醫藥類專業物理實驗課程現狀調查與研究

劉鳳芹，張琦瑋，劉建強，3

(1.山東大學 物理學院 物理國家級實驗教學示范中心，山東 濟南 250100；2.高等教育出版社，北京100029；3.喀什大學 物理與電氣工程學院，新疆 喀什 844006)

醫學物理實驗課程具有豐富的實驗思想、方法、手段，能夠提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生實驗能力、嚴謹的科學態度，提高醫藥類專業學生科學素養的重要公共基礎課程. 現代醫學越來越依賴高精尖的醫療器械，儀器操作、數據檢測和分析都需要物理基礎扎實、實驗能力強的跨學科人才，因此物理實驗課程對培養高素質醫學專業人才具有重要作用[1]. 教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會醫藥類專業物理工作委員會于2020年7-10月對全國醫藥類專業物理實驗課程進行了調研，各學校通過問卷星平臺填寫調查問卷. 共收到59份調查問卷，有效問卷54份，無效問卷5份，其中1份問卷為提交學校沒有醫學專業，4份問卷為學校重復提供. 參加此次醫藥類實驗教學情況調研的學校有北京大學、復旦大學、同濟大學、山東大學、吉林大學、中國藥科大學、中國醫科大學、天津醫科大學等54所具有醫藥類專業的高校，其中一流大學建設高校10所，一流學科建設高校4所，其他高校40所. 調查主要針對醫學物理實驗課程設置情況、實驗項目類型、破“五唯”后學校的舉措,教師和學生對實驗課程的重視程度、存在的問題、引起的原因及相關建議等.

1 調研結果與數據分析

1.1 課程設置情況

參與調研的學校中，共開出58門與物理相關的實驗課程，約1/3(20門)的物理實驗課程是1門獨立的課程，64.82%的物理實驗課程和理論課程同屬1門課程，沒有單獨學分. 實驗課程學時分布情況如圖1所示，42.59%的學校實驗課程小于16學時，37.04%的學校實驗課程在17～32學時之間，12.96%的學校實驗課程在33～54學時之間，也有7.41%的學校實驗課程學時數達到或超過55學時. 開設的課程中最多學時為72學時，最少為8學時，平均學時為24學時. 學時情況和2016年數據基本持平，與2004年相比，有所下降[2]. 有20所學校為留學生開設醫藥類物理實驗課程，平均實驗學時為21.8，80%的學校采用實驗報告的形式對學生進行考核.

圖1 實驗課程學時分布情況

將實驗課作為獨立課程的學校中，實驗課學分小于1學分、大于等于3學分的學校各有2所，1學分的學校有8所，2學分的學校有7所. 圖2給出了實驗課程不同學分學校的占比分布. 在實驗課程有獨立學分的學校中，1學分和2學分的占比大. 由于受到實驗條件和儀器更新等的限制，多數學校采用自編教材或講義的形式，采用統編或者規劃教材的比例只有40%.

圖2 實驗課程學分分布情況

如表1所示，參與調研的學校中，近90%的學校開設的實驗項目均以驗證性實驗為主，綜合設計類實驗占比較低，46.30%的學校綜合設計類實驗占比不足10%，綜合設計類實驗超過30%的學校僅有5所，占比為9.26%. 但是74%的學校教師表示會指導學生進行科研項目、科研訓練等實踐.

表1 綜合設計類實驗項目調查

實驗課教師和學生的師生比最高為1∶6，最低為1∶300. 具體分布如表2所示. 通過調研結果和教師的反饋意見可看出，大部分學校教師的教學工作任務繁重，學生人數多，管理難度大.

表2 實驗課程師生比情況

1.2 物理類實驗課程的受重視程度

與以往相比，46.3%的學校教師認為近一兩年學校采取了一些措施加強實驗教學管理，這些措施主要包括：

1)學校對實驗教學管理更加規范，組織實驗教師培訓；

2)鼓勵教學模式改變，開設綜合類設計實驗；

3)部分學校對考核方式進行了改革，加大了對授課過程的考核；

4)增加實驗室建設經費.

但是也有53.7%的學校教師表示學校并未采取相關措施加強實驗教學管理工作.

35.19%的學校教師認為實驗教學質量保障體系建設情況(如實驗儀器的更新率、維修率、教學人員配備等)較好，具體表現在：

1)有專項經費支持；

2)對儀器進行定期維護更新；

3)實驗人員配置合理，并定期安排人員培訓.

64.81%的學校教師認為實驗教學質量保障體系建設情況較弱，具體體現在：

1)缺少專職實驗教師；

2)教師承擔的教學任務繁重；

3)實驗項目儀器設備陳舊，更新率低；

4)儀器維修緩慢，缺少維修經費.

另外，77.78%參與調研的學校制定了實驗室管理的相關制度和管理條例，做到制度上墻并嚴格執行.

總體來講，對于醫藥類專業物理實驗課程教學，40.74%的學校教師認為較以往有所加強，如加開新實驗，改善實驗環境. 認為弱化和沒有改變的分別占20.37%和38.89%，主要是課程不被重視，實驗學時不足甚至被削減，存在設備陳舊等問題.

近80%參與調研的學校表示，與理論課相比，學生參與實驗教學的積極性更高，而承擔實驗教學的積極性高的教師只占42.59%，如表3所示. 而且有近20%的教師認為擔任實驗教學的教師在職稱評聘時處于不利地位，如表4所示. 具體表現為：

1)教師在實驗教學的投入難以與科研投入的回報相比；

2)實驗課的課時數打折，例如一些學校的實驗課學時乘以0.5計入考評；

3)實驗教學和創新比賽類的指導工作在教師工作量中的考量比例不合理.

表3 教師、學生參與實驗教學的積極性

如表4所示,37.04%的學校教師表示，在破“五唯”、引導教師潛心育人、投入實驗教學方面,教師考核評價體系有新舉措，包括：

1)增加教學獎勵；

2)調整績效考核機制，提高教學分量；

3)進行分類評價，提供教學為主的高級職稱晉升通道.

近2/3參與調研的學校表示并無相關舉措.

表4 學校教師考核評價體系在破“五唯”后的措施

1.3 2020年春季學期的物理實驗課授課形式

對2020年春季學期在疫情防控期間醫學物理實驗課的授課方式進行了調研，31所學校的實驗課采用了完全線上教學的授課方式，通過虛擬仿真實驗、演示實驗觀摩、手機模擬實驗等形式完成，也有部分學校采用線上觀摩+居家實驗的形式完成實驗課程. 9所學校采用了線上、線下相結合的方式. 12所學校選擇了完全線下教學的方式，學生回校后才進行實驗課程教學. 其他學校該學期未開設實驗課程.

在考核方式上，8所學校采取了線上考試的方式，17所學校采用實驗報告的形式，2所學校采用論文的形式，部分學校采用了多種形式相結合的考核方式，例如實驗操作+實驗報告、實驗報告+筆試、預習成績+實驗報告、平時成績+實驗報告，另有部分學校將考核移至下學期開學后進行.

教師普遍反映實驗課的在線教學效果有較大的提升空間，目前主要存在的問題有：

1)學生不能動手操作，在理解和應用方面的效果會打折扣；

2)仿真實驗的效果不夠理想；

3)部分實驗在線學習的難度大.

解決方案包括：

1)選擇更好的居家實驗方案；

2)完善仿真實驗；

3)將一些實驗原理、實驗步驟、注意事項和數據處理的相關知識錄制微課，供學生學習；

4)條件允許的情況下結合線下實際操作.

2 教學建議

2.1 醫學物理實驗課程受重視程度需提高

從實驗課程設置來看，許多學校醫藥類專業物理實驗課程不是獨立的課程，有些學校將其作為選修課程，甚至取消了物理實驗課程. 另外課程學時達到或超過醫藥類專業大學物理實驗課程教學基本要求中建議學時(36學時)的學校只占20%，整體平均學時僅為24學時，反映出一些學校對醫藥類專業的物理課程，特別是實驗課程不夠重視.

根據普通高等學校本科專業類教學質量國家標準，醫學生應該具有扎實的自然科學知識基礎和較強的動手能力，能夠分析實驗數據及其科學意義. 因此課程計劃須體現加強基礎、培養能力、注重素質和發展個性的原則，掌握與醫學相關的物理學等基礎學科的知識和方法，并能用于指導未來的學習和醫學實踐[3]. 但是標準中沒有規定具體的學時數，所以有的學校在課程設置上較隨意，不規范.

另外，一些學校青年教師和高端人才缺乏，人才素質亟待提高，教師隊伍需要優化，創新類實驗項目少，經費缺乏，沒有高端儀器；學生認真程度有待提高，實驗人數多，管理難，教學效果差，究其原因是部分學校對物理實驗課程的重要性認識不足. 當專業課程數量增加，需要調整學時時，實驗課程首當其沖被削減和壓縮，有些學校甚至把物理實驗課程變為選修或者不再開設，忽視了物理實驗課程在培養學生科學態度、科學素養、創新能力等可持續發展能力中的作用，在醫藥類專業人才培養過程中存在短板[4-5].

“質量為王，標準先行”，所以需要教育部和各教學指導委員會在制定本科專業教學質量國家標準時確定大學物理實驗課程的基本要求，尤其是列出具體要求，制定最低標準學時. 重視和加強基礎物理實驗課程教學，也需要各高校的配合及對課程予以支持，包括經費、人才隊伍建設、教學模式改革等.

另外，物理課程為學生認識世界提供了系統的、成套的思維方法，在實驗教學中學校應鼓勵教師積極將課程思政和教學內容相融合[6]，體現物理課程對學生科學素養培養的普適性.

2.2 教師要進行教學改革

教學改革包括教學內容和教學模式的改革. 一些學校教師反映教學儀器設備陳舊，更新率低，嚴重削弱了學生的學習興趣. 學校應根據學科發展前沿，把新方法和新技術應用到醫學物理實驗中，如增加光纖傳感器實驗. 另外，需考慮學科交叉融合的特點，既能體現物理原理又能結合醫學應用. 如超聲實驗，用A超測物體厚度，B超進行二維圖像處理，學生掌握超聲波產生的基本原理、基本特性和成像原理，既有利于學習內容深度的提升，又能加入醫學元素，進行人體測量，激發學生的學習興趣. 引導學生對實驗結果進行分析，如誤差來源和人體結構的關系，培養學生挖掘實驗數據的能力，探究實驗數據的意義；培養學生查找文獻的能力，加深學生對實驗結果認識的深度和廣度；引導學生在實驗過程中尋根求源，用研究的態度對待實驗中出現的問題，有效激發學生掌握新技術和新方法的積極性[7].

此次調研發現，實驗課程中的綜合性、設計類實驗項目較少，大部分學校還是以驗證性實驗為主，學生沒有太多選擇，這不能有效激發學生的探索和創新能力. 教師可以結合理論課內容，設置開放性的實驗項目，引導學生進行拓展性和應用性探究，提高課程的高階性、創新性和挑戰性，凸顯物理實驗課程在增強思維、提升實驗能力方面的優勢[8-9].

物理實驗教學應該充分利用現代教育技術手段，采用新的教學模式，如線上線下混合式教學[10]與虛擬仿真教學等方式相結合[11]. 在線開放實驗課程可以提供實驗原理、儀器實物圖片、實驗方法等豐富的在線教學資源，這不僅方便學生預習，而且還可以在線與同學和老師交流探討，提高線下實驗課效率. 虛擬仿真實驗對高端復雜性實驗進行操作，既降低了實驗成本，也驗證了相關實驗的可行性. 因此新的教學模式可以通過擴充教學內容、擴展教學空間來提高教學效果.

教學改革需要教師不懈努力，不斷挖掘課程內涵，讓課程激發出新的活力，使學校管理者能切實體會和認識到物理實驗課程在醫藥學專業人才培養質量中的基礎性、長遠性和學生科學素養提高的可持續性方面的作用，提高學生培養質量，為國家培養出善于觀察、思考、分析以及動手能力強的創新型人才，形成人才培養的正反饋.

3 結 論

物理實驗課程在培養醫藥類專業學生形成嚴謹的科學態度、活躍的創新思維、理論聯系實際和適應現代科技發展的綜合應用能力等方面具有重要作用. 但是通過對調研數據的分析，發現物理實驗課程不被重視，實驗課學時被隨意削減的情況比較普遍，需要教育主管部門出臺指導性文件，規范醫藥類專業物理實驗教學，明確課程知識和能力目標，制定出最低標準學時，引起學校管理部門的重視，切實認識到實驗教學在人才培養中的普適性作用. 另外，也需要教師改變教學方法，采用多種教學模式，充分利用現代化信息技術手段，激發學生的學習興趣，提高教學效果，形成人才培養和課程發展的同向同行.

致謝：本文的調查工作得到了蚌埠醫學院、包頭醫學院、北京大學醫學部、濱州醫學院、成都醫學院、川北醫學院、大連大學、大連醫科大學、鄂爾多斯應用技術學院、福建醫科大學、福建中醫藥大學、復旦大學、廣東醫科大學、廣西醫科大學、廣西中醫藥大學、貴州醫科大學、桂林醫學院、哈爾濱醫科大學、河北大學、河北醫科大學、華中科技大學、吉林大學、濟寧醫學院、江蘇大學、空軍軍醫大學、昆明醫科大學、蘭州大學、遼寧中醫藥大學、陸軍軍醫大學、牡丹江醫學院、寧夏醫科大學、青島大學、山東大學、山東第一醫科大學、山東中醫藥大學、上海交通大學、沈陽藥科大學、沈陽醫學院、首都醫科大學、四川大學、天津醫科大學、同濟大學、皖南醫學院、溫州醫科大學、西藏大學、西藏民族大學、西南醫科大學、新鄉醫學院、右江民族醫學院、浙江大學城市學院、浙江中醫藥大學、鄭州大學、中國藥科大學、中國醫科大學54所學校教師的熱情支持和幫助，在此表示衷心感謝！