Teaching Practice and Pedagogical Reform of Basic Medical Courses for Intelligent Medical Engineering Majors Under Cross-Institutional Integration

现代医学世界正在以前所未有的速度发生变化。几十年来，医学与工程学一直生活在不同的房间里，前者专注于人体，后者则专注于机器与数据。如今，这些隔阂正在消失。一个名为“智能医学工程”的新兴领域已经出现，旨在培养一种既理解人类生物学复杂性，又掌握人工智能力量的新型专业人才。这些未来的创新者需要像了解心脏如何运作一样，了解如何制造一个能够监测心脏的传感器。然而，教授这种混合技能是非常困难的。传统的医学课程往往过于深入且过度关注临床细节，对于习惯于工程思维的学生来说过于繁琐；而标准的工程课程又缺乏这些学生所需的生物学背景。挑战在于，如何建立一座连接这两个世界的桥梁，既不会让学生感到不堪重负，也不会留下知识空白。

中国两所大学——哈尔滨医科大学和哈尔棒理工大学的研究人员决定正面应对这一问题。他们启动了一个联合项目，旨在培养智能医学工程专业的学生，并意识到他们所开设的第一门课——医学基础导论——在使用旧有教学方法时效果并不理想。这门课程是全新的，没有以往的经验可以借鉴，而且学生的背景与传统的医学生截然不同。为了解决这个问题，团队完全重新设计了教学方式。他们不再采用传统的模式，即老师讲授一小时，然后在学期末进行测试。相反，他们构建了一个完整的学习循环，将从早上的课前准备到课后的课后练习中的每一个环节都联系起来，并特别强调医学事实与工程工具是如何相互契合的。

他们新方法的内核在于改变“教什么”以及“怎么教”。教师不再试图涵盖人类解剖学或疾病的所有细节，而是仔细筛选出对构建医疗技术最重要的医学知识。他们剔除了会让工程系学生感到困惑的复杂临床细节，转而关注工程师真正与之交互的系统，例如信号如何在体内传输，或者器官图像是如何形成的。随后，他们将工程案例直接编织进这些医学课程中。在讲解心脏如何泵血时，他们也会讨论用于测量血流的传感器。在教授疾病时，他们会展示人工智能如何帮助识别医学影像中的病变。这确保了学生永远不会觉得自己在学习两个独立的学科，而是感觉在学习一个生物学与技术并行不悖的统一领域。

为了让这些新内容深入人心，研究人员将学习过程分解为三个相互连接的阶段。在课前，学生被要求观看短视频并在在线平台上查看人体数字模型。他们必须回答一些简单的题目，这些题目要求他们思考一名工程师会如何解决医学问题。这种准备工作意味着当他们走进教室时，已经在思考相关材料了。在课堂期间，教师不再仅仅是讲授者，而是转变为引导者。学生们分组讨论现实世界的场景，例如如何设计一个设备，让瘫痪患者能够通过思想控制计算机。教师引导这些讨论，帮助学生将他们的工程想法与所学的医学事实联系起来。课后，学习工作仍在继续，并针对不同学生分配了不同的任务。那些在基础知识方面需要更多帮助的学生会进行额外的练习，而那些准备好迎接挑战的学生则会被要求设计自己的小型医疗项目或撰写关于新技术的研究报告。

实验结果清晰且可衡量。研究人员对该新项目的两个同类学生群体进行了追踪，并将第一组的表现与第二组进行了对比。他们发现，学生在学习中变得更加主动。完成课前准备的学生比例从约 78% 跳升至 95% 以上。在课堂上，积极参与的比例从大约 65% 上升到了近 89%。学生们不仅仅是到场，他们是在投入其中。他们的测试成绩也显著提高，平均分从略高于 73 分上升到了 80 分。更重要的是，学生们反馈说，他们终于理解了如何构建一套对自己而言有意义的医学知识体系。他们觉得视觉材料和现实世界的案例帮助他们掌握了那些在传统课堂上可能过于抽象的难点概念。

尽管取得了这些成功，研究人员也谨慎地指出新系统仍需改进之处。他们注意到，虽然学生们对理论理解得很好，但缺乏构建物理原型或在真实实验室中工作的机会。课堂与动手实践车间之间的联系仍然有些薄弱。他们还发现，目前的系统并非对每个学生都完美适用。一些具有极强工程背景的学生觉得医学部分过于简单，而另一些基础较弱的学生则感到难以应付。他们衡量学生创意项目的评分方式也需要更加精准，因为有时很难准确衡量一个学生创意的创新程度。团队提出，未来版本的课程应当包括更多在实际实验室中的时间，提供基于学生初始技能水平的个性化任务，并制定更明确的创意作品评分规则。

这项研究证明，向工程系学生教授复杂的医学概念是可能的，但这需要对课堂进行彻底的重新思考。成功并非源于单纯增加信息量或加快教学进度，而是源于改变学习的节奏，确保从最初的预习到最后的项目，每一步都在强化人体与辅助人体的机器之间的联系。通过将学生视为自身教育的积极参与者，并将这两个学科在每一个环节交织在一起，研究人员创造了一个可以用于培养下一代医学创新者的模型。这项工作表明，当教育设计能够匹配学生思考的方式以及他们将要解决的问题时，其成果可以实现医疗保健领域人才培养的一次重大飞跃。