醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索和實(shí)踐

曲 典，劉志翔，張智河，李延玲

（首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京100069）

醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索和實(shí)踐

曲 典，劉志翔，張智河，李延玲

（首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京100069）

分析物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)在醫(yī)學(xué)高等教育中的重要作用及存在的問(wèn)題，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式進(jìn)行改革，探索適合醫(yī)學(xué)院校的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

醫(yī)學(xué)院校；物理；演示實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的自然科學(xué)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)的思想、方法和手段被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究中?，F(xiàn)代物理學(xué)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，形成了許多新的交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域高新技術(shù)和儀器的發(fā)展[1]。物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力等方面有著不可替代的作用，是整個(gè)高等醫(yī)學(xué)教學(xué)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將為醫(yī)學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和醫(yī)學(xué)研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

物理演示實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的紐帶和橋梁，它以直觀、生動(dòng)的方式向?qū)W生演示物理規(guī)律，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐能力[3]。而且演示實(shí)驗(yàn)因其自身的特點(diǎn)能很好地解決各類教學(xué)問(wèn)題[4]：物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生只能按照教材規(guī)定操作，主觀能動(dòng)性發(fā)揮不夠；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，實(shí)驗(yàn)研究性較差；與生活和生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合不足；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及知識(shí)面較窄。醫(yī)學(xué)生普遍存在忽視物理學(xué)，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)目的不明確等問(wèn)題，因此，醫(yī)學(xué)院校的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具重要意義。

本文結(jié)合醫(yī)學(xué)院校專業(yè)特點(diǎn)，探討對(duì)現(xiàn)有物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐探索適合醫(yī)學(xué)院校的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

1 醫(yī)學(xué)院校開設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)的作用

1.1 激發(fā)醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣

物理學(xué)中有許多抽象的概念，如果僅憑教師講授，學(xué)生會(huì)感到枯燥無(wú)味，學(xué)習(xí)難度大。如果教師在講解的過(guò)程中演示物理現(xiàn)象，可將抽象的物理概念形象化，使物理規(guī)律直觀化，易于學(xué)生接受，消除學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中因抽象、枯燥而產(chǎn)生的畏難、厭學(xué)情緒。學(xué)生在教師演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的引導(dǎo)下產(chǎn)生了自主解決問(wèn)題的動(dòng)力，激發(fā)了求知欲和學(xué)習(xí)興趣。

1.2 幫助醫(yī)學(xué)生理解概念和原理

由于學(xué)生對(duì)實(shí)際生活中難以見(jiàn)到的物理現(xiàn)象沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，因此，教師憑語(yǔ)言敘述學(xué)生難以理解。演示實(shí)驗(yàn)則可以將很難理解和想象的物理規(guī)律重復(fù)展現(xiàn)在學(xué)生面前，不僅使物理規(guī)律得到直接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而且學(xué)生還對(duì)物理現(xiàn)象有了感性認(rèn)識(shí)，有利于其對(duì)抽象概念的理解。

1.3 拓寬醫(yī)學(xué)生物理學(xué)知識(shí)面

演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破了物理學(xué)習(xí)限于教材的局限，可利用虛擬軟件和動(dòng)畫等現(xiàn)代化教育手段，以最直觀的方式演示生活、科技等領(lǐng)域中的物理現(xiàn)象和原理。多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)了立體的學(xué)習(xí)環(huán)境，把物理現(xiàn)象及其變化過(guò)程生動(dòng)地展示在學(xué)生面前。學(xué)生通過(guò)操作、觀察演示實(shí)驗(yàn)，了解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，掌握相關(guān)工藝、技術(shù)。利用現(xiàn)代化教育手段可在有限的課時(shí)釋放更多的教學(xué)信息，使講授更具真實(shí)感，教學(xué)過(guò)程直觀形象、生動(dòng)有趣、富有啟發(fā)性，有利于提高教學(xué)效率和效果。

1.4 有利于醫(yī)學(xué)生了解學(xué)科前沿及物理學(xué)與醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科研究現(xiàn)狀

物理演示實(shí)驗(yàn)引入新技術(shù)、新產(chǎn)品，如超導(dǎo)磁懸浮列車、光纖通信等，打破學(xué)生對(duì)科學(xué)領(lǐng)域的神秘感，縮短學(xué)生與科技前沿的距離，激發(fā)學(xué)生對(duì)新事物的好奇心和求知欲。

在物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涵蓋物理學(xué)與醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科研究?jī)?nèi)容，有利于學(xué)生了解物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系，加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，明確學(xué)習(xí)目的以及理工素養(yǎng)對(duì)醫(yī)務(wù)工作者的重要性。

2 醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

醫(yī)學(xué)院校的物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相對(duì)滯后，很多醫(yī)學(xué)院校這方面的工作仍處于空白。部分醫(yī)學(xué)院校雖然投入了一定資金建設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)室，但易步入強(qiáng)調(diào)硬件建設(shè)而忽視教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式研究、教學(xué)效果評(píng)估和教學(xué)改革的誤區(qū)。

2.1 教學(xué)模式單一

目前物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多沿襲傳統(tǒng)理論課程的講授方式，采用教師先講解實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容，演示實(shí)驗(yàn)操作，然后學(xué)生觀察的單一教學(xué)模式。該教學(xué)模式存在3方面問(wèn)題：

（1）缺乏討論交流。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生之間或師生之間的討論非常關(guān)鍵。通過(guò)討論可以更深入地挖掘?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)，加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解。而現(xiàn)有的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示，忽視了討論。

（2）探究深度不夠。教師單方面演示，學(xué)生并未親自操作，而是“走馬觀花”式地學(xué)習(xí)。雖然課堂氣氛活躍，但學(xué)生并沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所反映的物理本質(zhì)進(jìn)行深入思考，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解不夠深入。

（3）忽視實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。由于沒(méi)有動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生往往被生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所吸引，忽視實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。而大多數(shù)物理演示實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)最能體現(xiàn)物理本質(zhì)，甚至是至關(guān)重要的。

2.2 醫(yī)學(xué)院校對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)重視不足

國(guó)外的一些高等院校十分重視演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。德國(guó)高等院校的物理教學(xué)大綱明確規(guī)定：物理規(guī)律應(yīng)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和細(xì)致的觀察得到。其物理教材中編入了大量的演示實(shí)驗(yàn)，充分體現(xiàn)對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)的重視。相比之下，國(guó)內(nèi)的醫(yī)學(xué)院校缺乏對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)重要性的認(rèn)識(shí)，忽視其在醫(yī)學(xué)生能力培養(yǎng)中的重要作用，對(duì)其投入相對(duì)較少，導(dǎo)致目前醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)范性差，無(wú)論是硬件配置還是相關(guān)的教學(xué)研究都較欠缺。

2.3 物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，很難體現(xiàn)醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)

物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，其演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展步伐，但目前演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容卻明顯滯后。現(xiàn)有的物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無(wú)論是教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)還是教學(xué)模式的研究都是針對(duì)理工科院校的，不能體現(xiàn)醫(yī)學(xué)院校的專業(yè)特點(diǎn)，也不符合醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)實(shí)際。

2.4 教學(xué)評(píng)價(jià)體系不完善

現(xiàn)有的物理演示實(shí)驗(yàn)考核方式主要是通過(guò)對(duì)學(xué)生完成的演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。這樣的評(píng)價(jià)體系存在兩方面的弊端：一方面學(xué)生只是把精力放在完成報(bào)告本身上而忽視了動(dòng)手能力的培養(yǎng)；另一方面學(xué)生通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的大段摘抄簡(jiǎn)單拼湊完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，很難檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3 醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

我校于2009年投入60余萬(wàn)元建設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)涵蓋力、熱、電、光、磁和激光醫(yī)學(xué)等80多項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)。我們對(duì)現(xiàn)有物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革，探索和實(shí)踐應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的探究式物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，讓學(xué)生成為演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主角，充分調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，取得了較好的教學(xué)效果。

3.1 拓展物理演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

物理演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)的首要任務(wù)就是設(shè)計(jì)出符合教學(xué)大綱要求且滿足醫(yī)學(xué)院校教學(xué)實(shí)際、配合醫(yī)用物理教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。圍繞注重物理知識(shí)與醫(yī)學(xué)聯(lián)系和融合的主導(dǎo)思想，拓展物理演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)造性地將我?？蒲谐晒D(zhuǎn)化為物理演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊化，有利于學(xué)生明確各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)目的。

（1）醫(yī)用物理理論教學(xué)模塊。在理論教學(xué)中選用能說(shuō)明物理概念、規(guī)律且能幫助學(xué)生加深對(duì)物理理論知識(shí)理解的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（2）醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。以多媒體手段演示醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn)及相關(guān)拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方便學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效率。

（3）生活、生產(chǎn)中的物理教學(xué)模塊。將日常生活或生產(chǎn)實(shí)踐中不易觀察到的或未引起注意的物理現(xiàn)象以演示實(shí)驗(yàn)的方式展示出來(lái)。

（4）科研成果教學(xué)模塊。將我校物理學(xué)與醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科的科研成果轉(zhuǎn)化為物理演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分體現(xiàn)醫(yī)學(xué)與物理學(xué)的聯(lián)系和融合。

3.2 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的探究式教學(xué)模式

將演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)與醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn)及理論課程、激光醫(yī)學(xué)等交叉學(xué)科的科學(xué)研究相結(jié)合，應(yīng)用物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，建立演示實(shí)驗(yàn)室集中開放、課內(nèi)研究與課外創(chuàng)新研究、科學(xué)研究和物理演示實(shí)驗(yàn)融合的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

3.2.1 集中演示理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 在醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，以自然實(shí)驗(yàn)班級(jí)為單位(35人左右)，利用3個(gè)學(xué)時(shí)將醫(yī)用物理理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在演示實(shí)驗(yàn)室集中演示。該教學(xué)過(guò)程不僅有教師的全面講解，而且學(xué)生還可以親自動(dòng)手操作，感受每一個(gè)物理定律在建立過(guò)程中體現(xiàn)出的科學(xué)研究方法和思維方式，領(lǐng)悟其中蘊(yùn)涵的巧妙設(shè)計(jì)。將觀察、思考、復(fù)習(xí)相結(jié)合，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，彌補(bǔ)了隨堂演示和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)際操作的缺陷。

3.2.2 開放演示實(shí)驗(yàn)室 每學(xué)期初、末集中對(duì)全校學(xué)生開放物理演示實(shí)驗(yàn)室。教師演示部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論和分析，解釋現(xiàn)象與結(jié)果。學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上可借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間和項(xiàng)目，在教師的指導(dǎo)下動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；還可以利用觸摸屏、櫥窗等全面了解物理學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。開放演示實(shí)驗(yàn)室可幫助學(xué)生了解物理演示實(shí)驗(yàn)，為其提供進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)研究的空間，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力和激發(fā)其求知欲有積極的作用。

3.2.3 開設(shè)演示實(shí)驗(yàn)選修課 面向全校開設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)選修課，納入教務(wù)選課系統(tǒng)，確定教學(xué)內(nèi)容，規(guī)劃課時(shí)，規(guī)定學(xué)分，限定人數(shù)，集中授課，使學(xué)生都有機(jī)會(huì)接觸物理演示實(shí)驗(yàn)。課程教學(xué)要求學(xué)生充分利用物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，交流協(xié)作，做好課前預(yù)習(xí)，帶著問(wèn)題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)操作中注重師生交流，通過(guò)自主探究和協(xié)作探究解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題。

采用分層次考核方式進(jìn)行教學(xué)考核。第一層次，基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的考核。由兩部分組成：預(yù)習(xí)、課堂提問(wèn)及討論的表現(xiàn)，占總成績(jī)的60%，另外40%則由學(xué)生課后提交的針對(duì)一個(gè)學(xué)過(guò)的演示實(shí)驗(yàn)展開討論、闡述自己的認(rèn)識(shí)和理解的論文決定。第二層次，創(chuàng)新研究型考核。將學(xué)生分成研究小組，在一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成一個(gè)與演示實(shí)驗(yàn)相關(guān)的設(shè)計(jì)。這種考核方式使學(xué)生的組織協(xié)調(diào)和基本科研能力得到充分鍛煉。

3.2.4 創(chuàng)新能力培養(yǎng) 依托學(xué)校的學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、第二課堂等教學(xué)改革項(xiàng)目，由教師給學(xué)生提供一些可行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及必要的實(shí)驗(yàn)條件支持，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)或者相關(guān)研究，依托課題研究培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等基本的科學(xué)研究能力，以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其動(dòng)手和創(chuàng)新能力。

4 總結(jié)

物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提高醫(yī)用物理教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，培養(yǎng)了醫(yī)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)新能力，為其后續(xù)的深造和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)院校應(yīng)加強(qiáng)對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度，在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)分析，完善適合醫(yī)學(xué)院校物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法和改革思路。

[1]路俊嶺.物理演示實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

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[3]趙敏，吳天剛，倪忠強(qiáng).結(jié)合數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)開展物理演示實(shí)驗(yàn)的研究型學(xué)習(xí)[J].物理實(shí)驗(yàn)，2011，31（2）:25-27.

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G424.31

A

1671-1246（2014）01-0127-03

注：本文系首都醫(yī)科大學(xué)校長(zhǎng)基金項(xiàng)目（13JYY34）