醫學(xué)物理教學(xué)所折射出的大學(xué)教育論文

　　【摘要】從醫學(xué)物理學(xué)熵和熵增加原理這一章節教學(xué)安排探索大學(xué)基礎課程課堂的布局，探討如何在基礎課堂中完成讓學(xué)生在有限的時(shí)間內既能獲取更多本學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識，又能體現對學(xué)生價(jià)值觀(guān)和素質(zhì)的培養問(wèn)題。從課程整體安排布局來(lái)層次遞進(jìn)，由熵于物理中的概念和意義，推廣至結合專(zhuān)業(yè)內容的具體應用，引申到經(jīng)濟、人文中的價(jià)值觀(guān)體現。讓大學(xué)理科基礎課堂既能實(shí)現對物理學(xué)基本概念及規律的介紹，又凸顯了學(xué)科特色，還實(shí)現了對學(xué)生社會(huì )觀(guān)價(jià)值觀(guān)引導的多重目的。

　　【關(guān)鍵詞】熵；熵增加原理；課堂安排；教學(xué)改革；大學(xué)課堂改革；素質(zhì)教育

　　21世紀的教育對學(xué)生身心素質(zhì)全面培養的要求日益提高，要求學(xué)生具有獨立性能動(dòng)性創(chuàng )造性的。而全面實(shí)施基礎教育課程改革是當前教育領(lǐng)域的深刻變革，課堂是實(shí)施教育教學(xué)的主戰場(chǎng)，是對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的主渠道。如何在基礎課堂中完成讓學(xué)生在有限的時(shí)間內既能獲取更多本學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識，又能體現對學(xué)生價(jià)值觀(guān)和素質(zhì)的培養是我們亟待解決的問(wèn)題。大學(xué)基礎課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生不只局限于課堂書(shū)本，或是聯(lián)系學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，甚至可以更進(jìn)一步實(shí)現對學(xué)生社會(huì )觀(guān)價(jià)值觀(guān)的引導。我們理科教學(xué)亦可讓學(xué)生從另一種思維角度去認識世界反思歷史，從而引導樹(shù)立正確的社會(huì )觀(guān)價(jià)值觀(guān)。從醫學(xué)物理學(xué)熵和熵增加原理這一章節安排探索大學(xué)基礎課程課堂的布局的廣泛性，是應立足學(xué)科基礎還是結合專(zhuān)業(yè)凸顯特色，或者更進(jìn)一步期望適度呈現人文精神。我們對學(xué)生的培養不應停留于書(shū)本知識單純的了解掌握，或是對學(xué)科的認知接納，更進(jìn)一步期望從基礎課堂體現對學(xué)生素質(zhì)教育的培養。讓大學(xué)理科基礎課堂也能實(shí)現既完成教學(xué)任務(wù)，又凸顯了學(xué)科特色，還實(shí)現了對學(xué)生社會(huì )觀(guān)價(jià)值觀(guān)的引導。

　　1.學(xué)科內容講解，熵的引入及教學(xué)層次安排

　　課堂設計安排上要呈現邏輯性和層次性，既要適時(shí)引入教學(xué)內容，又要引發(fā)學(xué)生興趣。教學(xué)內容環(huán)環(huán)相扣，遞進(jìn)地引導學(xué)生。使學(xué)生在認知上產(chǎn)生知與不知的矛盾，激發(fā)求知的內在動(dòng)力，驅使學(xué)生去主動(dòng)地感知理解。

　　1.1熵的概念的引入及熵變計算介紹

　　首先介紹卡諾定理，由卡諾定理可逆熱機效率問(wèn)題推出卡諾熱機熱溫比之和為零[1]，其次將定義推廣值所有可逆熱機，推出克勞修斯等式，從而將熵的概念引入，提出熵變的算法，并對算式進(jìn)行說(shuō)明。在以上內容完成后引入例題：有1㎏溫度為0℃的冰吸熱后融化成0℃的水，然后變成10℃的水。求其熵變。給出冰的溶解熱和水等壓熱容，分析題目給出思路讓學(xué)生自行計算，學(xué)生會(huì )根據熵變計算式自行計算出0℃的冰吸熱后融化成0℃的水的熵變和0℃的水變成10℃的水的熵變。引導他們發(fā)現，算出來(lái)的結果為正值，說(shuō)明兩個(gè)過(guò)程末態(tài)的熵值大于初態(tài)。教學(xué)方法上改變一味地單純接受式的課堂模式會(huì )讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥感，學(xué)習積極性主動(dòng)性受挫[2]，因此在傳統教學(xué)方式基礎上應實(shí)施建立新型的參與式的發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性的學(xué)習方式，引導學(xué)習成為生成、進(jìn)入、提升的綜合過(guò)程[3]。

　　1.2承上啟下，引入玻爾茲曼熵

　　在這教學(xué)環(huán)節加入討論時(shí)間，討論一定量的同種物質(zhì)的熵變是否和溫度有關(guān)，是否和物態(tài)存在關(guān)系相關(guān)，從微觀(guān)上分析和什么相關(guān)[4]�；�于問(wèn)題的分組討論和課堂發(fā)言將接下來(lái)的教學(xué)環(huán)節自然引入，承上啟下，課堂設計上提高學(xué)生參與度；內容設計上抽象問(wèn)題實(shí)例化[5]。引導學(xué)生得出結論10℃的水的熵大于0℃的水的熵大于0℃的冰的熵，從物態(tài)關(guān)系上提出一定量下同溫度水的液態(tài)熵比氣態(tài)熵大，而且發(fā)現溫度越高熵值越大。此時(shí)引入玻爾茲曼熵的講解，介紹玻爾茲曼熵及其意義，這樣課堂安排上有層次感，內容引入有銜接感，學(xué)生更容易理解接受。

　　2.結合醫學(xué)拓展，信息熵于生物進(jìn)化遺傳中的引入

　　對于醫學(xué)類(lèi)學(xué)生而言醫學(xué)物理學(xué)教學(xué)既要體現物理學(xué)本身內在的邏輯性和系統性，又要反映物理學(xué)理論及衍生出的技術(shù)在醫學(xué)上的應用[6]。轉變以往醫學(xué)類(lèi)學(xué)生對本課程的片面認知，提高學(xué)習積極性[7]。為了突出專(zhuān)業(yè)特色，將基礎學(xué)科與專(zhuān)業(yè)內容相結合[8]，以玻爾茲曼熵為前提于生物遺傳現象遺傳密碼信息的傳遞中引入信息熵，信息熵反映信息的不確定程度和缺損程度，那么信息熵的減少意味著(zhù)不確定度的減少，也即信息量的增加在生物遺傳現象中，從物理熵的角度提供遺傳組織復雜程度和進(jìn)化程度的定量描述方法。例舉將遺傳密碼信息的傳遞假設為通信系統。若S為發(fā)信者，R為接收者，由于S發(fā)送的不是單個(gè)的核苷酸信號而是三種核苷酸組成三聯(lián)體密碼子形式的信息。計算A、T、G、C四種核苷酸信號中每三種核苷酸組成三聯(lián)體密碼子形式的信息發(fā)送和接受所出現的概率，并不能從接受到的遺傳信息來(lái)確定發(fā)送的信息。

　　3.素質(zhì)教育體現，從熵增加原理所反映的社會(huì )價(jià)值觀(guān)

　　由卡諾定理不可逆熱機效率問(wèn)題推出克勞修斯不等式，從而引入熵增加原理的內容，熵增加原理結合不可逆過(guò)程的結果引出能量品質(zhì)的退降，推廣至生物進(jìn)化實(shí)例，講明生命系統開(kāi)放的目的為了獲得負熵。最后引入熵的社會(huì )觀(guān)，如果宇宙的能量是一定的，使用系統內的能源，必然增加系統內的熵。這意味著(zhù)，如果人類(lèi)單純依靠地球自身的能源，地球必將變成一個(gè)越來(lái)越混亂的地方。而目前的種種環(huán)境問(wèn)題：空氣污染、水污染、冰山融化、生物滅絕，其實(shí)都可以歸結為熵的增加。這就要求人類(lèi)不能一味尋求經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展速度。就連人類(lèi)心理、思維、價(jià)值觀(guān)上的混亂，也可以歸結為熵的增加。所以可以從物理學(xué)的角度引導學(xué)生正面看待遇到的人和事，樹(shù)立正確的價(jià)值觀(guān)和人生觀(guān)。提倡建立正確的社會(huì )價(jià)值觀(guān)，不一味強調經(jīng)濟的發(fā)展，加強環(huán)保意識。

　　4.結語(yǔ)

　　從課程整體安排布局來(lái)層次遞進(jìn)，由熵于物理中的概念和意義，推廣至結合專(zhuān)業(yè)內容的具體應用，引申到經(jīng)濟、人文中的價(jià)值觀(guān)體現。進(jìn)而實(shí)現了學(xué)生對物質(zhì)現象及規律的認識，與所學(xué)專(zhuān)業(yè)的銜接和學(xué)生人文素質(zhì)的培養[9]。大學(xué)課堂教育期望完成和實(shí)現的并不僅僅拘泥于書(shū)本學(xué)科，受限于專(zhuān)業(yè)分類(lèi)，理科基礎課課堂同樣可以折射人文價(jià)值。大學(xué)基礎課課堂不僅可以讓學(xué)生具備一定的理科素養，同樣能夠體現對學(xué)生人文素質(zhì)的培養[10].

　　參考文獻

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