醫(yī)用物理線上線下教學(xué)方法的探究

張立敏 李樂

（遼寧何氏醫(yī)學(xué)院）

醫(yī)用物理學(xué)是醫(yī)學(xué)類院校普遍開設(shè)的一門必修基礎(chǔ)課，它是物理學(xué)和醫(yī)學(xué)相結(jié)合的一門交叉學(xué)科[1]。一直以來醫(yī)用物理學(xué)一直是醫(yī)學(xué)生比較難學(xué)的一門課程。物理是研究自然界一切物質(zhì)規(guī)律的學(xué)科，但物理基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)缺少學(xué)習(xí)物理的興趣，枯燥的理論知識也很難讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動力。因此教師選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，顯得尤為重要。

一、現(xiàn)在生活的智能化時代，對醫(yī)學(xué)生的要求

在新型冠狀病毒威脅人類生命安全之際，醫(yī)生是身披戰(zhàn)甲的戰(zhàn)神，在戰(zhàn)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(xué)醫(yī)的道路。但是俗話說，“只要專業(yè)選得好，年年期末似高考?！闭f的就是醫(yī)學(xué)專業(yè)。醫(yī)學(xué)的知識體系博大精深，錯綜復(fù)雜。從分子細胞到結(jié)構(gòu)組織，從人體器官到循環(huán)系統(tǒng)，從病理診斷到疾病治療，從醫(yī)療器械到藥理研究，從社會學(xué)到心理學(xué)等等，醫(yī)學(xué)生的課程內(nèi)容包含多個方面。

隨著現(xiàn)在科技的飛速發(fā)展，智能化的普及，醫(yī)療水平的不斷提高，醫(yī)療手段也在不斷更新?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)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(yī)療儀器原理有深入理解的人才。為了適應(yīng)科技發(fā)展，培養(yǎng)出當(dāng)代社會需要的醫(yī)學(xué)人才，需要讓醫(yī)學(xué)生掌握一定的物理知識。

二、物理學(xué)對醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)工作的幫助

物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最普遍、最基本的規(guī)律的學(xué)科，在醫(yī)學(xué)中物理學(xué)不僅能夠提供技術(shù)和方法，也能幫助人們對生命現(xiàn)象有更深的認識[3]。醫(yī)用物理學(xué)是醫(yī)學(xué)專業(yè)的必修基本課程，是物理學(xué)和醫(yī)學(xué)相結(jié)合形成的交叉學(xué)科。其主要內(nèi)容涉及：人體內(nèi)各器官、系統(tǒng)等運動的物理機制；生命現(xiàn)象物理規(guī)律的揭示和研究；物理學(xué)提供的技術(shù)和方法在臨床醫(yī)學(xué)診斷、治療、護理和設(shè)備中的廣泛應(yīng)用等。其主要任務(wù)是給醫(yī)學(xué)生提供系統(tǒng)的物理學(xué)理論知識、掌握物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律、研究方法等，為學(xué)習(xí)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)做必要的知識準(zhǔn)備[4]。

三、教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)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(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生在實例中正確應(yīng)用物理知識。但這樣的教學(xué)方式比較適合于對物理感興趣且物理基礎(chǔ)較好的學(xué)生。對于物理基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生，缺乏吸引力，學(xué)習(xí)效果較差。伴隨著疫情的反復(fù)，各大高校采取了線上線下教學(xué)。雖然線上教學(xué)豐富了我們的教學(xué)資源，但是也給學(xué)生帶來了極大的挑戰(zhàn)。對于意志力薄弱，學(xué)習(xí)自主性弱的學(xué)生，很難堅持長時間的線上學(xué)習(xí)，不能按時完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不能保證學(xué)習(xí)效果。為了提高教學(xué)的完整性和系統(tǒng)性，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性，本文結(jié)合醫(yī)用物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容提出幾種對應(yīng)的教學(xué)方法。

（一）線上教學(xué)

線上教學(xué)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(jié)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(xué)生知識[4]。錄播課讓學(xué)生學(xué)習(xí)時間更自由，沒有時間和空間的限制，有助于學(xué)生合理安排時間，可以讓學(xué)生實現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)。錄播課可以實現(xiàn)課下反復(fù)播放觀看，為學(xué)生復(fù)習(xí)提供條件，更能照顧到所有學(xué)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(xué)生的問題，不能使老師及時接收學(xué)生的反饋，也不能使老師及時對學(xué)生進行評價。

在錄播課程中，教師需要提前讓學(xué)生了解授課內(nèi)容，做好課前預(yù)習(xí)，明確重難點。教師提出問題，讓學(xué)生找到問題答案，主要運用啟發(fā)式教學(xué)方法，督促學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并安排與課上內(nèi)容相對應(yīng)的習(xí)題作為課后作業(yè)，來檢驗學(xué)生對知識的掌握情況。錄制課程時長應(yīng)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(jié)構(gòu)、實際應(yīng)用、理論計算等，從多個角度幫助學(xué)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(guān)物理量不容易理解。在講解時利用水流動的動畫引導(dǎo)學(xué)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(guān)知識。在學(xué)生完整認識理想流體模型之后，再提出現(xiàn)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(xué)生理解。為后期學(xué)生了解血液流動做好準(zhǔn)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(xué)方法和手段，也能通過軟件輔助即時統(tǒng)計出做題正確率。這就可以幫助老師利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不能針對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)調(diào)整教學(xué)。在直播課程上，學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境沒辦法統(tǒng)一，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)容易受到外界環(huán)境的影響。直播課程不能形成良好的課堂氛圍，可能會使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率打折扣。

直播課程需要教師盡量提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動學(xué)生的思維。這就要求教師從多方面利用多種教學(xué)方法豐富教學(xué)過程。例如：聲波中的多普勒效應(yīng)需要同學(xué)們熟練掌握聲波發(fā)出時頻率和接收時的頻率相關(guān)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(jù)實際情況不同，運動狀態(tài)不同運用不同的計算公式，所以同學(xué)們在學(xué)習(xí)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(xiàn)實生活中常見的火車進站和出站動畫開始，將學(xué)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(guān)系式，推導(dǎo)出不同情況的聲波發(fā)出頻率和接收頻率關(guān)系，并明確公式中各部分速度的物理意義。教師將整個教學(xué)過程放在一個模擬情景中，讓學(xué)生體會沉浸式的學(xué)習(xí)方式，更容易讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴，更容易接收新知識。接下來教師帶領(lǐng)學(xué)生利用這些公式解決其他實例，練習(xí)熟練應(yīng)用公式計算聲波頻率。并且可以利用軟件統(tǒng)計學(xué)生做題正確率，檢驗學(xué)生的知識掌握情況。最后在學(xué)生熟練掌握多普勒效應(yīng)的基礎(chǔ)上，介紹多普勒在實際醫(yī)療工作中的應(yīng)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(fù)雜的儀器實際操作原理。

（二）線下教學(xué)

線下課堂是傳統(tǒng)的教學(xué)方式，是教師和學(xué)生都很熟悉的教學(xué)方式。經(jīng)過長時間的學(xué)校生活，學(xué)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(xué)生溝通，利用各種感官與學(xué)生互動。在線下課堂，教師更容易吸引學(xué)生的注意，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，帶領(lǐng)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)習(xí)效率。但大學(xué)的課堂一般都采用大班制，在階梯教室里上課的學(xué)生上百，教師很難準(zhǔn)確地照顧到每個同學(xué)。所以線下課堂主要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，完成以學(xué)生為中心的教學(xué)活動。下面介紹下幾種常見的教學(xué)方法。

1.講授法

講授法是傳統(tǒng)的教學(xué)方法，也是大學(xué)課堂中應(yīng)用最多的教學(xué)方法，可以幫助學(xué)生直接通過教師獲得知識和經(jīng)驗。區(qū)別于以前以教師為中心的教學(xué)方法，在現(xiàn)代課堂中，講授法教學(xué)是教師引導(dǎo)學(xué)生，以學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生。教師要想在課上與學(xué)生進行有效溝通，需要與學(xué)生建立良好的師生關(guān)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(fēng)趣，加強與學(xué)生交流互動，帶動學(xué)生輕松愉快地學(xué)習(xí)，學(xué)生就很容易進入專注且高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以提高學(xué)習(xí)效果。在課堂上，教師能運用講授法進行思政教育，培養(yǎng)祖國發(fā)展所需要的人才。例如通過介紹伯努利家族歷史成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的斗志，培養(yǎng)學(xué)習(xí)研究中團結(jié)協(xié)作的思想。

2.演示法

演示法是比較直觀的教學(xué)方法，可以使學(xué)生利用視覺、感覺、聽覺等多方面獲得知識，幫助學(xué)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(xué)生直觀地認識物理模型，也可以讓學(xué)生在模型中了解理論知識。例如講解幾何光學(xué)中的顯微鏡一節(jié)時，同學(xué)們接觸過的顯微鏡種類比較單一，顯微鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)也比較陌生。教師可以通過圖片影像介紹顯微鏡的發(fā)展史，然后利用軟件模擬帶學(xué)生感受顯微鏡的內(nèi)部構(gòu)造，了解不同類型顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理，并講解相關(guān)的物理量和物理原理。軟件模擬不僅能在低成本下帶學(xué)生認識顯微鏡的構(gòu)造，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)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(xué)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(xué)生觀察，觀察法是學(xué)生自主操作，同時掌握相關(guān)的理論知識和思維方式。觀察法更能讓學(xué)生利用不同感官多方面了解物理模型和物理現(xiàn)象，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，鍛煉學(xué)生的動手能力和歸納總結(jié)的思維方式。例如講解液體的表面性質(zhì)時，可以讓學(xué)生通過兩個現(xiàn)象了解潤濕和不潤濕。每組同學(xué)準(zhǔn)備一塊玻璃和一塊油脂皂，讓同學(xué)們分別把水滴在玻璃和油脂皂上面，觀察水的形態(tài)，比較兩種現(xiàn)象的不同之處，找到導(dǎo)致這兩種現(xiàn)象的原因。教師講解附著層分子受到的內(nèi)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(guān)系。最后將玻璃和油脂皂分別泡在水中，然后拿出，觀察現(xiàn)象，帶學(xué)生體會潤濕和不潤濕的其他形式。教師可以引導(dǎo)學(xué)生例舉出生活中的實例，幫助學(xué)生深度理解液體對固體的潤濕和不潤濕現(xiàn)象。

4.啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)方法，主要以教師問學(xué)生答或?qū)W生問學(xué)生答的方式進行。在線下課堂上，由于學(xué)生人數(shù)太多，不能保證每位同學(xué)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(xué)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(jié)合獎懲制度鼓勵學(xué)生給出答案，能調(diào)動學(xué)生主動思考，提高學(xué)生的參與度，幫助學(xué)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(jié)中，學(xué)生在高中階段就已經(jīng)學(xué)過了相關(guān)基礎(chǔ)知識，教師可以讓學(xué)生自主總結(jié)電場、電場線、電場強度等相關(guān)物理量，以及電場強度的計算公式和疊加原理，再引導(dǎo)學(xué)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(chǔ)知識進行系統(tǒng)總結(jié)，列出習(xí)題，讓學(xué)生自主練習(xí)電場強度的計算方法。啟發(fā)式教學(xué)可以鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的自信心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。

5.小組討論法

小組討論法能提高學(xué)生自主解決問題的能力，也能提高學(xué)生團體合作的能力。教師可以結(jié)合獎懲制度，調(diào)動學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的參與度。例如直流電中RC電路的暫態(tài)過程，教師舉出現(xiàn)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(xué)生在初高中已經(jīng)接觸過電路，對電源和電容器也不陌生，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)電容器充放電過程電流的計算方法，找到習(xí)題的答案。在講解超聲波和次聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用時，教師也可以運用小組討論法，讓學(xué)生列舉醫(yī)療過程中出現(xiàn)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(jié)陳述。這樣能提高小組凝聚力，也能對知識進行系統(tǒng)總結(jié)，加深學(xué)生對知識的理解。小組討論法引導(dǎo)學(xué)生在已有知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上接受新知識和新方法。小組討論法可以將學(xué)生的優(yōu)勢互補，但增加了教學(xué)組織和管理難度，無法保證每一位同學(xué)都能獨立思考。這就需要教師監(jiān)督學(xué)生，做好與學(xué)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(yī)學(xué)生的學(xué)業(yè)任務(wù)比較重，對于物理基礎(chǔ)不好的學(xué)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(jié)，伯努利方程公式復(fù)雜，應(yīng)用計算多變，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易出現(xiàn)物理量混淆，應(yīng)用錯誤等現(xiàn)象。教師可以從實例入手，帶同學(xué)們先了解流速計、虹吸管等儀器的原理及流體特點，再根據(jù)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(xué)生的理解。實例分析法能讓學(xué)生在實例中學(xué)到理論知識，能鍛煉學(xué)生的理論聯(lián)系實際能力。

7.理論聯(lián)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(xué)科源于生活，所以我們可以從實際生活中學(xué)習(xí)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(xué)生激發(fā)極大的學(xué)習(xí)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(xiàn)象，就能提高學(xué)生的自信心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動力。在理論聯(lián)系實際的教學(xué)方法中，教師可以將理論知識應(yīng)用到實際生活中，加深學(xué)生理解，也可以利用事物之間的關(guān)系幫助學(xué)生記憶死板的知識。例如熱力學(xué)基礎(chǔ)中熱力學(xué)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(xué)生體會做功和熱傳遞對內(nèi)能的影響。將熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能看作“現(xiàn)有資產(chǎn)”，外界對系統(tǒng)做功看作“收到工資”，系統(tǒng)向外界散發(fā)熱量看作“日常消費”。這樣就能讓學(xué)生直觀地體會三者之間的關(guān)系，更容易記憶。理論聯(lián)系實際不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也能鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。

教學(xué)是一個多方面多角度引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，教師不僅要傳遞學(xué)生知識，要授予學(xué)生學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的注意力。每種教學(xué)方法都有其優(yōu)勢，課上不應(yīng)該只選擇單一的教學(xué)方法，而是多種方法結(jié)合并用。隨著社會科技的不斷進步，我們可以選擇的教學(xué)工具和教學(xué)手段也變得豐富多樣，為教學(xué)工作提供了條件。針對不同教學(xué)內(nèi)容，教師選擇相應(yīng)的教學(xué)方法為主導(dǎo)，多種教學(xué)方法和教學(xué)手段為輔，實現(xiàn)培養(yǎng)現(xiàn)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(xué)之路任重而道遠，教師在不斷學(xué)習(xí)的過程中，更新自己的專業(yè)技能；在工作實踐中，不斷探索優(yōu)秀的教學(xué)方法；在課后反思過程中，不斷優(yōu)化自己的教學(xué)成果，為教書育人而努力！