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        以培養(yǎng)高階能力為導(dǎo)向的醫(yī)用物理學(xué)課程改革與實踐*

        2022-05-07 10:34:54許賀菊
        物理通報 2022年4期
        關(guān)鍵詞:開放性解決問題案例

        許賀菊

        (華北理工大學(xué)理學(xué)院 河北 唐山 063210)

        劉志勇

        (唐山市第二中學(xué) 河北 唐山 063000)

        1 引言

        醫(yī)用物理學(xué)是醫(yī)學(xué)類各專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,它和大學(xué)物理不同,是適應(yīng)醫(yī)學(xué)專業(yè)的需要,側(cè)重將物理學(xué)的知識融入醫(yī)學(xué)應(yīng)用當中,但它又不是應(yīng)用和技術(shù)課程[1].其根本任務(wù)仍然是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),啟迪學(xué)生思維,引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法去分析問題和解決問題.

        在這知識爆炸的時代,不斷縮減的醫(yī)用物理學(xué)課程學(xué)時與不斷增長的想要傳遞給學(xué)生的知識形成一對鮮明的矛盾.這就需要教師們反思,教育的目的是什么?如果課堂僅僅是傳授知識,我們學(xué)到的知識可能連冰山一角都算不上,而且這些知識很快就封塵在了某個角落,甚至很快就被我們遺忘.我們有了這些死的知識,卻并沒有形成力量,因為真正用到知識的時候,我們根本想不到要用什么,怎么用,造成知識與能力的嚴重脫節(jié).

        隨著人工智能的迅猛崛起,面對當今社會對具有創(chuàng)新和綜合分析等高階能力的人才需求,對醫(yī)用物理學(xué)課程教學(xué)進行以培養(yǎng)高階能力為導(dǎo)向的改革與實踐.在該改革中,將教學(xué)內(nèi)容進行整合,將知識模塊化,每一模塊都從獨具慧眼、格物窮理、學(xué)以致用、物理賞析這4個方面進行教學(xué),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,增加線上討論和評價模塊,同時讓學(xué)生進行開放性案例設(shè)計與制作[2].下面結(jié)合教學(xué)改革實踐,對本次教學(xué)改革進行效果分析.

        2 案例教學(xué)

        通過從獨具慧眼、格物窮理、學(xué)以致用、物理賞析這4個方面來詮釋每一模塊要傳達給學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容.獨具慧眼主要是向?qū)W生們展示實際案例,提出問題,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.所選案例或與醫(yī)學(xué)相聯(lián)系,或是實際生活中的問題,或是科技前沿.比如理想流體伯努利方程模塊里“豪克”號和“奧林匹克”號相撞的海難事件;列車在鄂洛多克小站狂風(fēng)般沖進了“人巷”的慘案.提問造成這些災(zāi)難事件的原因是什么?在粘性流體模塊里列舉了耳鳴與脈搏同步,按壓右側(cè)頸動脈耳鳴消失的案例.提出問題頸動脈狹窄患者為何能引起與脈搏同步的耳鳴[3]?所選取的案例契合知識點的同時,又能很好地引起學(xué)生共鳴.激發(fā)學(xué)生探尋問題的積極性,抓住學(xué)生的眼球,讓學(xué)生自覺地融入課堂.針對學(xué)生對教師的授課方式在“靈活生動,能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生積極思考”方面進行了調(diào)查,結(jié)果如圖1所示.

        90.5 %的學(xué)生認為教師授課方式在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣方面為滿分10分,有5.9%的學(xué)生給9分,有3.6%的學(xué)生給8分,沒有低于8分的.說明通過選取適當?shù)陌咐艽蟪潭壬霞ぐl(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.“格物窮理”是在案例提出之后,要想解決問題必須具備的知識儲備,將知識學(xué)習(xí)滲透到解決問題必備的先決條件中,帶著熱情做到“學(xué)到”知識;在分析問題過程中,注重突出科學(xué)思維方法的培養(yǎng),做到“會學(xué)”;如在講理想流體運動方程時運用了理想模型的方法,在講泊肅葉公式時和電學(xué)的歐姆定律作比較,運用類比的方法.“學(xué)以致用”是用“格物窮理”的知識去解釋案例提出的問題,并對其他應(yīng)用做擴展和延伸,充分挖掘?qū)W生們的開放性思維.在解決問題中,內(nèi)化所學(xué)知識,引導(dǎo)學(xué)生舉一反三,做到“學(xué)會”解決問題.“物理賞析”是根據(jù)前面3個模塊的內(nèi)容,深入挖掘思政元素,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀、人生觀和價值觀,比如在理想流體伯努利方程模塊里,從豪克號海難和鄂洛多克慘案中強調(diào)規(guī)則意識,好多安全警示都是用血的代價換來的,我們要遵守規(guī)則,敬畏生命.從光的波粒二象性是光本性的兩個側(cè)面,只是在不同的條件下表現(xiàn)出不同的現(xiàn)象,反映不同的側(cè)面而已.“橫看成嶺側(cè)成峰,遠近高低各不同”人們觀察事物的立足點、角度不同,就會得到不同的結(jié)論.人們只有擺脫了主客觀的局限,才能認清事物的本質(zhì),所以我們看問題要從各個角度,要客觀全面地觀察、評價事物.從光具有波粒二象性的本質(zhì)來看哲學(xué)對立統(tǒng)一的思想,進而分析光學(xué)與電學(xué)和磁學(xué)的內(nèi)在統(tǒng)一性聯(lián)系等等.課程思政的融入,使學(xué)生們用科學(xué)武裝頭腦,于內(nèi)心根植信仰,增強學(xué)習(xí)動力,端正學(xué)習(xí)態(tài)度,從而實現(xiàn)1+1>2的育人育才的教育最高境界.

        3 課下制作開放性案例

        讓學(xué)生通過思考和查閱資料,自己尋找與所學(xué)知識相關(guān)的案例,提出并解釋相關(guān)實際問題,引導(dǎo)學(xué)生尋找、發(fā)現(xiàn)問題,分析問題和解決問題.針對學(xué)生對開放性案例的態(tài)度做了調(diào)查,如圖2所示.

        圖2 開放性案例制作情況調(diào)查結(jié)果

        有78.5%的學(xué)生對教師布置的案例作業(yè)特別愿意完成,覺得很有收獲,很有成就感.比如,有學(xué)生在流體案例中用伯努利方程解釋“卷我屋上三重茅”的故事,有的用渦旋阻力解釋高爾夫球的表面為什么有凹坑,有的分析了心臟泵血機制里的流體運動原理,有的帶我們一起去探索次聲武器,有的教我們用超聲波處理廢水污泥,超聲滅鼠等;更讓筆者感動的是,有的學(xué)生還挖掘了思政元素,有的在光學(xué)案例中提出“追逐光,發(fā)現(xiàn)光,成為光,散發(fā)光”,有的提出“有時我們就像光,只有歷經(jīng)阻隔,才能折射出多姿多彩的生命.”的人生哲理.有21.5%的學(xué)生也想更好地完成,但自己沒有想法,信息搜集、歸納、整理的能力差,最后從網(wǎng)上隨便找點東西,沒細看就交上去了.沒有學(xué)生是為了完成任務(wù)而完成任務(wù).調(diào)查結(jié)果表明所有學(xué)生都不排斥開放性案例的制作,從案例的優(yōu)秀程度來看,許多學(xué)生都完成得很好,案例挖掘,原理解釋都很到位.使這些學(xué)生在案例制作過程中收獲了成就感和自豪感.而的學(xué)生從內(nèi)心上想更好地完成,但由于缺乏開放性作業(yè)的訓(xùn)練,創(chuàng)新的想法不足,對信息搜集、歸納、整理的能力不足,或是拖延癥,最后時間不允許,只能草草完成.這樣的調(diào)查結(jié)果更加堅定了筆者堅持開展開放性案例的制作的決心.同時也更加堅定了要引導(dǎo)學(xué)生把案例做好、做精的信心.

        4 線上拓展討論

        充分利用線上教學(xué)平臺,對考核方式中加入的“案例評價”和“討論過程評價”進行研究,建立新的評價體系,以“案例評價”和“討論過程評價”來約束和激勵學(xué)生的自主學(xué)習(xí),通過案例互評,討論,促進學(xué)生知識的掌握,思維方法的運用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),使學(xué)生所學(xué)的外在的知識內(nèi)化為學(xué)生自身的能力.實現(xiàn)“評價為了學(xué)習(xí)”到“評價就是學(xué)習(xí)”的評價功能的轉(zhuǎn)變.針對線上拓展資源和案例討論評價的功能做了調(diào)查,結(jié)果如圖3所示.

        圖3 線上拓展討論的調(diào)查情況

        有77.4%的學(xué)生認為線上拓展資源和問題討論很有幫助,激發(fā)了學(xué)生們的好奇心,使其更愿意去探求身邊的為什么,提高了分析問題、解決問題的能力.有21.4%的學(xué)生認為線上拓展資源和問題討論在開闊視野,增廣見聞方面有幫助.只有1.2%的學(xué)生認為可有可無,只是作為教師留的任務(wù)去完成,隨便看看.從討論內(nèi)容看,開展線上討論大多數(shù)學(xué)生都受益匪淺,有的對優(yōu)秀案例點贊,表示和課本知識結(jié)合,很詳細,很有用,有的提出習(xí)題中的疑問,有的對問題原理進行詳細論述,有的還網(wǎng)上搜索找出科學(xué)家在期刊上發(fā)表的文章,并指出文中觀點.這在極大程度上鍛煉了學(xué)生對信息進行搜集整理和對問題的研究能力.

        5 整體教學(xué)效果

        對于案例式教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)方式,把學(xué)生對醫(yī)用物理學(xué)課程的認識進行調(diào)查對比,如圖4所示.采用案例教學(xué)法的班級,有68%的學(xué)生深刻認識到物理的重要性,認為物理學(xué)得不夠,或通過老師的講解引導(dǎo),需要自己進一步地深入學(xué)習(xí).采用傳統(tǒng)教學(xué)的班級,對物理的重要性認識不足,只有29%的學(xué)生認識到物理的重要性,有71%的學(xué)生認為物理是基礎(chǔ)課,學(xué)點就行或者根本用不到.這對未來要從事建立在物理學(xué)基礎(chǔ)之上的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的工作者來說,顯然是過于重視浮于表面的具體醫(yī)學(xué)形態(tài),而忽視了其安身立命的物理根基.

        圖4 課程認識對比調(diào)查情況

        對物理學(xué)的正確認識將會直接影響到其基本素養(yǎng)和職業(yè)水平的提高.從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課程滿意度方面也進行了對比分析,采用案例教學(xué)法的班級比采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣上也有非常明顯的提高.如圖5所示.

        圖5 學(xué)習(xí)興趣激發(fā)和課程滿意度對比調(diào)查情況

        采用案例教學(xué)法的班級,90.4%的學(xué)生認為案例式授課方式在“靈活生動,能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生積極思考”方面非常滿意,5.9%的學(xué)生滿意,3.6%的學(xué)生覺得還行.傳統(tǒng)教學(xué)的班級中,只有42.7%的學(xué)生非常滿意,19.1%的學(xué)生滿意,有13.2%的學(xué)生覺得還行,而5.9%的學(xué)生不滿意,另有19.1%的學(xué)生很不滿意.此調(diào)查結(jié)果表明,案例的提出很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.這與案例的精選是分不開的,案例選取既要和所學(xué)知識聯(lián)系緊密,又要引發(fā)學(xué)生的思考或引起學(xué)生的共鳴.這樣學(xué)生才能帶著對案例問題的求索更加積極地進行知識的學(xué)習(xí).

        在選取案例過程中,一方面教師查閱資料,另一方面汲取學(xué)生做的很有代表性的優(yōu)秀案例,對案例庫進行充盈.師生共同努力,使案例更加豐富、恰當、多樣.在課程的滿意度調(diào)查中,采用案例教學(xué)法的班級明顯高于采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級.案例教學(xué)法的班級,82.1%的學(xué)生對課程的滿意度為非常滿意,15.5%的學(xué)生滿意,2.4%的學(xué)生覺得還行.傳統(tǒng)教學(xué)的班級,只有39.8%的學(xué)生非常滿意,25%的學(xué)生滿意,23.5%的學(xué)生覺得還行,5.9%的學(xué)生不滿意,5.9%的學(xué)生很不滿意.對課程的獲得度進行了調(diào)查分析,調(diào)查結(jié)果如圖6所示.

        圖6 課程習(xí)得度對比調(diào)查情況

        采用案例教學(xué)法的班級在各方面的習(xí)得度上都高于采用傳統(tǒng)教學(xué)法的班級.說明和傳統(tǒng)教學(xué)法相比,案例教學(xué)法不僅在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,知識的掌握和運用,物理思想、物理方法的傳授和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力方面比較成功,而且在鍛煉學(xué)生對信息的網(wǎng)絡(luò)搜索和整理能力方面以及思政教育成果方面,也有很大的提升.這說明開放性案例的制作在一定程度上提高了學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)搜索能力和信息整理能力.每一模塊的物理賞析中對科學(xué)思維、科學(xué)方法、哲學(xué)思想、規(guī)則意識和敬畏生命等思政點的點睛總結(jié),提高了大家的思維層次,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀.

        在采用案例法教學(xué)的班級,81%的學(xué)生認為自己從醫(yī)用物理學(xué)這門課程中習(xí)得了相關(guān)知識,并可以熟練應(yīng)用.77.4%的學(xué)生認為醫(yī)用物理學(xué)這門課程激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣,提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力.同時也有77.4%的學(xué)生認為從醫(yī)用物理學(xué)這門課程中獲得了新觀念,新方法,使思維能力得到了鍛煉和提升.相比前3個習(xí)得來講,后兩個的習(xí)得人數(shù)占比略低,這說明教學(xué)改革過程中在鍛煉學(xué)生對信息的網(wǎng)絡(luò)搜索和整理能力方面有所欠缺,在思政教育方面融入的不夠完全.今后的改進方向是鼓勵大家制作精品優(yōu)秀案例,給大家分享優(yōu)秀案例,讓做得好的學(xué)生分享制作過程等.進一步加大思政元素的挖掘力度,增加思政元素和專業(yè)知識的契合度,提高課程思政對學(xué)生的影響度.

        最后對傳統(tǒng)教學(xué)和案例教學(xué)的考核情況進行對比分析,案例教學(xué)班級比傳統(tǒng)教學(xué)班級的考試成績平均分高出10.6分,成績分布如圖7所示.

        圖7 考試成績分布情況

        從圖7中可以看出,優(yōu)良比例明顯增加,說明案例教學(xué)班在知識掌握上優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班.結(jié)合所學(xué)知識,對學(xué)生進行了一道滿分10分的開放性應(yīng)用附加題的考核,結(jié)果案例式教學(xué)班級比傳統(tǒng)教學(xué)班級的平均分高出1.25分,這充分表明了案例式教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生知識運用,分析和解決問題方面相比傳統(tǒng)教學(xué)也有較大提高.由此可見,本次案例式教學(xué)改革既不是知識水平的簡單提高,也不是架空在知識之上的所謂高階能力培養(yǎng).而是在高階能力培養(yǎng)的目標引導(dǎo)下,使學(xué)生更加主動地掌握知識和技能,最終實現(xiàn)素質(zhì)能力的全面提升.

        6 結(jié)束語

        采用案例式教學(xué)方法,結(jié)合線上討論和評價及線下開放性案例的設(shè)計制作,遵循人類認知和學(xué)習(xí)規(guī)律,注重從知識的表層學(xué)習(xí)、到思維方法的深度學(xué)習(xí),再到高階能力形成的遷移學(xué)習(xí)這樣循序漸進的3個過程.使學(xué)生達到“學(xué)到,會學(xué),學(xué)會”3個層次上的學(xué)習(xí)境界的貫通和提升.將知識學(xué)習(xí)滲透到解決問題必備的先決條件中,做到“學(xué)到”知識;在分析問題中,注重突出科學(xué)思維方法的培養(yǎng),做到“會學(xué)”;在解決問題中,內(nèi)化所學(xué)知識,引導(dǎo)學(xué)生舉一反三,做到“學(xué)會”解決問題.另一方面,注重課程思政元素的融入,在授課的過程中,教師注重對學(xué)生價值觀的引導(dǎo)與樹立,在學(xué)生內(nèi)心根植信仰,不但實現(xiàn)了育人功能,同時對端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度也有至關(guān)重要的作用.

        本次教學(xué)改革也存在不足之處,需要我們在今后的教學(xué)工作中改進和完善.根據(jù)學(xué)生們提出的意見,在教學(xué)實現(xiàn)形式上,增加展示原理的視頻動畫的播放,使復(fù)雜問題簡單化;增強和學(xué)生的互動,增加學(xué)生的課堂參與度,專注度.增加例題解析,多在用中掌握知識.

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