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临床医学教学中工程思维培养实践

2019/07/16 阅读:

摘要:在医学与工程学日益交叉融合的背景下,对医生的综合素养提出了更高的要求。依托于团队较强的医工结合基础,通过学术讲座、兴趣小组、项目实践等内容,增强了临床医学本科生在工程思维方面的素养,取得了一定的成果。

关键词:临床医学;工程思维;学科交叉

现代医学的进步日新月异,其中工程技术的发展功不可没。工程技术的进展,特别是医工交叉学科的发展,为临床医学的诊断与治疗提供了越来越多强有力的工具,极大促进了医学的进步。医工交叉学科的发展同样离不开医生的参与和努力。在可预见的未来,医学的进步对医生的工程学素养与思维提出了越来越高的要求。有学者建议临床医学教育应该网络化,开展知识更新、执业能力、职业素质等多方面的培养[1]。而目前本科生医学教学中尚缺乏相关的工程学思维或素养的培养;针对这种情况,结合本团队的研究基础,笔者在本科生临床医学教学过程中,尝试通过一系列措施加强医学生在工程思维上的培养,并且取得了一定的成果。

1工程学技术在医学进步中的作用日益凸显

现代医学的进步离不开工程技术的发展。一定程度上来说,技术的进步很大程度上决定了医学的基础与临床进展。X线、彩超、CT、核磁共振等影像学检查设备以及各类的生化诊断设备极大提高了临床诊断的水平;腹腔镜手术设备、达芬奇手术设备等,使大部分手术得以高效、安全的完成;电子病历系统、各类远程检测设备等极大提高了医疗的效率与安全性[2]。进入21世纪以来,人工智能和机器学习等技术也正在推动医学进入新的革命,智能诊断、图像识别、诊疗建议等又将极大促进医学的快速发展。在这一背景下,迎接时代的变化,积极储备相关交叉学科的基本知识与素养,是每一个优秀医生以及医学生终身学习中的重要内容。

2工程学思维的内涵

工程是一种造物活动。工程在医学中的应用主要体现在医学诊断治疗工具的发明和应用。工程思维是工程活动的灵魂,其特征体现在系统性、集成性、跨学科性、创造性和复杂性等方面[3]。跨学科性指其涉及自然科学、技术学、人文等多领域的问题,而单一学科很难进行解决。工程思维简单来说就是应用各种知识综合起来解决具体的实践问题;在医学范畴里,我们可以简化地说,它是一种利用工科技术系统性解决某种医学问题的实践[4]。医学生本科教育目前主要体现在医学基础理论的学习与初步实践认知方面,跨学科的教育在国内医学教学中相对缺失。我们结合自身的团队特色,在本科生医学教育上有意识地尝试增强学生工程思维的培养,希望学生能够发现问题、分析问题,并尝试通过一些初步的工程实践来解决问题。由于医学生本身的知识结构,解决方案可能比较简单,没有深入问题的核心,但是,我们相信这种工程思维思考问题的方法对于医学生在今后的发展具有长远的意义。

3工程思维培养在本科生临床医学教学中的实践

团队长期以来在医工结合领域的研究与探索取得了一定的成绩。团队承担了国家自然科学基金重大项目精准微创手术器械的创新与制造,完成了国内第一例国产手术机器人的临床手术运用。同时,我们拥有一支较为强大的医学、工程学背景的专家教授团队,承担着中南大学自主设置二级学科医学设备技术学的教学工作。结合我们的学科特点与基础,在本科生的教学中进行了一些尝试与探索,以初步培养医学生的工程学思维。医学的基础理论是目前医学临床医学专业本科生教育的主要内容,结合他们的知识背景,我们通过学术讲座、兴趣小组、实践项目三个主要内容,针对不同的学生进行由浅入深的实践探索。

3.1定期举行相关的学术讲座

医学生的工程学知识相对缺乏,工程学医师相对薄弱。对此,我们组织相关的专家联系医工结合的研究热点与基本学科思维特点开展相关讲座。在本学期中,我们开展的医生在医工结合中的角色、手术机器人发展历程、手术机器人研究热点初探、3D打印在医疗中的应用进展、人工智能+医疗应用场景几何等学术讲座,受到学生的热烈欢迎,并引发学生的积极讨论和广泛交流。

3.2组织兴趣小组

在学术讲座后,许多感兴趣的同学与我们进行了进一步的沟通,也带来了许多鲜活的想法。为了给这些同学们提供更好服务和交流的平台,我们组织了本科生医工结合兴趣小组。在兴趣小组中,我们通过小组例会、自主学习指导、综述写作几种形式开展相关的教育实践探索。我们根据同学们的时间定期组织小组例会。通过组织小组会议,学生与老师直接沟通,相互激发出很多鲜活的想法,实现了教学相长。我们根据同学们的兴趣,系统性地给同学们推荐了相关的书目与网络学习资源,并定期予以相关的答疑,为学有余力的同学提供自主学习的资源与指导。我们还结合同学们自身的情况,组织同学们开展一些基础的科研培养,如教授学生中英文相关文献的检索与阅读,并在此基础上,鼓励学有余力的同学针对某一问题查阅资料、撰写综述。通过这些措施,同学们的视野和能力得到了很大的进步。

3.3鼓励开展相关项目

工程思维很重要的一点在于系统性地解决具体问题。通过学术讲座与兴趣小组,很多同学们的能力得到了锻炼,有一些同学针对临床上的问题尝试给予工程上的解决。有同学观察到目前临床上用来进行肺功能锻炼的吹气球,因为普通气球材质与规格的不同,患者进行功能锻炼的程度很难量化,导致许多患者吹气球不合格,未能实现实质上的功能锻炼。针对这个问题,有兴趣小组对问题细致分析,通过观察类比临床中氧流量的设计,利用在气流中悬浮的钢珠来对应不同的气流量的原理,构思出一种新式的肺功能锻炼设备。同学们还利用身边常用的物品设计出原型机,得到患者的肯定。我们组织同学们对该设备申请专利,也通过专利申请来培养同学们的知识产权保护的理念,目前已开始撰写相关专利内容[5]。我们也组织有能力的同学参与团队目前的研究工作;鼓励兴趣小组同学申报大学生创新课题。在实践的过程中,学生的工程思维得到极大的锻炼。

4展望

教育是针对未来的努力与投资;我们在本科生临床医学教学中尝试培养学生的工程思维,期待通过这些尝试在医学生心中埋下一颗小小的种子[6]。通过学术讲座、兴趣小组、项目实践等方式的努力,我们收获了学生很多的反馈与肯定。许多同学们表示开阔了视野,活跃了思维,增长了能力。虽然在研究深度上,这些措施可能有所欠缺,但是这种尝试对于医学生的未来发展无疑是有益的。我们也在总结经验,优化创新原有内容和培养形式,进一步完善这些措施,让更多的学生有所收获。

参考文献:

[1]吉青.面向21世纪临床医学教育的思考[J].基础医学教育,2003,5(1):28-29.

[2]白知朋.医学装备是医学科学技术进步和创新的发动机[J].中国医学装备,2013,(10):1-2.

[3]李伯聪.工程与工程思维[J].科学,2014,66(6):13-16.

[4]彭明辰.临床医学工程学科建设之我见[J].中国医疗设备,2009,24(1):1-2.

[5]周春雷,林志鹏,孔祥奕,等.创新型人才培养视角下的高校本科生专利研发-以X大学为例[J].情报探索,2018,253(11):46-56.

[6]邹慧玲,董秀珍,王松俊,等.美国优秀生物医学工程本科教育特点分析[J].中国高等医学教育,2003,(5):59-61.

作者:李鹏洲 孙许龙 高祥 李伟正 单位:中南大学湘雅三医院外科学教研室

临床医学教学中工程思维培养实践

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