医学物理学混合式课程教学模式的构建与实践研究*

2021-04-22王淑婷贾文慧杨秀如刘东华闫慧娟

广西物理 2021年4期

任武，魏欢，王淑婷，贾文慧，杨秀如，刘东华†，闫慧娟

(1.新乡医学院，医学工程学院，河南省神经传感与控制工程技术研究中心，新乡市智能康复设备工程技术研究中心河南新乡 453003；2.新乡医学院药学院河南新乡 453003)

1 引言

医学物理学是物理学应用于医学实践的物理学分支[1]，在教学实践中占据着重要位置[2-3]。国内外研究现状如下：Woo Milton K等人使用互联网为工具，探索了医学物理学实时交互式远程教育[4];W.V.Mayneord对医学物理学的教与学进行了探讨[5];Jeannie H等人指出亚洲-大洋洲大学在医学物理学课程内容、持续时间和学生概况方面差异很大，需要制定区域课程模式来统一标准[6];钟洋等人就医学物理学的教学内容及方法等方面进行探讨，旨在追求创新、加强应用[7];李光仲等人将计算机模拟技术应用于医学物理学教学过程，激发了学生学习兴趣，提高了课堂教学效率[8];王光昶等人将案例教学模式引入到《医学物理学》课程中，以培养具有创新精神和创新能力的医学人才[9]。

混合式课程教学已得到广泛应用，如厉旭云等探讨了生理科学实验课程线上、线下混合教学模式的学习效果，结果证明该模式有利于培养学生的自主学习和实践探究素养[10]；张策等人基于MOOC平台，给出了重塑教与学关系的线上、线下课堂相结合的混合式教学范式[11]；洪杰等构建了基于翻转课堂的线上线下混合式课程教学模式[12]；葛福鸿等对基于UMU互动学习平台开展的某小学语文混合式教学进行了研究，验证了混合式教学的优越性[13]；郭艳燕对程序设计实验课程进行混合式教学改革，实验教学效果得到提升[14]；Usova等在混合课程结构概念阐述基础上，对混合课程的开发和实施提供了建议[15]。

综上，国内外关于医学物理学教学改革的研究并不多，混合式教学研究成果虽多，但在医学院校医学物理学教与学中的应用几乎没有，因此，有必要对医学物理学混合式课程教学模式进行研究和探索。

新乡医学院医学物理学课程在近十年发展中取得了不少成绩[16]，但仍存在一定问题，如学生基础参差不齐，两极分化严重;教学内容专业性强[17]，难以激发学生学习兴趣;学时限制[18]，使学生不能深度学习钻研;实验课程以验证性为主[19]，去在一定程度影响了学生工程实践应用能力。本文基于新乡医学院医学物理学教学现状，将翻转课堂融入医学物理学教学实践的各个环节，以达到物理工程和医学教育结合的目的[20]，为新时代培养“医工融通”的复合型人才奠定基础。

2 基于翻转课堂的混合式课程教学模式

结合医学物理学课程特点，借鉴笔者多年的教学经验，本文构建了基于翻转课堂的混合式课程教学模式。对于理论课，课前教师线上发布学习任务，学生自主学习，掌握基础知识；课内教师线下教学，以翻转课堂为依托，采取多样教学形式，促进对生对知识的内化；课后归纳总结，拓展提升。对于实验课，课前学生线上预习，课中实行“学生先做-老师再讲”的翻转模式，课后线上拓展与提升，考核采用新型考核模式。该体系将线上和线下、课内和课外有机结合，在充分利用“超星学习通”平台的基础上，将翻转课堂融入教学过程，有助于学生在学习过程中逐步掌握科学的思维方法，培养学生分析和解决问题的能力。基于翻转课堂的线上线下混合式课程教学模式实施流程，如图1所示。

图1 基于翻转课堂的线上线下混合式课程教学模式

2.1 线上学习

医学物理学内容缜密，抽象思维要求高，尤其是涉及到微观结构和动态过程的内容，一直都是学生学习的重点和难点。运用现代技术将医学物理学传统课程和互联网技术进行交汇融合，化抽象为具体，促使学生主动思考、分析和探索。课前一周由教师在学习通平台发布课前任务，学生阅读学习资料，观看微课视频，通过自主学习，掌握基础知识，并经预试讲，在教师严把关基础上，为课上的个人展示做准备。线上学习环节具体实施如图2所示。

图2 线上学习环节具体实施

2.2 课堂翻转

课堂教学活动主要可分为互讲互评、互问互答、知识传授、辩论解答、实践共研、汇报总结这六种。知识传授，即老师对重难点知识进行精准讲解和深度剖析；互讲互评是让学生展示出学习成果，实现交互学习；互问互答是知识巩固环节，以培养学生的良性竞争意识；辩论解答主要是针对前沿科研信息进行分组辩论，培养学生知识探索和创新能力；实践共研是为了使学生对未涉足领域提出想法，建立项目，提升学生发现、探索问题的能力；汇报总结，即学生根据学习计划和目标完成情况进行自评和他评。在实施过程中，教师根据学生掌握的具体情况，利用设计者角色把教学策略、教学方法等优化结合，将翻转课堂渗透到“线上+线下”教学体系中，提高教学效果。课堂具体实施如图3所示。

图3 课堂具体实施

2.3 课后拓展与提升

课后，学生借助学习通平台继续讨论课堂上未能充分展开或尚未解决的议题。在重温个人学习过程、课堂讨论和小组评议等内容后，经认真整理，在学习通平台上提交个人总结报告，分享自己感兴趣的资料，并展示自己在整理过程中出现的新想法，互助学习，以拓展提升知识面，为下一次课程的开展做准备。

2.4 实验课程翻转

针对实验课程，我们提出了基于PBL的、与学习通平台相结合的医学物理学实验改革方案。PBL（Problem based learning）即基于问题的学习。本文根据医学类专业实际情况，构建混合式课程教学模式，以培养学生团队协作、探索总结等能力。图4为医学物理学实验课上课情况。具体实施过程如下：

图4 医学物理学实验课

课前：老师提前准备实验所需材料并通过学习通平台发布。材料中包含一个涉及本次实验的起源及其在医学中的具体应用的短视频、一个说明仪器使用规范的短视频。通过观看视频让学生充分了解实验所涉及仪器的使用规范和每次实验的实验内容及过程，激发学生学习兴趣。并设计一个基于实验中心的问题，让学生课前进行小组讨论，提出解决方案，留待课上展示。

课中：首先，每个小组派代表发言，讨论课前发布的问题，教师同步进行指导和点评；随后，发放只有大致步骤的实验讲义，学生以小组为单位，根据自己的理解及同组人的意见动手做实验，老师在一旁观察，记录下每个小组存在的问题。然后，发放完整版实验讲义，老师先讲解并演示实验过程，在此过程中一部分同学的问题会得到解决，演示完成后，集中解决剩余问题。

课后：学生通过学习通上的班级群提出的疑问，或是分享相关的前沿知识、最新成果等。老师则负责引导答疑，实时掌握学生对实验的理解及吸收情况，并为下次实验课程做准备。

2.5 课程考核方式改革

本文基于学习通平台，采取“线上+线下”、“师评-自评-生评”三位一体的多维度评价体系。师评，即学习通教师端考核系统，包括签到、课程音视频、作业、章节测试、讨论、线下考试等。教师自主为考核选项设置权重，将线下得分录入系统，得出最后分数。线下考试须达到及格分，否则就算总成绩达到及格分也不算通过。生评，即每次课程结束后，学生在超星学习通的班级群内互评等级，可分为优、良、差三种，最后由老师汇总，取多次等级评定的平均分并赋予相应分数（例如，优对应5分，良对应3分，差对应2分）。自评，即老师给出一个相应的分数范围（可为0～5分），学生根据对自己在医用物理学课程上满意程度给自己打分。成绩考核模式如图5所示。

图5 成绩考核模式

3 教学效果分析

本研究针对新乡医学院临床、临定等10 个专业开展了2017-2018 学年、2018-2019 学年连续两年的基于翻转课堂的混合式课程教学模式的教学实践，以2016-2017 学年学生未进行翻转课堂教学时的情况为参考，结论如下：

(1)表1 说明了具体实施翻转课堂的院系、专业、班级。图6 显示了2016-2017 学年、2017-2018 学年及2018-2019 学年各班级的人数分布，结果显示，每年各班级的人数虽有变动，但变动不大，可见，本次实验在一定程度上是科学的。

图6 各班级人数分布

表1 医学物理学翻转课堂所涉及院系、专业、班级

(2)表2、表3、表4 分别展现了2016-2017 学年、2017-2018 学年、2018-2019 学年各班级的平均成绩、及格率、最高成绩、最低成绩。对于平均成绩，一方面，翻转前后，学生的平均成绩并没有大的变动，而翻转后学生的平均成绩在不同班级间反而波动较大，这主要由于各专业学生基础不一，以临床专业为代表的学生入学成绩普遍较高，而预防、临定则较低，这在一定程度上影响了班级间平均成绩的分布，同时，这也说明该教学模式可以拉大学生间的差距，使成绩更好地反映出学生的努力程度；另一方面，2017-2018 学年、2018-2019 学年学生的平均成绩相较2016-2017 学年反而有所下降，这在一方面说明教师需注意在充分掌握学生学习情况的基础上，掌握翻转课堂在运用中的难度。对于最高、最低成绩，翻转后学生的最高成绩表现为，在同一届中，成绩高的班级表现出成绩更高的趋势，而成绩差的班级表现出成绩更差的趋势，这说明课程改革在学习程度较好的同学间比较适用，而对于学习程度相对较差的同学，教师需依据实际，不断尝试新的教学模式。图7、图8 和图9 可以对此结论加以印证。图7、图8 和图9 分别表示2016-2017 学年、2017-2018学年、2018-2019 学年临床17-18 班与临定1-2 班成绩对比。为了保持人数一致，在两个班内随机抽取49 名学生进行数据统计。临床17-18 班是在临床1-32 班中随机抽取的，代表了学习程度相对较好同学；临定1-2班是学习程度相对较差的同学的代表。