结合现代技术提升医用物理学教学效果

摘"要：随着科技的发展和社会的进步，医用物理学作为一门交叉学科，在临床医疗工作中的作用日益凸显。本文旨在探讨如何有效运用现代技术手段来提高医用物理学的教学质量和效果。文章首先回顾了医用物理学的基本概念与发展历程，随后分析了当前医用物理学教学中存在的主要问题，最后提出了几种可能的解决方案：包括采用虚拟仿真实验、引入在线开放课程、利用多媒体和交互式教学工具、增强学生实践能力及跨学科合作等，以期为提升医用物理学的教育教学质量提供参考。

关键词：医用物理学；教学改革；现代科技；虚拟仿真；交叉学科

医用物理学（Medical"Physics）是应用物理学原理和方法来解决医学问题的一门学科。具有面向专业广、医学生群体数目庞大的特点，早期医用物理学主要是由放射物理学的发展带动的，后经由医用电子学和核能技术的快速发展，医用物理学逐渐作为一个独立的学科得到全球认可［1］。

在当代医学教育中，医用物理学作为一门针对医学及相关专业学生而开设的重要的公共基础学科，涉及了医学仿真、医学影像、放射医疗等多个方面，对于医学专业的学生从物理层面理解医学现象的本质，培养医学生的综合素质和实际操作能力具有重要的意义。并且随着现代科学技术的不断进步，医用物理学也已经与分子生物学、生物信息学等多个领域产生交叉，推动了医学科学的快速发展。然而，由于传统的教学模式与教学设施的限制，如何提升教学效果、增强学生的学习兴趣和实操能力成为诸多教育工作者面临的一个问题。

1"当前医用物理学教学存在的问题

1.1"教材脱节于临床实际，理论与实践结合不紧密，无法提高学生的学习积极性

随着医学和科技的进步，临床技术和方法不断革新，导致教材内容很快过时，而陈旧教材中的信息和方法难以涵盖新的治疗方法、新药物和最新的医学研究结果，会导致学生学到的知识无法直接应用于现代临床实践和实际病例，导致学生在面对真实临床情况时感到不自信，进而影响其学习的积极性。

医用物理学作为一门应用物理原理和方法解决医学问题的学科，理论与实践的结合尤其重要［2］。充分的临床案例分析和实践环节，可以使学生更好地理解理论在实际中的应用。如果理论与实践的融合不紧密，学生就会难以把知识转化为解决问题的能力，这种失衡使得学生感受不到知识的实用价值，降低了他们对学习的热情和积极性［3］。

1.2"传统的授课模式缺乏互动性，无法满足学生的个性化学习需求

在传统的授课模式中，学生是被动接受信息的角色。这种教学方式存在一些固有的缺点，特别是在互动性和满足个性化学习需求方面：传统的教学模式可能过于偏重讲授理论知识，忽视了实际操作技能和决策能力的培养。学生可能在课堂上消耗大量时间学习理论，而缺少实际操作和临床场景模拟的机会。在传统教学模式中，学生参与课堂讨论和决策的机会不足，导致他们对学习内容的参与感不强，并且容易使注意力分散，降低学习动机和积极性，影响学习效果。

此外，传统授课往往采取“一刀切”的方式，即以同样的速度和方法教育所有学生，不考虑学生的个体差异，如兴趣、学习风格、能力水平等。并且在传统课堂中，学生与学生之间的互动也受到限制，这种模式不利于建立学生之间的合作和沟通，缺乏合作学习的机会。教师难以在课堂上实时获得学生的反馈（如理解程度和兴趣点），因此也很难根据学生的具体需要调整教学策略和内容。因为缺少互动，传统授课模式无法有效培养学生的批判性思维、问题解决能力及自主学习能力等21世纪人才所需的关键技能［4］。

1.3"缺乏足够的实验设备和实践机会，使得学生难以将理论知识转化为实际操作技能

医用物理学作为一门应用性强的学科，在医疗领域扮演着不可或缺的角色。医用物理学实验教学能够帮助学生更好地理解和运用物理原理解决医疗实践中的问题。然而，不少院校在医用物理学实验教学中面临设备不足的问题，这对于学生掌握理论的应用和动手能力的影响极为严重，而且实验教学的质量也受到严峻挑战。特别是在那些需要大量实践操作来巩固理论知识的学科，如科学、医学、工程等领域。

缺乏实验设备通常会导致课程重理论轻实践，因为没有足够的实验设备，学生难以通过实验或实际情境来体验和理解理论知识，这种脱节使学生难以将抽象的概念和原理应用于实际情况。而真实世界的问题通常复杂多变，更需要应用多方面的知识和技能解决。没有实践机会，学生就缺少面对真实问题时的应对经验，进而限制他们的问题解决能力。而且实践活动往往更加吸引人，能够激发学生的好奇心和探究欲，如果学生在课程中缺乏这些活动，他们的学习动机和参与度可能会大大降低。

1.4"跨学科教学资源有限，影响了学生对医用物理学综合应用能力的培养

跨学科教学是指将不同学科的知识、方法和技能综合在一起，让学生在解决问题时能够从多角度进行思考和应用。随着教育的发展，跨学科教学模式逐渐被认为是提高学生综合素质的有效途径，这种教学模式有助于培养学生的创新意识和综合解决问题的能力。然而，实际教学过程中常常面临教学资源有限的现实，如跨学科课程设计人才短缺、教学设施不足、教材缺乏等问题。在医用物理学课程方面，这种限制尤为明显，因为医用物理学专业较为特殊，它是一个融合了物理学、医学、工程学和生物学等多个学科的领域。这种跨学科教学需求的专业知识深厚的教师稀缺，导致难以进行高质量的教学。并且在教学资源有限的情况下，难以协调不同学科的课程内容和进度，使之能够有效结合。

对于学生来讲，实习、实验室和临床旁听的机会通常有限，这限制了学生综合实践能力的培养。而且对于经费有限的教育机构，因实验设备昂贵且更新换代速度快，使其很难配备最先进的实验设备来支持学生的实践学习，导致学生缺乏系统性的锻炼，从而对各学科知识了解不足，无法有效地将物理原理应用到医学领域，最终影响了学生对医用物理学综合应用能力的培养。

2"提升医用物理学教学效果的策略

2.1"加强教材建设，激发学生学习动机

医用物理学在教材建设上，更多体现的是模范式的选择，仍然沿用较多的是传统物理类教科书的教学内容，如对经典物理学的理论内容、推导过程的叙述，而与医学实际应用联系较少，且联系的部分都在每章的最后面，使师生觉得不太重要而忽略。这样就会导致物理和医学脱节，达不到开设这门课的目的。

医用物理学应该注意医学特色，加强教材的建设，真正地把物理学和医学结合起来［5］。首先，每一个知识点都应该在介绍物理知识的同时，加一些在医学方面的应用，把物理规律和医学知识紧密地联系在一起，这样就可以大大地丰富医用物理学的教材内容，达到物理学和医学融会贯通的目的。使学生感到物理学在推动现代医学的发展，无论是过去、现在还是未来，物理学与医学的发展和进步都是密切相关的，只有学好医用物理学，才能成为一名合格的医生。其次，教材必须反映最新的临床指南和研究成果。因此，学校和出版社应该与经验丰富的临床医生合作，将教材与真实的临床案例相结合，使理论教学更具实践意义。最后，医用物理学作为一门交叉学科，然而现阶段医用物理学课程授课教师专业大多是物理专业，对于医学信息的掌握不足，因此教师的不断学习和自我提升也非常重要，只有当教师深入了解临床实践的最新动态，他们才能将这些知识传授给学生，才能编写出更适合医学生的医用物理教材。

2.2"开设在线开放课程和翻转课堂，促进学生的自主学习和批判性思维能力

在线开放课程是当前教育领域的一大创新，它打破了时间和地理的限制，使学生的自主学习和批判性思维的培养成为可能。首先，在线开放课程（MOOCs）允许学生根据自己的时间表自主学习，这就需要学生自我管理和规划学习时间，增强自主学习能力。并且在线开放课程可以为学习者提供多样化的学习材料，包括视频讲座、阅读材料和互动论坛，学生在对这些资源进行学习的过程中会进行主动的筛选和利用。通过筛选学习，学生不仅能够独立思考，还可以根据自己的学习速度和兴趣定制学习计划。其次，在线开放课程上的优质教育资源对全球学习者开放，学生和教师来自世界各地，这样就可以与来自不同背景的学生合作，增加了跨文化交流的机会，也会激发学生的多元思维和批判性思维。

翻转课堂是交换传统课堂活动（如讲授）和家庭作业（如练习题）的顺序。在翻转课堂中，学生在课外通过自主查阅学习来获得知识，而在课堂上则主要进行讨论、问题解决和应用练习［6］。使用翻转课堂可以促进学生的自主学习和批判性思维能力，因为翻转课堂中的教学活动往往更注重分析和评价，由于基础知识的学习需要学生自己在家完成，课堂时间主要用于互动讨论和扩展学习，这样教师可以在课堂上及时回答学生的问题，与学生进行一对一的互动，使得学生能够在教师的直接帮助下解决难点，从而有助于深化学生的理解。并且对于一些羞怯或怕在大班课堂上提问的学生，翻转课堂提供了一个相对不受压力的环境，可以更自由地提问和表达观点。

2.3"引入虚拟仿真实验技术，构建逼真的医疗环境

虚拟仿真实验技术可以将计算机模拟与教学相结合，通过三维建模、计算机图形学和交互设计，仿照真实世界中的实验操作和现象，为学生提供了一个沉浸式的学习环境，使学生可以在无风险的环境中学习和实践。虚拟仿真实验还可以作为传统实验的预习或复习工具，帮助学生更好地理解实验步骤和原理。学生甚至可以在虚拟环境中多次重复实验，直至熟练掌握实验技能，也方便教师对学生的学习情况进行监控和评估。虚拟仿真技术还可以作为传统实验的预习或复习工具，帮助学生更好地理解实验步骤和原理。而且虚拟实验不受时间和空间的限制，使学生可以根据自己的节奏和需要进行学习，提高学习的灵活性。

在虚拟环境中，学生可以立即得到关于他们所采取行动的正确性的反馈，帮助他们快速地学习和改进。虚拟仿真还可以模拟多种不同的医疗场景，包括一些罕见但临床上却很重要的情况，增加学生的临床经验。虚拟仿真还支持跨学科教学，如将医学知识与工程技能结合，在模拟环境中提供一个综合性的学习平台，帮助学生更好地将医学与物理学联系起来。在高等教育和研究中，虚拟仿真技术还可以用于理论验证、实验演示等，帮助研究者在没有实际条件的情况下进行科学研究，打破了传统医学研究教学的局限，使得学习体验更加丰富和有效。随着技术的不断发展，它将继续改变医疗教育行业的教学和实践方法。

2.4"加强与临床医学等相关学科的合作，为学生提供跨学科学习的平台和机会

医用物理学作为一门应用物理学方法研究医学和生物学问题的学科，它包含医学影像学、放射治疗物理、生物物理等多个子领域。要加强医用物理学与临床医学等相关学科的合作，首先可以开设跨学科课程，如“医学成像物理”可以结合物理学与放射科学的知识，由物理学和临床医学的教师联合授课，使学生既理解物理原理也能了解其临床应用。其次，可以与医院合作建立学生实习基地，建立医用物理学与其他学科的联合实验室，鼓励并支持学生参与跨学科研究项目，让学生有机会在实际的临床环境中进行学习和实践，进行临床问题的物理分析和用物理学知识来解决生物医学中的问题。

医用物理学作为一门交叉学科，其课程设计最好采用跨学科的课程设计，这是一种将不同学科的理念、技能和知识结合在一起的教学策略，在教学过程中打破传统学科间的界限，从而培养学生的批判性思维、解决问题的能力和创新能力。课程可以由多个学科的专家共同设计，确定哪些学科将被整合，并找出它们之间的联系点，确定各学科之间共有的概念、技能或主题，并构建桥梁将这些内容整合到课程设计中。更进一步，不同学科的教授可以合作共同开设课程，比如医学教授和工程教授合开一个医疗器械设计课程，这种协同教学能够让学生从多个专业角度学习，使学生能够系统地理解医学的多个方面。

还可以组织案例讨论会，邀请不同学科的专业人士指导学生分析真实病例，通过多角度的讨论和分析促进综合思维能力的培养。或者定期邀请医学领域的专家来进行讲座或研讨，增进学生对最新临床研究和医疗技术的了解。鼓励学生将自己的研究通过论文或会议发表，以及参与学术讨论，通过沟通与合作培养跨学科的研究能力。建立由多个学科组成的联盟，为学生提供一个学术交流的网络平台，促进知识和资源的共享。

结语

医用物理学教学质量的提升需要不断创新教学方法与手段，充分融合现代科技。通过构建互动性强、情境真实、技术先进的教学环境，可以有效激发学生的学习兴趣，提高教学质量，并培养学生的综合应用能力。随着医用物理学与其他学科的不断交叉融合，学生能够获得全面的教育，培养在未来临床实践和科研工作中所需的各种技能和思维方式，这不仅能让学生从多个角度了解医学，也为日后的职业生涯打下坚实的基础。未来的医学教育必将呈现出更加丰富多元的面貌。

参考文献：

［1］王鑫鑫，郑旭东，吕珍龙，等.医用物理学教学现状分析及几点建议［J］.科技风，2022（5）：2628.

［2］吴静，蔡兴华，张鹏程.医学物理学课程内容改革初探［J］.郧阳医学院学报，2005，24（4）：249，245.

［3］张婷，陈涛，王永昶，等.《医用物理学》课程教学改革的实践探索［J］.中国医学物理学杂志，2012，29（05）：37123714.

［4］苗丽华，隋丽丽.依托医用物理学课程提升医学生创新能力的实践［J］.中国教育技术装备，2023（15）：8789.

［5］邓娜，赵立，孔令奇.跨学科应用型课程教材建设的探索［J］.课程教育研究，2017（52）：27.

［6］赵占娟，杨焱惜，李蕾，等.“翻转课堂”教学改革在医用物理学中的应用［J］.物理通报，2020（07）：1316.

作者简介：宋长宝（1992—"），男，汉族，黑龙江大庆人，硕士研究生，实验师，研究方向：生物医学工程和神经科学。