医学院校物理演示实验教学模式的探索和实践

2014-03-18 15:33刘志翔张智河李延玲
卫生职业教育 2014年1期
关键词:物理学医学院校医学生

曲 典,刘志翔,张智河,李延玲

(首都医科大学生物医学工程学院,北京100069)

医学院校物理演示实验教学模式的探索和实践

曲 典,刘志翔,张智河,李延玲

(首都医科大学生物医学工程学院,北京100069)

分析物理演示实验教学在医学高等教育中的重要作用及存在的问题,结合医学院校专业特点,对物理演示实验教学内容和模式进行改革,探索适合医学院校的物理演示实验教学模式。

医学院校;物理;演示实验

物理学是研究物质运动变化规律和物质结构的自然科学,以实验为基础。物理实验的思想、方法和手段被广泛应用于科学研究中。现代物理学与医学相结合,形成了许多新的交叉学科和边缘学科。实验物理学的重大发现推动了现代医学诊断和治疗领域高新技术和仪器的发展[1]。物理实验在培养学生科学素养和创新能力等方面有着不可替代的作用,是整个高等医学教学中一个重要的环节。加强物理实验教学,将为医学生后续课程的学习和医学研究工作打下坚实的基础[2]。

物理演示实验是理论与实验教学的纽带和桥梁,它以直观、生动的方式向学生演示物理规律,能激发学生学习物理学的兴趣和积极性,培养学生创新思维能力和实践能力[3]。而且演示实验因其自身的特点能很好地解决各类教学问题[4]:物理实验教学中学生只能按照教材规定操作,主观能动性发挥不够;验证性实验较多,实验研究性较差;与生活和生产实际的结合不足;实验内容涉及知识面较窄。医学生普遍存在忽视物理学,学习积极性不高,学习目的不明确等问题,因此,医学院校的物理演示实验教学更具重要意义。

本文结合医学院校专业特点,探讨对现有物理演示实验教学内容和教学模式进行改革,通过教学实践探索适合医学院校的物理演示实验教学模式。

1 医学院校开设物理演示实验的作用

1.1 激发医学生学习物理学的兴趣

物理学中有许多抽象的概念,如果仅凭教师讲授,学生会感到枯燥无味,学习难度大。如果教师在讲解的过程中演示物理现象,可将抽象的物理概念形象化,使物理规律直观化,易于学生接受,消除学生在学习过程中因抽象、枯燥而产生的畏难、厌学情绪。学生在教师演示实验现象的引导下产生了自主解决问题的动力,激发了求知欲和学习兴趣。

1.2 帮助医学生理解概念和原理

由于学生对实际生活中难以见到的物理现象没有感性认识,因此,教师凭语言叙述学生难以理解。演示实验则可以将很难理解和想象的物理规律重复展现在学生面前,不仅使物理规律得到直接的实验验证,而且学生还对物理现象有了感性认识,有利于其对抽象概念的理解。

1.3 拓宽医学生物理学知识面

演示实验教学打破了物理学习限于教材的局限,可利用虚拟软件和动画等现代化教育手段,以最直观的方式演示生活、科技等领域中的物理现象和原理。多媒体技术创设了立体的学习环境,把物理现象及其变化过程生动地展示在学生面前。学生通过操作、观察演示实验,了解仪器的内部结构和原理,掌握相关工艺、技术。利用现代化教育手段可在有限的课时释放更多的教学信息,使讲授更具真实感,教学过程直观形象、生动有趣、富有启发性,有利于提高教学效率和效果。

1.4 有利于医学生了解学科前沿及物理学与医学交叉学科研究现状

物理演示实验引入新技术、新产品,如超导磁悬浮列车、光纤通信等,打破学生对科学领域的神秘感,缩短学生与科技前沿的距离,激发学生对新事物的好奇心和求知欲。

在物理演示实验教学中涵盖物理学与医学交叉学科研究内容,有利于学生了解物理学与医学的关系,加深学生对物理学的认识,明确学习目的以及理工素养对医务工作者的重要性。

2 医学院校物理演示实验教学现状及存在问题

医学院校的物理演示实验室建设相对滞后,很多医学院校这方面的工作仍处于空白。部分医学院校虽然投入了一定资金建设物理演示实验室,但易步入强调硬件建设而忽视教学内容和教学模式研究、教学效果评估和教学改革的误区。

2.1 教学模式单一

目前物理演示实验教学大多沿袭传统理论课程的讲授方式,采用教师先讲解实验原理和内容,演示实验操作,然后学生观察的单一教学模式。该教学模式存在3方面问题:

(1)缺乏讨论交流。演示实验教学过程中,学生之间或师生之间的讨论非常关键。通过讨论可以更深入地挖掘实验现象背后的物理本质,加深学生对物理规律的理解。而现有的教学模式强调实验现象的演示,忽视了讨论。

(2)探究深度不够。教师单方面演示,学生并未亲自操作,而是“走马观花”式地学习。虽然课堂气氛活跃,但学生并没有对实验现象所反映的物理本质进行深入思考,导致对实验内容的理解不够深入。

(3)忽视实验细节。由于没有动手进行实验操作,学生往往被生动的实验现象所吸引,忽视实验细节。而大多数物理演示实验中的细节最能体现物理本质,甚至是至关重要的。

2.2 医学院校对物理演示实验重视不足

国外的一些高等院校十分重视演示实验教学。德国高等院校的物理教学大纲明确规定:物理规律应通过大量实验和细致的观察得到。其物理教材中编入了大量的演示实验,充分体现对物理演示实验的重视。相比之下,国内的医学院校缺乏对物理演示实验重要性的认识,忽视其在医学生能力培养中的重要作用,对其投入相对较少,导致目前医学院校物理演示实验教学规范性差,无论是硬件配置还是相关的教学研究都较欠缺。

2.3 物理演示实验教学内容陈旧,很难体现医学专业特点

物理学作为一门基础学科,其演示实验的内容应与时俱进,紧跟科学技术的发展步伐,但目前演示实验内容却明显滞后。现有的物理演示实验教学,无论是教学仪器的设计还是教学模式的研究都是针对理工科院校的,不能体现医学院校的专业特点,也不符合医学院校的教学实际。

2.4 教学评价体系不完善

现有的物理演示实验考核方式主要是通过对学生完成的演示实验报告进行成绩评定。这样的评价体系存在两方面的弊端:一方面学生只是把精力放在完成报告本身上而忽视了动手能力的培养;另一方面学生通过对网络资源的大段摘抄简单拼凑完成实验报告,很难检测学生的学习效果。

3 医学院校物理演示实验教学模式的探索与实践

我校于2009年投入60余万元建设物理演示实验室,开设涵盖力、热、电、光、磁和激光医学等80多项演示实验。我们对现有物理演示实验教学内容和教学模式进行改革,探索和实践应用网络平台的探究式物理演示实验教学模式,让学生成为演示实验教学的主角,充分调动其主观能动性,取得了较好的教学效果。

3.1 拓展物理演示实验内容

物理演示实验内容建设的首要任务就是设计出符合教学大纲要求且满足医学院校教学实际、配合医用物理教学的演示实验项目的实验内容。围绕注重物理知识与医学联系和融合的主导思想,拓展物理演示实验内容,创造性地将我校科研成果转化为物理演示实验项目并将实验内容模块化,有利于学生明确各实验项目的教学目的。

(1)医用物理理论教学模块。在理论教学中选用能说明物理概念、规律且能帮助学生加深对物理理论知识理解的演示实验项目。

(2)医用物理实验教学模块。以多媒体手段演示医用物理实验及相关拓展实验内容,方便学生在进行实验前了解实验内容,提高实验预习效率。

(3)生活、生产中的物理教学模块。将日常生活或生产实践中不易观察到的或未引起注意的物理现象以演示实验的方式展示出来。

(4)科研成果教学模块。将我校物理学与医学交叉学科的科研成果转化为物理演示实验项目,充分体现医学与物理学的联系和融合。

3.2 应用网络平台的探究式教学模式

将演示实验教学与医用物理实验及理论课程、激光医学等交叉学科的科学研究相结合,应用物理演示实验网络平台,建立演示实验室集中开放、课内研究与课外创新研究、科学研究和物理演示实验融合的演示实验教学模式。

3.2.1 集中演示理论和实验教学涉及的演示实验项目 在医用物理实验课程结束后,以自然实验班级为单位(35人左右),利用3个学时将医用物理理论和实验教学中涉及的演示实验项目在演示实验室集中演示。该教学过程不仅有教师的全面讲解,而且学生还可以亲自动手操作,感受每一个物理定律在建立过程中体现出的科学研究方法和思维方式,领悟其中蕴涵的巧妙设计。将观察、思考、复习相结合,加深了学生对知识的理解,弥补了随堂演示和网络平台演示实验无法实际操作的缺陷。

3.2.2 开放演示实验室 每学期初、末集中对全校学生开放物理演示实验室。教师演示部分实验项目,引导学生进行讨论和分析,解释现象与结果。学生在预习的基础上可借助网络平台自主选择实验时间和项目,在教师的指导下动手完成实验项目;还可以利用触摸屏、橱窗等全面了解物理学知识、实验过程和实验结果。开放演示实验室可帮助学生了解物理演示实验,为其提供进行自主实验研究的空间,对培养学生思维能力和激发其求知欲有积极的作用。

3.2.3 开设演示实验选修课 面向全校开设物理演示实验选修课,纳入教务选课系统,确定教学内容,规划课时,规定学分,限定人数,集中授课,使学生都有机会接触物理演示实验。课程教学要求学生充分利用物理演示实验网络平台,交流协作,做好课前预习,带着问题进入实验室。实验操作中注重师生交流,通过自主探究和协作探究解决实验中的问题。

采用分层次考核方式进行教学考核。第一层次,基于实验内容的考核。由两部分组成:预习、课堂提问及讨论的表现,占总成绩的60%,另外40%则由学生课后提交的针对一个学过的演示实验展开讨论、阐述自己的认识和理解的论文决定。第二层次,创新研究型考核。将学生分成研究小组,在一个学期内完成一个与演示实验相关的设计。这种考核方式使学生的组织协调和基本科研能力得到充分锻炼。

3.2.4 创新能力培养 依托学校的学生创新能力培养、第二课堂等教学改革项目,由教师给学生提供一些可行的实验项目以及必要的实验条件支持,鼓励学生进行演示实验项目开发或者相关研究,依托课题研究培养学生文献调研、实验设计等基本的科学研究能力,以激发学生自主学习兴趣,培养其动手和创新能力。

4 总结

物理演示实验教学在提高医用物理教学质量的同时,培养了医学生的科学素养、理论联系实际能力和创新能力,为其后续的深造和工作打下坚实基础。医学院校应加强对物理演示实验教学的重视程度,在教学实践中不断总结分析,完善适合医学院校物理演示实验的教学方法和改革思路。

[1]路俊岭.物理演示实验教程[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2]胡纪湘.医用物理学[M].北京:人民卫生出版社,1997.

[3]赵敏,吴天刚,倪忠强.结合数字化教学平台开展物理演示实验的研究型学习[J].物理实验,2011,31(2):25-27.

[4]刘淑娥,拾景忠,孙镭.大学物理演示实验室建设实践与思考[J].实验室研究与探索,2011,30(6):192-194.

G424.31

A

1671-1246(2014)01-0127-03

注:本文系首都医科大学校长基金项目(13JYY34)

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