醫(yī)藥類專業(yè)物理實驗課程現(xiàn)狀調(diào)查與研究

劉鳳芹，張琦瑋，劉建強(qiáng)，3

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

醫(yī)學(xué)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(qiáng)的基本實驗技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰?、?yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高醫(yī)藥類專業(yè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要公共基礎(chǔ)課程. 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)越來越依賴高精尖的醫(yī)療器械，儀器操作、數(shù)據(jù)檢測和分析都需要物理基礎(chǔ)扎實、實驗?zāi)芰?qiáng)的跨學(xué)科人才，因此物理實驗課程對培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)專業(yè)人才具有重要作用[1]. 教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會醫(yī)藥類專業(yè)物理工作委員會于2020年7-10月對全國醫(yī)藥類專業(yè)物理實驗課程進(jìn)行了調(diào)研，各學(xué)校通過問卷星平臺填寫調(diào)查問卷. 共收到59份調(diào)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(xué)校沒有醫(yī)學(xué)專業(yè)，4份問卷為學(xué)校重復(fù)提供. 參加此次醫(yī)藥類實驗教學(xué)情況調(diào)研的學(xué)校有北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、山東大學(xué)、吉林大學(xué)、中國藥科大學(xué)、中國醫(yī)科大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)等54所具有醫(yī)藥類專業(yè)的高校，其中一流大學(xué)建設(shè)高校10所，一流學(xué)科建設(shè)高校4所，其他高校40所. 調(diào)查主要針對醫(yī)學(xué)物理實驗課程設(shè)置情況、實驗項目類型、破“五唯”后學(xué)校的舉措,教師和學(xué)生對實驗課程的重視程度、存在的問題、引起的原因及相關(guān)建議等.

1 調(diào)研結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

1.1 課程設(shè)置情況

參與調(diào)研的學(xué)校中，共開出58門與物理相關(guān)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(xué)分. 實驗課程學(xué)時分布情況如圖1所示，42.59%的學(xué)校實驗課程小于16學(xué)時，37.04%的學(xué)校實驗課程在17～32學(xué)時之間，12.96%的學(xué)校實驗課程在33～54學(xué)時之間，也有7.41%的學(xué)校實驗課程學(xué)時數(shù)達(dá)到或超過55學(xué)時. 開設(shè)的課程中最多學(xué)時為72學(xué)時，最少為8學(xué)時，平均學(xué)時為24學(xué)時. 學(xué)時情況和2016年數(shù)據(jù)基本持平，與2004年相比，有所下降[2]. 有20所學(xué)校為留學(xué)生開設(shè)醫(yī)藥類物理實驗課程，平均實驗學(xué)時為21.8，80%的學(xué)校采用實驗報告的形式對學(xué)生進(jìn)行考核.

圖1 實驗課程學(xué)時分布情況

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

圖2 實驗課程學(xué)分分布情況

如表1所示，參與調(diào)研的學(xué)校中，近90%的學(xué)校開設(shè)的實驗項目均以驗證性實驗為主，綜合設(shè)計類實驗占比較低，46.30%的學(xué)校綜合設(shè)計類實驗占比不足10%，綜合設(shè)計類實驗超過30%的學(xué)校僅有5所，占比為9.26%. 但是74%的學(xué)校教師表示會指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研項目、科研訓(xùn)練等實踐.

表1 綜合設(shè)計類實驗項目調(diào)查

實驗課教師和學(xué)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(diào)研結(jié)果和教師的反饋意見可看出，大部分學(xué)校教師的教學(xué)工作任務(wù)繁重，學(xué)生人數(shù)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(xué)校教師認(rèn)為近一兩年學(xué)校采取了一些措施加強(qiáng)實驗教學(xué)管理，這些措施主要包括：

1)學(xué)校對實驗教學(xué)管理更加規(guī)范，組織實驗教師培訓(xùn)；

2)鼓勵教學(xué)模式改變，開設(shè)綜合類設(shè)計實驗；

3)部分學(xué)校對考核方式進(jìn)行了改革，加大了對授課過程的考核；

4)增加實驗室建設(shè)經(jīng)費(fèi).

但是也有53.7%的學(xué)校教師表示學(xué)校并未采取相關(guān)措施加強(qiáng)實驗教學(xué)管理工作.

35.19%的學(xué)校教師認(rèn)為實驗教學(xué)質(zhì)量保障體系建設(shè)情況(如實驗儀器的更新率、維修率、教學(xué)人員配備等)較好，具體表現(xiàn)在：

1)有專項經(jīng)費(fèi)支持；

2)對儀器進(jìn)行定期維護(hù)更新；

3)實驗人員配置合理，并定期安排人員培訓(xùn).

64.81%的學(xué)校教師認(rèn)為實驗教學(xué)質(zhì)量保障體系建設(shè)情況較弱，具體體現(xiàn)在：

1)缺少專職實驗教師；

2)教師承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)繁重；

3)實驗項目儀器設(shè)備陳舊，更新率低；

4)儀器維修緩慢，缺少維修經(jīng)費(fèi).

另外，77.78%參與調(diào)研的學(xué)校制定了實驗室管理的相關(guān)制度和管理條例，做到制度上墻并嚴(yán)格執(zhí)行.

總體來講，對于醫(yī)藥類專業(yè)物理實驗課程教學(xué)，40.74%的學(xué)校教師認(rèn)為較以往有所加強(qiáng)，如加開新實驗，改善實驗環(huán)境. 認(rèn)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(xué)時不足甚至被削減，存在設(shè)備陳舊等問題.

近80%參與調(diào)研的學(xué)校表示，與理論課相比，學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性更高，而承擔(dān)實驗教學(xué)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(rèn)為擔(dān)任實驗教學(xué)的教師在職稱評聘時處于不利地位，如表4所示. 具體表現(xiàn)為：

1)教師在實驗教學(xué)的投入難以與科研投入的回報相比；

2)實驗課的課時數(shù)打折，例如一些學(xué)校的實驗課學(xué)時乘以0.5計入考評；

3)實驗教學(xué)和創(chuàng)新比賽類的指導(dǎo)工作在教師工作量中的考量比例不合理.

表3 教師、學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性

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

1)增加教學(xué)獎勵；

2)調(diào)整績效考核機(jī)制，提高教學(xué)分量；

3)進(jìn)行分類評價，提供教學(xué)為主的高級職稱晉升通道.

近2/3參與調(diào)研的學(xué)校表示并無相關(guān)舉措.

表4 學(xué)校教師考核評價體系在破“五唯”后的措施

1.3 2020年春季學(xué)期的物理實驗課授課形式

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

在考核方式上，8所學(xué)校采取了線上考試的方式，17所學(xué)校采用實驗報告的形式，2所學(xué)校采用論文的形式，部分學(xué)校采用了多種形式相結(jié)合的考核方式，例如實驗操作+實驗報告、實驗報告+筆試、預(yù)習(xí)成績+實驗報告、平時成績+實驗報告，另有部分學(xué)校將考核移至下學(xué)期開學(xué)后進(jìn)行.

教師普遍反映實驗課的在線教學(xué)效果有較大的提升空間，目前主要存在的問題有：

1)學(xué)生不能動手操作，在理解和應(yīng)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(xué)習(xí)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(shù)據(jù)處理的相關(guān)知識錄制微課，供學(xué)生學(xué)習(xí)；

4)條件允許的情況下結(jié)合線下實際操作.

2 教學(xué)建議

2.1 醫(yī)學(xué)物理實驗課程受重視程度需提高

從實驗課程設(shè)置來看，許多學(xué)校醫(yī)藥類專業(yè)物理實驗課程不是獨立的課程，有些學(xué)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(xué)時達(dá)到或超過醫(yī)藥類專業(yè)大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求中建議學(xué)時(36學(xué)時)的學(xué)校只占20%，整體平均學(xué)時僅為24學(xué)時，反映出一些學(xué)校對醫(yī)藥類專業(yè)的物理課程，特別是實驗課程不夠重視.

根據(jù)普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)生應(yīng)該具有扎實的自然科學(xué)知識基礎(chǔ)和較強(qiáng)的動手能力，能夠分析實驗數(shù)據(jù)及其科學(xué)意義. 因此課程計劃須體現(xiàn)加強(qiáng)基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、注重素質(zhì)和發(fā)展個性的原則，掌握與醫(yī)學(xué)相關(guān)的物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的知識和方法，并能用于指導(dǎo)未來的學(xué)習(xí)和醫(yī)學(xué)實踐[3]. 但是標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定具體的學(xué)時數(shù)，所以有的學(xué)校在課程設(shè)置上較隨意，不規(guī)范.

另外，一些學(xué)校青年教師和高端人才缺乏，人才素質(zhì)亟待提高，教師隊伍需要優(yōu)化，創(chuàng)新類實驗項目少，經(jīng)費(fèi)缺乏，沒有高端儀器；學(xué)生認(rèn)真程度有待提高，實驗人數(shù)多，管理難，教學(xué)效果差，究其原因是部分學(xué)校對物理實驗課程的重要性認(rèn)識不足. 當(dāng)專業(yè)課程數(shù)量增加，需要調(diào)整學(xué)時時，實驗課程首當(dāng)其沖被削減和壓縮，有些學(xué)校甚至把物理實驗課程變?yōu)檫x修或者不再開設(shè)，忽視了物理實驗課程在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力等可持續(xù)發(fā)展能力中的作用，在醫(yī)藥類專業(yè)人才培養(yǎng)過程中存在短板[4-5].

“質(zhì)量為王，標(biāo)準(zhǔn)先行”，所以需要教育部和各教學(xué)指導(dǎo)委員會在制定本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)時確定大學(xué)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(biāo)準(zhǔn)學(xué)時. 重視和加強(qiáng)基礎(chǔ)物理實驗課程教學(xué)，也需要各高校的配合及對課程予以支持，包括經(jīng)費(fèi)、人才隊伍建設(shè)、教學(xué)模式改革等.

另外，物理課程為學(xué)生認(rèn)識世界提供了系統(tǒng)的、成套的思維方法，在實驗教學(xué)中學(xué)校應(yīng)鼓勵教師積極將課程思政和教學(xué)內(nèi)容相融合[6]，體現(xiàn)物理課程對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的普適性.

2.2 教師要進(jìn)行教學(xué)改革

教學(xué)改革包括教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革. 一些學(xué)校教師反映教學(xué)儀器設(shè)備陳舊，更新率低，嚴(yán)重削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 學(xué)校應(yīng)根據(jù)學(xué)科發(fā)展前沿，把新方法和新技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)物理實驗中，如增加光纖傳感器實驗. 另外，需考慮學(xué)科交叉融合的特點，既能體現(xiàn)物理原理又能結(jié)合醫(yī)學(xué)應(yīng)用. 如超聲實驗，用A超測物體厚度，B超進(jìn)行二維圖像處理，學(xué)生掌握超聲波產(chǎn)生的基本原理、基本特性和成像原理，既有利于學(xué)習(xí)內(nèi)容深度的提升，又能加入醫(yī)學(xué)元素，進(jìn)行人體測量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，如誤差來源和人體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生挖掘?qū)嶒灁?shù)據(jù)的能力，探究實驗數(shù)據(jù)的意義；培養(yǎng)學(xué)生查找文獻(xiàn)的能力，加深學(xué)生對實驗結(jié)果認(rèn)識的深度和廣度；引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中尋根求源，用研究的態(tài)度對待實驗中出現(xiàn)的問題，有效激發(fā)學(xué)生掌握新技術(shù)和新方法的積極性[7].

此次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實驗課程中的綜合性、設(shè)計類實驗項目較少，大部分學(xué)校還是以驗證性實驗為主，學(xué)生沒有太多選擇，這不能有效激發(fā)學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力. 教師可以結(jié)合理論課內(nèi)容，設(shè)置開放性的實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展性和應(yīng)用性探究，提高課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，凸顯物理實驗課程在增強(qiáng)思維、提升實驗?zāi)芰Ψ矫娴膬?yōu)勢[8-9].

物理實驗教學(xué)應(yīng)該充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，采用新的教學(xué)模式，如線上線下混合式教學(xué)[10]與虛擬仿真教學(xué)等方式相結(jié)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(xué)資源，這不僅方便學(xué)生預(yù)習(xí)，而且還可以在線與同學(xué)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(fù)雜性實驗進(jìn)行操作，既降低了實驗成本，也驗證了相關(guān)實驗的可行性. 因此新的教學(xué)模式可以通過擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容、擴(kuò)展教學(xué)空間來提高教學(xué)效果.

教學(xué)改革需要教師不懈努力，不斷挖掘課程內(nèi)涵，讓課程激發(fā)出新的活力，使學(xué)校管理者能切實體會和認(rèn)識到物理實驗課程在醫(yī)藥學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量中的基礎(chǔ)性、長遠(yuǎn)性和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提高的可持續(xù)性方面的作用，提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)出善于觀察、思考、分析以及動手能力強(qiáng)的創(chuàng)新型人才，形成人才培養(yǎng)的正反饋.

3 結(jié) 論

物理實驗課程在培養(yǎng)醫(yī)藥類專業(yè)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新思維、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有重要作用. 但是通過對調(diào)研數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)物理實驗課程不被重視，實驗課學(xué)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(dǎo)性文件，規(guī)范醫(yī)藥類專業(yè)物理實驗教學(xué)，明確課程知識和能力目標(biāo)，制定出最低標(biāo)準(zhǔn)學(xué)時，引起學(xué)校管理部門的重視，切實認(rèn)識到實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)中的普適性作用. 另外，也需要教師改變教學(xué)方法，采用多種教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，形成人才培養(yǎng)和課程發(fā)展的同向同行.

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