医学专业相结合数学实验教学研究

摘要：“健康中国”战略的建设对新时代医学院校人才培养提出了新的要求。高等数学是医学专业的一门必修课程，但其理论性强，与其在专业知识中的应用衔接不够紧密。数学实验课程是联系高等数学理论知识与实际应用的桥梁，能弥补高等数学知识与专业知识衔接中的漏洞，提高学生对高等数学知识学以致用的能力，增强理论联系实际的理念，培养学生的探索精神、创新意识和应用能力。本文旨在探讨医学专业开设数学实验课的必要性、数学实验课程的教学内容的选择、教学方法、教学模式、评价体系以及数学实验的课程思政等，并列举相关教学案例进行具体说明。

关键词：医学专业；数学实验；Matlab；教学内容；课程思政

“健康中国”战略的建设对新时代医学院校人才培养提出了新的要求，医学院校培养学生以需求为导向，以创新创业型人才为导向，课程的设置需要以培养人才为目的。传统的课程模式陈旧，不利于创新医学人才的培养。

1医学院开始数学实验课的必要性

高等数学是医学专业的一门必修课程，但是这门课理论性强，与其在专业知识中的应用衔接不够紧密。以上海健康医学院为例，目前康复治疗、临床医学、生物医学工程、医学检验技术、医学影像技术、药学等专业都开设了高等数学课，但是课时少、内容多、难度大、不知道如何应用在专业知识中等问题困扰着大多数学生。随着计算机科学技术的发展，数学实验已经成为将数学知识应用于实际问题的重要桥梁，弥补了高等数学知识与专业知识衔接中的漏洞，数学实验课的教学重要性显得与日俱增。数学实验课的开设有利于培养学生的应用能力和提高科研水平，提高学生对高等数学知识学以致用的能力和科学计算能力，增强理论联系实际的理念，培养学生的科学探索精神和创新意识。开设数学实验课可以利用Matlab等数学软件借助于直观图形、数值计算等形式对所学的高等数学知识进一步强化理解，还可以对专业问题进行数据分析、图像处理、仿真实验等，从而降低学习难度，增强学习兴趣，能顺利地将高等数学知识应用在后续专业课程的学习中。医学院校的专业实践性强，因此更需要像数学实验这样从理论过渡到实践的中间型课程，数学实验课程的开始有利于创新医学人才的培养。

2数学实验课程内容的选择

数学实验课程是培养学生信息素养、综合素质、应用能力不可或缺的重要环节。不同的专业对数学知识的需求也不尽相同，下面我们将针对医学专业的数学实验课程的教学内容进行探讨。数学实验课程内容可以分为数学软件基础知识、高等数学知识的软件计算与实现、与医学类专业相关的案例操作实验。其中与医学类专业相关的案例相关内容的选择关键。下面将以Matlab软件为基础，举例加以说明。案例1考虑一种在妥善治疗下疾病消失的模型。假定疾病传染人数的变化率dx／dt同人数x成正比。受治疗的人数同传染疾病的人数x成正比。假设在某一年中，一种疾病的患病人数减少30％。如果当前有20000个病例，患病人数将在多少年后减少到2000人？分析：由题意，可得到如下初值问题：案例2在第二次世界大战期间，需要对大量新兵实施验血。对N位士兵验血有两种标准方法：第一种方法，对每人单独检验；第二种方法，把x位士兵的血样集中在一起，作为一个大血样检验。如果检验结果呈阳性，再对每位士兵做单独检验，需要总共进行x＋1次检验。利用第二种方法和某些概率论可以证明，平均而言，检验的总次数y将是案例3在一次谋杀发生后，尸体的温度从原来的37℃按照牛顿冷却定律开始下降。假设周围空气的温度保持20℃不变，试求出尸体温度T随时间t的变化规律。又如果尸体被发现时的温度是30℃，时间是下午4点整，那么谋杀是何时发生的？已知案发后两小时尸体温度为35℃。注：牛顿冷却定律：物体温度的变化率与物体温度和当时空气温度之差成正比。从而案发时间应为警察赶到现场前约8．42小时，故案发时间是在早上7：35左右。医学专业数学实验课程内容的选择要“以学生为中心”，有助于学生专业知识应用能力的提升，不同专业还需要有针对性的案例，例如医学影像技术专业还要涉及医学图像处理的相关实验内容，临床医学专业、药学专业则要增加血液浓度、传染病模型等相关的实验，中药专业需要统计知识相关的实验内容。课程内容的选择还要注意能让学生接触到前沿问题，引导学生将高等数学的理论知识应用于专业问题，培养学生主动学习的精神和科研创新精神。

3数学实验课的教学方法、教学模式、评价体系

数学实验课由于实践性强，因此可以结合多种教学方法使用。比如，启发式、案例式、问题导向教学法等。伴随着互联网的普及，全球的课程教学模式正开展一系列变革，慕课、翻转课堂等教学模式也可以应用在数学实验教学中，尤其是疫情期间的线上课程，为数学实验课程的教学提供了更多的教学模式。通过互联网，建设线上数学实验课程，使得学生能够进行线上学习。如何更好地建设线上数学实验课程，理论与实践相结合是值得深入探讨的问题。我们目前的做法是借助于超星平台，建设数学实验课程网站，充分利用超星平台诸多示范课程的讲解视频等教学资源，结合教师自己录制理论和操作示范的讲解视频，使得学生能够从安装软件到操作实践能够系统地在网上进行学习，自己动手安装软件进行课后巩固操作练习。根据实际教学情况，线上自学及线下强化和操作实践的模式比较适合我校学生。在学生操作过程中需要及时解决各种突发的操作错误，因此要能及时为学生答疑解惑，引导学生上机操作，及时掌握所学的知识点，提升学生学习的成就感，进而激发学生的学习兴趣。合理的评价体系有助于充分发挥学生的学习积极性与主动性。数学实验课程的评价体系应该以生为本，充分考虑学生的参与度，鼓励学生自主探索，重视实验过程成绩的考核。可以将每次上机操作计入平时成绩，最后的考试可以是开放式的，有多种途径可以供同学们选择，例如可以考具体的数学知识的操作题，也可以是指定几道与实际问题相关的实验题目，或者是让学生自己寻找与所学专业相关的实际问题进行实际操作，并完成实验报告。可以是自己完成任务，也可以是组队完成任务。平时的实验操作题和期末的操作题都应该考虑充分让学生参与实验软件的操作，并熟练掌握软件操作方法和计算命令，引导学生主动学习，调动学生的学习积极性。

4课程思政

在数学实验课教学中，我们还需要做好课程思政工作，将课程思政融入课程教学中，增强学生的科学文明素养，提升社会责任意识，提高实践能力，培养全面发展的社会主义建设者和接班人。数学实验课程的作业基本上都是上机操作题目，实验报告完成后及容易被复制。因此需要注意避免有些学生直接使用别的同学的劳动，养成依赖性。在上机练习的时候要随时关注学生的练习情况和实验报告完成进度，对于进度慢的同学予以督促和帮助关怀，以免最后来不及的时候用别的同学的成果应付提交，而且耽误了知识点的掌握。对知识点掌握不牢的地方加以指点和引导，甚至是详细的讲解，使得学生能正确掌握。教师及时引导解惑能够帮助学生树立自信心，养成良好的学习习惯。在教学设计环节中，要充分挖掘课程的思政元素，构建数学实验的内容，实现价值引领的作用。例如，在将微分方程求解的Matlab命令举例中，可以结合传染病模型讲解。传染病传播机理的定量描述和预测是传染病研究和预防的重要依据，通过实验计算，分析数据，可以为传染病防疫隔离措施提供科学的重要依据。结合资料使得学生能够了解传染病的历史以及人类在应对传染病方面做了哪些工作。我们要能科学的看待疫情，必要的防控措施能够有效地遏制病毒的传播。抗疫过程中体现出来的凝聚力、中国精神和中国速度，可以增强学生的爱国意识和社会责任感。在讲解画图命令的时候，可以举例国旗的绘制，相信每一个学生一定会更加深刻理解五星红旗的含义。在教学过程中，始终要注意潜移默化地对学生进行思想教育，用实际行动影响学生，引导学生爱国爱家爱父母，把理论知识的认知转化为信念和信仰追求并真正付诸到实际行动中，引导学生树立正确的人生观、价值观，落实立德树人的根本任务。

5结束语

在医学专业的学习中，数学实验是联系数学知识和医学问题的桥梁，课程的教学至关重要。落实立德树人的根本任务并培养合格的社会主义建设者则需要做好课程思政的工作，将课程思政元素和育人工作有效地融入课程教学。如何更好地开展并不断地完善医学专业的数学实验课程教学是我们将一直不断探索的课题。

作者：董鸽 王宏杰 陈立范 闵建中 单位：上海健康医学院文理教学部