王 川，胡貴祥

（首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院，北京 101300）

物理學(xué)是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，而物理學(xué)蘊(yùn)涵的豐富的科學(xué)方法，是物理學(xué)發(fā)展的靈魂。學(xué)習(xí)物理需要不斷領(lǐng)悟其中的科學(xué)方法，并將其運(yùn)用到物理或者其他學(xué)科的研究與實(shí)踐中去，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。物理學(xué)中的科學(xué)方法對(duì)于培養(yǎng)年輕一代具備基本的科學(xué)思想和科學(xué)素養(yǎng)具有重要的作用，然而，目前的醫(yī)學(xué)職業(yè)教育存在著醫(yī)學(xué)物理學(xué)學(xué)時(shí)短、教學(xué)內(nèi)容較多的問(wèn)題，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)難以達(dá)到知識(shí)與方法同步傳授的目的。筆者主張?jiān)卺t(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)中，應(yīng)改變只注重傳授知識(shí)的教學(xué)方法，加強(qiáng)科學(xué)方法論的教育，讓學(xué)生在掌握物理概念、物理規(guī)律的基礎(chǔ)上，注重對(duì)其科學(xué)思想和方法的培養(yǎng)，從而為我國(guó)醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)培養(yǎng)更多具有創(chuàng)造性的優(yōu)秀人才。

1 科學(xué)方法與醫(yī)學(xué)物理學(xué)[1]

科學(xué)方法是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界中遵循或運(yùn)用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應(yīng)用研究、開(kāi)發(fā)推廣等科學(xué)活動(dòng)過(guò)程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，科學(xué)方法就是人類在所有認(rèn)識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)中所運(yùn)用的全部正確方法。

醫(yī)學(xué)物理學(xué)是把物理學(xué)的原理和方法應(yīng)用于人類疾病預(yù)防、診斷、治療和保健的交叉學(xué)科。多數(shù)的醫(yī)學(xué)物理學(xué)教材都能很好地闡述物理學(xué)的原理，但對(duì)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用部分卻寫(xiě)得比較粗略，教師講的比較淺，就很難較好地傳授科學(xué)方法。為了促進(jìn)在醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)中進(jìn)行有效的科學(xué)方法教育，下面將醫(yī)學(xué)物理學(xué)在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)以及近代物理學(xué)這五大類中出現(xiàn)的重要的科學(xué)方法進(jìn)行梳理，進(jìn)而將其落實(shí)在醫(yī)學(xué)物理學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中。

2 科學(xué)方法在醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐[2]

2.1 力學(xué)部分

講授“牛頓第一定律”時(shí)，引入伽利略實(shí)驗(yàn)理想化模型；講授“質(zhì)點(diǎn)、剛體等概念”時(shí)，引入物理模型；講授“質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)”時(shí)，引入數(shù)學(xué)的極限思想；講授“功能原理”時(shí)，提出數(shù)學(xué)上的微元法思想；講授“簡(jiǎn)諧振動(dòng)”時(shí)，微分方程處理問(wèn)題可能會(huì)較難理解，此時(shí)可以采用矢量圖示分析法，化復(fù)雜為直觀，這樣，學(xué)生接受起來(lái)也會(huì)比較容易；在講授“液體的流動(dòng)”時(shí)，引入理想流體；講授“伯努利方程的討論”時(shí)，引入控制變量法的思想。

2.2 熱學(xué)部分

講授“分布律”的時(shí)候，應(yīng)引入統(tǒng)計(jì)物理的方法，這樣會(huì)便于學(xué)生掌握氣體分子速率分布律以及能量分布律，同時(shí)，將理想化的思想伴隨著熱力學(xué)部分的始終，比如對(duì)理想氣體、孤立系統(tǒng)、絕熱過(guò)程、等溫、等壓、等容過(guò)程的討論中。

2.3 電磁學(xué)部分

推導(dǎo)電偶極子的電勢(shì)時(shí)用到了數(shù)學(xué)上的近似方法，講述電偶極層的電勢(shì)時(shí)需用到微元法的思想，即一個(gè)小面積元的電荷量等效于一個(gè)點(diǎn)電荷，因此上下兩層的微元就可以等效于一個(gè)電偶極子；引入介電常數(shù)和真空磁導(dǎo)率可以看到磁學(xué)和電學(xué)部分的公式是對(duì)稱的，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，探索未知的事物。同時(shí)，適當(dāng)引入類比的思想，將電磁學(xué)中麥克斯韋波動(dòng)方程與前面講授的物理學(xué)中的波動(dòng)方程進(jìn)行類比，從而活躍學(xué)生的物理思維。

2.4 光學(xué)部分

光學(xué)的發(fā)展過(guò)程是人類認(rèn)識(shí)客觀世界進(jìn)程中的一個(gè)重要組成部分，是不斷揭露矛盾和克服矛盾、從不完全和不確切的認(rèn)識(shí)逐步走向較完善和較確切認(rèn)識(shí)的過(guò)程。在光學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中始終貫穿著這樣一條主線：實(shí)驗(yàn)—假說(shuō)—理論—實(shí)驗(yàn)，對(duì)這一部分內(nèi)容的教學(xué)中，將這一章節(jié)中具有里程碑式的、重要的實(shí)驗(yàn)貫穿于科學(xué)方法教育的過(guò)程中，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)都是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育的重要內(nèi)容。

2.5 近代物理部分

物理學(xué)上的第3次飛躍以相對(duì)論和量子力學(xué)為代表，將物理學(xué)理論推向了新的高度，思想實(shí)驗(yàn)方法使愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論，理想化模型開(kāi)啟了研究微觀粒子的大門(mén)，光的量子化理論以及物質(zhì)波的概念，統(tǒng)一了光的波粒二相性，解決了光的本質(zhì)問(wèn)題，這些新理論都是基于前人理論與實(shí)驗(yàn)矛盾，運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行分析推理后提出的，是經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。

3 科學(xué)方法教育對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用

3.1 將科學(xué)方法滲透到醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)中，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

將科學(xué)方法深入到醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)中，可以使原理的闡述更加明晰，學(xué)生的理解更加深刻，使學(xué)生既汲取了物理學(xué)知識(shí)，又掌握了分析問(wèn)題的方法，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生因期待著解決問(wèn)題，從而對(duì)即將學(xué)習(xí)的物理學(xué)知識(shí)更具積極性和主動(dòng)性。

例如：在講授近代物理部分“原子的結(jié)構(gòu)”時(shí)，可以把原子模型的發(fā)展做一個(gè)進(jìn)化圖，從1803年道爾頓的實(shí)心球模型，1904年湯姆生提出的蛋糕模型，盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)推翻了湯姆生的電子鑲嵌模型，于1911年提出的盧瑟福模型，1913年，波爾提出的電子核外排布模型，到20世紀(jì)20年代，發(fā)展到電子云模型，這種發(fā)展過(guò)程充滿了科學(xué)方法中的理想模型法、實(shí)驗(yàn)探究法，還有一個(gè)歷史的主線。以講故事的方式傳授給學(xué)生知識(shí)和方法，使學(xué)習(xí)變的輕松愉快。

3.2 利用特定的科學(xué)方法開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、創(chuàng)造的能力

科學(xué)方法具有客觀性和開(kāi)放性等特點(diǎn)，這就決定了科學(xué)方法教育過(guò)程中必然伴隨著探索和創(chuàng)造的過(guò)程。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中，如果能對(duì)物理學(xué)中體現(xiàn)的科學(xué)方法融會(huì)貫通，在以后的學(xué)習(xí)中，面對(duì)問(wèn)題進(jìn)行不斷探索，運(yùn)用合適的科學(xué)方法解決問(wèn)題。這一解決問(wèn)題的過(guò)程，給學(xué)生提供了獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，體現(xiàn)著學(xué)生的自主探索、創(chuàng)造。

3.3 利用科學(xué)方法教育能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)其他學(xué)科的學(xué)習(xí)

醫(yī)學(xué)物理學(xué)對(duì)于絕大多數(shù)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門(mén)公共基礎(chǔ)課，通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，最主要的目的是給學(xué)生提供探索自然規(guī)律的一種思維方式，使學(xué)生感受到物理學(xué)的真諦、物理學(xué)中蘊(yùn)藏的科學(xué)智慧，將科學(xué)方法的思想遷移到其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中，從而加深對(duì)其他學(xué)科內(nèi)容的理解和領(lǐng)悟。

4 對(duì)科學(xué)方法教育的思考

筆者所提出的科學(xué)方法教育，貫穿在醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)過(guò)程的始終，可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主探索創(chuàng)造的能力，從而最終達(dá)到學(xué)以致用的目的，這對(duì)醫(yī)學(xué)物理學(xué)教育有很好的促進(jìn)作用。

在具體實(shí)踐方面，科學(xué)方法的教育能夠切實(shí)有效地實(shí)施和貫徹在醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)過(guò)程中。對(duì)于某一科學(xué)方法，教師可以把它直接交給學(xué)生，也可以經(jīng)過(guò)一些引導(dǎo)再傳授給學(xué)生，改變了知識(shí)呈現(xiàn)的方式，從而有利于教師創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。從學(xué)生學(xué)習(xí)方式的角度來(lái)看，科學(xué)方法教育有利于學(xué)生加深對(duì)物理學(xué)原理的理解。對(duì)于某一物理問(wèn)題，建立物理模型，通過(guò)數(shù)學(xué)思想的運(yùn)用，再到問(wèn)題的解決，其中都需要學(xué)生思考、探究，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生探索和創(chuàng)造的能力，更有利于實(shí)現(xiàn)其學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

[1]任永健，黃清波.大學(xué)物理教學(xué)中的科學(xué)方法問(wèn)題[J].現(xiàn)代物理知識(shí)，1998（2）：36-40.

[2]胡新珉.醫(yī)學(xué)物理學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2008.■