醫用物理學課程線上線下混合式“金課”的研究與實踐

劉東華，韓琳，陸曉元，任武

新鄉醫學院 醫用物理學教研室（新鄉，453003）

0 引言

我們生活在新時代，中華人民共和國成立70年來，我國正在從建立在人口基礎上的教育大國走向注重教育質量的教育強國，高等教育的發展促進了我國從人力資源大國逐步成長為人力資源強國；創新文化的發展和經濟總量的增長，使我國逐漸成為創新大國和經濟大國。中國擔負著促進世界和平和繁榮發展的國際義務與責任，中國經驗將會被越來越多的國家需要和借鑒。為了打造具有中國特色的課程品牌，有力支持培養卓越拔尖人才的重任，培養具有世界影響力的工程師、教育家、科學家、思想家，中國原創課程形態的金課，將會為國際教育發展提供中國經驗和中國案例［1］。

提升大學課程難度，淘汰“水課”，建設“金課”，是當前推進教學改革，加快一流學科和一流專業建設的重要發力點［2］，是不忘初心的具體體現，是增強中國教育總體實力和國際影響力的重要舉措。

《醫用物理學》是高等學校醫藥類各專業學生的重要必修專業基礎課程。物理學提供的技術和方法為醫學的研究、臨床實踐開辟了許多新的途徑；物理學的知識是了解醫學、生命現象不可缺少的基礎；物理學的基礎知識是一個醫務工作者所必備的，更是構成醫學生科學素養的重要組成部分。《醫用物理學》課程的主要任務是為醫學生打好必要的物理基礎，培養醫學生科學的宇宙觀、自然觀和辯證唯物主義世界觀；培養醫學生的創新、探索精神；培養醫學生的科學思維能力，掌握科學方法。通過實驗使醫學生獲得物理實驗方法和基本技能的訓練，培養醫學生進行科學研究工作的能力和良好的工作作風。通過《醫用物理學》的教學，應使醫學生對物理學的基本概念、基本理論、基本方法有比較全面和系統的了解，為進一步學習后繼課程打下基礎。

我們按照教育部的要求，將《醫用物理學》課程打造成具有高階性、創新性和挑戰度的金課。下面淺談我們在教學中的幾點做法。

1 線上教學

2007年《醫用物理學》課程被評為新鄉醫學院精品課程，2015年被評為校級資源共享精品課程，2016年，《醫用物理學》課程獲得新鄉醫學院微課程建設立項，并按計劃完成制作任務，通過學校組織的驗收。按照教學大綱、教學計劃，根據醫用物理學教學知識點，錄制微課視頻198個，已通過學習通平臺進入學校教學資源庫［3］。線上教學依托學習通平臺，不斷完善微課視頻。在2017級臨床醫學各專業中進行微課教學，在2018級、2019級、2020級臨床醫學專業中進行翻轉課堂教學。所謂翻轉課堂式教學，是指教師根據知識點創建微課視頻，在教師的指導下，學生在課前觀看微課視頻完成知識的學習，課堂時間用于啟發學生怎樣進一步去深入思考、探究，課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間面對面交流、質疑、辯論、互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。傳統教學模式是“先教后學”，以教為中心；翻轉課堂教學模式是“先學后教”，以學為中心。三年來學習通點擊量為7 080 570次，突破700萬人次。

2 線下課堂教學注重緊密結合醫學

課程教學內容有前沿性和時代性，物理學的知識是了解醫學、生命現象不可缺少的基礎，物理學所提供的技術和方法為醫學、生命科學的研究、臨床實踐開辟了許多新的途徑。為此，我們完善和整合教學內容，加強物理學與醫學的緊密結合，提高學生的學習興趣和學習主動性。在理論課教學內容上，增加血液流變學基礎知識、超聲波的醫學應用、心電圖機理、人眼屈光不正及矯正、計算機斷層成像（X-CT）基本原理、數字化X射線成像（DR）原理、數字減影血管造影（DSA）原理、磁共振成像（MRI）原理、核醫學成像原理等內容，將物理學的發展與醫學緊密結合，開闊同學的視野，激發學生的學習積極性。

學生實踐能力是綜合素質培養的關鍵環節，我們在轉變實驗教學觀念、更新教學內容，改變教學方法等方面進行了大量的研究與實踐。增加和改進與醫學實際結合緊密的項目如“傳感器特性及人體血壓的測量”， “數碼顯微攝影”和“A型超聲探測”，使實驗教學更具實用價值。

3 線下課堂教學體現互動、探究的特點

翻轉課堂教學基本是2周上1次理論課，一次課講授1章的內容。教師在一起進行集體備課，統一授課內容，主要是本章與學生互動的問題及典型例題以及學習任務單，包括學生課前理論課預習內容、要看的微課視頻、思考題及部分習題。學習任務單要精心制作，在課前發給學生。醫用物理學課程建成有一定難度，需要學生和老師一起，不斷努力，跳一跳才能夠得著，老師要認真花時間、花精力、花情感備課講課，讓課程變成具有震撼力的課程，學生課上課下要留有較多的學習思考時間做保障。

以液體的流動這一章為例，學習任務單上給出15個思考題，基本上是上課與學生互動內容。比如：①試估算人倒立時，頭部、腳部動脈、靜脈血壓為多少？②根據泊肅葉定律，試分析可采用那些方法來改善血液循環？③在自然界為什么只有流線型的鳥而無流線型的昆蟲？④試分析足球比賽中“香蕉球”的形成原因。

學習任務單上思考題要緊密結合日常生活實際，緊密結合臨床醫學，不是簡單告訴你什么是錯的，什么是對的，而是培養學生去探究學習。

4 醫用物理學課程思政教學

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要用好課堂教學這個主渠道，“要把做人做事的基本道理、把社會主義核心價值觀的要求、把實現民族復興的理想和責任融入各類課程教學之中”，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。醫用物理學作為高等醫學院校一門基礎性學科，由于其自身的歷史淵源和獨特的發展過程，蘊涵著極為豐富的“課程思政”內容［4］。本課題組在醫用物理學課程中，建設課程思政案例，做到圖文并茂、深入淺出、寓教于樂、不是簡單的說教。注重加強對學生的世界觀、人生觀和價值觀的教育，傳承和創新優秀傳統中華文化，積極引導當代學生樹立正確的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀，從而為社會培養更多德智體美勞全面發展的人才，為中國特色社會主義事業培養合格的建設者和可靠的接班人。

課程思政在教學中起到畫龍點睛的作用，拓展了教學的廣度與深度。我們主要從以下幾個方面進行課程思政教學。觸動心靈的教育才是好的教育, 社會是終身教育的大課堂，災難是人生歷練的大考場［5］，把災難當教材、把困難當磨礪，結合武漢戰疫進行課程思政教學；結合祖國的現代化建設，結合改革開放進行課程思政教學；結合科學家報效祖國的愛國情懷進行課程思政教學；結合科學家的高貴品質進行課程思政教學；結合中華傳統文化進行課程思政教學。我們編寫了程思政案例25個，分別是：北斗導航精神，嫦娥1號，兩彈一星精神，世上無難事、只要肯登攀，墨子號量子科學實驗衛星，長江三峽大壩，中國高鐵，王亞平太空授課，武漢戰疫1，武漢戰疫2，武漢戰疫3，科學家報效祖國的愛國情懷——南仁東，科學家的高貴品質，我國古代的科學貢獻，科學家追求真理為科學獻身的精神，高錕精神，盧瑟福勇往直前的精神，為科學獻身的居里夫人，獻身科學事業的法拉第，敢于挑戰權威的托馬斯·楊，服從真理的科學家恩利克·費米敢于探索，不怕犧牲的楊利偉，堅守報國初心，筑牢“海防長城”，我國古代的科學家發明——司南，中國創造中國引領。

下面以液體的流動為例講兩個課程思政案例。每個案例后面提出一個物理問題，這些問題可以使教師與學生進行互動交流，使課程當中有機地融入價值塑造的元素，避免生硬的機械組合，努力實現自然的有機融合。探求活的思政，而不是刻板的思政。

在講過伯努利方程后引入案例1：中國高鐵被譽為中國的新四大發明，復興號高鐵速度可達350 km/h，和諧號高鐵速度可達300 km/h，2019年底，中國高速鐵路營業總里程將達到3.5萬km。中國高鐵滿足人民出行要求，增強了中華民族自信心和自豪感，高鐵的修建說明社會主義制度可以集中力量辦大事。

物理問題：火車進站時，乘客為什么要退到安全線以后？

在講過小孔流速問題后引入案例2：三峽大壩是當今世界最大的水利發電工程，大壩結構為混凝土重力壩，大壩壩頂總長3 035 m，壩高185 m。設計正常蓄水水位枯水期為l75 m、豐水期為145 m，左右岸廠房共安裝32臺水能發電機組，機組單機容量均為70萬kW，總裝機容量2 250萬kW，年平均發電量1000億度。三峽大壩于1994年12月14日正式動工修建，2006年5月20日全線修建成功。三峽大壩主要有三大效益，即發電、航運和防洪。

偉大的革命先行者孫中山在《建國方略》中提出建設三峽工程的設想，共和國締造者毛澤東主席1956年三次暢游長江之后寫下的氣勢磅礴、豪情滿懷的光輝詩篇，《水調歌頭·游泳》，“更立西江石壁，截斷巫山云雨，高峽出平湖”，成為人們對三峽工程的美好向往。只有改革開放后我國綜合國力增強后，才能修建成這一巨大工程。這說明改革開放是完全正確的，我們要增強理論自信，道路自信。

物理問題：水位按175米，試估算泄洪深孔水流速度。

5 教學效果

醫用物理學課程實現了線上、線下教學的有效對接與融合，從而大幅提升教學質量。

在2019級臨床醫學1～32班中進行翻轉課堂教學，平均成績，試卷及格率，算上平時成績后及格率均明顯高于傳統教學班級。經統計學處理翻轉課堂教學班級平均成績對傳統教學班級平均成績P＜0.01，有非常顯著意義。2019級醫用物理學成績統計如表1。

表1 2019級醫用物理學課程成績統計Tab. 1 Score statistics of 2019 medical physics course

翻轉課堂教學977名同學與傳統教學710名同學成績分布曲線均為正態分布，如圖1、圖2所示。

圖1 翻轉課堂教學學生成績分布曲線Fig.1 Student achievement distribution curve of flipped classroom teaching

圖2 傳統教學學生成績分布曲線Fig.2 Distribution curve of students' scores in traditional teaching

在問卷星上對2019級976位同學進行調查，89.85%的同學是認同翻轉課堂教學,結果見表2。

表2 2019級翻轉課堂同學問卷調查Tab. 2 Questionnaire survey of 2019 flipped classroom students

《醫用物理學》課程進行兩年的翻轉課堂教學表明：翻轉課堂教學是一種先進的教學方法，主要培養學生獨立自主的學習能力，調動學生學習的主動性，激發了學生學習興趣，提高了學生的問題意識、創新意識以及科學素質［6］。

利用學習通平臺進行翻轉課堂教學，實現《醫用物理學》課程的泛在學習、移動學習以及數字教學，從而實現人才培養模式的創新，促進教育教學質量的不斷的提高。

醫用物理學課程不僅是知識的簡單傳授，而且是培養學生科學素質以及綜合能力。2019年，醫用物理學微課建設及翻轉課堂教學改革與實踐獲得新鄉醫學院教學成果二等獎，河南省教育廳成果一等獎。