医用物理线上线下教学方法的探究

张立敏 李乐

（辽宁何氏医学院）

医用物理学是医学类院校普遍开设的一门必修基础课，它是物理学和医学相结合的一门交叉学科[1]。一直以来医用物理学一直是医学生比较难学的一门课程。物理是研究自然界一切物质规律的学科，但物理基础薄弱的同学缺少学习物理的兴趣，枯燥的理论知识也很难让学生产生学习动力。因此教师选择恰当的教学方法，显得尤为重要。

一、现在生活的智能化时代，对医学生的要求

在新型冠状病毒威胁人类生命安全之际，医生是身披战甲的战神，在战疫中负重前行，是国之英雄，是民之榜样，是最美的逆行者。近两年，更多的人选择学医的道路。但是俗话说，“只要专业选得好，年年期末似高考。”说的就是医学专业。医学的知识体系博大精深，错综复杂。从分子细胞到结构组织，从人体器官到循环系统，从病理诊断到疾病治疗，从医疗器械到药理研究，从社会学到心理学等等，医学生的课程内容包含多个方面。

随着现在科技的飞速发展，智能化的普及，医疗水平的不断提高，医疗手段也在不断更新。现代医学的诊疗实践有越来越依赖高端仪器的趋势[2]，这些高端仪器的使用和维护都需要对医疗仪器原理有深入理解的人才。为了适应科技发展，培养出当代社会需要的医学人才，需要让医学生掌握一定的物理知识。

二、物理学对医学生的学习工作的帮助

物理学是研究物质世界最普遍、最基本的规律的学科，在医学中物理学不仅能够提供技术和方法，也能帮助人们对生命现象有更深的认识[3]。医用物理学是医学专业的必修基本课程，是物理学和医学相结合形成的交叉学科。其主要内容涉及：人体内各器官、系统等运动的物理机制；生命现象物理规律的揭示和研究；物理学提供的技术和方法在临床医学诊断、治疗、护理和设备中的广泛应用等。其主要任务是给医学生提供系统的物理学理论知识、掌握物理学的基本概念、基本规律、研究方法等，为学习现代医学做必要的知识准备[4]。

三、教学方法

在传统的物理教学中，主要以教师课上讲授为主，课下兴趣拓展为辅。在课上教师通过讲授理论知识，示范原理的应用，引导学生在实例中正确应用物理知识。但这样的教学方式比较适合于对物理感兴趣且物理基础较好的学生。对于物理基础比较薄弱的学生，缺乏吸引力，学习效果较差。伴随着疫情的反复，各大高校采取了线上线下教学。虽然线上教学丰富了我们的教学资源，但是也给学生带来了极大的挑战。对于意志力薄弱，学习自主性弱的学生，很难坚持长时间的线上学习，不能按时完成学习任务，不能保证学习效果。为了提高教学的完整性和系统性，调动学生学习的主动性和能动性，本文结合医用物理学的教学内容提出几种对应的教学方法。

（一）线上教学

线上教学分为直播课和录播课两种形式：

1.录播课程

录播课程可以结合电脑软件制作出精美的动画，更生动形象地在视觉上传授学生知识[4]。录播课让学生学习时间更自由，没有时间和空间的限制，有助于学生合理安排时间，可以让学生实现碎片化学习。录播课可以实现课下反复播放观看，为学生复习提供条件，更能照顾到所有学生的情况，非常适合大班课。但是录播课实时互动性弱，不能让老师及时解答学生的问题，不能使老师及时接收学生的反馈，也不能使老师及时对学生进行评价。

在录播课程中，教师需要提前让学生了解授课内容，做好课前预习，明确重难点。教师提出问题，让学生找到问题答案，主要运用启发式教学方法，督促学生自主完成学习任务，并安排与课上内容相对应的习题作为课后作业，来检验学生对知识的掌握情况。录制课程时长应简短，每一个知识模块制作一个视频。视频中教师讲解的过程加入模型结构、实际应用、理论计算等，从多个角度帮助学生理解知识点。例如：流体运动中的理想流体模型，比较抽象，相关物理量不容易理解。在讲解时利用水流动的动画引导学生感受生活中水流动的特点，对比电场的表述方法讲解流速场的相关知识。在学生完整认识理想流体模型之后，再提出现实生活中油的流动，进一步讲解黏性流体的特点，并将理想流体和黏性流体进行对比，找出相同点和不同点加深学生理解。为后期学生了解血液流动做好准备。

2.直播课程

直播课程能够通过精美的PPT和动画丰富课上教学方法和手段，也能通过软件辅助即时统计出做题正确率。这就可以帮助老师利用数据准确掌握学生的学习效果。直播课程相对于录播课，实时互动性更强，与线下课堂更接近。但是直播课上教师也不能及时观察到学生的学习状态，不能针对学生的学习状态调整教学。在直播课程上，学生的学习环境没办法统一，学生的学习状态容易受到外界环境的影响。直播课程不能形成良好的课堂氛围，可能会使学生的学习效率打折扣。

直播课程需要教师尽量提高学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，调动学生的思维。这就要求教师从多方面利用多种教学方法丰富教学过程。例如：声波中的多普勒效应需要同学们熟练掌握声波发出时频率和接收时的频率相关计算。声音是肉眼看不到的，我们很难观察其传播，理解起来有难度。声波频率的计算公式中有很多相近的物理量，根据实际情况不同，运动状态不同运用不同的计算公式，所以同学们在学习过程中很容易混淆公式或物理量。所以从本次课的课前引入就从现实生活中常见的火车进站和出站动画开始，将学生带入到火车站台的想象场景中，让他们感受声音入耳的特点。列举出四种声源和接收者运动情况，利用声音传播速度与频率之间的关系式，推导出不同情况的声波发出频率和接收频率关系，并明确公式中各部分速度的物理意义。教师将整个教学过程放在一个模拟情景中，让学生体会沉浸式的学习方式，更容易让学生产生共鸣，更容易接收新知识。接下来教师带领学生利用这些公式解决其他实例，练习熟练应用公式计算声波频率。并且可以利用软件统计学生做题正确率，检验学生的知识掌握情况。最后在学生熟练掌握多普勒效应的基础上，介绍多普勒在实际医疗工作中的应用，掌握超声诊断仪的基本原理。教师通过循序渐进的方式讲解复杂的仪器实际操作原理。

（二）线下教学

线下课堂是传统的教学方式，是教师和学生都很熟悉的教学方式。经过长时间的学校生活，学生和教师都非常熟悉线下课堂。在线下课堂上，教师能够及时与学生沟通，利用各种感官与学生互动。在线下课堂，教师更容易吸引学生的注意，调动学生的学习积极性，带领学生形成良好的学习氛围，提高学习效率。但大学的课堂一般都采用大班制，在阶梯教室里上课的学生上百，教师很难准确地照顾到每个同学。所以线下课堂主要激发学生的学习兴趣，提高学生的学习动力，完成以学生为中心的教学活动。下面介绍下几种常见的教学方法。

1.讲授法

讲授法是传统的教学方法，也是大学课堂中应用最多的教学方法，可以帮助学生直接通过教师获得知识和经验。区别于以前以教师为中心的教学方法，在现代课堂中，讲授法教学是教师引导学生，以学生学习为主。教师通过谈话、肢体语言等方式将自己的知识认知传递给学生。教师要想在课上与学生进行有效沟通，需要与学生建立良好的师生关系和积极向上的课堂氛围[6]。如果教师面带微笑，举止得体，语言幽默风趣，加强与学生交流互动，带动学生轻松愉快地学习，学生就很容易进入专注且高效的学习状态，可以提高学习效果。在课堂上，教师能运用讲授法进行思政教育，培养祖国发展所需要的人才。例如通过介绍伯努利家族历史成就，激发学生学习的斗志，培养学习研究中团结协作的思想。

2.演示法

演示法是比较直观的教学方法，可以使学生利用视觉、感觉、听觉等多方面获得知识，帮助学生加深理解、加深记忆。在线下课堂中，教师可以通过实物、声音、软件模拟等方法让学生直观地认识物理模型，也可以让学生在模型中了解理论知识。例如讲解几何光学中的显微镜一节时，同学们接触过的显微镜种类比较单一，显微镜内部结构也比较陌生。教师可以通过图片影像介绍显微镜的发展史，然后利用软件模拟带学生感受显微镜的内部构造，了解不同类型显微镜的结构原理，并讲解相关的物理量和物理原理。软件模拟不仅能在低成本下带学生认识显微镜的构造，也能激发学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣，锻炼学生理论联系实际的能力。

3.观察法

与演示法相似，观察法也能直观地让学生感受物理模型，了解物理知识。两者不同之处在于，演示法是教师操作学生观察，观察法是学生自主操作，同时掌握相关的理论知识和思维方式。观察法更能让学生利用不同感官多方面了解物理模型和物理现象，更能激发学生的学习兴趣，调动学生的学习主动性，锻炼学生的动手能力和归纳总结的思维方式。例如讲解液体的表面性质时，可以让学生通过两个现象了解润湿和不润湿。每组同学准备一块玻璃和一块油脂皂，让同学们分别把水滴在玻璃和油脂皂上面，观察水的形态，比较两种现象的不同之处，找到导致这两种现象的原因。教师讲解附着层分子受到的内聚力和附着力，并进一步提出固体和液体的接触角，由接触角判断液体和固体的润湿关系。最后将玻璃和油脂皂分别泡在水中，然后拿出，观察现象，带学生体会润湿和不润湿的其他形式。教师可以引导学生例举出生活中的实例，帮助学生深度理解液体对固体的润湿和不润湿现象。

4.启发式教学

启发式教学方法，主要以教师问学生答或学生问学生答的方式进行。在线下课堂上，由于学生人数太多，不能保证每位同学都能紧跟老师的思维。对于抽象的物理概念和枯燥的物理计算，学生很难长时间集中注意力，甚至缺乏听课兴趣。假如教师提出问题，并结合奖惩制度鼓励学生给出答案，能调动学生主动思考，提高学生的参与度，帮助学生积极主动地掌握知识，加深对知识的理解。例如在静电场的电场与电场强度一节中，学生在高中阶段就已经学过了相关基础知识，教师可以让学生自主总结电场、电场线、电场强度等相关物理量，以及电场强度的计算公式和叠加原理，再引导学生利用微积分完成三维带电体周围电场强度的计算。最后教师对静电场的基础知识进行系统总结，列出习题，让学生自主练习电场强度的计算方法。启发式教学可以锻炼学生自主学习能力，提高学生的自信心，激发学生的学习动力。

5.小组讨论法

小组讨论法能提高学生自主解决问题的能力，也能提高学生团体合作的能力。教师可以结合奖惩制度，调动学生的积极性，提高学生的参与度。例如直流电中RC电路的暂态过程，教师举出现实生活中的问题，一个电动势为100V的电源给电容为100微法的电容器充电，刚开始时的电流为多少？[6]0.2s后的电流为多少？学生在初高中已经接触过电路，对电源和电容器也不陌生，学生可以自主学习电容器充放电过程电流的计算方法，找到习题的答案。在讲解超声波和次声波在医学上的应用时，教师也可以运用小组讨论法，让学生列举医疗过程中出现的超声波和次声波仪器，并简单介绍仪器的基本原理。小组讨论之后，要让小组成员推举出代表进行总结陈述。这样能提高小组凝聚力，也能对知识进行系统总结，加深学生对知识的理解。小组讨论法引导学生在已有知识结构的基础上接受新知识和新方法。小组讨论法可以将学生的优势互补，但增加了教学组织和管理难度，无法保证每一位同学都能独立思考。这就需要教师监督学生，做好与学生的沟通工作。

6.实例分析法

有些物理理论比较枯燥，计算比较繁琐。医学生的学业任务比较重，对于物理基础不好的学生，他们很难长时间集中精力沉浸在物理计算中。例如流体的运动中伯努利方程一节，伯努利方程公式复杂，应用计算多变，学生在学习的过程中容易出现物理量混淆，应用错误等现象。教师可以从实例入手，带同学们先了解流速计、虹吸管等仪器的原理及流体特点，再根据伯努利方程带入物理量进行计算。最后对其计算过程进行对比，加深学生的理解。实例分析法能让学生在实例中学到理论知识，能锻炼学生的理论联系实际能力。

7.理论联系实际

物理的研究对象来源于自然世界的方方面面，物理这门学科源于生活，所以我们可以从实际生活中学习到物理知识。枯燥的物理理论、繁琐的公式计算、抽象的物理模型很难让学生激发极大的学习兴趣。如果我们能够用物理知识解决平时解决不了的问题，如果我们能用简单的物理理论解释生活中常见的现象，就能提高学生的自信心，提高学生的学习内动力。在理论联系实际的教学方法中，教师可以将理论知识应用到实际生活中，加深学生理解，也可以利用事物之间的关系帮助学生记忆死板的知识。例如热力学基础中热力学第一定律的符号法则很容易被混淆。教师可以借用工资收入和生活支出的例子，带学生体会做功和热传递对内能的影响。将热力学系统的内能看作“现有资产”，外界对系统做功看作“收到工资”，系统向外界散发热量看作“日常消费”。这样就能让学生直观地体会三者之间的关系，更容易记忆。理论联系实际不仅能提高学生的学习效果，也能锻炼学生自主学习能力，培养学生发散思维。

教学是一个多方面多角度引导学生学习的过程，教师不仅要传递学生知识，要授予学生学习方法，培养学生的思维能力，也要进行思政教育。这就要求教师不断丰富课堂，从多个感官吸引学生的注意力。每种教学方法都有其优势，课上不应该只选择单一的教学方法，而是多种方法结合并用。随着社会科技的不断进步，我们可以选择的教学工具和教学手段也变得丰富多样，为教学工作提供了条件。针对不同教学内容，教师选择相应的教学方法为主导，多种教学方法和教学手段为辅，实现培养现代社会需要人才的最终目的。俗话说“巧思妙想出灵感，实践探索出成果”。教学之路任重而道远，教师在不断学习的过程中，更新自己的专业技能；在工作实践中，不断探索优秀的教学方法；在课后反思过程中，不断优化自己的教学成果，为教书育人而努力！