醫(yī)用高等數(shù)學教學中引入以數(shù)學模型為中心的方法初探

1、    醫(yī)用高等數(shù)學教學中引入以數(shù)學模型為中心的方法初探日期: 2011-6-1 20:31:16瀏覽: 0來源: 學海網(wǎng)收集整理作者:                  作者：石洪波 孫杰 周猛 汪強虎【摘要】  從醫(yī)學院校醫(yī)用高等數(shù)學教學的現(xiàn)狀及普遍存在的問題出發(fā)，提出了在醫(yī)用高等數(shù)學教學中引入以數(shù)學模型為中心的方法。數(shù)學知識的學習和應用都圍繞數(shù)學模型展開，可提高學生的學習興趣、綜合

2、素質(zhì)及應用數(shù)學知識分析問題、解決問題的能力。 【關(guān)鍵詞】  醫(yī)用高等數(shù)學; 數(shù)學模型; 教學醫(yī)用高等數(shù)學是高等醫(yī)學院校開設的必修基礎(chǔ)課之一，是培養(yǎng)學生理性思維的重要載體。隨著生物技術(shù)和醫(yī)學科學的發(fā)展，數(shù)學在醫(yī)學研究中的應用日益廣泛，如生物信息學、基因表達與調(diào)控、流行病學、藥物動力學以及許多臨床學科等都有了比較深入的應用。醫(yī)學研究的很多課題也已經(jīng)實現(xiàn)了從定性描述到定量研究的轉(zhuǎn)變，即使是比較復雜的生命系統(tǒng)和現(xiàn)象，研究者通過建立適當?shù)臄?shù)學模型，也可以對其內(nèi)在關(guān)系和變化規(guī)律進行深入的探討。學海網(wǎng)()醫(yī)學生在后續(xù)課程的學習和工作中，也會涉及許多數(shù)學問題。因此如何改進教學方法，提高醫(yī)學生利用數(shù)學

3、知識分析問題解決問題的能力，已成為教育工作者廣泛關(guān)注的問題，其中一個重要而有效的手段就是引入數(shù)學建模思想，在傳統(tǒng)教學內(nèi)容中引進以數(shù)學模型為中心的教學模式。1 醫(yī)學院校醫(yī)用高等數(shù)學教育現(xiàn)狀醫(yī)學院校傳統(tǒng)的教學模式是生物醫(yī)學教學模式1，認為衡量學生能力主要以醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)學科研能力作為標準，培養(yǎng)出來的學生只要能夠有足夠的經(jīng)驗看病，實驗技術(shù)好就行了，忽視了數(shù)學在醫(yī)學中的作用。從目前來看，醫(yī)用高等數(shù)學的教學中存在一些問題：從教學方法來看，一些醫(yī)學院校主要還是采用傳統(tǒng)的教學方法,教師講、學生聽，教師布置作業(yè)，學生完成任務，按部就班,忽視了學生各種能力的培養(yǎng),這樣無法啟迪學生新的思維和創(chuàng)新精神,使教學處于一種

4、被動的地位。從教學的內(nèi)容來看，主要是定義的敘述、定理的證明、計算方法等, 這種教學方式會使學生覺得數(shù)學晦澀難懂、枯燥無味,學習主動性不夠, 缺乏應用數(shù)學知識解決實際問題的意識和能力。從學生的學習態(tài)度和對知識的掌握來看，多數(shù)學生學習沒有主動性，對醫(yī)用高等數(shù)學感到厭煩，認為數(shù)學與醫(yī)學無關(guān)，只要學好醫(yī)學課即可，單純的以考試及格為目的。傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和方法使數(shù)學與醫(yī)學嚴重脫節(jié)，使得學生在第一學期學完醫(yī)用高等數(shù)學后，就逐漸將其淡忘，造成在今后的醫(yī)學科研中定量分析思維方法的欠缺，從而極大的制約了醫(yī)學科研水平。即使是學生掌握了一定的數(shù)學知識，對于如何應用所學知識解決學習工作中遇到的問題，也成為醫(yī)學數(shù)學教學中

5、一個很重要的問題。2 醫(yī)用高等數(shù)學教學中引入以數(shù)學模型為中心方法的意義數(shù)學模型可以描述為，對于現(xiàn)實世界的一個研究對象，為了一個特定的目的，根據(jù)對象的內(nèi)在規(guī)律，做出必要的簡化假設，運用適當?shù)臄?shù)學工具，得到的一個數(shù)學結(jié)構(gòu)。建立數(shù)學模型的全過程就稱為數(shù)學建模(包括表述、求解、解釋、檢驗等)2。數(shù)學建模是聯(lián)系理論數(shù)學和應用數(shù)學之間關(guān)系的一個橋梁。生物技術(shù)及醫(yī)學的發(fā)展已經(jīng)不再是單學科和經(jīng)驗技術(shù)就能解決的問題，許多醫(yī)學問題的解決需要跨學科交叉，需要培養(yǎng)復合型人才。在高等數(shù)學教學中引入數(shù)學建模思想可以做到學以致用，使學生認識到數(shù)學不是孤立學科，而是和其他學科緊密聯(lián)系、和實際問題緊密聯(lián)系的;學數(shù)學不只是學會運

6、算和公式推理，更主要的是使學生知道數(shù)學有何用以及如何應用，在輕松愉快的氛圍中體會到數(shù)學的美麗與可愛，使原來的要學生學變成學生自己要學。從而不僅提高學生的數(shù)學素養(yǎng)，更主要的是提高了醫(yī)用高等數(shù)學的整體教學質(zhì)量。3 以數(shù)學模型為中心的方法在醫(yī)用高等數(shù)學教學中的應用3.1 精選模型所應用的數(shù)學模型要精選，具有簡潔性、針對性和趣味性。大部分醫(yī)學院校都是在大一時開設高等數(shù)學課程，學生掌握的數(shù)學知識有限，所以選取的模型應簡潔易懂，問題不要繁瑣、超出所學知識的范圍，以免打消學生學習的積極性。模型的選取要具有針對性，尤其是能夠體現(xiàn)醫(yī)學特色、與學生所學專業(yè)結(jié)合緊密的模型。使學生逐步認識到醫(yī)學專業(yè)開設數(shù)學不是為了研

7、究數(shù)學而是通過學習數(shù)學學到科學的思維方法解決醫(yī)學問題，為醫(yī)學服務。也可以選取其他方面的數(shù)學模型，比如經(jīng)濟模型、人口增長模型等，拓寬學生知識面,讓學生了解數(shù)學是來源于生活實際, 又應用于生活實際之中, 從而激發(fā)學生學好數(shù)學的決心, 提高他們應用數(shù)學解決實際問題的能力。最后模型的選取要具有趣味性，激起學生的興趣。教育心理學認為，興趣是學習最重要、最直接的內(nèi)部動力，是發(fā)展智力最活躍的因素。好的數(shù)學模型使數(shù)學回到學生所熟悉的學習、生活中去，有效的激發(fā)他們的興趣，讓他們主動獲取知識發(fā)展智能，這樣往往會收到意想不到的效果。學海網(wǎng)()3.2 課堂教學實際教學中，對于要學習的知識點，先提出問題，給出實際問題的

8、背景，和學生一起分析問題、討論問題，引出知識點，從而學習該知識點，建立相應的數(shù)學模型并求解。例如，在學習定積分的應用平面曲線的弧長時，引入牙弓形狀的數(shù)學模型3。先給出計算牙弓長度的臨床醫(yī)學背景及必要性，然后和學生一起探討如何求其長度，引出微元法，學習相應的數(shù)學知識，最后回到原問題，建立模型并求解。在學習一元函數(shù)的極值、最值時，可引入小鼠體內(nèi)藥物濃度達到最大值的時間的數(shù)學模型，在學習微分方程時可引入腫瘤生長的數(shù)學模型等等。對于某些數(shù)學模型，可以通過matlab 7.0軟件編程實現(xiàn)4，隨堂用多媒體演示建模結(jié)果。這樣可以給學生以直觀的感覺，激起他們的學習興趣。由于教學時間有限，課堂上不講解程序，只給

9、出結(jié)果。這種以數(shù)學模型為中心的教學模式使課堂氣氛更加活躍，極大的提高了醫(yī)學生學習高等數(shù)學的積極性，使學生深刻的體會到所學知識點的重要性，并使他們逐漸的學會如何根據(jù)實際問題的需要，抽象出數(shù)學模型，運用數(shù)學工具分析問題、解決問題。3.3 存在的問題首先，醫(yī)用高等數(shù)學的課時有限，要適度運用以數(shù)學模型為中心的教學模式，注意不要過多的講解數(shù)學模型，以此來代替基本的理論教學。其次,注意師生之間的互動，一起探討建模過程。最后,數(shù)學模型的建立不是唯一的，要注意培養(yǎng)學生運用不同的方法解決同一問題的能力，使教師的“教”與學生的“學”較好的結(jié)合在一起?！叭魏我婚T科學只有成功的運用了數(shù)學，才能達到完善的程度”，醫(yī)用高等數(shù)學教學的目的是提高醫(yī)學生的數(shù)學素質(zhì)，教學中引入以數(shù)學模型為中心的教學模式, 可使學生的想象力、洞察力和創(chuàng)造力得到培養(yǎng)和提高，加強了醫(yī)學生數(shù)學素質(zhì)的教育，為進一步學習及后續(xù)的科研工作打下良好的數(shù)學基礎(chǔ)?！緟⒖嘉墨I】  1羅明奎，雷玉潔.加強醫(yī)科數(shù)學教學改革，順應生命科學高速發(fā)展