翻轉(zhuǎn)課堂與醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)*

郭慧芳，成 凡，陳 鵬（西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，陜西西安710021）

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學(xué)方法，該教學(xué)方法首先在美國(guó)出現(xiàn)[1]，現(xiàn)在已經(jīng)被國(guó)內(nèi)多個(gè)大學(xué)在多種不同學(xué)科教學(xué)中嘗試使用，并取得良好的教學(xué)效果[2-5]。與傳統(tǒng)教學(xué)中教師講解為主，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講的方式相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)更重視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[6]。在該教學(xué)模式中，教師在課前通過(guò)QQ或微信等將上課內(nèi)容與相關(guān)視頻發(fā)給學(xué)生并要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)。在課堂上教師通過(guò)適當(dāng)引導(dǎo)、學(xué)生討論完成基本內(nèi)容學(xué)習(xí)，同時(shí)教師也可進(jìn)一步講解重點(diǎn)內(nèi)容。在課后教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫與思考題檢測(cè)教學(xué)效果。

作為一門新興的學(xué)科，分子生物學(xué)于20世紀(jì)70年代以來(lái)飛速發(fā)展，目前已經(jīng)滲透到與生命和醫(yī)學(xué)相關(guān)的各個(gè)學(xué)科。分子生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為生命與醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科的“共同語(yǔ)言”。分子生物學(xué)是醫(yī)學(xué)院校臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課之一。由于分子生物學(xué)基于實(shí)驗(yàn)，因此，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)對(duì)于學(xué)生掌握理論課所學(xué)知識(shí)具有舉足輕重的作用。

目前，大部分醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課都存在課時(shí)少而內(nèi)容偏多的矛盾。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師在課堂上將大量知識(shí)一次性講解完后，學(xué)生往往不能很快接受并應(yīng)用于自己的實(shí)驗(yàn)中，這導(dǎo)致醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果不理想。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)將所學(xué)內(nèi)容分課前、課堂與課后3個(gè)階段講授學(xué)習(xí)，更容易提高該課教學(xué)效果，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力。

1 本校醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)情況及傳統(tǒng)教學(xué)方法

1.1 本校醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)情況 以本校臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)為例，2013年以前，醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)作為生物化學(xué)的一部分講授，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只包含肝組織中DNA提取與測(cè)定一項(xiàng)，共計(jì)4個(gè)學(xué)時(shí)。從2013年開始本校針對(duì)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生在開設(shè)生物化學(xué)課的基礎(chǔ)上，單獨(dú)開設(shè)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)課程。自此，醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)成為獨(dú)立的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課之一，相應(yīng)的醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課改革、具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示，共計(jì)16學(xué)時(shí)。其中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3為有機(jī)整體，基本包括了分子生物學(xué)理論課中所學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中所提取的質(zhì)粒為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3中PCR實(shí)驗(yàn)的模板，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中提取的質(zhì)粒、酶切后的質(zhì)粒以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3中PCR擴(kuò)增后DNA產(chǎn)物均為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3中瓊脂糖凝膠電泳的樣本。

表1 本校醫(yī)學(xué)分子學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)情況

學(xué)校為滿足醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)需要，投入大量人力物力建設(shè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，目前每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都配置了紫外分光光度計(jì)、PCR儀、電泳儀、離心機(jī)等基本實(shí)驗(yàn)器材和多媒體教學(xué)設(shè)備?；灸軌驖M足針對(duì)本校不同層次與專業(yè)學(xué)生開設(shè)醫(yī)學(xué)分子學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的需求。以本校臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)為例，醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)于大二第二學(xué)期，實(shí)行小班教學(xué)，每班不超過(guò)30人，平均2～3人為一個(gè)小組。

1.2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)法 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)采取教師先講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生聽(tīng)講后按照步驟操作的模式進(jìn)行。以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2為例，該內(nèi)容為分子克隆的重要步驟：克隆或表達(dá)載體的選擇及酶切。實(shí)際教學(xué)中，教師首先需要簡(jiǎn)單說(shuō)明分子克隆技術(shù)、克隆或表達(dá)載體的構(gòu)建及選擇標(biāo)準(zhǔn)，用于質(zhì)粒酶切的限制性內(nèi)切酶分類，作用特點(diǎn)等。在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)一步重點(diǎn)介紹本實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、具體實(shí)驗(yàn)步驟及各試劑作用原理。由于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課針對(duì)的是大二第二學(xué)期學(xué)生，他們接觸實(shí)驗(yàn)尚少，缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，需要在上課時(shí)穿插介紹各種實(shí)驗(yàn)操作手法以及實(shí)驗(yàn)儀器的用法。例如，本實(shí)驗(yàn)中教師往往需要穿插介紹微量移液器的特點(diǎn)與用法、離心機(jī)及掌式離心機(jī)的用法及注意事項(xiàng)、渦旋儀及干式恒溫儀等的用法。此外，教師還需要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)生物安全等問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多而實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短，如此上課后，學(xué)生對(duì)本此實(shí)驗(yàn)課往往難以有自己獨(dú)立的認(rèn)識(shí)與理解，教學(xué)效果不好。

2 翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計(jì)

將翻轉(zhuǎn)課堂引入醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，采取課前預(yù)習(xí)，課堂提問(wèn)、討論與小結(jié)，課后總結(jié)與思考“三部曲”教學(xué)法，每步都需要師生互動(dòng)[7]。見(jiàn)圖1。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)“三步曲”實(shí)施步驟

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法“三部曲”之課前預(yù)習(xí) 開學(xué)伊始，由任課教師建立以實(shí)驗(yàn)課班級(jí)為單位的微信群（QQ群、教學(xué)APP均可）管理本實(shí)驗(yàn)班級(jí)。每次實(shí)驗(yàn)課前任課教師通過(guò)該微信群組織學(xué)生預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容。與傳統(tǒng)預(yù)習(xí)不同，該預(yù)習(xí)實(shí)質(zhì)上是要求學(xué)生通過(guò)主動(dòng)自學(xué)掌握本次實(shí)驗(yàn)課基本知識(shí)[8]，并適當(dāng)擴(kuò)展與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的外延知識(shí)。以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2為例，在實(shí)驗(yàn)課前，教師會(huì)給學(xué)生提供3部分學(xué)習(xí)材料，第一部分為本節(jié)實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容質(zhì)粒提取和酶切原理、步驟和重要試劑作用原理，該部分內(nèi)容以PPT形式提供給學(xué)生學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)基本原理與步驟做到心中有數(shù)，知其然并知其所以然。第二部分學(xué)習(xí)材料為質(zhì)粒提取酶切操作視頻，學(xué)生通過(guò)觀看本次實(shí)驗(yàn)操作視頻而對(duì)實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生直觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)儀器的規(guī)范使用方法。第三部分學(xué)習(xí)材料為與分子克隆技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用相關(guān)的最新的科研報(bào)道，這部分可以是圖片，也可以是知識(shí)鏈接等，主要為本實(shí)驗(yàn)知識(shí)的適當(dāng)擴(kuò)展，通過(guò)該部分知識(shí)學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚興趣與期待，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法“三部曲”之課堂討論、講解及小結(jié) 翻轉(zhuǎn)課堂上課時(shí)，教師首先通過(guò)提問(wèn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)基本知識(shí)的掌握程度。如在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中，教師可以提問(wèn)學(xué)生在堿裂解法提取質(zhì)粒DNA操作中加入試劑Ⅱ后，為什么要輕柔操作。在確定學(xué)生已經(jīng)掌握本次實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容后，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)討論明白本次實(shí)驗(yàn)課的目的與意義，以及實(shí)驗(yàn)中儀器的使用方法。如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中，學(xué)生需要多次使用離心機(jī)，教師可引導(dǎo)學(xué)生討論離心機(jī)使用中應(yīng)注意的安全問(wèn)題與配平問(wèn)題。在此環(huán)節(jié)中，教師還需要講解一些容易發(fā)生錯(cuò)誤的共性問(wèn)題。如在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中，在加入酚與氯仿試劑時(shí)，要注意試劑上層有一層保護(hù)液，學(xué)生需要將槍頭伸到保護(hù)液下面去吸取所需試劑。而在加入酚與氯仿后震蕩并離心后，離心管中實(shí)際上分為3層，中間層蛋白沉淀層有時(shí)很薄，不易觀察到，學(xué)生在取上層溶液時(shí)需要小心操作，否則會(huì)造成提取的DNA有蛋白污染。該部分通過(guò)對(duì)基本內(nèi)容的提問(wèn)與討論，共性問(wèn)題的講解這兩個(gè)師生互動(dòng)環(huán)節(jié)后，學(xué)生再次鞏固基本知識(shí)，有助于順利完成實(shí)驗(yàn)操作。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)課的重要環(huán)節(jié)，此過(guò)程中師生互動(dòng)尤其重要。實(shí)驗(yàn)課以學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為主，教師引導(dǎo)為輔，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。由于學(xué)生在課前已經(jīng)明白基本步驟并觀看實(shí)驗(yàn)操作視頻，大部分實(shí)驗(yàn)操作不需要教師再重復(fù)強(qiáng)調(diào)，教師在此過(guò)程中最為重要的為引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的科研習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)問(wèn)題，盡量由學(xué)生自己思考解決，鍛煉獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)操作完畢，教師需要就此次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行小結(jié)，對(duì)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)提出鼓勵(lì)與肯定，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法“三部曲”之課后總結(jié)與思考 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)課前預(yù)習(xí)與課堂正確引導(dǎo)可以保證本次實(shí)驗(yàn)課順利有效進(jìn)行，達(dá)到本次實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的基本目的。課后的總結(jié)與思考是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的升華。

首先，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課后必須認(rèn)真書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能簡(jiǎn)單抄寫實(shí)驗(yàn)課本上的實(shí)驗(yàn)原理等，必須根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)情況寫出自己本次實(shí)驗(yàn)的得失。如有哪些是做得比較好的，有哪些還需要改進(jìn)等。教師通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)報(bào)告一方面可檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，另一方面也可以根據(jù)此改進(jìn)自己的教學(xué)方法。

其次，每次實(shí)驗(yàn)課后，都要通過(guò)微信群要求學(xué)生思考與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題，以此鍛煉學(xué)生的科研思維能力。如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中有多次離心，教師可以讓學(xué)生思考每次離心的目的是什么。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2為分子克隆的重要步驟，也可以讓學(xué)生嘗試寫出表達(dá)某種蛋白的具體步驟等。這些都可以初步培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力，與在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科研習(xí)慣相輔相承。

總之，翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，課前預(yù)習(xí)可以提高學(xué)生興趣，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維；課堂提問(wèn)、討論、講解與小結(jié)等則可以使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)對(duì)科學(xué)研究具有感性的認(rèn)識(shí)；課后實(shí)驗(yàn)記錄與思考則是對(duì)課堂教學(xué)的提高與升華。在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂，課前、課堂及課后“三部曲”為不可分割的有機(jī)整體。

3 翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果評(píng)價(jià)

3.1 學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的評(píng)價(jià) 作者根據(jù)以上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)兩個(gè)班次實(shí)驗(yàn)課中應(yīng)用該教學(xué)法講授質(zhì)粒的提取與酶切實(shí)驗(yàn)。兩次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生人數(shù)共計(jì)58人，課后立即進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷全部回收，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2。89.7%（52/58）的學(xué)生對(duì)該教學(xué)法持肯定態(tài)度，同時(shí)87.9%（51/58）的學(xué)生覺(jué)得該上課方式有趣味。同時(shí)該教學(xué)方法對(duì)于學(xué)生自學(xué)能力的提高與獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)也有益?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生對(duì)科研有了初步認(rèn)識(shí)[9]。

表2 學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)

3.2 翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)對(duì)學(xué)生成績(jī)的影響 作者對(duì)接受翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的2個(gè)班次學(xué)生（n=58）與對(duì)照組兩個(gè)接受傳統(tǒng)教學(xué)法的班次學(xué)生（n=60）進(jìn)行了與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論試題考核，結(jié)果顯示，接受翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的學(xué)生成績(jī)明顯高于接受傳統(tǒng)教學(xué)法教學(xué)的學(xué)生，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)成績(jī)所處分?jǐn)?shù)段比較（n）

4 討 論

課前預(yù)習(xí)、課堂在教師主導(dǎo)下討論小結(jié)以及課后思考復(fù)習(xí)“三部曲”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課有完全不同的認(rèn)識(shí)與體驗(yàn)。首先，在“三部曲”教學(xué)法中，學(xué)生通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)、討論參與，而不是被動(dòng)接受去掌握基礎(chǔ)知識(shí)，前者效果優(yōu)于后者。其次，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生始終占主導(dǎo)地位，教師為引導(dǎo)輔助作用，不同于傳統(tǒng)教學(xué)法，該方法可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。再次，該教學(xué)法對(duì)學(xué)生科研思維培養(yǎng)、科研習(xí)慣養(yǎng)成具有重要意義。從本調(diào)查問(wèn)卷分析可以看出，學(xué)生對(duì)該方法接受程度較高，并認(rèn)為自己可以從中受益。這說(shuō)明從學(xué)生主觀上來(lái)講，該方法是適用于該門課程教學(xué)的。

客觀上來(lái)看，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，可以部分緩解該門課的課時(shí)量偏少與內(nèi)容偏多的矛盾。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法實(shí)際上將教學(xué)內(nèi)容分為3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，充分的課前預(yù)習(xí)大大縮短了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的具體操作時(shí)間，實(shí)驗(yàn)課后的思考與科研思維培養(yǎng)、科研習(xí)慣培養(yǎng)又可以為下一次實(shí)驗(yàn)課打好基礎(chǔ)，提高效率。實(shí)施該教學(xué)方法的2個(gè)班次學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論考試中成績(jī)明顯高于對(duì)照班次學(xué)生，也說(shuō)明了將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分解為3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行可以提高學(xué)生對(duì)該課內(nèi)容的掌握程度，客觀上說(shuō)明該教學(xué)方法是適用于本門課教學(xué)的。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)明顯，劣勢(shì)則是該方法需要在課前預(yù)習(xí)自學(xué)、課后復(fù)習(xí)，這均會(huì)占用學(xué)生較多課外時(shí)間。由于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課每個(gè)學(xué)期只有3次，占用課外時(shí)間有限，學(xué)生還可以接受。另外，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法中教學(xué)主題由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生，看似減輕了教師負(fù)擔(dān)，實(shí)則不然[10]。課前預(yù)習(xí)資料需要教師精心準(zhǔn)備，課堂教師輔導(dǎo)需要更具有針對(duì)性，課后思考練習(xí)需要教師認(rèn)真批閱，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法實(shí)際上對(duì)教師提出了更高要求。只有精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)才能真正有助于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)[3]。

總之，社會(huì)發(fā)展日新月異，新的教學(xué)思維，教學(xué)方法不斷涌現(xiàn)，教師只有不斷學(xué)習(xí)最新的專業(yè)知識(shí)，掌握新的教學(xué)理念與方法，才能真正提高教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法應(yīng)用于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)具有積極意義，值得進(jìn)一步探索并推廣。

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