目的：系统研究PBL教学方法在医学物理学教学中的应用价值，并与传统教学模式进行对比说明。方法：以“物理学”“医学物理学”“PBL”和“以问题为基础教学方法”等为检索词在中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台(Wanfang)、维普中文科技期刊数据库(VIP)、中国引文数据库、全国报刊和超星电子图书数据库系统检索2009年至今的相关文献，并将检索的文献资料信息进行整合处理，使用Review Manager 5.3软件进行Meta分析。结果：共纳入7篇文献进行Meta分析，实验对象共计1063例，实验组531例，对照组全部为传统教学532例。Meta分析结果：期末测试平均成绩：WMD = 5.29, 95% CI [4.08, 6.50]，P < 0.00001；学生学习兴趣培养的满意度调查：OR = 197.04，95% CI [47.45, 818.27]，P < 0.00001；学生自主学习能力提升赞同度调查：OR = 136.92，95% CI [34.56, 542.48]，P < 0.00001。讨论和结论：在医学物理学教学中使用PBL教学法可以让学生能够更好地掌握学科重点，还能够培养学生的学习兴趣，同时提高了学生的自学能力。此外，我们推测基于LBL教学方法的PBL教学方法更有利于基础学科的教学建设。 Objective: To systematically analysis the application value of PBL teaching method in medical physics teaching and compare it with traditional teaching mode. Methods: Relevant literatures from 2009 to now were searched on CNKI, Wanfang, VIP, China Citation Database, national newspapers and super Star retrieval platform using “Physics”, “medical physics”, “PBL” and “problem-based teaching methods” as search terms. The retrieved literature information was integrated and meta-analysis was performed using Review Manager 5.3 software. Results: A total of 7 literatures were included for Meta analysis, with a total of 1063 subjects, including 531 in the experimental group and 532 in the control group. Meta-analysis results: Average score of final test: WMD = 5.29, 95% CI [4.08, 6.50], P < 0.00001; The satisfaction survey of students’ learning interest cultivation: OR = 197.04, 95% CI [47.45, 818.27], P < 0.00001; Survey on approval degree of improvement of stu-dents’ independent learning ability: OR = 136.92, 95% CI [34.56, 542.48], P < 0.00001. Discussion and Conclusion: Using PBL teaching method in medical physics teaching can help students to better grasp the key points of the subject, cultivate students’ interest in learning, and improve students’ self-learning ability. In addition, we speculate that PBL teaching method based on LBL teaching method is more conducive to the teaching of basic subjects.
目的：系统研究PBL教学方法在医学物理学教学中的应用价值，并与传统教学模式进行对比说明。方法：以“物理学”“医学物理学”“PBL”和“以问题为基础教学方法”等为检索词在中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台(Wanfang)、维普中文科技期刊数据库(VIP)、中国引文数据库、全国报刊和超星电子图书数据库系统检索2009年至今的相关文献，并将检索的文献资料信息进行整合处理，使用Review Manager 5.3软件进行Meta分析。结果：共纳入7篇文献进行Meta分析，实验对象共计1063例，实验组531例，对照组全部为传统教学532例。Meta分析结果：期末测试平均成绩：WMD = 5.29, 95% CI [4.08, 6.50]，P < 0.00001；学生学习兴趣培养的满意度调查：OR = 197.04，95% CI [47.45, 818.27]，P < 0.00001；学生自主学习能力提升赞同度调查：OR = 136.92，95% CI [34.56, 542.48]，P < 0.00001。讨论和结论：在医学物理学教学中使用PBL教学法可以让学生能够更好地掌握学科重点，还能够培养学生的学习兴趣，同时提高了学生的自学能力。此外，我们推测基于LBL教学方法的PBL教学方法更有利于基础学科的教学建设。
医学物理学，PBL，青年大学生
Benrong Mu*, Anyang Rao*, Hai Wang#
Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu Sichuan
Received: Jun. 22nd, 2022; accepted: Jul. 19th, 2022; published: Jul. 26th, 2022
Objective: To systematically analysis the application value of PBL teaching method in medical physics teaching and compare it with traditional teaching mode. Methods: Relevant literatures from 2009 to now were searched on CNKI, Wanfang, VIP, China Citation Database, national newspapers and super Star retrieval platform using “Physics”, “medical physics”, “PBL” and “problem-based teaching methods” as search terms. The retrieved literature information was integrated and meta-analysis was performed using Review Manager 5.3 software. Results: A total of 7 literatures were included for Meta analysis, with a total of 1063 subjects, including 531 in the experimental group and 532 in the control group. Meta-analysis results: Average score of final test: WMD = 5.29, 95% CI [4.08, 6.50], P < 0.00001; The satisfaction survey of students’ learning interest cultivation: OR = 197.04, 95% CI [47.45, 818.27], P < 0.00001; Survey on approval degree of improvement of students’ independent learning ability: OR = 136.92, 95% CI [34.56, 542.48], P < 0.00001. Discussion and Conclusion: Using PBL teaching method in medical physics teaching can help students to better grasp the key points of the subject, cultivate students’ interest in learning, and improve students’ self-learning ability. In addition, we speculate that PBL teaching method based on LBL teaching method is more conducive to the teaching of basic subjects.
Keywords:Medical Physics, PBL, Young College Student
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医学物理学是高等院校内设立的一门典型的基础类学科，主要向学生普及自然科学知识，培养大学生客观理智认知世界的能力。在一些高等医药院校内医学物理学是医药类学生的必修基础课之一。但是由于大学物理学教学课堂中主要讲述一些枯燥的知识和公式，学生的学习效果较差，教学效果不高。面对这种情况，许多高校探讨了医学物理学的教学改革 [
1969年美国教授Barrow首创以问题为基础的学习方法，是提倡以问题为导向的讨论式、启发式的主动性学习的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式，其核心是通过“以学生为中心”的理念去优化传统教育中的被动学习模式，让学生从被动学习者转变为主动学习，激发出学生的创造力和潜能，提高学生学习能力和处理问题能力 [
PBL教学法作为讨论式、启发式的主动性教学法，已经被用于医学物理学等基础自然科学学科的教学革新探索中，并取得了较好的教学效果。本次研究中，我们希望应用荟萃分析方法，通过比较学生期末测试平均成绩、学生学习兴趣的满意度及学生自主学习能力提升的赞同度三个方面的差异，客观、综合地比较PBL教学法与LBL教学法在医学物理学教学中应用的反馈，解决医学物理学教学中学生难以接收和掌握重点知识的问题，更为充分地证实PBL教学法有利于医学物理学的学科教育建设。我们希望该分析能够促进新时代背景下基础类学科的金课建设。
文献检索采用主题词、关键词或全字段分别组合的方式进行检索，检索的平台包括中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台(Wanfang)、维普中文科技期刊数据库(VIP)、中国引文数据库、全国报刊、超星电子图书数据库系统。检索年限从2009年至今，检索词包括“物理学”，“医学物理学”“医用物理学”，“PBL”和“以问题为基础教学方法”，采用关键词组合、主题词组合、关键词与主题词组合的检索词组合策略进行文献检索。
1) 研究为随机对照试验；2) 研究对象是医学物理教学；3) 文献发表时间早于2009年；4) 设立了PBL教学法或PBL + LBL教学法与传统教学法(LBL)的对比教学实验。
1) 研究的干预措施不满足；2) 参与实验教学对象不是青年大学生；3) 未提供具有特异性的研究指标或；4) 研究数据不完整或是存在其他偏倚。
纳入本系统综述的随机对照试验均采用如下干预设计：对照组按照LBL教学法进行医学物理学的教学；实验组在对照组基础上选择适合的章节采用PBL进行教学或是单独使用PBL教学法进行教学。试验人群为青年大学生，对实验过程的致盲方法以及研究人群的性别和地理区域没有限制。
研究文献信息及数据的提取，由两名研究人员独立完成数据提取，如若提取数据不一致则由第三名研究人员进行提取以核对提取准确度。从研究文献中提取的信息包含：研究文献第一作者及发表时间、参与教学实践研究的学生人数，干预措施和实验研究指标以及各指标的完整有效数据。
在研究中，多采用各种测试成绩以及数据统计对教学成果进行评价。根据纳入研究的评价指标，本次分析主要采用了学生期末测试平均成绩、学生学习兴趣培养的满意度调查以及学生自主学习能力提升的赞同度调查对教学效果进行评估。期末测试平均成绩可以较为明显地显示学生整体的学习水平以及对学科重点知识的掌握程度。而学生学习兴趣的满意度和自主学习能力提升的赞同度则是从侧面反应了学生对PBL教学法的认同度。
根据评Review Manager [Version 5.3]荐的偏倚风险评估方法进行文献的质量评价，评价标准包括了：1) 是否生成随机序列；2) 是否存在随机分配隐藏；3) 参与者和人员是否对干预盲；4) 结果数据的评估是否盲；5) 结果数据是否整合；6) 选择性报告研究结果；7) 其他形式的偏倚。采用Cochrane量评估工具对纳入的随机对照试验进行，根据低风险(+)、未知风险(?)、和高风险(−)。对文献的质量评价采用小组讨论的方式进行。
使用Review Manager 5.3软件对研究数据进行合理地统计分析。研究中的二分类数据使用优势比值(Odds ratio, OR)进行合并效应量的描述，采用95%置信区间(Confidence Interval, CI)。连续型数据则使用加权均数差(Weighted Mean Difference, WMD)进行合并效应量的描述，采用95%的置信区间(CI)。对于纳入研究的分析模型选择，当研究的异质性检验结果为P > 0.1或者I2≤ 50%时，采用固定效应模型(FE)进行Meta分析；而当研究的异质性检验结果P ≤ 0.1或者I2> 50%时，则采用随机效应模型(RE)进行Meta分析。
在数据库中使用该主题术语共搜索了534篇文章。在这些文章中，235篇因重复而被删除，299篇被纳入以进行进一步评估。经过全文阅读过程后，依照纳入标准和排除标准再次进行筛选。最后纳入7篇文章进行荟萃分析 [
图1. 文献纳入流程图
纳入的7项研究 [
| 研究 | 实验对象 | 样本容量(C/T) | 实验组 | 对照组 | 结局指标 |
|---|---|---|---|---|---|
| 宋清焕2009 [
|
医学物理学教学 | 40/38 | PBL | LBL | 1，2，3 |
| 曾平2020 [
|
医学物理学教学 | 30/30 | PBL | LBL | 1，3 |
| 楼渝英2010 [
|
医学物理学教学 | 89/90 | PBL + LBL | LBL | 1，2，3 |
| 王勤2016 [
|
药用物理学教学 | 157/160 | PBL + LBL | LBL | 1，2，3 |
| 罗群2010 [
|
医学物理学教学 | 62/61 | PBL + LBL | LBL | 1，2，3 |
| 苗丽华2009 [
|
医学物理学教学 | 90/88 | PBL + LBL | LBL | 1，2，3 |
| 邓跃龙2010 [
|
医学物理学教学 | 63/65 | PBL | LBL | 1 |
表1. 纳入文献基础信息表
注：1：期末测试平均成绩；2：学生学习兴趣的满意度调查；3：学生自主学习能力提升的赞同度调查。
从随机分配、随机隐藏、盲法、数据完整性、选择性报告结果和其他偏倚六个方面进行研究质量评价。其中，低风险偏倚表示研究描述了具的体随机方法或是准确报告了实验结果及数据，未知偏倚则是表示研究提到却没有具体描述方法，高风险偏倚则表示在实验过程中未施行。在7项研究中 [
图2. 偏倚风险汇总图
图3. 偏倚风险图
对执行PBL教学的实验班期末测试成绩与使用传统教学的对照班期末测试成绩进行整理，对测试成绩的差异进行Meta分析。该分析纳入文献5篇 [
图4. 期末测试平均成绩
在实验教学班开展PBL教学法教学后，为更为清晰地认识青年大学生对医用物理学课堂开展PBL教学法的认同度，对实验班的438位同学进行问卷调查，并在此对学生学习兴趣培养的满意度进行荟萃分析。该分析纳入文献5篇 [
在此对实验教学班的学生自主学习能力提升赞同度进行荟萃分析，该分析纳入文献6篇 [
图5. 学习兴趣培养的满意度调查
图6. 自学能力提升的赞同度调查
经系统的综合分析，从期末测试平均成绩差异分析(WMD = 5.29, 95% CI [4.08, 6.50], P < 0.00001)，学生学习兴趣培养的满意度调查分析(OR = 197.04, 95% CI [47.45, 818.27], P < 0.00001)和学生自主学习能力提升赞同度调查分析(OR = 136.92, 95% CI [34.56, 542.48], P < 0.00001)三个方面的分析结果可以发现均具有明显的统计学意义(P < 0.01)。即学生对PBL教学法在医学物理学教学中的应用具有较高的认同度，伴随着PBL教学法的应用，相较于传统教学法，学生不但能够更为准确地掌握学科重点，还能在学习过程中更好地培养个人的自主学习能力和学习兴趣。这对于有更多课外时间的大学生的自由发展具有特殊的意义。因此从金课建设的角度看来PBL教学法是有利于医学物理学的学科教育建设的。
采用漏斗图评估本荟萃分析中各研究的发表偏倚 [
综合分析结果进行讨论，我们发现统计分析的结果均表现出极大的统计学意义(P < 0.00001)，即PBL教学法在医学物理学教学中的合理应用相较单纯的传统教学更有价值。研究中，我们主要针对学生的期末测试成绩和学生对PBL教学法应用于医学物理学教学中的认同度(培养自身学习兴趣、自主学习能力提高)，对已有研究数据进行了详细的分析。分析结果显示，医学物理学的教学中，在传统教学的基础上挑选适合的章节采用PBL教学法进行教学的教学成果是优于单纯的传统教学的。首先体现在学生的期末测试成绩的差异，可以发现应用PBL教学法进行教学的班级平均成绩是高于传统教学班的。其次是表现在学生对PBL教学法的认同度，在对相应的问卷调查结果进行合理客观的分析后，可以发现学生是认同PBL教学更有助于自身发展的，无论是学习兴趣的培养还是自主学习能力的提高。而这与PBL教学的学习自发性特点及医学物理学的基础类自然科学学科特征性质息息相关。
图7. 漏斗图
在我国的传统课堂教学中多采用单一的传统教学法，即“填鸭式”的授课模式，以老师作为单一的主体将学识灌输给学生，学生则跟随老师的思路被动接受知识，忽略了启发性教育。这样的上课模式单一呆板，课堂气氛沉闷，往往忽视了教学中学生的感受、体验及老师与学生双向交流的过程。在社会经济高速发展的现代，国家愈发重视青年大学生创新创业教育培训，不断的强调“勇于创新，敢于创新”。而培养青年大学生创新能力则需要培养青年大学生的创新思维和自主学习能力，传统教学法对此已然有所欠缺，PBL教学法则恰好可以作为一股具有活力的教育源泉，弥补此中不足。
PBL教学法的核心是通过“以学生为中心”的理念去优化传统教育中的被动学习模式，让学生从被动学习者转变为主动学习，激发出学生的创造力和潜能，提高学生学习能力和处理问题能力 [
医学物理学是最为典型的一门基础类自然科学学科，大多数理论知识对学生而言是抽象、宽泛的，学习中需要掌握大量的理论知识和自然科学知识，这些知识如果没有经过教师的讲解，单纯通过学生自学，难以理解和融会贯通 [
PBL教学法是以学生为主体，以问题为中心展开的启发性教学，在教学过程老师给出章节的重点问题后，给与学生充足的课外时间思考问题和进行资料查阅，并在课堂中进行充分的讨论。这不但能够加深学生对重点知识的掌握，还能给予学生思考和拓展的空间。调动学生的主动性，打破了医学物理学课堂枯燥沉闷的教学氛围，同时也加深了学生对自然科学知识的认知，理解其逻辑思维。从各方面而言都有利于医学物理学教学建设和符合国家培育人才的目标。从本次研究也可以较为清晰地看出医学物理学教学中适当地应用PBL教学法教学是具有教学价值的。
本研究系统评价了PBL教学法在医学物理学教学中的应用价值以及学生对PBL教学法的认同度，但由于我们纳入的研究质量较低，参与人数有限，分析的结果并非完全可靠，存在一定的局限性。
1) 缺少符合纳入标准的新研究，纳入分析的研究年限久远；
2) 这些研究大多忽略了随机分配隐藏和盲性的方法，因此存在较大的偏差；
3) 教学研究缺少完善的教学质量评估指标，择重点进行分析；
4) 采用PBL教学法教学的章节以及设置的问题并未详尽描述，需在研究中进行更多探索。
这些限制可能会导致分析结果的偏差和一定的异质性。为了解决这些限制，我们计划在未来关注更多该领域的研究，并收集来自不同国家和地区的数据。然而，由于近年与之相关的研究报道甚少，我们希望今后能进行更多高质量的实验研究，以更好地证实PBL教学法在医学物理学中的教学价值，探索更为完善的教学方法，促进新时代的金课建设。
本次研究从学生期末测试平均成绩、学生学习兴趣的满意度调查以及学生自主学习能力提升的赞同度调查三个方面，对前人在医学物理学教学的PBL教学法探索研究进行了荟萃分析，确定了PBL教学法在医学物理学教学中开展的价值。在医学物理学教学中使用PBL教学法可以让学生能够更好地掌握学科重点，还能够培养学生的学习兴趣，打破了医学物理学教学课堂的刻板教学，同时提高了学生的自学能力，学生能够自主学习自然科学知识。由此我们推测在LBL教学法的基础上适当采用PBL教学法更有利于基础类学科的教学。然而，由于近年有关医学物理学PBL教学法探索的研究数据较少且不尽详尽，本研究纳入的教学研究文献质量较低且年限久远，本研究在教学质量评价和教学研究年限等方面存在较大的局限性，未来有望通过更高质量的分析再次得到证实。
感谢成都中医药大学青年教师教学骨干提升计划、成都中医药大学校级线上线下混合式示范课程《物理学》、成都中医药大学校级课程思政示范课程《物理学》、成都中医药大学核心通识课程《物理学与人类文明》、成都中医药大学辅导员工作室：“导引未来”协同育人工作室等建项目的支持。
中国科学技术协会“风传承行动”2022年度学风涵养工作室——“科学教育树新风”人才摇篮工作室(XFCC2022ZZ002-046)；成都中医药大学2021年度校级教学质量工程建设项目(ZLGC202143)。
木本荣,饶安阳,王 海. PBL教学法在医学物理学教学中的应用价值：一项基于中国大学教育的荟萃分析The Application Value of PBL Pedagogy in Medical Physics Teaching: A Systematic Review and Meta-Analysis of Chinese University Education[J]. 教育进展, 2022, 12(07): 2555-2564. https://doi.org/10.12677/AE.2022.127389