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对医药专业物理课程的几点看法
摘要:医药专业物理课程除传授物理学知识外,在培养学生的科学素质方面也具有重要作用。本文对医药专业物理课程教学中物理教师普遍关心的一些问题提出了个人的看法,涉及医药专业物理课程的名称、医药专业物理课程的作用和内容、P B L教学和双语教学、教学基本要求、医药专业物理课程的建设和改革等方面。医药专业物理课程应坚持课程的物理气息并提倡教学形式的多样化。
关键词:医药专业物理课程;教学改革;科学素质
前言
据不完全统计目前国内4 0所综合性大学设有医药专业,此外还有8 O所医药类普通高等学校。这些学校绝大部分都为医药专业学生开设物理学理论及实验课程,经过多年的教学实践和医药院校物理教师的不懈努力,国内医药专业物理课程已经初步形成了具有自己风格和特点的教学体系,特别是在理论课及实验课教学中都涉及了许多物理学在医药学中应用方
面的内容,许多学校除物理基础课程外,还开设了一门或多门与医药学相关的选修课。但医药专业物理课程也还存在一些问题,在医药院校物理课程一般不受重视。理论课及实验课的学时普遍较少,而且缺乏必要的教学规范,部分教师的教学理念有待提高。笔者1 9 9 8年起即在中国生物医学工程学会医学物理分会中负责医学物理教育专业委员会的工作;自2 0 0 3年起参加了教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会的工作,2 0 0 9年参加了教育部高等学校医药公共基础课程教学指导委员会自然科学课程教学指导分委员会的部分组织工作;并在上述2个教学指导分委员会组建的医药类物理课程教学研究协作组中任组长。因此对国内物理基础课程的建设与改革、医药专业物理课程的教学现状及国家对高等学校基础课程教学的政策精神有比较全面的了解,感觉有责任也有必要在此就医药专业物理课程谈一些个人的看法,供大家参考。
1医药专业物理课程的名称
上个世纪医药专业物理课程一般冠以物理学或医用物理学的名称。只是在本世纪初国内院校合并的背景下一本在医学院校使用甚广的规划教材将书名从《医用物理学》改为《医学物理学》【1]开始,相当一些院校将医药专业物理课程的名称改为医学物理学。除了名称更响亮、更时髦外,内容仍是以力、热声、光、电、近代物理为主的大学物理学,殊不知在国外医学物理学是不同于物理学的一门独立学科。医学物理学是将物理学的原理和方法应用于人类疾病的预防、诊断、治疗和保健的一门交叉学科,主要包括放疗物理、影像物理、核医学物理和保健物理等内容,与我们讲的大学物理完全不同。在国内努力发展医学物理学专
业教育的现在,将医药专业物理基础课程纷纷改称为医学物理学已经造成了混乱的局面,翻开近年出版的各种版本的《医学物理学》教材,绝大部分名不副实;打开我们这本《中国医学物理学杂志》,也经常发现一些文章明明是讨论物理课程的教学,却冠以医学物理的名称。大家都知道为生物学专业学生开设的物理课程不能称为生物物理学,那么岂能把为医学生开
设的物理学课程就称为医学物理学?这种局面发展下去将严重影响医学物理学学科在国内的发展及国际交流。因此我呼吁各位大学物理教材的主编们不要再使用《医学物理学》作为书名;并建议至少在我们的杂志上,讨论物理课程教学的论文如果冠以医学物理学字样一律不予录用。同时我认为考虑到中国医学物理分会的历史及其发展,医学物理教育应包括医学物理学专业教育、医药专业的物理基础课程教学以及医学物理学的继续教育和在职培训等3个方面。现在我们杂志关于医学物理学专业教育、继续教育和在职培训的文章还很少,在此也希望已经开设医学物理学专业的学校积极就医学物理学的课程建设、教学改革等内容踊跃投稿。
2医药专业物理课程的作用
物理课程在医药人才培养中起什么样的作用,医药专业的物理课程是以后续课程的需要为主还是以培养医学生的科学素质为主?我们简单回顾一下我国医学教育的历史,北京大学医学部的前身是1 9 1 2年1 0月2 6日正式诞生的中国第一所国立西医学校一一国立北京医学专门学校,同年l 1月教育部公布的《医学专门学校规程令》规定了北京医学专门学校开设的4 8门课程,其中就包括物理学(1 9 2 3年才增加数学课程)。即从国内正规医学教育开始物理学就一直是医学生学习的课程之一。而在1 9 1 2年,后来大量应用于医学的X射线和放射性发现不过十几年,发现心电图原理、提出眼睛屈光学理论也只有二十多年,物理学在医学中的应用远不如现在普及.因此当时开设物理学课程的目的显然不是为医学课程服务的。物理学研究物质世界最基本的运动与变化的现象及其规律,任何复杂的、高级的物质运动和变化。包括化学的、生物的和地学的运动、变化都是由最基本的物理运动和变化构成的。因此,物理学是一切自然科学或物质科学的基础,物理学的研究和思维方法贯穿渗透在所有自然科学研究中。学习物理学对形成人的正确科学思维能力和提高科学素养发挥着重要作用。具体到医学教育,物理学的修养是医学生建立实事求是的、科学的理性思维素养的一条重要途径。这可能才是在医药专业开设物理课程的初衷。在我国高等教育已迈进“大众化”发展阶段的今天,更应以提高全民科学素养的眼光关注物理课程在人才培养中的作用,推动医药专业物理课程的建设。正如全国高等学校教学研究会副理事长、教育部高等学校文化素
质教育指导委员会顾问、原北京大学常务副校长王义道教授在《医用物理学实验》圆序中写到的:物理课程“带给医学生的不仅是一种从事医药事业的手段和工具,更是一种对追求科学的人生态度和人生的科学态度的启示。”
3医药专业物理课程的内容
本质上医药专业物理课程与理工类物理基础课程没有区别,都是大学物理学或普通物理学。但由于医药专业的特点一是与理工类学生相比医药专业学生的专业意识非常强,二是医药专业物理课学时非常少(理论课平均学时5 9,实验课平均学时2 6)[3 1,使针对医药专业学生讲授的物理课程在内容上与理工类物理基础课程出现了差别。医药专业物理课程既要考
虑医学生的专业需要,又不得不在内容上进行删减。随着医药专业物理课程学时的不断减少。医药专业物理课程讲什么的问题越来越突出。我们认为医药专业的物理课程应以物理学的基本概念、基本规律和基本方法为主,而且应该增加近代物理内容的比重,物理在医学中的应用可以点到为止。可能许多医学院校的物理教师会说:心电图、X射线、超声、跟腈屈光、激光、磁共振、等等对医学生很重要。这些内容对医学生确实是有用的,但是我认为物质世界最基本的运动变化的现象及其规律,以及物理学的研究和思维方法比那些具体的知识对医学生更加重要。因为。心电图物理课上不讲,生理课上还有机会讲;眼睛的屈光在眼科学习时也会讲到,……;但是量子论和相对论在物理课上不讲,可能今后就再也没有老师讲了。其实,如果学生毕业后不在眼科工作,眼睛的屈光对他又有多大作用?即使物理课上不讲X射线,难道学生将来就无法胜任放射科或影像科的工作吗?至少我们北大医学部的物理课程中就从来没有讲过X射线一章。假如医药专业的物理课程有足够的学时(1 4 0左右),
在讲授物理学基本规律和基本方法的基础上介绍物理学在医学中的一些实际应用是最好的选择,但现实情况是医药专业物理课程平均学时不足6 0,而且超过8 2%的医学院校物理课程学时数均在7 O学时以下。在这种情况下,如果物理课上心电图、X射线、超声、激光、磁共振、等等都要讲,那么还有多少时间讲授物理学的基本概念、基本规律和基本方法?物理课上也不可能把物理在医学中的应用都讲到。而且谁又知道今后将有哪些物理思想、物理方法应用于医学?当然,不是说物理在医学中的应用不重要,而是我们认为这些内容应放在后续课程中。学生在学习了物理学及医学专业基础课程以后,再讲授物理在医学中的应用会起到事半功倍的效果。
4 P B L教学
医药专业物理课程的教学与医学专业教育在许多方面有着明显的差别。一些在医学教育中行之有效的方法不一定适用于物理课程教学。源于国外上世纪5 0年代医学教育的基于问题的教学(p r o b l e m b a s e dl e a r n i n g。简称P B L)现已成为国际上较为流行的教学方法之一。近年来国内医学教育逐步引入了P B L教学方式,取得了较好的效果。P B L是以问题为基础,以学生为主体,以小组讨论为形式,在辅导教师的参与下,通过学生自学、讨论,围绕某一具体病例的诊治等到的基础医学和临床医学问题进行研究性学习的过程。P B L的特点一是提倡学生主动学习,充分调动学生学习的积极性:二是将相关学科的基础与临床知识进行重新整合,例如一个疾病,涉及了解剖、生化、生理、病理、组胚、药理、内科、外科等多个学科,打破了学科界限,培养学生将各方面的知识融会贯通、综合分析,提高解决实际问题的能力。但这种方法并不适用于物理课程的教学。因为物理学与医学教育有许多本质不同,首先,医学教育主要是以组织、器官、系统为研究对象的模块式教学,而物理学具有非常强的逻辑性和系统性;其次,医学课程中有许多经验的成分,一些问题并没有从理论上予以解决,而物理学是一个非常成熟、完备的理论体系;最后,医学生学习医学课程的兴趣浓厚,而对物理学唯恐避之不及。虽然国内不少学校在物理课程中引入P B L教学。但到
目前为止.我还没有见到国内外有用P B L进行基础物理课程教学的成功案例。一些学校提出“为什么火车站台要设置安全线?”、“为什么在血管中红细胞要向轴集中?”等类似问题就称是P B L教学,这只能说他们连什么是P B L都没有弄明白。其实,这些问题我们在传统教学模式中也是要在课堂上提出让学生讨论的。对物理教学而言,建议医学院校物理教师更
多学习、借鉴国内物理基础课程教学改革的成功经验和丰富成果。例如卢德馨教授提出的“研究型教学”引导学生自己提出问题并解决问题,就优于由教师提出问题,学生通过查找文献、讨论等方式进行学习。爱因斯坦曾指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或是实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题。却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”
5双语教学
在医药专业物理课程中是否有必要开展双语教学,我的回答是否定的。教育部在教高[2 0 0 1]4号文件《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”,而在教高[2 0 0 5】1号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中则更加强调“以大学英语教学改革为突破口”,并将“外语教学”的提法改为“双语教学”。2 0 0 5年教育部部长周济在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上的讲话《大力加强教学工作切实提高教学质量》中也指出“要加大大学英语教学改革的力度”,没有提到公共课和专业课的双语教学。在教高【2 0 0 7]2号文件《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》中则明确提出“鼓励开展双语教学工作。有条件的高等学校要积极聘请国外学者和专家来华从事专业课程的双语教学工作,鼓励和支持留学回国人员用英语讲授专业课程。提高大学生的专业英语水平和能力。”这些微妙的变化其实反映出国内教育界对于双语教学一直存在不同声音。从教育部文件可以看出目前双语教学是指国外学者专家及留学回国人员用英语讲授专业课程。教育部提倡双语教学的初衷是提高大学生的国际交流与合作能力。双语教学的目的一方面是通过使用国外高水平原版教材实现教学内容与国际接轨,进而实现优秀教学资源本土化,使学生在国内即能学习到国外先进的教学思想,了解、熟悉西方文化,开阔思路;另一方面通过阅读原版教材及课堂使用英语教学实现对英语大量的自然运用,在英语听力、科技阅读能力等方面得到实用性的锻炼和提高,培养学生参与、融人国际竞争的能力。对医药专业学生进行双语教学是非常必要的,但不是所有课程都要双语教学。对物理课程进行双语教学能起到什么作用?医学生进行国际交流与合作时更需要医学英语词汇还是物理英语词汇,答案是的。另一方面,医药专业开设物理课程的主要目的是学习物理学知识而不是学习英语。通过物理课程的双语教学能使医学生更喜欢学习物理学?还是能更好地理解物理内容?现在即使用中文授课还有相当数量的医学生物理成绩不理想。如果物理课程的学时足够多,做到这些还是有可能的。但以目前医药专业物理课程平均不足6 O的学时数以及医学生学习物理课程的积极性,物理课程的双语教学很难取得预想的效果。而且这么少的学时几乎无法找到合适的高水
平原版教材。听说还有学校要为双语教学自编英文物理教材,那就更是无知的表现了。教材是教学的载体,要实现与国际接轨双语教学就必须使用原版教材。否则双语教学将成为无源之水、无本之木。这也已经成为国内的共识。如果认为将现有中文物理教材翻译成英文,课堂上增加一些英语词汇就是双语教学的话,那是对双语教学的严重曲解。
6教学基本要求
目前医药专业物理课程尚缺乏必要的教学规范,在1 9 8 2年卫生部颁布的五年制《医用物理学教学大纲》(试用稿)中将总学时数定为1 2 6,理论课学时不少于7 2,实验课学时不少于3 6。其后,卫生部没有再颁布新的医药专业物理课程教学大纲或教学基本要求。现在医药专业物理理论课平均学时数不足6 0学时,1 9 8 2年版的《医用物理学教学大纲》已形同虚设。由于教学大纲对教学内容限制的过死,2 O世纪8 0年代中后期开始以更为灵活的教学基本要求取代教学大纲,而且由教材编审委员会编制教学大纲改为由教育部高等学校相关课程教学指导委员会制订教学基本要求。例如1 9 8 5年成立了教育部高等学校工科物理课程教学指导委员会,并于1 9 8 7年发布了《高等工业学校物理课程教学基本要求》、1 9 9 5年发布《高等学校工科本科基础课程教学基本要求》(包括大学物理课程教学基本要求和物理实验课程教学基本要求)。2 0 0 1年成立了教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会,2 0 0 6年改称为物理基础课程教学指导分委员会。经过这2届教学指导分委员会的工作,于2 0 0 8年发布了《理工科类大学物理课程教学基本要求》和《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》嘲。教学指导委员会是教育部领导的专家组织,其职责是接受教育部的委托,开展高等学校本科和高职高专教学的研究、咨询、指导、评估、服务等工作。随着医药教育的管理部门从卫生部转到教育部。教学指导委员会开始考虑医药专业物理课程。笔者于2 0 0 3年以特邀代表的身份参加非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会的工作,2 0 0 6年成为物理基础课程教学指导分委员会委员。2 0 0 7年教育部又成立了高等学校医药学科(专业)教学指导委员会,其中教育部高等学校医药公共基础课程教学指导委员会自然科学课程教学指导分委员会涉及医药专业数理化课程。笔者于2 0 0 9年开始负责自然科学课程教学指导分委员会的部分组织工作,并于2 0 0 8年促成自然科学课程与物理基础课程2个教学指导分委员会共同成立医药类物理课程教学研究协作组。目前我们正在这2个教学指导分委员会的支持下,参考《理工科类大学物理课程教学基本要求》和《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》制订医药专业物理及物理实验课程教学基本要求。希望能尽快以2个教学指导分委员会的名义发布、执行,对医药专业物理课程教学进行必要的规范。上述2个教学指导分委员会联合中国生物医学工程学会医学物理分会医学物理教育专业委员会将于2 0 1 0年l O月在上海复旦大学召开第二届全国高等学校医药专业物理课程教学研讨会,会上将对医药专业物理及物理实验课程教学基本要求进行解读、讨论。
7医药专业物理课程的建设和改革
医药专业物理课程如何建设和改革?在此结合北京大学医学部物理课程的教学谈谈我们的经验和体会。我们认为应始终坚持2点:一是课程的物理气息;二是教学形式的多样化。确保课程的物理气息是指要探索把物理学中已经形成的科学知识、科学方法、科学观念和科学精神贯彻到医药专业物理课程的教学中去。我们二、三十年以来一直强调物理学对医学发展、医学生培养的重要性,在物理课程中增加了越来越多的医学应用内容,但现在绝大多数临床医师还是认为物理学对他们的工作没有任何用处。不管物理教师怎么说物理学对医学生多么重要,不如专业课教师或临床医师的一句“物理学没用”对医学生的影响大。物理学对医学生培养到底有没有用?物理学的作用到底在那些方面?这是值得我们深刻反思的。如果物理课程全部是医学应用的内容,估计离物理课程被砍掉就不远了。这绝不是危言耸听,因学校会说这些内容后续课程都会讲到,为什么还要开设物理课程?物理课程具有其他课程无法替代的作用,才是其立足和发展的根本。因此,物理课程过度强调物理学在医学中的作用可能会适得其反,不如以物理学本身的魅力吸引学生,并对学生产生潜移默化的影响。例如我们在物理实验课程中发现医学生对信息光学实验的兴趣远大于超声特性研究、压力传感器等医学物理实验,他们通过0调制看到彩色图像时非常兴奋。在赞叹物理学神奇的同时纷纷拿出手机拍照。即使在示波实验中也有同学用手机拍摄示波器显示的拍和李萨如图形。为使医药专业物理课程的学习更有利于人才培养,可以采取多种教学形式,百花齐放。我们鼓励医药专业的物理教师充分发挥聪明才智,丰富医药专业物理课程教学,提高学生的学习兴趣。文科物理的许多做法值得医药专业物理课程学习、借鉴。医学生不愿意学习物理学的原因是觉得物理难学.而且没用。我们在教学实践中从这2个方面人手:一是降低难度,让学生不怕学习物理;二是结合实际,让学生感到物理有用。降低难度是在物理课程中减少定理、公式的严格推导、证明,在习题、考试中减少微积分等数学工具的使用。结合实际是强调相关物理理论在实际中的应用,介绍实际应用不应局限于物理学在医药学中的应用,应使学生看到物理就在我们身边。我们在教学中通过介绍相关物理学史、课堂提问、课堂讨论
以及留课后思考题等方式培养学生对物理学的兴趣,
引导他们积极思考。
医药专业物理课程教学质量的提高,还需要医药专业物理教师不断加强研究、加强交流,深入探讨医药物理课程的课程设置、教学模式、教学内容、教学方法和教学手段,建设相应的教学资源,逐步形成一个完善的教学体系。为此,今后我们争取每年(或每二年)召开一次全国高等学校医药专业物理课程教学研讨会,为大家搭建一个沟通、交流的平台。
最后,作为《中国医学物理学杂志》的编委,我想对物理教学论文谈一些自己的看法和要求。我们杂志刊发教学论文的目的是开展医药专业物理课程教学内容、教学手段、教学方法的研究和交流,促进医药专业物理课程教学改革及师资水平的提高。因此首先要求论文的教学思想必须符合教育发展的方向以及教学基本规律:其次要具有一定的独创性,至少在医药专业物理课程中有自己的特色;第三要有实实在在的内容,并且经过教学实践的检验。我就见到过一篇介绍物理课程P B L教学的文章,用了很大篇幅介绍P B L教学的背景及意义。对如何具体实施却含糊不清。读完之后连他们提出了那些问题都不知道,这样的文章无法起到交流、借鉴的作用。希望经过大家的努力,不断提高教学论文的水平。