Изучение медицинской и биологической физики студентами медицинских вузов

УДК 53

ББК Е 071

А Н. Бирюкова

Изучение медицинской и биологической физики студентами медицинских вузов

В статье приводятся результаты исследования среди студентов Читинской государственной медицинской академии, которое позволило выявить отношение студентов-медиков к дисциплине «физика», изучаемой в медицинском вузе. Проведен анализ содержания курса «Медицинская и биологическая физика», выявлены его специфические особенности. Предложены методические рекомендации для осуществления обобщения и систематизации знаний студентов-медиков на практическом занятии по теме «Звук, его применение в медицине». Приведены таблицы, схема, примеры практических заданий, которые могут быть использованы на практическом занятии по указанной теме.

Ключевые слова: медицинская и биологическая физика, практическое занятие, обобщение и систематизация знаний, звук.

A.N. Biryukova

Learning Medical and Biological Physics by Students of Medical Universities

The article deals with the results of the investigation which took place at Chita State Medical Academy. The data revealed the attitude of the medical students to "Physics". The author of the article analyzed the course "Medical and Biological Physics" and offered methodological recommendations to the seminar "Sound, Its Application in Medicine". The author gives examples of some tables, schemes and assignments that could be used at the seminar.

Key words: Medical and Biological Physics, seminar, generalization and systematization of knowledge, sound.

Медицина уже давно использует результаты теоретических и экспериментальных достижений в области физики. Физика и особенно биофизика имеют исключительно важное значение для медицины. Это связано с тем, что физика способствует формированию материалистического взгляда на живой организм и процессы, протекающие в нем, позволяет учи-

тывать физико-химическую природу жизненных явлений. Физика вооружает врача знанием основ физических и биофизических методов исследования, диагностики и лечения больных, весьма распространенных в современной клинике, равно как и знанием принципов устройства соответствующих медицинских приборов и аппаратов.

Проведенное нами исследование среди студентов Читинской государственной медицинской академии (далее ЧГМА) позволило выявить отношение студентов-медиков к дисциплине «физика», изучаемой в медицинском вузе. Респондентам (студентам ЧГМА всех учебных курсов, с первого по шестой курсы включительно, всего 160 человек) была предложена разработанная нами анкета, которая включала, в том числе, вопросы, направленные:

- на выявление мотивов студентов будущих врачей при их поступлении в медицинский вуз;

- на определение отношения студентов ЧГМА к изучению курса «физика» в медицинском вузе;

- на выяснение роли физики в процессе формирования компетентностей будущего специалиста, в становлении личности будущего врача.

Главными мотивами при поступлении в медицинский вуз студенты-медики (115 человек, 72%) считают собственное желание (интерес к профессии врача); 20 респондентов (12,5%) выбрали такой мотив, как желание делать людям добро и желание получить высокий статус в обществе; для 16 опрашиваемых (10%) главным мотивом явилось желание родителей и 9 студентов (5,6%) при поступлении в ЧГМА руководствовались желанием продолжить семейную традицию и получать материальные блага соответственно. Таким образом, большая часть студентов ЧГМА (72%) выбрала профессию врача по собственному желанию. К основным причинам выбора профессии врача студенты-медики относят следующие: профессия врача - моя цель в жизни (43,8%), нравится профессия врача (28,8%), желание делать добро, помогать людям (8%), перспективная профессия (5%), другие ответы (5,6%).

Варианты ответа студентов ЧГМА на вопрос об их отношении к изучению дисциплины «физика» в медицинском вузе распределились следующим образом: 44% респондентов считают данный курс важным; 43% - частично с этим согласны; 7% - не совсем согласны; 4% - полно-

стью не согласны и 2% затрудняются ответить на поставленный вопрос. Однако, прослеживается динамичный спад распределения самых распространенных вариантов ответов по учебным курсам (с первого по шестой курсы).

Многие респонденты (25% полностью согласны и 42% частично согласны) считают, что изучение дисциплины «физика» в

медицинском вузе способствует формированию как компетентности будущего специалиста, так и становлению личности будущего врача.

Дисциплина «физика» входит в федеральный компонент государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (далее ГОСВПО) следующих специальностей: специальность 040100 «Лечебное дело» (квалификация: врач) [см.: 5]; специальность 040200 «Педиатрия» (квалификация: врач) [см.: 6]; специальность 040400 «Стоматология» (квалификация: врач-стоматолог) [см.: 7].

Проведем анализ содержания дисциплины «физика» (федеральный компонент ГОСВПО для всех указанных выше специальностей). Основные разделы данной дисциплины следующие:

1 раздел. Основные законы физики.

2 раздел. Физические явления и процессы.

3 раздел. Физические основы функционирования медицинской аппаратуры.

4 раздел. Устройство и назначение медицинской аппаратуры.

Необходимые для врача вопросы прикладной биофизики вместе с элементами общей физики, касающиеся применяемых в медицине физических методов диагностики и лечения, а также принципы устройства соответствующей медицинской аппаратуры, составляют содержание курса медицинской и биологической физики, который изучается в медицинских вузах, в том числе в ЧГМА [см.: 1; 2; 4].

Проведенный анализ содержания курса медицинской и биологической физики позволил выявить его специфические особенности.

1. В содержательном аспекте можно выделить следующие группы вопросов: вопросы, касающиеся основных законов физики, сущности физических явлений и процессов; вопросы, посвященные основным методам определения физических величин в медицине; вопросы, поясняющие специфику физических явлений и процессов в медицинской практике; вопросы, касающиеся применения в медицине физических явлений, процессов, приборов и т.п.; вопросы, посвященные описанию принципа действия медицинских приборов.

2. На изучение медицинской и биологической физики в соответствии с ГОСВПО отводится сравнительно малое количество учебных часов (130 часов). В ЧГМА выделенные часы распределяются следующим образом: 40 часов -лекции и 90 часов - практические и лабораторные занятия. Вследствие этого значительная роль при изучении физики студентами-медиками отводится практическим и лабораторным занятиям.

3. На лабораторных и практических занятиях студенты знакомятся: с физическими приборами, используемыми в медицинской практике (например, диагностические приборы, работа которых основана на закономерностях волоконной оптики); с применением света различных частот для лечебных целей; с физическими особенностями звуковых волн и особенностями их применения в медицине и т.д.

4. Большой объем информации, получаемый студентами на лекциях, требует обобщения и систематизации знаний на основе применения различных дидактических средств (таблицы, схемы, обобщающие конспекты, опорные конспекты и т.п.).

5. Изучение курса медицинской и биологической физики осуществляется преимущественно на младших курсах. Так, в ЧГМА медицинская и биологическая физика изучается студентами на первом курсе.

Учет названных выше специфических особенностей курса медицинской и биологической физики позволяет организовать работу студентов по изучению физических явлений, физических приборов и т.п. на практических и лабораторных занятиях соответствующим образом. Можно успешно проводить взаимосвязь медицинской физики со школьным курсом физики, расширяя и выводя на качественно новый уровень знания студентов-медиков в области физики. При обучении медицинской и биологической физике будущие врачи получают возможность ознакомления с основными аспектами современной медицины, напрямую связанными с физикой. Это дает им необходимую основу для проведения исследовательской работы в сфере своей будущей профессиональной деятельности. Регулярное применение на практических занятиях таблиц, схем, обобщающих и опорных конспектов и т.п. способствует обобщению и систематизации знаний студентов в области физики, выявлению взаимосвязей между изучаемыми понятиями.

Представим элементы обобщения и систематизации, используемые нами на практиче-

ском занятии по теме «Звук, его применение в медицине».

При рассмотрении вопроса, касающегося объективных характеристик звука, которые оцениваются соответствующими приборами независимо от человека, можно предложить студентам заполнить колонки в таблице «Физические объективные характеристики звука» (табл. 1).

Таблица 1

Физические объективные характеристики звука

Так как звук является объектом слуховых ощущений, то он оценивается человеком еще и субъективно. В связи с важностью акустических понятий для оценки слуховых ощущений, а также значимостью их медицинских приложений целесообразно некоторые вопросы раскрыть специально. Например, рассмотреть основные виды звуковых колебаний по спектру (таблица 2).

Таблица 2

Основные виды звуковых колебаний по спектру

Важным аспектом темы «Звук, его применение в медицине» является использование звуковых методов исследования в медицинской практике (схема 1).

Название характеристики Обозна-чение е и н е 'о е р <§ Расчетная формула Единицы измерения Особенности

Скорость звука

Длина звуковой волны

Частота звука

Период звуковых колебаний

Поток энергии звуковой волны

Сила звука

Звуковое давление

Вид звукового колебания Опреде- ление Ерафик (вид спек- тра) Назва- ние спектра Примеры звуковых колебаний

И О Т Простой тон

Сложный тон

Шум

Звуковой удар

Звуковые методы исследования

Объективные методы

Субъективные методы

^ Восприятие звука человеком — СРЕДСТВО ^ Восприятие звука человеком — ОБЪЕКТ

исследования исследования

Фонокардиография *

Аускультация

1

Перкуссия

Фоно кардио гр аф

Стетоскоп

V

Аудиометрия

Молоточки

Фонендоскоп

Аудиометр

Схема 1. Звуковые методы исследовании, применяемые в клинике

Использование на практическом занятии схемы позволяет наглядно увидеть взаимосвязь физики и медицины. Представление материала в виде схемы позволяет обратить внимание студентов на звуковые методы исследования,

когда звук рассматривается как средство исследования и как объект исследования. Это позволяет раскрыть широкий спектр современных диагностических методов, применяемых в клинике; изучить медицинские прибо-

ры, функционирующие на основе физических принципов и законов, которые используются в диагностических методах.

Для того чтобы сделать процесс систематизации и обобщения знаний в области физики наиболее эффективным, студентам можно предложить ряд заданий. Ниже приведем примеры заданий, выполнение которых возможно во время практического занятия и во внеаудиторное время.

I. Задачи с биофизическим содержанием [см.: 3]

Задача 1. Определите среднюю силу, действующую на барабанную перепонку человека (площадь 5 = 66мм2) для двух случаев: а) порог слышимости; б) порог болевого ощущения. Частота V = 1 кГц.

Задача 2. Разрыв барабанной перепонки наступает при уровне интенсивности звука L0 = 150дБ. Определить интенсивность, амплитудное значение звукового давления и амплитуду смещения частиц в волне для звука частотой V = 1кГц, при которых может наступить разрыв барабанной перепонки.

Задача 3. Разность фаз звуковых волн с частотой V = 1кГц, приходящих от одного источника к разным ушам, равна 0,2 рад. Определить разность хода волн, приходящих в правое и левое ухо человека.

II. Вопросы биофизического характера

1. Как механический принцип работы рычага осуществляется в системе косточек среднего уха?

2. В чем преимущества и недостатки применяемых в медицине звуковых методов ис-

следования (фонокардиография, аускультация, перкуссия, аудиометрия)?

3. Как на основе данных полученных с помощью конкретного звукового метода исследования, можно судить о наличии патологий у человека?

III. Творческие задания

1. Предложите и обоснуйте свой вариант объективного метода звукового исследования.

2. Разработайте и оцените свой вариант субъективного метода звукового исследования.

3. Предложите свой вариант оценки величины звукового удара на поверхность.

IV. Примерные темы исследований

1. Шум и его влияние на слух.

2. Устройство слухового аппарата человека как физического прибора.

3. Звуки, возникающие при работе сердца и легких.

4. Новые методы звуковых исследований в медицине.

Студент может заранее выбрать особо заинтересовавшую его тему исследования и приступить к её разработке под руководством преподавателя. Результатом исследовательской деятельности студента может стать участие в научно-практической конференции, публикация в сборнике научных работ.

Таким образом, изучение студентами медицинских вузов курса медицинской и биологической физики, как показывают результаты проводимого нами исследования, способствует формированию компетентностей будущего специалиста и становлению его личности как будущего врача.

Список литературы

1. Антонов В.Ф., Коржуев А.В. Физика и биофизика: курс лекций для студ. мед. вузов. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2006. - 236 с.

2. Программа по медицинской и биологической физике для студентов медицинских вузов/ А.Н. Ремизов, В.Ф. Антонов, Ю. А. Владимиров [и др.]. - М.: ВУНМЦ, 2000. - 11 с.

3. Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике. М.: Дрофа, 2001. 191 с.

4. Медицинская и биологическая физика: учебник для мед. спец. вузов А.Н. Ремизов [и др.]. - М.: Дрофа, 2003. - 560 с.

5. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 040100 Лечебное дело (квалификация: врач). - М., 2000.

6. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 040200 Педиатрия (квалификация: врач). - М., 2000.

7. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 040400 Стоматология (квалификация: врач-стоматолог). - М., 2003.