醫用物理線上線下教學方法的探究

張立敏 李樂

（遼寧何氏醫學院）

醫用物理學是醫學類院校普遍開設的一門必修基礎課，它是物理學和醫學相結合的一門交叉學科[1]。一直以來醫用物理學一直是醫學生比較難學的一門課程。物理是研究自然界一切物質規律的學科，但物理基礎薄弱的同學缺少學習物理的興趣，枯燥的理論知識也很難讓學生產生學習動力。因此教師選擇恰當的教學方法，顯得尤為重要。

一、現在生活的智能化時代，對醫學生的要求

在新型冠狀病毒威脅人類生命安全之際，醫生是身披戰甲的戰神，在戰疫中負重前行，是國之英雄，是民之榜樣，是最美的逆行者。近兩年，更多的人選擇學醫的道路。但是俗話說，“只要專業選得好，年年期末似高考。”說的就是醫學專業。醫學的知識體系博大精深，錯綜復雜。從分子細胞到結構組織，從人體器官到循環系統，從病理診斷到疾病治療，從醫療器械到藥理研究，從社會學到心理學等等，醫學生的課程內容包含多個方面。

隨著現在科技的飛速發展，智能化的普及，醫療水平的不斷提高，醫療手段也在不斷更新。現代醫學的診療實踐有越來越依賴高端儀器的趨勢[2]，這些高端儀器的使用和維護都需要對醫療儀器原理有深入理解的人才。為了適應科技發展，培養出當代社會需要的醫學人才，需要讓醫學生掌握一定的物理知識。

二、物理學對醫學生的學習工作的幫助

物理學是研究物質世界最普遍、最基本的規律的學科，在醫學中物理學不僅能夠提供技術和方法，也能幫助人們對生命現象有更深的認識[3]。醫用物理學是醫學專業的必修基本課程，是物理學和醫學相結合形成的交叉學科。其主要內容涉及：人體內各器官、系統等運動的物理機制；生命現象物理規律的揭示和研究；物理學提供的技術和方法在臨床醫學診斷、治療、護理和設備中的廣泛應用等。其主要任務是給醫學生提供系統的物理學理論知識、掌握物理學的基本概念、基本規律、研究方法等，為學習現代醫學做必要的知識準備[4]。

三、教學方法

在傳統的物理教學中，主要以教師課上講授為主，課下興趣拓展為輔。在課上教師通過講授理論知識，示范原理的應用，引導學生在實例中正確應用物理知識。但這樣的教學方式比較適合于對物理感興趣且物理基礎較好的學生。對于物理基礎比較薄弱的學生，缺乏吸引力，學習效果較差。伴隨著疫情的反復，各大高校采取了線上線下教學。雖然線上教學豐富了我們的教學資源，但是也給學生帶來了極大的挑戰。對于意志力薄弱，學習自主性弱的學生，很難堅持長時間的線上學習，不能按時完成學習任務，不能保證學習效果。為了提高教學的完整性和系統性，調動學生學習的主動性和能動性，本文結合醫用物理學的教學內容提出幾種對應的教學方法。

（一）線上教學

線上教學分為直播課和錄播課兩種形式：

1.錄播課程

錄播課程可以結合電腦軟件制作出精美的動畫，更生動形象地在視覺上傳授學生知識[4]。錄播課讓學生學習時間更自由，沒有時間和空間的限制，有助于學生合理安排時間，可以讓學生實現碎片化學習。錄播課可以實現課下反復播放觀看，為學生復習提供條件，更能照顧到所有學生的情況，非常適合大班課。但是錄播課實時互動性弱，不能讓老師及時解答學生的問題，不能使老師及時接收學生的反饋，也不能使老師及時對學生進行評價。

在錄播課程中，教師需要提前讓學生了解授課內容，做好課前預習，明確重難點。教師提出問題，讓學生找到問題答案，主要運用啟發式教學方法，督促學生自主完成學習任務，并安排與課上內容相對應的習題作為課后作業，來檢驗學生對知識的掌握情況。錄制課程時長應簡短，每一個知識模塊制作一個視頻。視頻中教師講解的過程加入模型結構、實際應用、理論計算等，從多個角度幫助學生理解知識點。例如：流體運動中的理想流體模型，比較抽象，相關物理量不容易理解。在講解時利用水流動的動畫引導學生感受生活中水流動的特點，對比電場的表述方法講解流速場的相關知識。在學生完整認識理想流體模型之后，再提出現實生活中油的流動，進一步講解黏性流體的特點，并將理想流體和黏性流體進行對比，找出相同點和不同點加深學生理解。為后期學生了解血液流動做好準備。

2.直播課程

直播課程能夠通過精美的PPT和動畫豐富課上教學方法和手段，也能通過軟件輔助即時統計出做題正確率。這就可以幫助老師利用數據準確掌握學生的學習效果。直播課程相對于錄播課，實時互動性更強，與線下課堂更接近。但是直播課上教師也不能及時觀察到學生的學習狀態，不能針對學生的學習狀態調整教學。在直播課程上，學生的學習環境沒辦法統一，學生的學習狀態容易受到外界環境的影響。直播課程不能形成良好的課堂氛圍，可能會使學生的學習效率打折扣。

直播課程需要教師盡量提高學生的學習興趣，吸引學生的注意力，調動學生的思維。這就要求教師從多方面利用多種教學方法豐富教學過程。例如：聲波中的多普勒效應需要同學們熟練掌握聲波發出時頻率和接收時的頻率相關計算。聲音是肉眼看不到的，我們很難觀察其傳播，理解起來有難度。聲波頻率的計算公式中有很多相近的物理量，根據實際情況不同，運動狀態不同運用不同的計算公式，所以同學們在學習過程中很容易混淆公式或物理量。所以從本次課的課前引入就從現實生活中常見的火車進站和出站動畫開始，將學生帶入到火車站臺的想象場景中，讓他們感受聲音入耳的特點。列舉出四種聲源和接收者運動情況，利用聲音傳播速度與頻率之間的關系式，推導出不同情況的聲波發出頻率和接收頻率關系，并明確公式中各部分速度的物理意義。教師將整個教學過程放在一個模擬情景中，讓學生體會沉浸式的學習方式，更容易讓學生產生共鳴，更容易接收新知識。接下來教師帶領學生利用這些公式解決其他實例，練習熟練應用公式計算聲波頻率。并且可以利用軟件統計學生做題正確率，檢驗學生的知識掌握情況。最后在學生熟練掌握多普勒效應的基礎上，介紹多普勒在實際醫療工作中的應用，掌握超聲診斷儀的基本原理。教師通過循序漸進的方式講解復雜的儀器實際操作原理。

（二）線下教學

線下課堂是傳統的教學方式，是教師和學生都很熟悉的教學方式。經過長時間的學校生活，學生和教師都非常熟悉線下課堂。在線下課堂上，教師能夠及時與學生溝通，利用各種感官與學生互動。在線下課堂，教師更容易吸引學生的注意，調動學生的學習積極性，帶領學生形成良好的學習氛圍，提高學習效率。但大學的課堂一般都采用大班制，在階梯教室里上課的學生上百，教師很難準確地照顧到每個同學。所以線下課堂主要激發學生的學習興趣，提高學生的學習動力，完成以學生為中心的教學活動。下面介紹下幾種常見的教學方法。

1.講授法

講授法是傳統的教學方法，也是大學課堂中應用最多的教學方法，可以幫助學生直接通過教師獲得知識和經驗。區別于以前以教師為中心的教學方法，在現代課堂中，講授法教學是教師引導學生，以學生學習為主。教師通過談話、肢體語言等方式將自己的知識認知傳遞給學生。教師要想在課上與學生進行有效溝通，需要與學生建立良好的師生關系和積極向上的課堂氛圍[6]。如果教師面帶微笑，舉止得體，語言幽默風趣，加強與學生交流互動，帶動學生輕松愉快地學習，學生就很容易進入專注且高效的學習狀態，可以提高學習效果。在課堂上，教師能運用講授法進行思政教育，培養祖國發展所需要的人才。例如通過介紹伯努利家族歷史成就，激發學生學習的斗志，培養學習研究中團結協作的思想。

2.演示法

演示法是比較直觀的教學方法，可以使學生利用視覺、感覺、聽覺等多方面獲得知識，幫助學生加深理解、加深記憶。在線下課堂中，教師可以通過實物、聲音、軟件模擬等方法讓學生直觀地認識物理模型，也可以讓學生在模型中了解理論知識。例如講解幾何光學中的顯微鏡一節時，同學們接觸過的顯微鏡種類比較單一，顯微鏡內部結構也比較陌生。教師可以通過圖片影像介紹顯微鏡的發展史，然后利用軟件模擬帶學生感受顯微鏡的內部構造，了解不同類型顯微鏡的結構原理，并講解相關的物理量和物理原理。軟件模擬不僅能在低成本下帶學生認識顯微鏡的構造，也能激發學生的學習積極性，提高學生的學習興趣，鍛煉學生理論聯系實際的能力。

3.觀察法

與演示法相似，觀察法也能直觀地讓學生感受物理模型，了解物理知識。兩者不同之處在于，演示法是教師操作學生觀察，觀察法是學生自主操作，同時掌握相關的理論知識和思維方式。觀察法更能讓學生利用不同感官多方面了解物理模型和物理現象，更能激發學生的學習興趣，調動學生的學習主動性，鍛煉學生的動手能力和歸納總結的思維方式。例如講解液體的表面性質時，可以讓學生通過兩個現象了解潤濕和不潤濕。每組同學準備一塊玻璃和一塊油脂皂，讓同學們分別把水滴在玻璃和油脂皂上面，觀察水的形態，比較兩種現象的不同之處，找到導致這兩種現象的原因。教師講解附著層分子受到的內聚力和附著力，并進一步提出固體和液體的接觸角，由接觸角判斷液體和固體的潤濕關系。最后將玻璃和油脂皂分別泡在水中，然后拿出，觀察現象，帶學生體會潤濕和不潤濕的其他形式。教師可以引導學生例舉出生活中的實例，幫助學生深度理解液體對固體的潤濕和不潤濕現象。

4.啟發式教學

啟發式教學方法，主要以教師問學生答或學生問學生答的方式進行。在線下課堂上，由于學生人數太多，不能保證每位同學都能緊跟老師的思維。對于抽象的物理概念和枯燥的物理計算，學生很難長時間集中注意力，甚至缺乏聽課興趣。假如教師提出問題，并結合獎懲制度鼓勵學生給出答案，能調動學生主動思考，提高學生的參與度，幫助學生積極主動地掌握知識，加深對知識的理解。例如在靜電場的電場與電場強度一節中，學生在高中階段就已經學過了相關基礎知識，教師可以讓學生自主總結電場、電場線、電場強度等相關物理量，以及電場強度的計算公式和疊加原理，再引導學生利用微積分完成三維帶電體周圍電場強度的計算。最后教師對靜電場的基礎知識進行系統總結，列出習題，讓學生自主練習電場強度的計算方法。啟發式教學可以鍛煉學生自主學習能力，提高學生的自信心，激發學生的學習動力。

5.小組討論法

小組討論法能提高學生自主解決問題的能力，也能提高學生團體合作的能力。教師可以結合獎懲制度，調動學生的積極性，提高學生的參與度。例如直流電中RC電路的暫態過程，教師舉出現實生活中的問題，一個電動勢為100V的電源給電容為100微法的電容器充電，剛開始時的電流為多少？[6]0.2s后的電流為多少？學生在初高中已經接觸過電路，對電源和電容器也不陌生，學生可以自主學習電容器充放電過程電流的計算方法，找到習題的答案。在講解超聲波和次聲波在醫學上的應用時，教師也可以運用小組討論法，讓學生列舉醫療過程中出現的超聲波和次聲波儀器，并簡單介紹儀器的基本原理。小組討論之后，要讓小組成員推舉出代表進行總結陳述。這樣能提高小組凝聚力，也能對知識進行系統總結，加深學生對知識的理解。小組討論法引導學生在已有知識結構的基礎上接受新知識和新方法。小組討論法可以將學生的優勢互補，但增加了教學組織和管理難度，無法保證每一位同學都能獨立思考。這就需要教師監督學生，做好與學生的溝通工作。

6.實例分析法

有些物理理論比較枯燥，計算比較繁瑣。醫學生的學業任務比較重，對于物理基礎不好的學生，他們很難長時間集中精力沉浸在物理計算中。例如流體的運動中伯努利方程一節，伯努利方程公式復雜，應用計算多變，學生在學習的過程中容易出現物理量混淆，應用錯誤等現象。教師可以從實例入手，帶同學們先了解流速計、虹吸管等儀器的原理及流體特點，再根據伯努利方程帶入物理量進行計算。最后對其計算過程進行對比，加深學生的理解。實例分析法能讓學生在實例中學到理論知識，能鍛煉學生的理論聯系實際能力。

7.理論聯系實際

物理的研究對象來源于自然世界的方方面面，物理這門學科源于生活，所以我們可以從實際生活中學習到物理知識。枯燥的物理理論、繁瑣的公式計算、抽象的物理模型很難讓學生激發極大的學習興趣。如果我們能夠用物理知識解決平時解決不了的問題，如果我們能用簡單的物理理論解釋生活中常見的現象，就能提高學生的自信心，提高學生的學習內動力。在理論聯系實際的教學方法中，教師可以將理論知識應用到實際生活中，加深學生理解，也可以利用事物之間的關系幫助學生記憶死板的知識。例如熱力學基礎中熱力學第一定律的符號法則很容易被混淆。教師可以借用工資收入和生活支出的例子，帶學生體會做功和熱傳遞對內能的影響。將熱力學系統的內能看作“現有資產”，外界對系統做功看作“收到工資”，系統向外界散發熱量看作“日常消費”。這樣就能讓學生直觀地體會三者之間的關系，更容易記憶。理論聯系實際不僅能提高學生的學習效果，也能鍛煉學生自主學習能力，培養學生發散思維。

教學是一個多方面多角度引導學生學習的過程，教師不僅要傳遞學生知識，要授予學生學習方法，培養學生的思維能力，也要進行思政教育。這就要求教師不斷豐富課堂，從多個感官吸引學生的注意力。每種教學方法都有其優勢，課上不應該只選擇單一的教學方法，而是多種方法結合并用。隨著社會科技的不斷進步，我們可以選擇的教學工具和教學手段也變得豐富多樣，為教學工作提供了條件。針對不同教學內容，教師選擇相應的教學方法為主導，多種教學方法和教學手段為輔，實現培養現代社會需要人才的最終目的。俗話說“巧思妙想出靈感，實踐探索出成果”。教學之路任重而道遠，教師在不斷學習的過程中，更新自己的專業技能；在工作實踐中，不斷探索優秀的教學方法；在課后反思過程中，不斷優化自己的教學成果，為教書育人而努力！