以学生为中心的医用物理学混合式教学模式实践研究

程莉 吴艳茹 郝晨汝 池子强 郭丽莎 李静 刘磊 乔丽华 赵瑞斌

摘  要  医用物理学以课程目标为导向，以中国大学慕课线上数字化课程为平台，充分利用现有课程资源，借助多种教学技术手段，构建医用物理学线上线下混合式教学模式并开展实践研究。该教学模式秉持“以学生为中心”的教育理念，授课过程中坚持问题导向，鼓励学生开拓思维，采用多样化的教学手法，以“学”代“教”，依据及时有效的反馈机制，调整优化教学方案。实践和多元化评价证明：混合式授课模式能够充分调动学生主动性，有利于项目研究型思维的形成，与传统教学模式相比具有更好的教学效果。

关键词  混合式教学；医用物理学；课程资源；慕课；微课

中图分类号：G642.4    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）12-0088-05

Abstract  Medical physics guided by the curriculum objectives， takes MOOC online digital course of Chinese Univer-sity as the platform， makes full use of the existing curriculum resources. With the help of a variety of teaching techniques， we construct a student-centered online and offline hybrid teaching mode of medical physics， and carries out practical research. The teaching mode adheres to the education concept of “student-centered”. In the process of teaching， we should adhere to the problem-oriented， encourage students to develop their thinking， adopt diversified teaching methods， replace “teaching” with “learning”， through timely and effective feedback mechanism， adjust and optimize the teaching scheme. Through practice and diversified evaluation， it is proved that the mixed teaching mode fully mobilizes the initiative of stu-dents， promotes the formation of project research thinking， and achieves good teaching effect.

Key words  blended teaching; medical physics; curriculum resources; MOOC; micro lecture

0  引言

人才培养的核心要素是课程，课程质量直接决定人才培养质量[1-2]。医用物理学是在人类疾病预防、诊断、治疗和保健等临床医学研究过程中应用物理学的基本原理及方法，逐渐形成的一门交叉学科，是医学相关专业学生必修课程。物理学的理论学习通常抽象难懂，传统的课堂讲授又存在理论基础知识多、课时受限、以教为主等问题，导致学生在学习过程中代入感不强，缺乏学习兴趣，对该课程所学知识的应用能力不够强，缺少自主思考。为了提高课程质量，培养学生综合应用理论知识解决医学中的实际问题的创新思维、创新精神和创新能力，为学生今后学习医学相关课程提供有效的知识储备，本课程在教学设计及实施过程中始终遵循“以学生为中心”原则，利用线上课程资源和现代化教育技术手段，开展线上线下混合式教学。课程设计注重物理学与医学的关联性，将科技发展前沿成果、思政元素等引入课程，落实立德树人根本任务。

1  课程资源构建

根据教学大纲及教学对象的特点，以课程目标为基础，将现有的资源以及网络平台进行科学系统的整合，构建医用物理学课程资源，为开展混合式教学打下坚实基础。

結合课程目标对教学资源的需求，逐步建设医用物理学数字化教材、医用物理学试题库、富媒体资源，以及配套中国大学慕课医学物理学线上课程等[3]。课程教材采用由孟燕军主编，团队一线教师与附属医院医师“双师”队伍合编的《医学物理学》和《医学物理学实验指导》，包括11个动画、20个微课视频、2 400道网络交互数字化线上习题库，以及解答指导和实验微课等在线资源，做到知识点全覆盖，充分发挥媒体资源的作用，凸显物理原理与医学知识的结合[4-5]。基于中国大学慕课平台建设医学物理学线上课程，共有34个教学视频，以及对应的教案和课件PPT，配套有随堂测试、单元测试和期末测试，目前已开展八个教学周期，如图1所示。这一系列的线上课程资源和现代化教育技术平台，满足了混合式课程的建设需求，通过资源整合，提高学生碎片时间利用率，培养学生主动分析解决问题、发散思维、理论联系实际以及知识灵活运用的能力[6-7]，为医学类专业学生学习后续课程和进行科学实验打下基础。

2  混合式教学模式探索

混合式教学模式始终贯彻“以学生为中心”的教育理念，以课程目标为导向。课程设计遵循线上和线下课程内容相统一，线下学习应该是线上学习的深化，而非简单的重复，避免出现线上和线下形式上的简单拼凑；将课前线上知识预习，课中知识内化、参与讨论、应用拓展，课后巩固及评价考核相统一，教师随时跟踪学习、收集问题、线上互动并及时调整授课；将授课内容与思政元素相统一，把优秀物理学家与医务工作者的职业精神、家国情怀、奉献精神、创新精神以“润物细无声”的方式融入教学内容。通过教学实践，积累教学经验，优化教学过程，提高教学质量，从而不断地进行正迭代，建立并完善可行的教学方案[8]。

2.1  教学方案设计

从2018年建设河北省精品在线开放课程到如今，经过了四年多的线上线下混合式教学实践，目前正在实施的混合式教学方案包括线上自主学习、线下知识内化和多元化考核评价三部分。

2.1.1  线上自主学习  线上学习部分包含课前预习和课后提升两部分，实现课前知识引入和课后查漏补缺与巩固提升。

2.1.2  线下知识内化  线下课堂包含理论课和实验课。根据线上学习统计反馈，规划理论授课内容，采用引导式、翻转课堂、小组讨论等多种授课方法，有针对性地介绍所学知识的应用实例以及前沿发展，使学生在获得系统的物理学知识的同时，了解其在医学领域的应用。

2.1.3  多元化考核评价  根据线上线下混合式授课模式的特点，将线上学习成绩、课程实验成绩和线下考试成绩均纳入教务结课成绩中。期末总成绩（100%）=线上成绩（20%）+实验成绩（20%）+线下考试成绩（60%）。其中，线上成绩主要反映日常线上学习情况，包括每章的学习数据、章节测试、线上讨论情况和线上综合测试；课程实验成绩取10次实验的平均分，主要反映学生实验动手操作能力和数据归纳整理分析能力；线下考试成绩为期末考试卷面成绩，主要反映学生的综合知识掌握情况。

2.2  以学生为中心的教学实践

在混合式教学过程中，坚持“以学生为中心”的教育理念，注重以学生的发展为中心、以学生的学习为中心和以学习效果为中心[9]。以学生当前状态为基础，促进发展发掘潜力，以“学”代“教”，强调知识内化，并且建立及时有效的反馈机制，使效果评价进一步帮助学生调整学习、帮助教师调整教学[10-11]。教学方案实践效果如下。

2.2.1  坚持问题为导向，培养学生自主学习能力  通过课前思考题，引出课程内容的前因后果，引发学生对新知识的自主探索；通过课后探索，供学生课下结合自身兴趣与专业发展，扩充医学应用知识面，激发自主探索能力。比如在学习流体中“理想流体的伯努利方程”这一节之前，刚刚学完体积连续性方程，学生掌握了不可压缩的流体做稳定流动时，流管内任一横截面处的流速与横截面积的乘积为一常量，紧接着提出“流管内不同位置处的压强有什么关系”，由此引入伯努利方程的学习；并在学完伯努利方程这一节后，引导学生结合血液流动过程，课后自主分析体位对血压的影响，通过查阅文献，了解血压的测量方式方法以及优缺点等医学相关知识。学生在线上的讨论情况如图2所示。

2.2.2  结合现有资源，鼓励创新探索  在课程学习过程中，鼓励学生申报大学生创新创业实验项目进行创新探索研究。图3即为学生在学习完“振动和波动中超声波”后，利用小型超声探测设备，自制胆囊模型进行探测观察，并逐步创新完善模型，规划实验内容步骤，积极参加项目申报和相关比赛，获得第七届全国大学生基础医学创新研究暨实验设计北部赛区二等奖。

2.2.3  开展多样化教学，实现有效学习  由于医用物理学理论知识偏多，学习起来比较枯燥，在教学过程中除了利用信息技术手段和多元化的教学评价方式来调动學生的学习积极外，还可以通过开展翻转课堂、小组讨论等多元化、差异化的教学活动，从内在激发学生的学习兴趣，培养学生互相协作、教会他人的高阶能力，还便于对学生进行个性化辅导，扩展学生思路。多样化的课堂活动如图4所示。

2.2.4  建立全面评价机制，及时反馈调整  将学生课前、课中和课后线上测试、讨论区答疑等纳入学生综合测评中，调动学生全过程参与学习过程。并根据过程性评价结果正向反馈到后续教学过程，更高效地提升教学质量。

3  课程效果评价

3.1  在线学习行为分析

为了分析学生在线学习行为与学习效果的关系，利用SPSS软件，分别将线上章节测试成绩、线上讨论数量、线上综合测试成绩与线下期末考试成绩进行相关分析，以进一步分析混合式教学模式下学生的在线学习行为与线下期末考试成绩之间的关系，得到相关分析数据如表1所示。

从表1可以看出，在线学习行为与期末卷面成绩成正相关，说明学生的自主学习表现对学习质量的影响很大。其中，在线综合测试与期末卷面成绩的相关性最大（r=0.524），说明线上考试相对公平，大部分学生能诚信考试，也起到督促改进学习的作用；线上章节测试成绩与期末成绩的相关性次之（r=0.500），说明逐章设置线上内容学习有助于学生加深对所学知识的理解。从相关学习数据的分析结果来看，学生的在线学习、线下课堂与线上的讨论情况、课后答疑情况与最终的期末成绩均正相关，说明混合式教学有助于培养学生自主学习的能力，在提高学习成绩方面起到积极的作用，进一步论证了这种教学模式的可行性，值得今后继续深入探索。

3.2  学习效果对比分析

为了比较混合式教学对学生成绩的影响，分别对近三年采用不同授课方式的学生的期末综合成绩进行对比分析。对照班与实验班同为临床医学专业，班级学生均为180人左右，入学时基础相当，但采用不同授课方式，分析结果如表2所示。

与传统教学模式相比，每学期采用混合式教学模式的班级平均分均比采用传统授课模式的高，标准差均小于传统授课，且不及格率有所下降；2019—2020年第二学期的不及格率略高于对照班，分析可能受疫情防控期间客观因素影响，结果比较偶然。从多学期整体来看，混合式教学的学生成绩更为均匀，两极分化的情况有所改善。

利用SPSS软件分别比较不同学期两个班级学生的成绩，进行独立样本t检验，结果显示：两种教学模式期末成绩间显著性P均小于0.05，存在显著差异。这说明使用混合式教学模式产生的学习成效明显优于传统的教学模式。多年实践表明：不论从学习效果还是学生评价来看，运用信息化技术手段，综合线上线下多种教学资源，以学生为中心精心设计教学活动，优化教学过程，可以有效地促进医用物理学课程教学质量的提高，变“教”为“学”，促进学生多维能力的培养。

4  结论

医用物理学以课程目标为导向，由“双师型”教师团队经多年建设，打造了丰富的线上课程资源，并对资源进行整合利用，完成线上线下混合式课程的教学设计，实现线上和线下教学内容的有效衔接。教学实践中坚持“以学生为中心”的教育理念，以学生当前状态为基础，坚持问题导向，培养自主学习能力，鼓励学生开拓思维、发掘潜力，采用多种教学方法，以“学”代“教”，强调知识内化，并且建立及时有效的反馈机制和科学的评价体系，从而调整优化教学方案，增强教学效果，也帮助学生调整学习，实现个性化发展。实践和多元化评价证明：混合式教学模式不仅使学生的自主学习能力得到提升，而且保证了知识的理解和掌握，促进了项目研究型思维的形成，提升了学生的科学素养，与传统教学模式相比，教学效果明显改善。

在今后的教育教学改革中，在不同基础、不同专业和不同教学目标的班级教学中推广混合式教学非常必要，尤其需要坚持“以学生为中心”，注重反馈和评价，强调学生个性化发展，加強对学生应用能力、科学精神和科学素养的培养，提升学生在长远发展中的社会竞争力。

参考文献

[1] 朱海丽，丁洁琼，唐琼，等.基于“互联网+”的生理学混合式教学模式探索[J].中国医学教育技术，2020，34（3）：370-372，381.

[2] 尤慧，朱文芳，卢洁.基于“慕课”的高等数学混合式学习模式的探索与实践[J].数学教育学报，2020，29（4）：85-90.

[3] 乔丽华，赵瑞斌，郝晨汝，等.数字化在线医学物理学题库建设与教学实践研究[J].中华医学教育探索杂志，2020，19（4）：410-414.

[4] 孟燕军，秦瑞平，杨海波，等.医学物理学[M].北京：科学出版社，2016.

[5] 吴艳茹，杨海波，孟燕军，等.医学物理学实验指导 [M].北京：科学出版社，2018.

[6] 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-9（1）.

[7] 鄢显俊.论高校“课程思政”的“思政元素”、实践误区及教育评估[J].思想教育研究，2020（2）：88-92.

[8] 刘徽，滕梅芳，张朋.什么是混合式教学设计的难点？：基于Rasch模型的线上线下混合式教学设计方案分析[J].中国高教研究，2020（10）：82-87，108.

[9] 赵炬明，高筱卉.关于实施“以学生为中心”的本科教学改革的思考[J].中国高教研究，2017（8）：36-40.

[10] 周子元.以学生为中心的本科应用计量经济学教学设计与实践[J].科技经济导刊，2020，28（36）：158-159，168.

[11] 王建中，刘畅，吴瑞林.学生评教何去何从：基于美国、欧洲、澳洲4所大学的分析[J].中国高教研究，2018（10）：87-92.