王洁 段文博 万永刚 张立平

医学物理学是以物理学理论与实验技术为基础，以生命现象（疾病预防、诊断、治疗）和生物大分子（蛋白质、核酸和多糖）为研究对象，通过对人体的能量状态、结构、分子间的相互作用、构象变化等开展研究，促进医学发展的学科。医学物理学实验的开展，对医学影像学、影像技术等医学技术相关专业的人才培养具有重要意义。开放性实验是提高学生的科学素养、增强学生动手能力的一个重要途径。通过医学物理实验的教学，让学生系统深化交叉学科的的产生和发展的理解，引导学生了解物理学知识在医学发展过程中的作用；培养学生具有良好的学术道德、严谨的实验态度、主动的探索精神和团队协作能力，为学生后续专业课程的学习奠定必要的基础。

1 教学现状分析

在本科教学阶段，课程的学时安排、授课内容、讲授顺序等各个方面，实验教学往往是理论教学的附属品。传统实验教学中，学生根据教师讲解的实验原理，按照规定的步骤和方法，完成实验操作，撰写实验报告。这样的教学方式，可以根据上课专业和师资力量等随时调节，方便开展教学，总结起来具有以下几个特点：（1）全部学生采用相同实验项目、实验装置和实验学时；（2）授课内容多为验证性实验，作为理论教学的验证手段；（3）学生学习上基本处于被动状态，独立思维和探索能力得不到发挥[1]。

在传统实验教学中，虽然笔者采取了“翻转课堂”等教学模式，但囿于实验室现有条件及师资力量等方面，大部分实验课仍为学生按部就班地按教材要求，重复实验步骤来完成实验[2-3]。因此在实验课学习中学生仍存在很少主动思考、机械操作等现象。

2 开展开放性实验，促进学生综合能力提升

开放性实验的实施，可以有效改变“照方取药”的传统实验教学模式，引导学生独立思考，充分发挥学生的创造性，给学生充分施展个性的空间，从而达到弥补现有实验教学的不足[4]。在开放性实验课程学习中，笔者尝试营造一个鼓励学生创新的实验探索氛围，启发引导学生自主学习。通过开放性实验，让学生充分利用网络资源自由探索，切实可行地加强学生各方面能力的培养。

本校医学影像与生物医学工程实验教学中心隶属于医学技术学院，始建于1978 年，2014 年更名为现名。教学中心下属的PACS 实验室拥有专业的一体化双屏医用显示器，依托学院计算机网络平台，以四大网络技术为主要载体和工具，形成三个层次的实验教学，即综合性实验、设计性实验和创新性实验。这给开放性实验的设计开展提供了良好的平台。

通过开放性实验，学生可以对科研的基本过程和基本方法有所了解，为学生个性化培养提供发展空间，形成以培养学生自学能力、综合分析问题能力和创造性思维能力为主线的实验教学体系[5-6]。开放性实验的准备坚持以下几个原则：（1）紧跟科研发展方向，最大程度整合实验室所需的教学和科研资源。（2）尊重学生个体差异，适当调节授课顺序，鼓励学生自己设计课题到实验室进行研究。（3）供学生选择的实验，一定要是切实可行、具有创新意义的研究型实验。（4）合理排课，以求增加实验室开放实验时间，提高设备利用率。（5）创建灵活的考评机制，增加师生反馈沟通途径。按照上述原则，笔者拟依托实验教学中心平台，以《医学物理学》、《生物化学》和《物理化学》等理论课程为载体，以学院教师相关科研项目为推动力，充分结合原有的实验项目，充分利用学院已有的网络数据库资源，以发挥学生在实验课程学习中的主动性、积极性和创造性，初步培养学生科研创新能力。

医学物理学本身是一门交叉学科，随着发展与生物化学、物理化学和生物信息学等联系日益密切[7]。生物化学的研究热点之一是生物大分子的结构与功能，《生物化学》是医学的重要基础课程。《物理化学》课程讲授的理论可以用于生物大分子结构、相互作用及生物分子识别的研究。生物信息学以计算机和网络为主要工具，开发建立各种数据库和软件，对DNA 和蛋白的序列和结构数据进行收集、整理、分析和研究，揭示人体生理和病理状态下的分子水平上的变化。

生物大分子光谱的开放性实验，以实验室的紫外分光光度计、荧光分光光度计为主要设备，将生物化学实验和物理实验进行整合并补充，目的是使学生充分认识到光学在医学技术发展中所起到的重要作用。生物大分子的理化性质实验，将《医学物理学》课程中讲到的热力学和电学知识如何应用到科研之中。生物信息学的研究，随着人工智能、大数据和互联网+等新生事物的不断发展，也取得了巨大进展，考虑到学生的年级和专业能力，让学生学会初步利用网络开发资源来完成相应的实验操作，让学生认识到信息时代相关技术给医学技术专业带来的巨大变化。目前，在生物大分子的光谱研究、生物大分子的理化性质研究和生物信息学研究方面，已经开设了多组实验（见表 1）。这些实验的开展，一方面有效地弥补了原有实验课的不足之处，另一方面可以针对不同专业、不同兴趣爱好的学生进行科研能力的培养。

3 结语

为了更好地完善传统的实验教学缺陷，弥补灌输式授课的弊端，笔者尝试引入了“翻转课堂”、“PBL 教学”和慕课等多种授课方式[8-9]。其中，开放性实验教学的引入，给学生提供了一种新的学习方法，努力促使学生做到“研学合一”。这样不仅加深了学生对医学物理学理论的理解，还对学生的综合运用知识能力、创新能力、数据处理能力和分析能力进行了有效提升。医学影像学和影像技术等医学技术工作必须具有理学、临床医学和医学技能等方面的基本理论知识和实际工作能力，开放性实验的开展，为培养高级医学技术人才奠定了较好的基础[10-11]，在提高学生掌握医学物理学基础知识、基本技术及其原理的方面起到了良好的作用。在学生综合利用相关课程讲授的实验方法，培养学生独立思考、综合分析和动手操作能力方面也得到了较好反馈。因此，开放性实验在拓宽学生视野，激发学生学习兴趣，提高学生的科学素养等方面有着其他教学形式所不能替代的优势[12]。

表1 医学物理开放性实验项目简表