李葵花

(承德醫(yī)學院　河北 承德　067000)

邊 江

(承德第一中學　河北 承德　067000)

劉東海

(承德醫(yī)學院　河北 承德　067000)

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液體表面張力現(xiàn)象的PBL教學設(shè)計*

李葵花*

(承德醫(yī)學院河北 承德067000)

邊 江

(承德第一中學河北 承德067000)

劉東海

(承德醫(yī)學院河北 承德067000)

摘 要：PBL教學是以問題為導(dǎo)向、以學生為中心、以教師為主導(dǎo)的教學方法．本文以液體的表面張力現(xiàn)象教學內(nèi)容為例，進行了PBL教法的問題設(shè)計及教學，收到了很好的教學效果．

關(guān)鍵詞：PBL教學法醫(yī)用物理學教學

PBL的全稱是“ProblemBasedLearning”，是指以問題為基礎(chǔ)，以學生為中心，以教師為主導(dǎo)的小組討論及自學的教學方式．在教學過程中以問題為載體，使學生在設(shè)問和釋問過程中萌生自主學習的動機和欲望，培養(yǎng)學習興趣，逐漸養(yǎng)成自主學習習慣，提高自主學習能力的一種教學方法[1]．醫(yī)用物理學是臨床醫(yī)學專業(yè)開設(shè)的一門基礎(chǔ)課，針對其理論性強、知識面廣，學生學習興趣不高的具體情況，我們采用了PBL教學法的改革，結(jié)果表明，對學生提高對醫(yī)用物理學的學習興趣，充分體現(xiàn)學生在學習中的主體地位，激發(fā)他們自主學習的主動性和積極性，是一種積極有效的方法．下面以2014級臨床醫(yī)學專業(yè)“液體的表面張力現(xiàn)象”教學內(nèi)容為例，對PBL教學的分層設(shè)計和策略方法的教學敘述如下．

1醫(yī)用物理學課程問題設(shè)計策略

醫(yī)用物理學課程問題設(shè)計策略分為3步：首先明確課程的教學目標，突出課程的醫(yī)用性，其次確認需要解決的核心醫(yī)學問題，然后以該問題為目標，由淺至深設(shè)計一系列問題引導(dǎo)學生最終解決核心問題，達到理論聯(lián)系實際，學以致用的目的．

1.1核心醫(yī)學問題

液體的表面張力現(xiàn)象與肺泡結(jié)構(gòu)和肺生理的關(guān)系？

1.2層次遞進設(shè)計系列問題

問題1：荷葉上的小水滴和玻璃板上的水銀小滴都收縮成球形，為什么？表面積為什么要趨于最小的狀態(tài)？

問題策略：引導(dǎo)留意與液體表面張力有關(guān)的現(xiàn)象，通過日常生活中的常見現(xiàn)象導(dǎo)入課程內(nèi)容，是對學生觀察生活現(xiàn)象到提出科學問題的能力培養(yǎng)．如草葉上晶瑩剔透的露珠，荷葉上滾動著的小水滴，玻璃板上的小水銀滴等，它們?yōu)槭裁炊际乔蛐位蚪魄蛐?？這就是因為液體表面張力的作用結(jié)果．用數(shù)學可以證明，在體積相同的各種形狀的幾何體中，球體的表面積最?。?/p>

問題2：什么是液體表面張力現(xiàn)象？

問題策略：液體的表面存在一種使液面收縮成最小趨勢的張力，此張力稱為表面張力．正是由于表面張力的作用，才會出現(xiàn)在荷葉上的露珠、玻璃板上小水銀滴等都收縮為表面積最小的球形或近似球形的現(xiàn)象．

問題3：表面張力產(chǎn)生的原因？

問題策略：表面張力的產(chǎn)生，源于液體分子之間及液體與其接觸的氣體或固體分子之間的分子力，液體與液體分子間作用力稱內(nèi)聚力，液體與氣體(或固體)分子間的力稱為附著力，當內(nèi)聚力大于附著力時，液體表面分子產(chǎn)生互相拉緊并指向液體內(nèi)的力，即表面張力．通過表面張力產(chǎn)生的原因的分析，使學生聯(lián)想到分子作用曲線，從而理解表面張力產(chǎn)生的本質(zhì)來源于分子力，使學生通過看到的表面張力現(xiàn)象，聯(lián)系到分子力理論，提高了學生從現(xiàn)象到本質(zhì)的認知和思維方法．

問題4：為什么用肥皂液比較容易吹起泡泡，而用水不宜吹起氣泡？

問題策略：該問題從生活現(xiàn)象出發(fā)，回歸知識理論，實際上是對做功與表面張力系數(shù)的分析．吹泡泡是增大液體表面積，克服表面張力做功的問題．難易程度與不同液體中表面張力系數(shù)(α)的大小直接相關(guān)．表面張力系數(shù)與液體的性質(zhì)有關(guān)，如：水的表面張力系數(shù)為72.8×10-3N/m(20℃時)，比肥皂液的值(25×10-3N/m)大．說明表面張力系數(shù)與液體內(nèi)所含溶質(zhì)有關(guān)：在液體內(nèi)加入溶質(zhì)，液體的表面張力系數(shù)將顯著改變，有的使其α值增加；有的使其α值減?。功林禍p小的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)(SurfaceActiveAgent，SAA)．為問題8和9打下伏筆．

問題5：觀察一個現(xiàn)象，通常見到的液面是平的，如風平浪靜的河面、海面等，但在口徑很小的玻璃管內(nèi)水面是凹液面、水銀是凸液面，在彎曲液面上表面張力的分布如何？通過受力分析，液面內(nèi)外壓強的差別？

問題6：對于中空的肥皂泡，由于液膜有內(nèi)外兩個表面，可以認為兩個表面半徑R相等，肥皂泡內(nèi)外壓強差為多少？其內(nèi)部的壓強為多少？

問題7：大小不等的肥皂泡連通后，將會如何變化？

問題策略：p內(nèi)即肥皂泡內(nèi)的附加壓強，p內(nèi)=

問題8：人體肺內(nèi)約有3億個互相連通的大小肺泡，如何穩(wěn)定？

問題策略：與解剖學知識相結(jié)合，引導(dǎo)學生產(chǎn)生多學科交叉學習的興趣．人體的肺泡總數(shù)約為3億個，各個肺泡的大小不一，而且有些肺泡是相互連通的．在充滿空氣的肺中，既有肺組織的彈性力，又有襯在肺泡表面液層組成的氣、液界面上的表面張力．肺泡的表面液層中分布著有一定量的、由飽和卵磷脂和脂蛋白組成的表面活性物質(zhì)[3]，起降低表面張力系數(shù)的作用．大小肺泡可以共存的原因是因為在肺泡液的表面存在SAA，SAA使大小不同的肺泡具有不同的表面張力系數(shù)值，從而使大小肺泡內(nèi)具有相同的壓強，穩(wěn)定了大小肺泡．

問題9：肺表面活性物質(zhì)如何減小呼吸功？

問題策略：與生理學知識相結(jié)合．對于肺充氣來說，大部分壓力是來克服表面張力的．吸氣時，肺泡體積增大，而表面活性物質(zhì)的量不變，故單位面積上的表面活性物質(zhì)的量隨體積增大而減小，結(jié)果使肺泡的表面張力系數(shù)增大，即增大了表面張力，從而限制了肺泡的繼續(xù)膨脹；呼氣時，肺泡體積減小，單體面積上的表面活性物質(zhì)的量增多，減小了肺泡的表面張力系數(shù)，即減小了表面張力，從而防止了肺泡的過分萎縮[3]．

PBL教學問題的設(shè)置，不僅覆蓋了液體表面張力現(xiàn)象的物理學教學內(nèi)容基礎(chǔ)，層次遞進逐步深入到與本課內(nèi)容相關(guān)的核心醫(yī)學問題，拓展了物理學與醫(yī)學等其他學科知識的內(nèi)在聯(lián)系，學生真切地感受到物理學基礎(chǔ)知識的重要性，為后續(xù)以物理學為基礎(chǔ)的課程的學習奠定了良好的基礎(chǔ)．

2PBL教學在醫(yī)用物理教學中的作用

在醫(yī)用物理學課程教學改革中，除對上述內(nèi)容采取PBL教學法外，我們還對2014級臨床醫(yī)學專業(yè)諸如第二章“血液循環(huán)中的心臟做功”，第三章“多普勒效應(yīng)”，第五章“人體心電的形成原理”，第九章“人眼的光學模型與屈光不正的矯正”等內(nèi)容，進行PBL教學方法的改革.通過實踐，學生的學習興趣有顯著提高，《醫(yī)用物理學》課程的出勤率除病假外平均達到98%以上，成績通過率達到99.1%．PBL教學在醫(yī)學院校物理課程中的應(yīng)用,提高了學生的學習興趣，發(fā)揮了學生自主學習的主動性；學生通過對問題的釋疑解答或參與討論，不僅掌握了有關(guān)的專業(yè)知識，還拓展了知識面，學會了針對問題查閱資料的方法，小組同學在討論中互相配合的團隊精神以及歸納總結(jié)的綜合能力都有極大提高．正像學生在教改總結(jié)中所說的“新的教學方法，不僅使我們學到了知識，還交給了我們針對問題查閱文獻資料、自主學習的方法，更重要的是，小組同學互相配合、互相幫助的快樂，以及尋求得到正確答案的成就感，受益頗深．”

參 考 文 獻

1陶昌宏. 以創(chuàng)設(shè)問題情景為切入點——《物理教學的基本特征》之一. 物理教學，2010，32(1)：9～11,47

2謝利德.醫(yī)用物理學.北京：現(xiàn)代教育出版社.2009.78～83

3朱大年，王庭槐.生理學.北京：人民衛(wèi)生出版社.2013.165～169

通訊作者：劉東海(1959-)，男，碩士，教授，研究方向：物理教學教法.

作者簡介：李葵花(1978-)，女，碩士，副教授，研究方向：物理教學教法.

收稿日期：*承德醫(yī)學院教育科學研究課題，項目編號：20132005