翻转课堂在生物化学实验教学的应用 本文关键词：生物化学，翻转，实验教学，课堂
翻转课堂在生物化学实验教学的应用 本文简介：【摘要】目的探讨将基于小组合作的翻转课堂模式应用于医学生物化学实验教学的效果。方法选取本院2017级临床专业二个平行班学生作为研究对象，随机分为研究组和对照组两组，每组各30人，分别接受基于小组合作的翻转课堂模式和传统教学方式，课程结束后采用实验理论和操作测试以及李克特量表问卷调查，评价两种教学方式
翻转课堂在生物化学实验教学的应用 本文内容：
【摘要】目的探讨将基于小组合作的翻转课堂模式应用于医学生物化学实验教学的效果。方法选取本院2017级临床专业二个平行班学生作为研究对象，随机分为研究组和对照组两组，每组各30人，分别接受基于小组合作的翻转课堂模式和传统教学方式，课程结束后采用实验理论和操作测试以及李克特量表问卷调查，评价两种教学方式的效果。结果研究组理论口头考试成绩平均分为(92．5±7．4)分，高于对照组的(81．4±5．9)分，差异有统计学意义(P＜0．05);研究组操作测试成绩平均分为(93．8±8．5)分，对照组为(83．6±6．2)分，二者具有统计学差异(P＜0．05)。改变教学方法可解决学生对基础课程与其后期的临床工作的关联度认识不足，以及对基础课程如理论性和抽象性较强的生物化学学习兴趣低下等问题。结论基于小组合作的翻转课堂模式提高了学生积极性、满意度，锻炼了学生自主获取知识的能力、沟通交流能力及实践操作能力。
【关键词】生物化学;实验教学改革;小组合作;翻转课堂
多数医学生认为临床前阶段的基础医学教育课程如生物化学与其日后从事的临床工作之间的关联度不大，因此学习这些基础课程的积极性低下，课堂教学中学习氛围较差［1］。生物化学涵盖大量理论性及抽象性的内容，实验教学中也存在一些学生较难理解的设计原理。传统的教学方法常局限于简单的“教与学”，即教师基于课本进行实验目的与要求、原理、操作步骤及注意事项的讲解，学生被动地“照单全收”。这种传统教学模式没有提供学生独立思考、消化、自我探索知识的机会，结果是学生机械地完成了实验操作，缺乏理解实验教学的本质和目的，教学效果较差。学生自身也对传统教学方法不满意，存在多方面的优化需求。因此，找寻新的实验教学方法势在必行。翻转课堂(FlippedClassroom)也被称作颠倒课堂(InvertedClassroom)，是指“通过颠倒知识传授和知识内化，来改变传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式”［2］。教师在课前将教学相关学习资料交给学生，便于学生及时明确自己的学习内容和课前任务;在课堂上教师通过适当的引导，对疑难问题进行分析讨论，促进学生对知识的理解，锻炼学生运用理论知识解决实际问题的能力;课后教师可以借助微信等现代化通讯手段发布课程总结及复习思考题，助于学生巩固复习［3］。这种模式改变了传统“填鸭式”教学，转化被动获取知识为主动获取，提高学生的积极性。在翻转课堂中采用小组合作的形式利于分工协作，沟通交流，还可消除部分同学自主学习的惰性，互相监督，提高学习效率。本研究构建基于小组合作的翻转课堂教学模式，应用于本院五年制临床专业医学生物化学实验教学，探索在提高学生自主学习素养、对医学基础课程学习的兴趣，以及在医学教育中学习目标侧重点从知识传授型向以能力为本的训练型转化等方面起的促进作用。
一、资料与方法
1．一般资料:选取本院2017级临床专业两个平行班学生进行随机分为研究组和对照组两组，每组各30人。研究组采用基于小组合作的翻转课堂模式进行教学，对照组授课方式为传统教学方式。两班学生在入学考试成绩、年龄、性别等方面的一般资料比较无明显统计学差异(P＞0．05)。每组学生分为10个小组，每小组3名学生，根据以往的考试成绩、与教师简短的交流，各组成员在成绩、表达能力以及性别方面大致均衡。每组设立一个组长，负责收发学习资料及统筹安排各成员分工，同时两两组合，便于沟通交流及互相监督。两班学生实验课内容均选取自全国医学类专业“十二五”规划创新教材《生物化学与分子生物学实验教程》，均由同一教师进行授课。2．方法:(1)基于小组合作的翻转课堂教学模式的构建:生物化学与分子生物学实验课程在本院临床医学专业设置在第一学年第二学期。根据本院临床医学专业生物化学与分子生物学实验教学大纲，结合课程特点，构建基于小组合作的翻转课堂教学模式，课程过程主要包括实验教学资料的准备、学生自学阶段1、教学前预测试、课堂现场教学阶段1、学生自学阶段2、课堂现场教学阶段2和课后阶段，以期推进大学本科生物化学与分子生物学实验教学改革，培养学生以能力为本的学习技能，内化与拓展知识结构。①实验教学资料的准备:教学团队首先根据教学大纲选择实验，结合临床医学本科学生培养目标，针对本学科课程特点，设计符合教学目标和内容的实验，细化实验教学关键知识点的设置，搜索或制作相关实验理论及操作教学视频。知识点的设置应囊括实验原理及操作的关键之处，并由此设计学生自主学习任务，包括自学实验目标与原理、自学实验中关键操作步骤、自学实验实施过程中可能遇到的问题及解决方法、自学实验课后思考题以及在自学过程中搜集到的与本次实验内容相关的资料等。教学视频应包括理论教学视频及关键操作步骤视频，前者主要为学生展示实验教学目标与要求、实验设计相关知识点背景及原理、预期实验结果以及实验注意事项等;后者主要介绍实验所用仪器器皿的操作规程、实验过程中关键操作技巧以及细节步骤。如果是学期第一次实验，还应包括实验室规章制度相关教育视频。两种视频每段时长均不宜过长，控制在5～10分钟，要求简明扼要能说明问题并保证视频清晰度质量。如在“纸层析鉴定转氨基作用”实验中，理论教学视频主要包括“层析的原理及分类”、“人体内主要的转氨基作用及临床应用”、“组成人体蛋白质的基本氨基酸的分类及性质”以及“纸层析鉴定转氨基作用的原理”等，操作视频包括“展层剂的制作”、“肝匀浆的制备”、“纸层析虹吸用小灯芯的制作”及“计算迁移率所用图例的制作”等。②自学阶段1:实验课程教学前2周教师将设计好的自学任务、实验相关学习资料以及教学视频通过网络手段发送给学生。每小组组长负责带领组员熟悉自学任务，并对组内成员合理分工，实验小组除了自学教师发放的资料之外，还需查询与本次实验内容相关的文献资料，组间讨论并设计其他的实验方案和具体技术路线，与教师所提供的实验方案比较优缺点。另外，各小组查询与本次实验相关的临床资料及前沿科研新动态，培养学生基础知识与临床有机结合的能力和科研素养。学生在自学过程中遇到疑惑可通过网络方式或线下与同学及教师沟通交流。③教学前预测试:在经过2周的自学后，进入课堂现场教学之前，教师对学生进行一个简单的预测试，包括10个单项选择题，初步检验学生对实验目的以及实验原理的掌握程度。比较每小组成员的平均得分，由各组组长简单总结点评各组预测试结果，创造浓郁的课堂氛围，促进学生快速进入积极的课堂状态。④课堂现场教学阶段1:与传统教学模式不同，在课堂现场教学阶段教师只强调实验所需注意的安全事项，不讲解实验原理及操作步骤，实验过程中以学生为主导，教师起引导作用。各实验小组按照自学阶段1所掌握的内容，小组成员之间相互配合，合理分工，进行实验。课堂中教师密切关注各组实验情况，发现问题或学生遇到疑惑而提问时，给予启发式引导，培养学生推理分析的能力。⑤学生自学阶段2:在实验操作等待时间较长的阶段，如层析实验中展层剂扩展需要等待，在此期间教师要求学生对预期实验结果、设计的实验方案、查询的实验相关临床资料和科研动态进行组内和组间讨论。⑥课堂现场教学阶段2:实验结束后，结合自学阶段2讨论的内容，分析实验现象和数据结果，每组选取一名代表阐述，其他组员予以补充。教师对各组观点进行点评，指出各组优越及不足之处，总结要点、难点及与本次实验相关的临床资料，保证学生对本次实验相关知识点的掌握，并引导学生分析与本次实验相关的科研动态，培养学生可持续学习的能力。⑦课后反馈阶段:课后要求学生根据组内和组间讨论结果，以及教师的总结点评完成实验报告和课后作业。实验报告内容不仅仅局限对实验现象及结果的描述，重在讨论实验设计的原理以及对出现不同实验结果的原因分析。如纸层析实验中出现谷氨酸和丙氨酸的斑点分布位置不对的现象是为什么?讨论可能的原因及基于的实验原理。课后作业为科研小论文模式，每组同学交一份，由组长协调组员分工。要求参照自学阶段从数据库中查阅的文献格式，锻炼学生书写科研论文的初步能力，促进学生从以知识为本的学习转变为以能力为本的训练，提高其综合学习能力。(2)传统对照组的教学模式:对照组由教师参照临床专业本学科教学大纲，在学期开始前准备教案和讲稿。课程中分层次讲解教学大纲掌握、熟悉及了解内容，详细介绍各实验的目的要求、实验原理以及操作过程中关键步骤，在课程中实施多媒体与板书相结合的教学模式，适当穿插一些与实验相关的原理和操作视频。学生听讲后开始实验操作，记录实验结果并书写上交实验报告。3．教学效果评价:为检测基于小组合作的翻转课堂模式在五年制临床专业学生生物化学实验中的教学效果，本研究对研究组和对照组进行了实验理论和操作测试以及李克特量表问卷调查。实验理论测试形式分为笔试和口头测试两种，笔试内容包括对实验目的与要求、实验基本原理、实验出现不同现象与原因分析等;口头测试为对教师提供的其他替代实验方案、临床实际应用相关检验实验以及与实验相关的科研动态题目进行回答。操作测试包括实验仪器的操作准备事项、具体操作规范以及关键步骤的细节与质量等。问卷调查主要包括对教学方法、教学视频以及训练学生能力的评价。对教学方法的评价主要包括对教学法的接受度和满意度、课程的组织，结构和设计、教学法和课程内容的多样性、教师的讲解实施技巧以及对课程优化的需求方面。对教学视频的评价主要包括促进学习积极性的作用、与实验教学内容有机结合、内容是否清晰和易懂等。对训练学生能力的评价主要包括激发解决问题的能力、团队工作能力、医学交流能力以及课程主题与临床和科研的关联能力等。这些问题在李克特量表上从1(非常不同意)到5(非常同意)列出。4．统计学处理:采用SPSS19．0软件进行统计分析，计量资料以均数±标准差(x珋±s)表示，采用t检验或秩和检验，计数资料以百分比(%)表示，采用χ2检验，以P＜0．05为差异具有统计学意义。
二、结果
1．两组学生的实验理论和操作测试成绩比较:研究组理论笔试测试成绩平均分为(87．3±5．6)分，对照组为(86．1±7．1)分，两组比较差异无统计学意义(P＞0．05);理论口头考试研究组成绩平均分为(92．5±7．4)分，对照组为(81．4±5．9)分，两组口头考试成绩差异有统计学意义(P＜0．05);操作测试研究组成绩平均分为(93．8±8．5)分，对照组为(83．6±6．2)分，此结果显示在两组实验操作能力方面具有统计学差异(P＜0．05)。2．两种教学方法的比较分析:与传统对照组比较，研究组在调查项目中均呈现出显著优越性(P＜0．05)(见图1)，特别是在课程内容与操作实例的关联度方面(图1B)和课程内容激发学生积极性方面(图1C)。另外，对教师讲授课程的生动性的评价也显著好于对照组的学生(图1C)。在课程优化的需求方面，对照组和研究组的学生区别非常明显，尤其在“教学方法的改进”这一条，对照组中47%的学生有提高需求，研究组只有10%的学生(图1D)。3．教学视频的评价:研究组学生在课堂现场教学阶段之前看过教学视频，大多数学生认为教学视频对课堂现场教学的准备很有帮助，提高了学习积极性。多数传统教学对照组学生也持有相似观点。对于教学视频的学习内容结构以及设计的理解程度是否适当，两组学生也是给予了正面的评价。见表1。4．对训练学生能力的评价:研究组对于基小组合作的翻转课堂教学法的评价高于对照组对传统教学法的评价，研究组学生对准备的素材基本满意，拓宽了他们的视野和知识背景，激发了在实验实施过程中解决问题的的能力;小组合作的模式锻炼了团队工作能力及医学交流能力;小论文的书写培养了课程主题与临床和科研的关联能力。见表2。
讨论
两组测试成绩的比较分析。从两组学生在理论笔试测试成绩来看，与Deanna［5］研究的结果类似，本研究尚未发现研究组学生比对照组学生在掌握实验目的与要求、实验基本原理等方面展示出优势。理论口头测试的结果则显示了研究组的学习收益优于对照组，分析原因可能是笔试测试的内容主要是记忆型的低水平认知类问题，两组学生通过复习均能基本掌握;口头测试的内容多为需理解、消化以及推理的中、高水平认知类的问题，这类问题一般需查阅与本次实验相关的背景资料，分析理解后才能解答。如与“纸层析鉴定转氨基作用”相关的问题:“实验用的展层剂是否可用其他试剂代替?”、“纸层析实验还可用于哪些临床相关指标的检测?”以及“如何设计替代实验来分离谷氨酸及丙氨酸”等。研究组的操作测试成绩高于对照组，提示翻转课堂教学方法设置的自学阶段节省的时间可用于实践操作，另外在自学阶段已学习操作视频，熟悉了相关实验细节，提高了实验操作能力。学生对两种教学法的评价。李克特量表数据显示，与传统对照组相比，研究组学生对基于小组合作的翻转课堂模式有很高的接受度和满意度。近年来翻转课堂教学模式应用于很多医学学科，如李超等［6］研究表明学生对基于微课的翻转教学模式的认可度比传统教学方式更高;盛瑞等［7］也发现超过90%的学生喜欢或能够接受翻转课堂教学模式;也有研究表明，与“面对面教学”比较，83%的医学学生更倾向于结合线上线下的“混合式学习”［8］。本研究数据也显示基于小组合作的翻转课堂教学法改变了传统教学法的课堂结构，将大部分实验课理论教学内容放在课前阶段，节省了课堂教学时间用于操作实践。研究组学生认为新的教学法在课程的组织，结构和设计、教学法和课程内容的多样性方面均优于对照组。经历自学阶段1及教学前预测试后，学生将教师提供准备的材料印入脑海。对于实验基本熟悉，在实验课程内容与操作实例的关联度方面也明显好于传统对照组。如在“纸层析鉴定转氨基作用”实验开始之前，学生已能理解比较抽象的内容:“固定相”和“流动相”在层析中所起的作用、虹吸原理以及极性和非极性氨基酸在两相中的分配情况。在课堂现场教学阶段1教师改变传统教学方式，在教学中主要起引导启发作用，使学生获取知识的方式由被动转化为主动，如在层析实验中学生遇到展层剂在滤纸上扩散不均时，教师不直接给出答案，而是引导学生回忆准备阶段里学习到的相关知识，分析原因，启发学生思考这种现象对实验结果可能造成的影响及解决方案。这种教学方式不仅提高了课堂的生动性，且激活学习的主动性和拓展了想象力。与研究组比较，传统对照组近半数学生觉得教学方法较为单一，效果较差，有优化需求，期待教学法的改进。学生对教学视频的评价。在准备教学视频时本研究遵循了Guo［9］的原则，即每段视频短于10分钟，复杂的实验原理由简单的动画予以体现，视频里文字尽量精简，只标出最重要的术语。课堂中播放视频时，教师一般不同步解释以免分散学生从插画和术语的注意力。如调查表所示，教学视频评价分较高，两组学生均认为教学视频提高了课堂教学效果:理论教学视频加深了学生对实验的理解，可视化有助于解析一些复杂性的问题，实验操作视频使学生对有些抽象的操作有清晰的感性认识，有助于后续实验的成功实施。另外，在课间口头调查发现，大部分学生更倾向于节奏明快的教学视频，快速的动画更利于学生集中注意力，保持观看视频的动力。这对于想做笔记的学生没有问题，因为视频可以重复观看。研究组的部分同学还提出意见:除了实验相关的教学视频，希望教师提供一些与实验相关的临床检测方法影像资料。因此，下一步我们将准备一些这类视频材料。小组合作的模式应用于翻转课堂对训练学生能力的作用。目前大学实验课堂大多设置2～3人为小组合作完成实验，但分组一般按学号或学生自由随机组合［10］，本研究中对照组也是这种分组模式。与此不同，研究组在分组之前，教师查阅学生之前的医学基础课程的考试成绩，与每位学生进行一个简短的沟通交流，结合学生的成绩、表达能力以及考虑性别因素，均衡分组。翻转课堂的各个阶段均以学生为主体地位，因此学生的主观能动性、团队合作及竞争意识尤为重要［11］。研究组这种均衡分配的小组合作模式对于课堂教学的成功实施起到重要的作用。在自学阶段，小组组长及组员之间互相促进并监督，熟悉教学素材及查阅资料，激发了学习兴趣和培养自主学习能力;在课堂教学阶段，以小组为单位，强调团队协作，培养合作精神，小组之间的辩论也激发了竞争意识，达到了良好的课堂教学效果;在课后反馈阶段，均衡分配的小组成员发挥各自特长，互相学习，合作了高质量的实验报告和科研小论文，同时也提高了学生查阅文献的能力以及促进了了解科学前沿动态的洞察力。研究组在能力素质方面优于传统对照组与调查表结果相一致。基于小组合作的翻转课堂教学方式聚焦于实践性知识，锻炼了他们获取推理性知识的能力，小组合作的模式提高了团队合作、沟通交流等方面的能力。这种教学方式培养了学生可持续学习的能力，这对于需要终身学习的医学生来说是非常重要的，对于学生未来的职业发展也奠定了基础。
作者：吴明彩 徐蕾 吕俊 凌烈锋 陈祥攀 孟宇
翻转课堂在生物化学实验教学的应用 来源：网络整理
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