的数学实验课；自行研制开发了 “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”等实验项目。这些都充分展示了基础学科理论密切联系医学应用的特点。实验已经应用于我校的实验教学，并正在国内医学院校推广。

　　教学方式的优化和考核方式改革与实践

　　采用了教师课堂授课与指导学生课下自主、协作学习、课程论文有机结合的教学方式；实施了“试卷”、“课程论文”和“学习汇报”等形式相结合的课程学习效果评价方法。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。在《医用高等数学》的教学中，采用传授知识与传授掌握知识的方法并重的教学模式，鼓励学生的发散思维，以数学建模教育为载体开展“面向问题学习”和“合作式学习”的实践。将“卷面考试”、“课程论文”等评价形式有机的组合。在《医用物理学》教学中，将原来的“单一课堂教学”授课方式改为“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”考核改为“试卷+协作汇报+自主汇报”综合考核方式。协作和自主学习可以锻炼学生沟通协调，文献查询、归纳总结等的能力，通过针对具体问题的学习，加深了学生对学科交叉的理解和认识。在《计算机基础》教学方面，不把计算机简单地作为一种工具，重视方法、研究规律的传授和学生处理问题的能力的培养。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，培养学生解决问题的“工科思维”和严谨“理科思维”能力。相应的考核方式也随之调整为“试卷和学习汇报”的综合评定。以上的教学方式和考核方式，经过三年的教学实践，取得良好的教学效果。以《医用物理学》课程的教学效果问卷调查结果为例，绝大多数的学生在知识面、资料查询能力、沟通能力、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。将以上的教学研究与实践，形成教学论文17篇。

　　开展丰富多彩的学生课外科技创新活动

　　通过开放实验室，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。近三年，先后开展第二课堂，七年制等课外科技创新活动活动67项，参加的学生104人；学生参与发表论文9篇，参与获得专利1项。参加各种竞赛，获得奖项有“全国大学生数学建模竞赛北京赛区”二等奖、“美国大学生数学建模竞赛”二等奖和成功参赛奖、“全国第28届全国部分地区大学生物理竞赛”一等奖1名、二等奖1名、三等奖2名”和团体奖、“全国高等院校计算机核心技能与信息素养大赛”二等奖1名，三等奖1名。

　　【教学团队建设】

　　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，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结合和合理结合的能力。

　　积极组织教师参加教学会议，教师每年都有走出去交流进修的机会，这些都开阔了教师视野，促进了教学和科研工作，真正做到“常教常新”。教师在交流中获奖3人次。

　　以教师科学研究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。通过在教学中增加两种学科交叉点案例，提高了学生学习理工知识的兴趣，增加了知识的说服力。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研及理工素质。

　　教学团队

　　形成了规模适度、学历高、水平高的教学团队。三个教学团队的基本情况介绍见表2。三个教学团队承担着全校各个层次学生的理工类课程的中、英文授课教学和专业英语教学任务及指导七年制学生、本科毕业设计等工作。经过多年的教学实践，锻炼培养一支优秀的理工类课程教学团队。物理学教学团队是北京市优秀教学团队；数学教学团队和计算机教学团队是首都医科大学优秀教学团队。

　　表2：教学团队基本情况

教学团队	带头人	人数	博士学位	硕士人数
数学教学团队	李林教授	教师10人	教师6人	教师4人
物理学教学团队	刘志成教授 　　博士生导师	教师12人 　　教辅4人	教师9人	教师3人 　　教辅2人
计算机教学团队	童隆正教授 　　博士生导师	教师12人 　　教辅8人	教师11人	教师2人 　　教辅1人，在读2人

　　

　　【广泛开展教学思想交流】

　　校内教学实践效果

　　我们教学研究与实践，获得学生的肯定。学生针对新概念教材、教学内容、教学方法和考核方式改革与实践都给出了肯定的评价，详细的评价和统计数据见成果附件第五部分。

　　刘志成教授、张旭教学院长两年分别在首都医科大学教育教学年会上作观摩交流，介绍医学生理工素质培养的研究与实践的系列工作。

　　我们的部分教学成果获得2010年首都医科大学教育教学成果一等奖、2011年教育教学成果二等奖和2012年教育教学成果一等奖和二等奖。

　　院校交流效果

　　我们的部分教育教学成果不仅在校内推广，而且还吸引了国内医学院校前来学习交流。

　　燕京医学院使用了《医用数学新概念教程》；上海交大、昆明医学院派人来就医学生理工素质教育问题进行访问学习；大连医科大学来校参观实验教学中心；新疆医学院派教师到计算机教研室进修；……

　　每年参加全国大学数学课程报告论坛、中国医药数学会理事会、北京市数学会理事会、北京市高等学校数学学院院长、教研室主任会议进行学习交流。