“新医科”视角下医工融合在形态学创新实验课程建设中的探索

左雅敏 王 燕 王晓雯 曾凡龙 徐臣利 彭兴春,3

(1.湖北医药学院基础医学院, 十堰 442000;2. 湖北医药学院基础医学实验教学示范中心, 十堰 442000;3.湖北医药学院附属国药东风总医院,十堰 442008)

随着智能化医疗的发展及复合型人才需求的提出,医学教育模式从传统的生物医学为支撑向以医学+X交叉学科的“新医科”模式转变[1]。如部分综合性大学将医科与工科结合作为发展方向,实施以医学为基础的“医工融合”模式教育[2]。其中基础医学实验教学作为学生开展创新实践的环节,对高等学校教学改革起着重要作用。“新医科”视角下以“医工融合”为导向的基础医学实验教学培养模式内涵就是以实验教学示范中心为基础,对以需求为导向型的培养模式的深入应用[3]。因此,本文以“新医科”视角下基础医学形态学实验教育的新需求和特点为立足点,分析医工交叉融合的现状及问题,探讨构建“医工融合”培养体系的策略,为高等医学教育实验课程的改革提供参考。

1 地方院校开展医学形态学实验课程现状及存在的问题

医学形态学实验教学主要包括人体解剖学、组织胚胎学、病理学、病原微生物学、医学生物学等课程,它是基础医学的重要组成部分,并与相关学科的理论知识平行并支撑。此前,为适应大多数地方高等医学院校的发展,地方医学院将相关的单独学科整合为形态学综合实验室,然而实践课程教学也存在如下问题:

1.1 重验证而轻实践

各形态学科之间不相融合、协调性差;教学模式较单一,多以验证性实验为主。实验环节教师的启发作用未充分体现,制约学生自主学习的创新能力。

1.2 课程思政教育方面的挑战

在课程思政与理论知识结合的主流背景下,形态学实验课程相关教学内容的育人元素缺乏,忽略本实验课程的教育与价值取向关联。

1.3 医工融合思路不清楚

受限于目前地域发展、学校建设等多种因素,医工交叉培养路径不是很清晰。教师目前承担的教学任务多为专业基础课,其师资队伍有待提高;而学生则需自愿投身到“医工融合”的事业建设中来。

2 国内外经验借鉴及新医科背景下医学形态学实验课程内涵

随着人类社会的发展,各种新理论、新技术、新方法不断涌现,国内外医学教育模式的交流及互鉴越来越紧密。在国外,哈佛大学医学院“新途径” 课程计划,霍普金斯医学院的“从基因到社会”课程体系。在国内,在“健康中国”战略背景下,提出“新医科”的概念。从而打破传统学科壁垒,以培养医工交叉人才为目的[4]。

结合医学形态学实验课程内涵,首先体现在知识结构上凸显了交叉融合,形态学科从宏观到微观、从正常到异常方面反映人体器官、组织和细胞的形态变化情况。然而近些年源于经济、道德、法律、文化等方面,人体解剖标本的获取途径越来越稀缺,而工学技术中3D 打印为医学教育资源补充提供解决途径。其次,在学习方式上突出自主学习要求。如今人类正经历以智能制造为主导的第四次科技革命,对新医科学生要求不仅是医学专业知识的掌握,而且利用前沿科学技术和手段解决问题,因此需具备随环境自主学习的综合素质,以适应“变”的主题。最后,在综合素质培养上体现人文情怀的功用。在讲授各主要器官的形态结构之前,利用名人故事导入新课,以吸引学生注意力,激发学生学习主动性,培养学生奉献精神。因此,在课程教学中融入思想引导和价值观塑造,具有其必要性和重要性(图1)。

图1 新医科视角的医学形态学培养人才能力三维度

3 基于医工融合的形态学创新实验课程建设主要思路和措施

3.1 创新实验课程建设的主要思路

新医科更加认识到培养医学创新能力的重要性,对医学课程建设提出更高的标准,课程作为本科医学教育的最基本元素,课程目标和内容设计应围绕相应学科的国家标准设置。不仅传授传统知识,更重要的是培养学生的创新、自主学习和综合能力[5]。

“医学形态学”授课覆盖临床医学、药学、护理、医学技术等专业,大多数医学院校开设的课程分两个部分,第一部分开设在第一、二学期,第二部分开设在第三、四学期。第一部分侧重从宏观及正常微观形态特点观察;第二部分课程中,设置“器官系统”模块,要求学生寻求异常及功能改变。要满足当下时代的特点,就必须充分发挥医工融合的特点,而不单单是医科与工科知识的叠加,是要根据培养需求对学科知识融合,发挥“1+1＞2”的效益,逐步形成设置课程的学科特色。培养学生紧密结合临床中的前沿科学问题和辩证思维,以及充分运用工程中的前沿技术的能力[6]。

因此,本文培养“医工融合”创新课程的探索是以基础医学实验教学示范中心为基础,对需求导向型模式培养的再次应用。在保障医学与工学基础与专业课的质量上,融入相关实践课程内容,以实际的产业项目、科研项目与课题为引导,落实以项目为指导的教学模式,以大学生创新创业训练为驱动,从而激发学生的学习意识[7]。内容体现在以实验教学示范中心为基础,规划方面注重“医工融合”,建设方面突出“医工融合”,建立并贯彻“医工融合”的创新培养体系,体现出三者有机结合(图2),以培养融合型创新人才为目的,从而满足实践创新能力要求。

图2 基于医工融合的建设形态学创新实验课程总思路

3.2 具体措施

3.2.1 以学生为中心,实验课程结构突出医学与工程类课程深度融合

形态学实验课的医工融合教学就必须打破原有课程的壁垒,将医学与工程类课程教学内容相互融合。具体可首先由临床学科、基础医学、工程学等多个不同学科知识储备的教师分别讲授从不同学科角度关于医学形态学实验课程的特点与研究方向,以促使学生形成医工融合的初步概念;其次,突破医学类与工程类不同课程之间的界限,可以用集体备课的形式。

比如以3D打印实验课为例,其中包含医学类课程《人体解剖学》中关于人体结构部分,也可用《3D打印实践课》中基于人体结构特点,详细描述3D扫描及打印的要求与设计原理。让讲授《人体解剖学》与《3D打印实践课》的专业教师联动,将两门课的课时在同一学期讲授,使学生更加深入地同步理解两门课,不仅同时提高了两门课的效果,而且培养了学生根据实际医学问题提出工程解决方法的能力。同时通过实践闭环式教学模式,将原本离散的各个教学环节合成一个整体,对整个教学活动的过程及效果可控,教学过程、学生参与度及控制方面都有极大帮助。

3.2.2 以自主学习为向导,落实“基于问题的项目指导式教学模式”

针对不同教学内容,灵活采取基于问题学习教学法、案例教学法、指导发现法等不同的教学方法。例如,基础性实验以教师指导为主,教师与学生互动;综合性实验以教师为主导、学生为主体;设计性实验以学生为主,教师为辅,引导学生独立探究式完成[8]。结合社会需求,以健康监测、智慧医疗、“互联网+”等医工融合的实际工程需求问题,根据课程设置不同,以小组为单位组织同学,由教师将抽象工程问题进一步细化,分配给各个小组,成员结合工程问题对相应的解决方案进行思考与探索。

以某校为例,专业教师根据医学形态学实验课程的特点,组织学生充分利用三维建模技术、仿真技术、3D打印技术以及互联网技术,基于教师提出的形态学工程、结构特征等问题进行小组问题讨论,教师则在该过程进行学习动机培养、认知引导以及探讨理论指导(图3)。比如2020年上半年的线下实验操作停课阶段,采用线上课程联系形态学实验实际应用推进,另外结合3D打印实训中心平台的条件(省级示范实验实训中心),远程引导学生先在线上医学3D模型设计,而教师则在3D打印实训中心进行模型打印,如此学生在家也可得到3D打印相关训练。实现课内课外师生多种途径沟通,实现互联网时代下的形态学教学手段创新,在形态学实验课程结束后进行小组汇报,总结阶段性学习成果。

图3 创新能力培养基于问题训练的教学模式

3.2.3 以科研创新挑战为目标,充分发挥本科生导师制与行业导师的作用

在实际教学中发现,学生有动力及热情去探索科技和产业前沿“医工融合”知识,但是对探索的途径却并不熟悉,通过文献检索等的效果并不好。兴趣是最好的老师,为了培养学生对“医工融合”的兴趣,可以设立相关的课题小组。因此,就需要充分发挥专业教师和行业兼职教师分别作为本科生导师与行业导师的作用,以前沿“医工融合”技术案例开展相应探索,带动学生深入思考技术方案,实现探究式教学。鼓励专业教师针对最新的专业相关科技前沿技术展开探索研究,同时在报告中留下已解决和待解决的科学问题,激发学生的参与感与求知欲,进一步培养学生的创新精神和独立学习的能力。

以某校为例,学院可通过邀请相关领域专家及学科带头人开展“医工融合”座谈会,举办专题讲座等形式,引起学生对当下热点问题及前沿性研究的关注。每位教师本身从自身专业出发就可以开展与行业直接相关的结合研究(图4)。培养学生的科研思维和严谨、实事求是的科研态度,以及独立思考和创新思维。这与思想政治教育中的育人以及国家对科研领域人才培养的要求都是同向的。在这一过程中,原本“高大上”的国家级科研课题的研究过程被详细的拆解给每一位本科生,在实际问题的处理中促进“医工融合”,提高实践创新能力。教师可以在教授知识的同时,将相关的思想政治教育潜移默化地传递给学生,不仅节省了思政教育课程中重复讲授的时间,与课程相联系的思政教育也更容易为学生认可和接受。

图4 以科研创新挑战为目标的导师制

3.2.4 以进阶式的项目设计贯穿全过程,利用创新创业竞赛引导学生“实验课程”深度融合

该校已推广本科生融入科研实验室,在科研实验室提升过程中,发现利用创新创业竞赛与互联网+竞赛可切实培养学生在医工交叉领域的创新设计能力,实现动手训练与创新创业的深度融合。

医学形态学实验是“以图像感知认识”为特色的课程,指导学生从“医学图像处理+医学”选题,以算法为核心,锻炼学生处理医学图像问题的应用能力,弥补课堂教学的不足,应当深入结合“第二课堂”,不仅在课上培养学生的动手能力与医学情怀,而且在课下积极组织学生参加“互联网+”“挑战杯”等培养创新创业能力的活动,将导师制中培养的科研求知欲与创新能力落到实处。鼓励本科或研究生学生在校期间参与到工程项目研发,积极实现工程项目落地,最终将校教学科研与产业创业深度融合,培养具备实践能力的高素质创业人才[9-10]。

4 结 语

文章阐述基础医学形态学实验课程的培养特色以及医工融合的迫切性与重要性,同时依据时代特点,阐明当前时代背景下对医学形态学实验课程培养的需求与挑战;结合该培养的特点,从医工深度融合、基于问题的项目指导教学模式、本科生导师制、创新创业竞赛驱动等角度,提出了 “新医科”下医学形态学实验课程培养的突破口,紧随时代步伐,实现全面提升人才培养能力和人才培养质量,培养出符合时代需求、国家利益需求的医工融合技术人才。

利益冲突所有作者均不存在利益冲突

作者贡献声明左雅敏:思路设计,论文撰写,论文辅导及修改;王燕:数据收集;王晓雯:数据统计;曾凡龙:整理文献;徐臣利:负责数据审核;彭兴春:总体把关、审订论文