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基于智慧教室的医用物理学课程教学方法的研究
摘要：作者利用智慧教室信息技术功能,研究适合于医科院校的医用物理学课程“线上线下混合式”教学模式,提出“引导交互式”教学方法。该模式是一种“以学生为主体、教师为辅,引导解答作用”的新型教学方式。课前通过网络推送资料让学生进行自主学习;课中由教师引导提问,师生、学生间交互式讨论学习;课后及时推送习题、前言知识,拓宽学习的深度和广度,以达到培养学生自主学习能力、激发学生学习医用物理兴趣、提高学生综合素质的目的。
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继2008年智慧全球概念提出以来，高校智慧教室的建设逐渐成为焦点[1]。智慧教室主要是利用计算机技术、互联网技术、云计算技术和智能技术等构建、促进学生学习知识的智慧物理空间和数据空间。智慧教室可以实现本地与远程结合，改变人与人的交互方式，促进学生开放化、自主式、交互式学习，但也需要改变传统的教学方式，即改变“老师负责讲，学生负责听”的传统教学模式，强调老师和学生之间、学生和学生之间的全新交互式的学习模式[2]。
针对当前发展趋势，中国人民解放军陆军军医大学建设了多间智慧教室，教室包含爱课堂V3、多媒体系统、鸿合直录播系统及其他控制系统[3]，具有良好的教学辅助功能，在学生学习进度调控、互动式教学中体现了巨大优势，为各课程的信息化教学改革提供了有利条件。本教研室所承担的医用物理学，一直秉承传统的教学方法，采取老师为主体的讲授模式。在此背景下，需要从“以教师为中心”的传统教育模式转变为“以学生为中心”的现代智慧模式[4]。为改革教学方法手段，以智慧教室为载体，作者提出了“线上线下混合式、问题导向交互式”的新型教学方法，力争改善学生被动接受物理知识、缺乏物理学习兴趣、课堂上师生间缺乏交流等现状[5]，激发学生学习医用物理课程的兴趣，调动学生学习积极性、自主性，促进学生和学生之间、学生和老师之间的交流，培养学生的创新性和利用信息技术的能力。
1、医用物理学课程的现状与问题
医用物理学是面向全校各专业开设的一门重要的公共基础课程，能为学生后续学习医学课程打好必要的物理基础，帮助学生建立创新型思维能力和科学世界观。经过科室全体教师的不懈努力，本课程在教学积累了一定经验。然而，随着时代的发展，信息技术的广泛运用，社会对创新型人才的需求增加，这对医科院校的医用物理学课程提出了新要求。采用传统教学方式会制约学生自主性学习模式的培养，需要结合智慧教室的网络技术，改变教学内容、教学方法及教学评价方式。
1.1教学内容与学时的矛盾
随着教学改革的深入，医科院校的教学体系发生较大的变化，医学专业课程相应增加，加上本校的特殊性，学生需进行大量的体能训练，学习时间相对较少。医用物理学作为公共基础课，课时被压缩了近1/3，面临巨大的考验。如何在较少的课堂时间内，传授比原先更广、更多的物理知识，培养学生的创新思维能力，使物理知识与新技术和新研究成果相结合，与学生医学专业相结合，成为本课程教学改革中急需解决的难题。
1.2大部分学生缺乏物理学习主动性
医学专业学生课程任务繁重，而本校学生的就业基本以定向为主，医用物理学对于学生实用性较低，跟工作直接相关性不大，导致部分学生对本课程学习积极性不高。物理学课程本身具有很强的逻辑性，要求思维严密，具有较高的数学能力，这也会使部分理科基础较差的学生产生畏难心理[6]。上述两方面原因使学生普遍对物理学习缺乏主动性。如何让不同层次的学生对物理学习产生浓厚兴趣，培养其自主学习能力、创新思维能力，是教学模式改革的新考验。
1.3以教师为主的教学模式
目前，本校医用物理学课程教学仍然是以教师为主。课程课时较少，但是内容覆盖了力、波动、电学、光学、原子物理、量子力学等相关章节，内容广泛，要求掌握的知识点较多，因此，教师基本都是利用课堂时间重点讲授物理概念、原理、定律等理论知识，较少涉及具体医学应用、物理前沿知识。在灌输理论知识中，学生明显接受的积极性不高，效果不好，并没有完全达到培养学生创新思维能力的目的。结合这些现状，可以利用学校智慧教室的网络技术，对传统教学方式进行改革，利用信息技术功能，实现以学生为主的“引导交互式”学习模式，增强学生学习物理的参与性。
2、基于智慧教室“引导交互式”教学模式的研究
针对医用物理学课程存在的问题和现状，作者利用学校新建的智慧教室，将信息技术的优势融于教学中，培养学生的学习兴趣、创新能力，构建出“引导交互式”的教学新模式。
2.1“引导交互式”教学模式的内涵
经过十多年的探索和研究，全球智慧化教室已经有了长足的发展[7]。我国大力开展新兴信息化教学改革、智慧教室的建设，鼓励高校积极从“以教师为主”的传统讲授式教学方式，改为信息化、智慧化教学。目前，慕课、爱课程、微课堂等网络资源的发展比较成熟[8]，线上公开课程资源十分丰富，这些有利条件都推动了“线上线下结合”“引导交互式”教学模式的发展[9]。
“引导交互式”教学模式并不是完全摒弃传统教学模式，而是将传统讲授式的教学与信息技术相结合，既发挥网上资源优势，又发挥教师引导、重点讲授的作用，实现由传统的教师灌输式教学转向以学生为主体的自主式学习，增强学生间、师生间、学生与平台间的互动交流，激发学生学习物理的兴趣，增进学生学习的深度和广度，营造自主、活跃的学习氛围，努力培养学生的创新能力、信息素养，提高人才培养的质量。
“线上线下混合式”“引导交互式”的新型教学方法，与医用物理学课程相结合，针对临床等专业进行小班化授课实践。根据学生需要掌握的知识内容，利用慕课、爱课程、微课程等丰富的网络资源，教师引导和推送相应的章节内容、公开课视频，学生在课前课后进行线上线下自主学习，教师在课上拆分重点、难点进行分析，问题引导，学生分4～5人组成小组讨论[10]。得出研讨结论后，教师再进行点评及一对一交流的交互式学习。课后教师利用智慧化信息平台及时推送复习资料、物理前沿知识，提高学生的学习深度和广度。最后，根据课上课下学生交流讨论数据，可以阶段性地考核学生理解物理学知识的情况，调整教学内容和研讨案例等，增强学生的学习积极性，增加师生间、学生间、学生与平台间的交流互动，提高学习效果，培养学生自主学习、利用信息化技术的能力。
在具体的医用物理学授课中，以X射线章节为例，教师在课堂上提出了如下问题引导学生思考：（1）连续X射线和标识X射线产生的机制是什么（经典、量子解释），在医学及其他方面有什么应用？（2）如何用X射线来分析原子结构和物质化学样品成分？（3)X射线的性质有哪些，与X成像有关的性质有哪些？进一步阐述其应用及危害。（4）差异不大的组织器官如何成像？（5)X射线除了用于骨骼检查外，如何推广到心血管科、神经内科、消化科？课前先将问题布置给学生，学生们自己进行预习，查找相关资料。课堂上，分组进行充分讨论，形成结论并请代表讲解发言[11]。学生补充，教师总结，使得这一章节知识得以掌握并拓宽学生的知识深度。与传统教学方式相比，学生学习物理的兴趣明显增强，课堂互动的参与度更高，教学效果得到明显提高。
2.2“引导交互式”教学模式的研究内容
根据医用物理学课程教学目标，充分利用智慧化教室中爱课堂、直播视频、大数据网络资源，重新组合医用物理学课程的教学内容。选取山东大学、东南大学等精品医用物理学公开课程视频内容，收集整理物理学前沿知识，结合医学应用，将这些素材按照力学、电学、热学、光学、原子物理、量子力学等类别整理出来，用于医用物理学智慧化教室的教学中。
重新制作PPT课件，提出问题引导学员进行课前预习，推送课前预习资料和公开课教学视频让学生进行线上学习。根据培养目标，作者精心选取了山东大学的医用物理学公开课为主的线上预习视频，取得了较好的教学效果。学生在课堂上对难点内容的理解更为容易、深刻。结合每次课程重难点知识，进行课堂分析和讲解，将大的知识点进行拆分，根据知识点巧妙设计课堂问题和案例，让学生进行课堂分组讨论。课堂上，让每名学生都能得到公平学习、交流及个性化发展的机会。利用智慧教室信息技术功能，储存和分析学生讨论交流的观点和结论，及时将小组结论和个人观点通过终端网络平台推送给老师及学生。老师根据情况及时进行指导和交流，学生间也可以相互交流和学习。课后，利用网络及时将复习资料、相关物理前沿知识推送出去，另生成学生的学习报告，及时分析和掌握学员的学习情况，充分调动学员的学习自主性，增强师生间、学生间的互动性，提高学生的综合能力。
利用智慧化教室视频资料和网络数据，了解学生的学习情况，针对学员开展调查问卷，完善课程设计方案、PPT、研讨问题和内容、习题等资料，推送学生感兴趣的物理知识资料、医学应用案例、视频等，优化课堂教学内容。
2.3“引导交互式”教学模式评价方式研究
作者所提出的教学模式在传统教学课程评价基础上进行了优化，改变了单一利用课程期末成绩评价学生学习情况和教师教学情况的方式，增加了教学过程中评价学生学习效果及教师教学情况的方式，增加了学生课前网络预习、课堂研讨、课后评价环节，依据智慧教室内网络数据、视频资料、学生交流讨论情况及提交的研讨报告，及时评价学生的自主学习能力及综合素质[12]。医用物理学课程成绩最终由平时成绩、研讨成绩、实验成绩、期末成绩组成，加大学生研讨成绩的比重，以此来全面评价学生学习能力[13]。
3、小结
基于智慧教室的“线上线下混合式”“引导交互式”医用物理学课程教学模式改革，是将传统教学模式转变为以学生为主、教师起引导作用的新型教学模式。该模式充分利用线上公开课等教学资源，让学生课前进行线上线下学习；然后利用智慧教室信息化技术，实现以学生为主的课堂测试和讨论，教师根据学生测试和讨论情况，进行指导和重难点讲解。该教学方法充分调动了学生学习物理的积极性和主动性，使医用物理学教学的时间和空间都得到了延伸，教学内容得到了扩展，充分解决了教学内容扩展和课时压缩的难题。在教师的引导下，学生利用信息技术和网络资源进行自主研究的能力得到了提高，创新意识和创新思维也得到了培养和训练，为其后续医学课程的学习打牢了基础。
参考文献:
[1]余钢,郭衍超﹒地方本科院校智慧教学的关键问题思考[J]﹒湖北理工学院学报,2020,(37)5:76-80.
[3]李刚,王晨平,甄家欢﹒智慧教室在药剂学专业课程教学中的应用研究[J]﹒中国医药导报,2020,19(17):62-65.
[4]宋逢泉,李国祥,赵瑛等﹒从创新创业视角谈大学物理混合式教学模式改革[J].物理通报,2018(8):5-8.
[6]蒋立兵,毛齐明,万真,等.智慧教室促进高校课堂教学变革的绩效研究[J].中国电化教育,2018(6):53-57.
[7]杨亚玲﹒大学物理课程研究性教学模式的探索与实践[J]﹒物理通报,2019(11);24-27.
[8]刘海兰,顾牡,吴天刚,等."大学物理"课程在线混合式教学的改革与实践[J].物理与工程,2020,30(4):3-11.
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[10]孙燕云,何钰,吴平,等﹒大学物理线上线下混合式大班教学模式初探[J].物理与工程,2019,29(5):85-89.
文章来源：莫增,孙丽丽,李振声,贾兰.基于智慧教室的医用物理学课程教学方法的研究[J].现代医药卫生,2021(14):2491-2493.
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