在線課程和現(xiàn)場實驗相結(jié)合 提高學(xué)生的綜合能力

王夢令， 梅汝煥， 厲旭云， 齊宏妍， 沈 靜， 陸 源

(浙江大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，杭州 310058)

·實驗教學(xué)與創(chuàng)新·

在線課程和現(xiàn)場實驗相結(jié)合 提高學(xué)生的綜合能力

王夢令， 梅汝煥， 厲旭云， 齊宏妍， 沈 靜， 陸 源

(浙江大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，杭州 310058)

為探究實驗課程的教學(xué)模式，對浙江大學(xué)生理科學(xué)實驗課程進行在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂與現(xiàn)場實驗結(jié)合的整體課程設(shè)計，以7級程度量表調(diào)查12個班、359名學(xué)生對課程設(shè)計和教學(xué)效果的評價。結(jié)果表明，學(xué)生對課程設(shè)計給予較高或高的評價，新的課程設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容和方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)。通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、尤其是動手能力、實踐能力、科技寫作能力得到了顯著提高，學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力、實驗設(shè)計能力、科學(xué)提出問題和解決問題的能力有較高程度提高。生理科學(xué)實驗在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂與現(xiàn)場實驗結(jié)合的課程設(shè)計和教學(xué)，提高了學(xué)生的綜合能力和教學(xué)質(zhì)量。

在線課程； 慕課； 現(xiàn)場實驗； 翻轉(zhuǎn)課堂； 實驗教學(xué)； 生理科學(xué)； 綜合能力

0 引 言

近年國內(nèi)高校對在線教學(xué)的建設(shè)、研究越來越重視，有大量的研究文章發(fā)表，但實驗課程的在線教學(xué)比較缺乏，2016年1月從CNKI期刊數(shù)據(jù)庫檢索到與實驗教學(xué)相關(guān)在線課程教學(xué)詞文獻37篇，其中，1篇為物理學(xué)實驗應(yīng)用MOOC教學(xué)[1]、1篇是計算機組成原理課程結(jié)合MOOC進行教學(xué)[2]、1篇介紹基礎(chǔ)護理學(xué)將視頻上傳班級群進行教學(xué)[3]，其余34篇為綜述、技術(shù)、評價等類型文獻[4-16]。而未見實驗在線課程(包括：MOOC、SPOC等)的整體規(guī)劃、設(shè)計、教學(xué)實踐、效果評價等的報道。

實驗教學(xué)與理論教學(xué)不同之處在于實驗教學(xué)需要實驗室、儀器設(shè)備、實驗材料等硬件設(shè)施，更重要的是實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動手、手腦并用、專業(yè)技能、團隊合作等能力，這在單一的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中難以實現(xiàn)，使“互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)”成為一大難題。我校生理科學(xué)實驗課程根據(jù)在線教學(xué)的特點，揚長避短，整體規(guī)劃在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂與現(xiàn)場實驗結(jié)合的教學(xué)，并進行實踐，以期探究“互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)”的解決路徑。

1 在線課程的的規(guī)劃設(shè)計

1.1 生理科學(xué)實驗課程簡介

生理科學(xué)實驗實驗是一門面向醫(yī)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程整合了生理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)、實驗動物學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等的學(xué)科理論、研究方法。課程128學(xué)時，16周完成。課程的教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)生的基本科研技能和自主創(chuàng)新能力。課程先通過64學(xué)時的基本理論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗教學(xué)對學(xué)生進行基本科研知識、技能訓(xùn)練；之后的64學(xué)時用于學(xué)生的自主創(chuàng)新性實驗教學(xué)。

1.2 在線課程規(guī)劃、設(shè)計

課題組認為如果將原有的課程內(nèi)容、教學(xué)模式“平移”到在線課程，對提升教學(xué)水平和質(zhì)量的作用有限，于是決定根據(jù)在線學(xué)習(xí)的可移動性、重復(fù)性和碎片化學(xué)習(xí)等特點，規(guī)劃設(shè)計課程，圍繞核心內(nèi)容，從廣度、深度上進行拓展。

1.2.1 升級課程的教學(xué)目標

生理科學(xué)實驗以動物為實驗對象，實驗首先對實驗對象進行手術(shù)、離體器官、組織的制備，然后對實驗對象施加各種處理因素，測定實驗對象的效應(yīng)指標，最后結(jié)果進行統(tǒng)計分析得出結(jié)論。實驗涉及多學(xué)科知識、實驗技術(shù)，過程復(fù)雜、時間長、技能要求高。為此，課題組根據(jù)課程的特點，在課程“三自主”教學(xué)基礎(chǔ)上，提升課程的教學(xué)目標為“三知、三會、三能”?！叭笔菍W(xué)生通過在線課程自主學(xué)習(xí)后，進入實驗室時，應(yīng)知道實驗怎么做，知道實驗為什么這么做，知道實驗的預(yù)期結(jié)果及相關(guān)的理論依據(jù)；“三會”是會自主完成既定實驗，會綜合應(yīng)用相關(guān)知識于實驗過程和結(jié)果分析，會在實驗的基礎(chǔ)上拓展應(yīng)用實驗方法和技術(shù)；“三能”是通過課程學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)能力、自主實踐能力和自主創(chuàng)新能力。

1.2.2 在線課程總體規(guī)劃設(shè)計

生理科學(xué)實驗在線課程由課程導(dǎo)航、基本理論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗、仿真實驗6個部分構(gòu)成。課程導(dǎo)航是課程學(xué)習(xí)的指南，主要內(nèi)容有課程概況、在線課程的學(xué)習(xí)方法和要求，學(xué)習(xí)評價方法等?；纠碚摓閷W(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗相關(guān)的理論知識，主要內(nèi)容有科研的基本程序、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、論文寫作、實驗動物、動物實驗技術(shù)、常用儀器的原理和使用等。基礎(chǔ)性實驗有6項動物實驗，綜合性實驗有5項動物實驗。仿真實驗38項實驗，必做4項，仿真實驗為開放性自主實驗，學(xué)生可以在校網(wǎng)覆蓋的任何場所自主完成。創(chuàng)新實驗教學(xué)為往屆教師專題講座、學(xué)生的開題報告、論文答辯等的視頻，以引導(dǎo)學(xué)生自主進行創(chuàng)新實驗。實際創(chuàng)新實驗專題講座采用面授形式，創(chuàng)新實驗課題由學(xué)生自主提出，競爭立項，立項課題由學(xué)生自主組織實施。

1.2.3 基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗的教學(xué)設(shè)計

基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗是課程的核心教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)目的是對學(xué)生進行科研基本的技能訓(xùn)練，為后續(xù)的自主創(chuàng)新實驗打好基礎(chǔ)?；A(chǔ)性實驗、綜合性實驗在“研究性教學(xué)設(shè)計”的基礎(chǔ)上，提升為基于問題的以實驗設(shè)計為主線的設(shè)計，每個實驗項目按下述內(nèi)容設(shè)計，各部分是一個相對內(nèi)容完整，并層層推進，以適應(yīng)在線學(xué)習(xí)。

(1) 實驗題目與探究。實驗題目以科學(xué)問題或臨床實際問題為切入點，提出實驗要解決的問題，如：一塊骨骼肌能提起自身重量幾倍的問題？蟾蜍神經(jīng)干雙相動作電位為什么不對稱？動脈血壓的穩(wěn)態(tài)是如何實現(xiàn)的？為什么肝損病人用藥要減量？等等。針對實驗題目進行理論探究，提出解決問題的假設(shè)與思路。

(2) 實驗設(shè)計。根據(jù)解決問題的假設(shè)與思路，介紹如何查閱收集實驗設(shè)計的資料及實驗設(shè)計。實驗設(shè)計的專業(yè)設(shè)計介紹受試對象、觀察指標的選擇及依據(jù)，觀察這些指標所采用的實驗方法和技術(shù)；處理因素的選擇及依據(jù)，有哪些非處理因素及如何控制非處理因素。如何根據(jù)理論預(yù)測實驗結(jié)果。實驗設(shè)計的統(tǒng)計學(xué)設(shè)計介紹對照的設(shè)置及其目的；實驗設(shè)計方法的選擇；從數(shù)據(jù)資料性質(zhì)、動物種類，觀察指標的靈敏性設(shè)定樣本數(shù)；采用的統(tǒng)計方法。實驗設(shè)計各項內(nèi)容向相關(guān)研究應(yīng)用方面稍作拓展，以擴大學(xué)生的視野。

(3) 實驗方案。在實驗設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步細化實驗設(shè)計為具有可操作性的實驗方案，主要內(nèi)容有實驗材料，儀器使用介紹(操作示范)，動物處理(標本制備、手術(shù)等示范)，觀察項目及處理，數(shù)據(jù)測量、記錄，結(jié)果的統(tǒng)計處理。

1.2.4 拍攝授課視頻和建立在線課程網(wǎng)站

課題組組織教師按上述課程設(shè)計創(chuàng)作教案和課件，拍攝授課視頻。建立在線課程網(wǎng)站，網(wǎng)站由課程導(dǎo)航、基本理論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗、仿真實驗6個部分構(gòu)成。每個部分由若干項實驗項目組成。每項教學(xué)內(nèi)容的資源有授課視頻、課件、翻轉(zhuǎn)課堂討論題及規(guī)則、在線測驗、學(xué)習(xí)要求、教材和參考資料。在線課程同時在校網(wǎng)和愛課程網(wǎng)運行，滿足學(xué)生校內(nèi)外學(xué)習(xí)的需要。

1.2.5 教學(xué)過程設(shè)計

課程教學(xué)過程采用在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂與現(xiàn)場實驗相結(jié)合的教學(xué)模式。

(1) 翻轉(zhuǎn)課堂討論題。每項實驗出10組討論題并發(fā)布于在線課程網(wǎng)站。實驗前的討論題主要圍繞實驗怎么做、為什么這么做及實驗結(jié)果的預(yù)測及理論依據(jù)，實驗后的討論題主要圍繞實驗結(jié)果的分析、機制及實驗存在的問題。每組討論題的講解時間約5 min。

(2) 課前在線學(xué)習(xí)。課前學(xué)生須登錄在線課程網(wǎng)站自主學(xué)習(xí)。要求學(xué)生圍繞翻轉(zhuǎn)課堂討論題進行學(xué)習(xí)，實驗小組共同完成討論題的發(fā)言稿。每個學(xué)生要按要求撰寫預(yù)實驗報告。

(3) 實驗前的翻轉(zhuǎn)課堂。上課時，首先進行討論題的抽簽，抽簽完畢進行實驗前討論。學(xué)生按討論題題序上講臺進行講解。學(xué)生講解完畢，其他學(xué)生和教師提問，學(xué)生進行解答。最后教師點評，并對學(xué)生的講解和表現(xiàn)評分。教師對學(xué)生講解不到位的內(nèi)容作補充講解。

(4) 自主實驗。實驗前討論完畢，學(xué)生自主進行實驗，教師作技術(shù)性的指導(dǎo)。實驗完成后，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)將實驗數(shù)據(jù)錄入到事先設(shè)計好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表中，統(tǒng)計結(jié)果自動生成。

(5) 實驗后翻轉(zhuǎn)課堂。抽到實驗結(jié)果分析討論題的學(xué)生，按序?qū)嶒灁?shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果進行分析，闡述結(jié)果合理性、結(jié)果的機制、實驗存在的問題等。

(6) 實驗總結(jié)。討論結(jié)束后，教師作課堂總結(jié)。

(7) 課后作業(yè)。學(xué)生進一步對實驗結(jié)果進行分析并按論文格式獨立撰寫實驗報告。

1.2.6 學(xué)習(xí)評價的設(shè)計

課程的成績?yōu)榘俜种?。基本理論、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、仿真實驗為60分，其中形成性評價為30分，終結(jié)性評價為30分。每次課滿分為10分，累計后折算為30分。每次課的在線學(xué)習(xí)、討論計2分，實驗質(zhì)量計4分，實驗報告質(zhì)量計4分。創(chuàng)新實驗形成性評價30分，終結(jié)性評價10分。創(chuàng)新實驗形成性評價中的創(chuàng)新實驗項目申報書及開題報告、實驗研究、研究論文及論文答辯各10分。終結(jié)性評價采用閉卷筆試。

2 在線課程教學(xué)

2015年7月，在線課程上線。課程組將課程導(dǎo)航發(fā)送2015年秋冬學(xué)生選修生理科學(xué)實驗課程的全體學(xué)生。課程于2015年9月15日開課，按上述課程設(shè)計進行教學(xué)實踐。

3 在線課程效果

3.1 在線課程網(wǎng)站登錄情況

2015年9月7日至2016年1月16日，學(xué)生登錄次數(shù)18 835次(不包括愛課程網(wǎng)站訪問量)，生均52.5次，每次課生均登錄5.8次。雙休日、節(jié)日登錄4 616次，占總登錄次數(shù)的24.5%。超過50%的登錄是在17時以后(見圖1)。問卷調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，在線學(xué)習(xí)的主要時間段為晚間的學(xué)生為85%，生均每周在線學(xué)習(xí)時間為(5.24±2.17) h。這表明在線課程促進了學(xué)生課余的自主學(xué)習(xí)。

圖1 學(xué)生登錄在線課程網(wǎng)站的時間分布

3.2 課程設(shè)計、教學(xué)效果量表及統(tǒng)計分析

課題組編制了實驗在線課程設(shè)計效果和教學(xué)效果量表，量表為七級程度量表，1至7分別代表程度很低、低、較低、適中、較高、高和很高。在課程教學(xué)結(jié)束后向?qū)W生發(fā)放359份調(diào)查表，回收358份。采用SPSS 20統(tǒng)計軟件對量表指標進行統(tǒng)計分析，25項觀察指標的決斷值(CR)最小為4.1，低分組(27%)和高分組(73%)獨立樣本t檢驗，均有高度顯著性差異(p<0.001)，量表信度分析，可靠性統(tǒng)計量Cronbach’s Alpha為0.95。表明量表的各項指標具有良好的鑒別力和可信度。量表指標及統(tǒng)計結(jié)果見表1。

3.3 對在線課程設(shè)計的效果評估

從課程設(shè)計效果的接受與適應(yīng)4項指標的統(tǒng)計結(jié)果看，學(xué)生對課程設(shè)計的接受程度、在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的適應(yīng)程度，對在線課程教學(xué)內(nèi)容的理解程度均較高，對課程具有較高的興趣度，這表明實驗在線課程的內(nèi)容設(shè)計和教學(xué)設(shè)計比較成功，達到了預(yù)期目標。

表1 課程設(shè)計和教學(xué)效果量表統(tǒng)計結(jié)果

注：*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,雙尾檢驗

從課程設(shè)計效果的學(xué)習(xí)壓力3項指標的統(tǒng)計結(jié)果看，課程難度較高、教學(xué)要求高、學(xué)習(xí)壓力程度較高表明在線課程并未降低課程的難度和教學(xué)要求，仍然使學(xué)生保持一定的學(xué)習(xí)張力。量表的統(tǒng)計結(jié)果表明，課程的自主學(xué)習(xí)和自主實驗程度較高，達到了課程設(shè)計促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主實踐的目的。

3.4 在線課程、翻轉(zhuǎn)課堂與現(xiàn)場實驗結(jié)合的教學(xué)效果

從調(diào)查量表的統(tǒng)計結(jié)果可以得出，本課程以科學(xué)或臨床問題為切入點，基于問題以實驗設(shè)計為主線的教學(xué)設(shè)計提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、觀察能力和探究能力。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)促進了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的口頭表達能力。

通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、尤其是動手能力、實踐能力、實驗報告的撰寫能力得到了顯著提高。這充分說明實驗在線課程教學(xué)保證和提高了實驗課程的核心教學(xué)目標。同時，學(xué)生知識綜合應(yīng)用能力、實驗設(shè)計能力、科學(xué)提出問題能力、科學(xué)思考問題能力和科學(xué)解決問題能力得到較高程度的提高，但尚有改進和提高的空間。

4 結(jié) 語

MOOC、SPOC、微課等在線教育教學(xué)興起了一場迅猛的“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育教學(xué)革命，必將引起教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)管理和教學(xué)評價等全方位的變革。如何迎接這一前所未有的變革是每一個教育教學(xué)工作者所面臨的新課題。在線教學(xué)具有巨大的優(yōu)勢，但也存在諸多問題，如何實現(xiàn)在線課程與傳統(tǒng)課堂的優(yōu)勢互補，克服傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)的弊端，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生在線學(xué)習(xí)的主動性、互動性和創(chuàng)造性的“混合式教學(xué)模式”，如何充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)推進課程內(nèi)容和教學(xué)方式方法變革，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，重塑課程體系，改革教學(xué)內(nèi)容，探索線上線下互動融合式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，使“互聯(lián)網(wǎng)+”教育教學(xué)發(fā)生“化學(xué)”變化，使教育教學(xué)產(chǎn)生質(zhì)的變化，提升教育教學(xué)的品質(zhì)，這需要廣大師生不斷的探索、實踐和完善。

[1] 陳 峻，龐 瑋，徐小明，等.MOOC和PI相結(jié)合教學(xué)法在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的運用研究[J].大學(xué)物理實驗，2015,28(5)：137-140.

[2] 楊 梅，劉義軍，鄭 津.以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計算機組成原理課程教學(xué)研究[J].計算機教育，2015(21)：11-14.

[3] 周玲玲.小規(guī)模限制性在線課程在基礎(chǔ)護理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2015,37(4)：650-651.

[4] 顧祝軍.“遙感原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革初探[J].大學(xué)教育，2015(10):108-109.

[5] 崔貫勛.基于云計算技術(shù)的MOOC實踐教學(xué)平臺[J].實驗室研究與探索，2015，34(8)：119-123.

[7] 劉歡迎.創(chuàng)新計算機實驗教學(xué)，開啟MOOC新時代[J].計算機教育，2015(9)：20-23.

[8] 馬漢達.基于MOOC的計算機硬件課程實驗教學(xué)研究[J].計算機教育，2015(13)：9-11.

[9] 張亞東，王見之，張惠琴，等.慕課時代功能學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2015，17(8)：723-725.

[10] 張智煥，張惠娣.機械工程控制的虛擬仿真實驗教學(xué)實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31(7)：102-103.

[11] 孫 青，艾明晶，曹慶華.MOOC環(huán)境下開放共享的實驗教學(xué)研究[J].實驗技術(shù)與管理，2014,31(8)：192-195.

[12] 伍興階，胡 析，李紅松.應(yīng)對“慕課”挑戰(zhàn)，深化醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)改革[J].中國高等教育，2014(12)：32-34.

[13] 李山山，陳永強，劉敬晗.MOOC時代下的計算機實驗教學(xué)探討[J].計算機教育，2014(13)：103-106.

[14] 周 陽，蘇立平，孫計桃，等.基于MOOC的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)改革的探索[J].疾病監(jiān)測與控制，2015，9(10)：690.

[15] 張 蕾，路 璐.基于MOOC理念的開放性實驗教學(xué)[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2015(11)：233-234.

[16] 張惠芹.MOOCs背景下的高校實驗室工作探討[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2015,13(5)：232-235.

Improving Students’ Comprehensive Abilities by the Combination of Online Courses and On-site Experiment

WANGMengling,MEIRuhuan,LIXuyun,QIHongyan,SHENJing,LUYuan

(School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

To explore the novel teaching pattern of the experimental course, a composite of online course with flipped classroom and on-site experiment is proposed, and was applied to physiological science experiments course in Zhejiang University. The effects of novel teaching pattern was evaluated by a 7 scale questionnaire survey conducted among 359 students from 12 classes. Statistical results showed that the students rated highly the course design and agreed that the novel teaching pattern improved students’ interest in learning, promoted independent learning and active learning. The study demonstrated that students’ self-learning ability, in particular, practical ability, scientific writing ability have improved significantly under the novel teaching mode. Students’ knowledge comprehensive ability, capability for experimental design, questioning and problem-solving skills in scientific research were improved as well. The teaching pattern of physiological science experiments composed of online courses, flipped classroom and on-site experiments improves teaching quality and students’ comprehensive ability.

online courses; massiv open online courses(MOOCs); on-site experiment; flipped classroom; experiment teaching; physiological sciences; comprehensive abilities

2016-05-12

浙江省高等教育課堂教學(xué)改革項目(kg2015013)；浙江省高等教育教學(xué)改革項目(jg2015015)；浙江大學(xué)在線課程培育項目-生理科學(xué)實驗(2014)

王夢令(1967-)，男，浙江紹興人，博士，講師；主要研究方向：藥理學(xué)，實驗教學(xué)。

Tel.：18368885181；E-mail：ml_wang128@zju.edu.cn

陸 源(1956-)，男，杭州人，研究員，實驗中心常務(wù)副主任；主要研究方向：心血管生理，實驗教學(xué)。

Tel.：13655719394；E-mail：luyuan@zju.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)05-0174-04