醫(yī)學物理學教學中科學方法教育的思考與實踐

王 川，胡貴祥

（首都醫(yī)科大學燕京醫(yī)學院，北京 101300）

物理學是一門實用性很強的基礎(chǔ)學科，而物理學蘊涵的豐富的科學方法，是物理學發(fā)展的靈魂。學習物理需要不斷領(lǐng)悟其中的科學方法，并將其運用到物理或者其他學科的研究與實踐中去，推動社會發(fā)展。物理學中的科學方法對于培養(yǎng)年輕一代具備基本的科學思想和科學素養(yǎng)具有重要的作用，然而，目前的醫(yī)學職業(yè)教育存在著醫(yī)學物理學學時短、教學內(nèi)容較多的問題，導(dǎo)致醫(yī)學物理學教學難以達到知識與方法同步傳授的目的。筆者主張在醫(yī)學物理學教學中，應(yīng)改變只注重傳授知識的教學方法，加強科學方法論的教育，讓學生在掌握物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)上，注重對其科學思想和方法的培養(yǎng)，從而為我國醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)培養(yǎng)更多具有創(chuàng)造性的優(yōu)秀人才。

1 科學方法與醫(yī)學物理學[1]

科學方法是指人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應(yīng)用研究、開發(fā)推廣等科學活動過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡單地說，科學方法就是人類在所有認識和實踐活動中所運用的全部正確方法。

醫(yī)學物理學是把物理學的原理和方法應(yīng)用于人類疾病預(yù)防、診斷、治療和保健的交叉學科。多數(shù)的醫(yī)學物理學教材都能很好地闡述物理學的原理，但對醫(yī)學中的應(yīng)用部分卻寫得比較粗略，教師講的比較淺，就很難較好地傳授科學方法。為了促進在醫(yī)學物理學教學中進行有效的科學方法教育，下面將醫(yī)學物理學在力學、熱學、電磁學、光學以及近代物理學這五大類中出現(xiàn)的重要的科學方法進行梳理，進而將其落實在醫(yī)學物理學的教學實踐中。

2 科學方法在醫(yī)學物理學教學中的實踐[2]

2.1 力學部分

講授“牛頓第一定律”時，引入伽利略實驗理想化模型；講授“質(zhì)點、剛體等概念”時，引入物理模型；講授“質(zhì)點的運動”時，引入數(shù)學的極限思想；講授“功能原理”時，提出數(shù)學上的微元法思想；講授“簡諧振動”時，微分方程處理問題可能會較難理解，此時可以采用矢量圖示分析法，化復(fù)雜為直觀，這樣，學生接受起來也會比較容易；在講授“液體的流動”時，引入理想流體；講授“伯努利方程的討論”時，引入控制變量法的思想。

2.2 熱學部分

講授“分布律”的時候，應(yīng)引入統(tǒng)計物理的方法，這樣會便于學生掌握氣體分子速率分布律以及能量分布律，同時，將理想化的思想伴隨著熱力學部分的始終，比如對理想氣體、孤立系統(tǒng)、絕熱過程、等溫、等壓、等容過程的討論中。

2.3 電磁學部分

推導(dǎo)電偶極子的電勢時用到了數(shù)學上的近似方法，講述電偶極層的電勢時需用到微元法的思想，即一個小面積元的電荷量等效于一個點電荷，因此上下兩層的微元就可以等效于一個電偶極子；引入介電常數(shù)和真空磁導(dǎo)率可以看到磁學和電學部分的公式是對稱的，引導(dǎo)學生主動發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，探索未知的事物。同時，適當引入類比的思想，將電磁學中麥克斯韋波動方程與前面講授的物理學中的波動方程進行類比，從而活躍學生的物理思維。

2.4 光學部分

光學的發(fā)展過程是人類認識客觀世界進程中的一個重要組成部分，是不斷揭露矛盾和克服矛盾、從不完全和不確切的認識逐步走向較完善和較確切認識的過程。在光學發(fā)展的進程中始終貫穿著這樣一條主線：實驗—假說—理論—實驗，對這一部分內(nèi)容的教學中，將這一章節(jié)中具有里程碑式的、重要的實驗貫穿于科學方法教育的過程中，如何進行實驗，用實驗驗證理論：設(shè)計實驗都是對學生進行科學方法教育的重要內(nèi)容。

2.5 近代物理部分

物理學上的第3次飛躍以相對論和量子力學為代表，將物理學理論推向了新的高度，思想實驗方法使愛因斯坦創(chuàng)立了相對論，理想化模型開啟了研究微觀粒子的大門，光的量子化理論以及物質(zhì)波的概念，統(tǒng)一了光的波粒二相性，解決了光的本質(zhì)問題，這些新理論都是基于前人理論與實驗矛盾，運用科學的方法進行分析推理后提出的，是經(jīng)得起實驗驗證的。

3 科學方法教育對教學的促進作用

3.1 將科學方法滲透到醫(yī)學物理學教學中，能夠激發(fā)學生的學習興趣

將科學方法深入到醫(yī)學物理學教學中，可以使原理的闡述更加明晰，學生的理解更加深刻，使學生既汲取了物理學知識，又掌握了分析問題的方法，從而激發(fā)了學生的學習興趣。學生因期待著解決問題，從而對即將學習的物理學知識更具積極性和主動性。

例如：在講授近代物理部分“原子的結(jié)構(gòu)”時，可以把原子模型的發(fā)展做一個進化圖，從1803年道爾頓的實心球模型，1904年湯姆生提出的蛋糕模型，盧瑟福通過α粒子散射實驗推翻了湯姆生的電子鑲嵌模型，于1911年提出的盧瑟福模型，1913年，波爾提出的電子核外排布模型，到20世紀20年代，發(fā)展到電子云模型，這種發(fā)展過程充滿了科學方法中的理想模型法、實驗探究法，還有一個歷史的主線。以講故事的方式傳授給學生知識和方法，使學習變的輕松愉快。

3.2 利用特定的科學方法開展探究性學習，培養(yǎng)學生自主探索、創(chuàng)造的能力

科學方法具有客觀性和開放性等特點，這就決定了科學方法教育過程中必然伴隨著探索和創(chuàng)造的過程。在學生自主學習的過程中，如果能對物理學中體現(xiàn)的科學方法融會貫通，在以后的學習中，面對問題進行不斷探索，運用合適的科學方法解決問題。這一解決問題的過程，給學生提供了獨立思考的機會，體現(xiàn)著學生的自主探索、創(chuàng)造。

3.3 利用科學方法教育能夠促進學生對其他學科的學習

醫(yī)學物理學對于絕大多數(shù)醫(yī)學生來說是一門公共基礎(chǔ)課，通過本門課程的學習，最主要的目的是給學生提供探索自然規(guī)律的一種思維方式，使學生感受到物理學的真諦、物理學中蘊藏的科學智慧，將科學方法的思想遷移到其他學科的學習中，從而加深對其他學科內(nèi)容的理解和領(lǐng)悟。

4 對科學方法教育的思考

筆者所提出的科學方法教育，貫穿在醫(yī)學物理學教學過程的始終，可以很好地激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生自主探索創(chuàng)造的能力，從而最終達到學以致用的目的，這對醫(yī)學物理學教育有很好的促進作用。

在具體實踐方面，科學方法的教育能夠切實有效地實施和貫徹在醫(yī)學物理學教學過程中。對于某一科學方法，教師可以把它直接交給學生，也可以經(jīng)過一些引導(dǎo)再傳授給學生，改變了知識呈現(xiàn)的方式，從而有利于教師創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)變教學模式。從學生學習方式的角度來看，科學方法教育有利于學生加深對物理學原理的理解。對于某一物理問題，建立物理模型，通過數(shù)學思想的運用，再到問題的解決，其中都需要學生思考、探究，這樣不僅培養(yǎng)了學生探索和創(chuàng)造的能力，更有利于實現(xiàn)其學習方式的轉(zhuǎn)變。

[1]任永健，黃清波.大學物理教學中的科學方法問題[J].現(xiàn)代物理知識，1998（2）：36-40.

[2]胡新珉.醫(yī)學物理學[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2008.■