Developing the professional skills of a preservice physician through the study of physics

Введение / Introduction

Подготовка медицинских работников высокого уровня имеет большое социальное значение для любого государства, и Российская Федерация не является исключением, в особенности в эпоху совершенствования и усложнения медицинских знаний, способов и средств диагностики лечения.

Проблема подготовки высококвалифицированных врачей – одна из наиболее значимых в истории развития образования – сегодня приобретает дополнительную актуальность в связи с усложнением процесса работы медиков, например, в части работы на сложных медицинских приборах, с применением лазерных, оптических и иных технологий. Именно в части работы в условиях цифровизации медицины и новых технологий процесс подготовки студентов-медиков сегодня не в полной мере соответствует требованиям общества и государства к медицинским работникам.

Подготовка врачей достаточно затратный в системе образования процесс, который характеризуется необходимостью значительных временных, кадровых, финансовых затрат. Сегодня многие учебные программы в вузах предусматривают новые формы обучения будущих врачей, например включение симуляционного обучения, практико-ориентированного обучения, ранней специализации. Вместе с тем уклон в сторону такого прикладного подхода нередко может негативно сказываться на общей системе обучения, общем уровне сформированности знаний и умений у будущих врачей.

На современном этапе подготовка врачей имеет большое значение ввиду, во-первых, существенного дефицита медиков, во-вторых, необходимости, при более детальной специализации медиков (вследствие усложнения протоколов лечения, медицинского оборудования), обеспечивать и их общее профессиональное развитие в целом – применительно к общим профессиональным навыкам. В свою очередь, система подготовки будущих врачей в современном высшем образовании характеризуется сокращением ряда учебных дисциплин общего характера, включением дополнительно специальных дисциплин. Такой подход, безусловно, направлен на повышение эффективности формирования специальных знаний у будущих врачей, но при этом отмечается снижение возможностей формирования общих компетенций, которые также необходимы в профессиональной деятельности медицинского работника. С учетом выявленной проблемы исследования, актуальности и социальной значимости темы исследования определены цель и задачи.

Цель исследования – проанализировать роль содержания обучения физике в формировании профессиональных компетенций будущих врачей.

Задачи исследования: дать характеристику процесса изучения физике будущими врачами с позиции их содержания, формируемых при изучении знаний и представлений; провести исследование роли физики в формировании профессиональных компетенций будущих врачей.

Обзор литературы / Literature review

Вопросы формирования профессиональных компетенций будущего врача находятся сегодня в фокусе внимания многих авторов. В ряде исследований отмечается снижение эффективности реализации содержания фундаментальных предметов при обучении в вузе. Так, например, А. У. Алланазаров, А. М. Жамалова, З. Х. Умарова указывают на снижение качества подготовки студентов по общим дисциплинам, в первую очередь по естественно-научным дисциплинам, в том числе и физике, что негативно отражается на формировании общих и профессиональных компетенций, а также навыков мышления, логического рассуждения, установления причинно-следственных связей [1]. Л. Ф. Ельцова, А. В. Ельцов также отмечают данную проблему, указывая, что в условиях внедрения новых технологий в медицине особенно актуально усилить физическую, математическую, технологическую подготовку студентов-медиков [2].

Современный период подготовки будущих медицинских работников отличается включением в процесс их подготовки изучения высокотехнологичных медицинских приборов, что также требует знаний студентов в области физики. И. И. Дигурова отмечает, что содержание физики как учебного предмета в целом способствует формированию общих и профессиональных компетенций студентов-медиков, в частности, автор рассматривает решение задач по физике как одно из средств формирования у студентов профессиональных знаний – в первую очередь в сфере работы медицинских приборов, а также в сфере анализа диагностических снимков, снимков магнитно-резонансной томографии, рентгеновских снимков [3].

Т В. Мачнева отмечает недостаточную мотивацию студентов к изучению физики, а равно и необходимость разработки новых методов обучения физике, которые имеют практико-ориентированную направленность [4]. В другом исследовании Т. В. Мачнева, В. В. Филатов отмечают необходимость формирования разных подходов к обучению физике у студентов-медиков разной направленности обучения. Так, например, для будущих травматологов в большей степени необходимо исследование осмоса, сопротивления материалов, для будущих рентгенологов – оптики, радиофизики и др. При этом авторами отмечается недостаточная разработанность методов подготовки с учетом такой дифференциации [5].

Х. Фишер, А. Кауэрц отмечают, что в медицинских вузах недостаточная физическая подготовка отмечается и у педагогов физики, которые обучают будущих врачей, поскольку высокоподготовленные преподаватели обучают студентов физических факультетов, специальностей и направлений [6]. Однако нужно отметить, что данная проблема носит в большей степени организационный характер.

Решения данных проблем также отмечаются в исследованиях современных авторов. Так, С. Раманкулов, Э. Досымов, T. Турмамбеков, Д. Азизханов, С. Курбанбеков, С. Бекбаев указывают на необходимость применения различных образовательных технологий, что позволяет формировать профессиональные компетенции будущих врачей [7]. Использование различных, в том числе цифровых, образовательных технологий повышает эффективность формирования цифровых компетенций студентов, позволяет обеспечивать высокий уровень наглядности в обучении, а также реализовать практико-ориентированный подход в обучении.

Д. Саржанова, A. Шокпатов, M. Акёшова, Г. Ризаходжаева отмечают необходимость формирования у студентов-медиков как общих, так и профессиональных компетенций, то есть компетенций в области будущей профессии. При этом физика, а также биология рассматриваются авторами как одно из средств формирования профессиональных компетенций будущих врачей ввиду того, что их изучение позволяет сформировать знания и представления об общих закономерностях живого и неживого, общих физических законах, которые действуют также и в теле человека. В дальнейшем это позволит обеспечить более комплексное представление о физических процессах, которые происходят в теле человека [8]. Таким образом, отмечается, что изучение дисциплин общего характера также повышает общий уровень эрудиции будущих врачей, их кругозора.

Д. T. Жу отмечает, что знание физики позволяет сформировать у студентов-медиков практические навыки, в том числе в сложных ситуациях, например навыки наложения повязок, швов, представления о процессах осмоса при лечении ранений, представления о нагрузке на конечности в условиях травм, представления о работе сердца и сосудов [9]. С данной позицией можно согласиться, и длительное время аналогичный подход имел место при подготовке медиков в советский период в России. Т. Хьюсон, Х. Фостер, Р. Сандерсон также указывают на то, что изучение физики позволяет будущим врачам также иметь представление о работе медицинского оборудования. Однако авторы говорят о том, что необходимо, с данной целью, корректировать содержание обучения физики [10]. Этот подход также заслуживает внимания, причем представляется актуальным дифференцировать особенности организации обучения физики в зависимости от направления подготовки и общей специализации студентов-медиков.

А. Гудаппанавар, П. Хомбал, Д. Бенни, С. Патель, Б. Тубаки указывают на то, что изучение физики в современных медицинских вузах в части его содержания должно учитывать особенности содержания обучения в целом. Вместе с тем в отдельных вузах отмечается изучение медицинской физики, но во многих продолжается обучение физике общего характера [11]. Д. Эдвардс, С. Бьянчи, Д. Касас-Кордеро, Ф. Корнейо, Д. Зелайя говорят о том, что обучение физике студентов-медиков будет способствовать формированию у них профессиональных знаний, навыков, компетенций при условии выраженной прикладной направленности изучения данного предмета, то есть при условии включения значительного числа практических занятий, при которых студенты смогут рассмотреть работу физических процессов, явлений наглядно, смоделировать их [12]. Значимость прикладной направленности обучения физике будущих врачей подчеркнуты и в исследовании [13]. М. Швед, С. Герась, Л. Мартынюк, О. Сусла, И.  Ястремская также отмечают значимость включения лабораторных работ по физике в процесс подготовки будущих врачей [14]. В условиях цифровизации обучения частично такие практические и лабораторные работы могут быть реализованы с использованием цифровых средств обучения, как указывают Л. А. Шигакова, Д. Р. Иногамова [15].

Большое значение имеет интеграция содержания биологии и физики при подготовке будущих медиков. Можно отметить наличие соответствующих разработок учебных и практических занятий для студентов, в которых интегрированы знания из области физики и медицинские специальные знания. Например, подобные разработки представлены в работе П. Х. Халикова, А. К. Курбанова, А. О. Даминова, Л. А. Шигаковой [16]. В исследовании Д. П. Данилаева, Н. Н. Маливанова [17] представлены разработки лабораторных работ по физике, которые позволяют включать дополнительно медицинские знания. Нельзя не отметить и то, что выполнение лабораторных работ по физике формирует у будущих врачей навыки обращения с лабораторным оборудованием, химическими реагентами, физическими приборами. В дальнейшем, в будущей профессиональной деятельности, это позволяет более эффективно овладевать практическими навыками. Это, к примеру, навыки в области фармацевтики, обращения с медицинским оборудованием и др. Е. А. Статкевич, Ю. Ф. Степанова, И. Ю. Лавриненко отмечают, что изучение физических терминов также способствует запоминанию и медицинской технологии [18]. Д. Ахмад, Ф. Вибава также указывают на тесную связь между медицинской и физической терминологией [19]. К. Джексон, М. Мор-Шрёдер, С. Буш и другие указывают на значительную долю физических знаний в составе медицинских [20]. В частности, изучение физических терминов близко по своему содержанию к изучению и ряда медицинских терминов. Кроме того, в приведенных выше исследованиях отмечено, что практические работы при изучении физики способствуют развитию практических компетенций будущих врачей.

Таким образом, отмечается связь содержания обучения физике и специальным медицинским дисциплинам. При этом именно содержание обучения физике создает основу, формирует общую физическую, естественно-научную грамотность студентов – будущих врачей, на основе которой выстраивается (уже при изучении специальных дисциплин) их будущая профессиональная компетентность.

Куен-И Линь, Ин-Тянь Ву, И-Тин Сюй и П. Д. Уильямс  отмечают необходимость дополнительной интеграции содержания обучения физике и специальным дисциплинам при подготовке будущих врачей, что позволяет, по мнению авторов, формировать более комплексные знания и представления о процессах, происходящих в окружающей среде, их влиянии на человека, а равно и о процессах, которые происходят в организме человека [21]. К. Симарро, Д. Кусо придерживаются аналогичной позиции, отмечая значимость прикладного обучения физике студентов медицинских специальностей [22].

Х. Дефризал, С. Рианди, И. Суварма отмечают, что для выполнения лабораторных и контрольных работ по «медицинским дисциплинам», то есть специальным дисциплинам, изучаемым студентами-медиками, требуется наличие определенного уровня подготовки в области постановки опытов и экспериментов, что может быть обеспечено в том числе глубоким изучением физики как дисциплины общего характера [23]. Д. С. Ямщикова отмечает, что решение ситуационных задач по физике способствует формированию функциональной грамотности, то есть навыка применять полученные академические знания в практических ситуациях в повседневной бытовой и профессиональной деятельности [24]. В другом исследовании Ю. Ю. Гавронской, Д. С. Ямщиковой обоснована экспериментально необходимость включения заданий по физике в процесс обучения [25]. Также Д. С. Ямщиковой показано, что формирование междисциплинарных связей положительно сказывается на повышении качества подготовки обучающихся школ и вузов [26]. Из изложенного следует необходимость интеграции содержания физики и медицинских дисциплин.  В связи с этим следует отметить, что изучение физики студентами-медиками должно носить выраженный прикладной характер, что позволит обеспечивать формирование у будущих медиков практических навыков, которые востребованы в их профессии, в первую очередь:

– навыков обращения со специальным, лабораторным, иным оборудованием с учетом того, что в современной медицине предусматривается постоянное использование сложного оборудования и установок;

– навыков обращения с веществами, что актуально, к примеру, в фармацевтике, в деятельности анестезиологов-реаниматологов;

– навыков постановки опытов, проведения исследований, экспериментов, что имеет большое значение в рамках диагностических процедур.

Г. Н. Фадеев, Н. Н. Двуличанская указывают, что интеграция содержания физики для студентов медицинских вузов должна обеспечиваться и в рамках преподавания содержания, и в рамках контроля знаний, при этом авторы отмечают, что если первое реализуется в условиях обучения студентов-медиков, то второе – практически нет [27]. В. А. Худик, И. В. Тельнюк указывают на недостаточную разработанность соответствующих программ, которые позволяют интегрировать содержание физики и иных дисциплин, а также отмечают значимость подготовки педагогов, которые смогут реализовать соответствующее содержание [28]. Необходимо отметить, что разработка такого содержания не потребует значительных затрат и может быть реализована на основе действующих учебных программ, применяемых в обучении студентов-медиков. В. А. Худик предполагает, что такая подготовка может быть организована в формате факультативных курсов [29]. Э. Л. Исаева, Н. У. Ярычев отмечают значимость формирования нацеленности будущих врачей на изучение физики и иных дисциплин общего характера [30].

Таким образом, на основе систематизации данных исследований, представленных различными авторами, выявлено, что формирование общих и профессиональных компетенций будущих врачей достижимо в том числе средствами изучения физики как дисциплины общего характера, в которую могут быть интегрированы элементы содержания специальных знаний по физике, необходимых для профессиональной подготовки будущих врачей. Данный вывод определяет практическое направление разработки методик обучения будущих врачей, формирования у них профессиональных компетенций средствами изучения физики, а именно разработки содержания обучения физике в части интеграции общего и специального содержания, формирования форм и методов обучения интегрированного содержания, обеспечения практической подготовки по физике, контроля и мониторинга профессиональных компетенций.

Методологическая база исследования / Methodological base of the research

Методология исследования определена актуальностью проблемы исследования, целью исследования и включала индуктивный метод, метод сравнительного анализа и синтеза, анализ научной и методической литературы по проблемам формирования общих и профессиональных компетенций студентов медицинских вузов.

Метод сравнительного анализа позволил изучить особенности преподавания физики студентам, обучающимся в медицинских вузах. Анализ литературы по проблемам интеграции содержания дисциплин, преподаваемых в вузе, позволил обеспечить выявление решений по организации обучения физике студентов медицинских вузов, направленного на формирование общих и профессиональных компетенций. Анализ практических наработок практикующих педагогов, осуществляющих преподавание естественно-научных дисциплин, в том числе физики, в медицинских образовательных организациях позволил выявить принципиальные особенности и возможности формирования профессиональных компетенций у будущих врачей в ходе изучения физики.

Результаты исследования / Research results

По результатам исследования выявлено, что содержание обучения физике в вузах сформировано с учетом целевых ориентиров и часть дисциплин общего характера (в числе которых и физика) направлена на формирование общих компетенций студентов, умений и навыков общего характера, а часть специальных дисциплин, соответственно, на формирование профессиональных компетенций. Вместе с тем по итогам исследования позиций различных авторов выявлено, что и дисциплины общего характера позволяют формировать у будущих врачей профессиональные компетенции. Физика среди таких дисциплин занимает особое место ввиду ее содержания, которое предусматривает изучение свойств живой и неживой материи, а также явлений и процессов, которые происходят в теле человека – например, осмотических процессов (транспорт веществ в клетке), механических процессов (автоматия сердца, сокращение и расширение сосудов под воздействием холода и тепла). Кроме того, врачам необходимо иметь представление о движении заряженных частиц, видах излучения, диффузии, электрических процессах.

С учетом изложенного можно утверждать, что изучение физики имеет большое значение при формировании не только общих компетенций будущих врачей, но и профессиональных компетенций.

Вместе с тем, как выявлено, формирование профессиональных компетенций будущих врачей при изучении физики будет обеспечено при наличии в образовательном процессе следующих условий:

1. Прикладная направленность изучения физики – в части включения большого числа лабораторных и практических работ в процесс обучения.

2. Интеграция содержания физики и специальных дисциплин.

3. Включение ситуационных задач.

4. Дифференциация содержания обучения физики с учетом направления подготовки будущих врачей.

Также одним из средств интеграции материала курса физики и других специальных медицинских областей научных знаний является иллюстрация на конкретных примерах использования физики в различных отраслях медицины.

С учетом изложенного можно выделить несколько способов интеграции содержания обучения физике и специальных дисциплин, изучаемых студентами-медиками. Применение различных способов и форм интеграции в учебном процессе позволяет сформировать условия, при которых знания физики, теоретические, практические и другие, формируют основу для закрепления специальных знаний студентов, которые в дальнейшем будут необходимы в профессиональной деятельности врача.

В рамках обучения физике студентов – будущих врачей необходим дифференцированный подход в части разработки содержания обучения физике – интеграции общего содержания (единого для всех учебных специальностей) и специального – с учетом направленности обучения студентов – будущих врачей. Так, например, для будущих анестезиологов-реаниматологов более актуально изучение таких разделов физики, как осмос, диффузия, связывание веществ, электротехника, для рентгенологов, диагностов – разделов оптики, радиофизики, физики элементарных частиц. Интеграция в общее содержание физики соответствующих разделов для обеспечения профессиональной подготовки будущих врачей может быть осуществлена на основе модульного подхода к построению учебных курсов.

Большое значение имеет также и практико-ориентированное обучение студентов – будущих врачей при изучении физики, что достижимо включением в процесс их подготовки большого числа учебных задач прикладного характера, ситуационных заданий, а также лабораторных и практических работ.

Организация обучения студентов – будущих врачей физике может быть осуществлена в рамках общих курсов физики и дополнительных факультативных занятий, а также включаемых в процесс обучения модулей, содержащих актуальные для студентов определенной специальности элементы содержания физики.

Современные учебные планы вузов не предполагают разработку общих учебных программ по физике, ориентированных на особенности подготовки студентов – будущих врачей по определенной специальности. В связи с этим организация обучения физике будущих врачей должна быть достаточно гибкой и адаптивной.

Включение практико-ориентированного обучения на современном этапе при обучении будущих врачей физике также может быть осуществлено на основе факультативных курсов, организации модульного обучения – с включением курсов актуальных для студентов практических работ по физике, с учетом изучаемой студентами специальности. Такая организация достижима при изучении на кафедрах специальных дисциплин студентами – будущими врачами.

В рамках работы представлено описание условий формирования у студентов медицинских специальностей общих и профессиональных компетенций на основе освоения содержания физики.

Заключение / Conclusion

В исследовании проанализированы общие подходы к организации обучения физике студентов медицинских специальностей. Обучение физике рассмотрено в рамках представленного исследования в качестве одного из средств формирования общих и профессиональных компетенций будущих врачей.

В ходе исследования выявлены общие и педагогические условия формирования профессиональных компетенций у будущих врачей средствами освоения содержания физики как учебной дисциплины в вузе. К таким условиям относится: интеграция общего и специального (с учетом специфики подготовки будущих врачей) содержания обучения физике, выбор интерактивных методов и форм обучения физике, имеющих выраженную практико-ориентированную направленность, систематический контроль результатов обучения.

В рамках представленных результатов исследования показаны основные направления методических разработок, способствующих формированию условий становления профессиональных компетенций у будущих врачей средствами изучения физики.

Формы организации образовательной деятельности будущих врачей в процессе изучения физики должны предусматривать организацию обучения таким образом, чтобы обеспечивать повышение мотивации к обучению, а также создать условия выбора объектов изучения со стороны самих обучающихся.