淺談面向生物醫(yī)學類學生的大學數(shù)學素質(zhì)教育研究

摘要：大學數(shù)學素質(zhì)教育是當今醫(yī)學院校培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力，適應現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的醫(yī)學類人才的首要任務。本文從教學過程中遇到的實際問題出發(fā)，分別從認識數(shù)學，課堂教學中教學方法的改變和思維模式的培養(yǎng)方面，詳細闡述了大學數(shù)學素質(zhì)教育在生物醫(yī)學類學生中的重要意義。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學數(shù)學；數(shù)學思想；數(shù)學素質(zhì)

隨著科學技術(shù)和生物醫(yī)學的飛速發(fā)展，一系列相關(guān)的科學問題和生物學數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性的增長。無論是基礎(chǔ)醫(yī)學、預防醫(yī)學還是臨床醫(yī)學等領(lǐng)域都迫切需要利用數(shù)學的思想和方法來進行研究，這就要求我們的醫(yī)學類人才應當具備更高的數(shù)學素養(yǎng)。當前，現(xiàn)行的課程體系已無法滿足這種需求。醫(yī)學院校學生對數(shù)學的學習缺乏主動性和創(chuàng)新性，大多數(shù)學生只是為了滿足學分要求應付考試而學，并沒有真正系統(tǒng)的領(lǐng)會數(shù)學思想，用數(shù)學的思維和方法去解決醫(yī)學發(fā)展中的實際問題。因此，為了滿足現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的需要，全面培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的新型生物醫(yī)學人才，是當今醫(yī)學院校教學工作的首要任務。如何激發(fā)學生的創(chuàng)新思維能力、培養(yǎng)學生如何積極地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，改進醫(yī)學院校傳統(tǒng)教學內(nèi)容與方法，是醫(yī)學院校數(shù)學教學工作者面臨的重大課題。本文從作者在教學過程中學生提到的一些實際問題出發(fā)，闡述如何在教學的過程中，融抽象理論于形象的實際問題中，深入淺出，讓學生學以致用，從而充分調(diào)動學生的主觀能動性和創(chuàng)造性。

1 認識數(shù)學-數(shù)學是美麗的

在每學期開學初的課堂上，總有學生會問到：\"醫(yī)學院校學生為什么學習醫(yī)用高等數(shù)學？\"\"學習線性代數(shù)有什么用？\"等問題，這迫使我們教學工作者不得不去想\"為什么\"，是課程體系設(shè)置和教學大綱需要，還是學生為了學分而不得不學習呢？當前的醫(yī)學院校高等數(shù)學教學工作，其數(shù)學教育質(zhì)量遠遠落后于醫(yī)學科學的發(fā)展要求，究其原因，一方面學生大多數(shù)是為了獲得學分應付考試，他們還沒有充分意識到系統(tǒng)的數(shù)學學習對其今后的學習工作的重要性。傳統(tǒng)的數(shù)學教學方法一味追求理論的抽象性、邏輯思維的嚴密性及體系的完整性[1]，而忽略了學生對周圍世界的認知能力和興趣，使學生感到數(shù)學概念的枯燥乏味，喪失了學習的興趣。事實上，高等數(shù)學的教育不僅僅是理論知識體系的傳授，更重要的是數(shù)學思想的傳遞[2]，而這種數(shù)學思想不僅僅局限于單純的數(shù)學公式、符號、定理等，事實上它是一種理念，即用數(shù)學的方法解決實際問題的一種理念，發(fā)現(xiàn)數(shù)學是美麗的，學習數(shù)學的過程應是感知美、欣賞美的過程。自然界中神奇的蜘蛛網(wǎng)，不僅有不可比擬的強度和韌性，還具有精美的幾何圖形，蜘蛛網(wǎng)捕食絲就是美麗的阿基米德螺線（見圖1）；構(gòu)成生命的主要物質(zhì)-蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子，如人類遺傳基因（DNA）中也都存在雙螺旋結(jié)構(gòu)，其排列形成的曲線也都構(gòu)成了阿基米德螺線。阿基米德螺線美妙之處就在于它經(jīng)過多次變換后仍為它自身，阿基米德為此配了一句深刻的哲學名言\"雖經(jīng)滄桑，我仍將故我出現(xiàn)\"[3，4]。具有法國和美國雙重國籍的曼德爾布羅特（Mandelbrot，B.B）從大自然的規(guī)律和特性中，發(fā)現(xiàn)\"云團不是球形，山巒不是錐形，樹皮不是光的\"，強調(diào)\"所有這些自然結(jié)構(gòu)都具有不規(guī)則形狀，既部分\"等于\"整體，處處不規(guī)則，處處不可微的具有自相似性的幾何體\"，由此創(chuàng)造了新的幾何學-《大自然的分形幾何學》（The Fractal Geometry of Nature）[5]（見圖2）。

2 教學方法和思維模式的改變

課堂教學是學生整個學習過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，教師的授課風格和知識體系影響著學生學習的興趣和創(chuàng)新性。以學生為本，教師為主導的課堂教學形式，打破了傳統(tǒng)的數(shù)學教學模式，從提出問題、討論分析問題、到解決問題，整個教學過程始終以學生為主，不但提高了學生學習數(shù)學的興趣，而且培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。如在線性代數(shù)課上，同學們對紛繁復雜的概念及抽象的n維空間無從下手，那么在第一節(jié)課時會圍繞線性代數(shù)的核心問題：n元線性方程組求解問題進行闡述，引出二階、三階行列式，遞推出n階行列式的定義，進而在此基礎(chǔ)上引出矩陣及其運算，初等變換等概念，始終以線性方程組貫穿整個教學，是學生能從直觀形象的二維平面，三維空間出發(fā)過渡到抽象的n為空間，拓張了學生抽象思維能力。再如，在醫(yī)用高等數(shù)學教學過程中始終貫穿\"以常帶變，化大為小\"的思想，從如何求一個\"不規(guī)則形狀水杯的容積\"、\"大型文體表演中幾何圖案的組合和變化\"等具體的實際例子出發(fā)，引出高等數(shù)學最基本的極限概念及線性代數(shù)中的矩陣分塊概念，是學生意識到生活中處處都有數(shù)學。此外，結(jié)合醫(yī)學院校學生的特點，在教學過程中注意與其它學科的交叉，結(jié)合生物醫(yī)學中的實際問題，闡述數(shù)學模型在醫(yī)學中的應用，如Logistic生長模型、腫瘤生長模型[6]，描述細胞和生物群體（也用于人口）增長的Leslie模型[7]，醫(yī)療中的CT技術(shù)原理[8]等。同時，還介紹常用數(shù)學軟件如MatLab， Mathematics， SPSS，利用這些軟件對以上數(shù)學模型進行求解，是學生能從繁重復雜的計算中解脫出來，真真切切感受到數(shù)學的簡單之美，激發(fā)學生學習醫(yī)用高等數(shù)學的興趣和主動性，更好的用數(shù)學的理論思想解決生物醫(yī)學問題。

3 結(jié)語

醫(yī)用高等數(shù)學的教學，既要打破常規(guī)的教學模式，同時又要結(jié)合醫(yī)學院校的特點，結(jié)合醫(yī)學類學生的實際情況，從實際的醫(yī)學問題出發(fā)，深入淺出，淡化數(shù)學深奧的基礎(chǔ)理論知識體系，使學生在實際學習中能理論緊密結(jié)合實際，用數(shù)學的思維和數(shù)學方法分析解決醫(yī)學的問題，從而樹立起良好的數(shù)學思想。作為醫(yī)學院校的數(shù)學教師，還要時刻了解生物醫(yī)學領(lǐng)域的最新研究動態(tài)，將其滲透到教學工作中，即豐富和補充自己的知識儲備，又使學生開闊了視野，使學生更進一步參與科研活動中。

參考文獻：

[1]顧沛.數(shù)學文化[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]孫健. 探析學生數(shù)學素質(zhì)的培養(yǎng)與高等數(shù)學教學[J]. 數(shù)學學習與研究，2012，13：6.

[3]姜榮，黃魯霞，榮鐳.阿基米德螺線淺析[C].北京師范大學環(huán)境學院，2009.

[4]郭慧媛，姜畔.淺談阿基米德螺線[C].北京師范大學環(huán)境學院，2009.

[5]Mandelbrot，B.B.，1982，The Fractal Geometry of Nature， San Francisco， Freeman

[6]樂經(jīng)良，祝國強. 醫(yī)用高等數(shù)學[M].北京：高等教育出版社，2005.

[7]李霞，賀東奇，姜偉.醫(yī)用高等數(shù)學[M].北京：北京大學醫(yī)學出版社，2013.

[8]周衛(wèi)兵，歐陜興，楊克檉. 螺旋CT梯狀偽影的數(shù)學模型及實驗[J]. 醫(yī)療設(shè)備信息，2006，21（4）：5-8.編輯/哈濤