基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)中的探索

吳 莎，施珊珊

(暨南大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510632)

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)是一門涉及面廣、實驗性及應(yīng)用性均較強的醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)必修課，微生物學(xué)實驗操作技術(shù)在學(xué)科發(fā)展中有著十分重要的地位[1]。近年來人類微生物組領(lǐng)域已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)研究的熱點，并獲得廣泛關(guān)注。作為理論課的補充，實驗課一方面可以加深學(xué)生對理論知識的理解內(nèi)化，另一方面可以鍛煉學(xué)生的動手能力和分析解決問題的能力，是提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重要課程[2]。目前傳統(tǒng)微生物實驗教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)科發(fā)展的需求。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)模式，由先教后學(xué)變?yōu)橄葘W(xué)后教，打破固有的教學(xué)模式，將課堂講授轉(zhuǎn)變?yōu)槎绦?、精干、?nèi)容獨立的微視頻，突破課時和場地的局限性，學(xué)生可以通過課前觀看微視頻、與教師隨時隨地在線溝通進行自主學(xué)習(xí)[3-4]。教師的角色從“絕對中心”變?yōu)椤耙龑?dǎo)輔助”，學(xué)生的角色從“被動接受”變?yōu)椤爸鲃犹剿鳌?，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提升學(xué)習(xí)的深度和廣度[5-6]。

1 醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)中普遍存在的問題

目前，醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)一般按教師講解實驗原理、方法等背景知識，教師示教，學(xué)生按照實驗步驟模仿操作的模式開展，普遍存在以下四方面問題。

1.1 教學(xué)內(nèi)容安排受限

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗課程復(fù)雜且內(nèi)容繁多，受生物安全和學(xué)時限制，很多復(fù)雜的綜合性實驗如腸道細(xì)菌的培養(yǎng)、分離鑒定未能完全在課內(nèi)開展，流感病毒培養(yǎng)需在BSL-2級以上的生物安全實驗室進行，故無法在普通教學(xué)實驗室內(nèi)進行操作和演示；而且傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，很難反映實際臨床上信息化、自動化、微量化的細(xì)菌培養(yǎng)檢測技術(shù)。

1.2 實驗實操時間被擠占

實驗教學(xué)實踐中，由于必要的實驗背景知識講授擠占了實驗操作的時間，導(dǎo)致學(xué)生可利用的實操時間被進一步壓縮，而且由于大多數(shù)學(xué)生可能對實驗操作并不熟悉，因此教師很難有針對性的對學(xué)生進行指導(dǎo)，導(dǎo)致教學(xué)效果往往不盡如人意。

1.3 實驗參與感、啟發(fā)性不足

由于目前大多數(shù)學(xué)校的實驗室和教師數(shù)量較難與學(xué)生數(shù)量相匹配，以暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院為例，每個班平均有30名學(xué)生，僅配1名任課教師，一般實驗課上4人為一組，通常僅有1～2名學(xué)生主導(dǎo)操作，而且學(xué)生的實驗操作主要是復(fù)制教師演示的方法步驟，經(jīng)常出現(xiàn)“知其然不知其所以然”的情況，導(dǎo)致學(xué)生的參與感和啟發(fā)性無法達(dá)到實驗教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)。與此同時，教師對學(xué)生實驗的個別指導(dǎo)十分有限，若學(xué)生的錯誤操作不能被及時糾正。

1.4 考核方式不合理

目前，大多醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗的考核標(biāo)準(zhǔn)是實驗報告和期末考試中的部分題目，這種考核標(biāo)準(zhǔn)既不能反映學(xué)生的實際操作技能，也不能反映學(xué)生對知識的實際掌握程度。學(xué)生提交的實驗報告中存在很多雷同甚至完全照搬的內(nèi)容，教師無法根據(jù)實驗報告了解學(xué)生真實的學(xué)習(xí)情況，也無法對教學(xué)內(nèi)容和方式進行及時調(diào)整，從而會影響到教學(xué)效果。

2 基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢

2.1 突破上課時間的局限性

“醫(yī)學(xué)微生物學(xué)”課程由多個復(fù)雜的實驗構(gòu)成，由于每學(xué)期實驗課僅18個學(xué)時，很難將所有內(nèi)容在課程中開展，且微生物的培養(yǎng)周期一般需要18～24 h，學(xué)生很難跟蹤觀察整個實驗過程，了解不同時點細(xì)菌的生長特點。采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，可以將實驗內(nèi)容分解為多個3～5 min的微視頻，每個視頻涵蓋特定的知識點，有較強的針對性。微視頻由教師在課前發(fā)布于固定的網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)生可以隨時觀看、回放，節(jié)奏和進度完全由學(xué)生自主掌控。

2.2 增強“教與學(xué)”的互動性

翻轉(zhuǎn)課堂模式是對整個實驗教學(xué)過程的重建。課前教師提供短視頻和自主學(xué)習(xí)引導(dǎo)方案，學(xué)生將自主學(xué)習(xí)中遇到的問題反饋給教師，課堂上教師針對共性問題答疑解惑，學(xué)生們協(xié)同合作完成實驗，并通過相互討論來共同探究問題。翻轉(zhuǎn)課堂增加了課堂中教師和學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的互動，教師在課前就能了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和疑惑點，及時調(diào)整實驗內(nèi)容和教學(xué)方式，使整個實驗教學(xué)具有針對性，學(xué)生通過對實驗中遇到的問題進行共同討論探究，實現(xiàn)知識的內(nèi)化吸收。翻轉(zhuǎn)課堂各階段教師和學(xué)生的主要任務(wù)見表1。

3 基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)的實施方法

3.1 對象

以暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2018級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)1、2班58名學(xué)生為對照組，采用傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式；以2018級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)3、4班 64名學(xué)生為實驗組，采用基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。兩組學(xué)生任課教師及教材均相同。

3.2 微視頻庫的開發(fā)

3.2.1 操作示范類 利用暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院微生物實驗室、BSL-2級安全實驗室和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)顯微形態(tài)虛擬仿真實驗教學(xué)中心，由高級實驗師進行各個實驗的操作演示，并用微視頻的形式記錄操作細(xì)節(jié)、規(guī)范和實驗結(jié)果(圖1)。微視頻的錄制場地、儀器設(shè)備與實驗條件與本科實驗教學(xué)一致。錄制內(nèi)容包括革蘭染色、細(xì)菌分離、細(xì)菌培養(yǎng)、藥敏試驗等經(jīng)典微生物實驗。

3.2.2 臨床結(jié)合類 一方面制作常見的微生物臨床標(biāo)本片，如金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大腸埃希菌、肺炎鏈球菌等，錄制其形態(tài)觀察與特征講解的微視頻。另一方面利用附屬醫(yī)院檢驗科，拍攝腸道桿菌、病原性球菌分離與鑒定的微視頻，展示臨床上先進的操作技術(shù)，以解決傳統(tǒng)實驗課上微生物分離、培養(yǎng)、鑒定方法耗時、低效的問題。

3.2.3 綜合拓展類 增加綜合性實驗的微視頻，如糞便中的細(xì)菌培養(yǎng)和分離實驗，實驗過程復(fù)雜且周期長，一般需要2～3 d，受生物安全和學(xué)時限制無法開展。通過翻轉(zhuǎn)課堂的微視頻剪輯，僅保留實驗操作內(nèi)容，讓學(xué)生能直觀高效地了解整個實驗過程。利用暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院BSL-2級安全實驗室，拍攝流感病毒的分離培養(yǎng)鑒定系列實驗過程(包括流感病毒的分離、血凝實驗、血凝抑制試驗等)，可以解決之前學(xué)生只能操作上述部分實驗，無法綜合地將整個系列實驗聯(lián)系起來進行觀察分析的問題。有助于學(xué)生將碎片的實驗體系化、完整化，利于后期獨立從事微生物相關(guān)的科學(xué)研究。

3.3 翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計

3.3.1 課前 教師在實驗課前先制作課程的引導(dǎo)學(xué)習(xí)方案，提前告知學(xué)生本次實驗課的知識點、學(xué)習(xí)任務(wù)及重點難點等。根據(jù)實驗課程的知識點將整節(jié)實驗課劃分為幾個小實驗，將每個小實驗錄制成時長約為3～5 min的微視頻，于課程開始前3天發(fā)布于固定的網(wǎng)絡(luò)平臺。學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)引導(dǎo)方案和短視頻進行自主學(xué)習(xí)，做好實驗課準(zhǔn)備，將疑難問題反饋給任課教師。

3.3.2 課中 教師根據(jù)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)所反饋的問題，調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計啟發(fā)式問題及針對性隨堂測試，簡化原理、實驗步驟的講解，分配更多時間給學(xué)生操作和課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生自主解決實驗中存在的問題。學(xué)生通過課中分組實驗和互動討論，實現(xiàn)知識的內(nèi)化，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和科研思維。根據(jù)每組學(xué)生對實驗課程及相關(guān)知識點的掌握程度，教師在課堂上進行個性化的輔導(dǎo)和答疑。

3.3.3 課后 課后布置實驗報告，以問卷等形式進行教學(xué)效果反饋，教師積極主動與學(xué)生溝通交流，對學(xué)生學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)進行及時補救，定期詢問學(xué)生對實驗課翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的意見和建議，并進行優(yōu)化完善。

4 效果評價

根據(jù)學(xué)生的實驗報告、隨堂測試及實驗課期末考試成績等對教學(xué)效果進行評價(表2)，用問卷調(diào)查的方式了解學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的認(rèn)可度。

表2 課程成績教學(xué)評價指標(biāo)

4.1 學(xué)習(xí)效果評價

4.1.1 隨堂測驗成績比較 每1～2個單元的學(xué)習(xí)中安排一次隨堂測驗，共6次，每次為10道選擇題，滿分10分，連續(xù)追蹤比較兩種教學(xué)模式下教學(xué)成績的差異。兩組學(xué)生隨堂測驗成績比較如圖2所示，除第三次隨堂測驗外，其余五次隨堂測驗實驗組的分?jǐn)?shù)均高于對照組，兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明翻轉(zhuǎn)課堂實驗課教學(xué)能夠提高學(xué)生的教學(xué)成績。

圖2 兩組學(xué)生隨堂測驗成績比較

4.1.2 期末考核成績比較 為測試學(xué)生對實驗課內(nèi)容的綜合掌握情況，在整個實驗教學(xué)結(jié)束后，對所有學(xué)生進行期末實驗課考核，兩組考核內(nèi)容相同，包括實驗技能操作測試(30分)、實驗知識理論測驗(30分)、實驗技能應(yīng)用考核(10分)，滿分為70分。結(jié)果如表3所示：實驗組64人，期末考核成績?yōu)?56.15±1.20)分；對照組58人，期末考核成績?yōu)?47.9±1.74)分。兩組成績比較，差異顯著(t=3.91，P<0.01)。

表3 兩組學(xué)生期末實驗考核總成績比較

期末考核各部分成績結(jié)果分析如圖3所示：在實驗操作測試中，實驗組的平均成績略高于對照組，但兩組間差異不顯著(t=1.82，P>0.05)；在實驗知識理論測驗中，實驗組的分?jǐn)?shù)高于對照組，兩組間差異顯著(t=3.43，P<0.01)，說明翻轉(zhuǎn)課堂實驗課教學(xué)能夠促進學(xué)生對知識的內(nèi)化吸收；實驗技能應(yīng)用考核中，實驗組的平均成績高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=2.51，P<0.05)，說明翻轉(zhuǎn)課堂對提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力有所幫助。

圖3 兩組學(xué)生期末實驗考核成績分析

4.2 認(rèn)可度評價

通過問卷的形式，調(diào)查實驗組學(xué)生對基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的認(rèn)可度，見表4。由問卷分析可知，95.31%的學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的整體評價為滿意。學(xué)生基本可以完成課前預(yù)習(xí)、隨堂測驗和課后作業(yè)任務(wù)。大部分學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式對學(xué)習(xí)主動性、分析及討論問題能力、動手操作能力、學(xué)習(xí)興趣、團隊協(xié)作意識等具有良好的促進作用。

表4 實驗組學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式認(rèn)可度調(diào)查表

5 結(jié) 語

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生通過實驗分析、研究、探索微生物理論的能力，為微生物學(xué)理論教學(xué)提供實踐基礎(chǔ)[7]。傳統(tǒng)實驗教學(xué)主要是驗證性實驗，以“教師示教、學(xué)生模仿”為主，學(xué)生單純模仿操作，被動接受知識, 且?guī)熒浔葒?yán)重不足，很難激發(fā)學(xué)生主動探究問題的欲望[8-9]?；谖⒁曨l的翻轉(zhuǎn)課堂主要是一種自主自發(fā)的教學(xué)模式，通過“教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生能夠帶著問題進入課堂，壓縮了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中理論知識講授的時間，將更多時間分配于實際操作、小組合作、探討交流等環(huán)節(jié)，進一步提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和操作技能[10-12]。

研究表明，基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂實驗課教學(xué)能夠提升學(xué)生的操作水平，促進學(xué)生對實驗知識的內(nèi)化吸收，并提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。這主要得益于學(xué)生在課前的自主學(xué)習(xí)，通過反復(fù)觀看微視頻，對即將參與的實驗內(nèi)容建立了初步認(rèn)識，因此教師可以相應(yīng)壓縮背景知識的講授時間，為學(xué)生爭取更多的開展實驗操作、分組討論分析的時間，強化了學(xué)生的實驗動手能力和對知識點的理解。同時加入臨床結(jié)合及綜合拓展的微視頻內(nèi)容，讓學(xué)生了解更先進的操作技術(shù)，提高綜合分析問題和靈活應(yīng)用知識的能力。

基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂對教學(xué)效果的提升有明顯幫助，對教師也提出了更高要求[13]。首先，需要教師打破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)觀念，接受新的教學(xué)模式，不斷學(xué)習(xí)利用新的科技信息手段，更多元化、多樣化地展示以往較為刻板的實驗教學(xué)內(nèi)容；其次，需要教師對實驗教學(xué)有更為深層次的理解，能夠多維度地去設(shè)計學(xué)習(xí)引導(dǎo)方案、教學(xué)路線和課堂活動，提高學(xué)生的主動性和參與度。為達(dá)到以上目的，勢必需要教師有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，較強的微視頻開發(fā)制作能力，但是也將大幅增加教師的備課時間和強度。

本研究認(rèn)可度調(diào)查結(jié)果顯示，37.5%的實驗組學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂模式增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。學(xué)生在剛接觸醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗時操作基礎(chǔ)、自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用研究能力均較為薄弱，這種情況下應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂，需要投入大量的課外時間和精力到微視頻學(xué)習(xí)和課前預(yù)習(xí)中[14]。教師在授課前要組織一定的教學(xué)活動幫助學(xué)生適應(yīng)翻轉(zhuǎn)課堂，如通過劃分學(xué)習(xí)小組，詳細(xì)安排預(yù)習(xí)內(nèi)容，正式上課前抽查學(xué)習(xí)小組的預(yù)習(xí)情況，以此模式進行直至學(xué)生逐漸適應(yīng)這樣的教學(xué)模式[15]。

要更好地應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，應(yīng)做到以下幾點：首先，學(xué)校應(yīng)鼓勵教師開展不同教學(xué)模式的嘗試，增強教師的改革意識，為高校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的充分應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；其次，學(xué)校應(yīng)該為教師安排教學(xué)微視頻制作等方面的培訓(xùn)，使其能夠在實踐訓(xùn)練中不斷提升個人微視頻制作能力；第三，學(xué)校應(yīng)該加強基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的宣傳引導(dǎo)，讓學(xué)生建立完善自主、自動、自發(fā)的學(xué)習(xí)新模式。

基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)是一項新的嘗試，能有效提高實驗教學(xué)的效果，不斷探索和完善。針對現(xiàn)存問題對翻轉(zhuǎn)課堂進行優(yōu)化完善，鼓勵更多的學(xué)生提出問題、參與討論，提升學(xué)生的自主參與度；完善分組安排，注意學(xué)習(xí)能力較強和相對較弱的學(xué)生的配比，產(chǎn)生良性互動，使每位同學(xué)都能獲得提高；優(yōu)化隨堂測驗，注意把握測驗題目的難易程度，讓學(xué)生能夠保持學(xué)習(xí)熱情。