以培養(yǎng)高階能力為導(dǎo)向的醫(yī)用物理學(xué)課程改革與實(shí)踐*

許賀菊

（華北理工大學(xué)理學(xué)院 河北 唐山 063210）

劉志勇

（唐山市第二中學(xué) 河北 唐山 063000）

1 引言

醫(yī)用物理學(xué)是醫(yī)學(xué)類各專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，它和大學(xué)物理不同，是適應(yīng)醫(yī)學(xué)專業(yè)的需要，側(cè)重將物理學(xué)的知識融入醫(yī)學(xué)應(yīng)用當(dāng)中，但它又不是應(yīng)用和技術(shù)課程［1］.其根本任務(wù)仍然是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，啟迪學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法去分析問題和解決問題.

在這知識爆炸的時(shí)代，不斷縮減的醫(yī)用物理學(xué)課程學(xué)時(shí)與不斷增長的想要傳遞給學(xué)生的知識形成一對鮮明的矛盾.這就需要教師們反思，教育的目的是什么？如果課堂僅僅是傳授知識，我們學(xué)到的知識可能連冰山一角都算不上，而且這些知識很快就封塵在了某個(gè)角落，甚至很快就被我們遺忘.我們有了這些死的知識，卻并沒有形成力量，因?yàn)檎嬲玫街R的時(shí)候，我們根本想不到要用什么，怎么用，造成知識與能力的嚴(yán)重脫節(jié).

隨著人工智能的迅猛崛起，面對當(dāng)今社會對具有創(chuàng)新和綜合分析等高階能力的人才需求，對醫(yī)用物理學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行以培養(yǎng)高階能力為導(dǎo)向的改革與實(shí)踐.在該改革中，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，將知識模塊化，每一模塊都從獨(dú)具慧眼、格物窮理、學(xué)以致用、物理賞析這4個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，增加線上討論和評價(jià)模塊，同時(shí)讓學(xué)生進(jìn)行開放性案例設(shè)計(jì)與制作［2］.下面結(jié)合教學(xué)改革實(shí)踐，對本次教學(xué)改革進(jìn)行效果分析.

2 案例教學(xué)

通過從獨(dú)具慧眼、格物窮理、學(xué)以致用、物理賞析這4個(gè)方面來詮釋每一模塊要傳達(dá)給學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容.獨(dú)具慧眼主要是向?qū)W生們展示實(shí)際案例，提出問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.所選案例或與醫(yī)學(xué)相聯(lián)系，或是實(shí)際生活中的問題，或是科技前沿.比如理想流體伯努利方程模塊里“豪克”號和“奧林匹克”號相撞的海難事件；列車在鄂洛多克小站狂風(fēng)般沖進(jìn)了“人巷”的慘案.提問造成這些災(zāi)難事件的原因是什么？在粘性流體模塊里列舉了耳鳴與脈搏同步，按壓右側(cè)頸動脈耳鳴消失的案例.提出問題頸動脈狹窄患者為何能引起與脈搏同步的耳鳴［3］？所選取的案例契合知識點(diǎn)的同時(shí)，又能很好地引起學(xué)生共鳴.激發(fā)學(xué)生探尋問題的積極性，抓住學(xué)生的眼球，讓學(xué)生自覺地融入課堂.針對學(xué)生對教師的授課方式在“靈活生動，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思考”方面進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果如圖1所示.

90.5 %的學(xué)生認(rèn)為教師授課方式在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣方面為滿分10分，有5.9%的學(xué)生給9分，有3.6%的學(xué)生給8分，沒有低于8分的.說明通過選取適當(dāng)?shù)陌咐艽蟪潭壬霞ぐl(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.“格物窮理”是在案例提出之后，要想解決問題必須具備的知識儲備，將知識學(xué)習(xí)滲透到解決問題必備的先決條件中，帶著熱情做到“學(xué)到”知識；在分析問題過程中，注重突出科學(xué)思維方法的培養(yǎng)，做到“會學(xué)”；如在講理想流體運(yùn)動方程時(shí)運(yùn)用了理想模型的方法，在講泊肅葉公式時(shí)和電學(xué)的歐姆定律作比較，運(yùn)用類比的方法.“學(xué)以致用”是用“格物窮理”的知識去解釋案例提出的問題，并對其他應(yīng)用做擴(kuò)展和延伸，充分挖掘?qū)W生們的開放性思維.在解決問題中，內(nèi)化所學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，做到“學(xué)會”解決問題.“物理賞析”是根據(jù)前面3個(gè)模塊的內(nèi)容，深入挖掘思政元素，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀、人生觀和價(jià)值觀，比如在理想流體伯努利方程模塊里，從豪克號海難和鄂洛多克慘案中強(qiáng)調(diào)規(guī)則意識，好多安全警示都是用血的代價(jià)換來的，我們要遵守規(guī)則，敬畏生命.從光的波粒二象性是光本性的兩個(gè)側(cè)面，只是在不同的條件下表現(xiàn)出不同的現(xiàn)象，反映不同的側(cè)面而已.“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”人們觀察事物的立足點(diǎn)、角度不同，就會得到不同的結(jié)論.人們只有擺脫了主客觀的局限，才能認(rèn)清事物的本質(zhì)，所以我們看問題要從各個(gè)角度，要客觀全面地觀察、評價(jià)事物.從光具有波粒二象性的本質(zhì)來看哲學(xué)對立統(tǒng)一的思想，進(jìn)而分析光學(xué)與電學(xué)和磁學(xué)的內(nèi)在統(tǒng)一性聯(lián)系等等.課程思政的融入，使學(xué)生們用科學(xué)武裝頭腦，于內(nèi)心根植信仰，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動力，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，從而實(shí)現(xiàn)1+1＞2的育人育才的教育最高境界.

3 課下制作開放性案例

讓學(xué)生通過思考和查閱資料，自己尋找與所學(xué)知識相關(guān)的案例，提出并解釋相關(guān)實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生尋找、發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題.針對學(xué)生對開放性案例的態(tài)度做了調(diào)查，如圖2所示.

圖2 開放性案例制作情況調(diào)查結(jié)果

有78.5%的學(xué)生對教師布置的案例作業(yè)特別愿意完成，覺得很有收獲，很有成就感.比如，有學(xué)生在流體案例中用伯努利方程解釋“卷我屋上三重茅”的故事，有的用渦旋阻力解釋高爾夫球的表面為什么有凹坑，有的分析了心臟泵血機(jī)制里的流體運(yùn)動原理，有的帶我們一起去探索次聲武器，有的教我們用超聲波處理廢水污泥，超聲滅鼠等；更讓筆者感動的是，有的學(xué)生還挖掘了思政元素，有的在光學(xué)案例中提出“追逐光，發(fā)現(xiàn)光，成為光，散發(fā)光”，有的提出“有時(shí)我們就像光，只有歷經(jīng)阻隔，才能折射出多姿多彩的生命.”的人生哲理.有21.5%的學(xué)生也想更好地完成，但自己沒有想法，信息搜集、歸納、整理的能力差，最后從網(wǎng)上隨便找點(diǎn)東西，沒細(xì)看就交上去了.沒有學(xué)生是為了完成任務(wù)而完成任務(wù).調(diào)查結(jié)果表明所有學(xué)生都不排斥開放性案例的制作，從案例的優(yōu)秀程度來看，許多學(xué)生都完成得很好，案例挖掘，原理解釋都很到位.使這些學(xué)生在案例制作過程中收獲了成就感和自豪感.而的學(xué)生從內(nèi)心上想更好地完成，但由于缺乏開放性作業(yè)的訓(xùn)練，創(chuàng)新的想法不足，對信息搜集、歸納、整理的能力不足，或是拖延癥，最后時(shí)間不允許，只能草草完成.這樣的調(diào)查結(jié)果更加堅(jiān)定了筆者堅(jiān)持開展開放性案例的制作的決心.同時(shí)也更加堅(jiān)定了要引導(dǎo)學(xué)生把案例做好、做精的信心.

4 線上拓展討論

充分利用線上教學(xué)平臺，對考核方式中加入的“案例評價(jià)”和“討論過程評價(jià)”進(jìn)行研究，建立新的評價(jià)體系，以“案例評價(jià)”和“討論過程評價(jià)”來約束和激勵學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過案例互評，討論，促進(jìn)學(xué)生知識的掌握，思維方法的運(yùn)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生所學(xué)的外在的知識內(nèi)化為學(xué)生自身的能力.實(shí)現(xiàn)“評價(jià)為了學(xué)習(xí)”到“評價(jià)就是學(xué)習(xí)”的評價(jià)功能的轉(zhuǎn)變.針對線上拓展資源和案例討論評價(jià)的功能做了調(diào)查，結(jié)果如圖3所示.

圖3 線上拓展討論的調(diào)查情況

有77.4%的學(xué)生認(rèn)為線上拓展資源和問題討論很有幫助，激發(fā)了學(xué)生們的好奇心，使其更愿意去探求身邊的為什么，提高了分析問題、解決問題的能力.有21.4%的學(xué)生認(rèn)為線上拓展資源和問題討論在開闊視野，增廣見聞方面有幫助.只有1.2%的學(xué)生認(rèn)為可有可無，只是作為教師留的任務(wù)去完成，隨便看看.從討論內(nèi)容看，開展線上討論大多數(shù)學(xué)生都受益匪淺，有的對優(yōu)秀案例點(diǎn)贊，表示和課本知識結(jié)合，很詳細(xì)，很有用，有的提出習(xí)題中的疑問，有的對問題原理進(jìn)行詳細(xì)論述，有的還網(wǎng)上搜索找出科學(xué)家在期刊上發(fā)表的文章，并指出文中觀點(diǎn).這在極大程度上鍛煉了學(xué)生對信息進(jìn)行搜集整理和對問題的研究能力.

5 整體教學(xué)效果

對于案例式教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)方式，把學(xué)生對醫(yī)用物理學(xué)課程的認(rèn)識進(jìn)行調(diào)查對比，如圖4所示.采用案例教學(xué)法的班級，有68%的學(xué)生深刻認(rèn)識到物理的重要性，認(rèn)為物理學(xué)得不夠，或通過老師的講解引導(dǎo)，需要自己進(jìn)一步地深入學(xué)習(xí).采用傳統(tǒng)教學(xué)的班級，對物理的重要性認(rèn)識不足，只有29%的學(xué)生認(rèn)識到物理的重要性，有71%的學(xué)生認(rèn)為物理是基礎(chǔ)課，學(xué)點(diǎn)就行或者根本用不到.這對未來要從事建立在物理學(xué)基礎(chǔ)之上的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的工作者來說，顯然是過于重視浮于表面的具體醫(yī)學(xué)形態(tài)，而忽視了其安身立命的物理根基.

圖4 課程認(rèn)識對比調(diào)查情況

對物理學(xué)的正確認(rèn)識將會直接影響到其基本素養(yǎng)和職業(yè)水平的提高.從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課程滿意度方面也進(jìn)行了對比分析，采用案例教學(xué)法的班級比采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣上也有非常明顯的提高.如圖5所示.

圖5 學(xué)習(xí)興趣激發(fā)和課程滿意度對比調(diào)查情況

采用案例教學(xué)法的班級，90.4%的學(xué)生認(rèn)為案例式授課方式在“靈活生動，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思考”方面非常滿意，5.9%的學(xué)生滿意，3.6%的學(xué)生覺得還行.傳統(tǒng)教學(xué)的班級中，只有42.7%的學(xué)生非常滿意，19.1%的學(xué)生滿意，有13.2%的學(xué)生覺得還行，而5.9%的學(xué)生不滿意，另有19.1%的學(xué)生很不滿意.此調(diào)查結(jié)果表明，案例的提出很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.這與案例的精選是分不開的，案例選取既要和所學(xué)知識聯(lián)系緊密，又要引發(fā)學(xué)生的思考或引起學(xué)生的共鳴.這樣學(xué)生才能帶著對案例問題的求索更加積極地進(jìn)行知識的學(xué)習(xí).

在選取案例過程中，一方面教師查閱資料，另一方面汲取學(xué)生做的很有代表性的優(yōu)秀案例，對案例庫進(jìn)行充盈.師生共同努力，使案例更加豐富、恰當(dāng)、多樣.在課程的滿意度調(diào)查中，采用案例教學(xué)法的班級明顯高于采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級.案例教學(xué)法的班級，82.1%的學(xué)生對課程的滿意度為非常滿意，15.5%的學(xué)生滿意，2.4%的學(xué)生覺得還行.傳統(tǒng)教學(xué)的班級，只有39.8%的學(xué)生非常滿意，25%的學(xué)生滿意，23.5%的學(xué)生覺得還行，5.9%的學(xué)生不滿意，5.9%的學(xué)生很不滿意.對課程的獲得度進(jìn)行了調(diào)查分析，調(diào)查結(jié)果如圖6所示.

圖6 課程習(xí)得度對比調(diào)查情況

采用案例教學(xué)法的班級在各方面的習(xí)得度上都高于采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級.說明和傳統(tǒng)教學(xué)法相比，案例教學(xué)法不僅在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，知識的掌握和運(yùn)用，物理思想、物理方法的傳授和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力方面比較成功，而且在鍛煉學(xué)生對信息的網(wǎng)絡(luò)搜索和整理能力方面以及思政教育成果方面，也有很大的提升.這說明開放性案例的制作在一定程度上提高了學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)搜索能力和信息整理能力.每一模塊的物理賞析中對科學(xué)思維、科學(xué)方法、哲學(xué)思想、規(guī)則意識和敬畏生命等思政點(diǎn)的點(diǎn)睛總結(jié)，提高了大家的思維層次，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀.

在采用案例法教學(xué)的班級，81%的學(xué)生認(rèn)為自己從醫(yī)用物理學(xué)這門課程中習(xí)得了相關(guān)知識，并可以熟練應(yīng)用.77.4%的學(xué)生認(rèn)為醫(yī)用物理學(xué)這門課程激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力.同時(shí)也有77.4%的學(xué)生認(rèn)為從醫(yī)用物理學(xué)這門課程中獲得了新觀念，新方法，使思維能力得到了鍛煉和提升.相比前3個(gè)習(xí)得來講，后兩個(gè)的習(xí)得人數(shù)占比略低，這說明教學(xué)改革過程中在鍛煉學(xué)生對信息的網(wǎng)絡(luò)搜索和整理能力方面有所欠缺，在思政教育方面融入的不夠完全.今后的改進(jìn)方向是鼓勵大家制作精品優(yōu)秀案例，給大家分享優(yōu)秀案例，讓做得好的學(xué)生分享制作過程等.進(jìn)一步加大思政元素的挖掘力度，增加思政元素和專業(yè)知識的契合度，提高課程思政對學(xué)生的影響度.

最后對傳統(tǒng)教學(xué)和案例教學(xué)的考核情況進(jìn)行對比分析，案例教學(xué)班級比傳統(tǒng)教學(xué)班級的考試成績平均分高出10.6分，成績分布如圖7所示.

圖7 考試成績分布情況

從圖7中可以看出，優(yōu)良比例明顯增加，說明案例教學(xué)班在知識掌握上優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班.結(jié)合所學(xué)知識，對學(xué)生進(jìn)行了一道滿分10分的開放性應(yīng)用附加題的考核，結(jié)果案例式教學(xué)班級比傳統(tǒng)教學(xué)班級的平均分高出1.25分，這充分表明了案例式教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生知識運(yùn)用，分析和解決問題方面相比傳統(tǒng)教學(xué)也有較大提高.由此可見，本次案例式教學(xué)改革既不是知識水平的簡單提高，也不是架空在知識之上的所謂高階能力培養(yǎng).而是在高階能力培養(yǎng)的目標(biāo)引導(dǎo)下，使學(xué)生更加主動地掌握知識和技能，最終實(shí)現(xiàn)素質(zhì)能力的全面提升.

6 結(jié)束語

采用案例式教學(xué)方法，結(jié)合線上討論和評價(jià)及線下開放性案例的設(shè)計(jì)制作，遵循人類認(rèn)知和學(xué)習(xí)規(guī)律，注重從知識的表層學(xué)習(xí)、到思維方法的深度學(xué)習(xí)，再到高階能力形成的遷移學(xué)習(xí)這樣循序漸進(jìn)的3個(gè)過程.使學(xué)生達(dá)到“學(xué)到，會學(xué)，學(xué)會”3個(gè)層次上的學(xué)習(xí)境界的貫通和提升.將知識學(xué)習(xí)滲透到解決問題必備的先決條件中，做到“學(xué)到”知識；在分析問題中，注重突出科學(xué)思維方法的培養(yǎng)，做到“會學(xué)”；在解決問題中，內(nèi)化所學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，做到“學(xué)會”解決問題.另一方面，注重課程思政元素的融入，在授課的過程中，教師注重對學(xué)生價(jià)值觀的引導(dǎo)與樹立，在學(xué)生內(nèi)心根植信仰，不但實(shí)現(xiàn)了育人功能，同時(shí)對端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度也有至關(guān)重要的作用.

本次教學(xué)改革也存在不足之處，需要我們在今后的教學(xué)工作中改進(jìn)和完善.根據(jù)學(xué)生們提出的意見，在教學(xué)實(shí)現(xiàn)形式上，增加展示原理的視頻動畫的播放，使復(fù)雜問題簡單化；增強(qiáng)和學(xué)生的互動，增加學(xué)生的課堂參與度，專注度.增加例題解析，多在用中掌握知識.