生物力学课程教学中的多媒体应用探讨

2020-02-16傅怡丁皓

生物医学工程学进展 2020年1期

傅怡 ,丁皓

1.上海健康医学院协同科研中心(上海，201318)2.上海健康医学院医疗器械学院(上海，201318)

0 引言

生物力学是20世纪60年代兴起的一门学科，多学科交叉是其鲜明的特点。在冯元桢先生的带领下[1]，生物力学于20世纪70年代末在我国起步并蓬勃发展，将生物学、医学、力学、材料学、数学等众多学科有机联系起来，应用到临床基础研究与应用中。与此同时，生物力学的教学也得到了持续发展，从教学内容和教学形式上都有了不少的改进。近年来，随着计算技术的发展，教学手段发生了翻天覆地的变化，从单一的板书到课程幻灯片，从图片展示到音频视频的应用，从老师的单独讲解到开展课堂小组讨论，从单纯的知识点阐述到项目导向性教学。如何利用好各种教学手段，是当前教学改革中的一个重要方面。作者从教学体验出发，以多媒体这一手段为主要研究对象，对生物力学课程教学中的多媒体应用进行探讨，以期提高生物力学课程的教学效果。

1 生物力学教改现状

目前有多个高校开展了“生物力学”这门课程，由于各个学校的生物力学发展历史和侧重点的不同，其教学内容也有不同。课程教学改革主要从三个方面来进行：教学内容、教学方法和评价方法[2]。在教学内容改革方面，需要考虑以下方面： (1)教材的选择和编写，可根据授课学生的专业侧重点选择不同的教材，如运动专业可选择专门的《运动生物力学高级教程》[3]，生物医学工程专业可选择《生物力学——从基础到前沿》[4]；也可根据实际情况来编写合适的教材及习题集[5]。(2)授课学生的专业和已学课程知识背景，如生物医学工程专业和口腔临床专业学生所掌握的背景知识不同，生物力学在专业方向的应用也不同。(3)授课学生的层次，如本科生和研究生教学的侧重点会有所不同，本科生可重点放在基础知识的讲解，而研究生的重点可放在生物力学研究手段在专题研究中的应用和最新研究成果。从教学方法来说，生物力学课程教学可以“多管齐下”[6]。对于生物学和医学知识，可采用多媒体手段增加趣味性，让学生有直观的印象。对于力学和数学基础知识，在公式的推导和使用时则采取传统板书。此外还可引入小组讨论法和案例分析法，激发学生的主观能动性，针对具体的研究课题来进行项目为主导的学习，将PBL(Problem-Based Learning)教学方法充分融入到课堂及课后的教学中。还可在理论教学为主的基础上，加入恰当的实践教学环节，让学生对生物力学相关研究手段“看得见”、 “摸得着”，加深印象和理解。在教学评价方面，也可采取习题、课后开放式问题、实验和笔试相结合的方式，从多方面来考察学生对生物力学这门课程的掌握程度，反映教学效果。

2 多媒体教学应用现状

随着计算机水平的普及，教育信息化水平的提高，多媒体以直观性、动态性、交互性、可重复性、信息具体化和容量大等优点，已经成为一种常态化的教学方式[7]，但在不同课程的应用中呈现不同的状态[8]。多媒体的介质已经从20世纪80年代的幻灯、投影和录像等设备，发展为如今的多媒体计算机，教师在进行教学的时候主要依靠提前准备的多媒体课件来进行知识的展示和讲解。无论是在中小学的基础教育，如语文、英语和数学，还是在大学的各种专业课程中，多媒体已经逐渐取代传统的板书得到广泛的应用。

3 生物力学课程教学中多媒体的选择及其优缺点

由于生物力学的学科特点，笔者选取了以多媒体手段为主，以板书为辅，配合实践的教学方式，对生物医学工程专业(专升本)的学生进行生物力学本科教学。为了激发学生的兴趣，在第一次教学课程中选取了大量的图片、动画和视频资料，以“生物力学是什么”， “生物医学可以研究什么”， “生物力学是如何发展的”等问题的提出，引导学生对生物力学及其研究产生一个直观的认识。在了解学生所掌握背景知识的基础上，观察学生第一堂课的反映，并在教学的过程中不断根据实际情况进行调整。在教学过程中，有以下体会：

(1) 多媒体资源的获取及选择

由于生物力学课程内容广泛，涉及到多项生物学和医学背景知识，结合对生物医学工程专业(专升本)学生的原专业进行了调查，发现有超过一半的同学几乎没有相关背景，为了让学生在短时间内对相关知识有多了解，本文作者选取了图片、动画和视频这三种媒介。在搜集资源的过程中发现，图片的资源丰富且获取容易，能选出高质量、有代表性的、信息齐全的符合要求图片。视频资源也较多，但是质量参差不齐，且合适的中文资源非常少，因此所选取的主要是英文视频，来源广泛，有生物医药类公司的科普视频，生物力学产品公司的产品原理和应用介绍视频，还有可汗学院的基础知识视频等。动画资源则比较匮乏，且优秀的资源均来自国外网站。由此也反映出，我国在教学资源的制作方面还有很长的路要走，课程建设的道路任重而道远。

(2) 多媒体应用在教学中的优点

与传统板书相比，多媒体的展示有很多优点。以不同的多媒体媒介为例展开来说： ①文字展示，在PowerPoint幻灯片中，可以采用Smartart插件制作各种流程图、关系图、列表图和层次图，丰富的颜色可以凸显重点文字和内容，使得层次分明，视觉效果较好。②图片展示，在讲解细胞形态和器官结构时，静态图片能够直观、系统和清晰地展示各部分的结构、功能和特点，不但方便教师的讲解，也有利于学生的理解。③视频展示，在介绍一些生命体内的生理或病理过程、相关技术原理和相关仪器的使用等内容时，借助视频的动态展示，能让教学内容生动化具象化，视频所带的音频解说也使得学生在观看视频的同时能够加深对内容的理解。④动画展示，动画通常具有更强的趣味性，能激发学生的学习兴趣，可以将复杂的原理技术等用易于理解的方式展现在学生面前。除此以外，与传统板书相比，多媒体应用还有信息量大，便于课后复习点优势。

4 生物力学课程多媒体教学应注意的问题

正因为多媒体应用具有信息量大的特点，在教学的过程中，如何把握一个“度”变得十分关键，稍不注意就会被PPT牵着走，教学内容太多而无重点，跟学生缺乏交流，没有足够的时间让学生消化新学知识，并最终影响到教学效果。结合自身的教学体验，作者认为有以下几点需要注意的地方： ①PPT上的文字要尽量简化，突出内容的重点，讲课时要注意和学生互动，随时观察学生的反应判断教学效果。②单张PPT上的图片不宜过多，尤其是细节很多的图片，需要展示清楚，并花足够的时间来讲解。③针对所选视频和动画均为英语音频，根据需要可采取多遍放映的方式，第一遍让学生主要关注图像内容，第二遍在学生对图像内容有所了解的前提下，进行中文讲解；或者在放映视频时比较关键环节进行暂停并用中文做讲解，随时观察学生的反应。基于以上考虑，在课堂上使用的视频和动画的长度都不宜过长，简短展示目的可选取不超过1分钟，知识点较多的视频也不宜超过5分钟，这样学生能保持一个比较好的学习状态，课后用于扩展或复习的视频资料则可以不受此限制。此外，在多媒体应用为主的课堂教学中，遇到公式或简单图形需要展示的时候，采取传统板书作为辅助手段，能够有助于把握课堂节奏，做到“有张有弛”。