推進醫學物理實驗仿真教學改革的探索

程　陽，王阿明

（徐州醫學院，江蘇 徐州 221004）

推進醫學物理實驗仿真教學改革的探索

程陽，王阿明

（徐州醫學院，江蘇 徐州 221004）

分析將仿真實驗應用到醫學物理實驗教學中的作用，并通過調查問卷形式了解學生對仿真實驗應用于物理實驗教學的需求度。

醫學物理實驗；仿真實驗；操作技能

物理實驗教學是提高學生科學素質的重要手段，其對于培養學生的探索和創造能力、理論聯系實際的科學思維方式及研究技能是理論教學所不能企及的。與理論教學相比，實驗教學更容易體現出學生學習的主動性，但由于很多實驗耗資較大，尤其是在醫學院校物理屬基礎課程，一些價格昂貴的實驗儀器學校不會購買，而已有儀器如果在使用過程中全交由學生摸索操作，必然會加速損耗。因此，諸多因素制約著實驗教學質量的提高[1，2]，而設計性和研究性實驗更是難以開展。

物理仿真實驗系統就是用計算機將實驗條件、教學內容、教師指導和學生操作等融為一體，借助計算機編程和3D動畫營造一種仿真實驗環境，學生可以通過操作電腦進行相關實驗操作。通過圖形化界面聯系理論條件與實驗過程，加深學生對實驗物理思想和方法、儀器結構及原理的掌握，培養學生設計思考能力和分析問題能力，這就為教師和學生進行傳統物理實驗及自由實驗探索提供了平臺，節省了很多實驗儀器更新費用。為此，個別高校也進行了物理實驗仿真教學的嘗試[3～5]。

1研究目標及對象

為提高醫學物理實驗教學質量，并考慮到學生作為學習的主體，我們設計了調查問卷和訪談內容，了解學生對物理實驗中開設仿真實驗的看法，從而探討應用仿真實驗進行物理實驗教學改革的有效途徑[6]。

圍繞該目的自編調查問卷，由10道選擇題、14道填空題和1道問答題組成。1～4題是對學習者基本情況的調查，5～10題是調查學習者對實物實驗教學的看法，11～24題是調查學習者對仿真實驗應用效果的評價，問答題為開放性試題，旨在獲得一些意見和反饋。分別對我校2012、2013級本科生物醫學工程班和2013級本科信息班共129名學生進行了問卷調查，發放問卷129份，收回有效問卷121份；同時對幾名有豐富實驗教學經驗的物理教師進行了訪談。

2研究發現

2.1基本情況

考慮到仿真實驗需要借助于計算機完成，學習者使用計算機的熟練程度會直接影響到仿真實驗的有效利用率。調查數據顯示，只有3人表示對計算機操作不熟練，大部分學生都有一定的計算機操作基礎，而且有86.00%的學生曾經接觸過其他學科的虛擬實驗，這就為物理仿真實驗的順利進行提供了技術支持。

在網絡便捷度調查中，只有1.00%的學生表示網絡不便。這就為物理仿真實驗的網絡應用提供了一個很好的外部環境，同時也為學習者自主探索提供了便利條件。

2.2物理實物實驗與仿真實驗效果對比（見表1）

表1　實物實驗與仿真實驗效果對比（%）

由表1可知，物理實物實驗與仿真實驗效果的最大差別在于數據處理方面，在實物實驗數據處理中，有近85%的學生還是沿用手算方法，而仿真軟件的擬合計算功能會有效幫助學生課后處理實驗數據，畫圖功能可以給出精確的實驗數據曲線，從而引導學生在本學科甚至其他學科計算中使用擬合軟件、甚至編寫程序來輔助進行復雜運算。

在使用便捷程度上，半數以上學生曾有過在學習中產生疑問、想借助實驗驗證時卻由于實驗室不是隨時開放而放棄想法的經歷，仿真實驗不受地域和開放時間限制，可以隨時幫助學生進行實驗操作，解決學習過程中的疑問，這一優點也得到學生的認可。

此外，在操作技能和實驗理解方面，兩種實驗區別不是太大。在記憶重現方面，仿真實驗由于其界面的新奇性，對學生的感官刺激更大，使得學生留下更為深刻的印象。

2.3仿真實驗學習效果（見表2）

表2　仿真實驗學習效果評價（%）

表2顯示，絕大多數學生認可物理仿真實驗軟件操作界面，認為其界面友好、逼真，學生認為仿真實驗有助于他們理解實驗原理，該系統的應用使得實驗步驟更加清晰，能夠幫助其掌握儀器的功能和操作，對物理實驗教學十分有幫助。對于能否提高學習興趣，僅有極少數學生持反對意見。對于仿真實驗后，調查對象產生了疑問會不會通過理論學習尋找答案，只有極少數人不贊成，這說明仿真實驗在知識遷移方面和傳統實物實驗一樣，可以實現理論教學與實驗教學的相輔相成。

3結語

大學物理實驗教學改革是一項巨大的系統工程，因其涉及實驗教學條件、教學方式方法等諸多方面。借助調查問卷及訪談結果，我們可以了解到學習主體的想法，在我們積極購置實驗儀器的同時，可以嘗試將仿真實驗引入課堂教學，摸索仿真實驗教學與實物實驗教學的最佳結合方式，從而最大限度地調動學生學習物理知識的主動性，提高學生自學能力。

[1]李亦寧，姜照林.“仿真物理實驗”得失初探[J].中國醫學教育技術，2002，16（3）：142-143.

[2]辛旭平.仿真與物理實驗[J].大學物理實驗，2005，18（3）：106-108.

[3]王曉蒲，霍劍青.大學物理仿真實驗和教學實踐[J].物理實驗，2001，21 （1）：28-29.

[4]寧鋅，龐瑋.大學物理仿真實驗在教學實踐中的應用[J].大學物理實驗，2012，25（3）：110-111.

[5]郝杰.大學物理網絡仿真實驗在高職院校的應用研究[J].長春師范學院學報：自然科學版，2012，31（9）：18-20.

[6]李娟娟.物理虛擬仿真實驗系統的設計研究[D].揚州：揚州大學，2012.

G420

B

1671-1246（2016）13-0082-02

注：本文系江蘇省現代教育技術研究課題（41178）