祝銘山 宋宗根 李文成
湖南醫(yī)藥學院醫(yī)學院物理教研室,湖南省懷化市 418000
醫(yī)用物理學是本??漆t(yī)學院校開設的一門公共基礎課,屬于交叉學科,主要是用物理學的方法、概念來理論上解釋醫(yī)學、生命現(xiàn)象,或者是將物理技術實踐應用于醫(yī)學的預防、診斷、治療上[1-2]。畢竟如今高科技的醫(yī)療儀器均離不開物理,可以說沒有物理理論的支撐,現(xiàn)代醫(yī)學達不到現(xiàn)如今的水平[3-4]。醫(yī)學生學好醫(yī)用物理學,也為將來學習后繼課程乃至未來的科研及工作打下必要的物理基礎。學科的特點決定了醫(yī)用物理學不可避免地要有大量復雜又抽象的概念模型、高深的數(shù)學公式推導,而這對醫(yī)學專業(yè)的學生,尤其是部分在高中階段理科基礎就顯得薄弱的學生而言,無疑是天書一般的存在。那么該當如何提高課堂教學效果,提高任課教師的醫(yī)學修養(yǎng)(因為這門課的任課教師大都是物理出身,非醫(yī)學出身),激發(fā)學生自主學習的熱情就顯得非常重要。
1.1 學生思想上不重視 在醫(yī)用物理學教學中的最大障礙應該屬于學生對該課程思想上的不重視,在上第一節(jié)課之前,甚至還有學生會問:我們不是醫(yī)學生嗎,學習物理有什么用呢。其實不然,現(xiàn)代醫(yī)學的每一次突破性進步都是離不開物理學,交叉學科的特性決定了醫(yī)用物理學成為現(xiàn)代醫(yī)學不可或缺的理論依據(jù)和技術手段。特別是高科技技術在醫(yī)學中的應用,如CT、核磁共振、γ刀都是物理學和醫(yī)學相結合的產(chǎn)物,把醫(yī)學推向了新的高度。只是很多醫(yī)學生由于高中的慣性思維所致,沒有把物理學與醫(yī)學聯(lián)系起來,還不能體會學習醫(yī)用物理學的實際意義,乃至產(chǎn)生物理學與跟自己的專業(yè)關系不大,醫(yī)學生學習物理用處不大的錯誤印象,沒有把醫(yī)用物理學當成專業(yè)課重視起來,這就會導致學生學習興趣的嚴重不足,主要的學習動力也僅是為了這門課不掛科就行。
1.2 教學內容沒有和醫(yī)學相結合 醫(yī)用物理學的主講教師大部分來自物理學專業(yè),而非醫(yī)學專業(yè)出身。因此在教學過程中講授的重點往往是自己熟悉的物理學領域,更注重物理學科體系的完整性,授課內容也以物理原理公式的數(shù)學推導及其物理意義為主,忽略了物理與醫(yī)學的相結合,最多僅是在每節(jié)課下課前稍微提點一下或者在章節(jié)的末尾稍微加上一點在醫(yī)學上的應用,在課程改革課時縮減之后留讓學生做課后閱讀或者干脆一筆帶過。教學的內容物理學專業(yè)性太強,缺乏醫(yī)學相結合,所以難以激發(fā)醫(yī)學專業(yè)學生的學習興趣。
2.1 提高授課教師的醫(yī)學修養(yǎng) 課程改革的關鍵在于教師,想要課堂有好的教學質量,就不得不要求任課教師既要有充足的物理學知識,相關的醫(yī)學知識也不能缺少,物理和醫(yī)學就好比兩條腿走路,哪邊長了哪邊短了走路都是不平衡的,構建具有醫(yī)學特色的物理學體系勢在必行,每節(jié)課或者每一章節(jié)都要有一個最佳的切入點讓物理學與醫(yī)學在課堂上生動地結合起來,應用到教學中。因此我們應該鼓勵和組織醫(yī)用物理學教師跨學科聽課,與相關醫(yī)學專業(yè)課的教師之間多互動,取長補短,以增長相關學科知識,拓寬知識面,促使教學內容從向多樣化、立體化、綜合化方向發(fā)展。
2.2 合理安排授課內容
2.2.1 要明確醫(yī)用物理學的定位。注意醫(yī)用物理學中物理與醫(yī)學直接的關系,要醫(yī)學為主,物理為輔助,學為醫(yī)用,所以可以在教學過程中引入實際的臨床問題,有助于讓課堂氣氛活起來,提高學生分析問題、解決問題的能力。例如,在《液體的表面現(xiàn)象》這一節(jié)課中,在討論氣體栓塞之后,可以讓學生思考能用氣體栓塞這個知識點解釋哪些醫(yī)學現(xiàn)象,氣體栓塞是液體在細管中流動,遇到氣泡越多就會產(chǎn)生阻塞,可以用這個來讓學生解釋為什么成人一次呼吸的空氣量都有500ml左右,但是如果這些氣體是注射入人體的,哪怕是100ml這么點都會導致血流阻塞從而引發(fā)猝死,這可以用氣體栓塞來解釋,因為這些氣體會隨血液流動流竄到更細的血管中引起血流阻塞。因此在臨床上,要十分注意避免“空氣針”這樣的重大醫(yī)療事故的發(fā)生;又比如,在講《直流電》的時候,學生乍一看標題心里難免犯嘀咕:這純粹就是物理嘛,和醫(yī)學有什么關系?別忙,我們可以在一邊講解RC充放電路的時候就引入臨床醫(yī)學中一個重要的儀器——除顫儀。如果病人出現(xiàn)竇性心律失常是很危險的,要治療需就要高電壓直流電短時間對心臟放電的方式終止心室顫動,恢復竇性心律。而施加電壓一般會高達4 300V,放電時間短到0.08s左右,那么如何把握好這么短的接觸時間呢,時間過長了會被電傷,太短了又達不到治療效果,要剛好0.08s,能把時間控制得這么精準,這是人無論怎么訓練都做不到的,那怎么辦呢?好了,這就是RC充放電路出場的時候了,電容器充放電只和電阻R和電容C的乘積有關,電容器R與C確定了,放電時間也確定了,調整好RC就能調整好時間,所以這個RC充放電路便是應用在醫(yī)學儀器除顫儀中的核心理論。像這樣多強調現(xiàn)代物理技術在生命醫(yī)學領域的應用等。
2.2.2 教學內容適當增減。由于醫(yī)用物理學是基礎類公共課,開課時間一般都在大一上學期,這時候學生高等數(shù)學也是才開始接觸,如果嚴格按照大綱要求上簡諧振動簡諧波,簡諧振動方程的推導就需要用到微分方程解,學生可是連定積分都沒學到,直接講這個知識點堪比天書還難,這時候授課教師應當適當調整教學內容,可以選擇先講授不需要太多高數(shù)知識的且不會影響授課連貫性的X射線、激光及在醫(yī)學的應用,或者也可以直接跳過這些公式的推導(其實更推薦這么做)。讓學生從繁雜的物理公式純數(shù)學推導中解放出來,學生自然就能把更多精力放到醫(yī)學應用中,也切合他們的專業(yè)特點容易激發(fā)他們的學習興趣。
2.2.3 重視物理學思想方法。物理的公式結論適當?shù)闹v解它的物理意義,但是具體這些公式怎么推導的怎么來的不作要求,能用來解決問題或者理解物理意義即可。例如,在講解靜電場、穩(wěn)恒磁場這些章節(jié)時候涉及的公式推導要用到定積分,我們可以直接跳過,在講幾何光學時候重點在于眼屈光的矯正問題,那么球面成像公式推導都可以盡量少講或者一筆帶過。
2.2.4 引入物理學發(fā)展前沿知識,將物理學歷史融入課堂中[5],激發(fā)學習興趣。在教學過程中,適當結合物理學歷史可以作為課堂的“調味劑”,讓學生從歷史的角度理解物理學的進步對推動生命科學革命性發(fā)展的重要作用。例如在講解光學的時候,可以結合光的本質——持續(xù)300年的波動和微粒之爭的物理學歷史一起講解,早期的波動學派惠更斯提出了惠更斯原理,粒子學派牛頓發(fā)現(xiàn)了光的色散,后來楊氏雙縫干涉進一步證明光的波動性,愛因斯坦的光電效應則又驗證了光的粒子性,直到現(xiàn)代量子力學的誕生認為光其實是具有波粒二象性,其實每講到一小段歷史就可以停下來講解里面涉及的物理原理,再結合到醫(yī)學應用,使課堂內容不至于太純粹公式化,學生學起來也容易接受。
2.3 注重實驗的教學,但要結合學生專業(yè)實際 物理和醫(yī)學都有一個非常重要的共同點,都是基于實驗的學科,實驗教學是醫(yī)用物理學教學的重要環(huán)節(jié)。但對醫(yī)學生而言物理實驗不只是讓他們做“物理”的實驗,而是通過實驗讓他們培養(yǎng)觀察分析能力,鍛煉學生的細心耐心,比如做心電圖實驗的時候要求學生能找出心電圖出現(xiàn)干擾的原因并從醫(yī)學角度去分析然后提出解決方法;又如通過做分光計測光波波長實驗,在調節(jié)分光計這些比較復雜的光學儀器來培養(yǎng)學生調節(jié)儀器的細心和耐心。
立體化課堂教學就是不再拘泥于傳統(tǒng)的黑板板書授課,充分利用多媒體、網(wǎng)絡資源,將知識點結合圖片、文字、動畫、音頻等多種方式呈現(xiàn)在學生面前,激起學生的好奇心引起他們的注意力,充分調動學生積極性,把枯燥無味的知識理論直觀地展現(xiàn)給學生,讓學生在感受新奇的同時,能對抽象的概念加深印象,例如,在講理想流體的伯努利方程的時候,可以制作簡單的模擬噴霧器原理,在講眼屈光不正的矯正時候,播放激光準分子激光原位角膜磨鑲術(LASIK手術)的視頻等。充分利用多媒體的優(yōu)勢,讓學生產(chǎn)生求知欲望,興趣是最好的老師,讓學生樂于學習,無疑能讓課堂教學效果事半功倍。
醫(yī)用物理學對醫(yī)學生而言十分重要,如何上好這一門課,除了思想上要重視醫(yī)用物理學,在具體做法上,還要注重物理學與醫(yī)學的緊密結合,提高醫(yī)用物理學的教學效果并不是一蹴而就的事情,這是一項長期而艱巨的工作。隨著醫(yī)用物理學的不斷發(fā)展,改革的不斷深入,在今后的教學中還會出現(xiàn)這樣那樣的新問題,而教師只有努力學習新知識不斷豐富自己、與時俱進,采用先進教學方法,切實提高課程教學效果,進而提升學生的專業(yè)素養(yǎng)。