dành cho sinh viên khối ngành bác sĩ và cử nhân y học
2.1.1 Mục tiêu đào tạo của môn học
”Vật lý học là một ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu những dạng vận động cơ bản nhất của vật chất rồi tìm cách ứng dụng chúng phục vụ đời sống. Trong quá trình phát triển, các ngành khoa học đan xen vào nhau làm nảy sinh các ngành khoa học mới, thí dụ như lý sinh, hóa sinh…”[14. tr. 3]
Chương trình Vật lí- Lí sinh được dạy tại trường Đại học Y Hà Nội từ năm 1956, và tại trường Đại học Kĩ thuật Y tế Hải Dương từ năm 2001- khi trường bắt đầu mở các mã ngành đào tạo cử nhân y học. Đây là học phần bắt buộc nằm trong khung chương trình chung do Bộ Y tế ban hành dành cho các trường đại học, cao đẳng đào tạo bác sĩ và cử nhân y học. Mục tiêu của chương trình này là giúp sinh viên:
“- Hiểu đúng các định luật vật lý cơ bản có nhiều ứng dụng sau này trong nghiên cứu y học và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
- Phân tích được các quá trình, hiện tượng vật lý cơ bản xảy ra trong cơ thể sống - Trình bày được nguyên lý của các ứng dụng kĩ thuật vật lý chính trong chẩn đoán và điều trị.
- Phân tích được các tác dụng chính của các yếu tố vật lý lên cơ thể sống phục vụ mục đích bảo vệ mơi trường và cơ thể.” [14. tr. 3]
2.1.2 Mục tiêu kiến thức bài ”Điện và sự sống”
Chương trình Vật lí- Lí sinh xác định mục tiêu của bài học là :
- Trình bày được các hiện tượng điện cơ bản xảy ra trên tế bào sống cũng như cơ chế phát sinh và đặc điểm của những hiện tượng này
- Mô tả cơ chế điện điều khiển nhịp tim và nêu bản chất điện thế hoạt động của tim. Trình bày phép ghi điện thế hoạt động của tim và một số tổ chức sống khác trong cơ thể được ứng dụng trong y khoa.
- Kể được những qui luật chính của tác động điện đối với cơ thể sống. Nêu các ứng dụng rộng rãi của dòng điện trong điều trị và các kiến thức cần thiết về an toàn điện. [14. tr. 170]
2.1.3 Phân tích nội dung kiến thức ”Điện và sự sống”
Hiện nay có nhiều giáo trình và bài giảng của mơn Lí sinh dành cho sinh viên khối ngành Bác sĩ đa khoa và cử nhân y học. Tùy từng điều kiện cụ thể, các trường đại học, cao đẳng giới thiệu các giáo trình chính và giáo trình tham khảo khác nhau cho sinh viên. Ở đây, tác giả đưa ra các đơn vị kiến thức của bài “Điện và sự sống” theo giáo trình chính dùng cho đào tạo bác sĩ đa khoa tại trường đại học Y Hà Nội.
“1. Điện thế sinh vật ở tế bào sống 1.1 Điện thế nghỉ
1.2 Điện thế hoạt động
1.3 Sự lan truyền điện thế hoạt động 2. Điện thế hoạt động của tổ chức sống 2.1 Điện thế hoạt động của tim
2.2 Các điện thế hoạt động khác được dùng nhiều trong chẩn đốn 3. Tác dụng của dịng điện lên cơ thể
3.1 Phản ứng của cơ và thần kinh đối với kích thích điện 3.2 Các thơng số điện của cơ thể
3.3 Nguy hiểm do điện. Các biện pháp an tồn điện
3.4 Tác dụng tích cực của dòng điện lên cơ thể và ứng dụng trong y khoa” [14. tr. 7]
Các đơn vị kiến thức của vấn đề ”Điện và sự sống” nêu trên được xây dựng và phát triển từ các kiến thức Vật lí và Sinh học ở bậc THPT được tác giả tổng kết qua bảng 2.1 như sau:
Bảng 2.1: Kiến thức THPT liên quan tới vấn đề ”Điện và sự sống”
Môn học Địa chỉ Kiến thức Vai trò của kiến thức với chủ đề Vật lí 11 Chƣơng I: ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƢỜNG
Tồn bộ nội dung chương
“đề cập đến những đặc trưng quan trọng nhất của điện tích và điện trường. Đó là những vấn đề sau: - Điện tích. Điện trường - Định luật Cu- lông. Thuyết electron
- Cường độ điện trường. Đường sức điện
- Điện thế. Hiệu điện thế - Tụ điện. Điện dung của tụ điện” [5. tr. 5]
Những nội dung bên là nền tảng để SV nghiên cứu các hiện tượng Điện không chỉ ở con người mà còn trên tất cả các lĩnh vực khác của cuộc sống. Đặc biệt, bài ”Điện thế, Hiệu điện thế” trực tiếp cung cấp khái niệm, đơn vị đo, cách đo hiệu điện thế, là cơ sở để phát triển các khái niệm “Điện thế màng tế bào”, “Điện thế hoạt động của tổ chức sống” trong chủ đề. Chƣơng II- DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI
Bài 7: Dịng điện khơng đổi - cung cấp khái niệm
về dòng điện, dịng điện khơng đổi; khái niệm, đặc điểm và đơn vị đo cường độ dòng điện
Đây là những kiến thức nền tảng để nghiên cứu các tác động cùa dòng điện lên cơ thể sống.
Bài 8: Điện năng. Công suất điện.- kiến thức về
Định luật Jun- Lenxo
Tác dụng tỏa nhiệt của dòng điện khi qua cơ thể
Bài 9: Định luật Ơm đối với tồn mạch- cho ta biết
biểu thức của định luật Ôm, mối quan hệ giữa các đại lượng U, I, R trong một đoạn mạch.
Tìm hiểu đặc điểm điện trở R của cơ thể người phụ thuộc vào những yếu tố nào; sự thay đổi của cường độ dòng điện I theo các đại lượng U và R, từ đó cung cấp kiến thức về các mức độ nguy hiểm do điện phụ thuộc vào những yếu tố nào
Chƣơng III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƢỜNG
Bài 14: Dịng điện trong môi trường chất điện phân- đề cập tới các vấn
đề: hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan
Đây là kiến thức vật lí quan trọng nhất đối với vấn đề, vì mơi trường trong cơ thể sống có bản chất vật lí là dung dịch điện phân. Từ đây, kiến thức là nền tảng để phát triển các nội dung sau :
- Cơ chế hình thành các loại điện thế sinh vật: điện thế màng tế bào, điện thế hoạt động của tổ chức sống
- Các tác động của dòng điện với cơ thể sống. - Một số ứng dụng của
dòng điện trong điều trị như phương pháp điện di dược chất... Vật lí 12 Chƣơng V- DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 28: mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Cộng hưởng điện.
Các kiến thức về một mạch điện xoay chiều, công thức cường độ dòng điện trong mạch điện xoay chiều có vai trò quan trọng khi nghiên cứu các ứng dụng của dòng điện trong điều trị.
Bài 32: Máy biến áp. Truyền tải điện năng
Cung cấp kiến thức về vai trò, cấu tạo của máy biến áp - một phần cấu tạo của máy sốc điện
Sinh học 11
Bài 28: Điện thế nghỉ
- Khái niệm điện thế nghỉ - Cơ chế hình thành điện
thế nghỉ
Toàn bộ nội dung “Điện thế trên màng tế bào” đã được trình bày rất cụ thể ở Sinh học THPT. Trong giáo trình
Bài 29: Điện thế hoạt động và sự lan truyền xung thần kinh
- Khái niệm điện thế hoạt động
- Đồ thị điện thế hoạt động
- Cơ chế hình thành điện thế hoạt động
- Cơ chế lan truyền điện thế hoạt động
Lí sinh dành cho sinh viên đại học, các khái niệm này cũng đã được đề cập ở ngay phần đầu của chương “Điện sinh học”.
2.2 Nghiên cứu thực trạng dạy học kiến thức ”Điện và sự sống” tại trƣờng Đại học Kĩ thuật Y tế Hải Dƣơng
2.2.1. Mục đích điều tra
Tìm hiểu thực tế dạy và học kiến thức “Điện và sự sống”, nhằm xác định một số thông tin về phương pháp dạy và học của của GV và SV, ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này, những khó khăn gặp phải của GV và SV trong quá trình dạy học. Từ những điều tra trên, đề xuất các phương án tổ chức dạy và học nhằm phát huy năng lực GQVĐ cho SV.
2.2.2. Phương pháp điều tra
Để thực hiện được các mục tiêu nêu trên, tác giả đã sử dụng phương pháp đàm thoại với GV và thống kê với SV, cụ thể:
- Điều tra GV: trong khuôn khổ luận văn, tác giả sử dụng phương pháp phỏng vấn trực tiếp với các GV dạy mơn Lí sinh trong bộ mơn Khoa học cơ bản trường ĐHKTYTHD.
- Điều tra SV: tác giả thống kê bằng hệ thống các câu hỏi trắc nghiệm với đối tượng SV năm thứ 2 trường ĐHKTYTHD được lựa chọn ngẫu nhiên
2.2.3 Phương tiện điều tra
- Khi phỏng vấn GV, tác giả sử dụng bộ câu hỏi để định hướng phỏng vấn, nhằm tìm hiểu tình hình dạy và học mơn Lí sinh nói chung và kiến thức “Điện và sự sống” nói riêng (Câu hỏi phỏng vấn- phụ lục 1).
- Khi điều tra SV, tác giả thiết kế hệ thống câu hỏi trắc nghiệm nhằm đánh giá tình hình dạy học thực tế của SV và GV (phiếu điều tra- phụ lục 2).
2.2.4 Kết quả thu được
Phiếu điều tra
- Số phiếu phát ra: 100 phiếu - Số phiếu thu vào: 100 phiếu
- Kết quả: bảng 2.2 thống kê kết quả phiếu điều tra thu được
Bảng 2.2: Thống kê kết quả phiếu điều tra tình hình dạy và học dành cho sinh viên
Câu hỏi/Đáp án 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Đồng ý với
nhận định 71 5 2 67 0 43 79 80 81 19
Không đồng ý
với nhận định 29 95 98 33 100 57 21 20 19 81
Phân tích dữ liệu thu được
Ở các câu hỏi số 2, 3, 6 và số 10 tỉ lệ các đáp án “không đồng ý” với những nhận định đưa ra trong bộ câu hỏi khảo sát chiếm giá trị khá cao. Cụ thể:
Câu số 2: 95/100 SV không đồng ý với nhận định “GV có sử dụng các phương pháp DH tích cực như: dạy học dự án, dạy học theo trạm, dạy học nghiên cứu tình huống, dạy học dựa trên tìm tịi khám phá Khoa học…”
Câu số 3: 98/100 SV không đồng ý với ý kiến GV sử dụng các thí nghiệm hoặc mơ hình để giảng dạy kiến thức.
Câu số 5: tồn bộ 100/100 SV khơng đồng ý với việc GV sử dụng các tiêu chí năng lực để đánh giá SV. Kết hợp với trao đổi với GV, một thực trạng đã diễn ra đó là tất cả đánh giá trong giảng dạy mơn Lí sinh đều sử dụng đánh giá chuẩn, kiểm tra giữa và cuối chương trình.
Câu số 10: 81/100 SV khẳng định khơng có ít nhất 2 tiếng để tự học ở nhà. Qua phỏng vấn thêm, được biết SV học trung bình 16-20 tín chỉ / học kì, vậy với quĩ thời gian vừa đảm bảo học trên lớp, vừa tự học ở nhà SV có ít thời gian tự học.
Cùng với phỏng vấn GV, qua thu thập kết quả tác giả nhận định được một số vấn đề sau về thực trạng dạy học mơn Lí sinh:
- Phương pháp dạy học: chỉ sử dụng phương pháp dạy học truyền thống truyền thụ kiến thức một chiều, chưa sử dụng các PPDH tích cực
- Phương tiện dạy học: Sử dụng máy chiếu và dùng powerpoint để trợ giúp quá trình dạy học, nhưng khơng phát huy mặt tích cực của phương tiện, trái lại, chỉ coi như một phương tiện thay thế viết bảng truyền thống
- Mục tiêu dạy học: GV coi trọng kiến thức lí thuyết giải thích các cơ chế hình thành các hiện tượng điện trên sinh vật, chưa chú trọng khai thác các kiến thức về ứng dụng của các dòng điện trong cơ thể và dòng điện đi qua cơ thể sống. GV chưa có thơng tin về dạy học theo định hướng phát triển năng lực.
Tình hình học tập
- Phương pháp học tập: thời gian dành cho tự học của SV không đảm bảo qui
định 1 tiết trên lớp ứng với 2 tiết tự học của học chế tín chỉ.
- Phương tiện học tập: phần lớn SV tìm kiếm tài liệu trên các giáo trình và bài giảng mà GV giới thiệu, chưa khai thác các nguồn tài liệu khác.
2.2.5 Đánh giá nguyên nhân thực trạng dạy học
a. Nguyên nhân khách quan
- Do điều kiện vật chất: hiện nay chưa có đề tài nghiên cứu nào thiết kế, chế tạo các thí nghiệm, mơ hình phục vụ cho dạy và học các kiến thức của chương “Điện sinh học”.
- Do qui chế:
+ Lượng môn học quá nhiều dẫn đến việc SV khơng thể bố trí thời gian tự học theo đúng yêu cầu.
+ Số lượng 50-100 SV/lớp đơng khơng thuận lợi để phát huy vai trị của các PPDH tích cực.
- Do mục tiêu dạy học chưa chú trọng việc phát huy năng lực của SV b. Nguyên nhân chủ quan
Về phía GV
- GV được đào tạo từ các cơ sở Sư phạm, chưa được đào tạo về lĩnh vực Lí
sinh hoặc y khoa, dẫn tới nhiều hạn chế trong quá trình đào sâu kiến thức có liên hệ với thực tiễn nghề nghiệp cho SV
Về phía SV
- Chưa có ý thức ứng dụng, tìm tịi, liên hệ các kiến thức lí thuyết đã học với
thực tiễn cuộc sống.
- Tâm lí coi nhẹ vai trị của các mơn học cơ bản
- Bản thân cịn chưa tích cực, chủ động tham gia vào các hoạt động trên lớp
2.2.6 Những ý kiến đề xuất nhằm khắc phục tình trạng trên
a. Đối với các vấn đề khách quan
- Cơ sở vật chất: phát triển các đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm hoặc các mơ hình để sử dụng trong dạy học các kiến thức Điện và sự sống
- Quy chế: Đổi mới mục tiêu giảng dạy hướng tới phát triển năng lực của SV, từ đó đổi mới đồng bộ tổ chức lớp học, phương pháp giảng dạy, phương pháp KT, đánh giá…
b. Đối với các vấn đề chủ quan
Về phía SV cần thay đổi phương pháp học tập, thay đổi quan điểm về mục đích học tập… Về phía GV phải chủ động đổi mới mục tiêu dạy học, từ đó đổi mới các PPDH tích cực và PP kiểm tra, đánh giá theo đúng mục tiêu.
Nhận thấy các nội dung kiến thức bài “Điện và sự sống” hồn tồn có thể xây dựng thành chủ đề “Điện thế sinh vật” và tổ chức DH được theo các PPDH tích cực như DH dựa trên NCTH và DHDA để phát huy năng lực GQVĐ, tác giả đã xây dựng chủ đề và dựa vào đó thiết kế phương án tổ chức hoạt động dạy học nhằm mục đích khắc phục thực trạng dạy và học hiện nay ở trường ĐH.
2.3 Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học chủ đề tích hợp “Điện thế sinh vật”
2.3.1 Sơ đồ cấu trúc logic kiến thức của chủ đề
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc logic kiến thức chủ đề ”Điện thế sinh vật”
ĐIỆN THẾ SINH VẬT Điện thế sinh vật trong cơ thể sống
Tác động của dòng điện lên cơ thể sống Điện thế trên màng tế bào sống Điện thế hoạt động của tổ chức sống: tim Điện thế nghỉ Điện thế hoạt động Ứng dụng y học Chẩn đoán: điện tâm đồ (ECG- Electro CardioGram) Điều trị: máy tạo nhịp tim (Pacemaker) Tiêu cực-> Các biện pháp an tồn điện Tích cực-> Ứng dụng trong điều trị Vật lí trị liệu Dụng cụ điều trị Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa Biện pháp xử lí
2.3.2 Nội dung kiến thức của chủ đề
2.3.2.1 Điện thế màng tế bào
a. Khái niệm điện thế màng tế bào
Trên tế bào sống ln có sự chênh lệch giữa điện thế mặt trong màng tế bào VTR và điện thế mặt ngoài màng tế bào VNG. Người ta quy ước gọi hiệu điện thế EM = VTR – VNG là điện thế màng. [14. tr.171]
b. Điện thế nghỉ
Khái niệm: Ở trạng thái bình thường (trạng thái “tĩnh”), điện thế màng luôn là một giá trị ổn định và mang dấu âm. Giá trị nói trên được gọi là điện thế nghỉ (rest Potential). Đối với những tế bào khác nhau, điện thế nghỉ có giá trị khác nhau từ khoảng -50mV đến -94mV [14. tr.171]
Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm đo điện thế nghỉ trên màng tế bào (Nguồn: www.khanacademy.org) (Nguồn: www.khanacademy.org)
Cơ chế hình thành: