交叉并列式教學在醫用物理學教學中的應用

摘要：醫學人才培養模式的變革給傳統醫用物理學教學帶來了新挑戰，文章針對傳統醫用物理教學過程中重視物理原理、輕視醫學內容的問題，提出交叉并列式教學方法，并從課堂的教學效果和學生的學習效果等方面驗證交叉并列式教學的有效性，為后續醫用物理學教學模式的改進積累經驗。

關鍵詞：醫用物理學；流體力學；交叉并列教學

大學物理課程是高等院校一門重要的公共基礎課，是其他自然學科和工程技術學科的基礎，能使學生具備在本學科或相關學科進行探究的本領，養成受用一生的科學素養。從人才培養的質量和速度來看，將能力與素質培養的主陣地放在大學物理課程中是很有必要的。尤其是在計算機、人工智能、大數據等新技術革命背景下，培養擁有核心醫學知識的復合創新性醫學人才顯得更為重要。

在當前新一輪科技革命開創醫學教育的新業態背景下，新技術正在不斷改變醫學的教育生態，醫學學科體系呈現整合化趨勢，醫學教育也從傳統的生物醫學教育模式轉變為醫文、醫工、醫理等交叉學科支撐的醫學教育新模式。在新形勢下，醫用物理學如何把握機遇、應對挑戰，是高校教育者不得不考慮的現實問題。醫用物理學作為融合了物理學與醫學的交叉學科，是醫學院校為低年級學生開設的基礎核心課程，它承擔著培養學生科學觀察、分析、歸納等能力的任務，使學生能有效掌握動物生命過程和系統運行背后的物理規律，理解各種物理診療手段的物理基礎，熟知醫學儀器的物理原理，從而利用物理思維和知識解決臨床中遇到的各類問題。

一、醫用物理學教學現狀

（一）醫用物理學教學存在的問題

醫用物理學的教學內容、授課方法、教學質量會直接影響學生的培養質量。傳統的醫用物理學課程教學方法陳舊，教師除了把板書式教學轉變為多媒體演示外，授課機制并未改變。相關的課程內容落后，教材多年不更新等因素，也掣肘了醫用物理學的教學效果，無法滿足學生的實際需求。除此之外，教師多無醫學背景，且課程的課時量少，教師只能選取部分章節內容進行授課，學生無法系統全面地學完課程等也是一大問題。

（二）醫用物理學的教學建議

醫用物理學的教學應貫穿“以學生為中心”的教育理念，以課程目標為導向，以學生的學習效果為中心進行有效授課。高校要鼓勵和組織醫用物理學教師跨學科聽課，與專業醫學教師多互動、多交流，取長補短；注重醫用物理學中醫學與物理之間的關系，以醫學為主、物理為輔，多引入臨床醫學中的實際問題；適當增加醫用物理學課程學時，確保學生能系統學完相關的物理學知識；采用多元化的教學手段，把新的教學工具引入課堂，利用慕課、微視頻輔助教學，采用線上線下相結合的教學模式，將學生從枯燥的定義和公式中解放出來，真正使課堂“活”起來。

二、流體運動的傳統教學與交叉并列式教學的對比

流體的運動廣泛存在于動物的生命運動過程以及其他自然現象中，流體力學也是生物力學、空氣動力學、水力學等學科的理論基礎。學生掌握流體的運動規律，對研究人體循環系統、呼吸過程，以及了解相關的醫療設備具有重要意義。

（一）采用傳統教學

在傳統教學中，教師是從理想流體的知識開始進行授課的，讓學生依次學習流體的穩定性流動、理想流體的連續性方程、伯努利方程及其應用。其中關于伯努利原理和人體血壓之間的聯系這部分內容并不作為教學重點，教師只是一帶而過。這樣就造成了醫學知識和物理知識之間的脫節，導致學生在學習過程中只注重物理公式的推導和計算，忽視了物理規律在臨床上的運用。

在后續教學中，教師從黏性流體分層流動的特性進行遞次教學，依次為牛頓粘黏滯定律、雷諾判據及黏性流體的運動規律。這幾個小節的教學同樣也未能突出醫學內容與物理規律的融合。在講授血液的流動時，教師過于側重課本內容的文字表述，只是簡單地把物理原理和醫學拼湊在一起，學生只能重點學習幾個方程的數學表達式和文字說明，不會將連續性方程、伯努利方程、泊肅葉定律、斯托克斯定律等定律的實際應用融入動物的生命過程和人體循環，使得整個流體運動章節中的醫學和物理部分銜接得不夠緊密，導致學生對本章的醫用部分認同感較低。

（二）采用交叉并列式教學

為了突出醫學臨床背景，教師可以采用交叉并列式教學進行授課，先將理想流體與黏性流體兩部分并列，同時把理想流體流動中的連續性方程、伯努力方程及其應用作為一個支線進行串聯，此條支線重點內容偏向流體運動中的物理規律，基本不涉及生命和運動過程。

教師再將非理想流體流動與理想流體并列，突出非理想流體中與醫學背景聯系最密切的血液部分，然后從理想流體和非理想流體過渡至理想流體的連續性方程與黏性流體的分層流動，把血液的流動部分作為分支，從黏性流體流動特性中剝離，進而根據血液或呼吸做分層流動時的特性引導學生進行發散思維，使學生以臨床醫生的視角看待問題，思考醫學現象背后的物理原理。

最后，教師將理想流體的伯努力方程與黏性流體的伯努利方程并列講授，并且將伯努利方程原理與血液流動兩部分內容融合，提出超出傳統教學大綱的問題，將醫用部分內容和物理原理進行融合教學，培養學生課后搜集醫學信息的能力。

三、結果與分析

（一）調研對象及統計結果

在采用開展交叉并列式教學之前，教師就學生能否接受此教學方法進行了調研，內容為“新式教學方法能否有效提高教學效果”“學生能否接受交叉并列式教學方法”。調研對象為臨床醫學專業低年級的8個平行班，每個班級人數在31～33人不等，共計258人。最后以電子問卷的形式對258個學生反饋回來的信息進行梳理統計。

統計結果表明：81%的學生認為采用交叉并列式教學會提高學習效果，其中98%的學生愿意接受新教學方法。12%的學生對交叉并列式教學持懷疑態度，其中的55%的學生愿意嘗試在新教學方法下學習。7%的學生認為新教學方法不能提高學習效率，也不愿意在課堂上接受新教學方法。綜合來看，絕大多數學生對新教學方法持積極態度，也愿意在新教學方法下學習。在征求教學管理部門和絕大多數學生的同意后，教師開展交叉并列式教學的實踐。

（二）教學效果對比

本研究從參加上述調研的8個班級中選取4個班級組成一個實驗教學班，另外4個班級作為傳統教學班。實驗教學班總人數128人，傳統教學班總人數130人，兩個教學班學生的人數、學習能力、學習興趣和學習基礎基本相同。任用同一授課教師分別在兩個教學班進行相同課時量的教學，實驗教學班中采用交叉并列式教學方法，傳統教學班依然沿用傳統教學方法，由授課教師統計相關指標，待流體的運動章節授課結束后，對比分析兩個教學班的教學效果。授課教師對可量化教學效果進行統計，如表1所示。

根據表1的統計結果可得，無論是在授課期間還是在課后，實驗教學班學生的提問次數都比傳統教學班的學生提問次數多。具體到學科，物理學類的提問總次數從7次增加到10次，醫學類的提問總次數從3次增加9次，兩類問題的提問次數都有所增加，尤其是關于醫學部分的提問次數大幅增加。從班級章節測驗的均分上來看，實驗教學班的平均分數較傳統實驗班提高近6分，分值漲幅也較大。

由此可以推斷，教師采用交叉并列式教學后，從物理學的角度去探究醫學現象的成因，可以激發學生的學習興趣，引導學生進行發散性思考，思考的內容從物理學的范圍外延到醫學范圍，思考的時限也從課堂延伸到課下。這樣的思考方式和學習過程讓學生對該章內容的理解程度更深，也證明了交叉并列式教學的良好效果。

除了根據量化指標判斷教學效果之外，還有部分不可量化的指標也可以反映出交叉并列式教學所取得的效果，如課堂上學生的積極性和主動性，雖然這些維度無法通過有效的方法進行量化，但可以通過教師的直觀感受來體現，如表2所示。

表2中的學生聽課認真度反映了學生的課堂行為，反饋及時度反映了學生的思考表現，學生課堂參與度反映了學生的主體地位，師生互動氛圍反映了課堂中教師的教學效果與學生的學習效果。從學生聽課認真度、學生反饋及時度、學生課堂參與度、師生互動氛圍4個維度來看，實驗教學班的各項指標都要優于傳統教學班。這也從側面體現出新教學方法的有效性，既能夠調動學生的學習的積極性，讓學生有更多的思考空間，又有助于教師了解學生的掌握情況，及時調整教學思路。

綜上所述，醫用物理學教師應充分考慮學校專業特點，將物理原理和規律與校內專業掛鉤，突出特色，并及時轉變教學觀念與教學方式，將物理學層面的知識點嵌入醫學知識，認真梳理課本中的教學內容。這樣，不但可以增強教學的科學性、教育性、創新性、實踐性，而且可以激發學生的求知欲，促進學生的專業化發展。

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基金項目：安徽省省級質量工程項目“‘四新’研究與改革實踐項目”，項目編號：2021sx 077；安徽醫科大學臨床醫學院校級科學研究項目，項目編號：2023XJKY004。

（作者單位：余童，周揚，龔莉 安徽醫科大學臨床醫學院；陳明月 安徽醫科大學臨床醫學院/安徽醫科大學）