推进医学物理实验仿真教学改革的探索

程　阳，王阿明

（徐州医学院，江苏 徐州 221004）

推进医学物理实验仿真教学改革的探索

程阳，王阿明

（徐州医学院，江苏 徐州 221004）

分析将仿真实验应用到医学物理实验教学中的作用，并通过调查问卷形式了解学生对仿真实验应用于物理实验教学的需求度。

医学物理实验；仿真实验；操作技能

物理实验教学是提高学生科学素质的重要手段，其对于培养学生的探索和创造能力、理论联系实际的科学思维方式及研究技能是理论教学所不能企及的。与理论教学相比，实验教学更容易体现出学生学习的主动性，但由于很多实验耗资较大，尤其是在医学院校物理属基础课程，一些价格昂贵的实验仪器学校不会购买，而已有仪器如果在使用过程中全交由学生摸索操作，必然会加速损耗。因此，诸多因素制约着实验教学质量的提高[1，2]，而设计性和研究性实验更是难以开展。

物理仿真实验系统就是用计算机将实验条件、教学内容、教师指导和学生操作等融为一体，借助计算机编程和3D动画营造一种仿真实验环境，学生可以通过操作电脑进行相关实验操作。通过图形化界面联系理论条件与实验过程，加深学生对实验物理思想和方法、仪器结构及原理的掌握，培养学生设计思考能力和分析问题能力，这就为教师和学生进行传统物理实验及自由实验探索提供了平台，节省了很多实验仪器更新费用。为此，个别高校也进行了物理实验仿真教学的尝试[3～5]。

1研究目标及对象

为提高医学物理实验教学质量，并考虑到学生作为学习的主体，我们设计了调查问卷和访谈内容，了解学生对物理实验中开设仿真实验的看法，从而探讨应用仿真实验进行物理实验教学改革的有效途径[6]。

围绕该目的自编调查问卷，由10道选择题、14道填空题和1道问答题组成。1～4题是对学习者基本情况的调查，5～10题是调查学习者对实物实验教学的看法，11～24题是调查学习者对仿真实验应用效果的评价，问答题为开放性试题，旨在获得一些意见和反馈。分别对我校2012、2013级本科生物医学工程班和2013级本科信息班共129名学生进行了问卷调查，发放问卷129份，收回有效问卷121份；同时对几名有丰富实验教学经验的物理教师进行了访谈。

2研究发现

2.1基本情况

考虑到仿真实验需要借助于计算机完成，学习者使用计算机的熟练程度会直接影响到仿真实验的有效利用率。调查数据显示，只有3人表示对计算机操作不熟练，大部分学生都有一定的计算机操作基础，而且有86.00%的学生曾经接触过其他学科的虚拟实验，这就为物理仿真实验的顺利进行提供了技术支持。

在网络便捷度调查中，只有1.00%的学生表示网络不便。这就为物理仿真实验的网络应用提供了一个很好的外部环境，同时也为学习者自主探索提供了便利条件。

2.2物理实物实验与仿真实验效果对比（见表1）

表1　实物实验与仿真实验效果对比（%）

由表1可知，物理实物实验与仿真实验效果的最大差别在于数据处理方面，在实物实验数据处理中，有近85%的学生还是沿用手算方法，而仿真软件的拟合计算功能会有效帮助学生课后处理实验数据，画图功能可以给出精确的实验数据曲线，从而引导学生在本学科甚至其他学科计算中使用拟合软件、甚至编写程序来辅助进行复杂运算。

在使用便捷程度上，半数以上学生曾有过在学习中产生疑问、想借助实验验证时却由于实验室不是随时开放而放弃想法的经历，仿真实验不受地域和开放时间限制，可以随时帮助学生进行实验操作，解决学习过程中的疑问，这一优点也得到学生的认可。

此外，在操作技能和实验理解方面，两种实验区别不是太大。在记忆重现方面，仿真实验由于其界面的新奇性，对学生的感官刺激更大，使得学生留下更为深刻的印象。

2.3仿真实验学习效果（见表2）

表2　仿真实验学习效果评价（%）

表2显示，绝大多数学生认可物理仿真实验软件操作界面，认为其界面友好、逼真，学生认为仿真实验有助于他们理解实验原理，该系统的应用使得实验步骤更加清晰，能够帮助其掌握仪器的功能和操作，对物理实验教学十分有帮助。对于能否提高学习兴趣，仅有极少数学生持反对意见。对于仿真实验后，调查对象产生了疑问会不会通过理论学习寻找答案，只有极少数人不赞成，这说明仿真实验在知识迁移方面和传统实物实验一样，可以实现理论教学与实验教学的相辅相成。

3结语

大学物理实验教学改革是一项巨大的系统工程，因其涉及实验教学条件、教学方式方法等诸多方面。借助调查问卷及访谈结果，我们可以了解到学习主体的想法，在我们积极购置实验仪器的同时，可以尝试将仿真实验引入课堂教学，摸索仿真实验教学与实物实验教学的最佳结合方式，从而最大限度地调动学生学习物理知识的主动性，提高学生自学能力。

[1]李亦宁，姜照林.“仿真物理实验”得失初探[J].中国医学教育技术，2002，16（3）：142-143.

[2]辛旭平.仿真与物理实验[J].大学物理实验，2005，18（3）：106-108.

[3]王晓蒲，霍剑青.大学物理仿真实验和教学实践[J].物理实验，2001，21 （1）：28-29.

[4]宁锌，庞玮.大学物理仿真实验在教学实践中的应用[J].大学物理实验，2012，25（3）：110-111.

[5]郝杰.大学物理网络仿真实验在高职院校的应用研究[J].长春师范学院学报：自然科学版，2012，31（9）：18-20.

[6]李娟娟.物理虚拟仿真实验系统的设计研究[D].扬州：扬州大学，2012.

G420

B

1671-1246（2016）13-0082-02

注：本文系江苏省现代教育技术研究课题（41178）