結合現代技術提升醫用物理學教學效果

摘"要：隨著科技的發展和社會的進步，醫用物理學作為一門交叉學科，在臨床醫療工作中的作用日益凸顯。本文旨在探討如何有效運用現代技術手段來提高醫用物理學的教學質量和效果。文章首先回顧了醫用物理學的基本概念與發展歷程，隨后分析了當前醫用物理學教學中存在的主要問題，最后提出了幾種可能的解決方案：包括采用虛擬仿真實驗、引入在線開放課程、利用多媒體和交互式教學工具、增強學生實踐能力及跨學科合作等，以期為提升醫用物理學的教育教學質量提供參考。

關鍵詞：醫用物理學；教學改革；現代科技；虛擬仿真；交叉學科

醫用物理學（Medical"Physics）是應用物理學原理和方法來解決醫學問題的一門學科。具有面向專業廣、醫學生群體數目龐大的特點，早期醫用物理學主要是由放射物理學的發展帶動的，后經由醫用電子學和核能技術的快速發展，醫用物理學逐漸作為一個獨立的學科得到全球認可［1］。

在當代醫學教育中，醫用物理學作為一門針對醫學及相關專業學生而開設的重要的公共基礎學科，涉及了醫學仿真、醫學影像、放射醫療等多個方面，對于醫學專業的學生從物理層面理解醫學現象的本質，培養醫學生的綜合素質和實際操作能力具有重要的意義。并且隨著現代科學技術的不斷進步，醫用物理學也已經與分子生物學、生物信息學等多個領域產生交叉，推動了醫學科學的快速發展。然而，由于傳統的教學模式與教學設施的限制，如何提升教學效果、增強學生的學習興趣和實操能力成為諸多教育工作者面臨的一個問題。

1"當前醫用物理學教學存在的問題

1.1"教材脫節于臨床實際，理論與實踐結合不緊密，無法提高學生的學習積極性

隨著醫學和科技的進步，臨床技術和方法不斷革新，導致教材內容很快過時，而陳舊教材中的信息和方法難以涵蓋新的治療方法、新藥物和最新的醫學研究結果，會導致學生學到的知識無法直接應用于現代臨床實踐和實際病例，導致學生在面對真實臨床情況時感到不自信，進而影響其學習的積極性。

醫用物理學作為一門應用物理原理和方法解決醫學問題的學科，理論與實踐的結合尤其重要［2］。充分的臨床案例分析和實踐環節，可以使學生更好地理解理論在實際中的應用。如果理論與實踐的融合不緊密，學生就會難以把知識轉化為解決問題的能力，這種失衡使得學生感受不到知識的實用價值，降低了他們對學習的熱情和積極性［3］。

1.2"傳統的授課模式缺乏互動性，無法滿足學生的個性化學習需求

在傳統的授課模式中，學生是被動接受信息的角色。這種教學方式存在一些固有的缺點，特別是在互動性和滿足個性化學習需求方面：傳統的教學模式可能過于偏重講授理論知識，忽視了實際操作技能和決策能力的培養。學生可能在課堂上消耗大量時間學習理論，而缺少實際操作和臨床場景模擬的機會。在傳統教學模式中，學生參與課堂討論和決策的機會不足，導致他們對學習內容的參與感不強，并且容易使注意力分散，降低學習動機和積極性，影響學習效果。

此外，傳統授課往往采取“一刀切”的方式，即以同樣的速度和方法教育所有學生，不考慮學生的個體差異，如興趣、學習風格、能力水平等。并且在傳統課堂中，學生與學生之間的互動也受到限制，這種模式不利于建立學生之間的合作和溝通，缺乏合作學習的機會。教師難以在課堂上實時獲得學生的反饋（如理解程度和興趣點），因此也很難根據學生的具體需要調整教學策略和內容。因為缺少互動，傳統授課模式無法有效培養學生的批判性思維、問題解決能力及自主學習能力等21世紀人才所需的關鍵技能［4］。

1.3"缺乏足夠的實驗設備和實踐機會，使得學生難以將理論知識轉化為實際操作技能

醫用物理學作為一門應用性強的學科，在醫療領域扮演著不可或缺的角色。醫用物理學實驗教學能夠幫助學生更好地理解和運用物理原理解決醫療實踐中的問題。然而，不少院校在醫用物理學實驗教學中面臨設備不足的問題，這對于學生掌握理論的應用和動手能力的影響極為嚴重，而且實驗教學的質量也受到嚴峻挑戰。特別是在那些需要大量實踐操作來鞏固理論知識的學科，如科學、醫學、工程等領域。

缺乏實驗設備通常會導致課程重理論輕實踐，因為沒有足夠的實驗設備，學生難以通過實驗或實際情境來體驗和理解理論知識，這種脫節使學生難以將抽象的概念和原理應用于實際情況。而真實世界的問題通常復雜多變，更需要應用多方面的知識和技能解決。沒有實踐機會，學生就缺少面對真實問題時的應對經驗，進而限制他們的問題解決能力。而且實踐活動往往更加吸引人，能夠激發學生的好奇心和探究欲，如果學生在課程中缺乏這些活動，他們的學習動機和參與度可能會大大降低。

1.4"跨學科教學資源有限，影響了學生對醫用物理學綜合應用能力的培養

跨學科教學是指將不同學科的知識、方法和技能綜合在一起，讓學生在解決問題時能夠從多角度進行思考和應用。隨著教育的發展，跨學科教學模式逐漸被認為是提高學生綜合素質的有效途徑，這種教學模式有助于培養學生的創新意識和綜合解決問題的能力。然而，實際教學過程中常常面臨教學資源有限的現實，如跨學科課程設計人才短缺、教學設施不足、教材缺乏等問題。在醫用物理學課程方面，這種限制尤為明顯，因為醫用物理學專業較為特殊，它是一個融合了物理學、醫學、工程學和生物學等多個學科的領域。這種跨學科教學需求的專業知識深厚的教師稀缺，導致難以進行高質量的教學。并且在教學資源有限的情況下，難以協調不同學科的課程內容和進度，使之能夠有效結合。

對于學生來講，實習、實驗室和臨床旁聽的機會通常有限，這限制了學生綜合實踐能力的培養。而且對于經費有限的教育機構，因實驗設備昂貴且更新換代速度快，使其很難配備最先進的實驗設備來支持學生的實踐學習，導致學生缺乏系統性的鍛煉，從而對各學科知識了解不足，無法有效地將物理原理應用到醫學領域，最終影響了學生對醫用物理學綜合應用能力的培養。

2"提升醫用物理學教學效果的策略

2.1"加強教材建設，激發學生學習動機

醫用物理學在教材建設上，更多體現的是模范式的選擇，仍然沿用較多的是傳統物理類教科書的教學內容，如對經典物理學的理論內容、推導過程的敘述，而與醫學實際應用聯系較少，且聯系的部分都在每章的最后面，使師生覺得不太重要而忽略。這樣就會導致物理和醫學脫節，達不到開設這門課的目的。

醫用物理學應該注意醫學特色，加強教材的建設，真正地把物理學和醫學結合起來［5］。首先，每一個知識點都應該在介紹物理知識的同時，加一些在醫學方面的應用，把物理規律和醫學知識緊密地聯系在一起，這樣就可以大大地豐富醫用物理學的教材內容，達到物理學和醫學融會貫通的目的。使學生感到物理學在推動現代醫學的發展，無論是過去、現在還是未來，物理學與醫學的發展和進步都是密切相關的，只有學好醫用物理學，才能成為一名合格的醫生。其次，教材必須反映最新的臨床指南和研究成果。因此，學校和出版社應該與經驗豐富的臨床醫生合作，將教材與真實的臨床案例相結合，使理論教學更具實踐意義。最后，醫用物理學作為一門交叉學科，然而現階段醫用物理學課程授課教師專業大多是物理專業，對于醫學信息的掌握不足，因此教師的不斷學習和自我提升也非常重要，只有當教師深入了解臨床實踐的最新動態，他們才能將這些知識傳授給學生，才能編寫出更適合醫學生的醫用物理教材。

2.2"開設在線開放課程和翻轉課堂，促進學生的自主學習和批判性思維能力

在線開放課程是當前教育領域的一大創新，它打破了時間和地理的限制，使學生的自主學習和批判性思維的培養成為可能。首先，在線開放課程（MOOCs）允許學生根據自己的時間表自主學習，這就需要學生自我管理和規劃學習時間，增強自主學習能力。并且在線開放課程可以為學習者提供多樣化的學習材料，包括視頻講座、閱讀材料和互動論壇，學生在對這些資源進行學習的過程中會進行主動的篩選和利用。通過篩選學習，學生不僅能夠獨立思考，還可以根據自己的學習速度和興趣定制學習計劃。其次，在線開放課程上的優質教育資源對全球學習者開放，學生和教師來自世界各地，這樣就可以與來自不同背景的學生合作，增加了跨文化交流的機會，也會激發學生的多元思維和批判性思維。

翻轉課堂是交換傳統課堂活動（如講授）和家庭作業（如練習題）的順序。在翻轉課堂中，學生在課外通過自主查閱學習來獲得知識，而在課堂上則主要進行討論、問題解決和應用練習［6］。使用翻轉課堂可以促進學生的自主學習和批判性思維能力，因為翻轉課堂中的教學活動往往更注重分析和評價，由于基礎知識的學習需要學生自己在家完成，課堂時間主要用于互動討論和擴展學習，這樣教師可以在課堂上及時回答學生的問題，與學生進行一對一的互動，使得學生能夠在教師的直接幫助下解決難點，從而有助于深化學生的理解。并且對于一些羞怯或怕在大班課堂上提問的學生，翻轉課堂提供了一個相對不受壓力的環境，可以更自由地提問和表達觀點。

2.3"引入虛擬仿真實驗技術，構建逼真的醫療環境

虛擬仿真實驗技術可以將計算機模擬與教學相結合，通過三維建模、計算機圖形學和交互設計，仿照真實世界中的實驗操作和現象，為學生提供了一個沉浸式的學習環境，使學生可以在無風險的環境中學習和實踐。虛擬仿真實驗還可以作為傳統實驗的預習或復習工具，幫助學生更好地理解實驗步驟和原理。學生甚至可以在虛擬環境中多次重復實驗，直至熟練掌握實驗技能，也方便教師對學生的學習情況進行監控和評估。虛擬仿真技術還可以作為傳統實驗的預習或復習工具，幫助學生更好地理解實驗步驟和原理。而且虛擬實驗不受時間和空間的限制，使學生可以根據自己的節奏和需要進行學習，提高學習的靈活性。

在虛擬環境中，學生可以立即得到關于他們所采取行動的正確性的反饋，幫助他們快速地學習和改進。虛擬仿真還可以模擬多種不同的醫療場景，包括一些罕見但臨床上卻很重要的情況，增加學生的臨床經驗。虛擬仿真還支持跨學科教學，如將醫學知識與工程技能結合，在模擬環境中提供一個綜合性的學習平臺，幫助學生更好地將醫學與物理學聯系起來。在高等教育和研究中，虛擬仿真技術還可以用于理論驗證、實驗演示等，幫助研究者在沒有實際條件的情況下進行科學研究，打破了傳統醫學研究教學的局限，使得學習體驗更加豐富和有效。隨著技術的不斷發展，它將繼續改變醫療教育行業的教學和實踐方法。

2.4"加強與臨床醫學等相關學科的合作，為學生提供跨學科學習的平臺和機會

醫用物理學作為一門應用物理學方法研究醫學和生物學問題的學科，它包含醫學影像學、放射治療物理、生物物理等多個子領域。要加強醫用物理學與臨床醫學等相關學科的合作，首先可以開設跨學科課程，如“醫學成像物理”可以結合物理學與放射科學的知識，由物理學和臨床醫學的教師聯合授課，使學生既理解物理原理也能了解其臨床應用。其次，可以與醫院合作建立學生實習基地，建立醫用物理學與其他學科的聯合實驗室，鼓勵并支持學生參與跨學科研究項目，讓學生有機會在實際的臨床環境中進行學習和實踐，進行臨床問題的物理分析和用物理學知識來解決生物醫學中的問題。

醫用物理學作為一門交叉學科，其課程設計最好采用跨學科的課程設計，這是一種將不同學科的理念、技能和知識結合在一起的教學策略，在教學過程中打破傳統學科間的界限，從而培養學生的批判性思維、解決問題的能力和創新能力。課程可以由多個學科的專家共同設計，確定哪些學科將被整合，并找出它們之間的聯系點，確定各學科之間共有的概念、技能或主題，并構建橋梁將這些內容整合到課程設計中。更進一步，不同學科的教授可以合作共同開設課程，比如醫學教授和工程教授合開一個醫療器械設計課程，這種協同教學能夠讓學生從多個專業角度學習，使學生能夠系統地理解醫學的多個方面。

還可以組織案例討論會，邀請不同學科的專業人士指導學生分析真實病例，通過多角度的討論和分析促進綜合思維能力的培養。或者定期邀請醫學領域的專家來進行講座或研討，增進學生對最新臨床研究和醫療技術的了解。鼓勵學生將自己的研究通過論文或會議發表，以及參與學術討論，通過溝通與合作培養跨學科的研究能力。建立由多個學科組成的聯盟，為學生提供一個學術交流的網絡平臺，促進知識和資源的共享。

結語

醫用物理學教學質量的提升需要不斷創新教學方法與手段，充分融合現代科技。通過構建互動性強、情境真實、技術先進的教學環境，可以有效激發學生的學習興趣，提高教學質量，并培養學生的綜合應用能力。隨著醫用物理學與其他學科的不斷交叉融合，學生能夠獲得全面的教育，培養在未來臨床實踐和科研工作中所需的各種技能和思維方式，這不僅能讓學生從多個角度了解醫學，也為日后的職業生涯打下堅實的基礎。未來的醫學教育必將呈現出更加豐富多元的面貌。

參考文獻：

［1］王鑫鑫，鄭旭東，呂珍龍，等.醫用物理學教學現狀分析及幾點建議［J］.科技風，2022（5）：2628.

［2］吳靜，蔡興華，張鵬程.醫學物理學課程內容改革初探［J］.鄖陽醫學院學報，2005，24（4）：249，245.

［3］張婷，陳濤，王永昶，等.《醫用物理學》課程教學改革的實踐探索［J］.中國醫學物理學雜志，2012，29（05）：37123714.

［4］苗麗華，隋麗麗.依托醫用物理學課程提升醫學生創新能力的實踐［J］.中國教育技術裝備，2023（15）：8789.

［5］鄧娜，趙立，孔令奇.跨學科應用型課程教材建設的探索［J］.課程教育研究，2017（52）：27.

［6］趙占娟，楊焱惜，李蕾，等.“翻轉課堂”教學改革在醫用物理學中的應用［J］.物理通報，2020（07）：1316.

作者簡介：宋長寶（1992—"），男，漢族，黑龍江大慶人，碩士研究生，實驗師，研究方向：生物醫學工程和神經科學。