新医科背景下神经生物学课程改革探索实践

Exploration and practice of neurobiology course reform under the background of new medical science

摘要

面对信息技术和人工智能的挑战与机遇，医学教育亟需培养具备跨学科知识和创新思维的复合型人才。“新医科”是以国家战略为导向，旨在通过学科交叉融合、科技创新引领和医学教育改革，培养能够适应新时代需求的医学人才。本文基于新医科背景，从教学目标、学科交叉、课程思政等方面对神经生物学课程进行系统性改革，并通过学生反馈和成绩评估教学改革效果。研究结果表明，课程改革内容被学生较好理解并接受，在学生知识掌握和创新能力的提升方面取得了一定成效，但仍存在教学资源和课程评估方式等方面的不足。本文总结教学实践经验，为在“新医科”背景下推动医学教育创新提供参考。

Abstract

Faced with the challenges and opportunities brought by information technology and artificial intelligence, medical education urgently needs to cultivate interdisciplinary and innovative talents. The new medical science initiative, guided by national strategies, aims to cultivate medical professionals who can meet the demands of the new era through interdisciplinary integration, technological innovation, and medical education reform. This paper, under the background of new medical science, systematically reforms the neurobiology course in terms of teaching objectives, interdisciplinary integration, and ideological and political education in the course, and evaluates the effectiveness of these reforms through student performance and feedback. The study results indicate that the reformed course content was well understood and accepted by the students, and there was a certain degree of improvement in their knowledge mastery and innovative abilities. However, there are still shortcomings in teaching resources and course evaluation. This paper summarizes the practical teaching experience, providing a reference for promoting innovation in medical education under the new medical science framework.

关键词

新医科 / 神经生物学 / 教学改革 / 学科交叉 / 课程思政

Key words

new medical science / neurobiology / teaching reform / interdisciplinary integration / ideological and political education in the curriculum

医学是一门综合性、应用性极强的学科，具有显著的社会科学属性^［1］。随着社会快速发展，医学教育的目标和任务不断调整、优化，以更好满足健康需求^［2］。近年来，以信息技术和人工智能为代表的技术革命给医学学科建设和医学教育带来新的挑战和机遇。为应对这些挑战，2018年，教育部启动“新工科、新医科、新农科、新文科”建设，其中，“新医科”以国家战略导向，强调学科交叉融合、科技创新引领和医学教育改革，旨在培养能够驾驭新技术、具备跨学科知识和创新思维的复合型医学人才^［3-4］。在此背景下，如何通过课程改革推动医学教育创新，提升医学生的综合能力和职业素养，成为医学教育者面临的紧迫课题。神经生物学是基础医学的重要组成部分。它融合了生物学、医学、心理学、物理学、化学、信息学等多个学科，是一门真正的跨学科课程^［5］。近年来，随着新医科建设的推进，神经生物学的前沿性和学科交叉性与新医科背景下的人才培养目标高度契合，成为了新医科人才培养的重要课程之一^［6-7］。本研究旨在探索如何通过神经生物学课程改革，落实新医科理念，培养能够应对未来医学挑战的创新型人才。

1 新医科背景下神经生物学课程改革的具体举措

1.1 教学目标更新

新医科建设目标是培养能够适应以人工智能为代表的新一代技术革命，运用交叉学科知识解决医学领域前沿问题的高层次医学创新人才^［8］。本研究整合原有神经生物学课程目标与新医科建设内涵，增加了学生对学科交叉与学科前沿知识的认知，并将自主学习能力和跨学科思维培养纳入培养目标（表1）。

从知识目标来看，传统神经生物学课程注重夯实学生的基础理论知识，包括神经元的基本结构、神经信号的传递机制、神经系统的调节与功能以及神经系统疾病的生物学基础等。这些知识的掌握为学生构筑了坚实的学科基石。然而，在新医科背景下，课程进一步拓宽了知识边界，要求学生不仅理解神经生物学本身，还要深入理解计算机科学、工程学、心理学等相关学科与神经生物学的交叉融合点。这种跨学科的知识拓展，旨在使学生能够站在更广阔的视角上审视医学问题，理解技术革命如何重塑医学实践，从而为他们日后在解决医学领域前沿问题时提供更为丰富的理论工具。

能力目标方面，原有的能力培养侧重于将神经生物学知识应用于解决复杂医学问题，特别是在神经系统疾病的研究和临床实践中。这一目标强调了知识的实践应用性和问题解决能力。而新医科建设则在此基础上，进一步强调了学生自主学习能力和跨学科探索能力的培养。这意味着学生需要具备主动追踪医学前沿动态、筛选并吸收新知识的能力，同时，还需要具备跨越学科界限，运用多学科知识综合分析和解决复杂医学问题的创新思维。这样的能力结构，是适应未来以人工智能为代表的新技术革命所必需的。

在素质目标层面，新医科建设不仅延续了提升学生科学素养、培养严谨科研态度和创新精神的传统要求，还特别强调了跨学科思维的培养。跨学科思维要求学生能够超越单一学科界限，以更加开放和包容的心态去理解和解决医学问题。这种思维方式的形成，有助于打破学科壁垒，促进不同领域间的知识交流与融合，从而推动医学科学的创新发展。

总体而言，新医科背景下神经生物学课程目标的更新，不仅是对原有课程内容的丰富和扩展，更是对学生知识结构、能力和素质的全面提升。通过整合传统神经生物学知识与新兴学科的交叉应用，课程目标的更新为培养适应未来医学发展需求的高层次创新人才奠定坚实基础。学生不仅能够掌握扎实的神经生物学基础知识，还能通过自主学习和跨学科思维，解决现代医学中的复杂问题，成为引领医学科技进步的中坚力量。

1.2 学科交叉案例建设

学科交叉是新时代学科发展的重要增长点，在新医科教育改革中处于核心地位^［9］。然而，目前学科交叉人才培养模式往往存在学科内容简单叠加的现象，难以实现真正的交叉融合，更无法实现知识的深度整合与创新能力的显著提升^［10］。本研究基于神经生物学课程结构，梳理新医科背景下的相关学科，如机器学习、脑机接口技术、脑磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、神经假肢等内容，建设与原课程知识点相匹配的案例，进行融合讲解。通过这种方式，打破学科壁垒，实现了神经生物学与其他学科内容的有机整合。

表2为一些具体的学科交叉案例，这些案例不仅展示了不同学科与神经生物学的交叉点，还详细描述了各学科在神经生物学课程中的具体应用和教学内容。如机器学习这一案例涉及计算机科学，主要涵盖了神经生物学课程的《神经元信号转导》一章，教学内容包括神经元的结构与功能、电信号传导机制以及突触传递及可塑性。在这一章节中，通过介绍机器学习的基本原理，讲解机器学习与人脑学习间的异同点，并探讨人工神经网络的构建中参考了哪些神经系统的特点，学生能够更加深入地理解神经信号传导的复杂性以及其在人工智能中的应用。脑机接口技术则是一个跨工程学与神经生物学的典型案例，涵盖了《神经元信号转导》一章中电信号传导机制和《神经的损伤再生与常见神经系统疾病》一章中神经损伤再生机制及常见神经系统疾病如脊髓损伤。通过讲解脑机接口的基本原理和设计方法，学生可以了解如何在神经刺激中应用脑机接口技术，特别是在神经损伤后的功能恢复及神经再生中的应用。这不仅拓宽了学生对神经生物学的理解，还赋予他们在工程学领域中的实际应用能力。神经影像技术fMRI与神经心理学案例则将心理学与神经生物学相结合，涉及《中枢神经系统的发育》和《神经的损伤再生与常见神经系统疾病》章节的相关内容。在这一案例中，教学内容包括介绍fMRI技术、脑功能与认知行为的关系，特别是fMRI在研究脑发育过程中的应用。通过这一内容，学生能够理解心理疾病的神经基础及其与神经影像技术的关联，为未来在神经心理学领域的研究打下基础。最后，神经假肢与生物医学案例结合了生物医学工程与神经生物学的内容，涵盖《神经系统对运动调控》和《神经的损伤再生与常见神经系统疾病》章节的相关知识点。通过介绍神经影像技术、神经刺激技术和神经修复技术的应用，学生能够了解到神经假肢在神经损伤中的应用与发展。这一案例不仅展示了生物医学工程在神经生物学中的实际应用，还使学生能够理解神经假肢在帮助神经损伤患者恢复功能中的重要性。

通过这些具体的学科交叉案例，神经生物学课程实现了各学科知识的有机整合，打破了传统学科间的壁垒，真正做到学科内容的深入融合。这种教学方法不仅可以拓宽学生的知识面，还培养了他们的跨学科思维能力，使其能够更好地应对未来医学领域的复杂挑战。表中的案例丰富了课程内容，提升了学生的学习兴趣和参与度，最终培养出能够适应新医科发展需求的高素质医学创新人才。

1.3 新医科背景下课程思政建设

在新医科背景下，课程思政建设相比传统医学教育发生了显著变化。在坚持“三全育人”理念的基础上，新时代的医学人才培养应更加注重团队合作精神、人文关怀和社会责任感、批判性思维和问题解决能力、终身学习能力、国际视野和跨文化理解、伦理素养和法律意识以及良好的心理素质和应对能力。这些素养能够帮助医学生在未来的医学和工程技术交叉领域中不断创新和发展，成为具备综合素质的复合型人才。

因此，神经生物学课程的思政设计紧贴社会发展和热点问题，从以下三方面选择案例：①树立优秀国内外科学家作为榜样，激励学生的创新精神，增强国际视野，建立科研思维。如2021年David Julius和Ardem Patapoutian因发现温度和触觉感受器被授予诺贝尔生理学或医学奖^［11］。②结合中国最新的医学科研进展及其临床应用案例，激发学生的爱国热情和社会责任感。如浙江大学团队利用脑机接口技术帮助瘫痪病人完成汉字书写^［12］；谢晓亮院士团队利用多重退火与环状扩增方法（multiple annealing and looping-based amplification cycles，MALBAC）技术帮助几百对携带遗传性疾病基因的父母获得健康的后代^［13］。③引入最新的热点技术，如人工智能的介绍与应用，以培养学生的批判性思维、适应当下技术变革及应对未来社会变化的能力。通过这些案例的选择和讲解，神经生物学课程不仅能够传授最新的专业知识，还能全面提升学生适应新时代的综合素质。

2 神经生物学课程教学改革实践的效果

2.1 问卷调查收集学生反馈

经过在2022级临床医学专业本科生中的教学实践，课程结束后对261名学生进行问卷调查，内容包括对案例的理解程度、对学科交叉内容的认可情况及对课程的意见建议。学生对4个案例普遍集中在“理解”和“一般”两个层次，不太理解和非常不理解两部分总和占比较少，分别占比为8.48%、12.39%、10.00%和4.35%，说明学生整体理解程度较好，但不同案例间的理解程度存在细微差异，需要在后续授课过程中进行调整。对于“认为跨学科融合内容应该增加或减少”这一问题，52.83%的学生认为应当增加，46.09%的学生认为应保持现有水平，1.09%的学生认为应当减少，说明学生整体对跨学科知识较为认可（图1）。

2.2 学生学习效果的量化评价

通过对比教学改革前的2021级（282名）与教学改革后的2022级（284名）临床医学专业本科生成绩来评估学生的学习效果。2021级学生知识水平测试的平均成绩为（87.29±5.72）分，2022级学生平均成绩提升至（89.98±7.01）分，显示出学生整体知识掌握程度有所提高。在实践课程中，设计了“丙咪嗪对小鼠抑郁样行为的影响”实验，并通过实践报告撰写评估其创新性与科研思维。2021级实践课程成绩的平均成绩为（83.54±1.90）分，2022平均成绩显著上升至（93.22±1.62）分，表明学生在科研实践中体现出的创新能力显著提高。整体来看，教学改革后，学生在知识水平和创新能力上均表现出较为明显的进步。

2.3 存在的问题

从学生成绩及反馈信息来看，课程改革较好地被学生理解并接受，提升了知识和创新能力水平，但在实施过程中仍存在一些需要改进的地方，主要体现在：①教学资源与团队较为单薄，未来可以考虑借鉴高水平高校的课程设置，构建多学科的教学团队，不断丰富教学内容和提升教学质量；②缺乏顶层设计，未能与专业建设整体规划形成有效协同，未来应加强与其他课程的共同创新，形成课程体系间的互补与支撑；③课程评估方式有待完善，需要更科学地评估学生的能力和素质是否达成课程目标。

3 结 语

在新医科改革背景下，我国医学类院校主要侧重于开设新专业，而对现有专业的教育教学改革关注较少^［14］。因此，如何在课程建设层面开展基于新医科背景下的教育教学改革，创新教学理念、内容和方法，是医学院校和医学教育者面临的新课题。本研究在神经生物学课程中融入多学科交叉内容，将人工智能等前沿内容与原有课程体系相结合，在教学目标、学科交叉、前沿进展和课程思政方面进行了内容构建和教学实践，取得了较好的教学效果。

在本次教学改革基础上，未来将进一步优化课程内容，围绕提升教学质量、加强学科融合、完善评估体系等核心目标展开。①多学科教学团队建设：整合神经生物学、信息技术、人工智能等领域的教师资源，形成多学科交叉的教学团队，共同设计和教授课程内容，同时，加强教师培训与交流，通过组织教师参加国内外学术交流会议、在线培训、精品课程观摩，提升教师对新医科背景下跨学科教学的理解和应用能力，促进教学经验的分享与交流；②课程间协同创新：加强与其他医学基础课程及临床课程的沟通联系，在新医科改革中相互支撑互补，明确课程间的有机结合和整体规划；③建立多元化评价体系：除了传统考试外，引入案例分析、小组讨论、在线测试等多种评价方式，合理设置形成性评价，全面评估学生的知识掌握、能力和素质目标达成情况。

本课程将继续优化改革实践成果，进一步推动神经生物学课程的教学改革，并以此带动高级病理生理学等相关课程的建设，培养更多具备跨学科知识和创新思维、能够适应未来医学实践场景和需求的复合型人才；同时，立足课程建设，为推动新医科背景下医学教育创新提供经验。

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基金资助

河北省研究生示范课程建设项目(KCJSX2025086)

河北北方学院教育教学改革研究项目(JG2024026)