賈 榮 楊素青 孔建霞 曹 莉

內蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院，內蒙古 呼和浩特 010110

一、教學改革背景

2018 年10 月，教育部、國家衛(wèi)生健康委員會、國家中醫(yī)藥管理局聯(lián)合發(fā)布了《關于加強醫(yī)教協(xié)同實施卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計劃2.0 的意見》，提出“新醫(yī)科”建設，推動醫(yī)科與工科、理科等多學科交叉融通，培養(yǎng)多學科背景的復合型高層次醫(yī)學人才［1］。2019 年，教育部等十三部委又啟動了“六卓越一拔尖”計劃2.0 工程，進一步推動新工科、新醫(yī)科、新農科、新文科建設，要求全面提升高校人才培養(yǎng)質量［2］。由此，培養(yǎng)跨專業(yè)綜合型、應用型人才已經成為教育的必然發(fā)展趨勢，進一步深化傳統(tǒng)醫(yī)科類院校教育改革，立足“新醫(yī)科+新工科”建設，必然成為滿足醫(yī)學發(fā)展和社會生產的現(xiàn)實要求。

生物醫(yī)學工程專業(yè)在結合物理、化學、數(shù)學和計算機與工程學原理和方法的基礎上，將理工醫(yī)交叉融合，研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化，并運用工程技術手段去控制這類變化，進而解決醫(yī)學中的有關問題，例如疾病預防、診斷和治療，病人康復，改善衛(wèi)生狀況等［3］。生物醫(yī)學工程專業(yè)主修課程包括模擬電子技術、數(shù)字電子技術、人體解剖學、生理學、基礎生物學、生物化學、信號與系統(tǒng)、算法與數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)字信號處理、EDA 技術、數(shù)字圖像處理、自動控制原理、醫(yī)學成像原理、生物信息學等。其公共基礎課主要有高等數(shù)學、C 語言程序設計、大學英語、線性代數(shù)、大學物理、大學化學、工科數(shù)學分析、大學計算機基礎等。在傳統(tǒng)學科的基礎上，培養(yǎng)學生學科交叉的意識，進行多學科交叉訓練，使學生迸發(fā)出創(chuàng)新能力與創(chuàng)新精神，并在以后的研究或者工作過程中碰到實際問題時，能夠快速進入交叉方向，成為“丁”字型人才。

數(shù)學類課程是高校醫(yī)科和工科專業(yè)學生學習的重要課程，學習人數(shù)多，掌握難度大。傳統(tǒng)的醫(yī)學和工科專業(yè)開設的數(shù)學類課程，一般只要求學生掌握基本數(shù)學理論，考核內容也與專業(yè)知識關聯(lián)不大，而實際情況是不同專業(yè)對數(shù)學知識的運用是不同的。如今在醫(yī)工融合的背景下，傳統(tǒng)學科面臨著新科技革命帶來的挑戰(zhàn)。對于大學數(shù)學，同樣需要與時俱進，順勢而為，不斷更新并優(yōu)化教學理念，為學生日后分析和解決實際問題提供科學的方法和角度，切實提高醫(yī)工類人才培養(yǎng)的質量。

內蒙古醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)建設在“新工科+新醫(yī)科”改革背景下，近年來，為適應我國生物醫(yī)學工程領域科學技術的快速發(fā)展，教育教學改革任務需要進一步深化，而教學的改革與創(chuàng)新需要具體落實到每門課程的設置與建設上。作為醫(yī)學院校的數(shù)學教育者，數(shù)學教學關鍵在于正確處理一般數(shù)學教育與工科數(shù)學教育，以及與醫(yī)科數(shù)學教育之間的關系。探索在“新醫(yī)科+新工科”背景下，在生物醫(yī)學工程應用的背景之上講授數(shù)學理論與方法，從而體現(xiàn)數(shù)學類課程的應用價值［4］。

二、教學改革實踐

在“新醫(yī)科+新工科”背景下，醫(yī)科類院校教學改革迫在眉睫，數(shù)學類課程教法與學法的探索和更新需要緊跟時代步伐。結合“新醫(yī)科”對課堂教學的要求，通過變革傳統(tǒng)的教學模式，實現(xiàn)“新課堂”建設。積極探索數(shù)學類課程包括高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率與數(shù)理統(tǒng)計等與醫(yī)學和工學深度融合的創(chuàng)新教學，以創(chuàng)建“一流課程”為目標，明確新醫(yī)科背景下數(shù)學類課程的教學改革方向，在數(shù)學類課程課堂教學改革過程中，我們主要采取了三方面措施。

（一）修訂教學大綱，重視實踐訓練

隨著高等教育與時俱進發(fā)展的需要，各教學部門可以靈活地執(zhí)行教學大綱，對教學大綱的制訂也不再由教育主管部門統(tǒng)一組織［5］。在“新醫(yī)科+新工科”背景下，我們以課程教學的理論指導為依據(jù)，結合學校和專業(yè)的特點，在充分討論和多輪實踐的基礎上，考慮學生的實際水平，自行修訂了數(shù)學類各門課程的教學大綱。新修訂的教學大綱既重視理論傳授，又突出實踐訓練，尤其將實驗、實習、調查研究等教學形式在數(shù)學類課程的教學大綱中進行了強調。

（二）注重數(shù)學類課程與先行課、后繼課的銜接

數(shù)學類課程作為生物醫(yī)學工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，是后續(xù)多門課程的基礎。依據(jù)學科的知識系統(tǒng)與自身科學構架，經過多輪調查與研討，聯(lián)系其有關先行課和后繼課，我們重新確定了各章、節(jié)的基本內容、重點和難點。在實際教學過程中，首先要保證課程與課程之間，主要是高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率與數(shù)理統(tǒng)計之間的優(yōu)化組合，同時保證學科內部的完整性；在面臨學科與學科之間的科學性與思想連通性時，注重理論與實踐關系問題，擴展學生的知識視野，促進其思維能力的發(fā)展。

（三）更新課程考核、評價和監(jiān)督機制

為鑒定學生的學習結果和學習效率，同時判斷教師教學水平和教學質量，我們不定期在整個學生范圍內進行教學評價。為適應新背景下課程教學改革，在教學評價方面，我們同時更新了課程考核、評價和監(jiān)督機制。結合多種評價方式，我們在教學評價上進行了進一步改革。通過將平時成績占比提高到40%，來促進學生課堂學習的積極性。平時成績主要通過診斷性評價和形成性評價得到，包括到課情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、小組討論以及學科競賽參與情況作為參考。同時大力提倡因材施教，挖掘學生潛質，引入更為靈活的評價方式，多措并舉提高數(shù)學類課程的教學效果。

三、線性代數(shù)課程教學改革實例

針對內蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院當前醫(yī)工融合專業(yè)數(shù)學教學中存在的問題，在新醫(yī)科與新工科背景下，我們對生物醫(yī)學工程專業(yè)數(shù)學類課程重新進行了設置，對教學內容進行了更新，對教學方法與策略進行了改進。

以線性代數(shù)課程為例，針對生物醫(yī)學工程專業(yè)學生的學情特點，傳統(tǒng)線性代數(shù)教學狀況和線性代數(shù)課程目前教學特點，近年來，我們學習借鑒其他院校優(yōu)秀做法，開展了醫(yī)工融合專業(yè)線性代數(shù)課程的改革與實踐。

以矩陣的概念這一節(jié)為例，在以往的教學過程中，我們一般首先用兩個引例引出矩陣的定義。引例1 為在平面解析幾何中，當坐標軸逆時針旋轉θ角時，新舊坐標之間存在的變換關系，可以由公式中的系數(shù)所構成的數(shù)表確定；引例2 為便于研究和求解線性方程組，我們把線性方程組的系數(shù)和常數(shù)項取出并按原來的位置排成一張數(shù)表，這樣的數(shù)表便可以描述一個線性方程組［6］。通過兩個引例，我們給出矩陣的具體定義。為加深學生對矩陣定義的理解，我們還需給出矩陣的應用舉例。在傳統(tǒng)的課堂教學中，我們給出的例如矩陣的線性變換等例子，大都仍與線性方程組相關，這導致學生難以直觀了解到這一知識點的基礎性和重要性，以及它與后續(xù)專業(yè)課程學習的相關性，使得本節(jié)課的學習缺乏實用性和生動性。在對教學內容進行了重新編排后，我們做了以下三點改變。

（一）引入矩陣相關數(shù)學史

在引入正式教學內容前，先講授矩陣的歷史。介紹矩陣最初是為了解線性方程組而出現(xiàn)的；矩陣一詞由英國數(shù)學家西爾韋斯特于1850 年首次使用，1855 年，英國數(shù)學家凱萊發(fā)表了關于矩陣的研究論文，被認為是矩陣理論的創(chuàng)始人。

（二）給出后續(xù)專業(yè)課程中矩陣應用實例

在對生物醫(yī)學工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程進行深入分析之后，我們了解到，醫(yī)學圖像處理課程中主要研究數(shù)字圖像，而每幅數(shù)字圖像都需要先通過一個整數(shù)矩陣來表示，再對圖像做進一步處理。因此，這門課程是以矩陣相關知識為基礎的，在引入矩陣歷史，給出矩陣定義后，我們給出通過矩陣在數(shù)字圖像中的應用舉例。

（三）介紹矩陣理論在圖像處理中的應用

如上所述，每幅數(shù)字圖像都可以通過一個整數(shù)矩陣來表示，因此矩陣理論在圖片處理過程中的應用非常廣泛。例如，圖像的明暗變化會用到矩陣的數(shù)乘；圖像旋轉會用到矩陣的轉置和矩陣的線性變換；圖像壓縮用到矩陣的分塊；圖像的分割會用到分塊矩陣的提??；圖像復原會用到矩陣的逆等［7］。

總之，我們將矩陣的概念與醫(yī)學數(shù)字圖像聯(lián)系到一起，不僅豐富了本節(jié)課的教學內容，同時也為后續(xù)醫(yī)學圖像處理課程的學習提供了堅實的數(shù)學基礎保障。

四、教學改革的設想及推廣

為保證教學質量，切實提高內蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院各學科學生學習數(shù)學知識的興趣，我們曾對課堂教學進行過多種改革嘗試，例如在教學過程中或引入數(shù)學歷史知識，或增加醫(yī)學背景的介紹，這些做法確實在一定程度上豐富了課堂教學內容，活躍了課堂教學氣氛，但是當講授主要教學理論時，因為缺乏目標驅使，學生的學習興趣又會隨著理論內容的難度加大而逐漸下降，課堂教學仍然難以達到預期效果。因此，我們致力提高教學內容的生動性，主要做法包括引入具有實際背景的素材，建立醫(yī)學相關數(shù)學模型，讓學生切實體會運用課堂知識解決實際問題的過程；注意教學內容與現(xiàn)代醫(yī)學前沿的接軌，激發(fā)學生探究知識的欲望，使更多學生能在新教學模式中受益。

經過多年的探索和長期的研究，內蒙古醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)線性代數(shù)課程的教學改革效果得到了較為顯著的提升，但我們深知，課程改革與建設永遠在路上。授課教師需要不斷提升自身教學素養(yǎng)，緊跟時代腳步，更新知識體系，豐富教學活動。下一步，爭取做到以下幾點。一是充實課程教學資源，包括更新視頻、補充參考文獻、擴充題庫；二是發(fā)揮好課程育人的功能，根據(jù)教學內容進一步提煉、彰顯并融合思政元素；三是為準備考研和深入學習的學生進行知識補充，推送考研相關內容，彌補課程內容體系對線性代數(shù)理論性的削弱。

以上所述的線性代數(shù)課程在醫(yī)學院校生物醫(yī)學工程專業(yè)的改革與實踐，可向其他綜合型、應用型本科院校、高職高專院校推廣；其教學模式也可推廣到本科教學的各類課程中，如內蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院已在高等數(shù)學和運籌學課程中進行了推廣應用，并取得較好的教學效果。

五、結語

醫(yī)工交叉融合是一項系統(tǒng)工程，需要整合多方力量，開展長期不懈的探索與實踐。多方亟需共同繼承傳統(tǒng)、突破傳統(tǒng)、超越傳統(tǒng)，才能更有效地實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標。我們將通過在教學過程中加強學科交叉深度、緊跟行業(yè)前沿動態(tài)，進一步探索數(shù)學類課程教學策略，給出醫(yī)工融合專業(yè)數(shù)學教學的準確定位，進一步培養(yǎng)學生獲取各學科基礎理論知識以及醫(yī)學與工程技術相結合的科學研究的能力，對卓越醫(yī)工人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)起到積極作用。