CC BY
19
Подготовка кадров
О КОРЖУЕВ A.B., РОЖКОВА A.B., ШЕВЧЕНКО Е В -УДК 61:57:53
СПЕЦИФИКА КУРСА МЕДИЦИНСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ В МЕДВУЗАХ
A.B. Коржуев, A.B. Рожкова, Е.В. Шевченко
(Иркутский государственный медицинский университет, ректор - акад. МТА и АН ВШ A.A. Майбо-рода, кафедра медицинской и биологической физики, зав. - проф. Е.В. Шевченко)
Стремительная интеграция физики и медицины на современном этапе развития научного знания снимает вопрос о необходимости физического компонента в структуре высшего медицинского образования - она на сегодня очевидна. Тем не менее, практика показывает стойкое негативное отношение студентов медвузов, а также специа-листов-медиков к изучению физики. Это обусловлено большими познавательными барьерами и затруднениями, с которыми сталкивается в процессе изучения предмета практически каждый студент.
Следует признать, что как в отечественной, так и в зарубежной дидактике на сегодня практически отсутствуют системные концептуальные исследования проблемы познавательных затруднений, их профилактики и коррекции.
Справедливости ради надо заметить, что данная проблема частично разработана А. И. Пили-пенко [3], однако ее конкретное преломление осуществлено на материале курса физики средней школы и технического вуза. Попытаемся выявить специфику ее реализации применительно к высшему медицинскому образованию.
Как известно, студенты-медики уже к первому курсу характеризуются значимой доминантой конкретно-образного мышления в противовес абстрактно-образному. К сожалению, данная особенность не учитывается в процессе преподавания физики в медвузе. Так, к примеру, каждому преподавателю физики медвуза известно, что студенты практически не осознают порядки физических величин. Это относится, в частности, к такому важному в медицине компоненту физического знания, как шкала электромагнитных волн. Студенты испытывают большие затруднения при ответах на самые простые вопросы, например, к какому диапазону относится электромагнитная волна с заданными конкретными значениями ее длины, путают порядки длин волн, во много раз различающиеся (рентгеновский и инфракрасный диапазоны). В этой связи необходимо, на наш взгляд, использовать сравнение длин волн различных диапазонов электромагнитного излучения с рядом известных студентам-медикам биологи-
ческих объектов, в частности, указание на то, что длина волны рентгеновского излучения порядка размера атома, гамма-излучения - порядка размера ядра, инфракрасного излучения - порядка размеров бактерий, эритроцитов, толщины человеческого волоса, короткого ультрафиолетового излучения — порядка толщины клеточной мембраны и т.п.
Аналогичные сравнения целесообразны и в других случаях, например, при указании на то, что на метастабильном уровне время жизни атома примерно 10'3 с, на обычном - 10"8 с. Сами по себе эти значения мало что говорят медикам, целесообразно привести более ощущаемый пример Представим, что человеческая жизнь в 100 лет соответствует времени жизни атома на возбужденном уровне. В этом случае, попав на метастабиль-ный уровень, человек проживет 10 млн. лет. Такое наглядное сравнение способствует осознанному пониманию различия метастабильного и возбужденного уровня.
Доминирование конкретно-образного мышления студентов-медиков обусловливает излишне однозначное восприятие ими смысла и значения объектов, процессов, величин, выраженных определенным символом. Это пагубно сказывается на усвоении физики, в которой один и тот же символ имеет зачастую абсолютно различные значения или толкования. Например, в курсе медицинской и биологической физики символ % соответствует трем совершенно различным значениям. Это логарифмический декремент затухания, длина волны и постоянная радиоактивного распада. Соответствующая информация о необходимости их различия должна быть специально представлена студентам.
Можно привести еще ряд примеров того, как за внешне одинаковыми формульными представлениями студенты не могут выявить объективно различающиеся внутренние сущностные особенности объектов и явлений. Например, в курсе медбиофизики используются формула для уровня интенсивности и психофизиологический закон Вебера-Фехнера, связывающие уровень громкости
с интенсивностью. Стоящие в правой части обоих математических выражений логарифмы отношения интенсивности исследуемого звука к пороговой интенсивности, видимо, провоцируют студентов на неправомерное отождествление этих формул. Между тем следует специально обратить внимание на то, что первая формула выражает лишь удобный для восприятия способ пересчета шкалы интенсивностей звуков, с тем, чтобы использовались привычные численные значения (10 дБ вместо 10'" Вт/м2, 20 дБ вместо Ю'10 Вт/м2 и т.п.), а вторая формула выражает закон природы, являющийся проявлением объективно существующей связи между физическими характеристиками звука и характеристиками слухового ощущения.
Продолжим рассмотрение примеров неправомерного отождествления внутренне различных особенностей изучаемых объектов, наблюдающихся в практике обучения студентов. Наличие в организме колебательных процессов обусловливает необходимость изучения элементарных основ теории колебаний и использование понятия фазы колебаний. Любому студенту технического вуза очевидно, что использование подстрочного символа V в формуле ср = (B0t + сро означает совершенно различный смысл в двух случаях: ср0 - начальная фаза колебаний, со0 - собственная частота колебаний. Студенту медику это далеко не очевидно - практически каждый преподаватель сталкивается с тем, что студенты полагают, что ш0 -начальная циклическая частота колебаний. Если на это различие специально не обратить внимание студентов (как это и делают большинство начинающих преподавателей, пренебрегающих рекомендациями методики обучения физике), то неверное представление прочно «осядет» в сознании студентов.
Еще одним показательным рассматриваемой точки зрения примером является отождествление одинаково математически выражаемых зависимостей смещения от времени собственных и вынужденных гармонических колебаний. Методически корректным в этой связи будет специальное обсуждение того, что в случае собственных колебаний частота определяется лишь параметрами колебательной системы, а амплитуда - лишь внешним начальным воздействием на нее. А в случае вынужденных колебаний частота равна частоте внешней вынуждающей силы, а амплитуда определяется как внешним воздействием (амплитудой вынуждающей силы), так и характеристиками самой системы и окружающей ее среды (собственной частотой колебаний, массой, коэффициентом сопротивления). Подчеркнуть эти различия крайне важно для того, чтобы предотвратить искаженное понимание внутренних сущностных связей и отношений зависимости изучаемых процессов [1].
Данными примерами проблема не исчерпывается - в изучаемом курсе медицинской и биологической физики огромное множество терминов,
сходных по звучанию, но совершенно различных по смыслу. Не вызывающие трудностей у людей со сформировавшимся физическим мышлением, они приводят в недоумение медиков: кому из
преподавателей не приходилось много раз сталкиваться с отождествлением напряжения и напряженности, индуктивности и э.д.с. индукции, вектора магнитной индукции и явления электромагнитной индукции. Можно ли в целях экономии времени отмахиваться и не разъяснять студентам все вышеуказанное - до того, как неверные представления сформируются в их сознании?! По нашему твердому убеждению - нет.
Умолчание неочевидных студентам-медикам фрагментов физического знания приводит и к другим широко известным курьезам - на вопрос, откуда беоутся электроны при бета-распаде, многие студенты отвечают - с электронных оболочек, тем самым смешивая процессы совершенно различных уровней - атомного и электронного.
Еще одним примером курьезных отождествлений (явление радиоактивного распада = закон распада) является сплошь и рядом встречающееся в ответах студентов утверждение о том, что в левой части закона распада находится число распавшихся ядер. Ошибка очевидна.
Обсуждаемая в работе проблема важна и в контексте использования различных средств графического представления элементов физического знания. Так, например, рисуя экспериментальную диаграмму, иллюстрирующую физические основы работы лазера, преподаватель рискует натолкнуться на отождествление факта нахождения ряда атомов на одном и том же энергетическом уровне с фактом их пространственного расположения на одной прямой внутри рабочей среды лазера. В этой связи необходимо специальное разъяснение о том, что это отождествление неверно и любое наглядное средство отражает, как правило, лишь один аспект явления или процесса, а не все вместе сразу.
К числу примеров познавательных затруднений студентов-медиков относится непонимание студентами того факта, что некоторые понятия могут иметь различные, но никак не противоречащие друг другу интерпретации, одинаково важные и значимые. Так, например, студенты не понимают, как соотносятся две трактовки длины волны как расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе, и как расстояние, на которое распространяется передний фронт волны за время периода колебаний. Соответствующий рисунок, разъясняющий то, что второе определение следует из первого, безусловно, необходим как в лекционном курсе, так и на семинарских занятиях [2].
Систематическая работа по профилактике познавательных затруднений предусматривает:
а) анализ преподавателем учебной информации для студентов, предусматривающий выявление таких фрагментов, которые провоцируют на неверное, искаженное понимание внутренних свя-
зей и отношений зависимости между физическими объектами и явлениями;
б) поиск альтернативных источников информации, а также способов коррекции имеющихся с использованием различных наглядных средств, компьютерных демонстрация и видеофрагментов;
Литература
1. Коржуев A.B., Шевченко Е В. Физический компонент высшего медицинского образования - Иркутск, 1998. - 58 с.
2. Коржуев A.B. Методические основы реализации сущностного подхода при обучении физике в средней школе: Дис....д.п.н. - М., 1998. - 308 с.
в) деятельность преподавателя «по факту ошибки» - коррекция неверных шаний и представлений, проявляющихся студентами при ответах на коллоквиумах, зачетах, экзаменах и т.п.
3. Пилипенко А.И. Психологические познавательные барьеры в обучении физике и их преодоление: Дис....д.п.н. - М.,1997. -208 с.
