推進醫(yī)學物理實驗仿真教學改革的探索

程　陽，王阿明

（徐州醫(yī)學院，江蘇 徐州 221004）

推進醫(yī)學物理實驗仿真教學改革的探索

程陽，王阿明

（徐州醫(yī)學院，江蘇 徐州 221004）

分析將仿真實驗應用到醫(yī)學物理實驗教學中的作用，并通過調(diào)查問卷形式了解學生對仿真實驗應用于物理實驗教學的需求度。

醫(yī)學物理實驗；仿真實驗；操作技能

物理實驗教學是提高學生科學素質(zhì)的重要手段，其對于培養(yǎng)學生的探索和創(chuàng)造能力、理論聯(lián)系實際的科學思維方式及研究技能是理論教學所不能企及的。與理論教學相比，實驗教學更容易體現(xiàn)出學生學習的主動性，但由于很多實驗耗資較大，尤其是在醫(yī)學院校物理屬基礎課程，一些價格昂貴的實驗儀器學校不會購買，而已有儀器如果在使用過程中全交由學生摸索操作，必然會加速損耗。因此，諸多因素制約著實驗教學質(zhì)量的提高[1，2]，而設計性和研究性實驗更是難以開展。

物理仿真實驗系統(tǒng)就是用計算機將實驗條件、教學內(nèi)容、教師指導和學生操作等融為一體，借助計算機編程和3D動畫營造一種仿真實驗環(huán)境，學生可以通過操作電腦進行相關(guān)實驗操作。通過圖形化界面聯(lián)系理論條件與實驗過程，加深學生對實驗物理思想和方法、儀器結(jié)構(gòu)及原理的掌握，培養(yǎng)學生設計思考能力和分析問題能力，這就為教師和學生進行傳統(tǒng)物理實驗及自由實驗探索提供了平臺，節(jié)省了很多實驗儀器更新費用。為此，個別高校也進行了物理實驗仿真教學的嘗試[3～5]。

1研究目標及對象

為提高醫(yī)學物理實驗教學質(zhì)量，并考慮到學生作為學習的主體，我們設計了調(diào)查問卷和訪談內(nèi)容，了解學生對物理實驗中開設仿真實驗的看法，從而探討應用仿真實驗進行物理實驗教學改革的有效途徑[6]。

圍繞該目的自編調(diào)查問卷，由10道選擇題、14道填空題和1道問答題組成。1～4題是對學習者基本情況的調(diào)查，5～10題是調(diào)查學習者對實物實驗教學的看法，11～24題是調(diào)查學習者對仿真實驗應用效果的評價，問答題為開放性試題，旨在獲得一些意見和反饋。分別對我校2012、2013級本科生物醫(yī)學工程班和2013級本科信息班共129名學生進行了問卷調(diào)查，發(fā)放問卷129份，收回有效問卷121份；同時對幾名有豐富實驗教學經(jīng)驗的物理教師進行了訪談。

2研究發(fā)現(xiàn)

2.1基本情況

考慮到仿真實驗需要借助于計算機完成，學習者使用計算機的熟練程度會直接影響到仿真實驗的有效利用率。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，只有3人表示對計算機操作不熟練，大部分學生都有一定的計算機操作基礎，而且有86.00%的學生曾經(jīng)接觸過其他學科的虛擬實驗，這就為物理仿真實驗的順利進行提供了技術(shù)支持。

在網(wǎng)絡便捷度調(diào)查中，只有1.00%的學生表示網(wǎng)絡不便。這就為物理仿真實驗的網(wǎng)絡應用提供了一個很好的外部環(huán)境，同時也為學習者自主探索提供了便利條件。

2.2物理實物實驗與仿真實驗效果對比（見表1）

表1　實物實驗與仿真實驗效果對比（%）

由表1可知，物理實物實驗與仿真實驗效果的最大差別在于數(shù)據(jù)處理方面，在實物實驗數(shù)據(jù)處理中，有近85%的學生還是沿用手算方法，而仿真軟件的擬合計算功能會有效幫助學生課后處理實驗數(shù)據(jù)，畫圖功能可以給出精確的實驗數(shù)據(jù)曲線，從而引導學生在本學科甚至其他學科計算中使用擬合軟件、甚至編寫程序來輔助進行復雜運算。

在使用便捷程度上，半數(shù)以上學生曾有過在學習中產(chǎn)生疑問、想借助實驗驗證時卻由于實驗室不是隨時開放而放棄想法的經(jīng)歷，仿真實驗不受地域和開放時間限制，可以隨時幫助學生進行實驗操作，解決學習過程中的疑問，這一優(yōu)點也得到學生的認可。

此外，在操作技能和實驗理解方面，兩種實驗區(qū)別不是太大。在記憶重現(xiàn)方面，仿真實驗由于其界面的新奇性，對學生的感官刺激更大，使得學生留下更為深刻的印象。

2.3仿真實驗學習效果（見表2）

表2　仿真實驗學習效果評價（%）

表2顯示，絕大多數(shù)學生認可物理仿真實驗軟件操作界面，認為其界面友好、逼真，學生認為仿真實驗有助于他們理解實驗原理，該系統(tǒng)的應用使得實驗步驟更加清晰，能夠幫助其掌握儀器的功能和操作，對物理實驗教學十分有幫助。對于能否提高學習興趣，僅有極少數(shù)學生持反對意見。對于仿真實驗后，調(diào)查對象產(chǎn)生了疑問會不會通過理論學習尋找答案，只有極少數(shù)人不贊成，這說明仿真實驗在知識遷移方面和傳統(tǒng)實物實驗一樣，可以實現(xiàn)理論教學與實驗教學的相輔相成。

3結(jié)語

大學物理實驗教學改革是一項巨大的系統(tǒng)工程，因其涉及實驗教學條件、教學方式方法等諸多方面。借助調(diào)查問卷及訪談結(jié)果，我們可以了解到學習主體的想法，在我們積極購置實驗儀器的同時，可以嘗試將仿真實驗引入課堂教學，摸索仿真實驗教學與實物實驗教學的最佳結(jié)合方式，從而最大限度地調(diào)動學生學習物理知識的主動性，提高學生自學能力。

[1]李亦寧，姜照林.“仿真物理實驗”得失初探[J].中國醫(yī)學教育技術(shù)，2002，16（3）：142-143.

[2]辛旭平.仿真與物理實驗[J].大學物理實驗，2005，18（3）：106-108.

[3]王曉蒲，霍劍青.大學物理仿真實驗和教學實踐[J].物理實驗，2001，21 （1）：28-29.

[4]寧鋅，龐瑋.大學物理仿真實驗在教學實踐中的應用[J].大學物理實驗，2012，25（3）：110-111.

[5]郝杰.大學物理網(wǎng)絡仿真實驗在高職院校的應用研究[J].長春師范學院學報：自然科學版，2012，31（9）：18-20.

[6]李娟娟.物理虛擬仿真實驗系統(tǒng)的設計研究[D].揚州：揚州大學，2012.

G420

B

1671-1246（2016）13-0082-02

注：本文系江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題（41178）