醫(yī)學物理教學所折射出的大學教育

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【摘要】從醫(yī)學物理學熵和熵增加原理這一章節(jié)教學安排探索大學基礎課程課堂的布局，探討如何在基礎課堂中完成讓學生在有限的時間內既能獲取更多本學科的專業(yè)知識，又能體現對學生價值觀和素質的培養(yǎng)問題。從課程整體安排布局來層次遞進，由熵于物理中的概念和意義，推廣至結合專業(yè)內容的具體應用，引申到經濟、人文中的價值觀體現。讓大學理科基礎課堂既能實現對物理學基本概念及規(guī)律的介紹，又凸顯了學科特色，還實現了對學生社會觀價值觀引導的多重目的。

【關鍵詞】熵；熵增加原理；課堂安排；教學改革；大學課堂改革；素質教育

21世紀的教育對學生身心素質全面培養(yǎng)的要求日益提高，要求學生具有獨立性能動性創(chuàng)造性的。而全面實施基礎教育課程改革是當前教育領域的深刻變革，課堂是實施教育教學的主戰(zhàn)場，是對學生進行素質教育的主渠道。如何在基礎課堂中完成讓學生在有限的時間內既能獲取更多本學科的專業(yè)知識，又能體現對學生價值觀和素質的培養(yǎng)是我們亟待解決的問題。大學基礎課程教學的目的是讓學生不只局限于課堂書本，或是聯系學生所學專業(yè)激發(fā)學生學習興趣，甚至可以更進一步實現對學生社會觀價值觀的引導。我們理科教學亦可讓學生從另一種思維角度去認識世界反思歷史，從而引導樹立正確的社會觀價值觀。從醫(yī)學物理學熵和熵增加原理這一章節(jié)安排探索大學基礎課程課堂的布局的廣泛性，是應立足學科基礎還是結合專業(yè)凸顯特色，或者更進一步期望適度呈現人文精神。我們對學生的培養(yǎng)不應停留于書本知識單純的了解掌握，或是對學科的認知接納，更進一步期望從基礎課堂體現對學生素質教育的培養(yǎng)。讓大學理科基礎課堂也能實現既完成教學任務，又凸顯了學科特色，還實現了對學生社會觀價值觀的引導。

1學科內容講解，熵的引入及教學層次安排

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

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，并對算式進行說明。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生自行計算，學生會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，算出來的結果為正值，說明兩個過程末態(tài)的熵值大于初態(tài)。教學方法上改變一味地單純接受式的課堂模式會讓學生產生枯燥感，學習積極性主動性受挫[2]，因此在傳統教學方式基礎上應實施建立新型的參與式的發(fā)揮學生主動性的學習方式，引導學習成為生成、進入、提升的綜合過程[3]。

1.2承上啟下，引入玻爾茲曼熵

在這教學環(huán)節(jié)加入討論時間，討論一定量的同種物質的熵變是否和溫度有關，是否和物態(tài)存在關系相關，從微觀上分析和什么相關[4]?；趩栴}的分組討論和課堂發(fā)言將接下來的教學環(huán)節(jié)自然引入，承上啟下，課堂設計上提高學生參與度；內容設計上抽象問題實例化[5]。引導學生得出結論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，學生更容易理解接受。

2結合醫(yī)學拓展，信息熵于生物進化遺傳中的引入

對于醫(yī)學類學生而言醫(yī)學物理學教學既要體現物理學本身內在的邏輯性和系統性，又要反映物理學理論及衍生出的技術在醫(yī)學上的應用[6]。轉變以往醫(yī)學類學生對本課程的片面認知，提高學習積極性[7]。為了突出專業(yè)特色，將基礎學科與專業(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)送的不是單個的核苷酸信號而是三種核苷酸組成三聯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確定發(fā)送的信息。

3素質教育體現，從熵增加原理所反映的社會價值觀

由卡諾定理不可逆熱機效率問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程的結果引出能量品質的退降，推廣至生物進化實例，講明生命系統開放的目的為了獲得負熵。最后引入熵的社會觀，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，如果人類單純依靠地球自身的能源，地球必將變成一個越來越混亂的地方。而目前的種種環(huán)境問題：空氣污染、水污染、冰山融化、生物滅絕，其實都可以歸結為熵的增加。這就要求人類不能一味尋求經濟和社會發(fā)展速度。就連人類心理、思維、價值觀上的混亂，也可以歸結為熵的增加。所以可以從物理學的角度引導學生正面看待遇到的人和事，樹立正確的價值觀和人生觀。提倡建立正確的社會價值觀，不一味強調經濟的發(fā)展，加強環(huán)保意識。

4結語

從課程整體安排布局來層次遞進，由熵于物理中的概念和意義，推廣至結合專業(yè)內容的具體應用，引申到經濟、人文中的價值觀體現。進而實現了學生對物質現象及規(guī)律的認識，與所學專業(yè)的銜接和學生人文素質的培養(yǎng)[9]。大學課堂教育期望完成和實現的并不僅僅拘泥于書本學科，受限于專業(yè)分類，理科基礎課課堂同樣可以折射人文價值。大學基礎課課堂不僅可以讓學生具備一定的理科素養(yǎng)，同樣能夠體現對學生人文素質的培養(yǎng)[10].

參考文獻

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作者:談笑玲 單位:青海大學基礎部