医学物理学教学中科学方法教育的思考与实践

王 川，胡贵祥

（首都医科大学燕京医学院，北京 101300）

物理学是一门实用性很强的基础学科，而物理学蕴涵的丰富的科学方法，是物理学发展的灵魂。学习物理需要不断领悟其中的科学方法，并将其运用到物理或者其他学科的研究与实践中去，推动社会发展。物理学中的科学方法对于培养年轻一代具备基本的科学思想和科学素养具有重要的作用，然而，目前的医学职业教育存在着医学物理学学时短、教学内容较多的问题，导致医学物理学教学难以达到知识与方法同步传授的目的。笔者主张在医学物理学教学中，应改变只注重传授知识的教学方法，加强科学方法论的教育，让学生在掌握物理概念、物理规律的基础上，注重对其科学思想和方法的培养，从而为我国医药卫生事业培养更多具有创造性的优秀人才。

1 科学方法与医学物理学[1]

科学方法是指人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。简单地说，科学方法就是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。

医学物理学是把物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健的交叉学科。多数的医学物理学教材都能很好地阐述物理学的原理，但对医学中的应用部分却写得比较粗略，教师讲的比较浅，就很难较好地传授科学方法。为了促进在医学物理学教学中进行有效的科学方法教育，下面将医学物理学在力学、热学、电磁学、光学以及近代物理学这五大类中出现的重要的科学方法进行梳理，进而将其落实在医学物理学的教学实践中。

2 科学方法在医学物理学教学中的实践[2]

2.1 力学部分

讲授“牛顿第一定律”时，引入伽利略实验理想化模型；讲授“质点、刚体等概念”时，引入物理模型；讲授“质点的运动”时，引入数学的极限思想；讲授“功能原理”时，提出数学上的微元法思想；讲授“简谐振动”时，微分方程处理问题可能会较难理解，此时可以采用矢量图示分析法，化复杂为直观，这样，学生接受起来也会比较容易；在讲授“液体的流动”时，引入理想流体；讲授“伯努利方程的讨论”时，引入控制变量法的思想。

2.2 热学部分

讲授“分布律”的时候，应引入统计物理的方法，这样会便于学生掌握气体分子速率分布律以及能量分布律，同时，将理想化的思想伴随着热力学部分的始终，比如对理想气体、孤立系统、绝热过程、等温、等压、等容过程的讨论中。

2.3 电磁学部分

推导电偶极子的电势时用到了数学上的近似方法，讲述电偶极层的电势时需用到微元法的思想，即一个小面积元的电荷量等效于一个点电荷，因此上下两层的微元就可以等效于一个电偶极子；引入介电常数和真空磁导率可以看到磁学和电学部分的公式是对称的，引导学生主动发现物理规律，探索未知的事物。同时，适当引入类比的思想，将电磁学中麦克斯韦波动方程与前面讲授的物理学中的波动方程进行类比，从而活跃学生的物理思维。

2.4 光学部分

光学的发展过程是人类认识客观世界进程中的一个重要组成部分，是不断揭露矛盾和克服矛盾、从不完全和不确切的认识逐步走向较完善和较确切认识的过程。在光学发展的进程中始终贯穿着这样一条主线：实验—假说—理论—实验，对这一部分内容的教学中，将这一章节中具有里程碑式的、重要的实验贯穿于科学方法教育的过程中，如何进行实验，用实验验证理论：设计实验都是对学生进行科学方法教育的重要内容。

2.5 近代物理部分

物理学上的第3次飞跃以相对论和量子力学为代表，将物理学理论推向了新的高度，思想实验方法使爱因斯坦创立了相对论，理想化模型开启了研究微观粒子的大门，光的量子化理论以及物质波的概念，统一了光的波粒二相性，解决了光的本质问题，这些新理论都是基于前人理论与实验矛盾，运用科学的方法进行分析推理后提出的，是经得起实验验证的。

3 科学方法教育对教学的促进作用

3.1 将科学方法渗透到医学物理学教学中，能够激发学生的学习兴趣

将科学方法深入到医学物理学教学中，可以使原理的阐述更加明晰，学生的理解更加深刻，使学生既汲取了物理学知识，又掌握了分析问题的方法，从而激发了学生的学习兴趣。学生因期待着解决问题，从而对即将学习的物理学知识更具积极性和主动性。

例如：在讲授近代物理部分“原子的结构”时，可以把原子模型的发展做一个进化图，从1803年道尔顿的实心球模型，1904年汤姆生提出的蛋糕模型，卢瑟福通过α粒子散射实验推翻了汤姆生的电子镶嵌模型，于1911年提出的卢瑟福模型，1913年，波尔提出的电子核外排布模型，到20世纪20年代，发展到电子云模型，这种发展过程充满了科学方法中的理想模型法、实验探究法，还有一个历史的主线。以讲故事的方式传授给学生知识和方法，使学习变的轻松愉快。

3.2 利用特定的科学方法开展探究性学习，培养学生自主探索、创造的能力

科学方法具有客观性和开放性等特点，这就决定了科学方法教育过程中必然伴随着探索和创造的过程。在学生自主学习的过程中，如果能对物理学中体现的科学方法融会贯通，在以后的学习中，面对问题进行不断探索，运用合适的科学方法解决问题。这一解决问题的过程，给学生提供了独立思考的机会，体现着学生的自主探索、创造。

3.3 利用科学方法教育能够促进学生对其他学科的学习

医学物理学对于绝大多数医学生来说是一门公共基础课，通过本门课程的学习，最主要的目的是给学生提供探索自然规律的一种思维方式，使学生感受到物理学的真谛、物理学中蕴藏的科学智慧，将科学方法的思想迁移到其他学科的学习中，从而加深对其他学科内容的理解和领悟。

4 对科学方法教育的思考

笔者所提出的科学方法教育，贯穿在医学物理学教学过程的始终，可以很好地激发学生的学习兴趣，培养学生自主探索创造的能力，从而最终达到学以致用的目的，这对医学物理学教育有很好的促进作用。

在具体实践方面，科学方法的教育能够切实有效地实施和贯彻在医学物理学教学过程中。对于某一科学方法，教师可以把它直接交给学生，也可以经过一些引导再传授给学生，改变了知识呈现的方式，从而有利于教师创造性地转变教学模式。从学生学习方式的角度来看，科学方法教育有利于学生加深对物理学原理的理解。对于某一物理问题，建立物理模型，通过数学思想的运用，再到问题的解决，其中都需要学生思考、探究，这样不仅培养了学生探索和创造的能力，更有利于实现其学习方式的转变。

[1]任永健，黄清波.大学物理教学中的科学方法问题[J].现代物理知识，1998（2）：36-40.

[2]胡新珉.医学物理学[M].北京:人民卫生出版社，2008.■