翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)在八年制醫(yī)學(xué)生神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

趙湘輝 薛 茜 黃 靜 武勝昔

（空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室，西安 710032）

神經(jīng)生物學(xué)作為一門(mén)本科生課程，已經(jīng)在我國(guó)多個(gè)醫(yī)學(xué)院校和開(kāi)展生命科學(xué)研究的院校開(kāi)設(shè)了十多年。本校特別針對(duì)八年制醫(yī)學(xué)生，還開(kāi)展了不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)見(jiàn)習(xí)課程，以豐富學(xué)生對(duì)神經(jīng)科學(xué)經(jīng)典研究方法和前沿技術(shù)進(jìn)展的認(rèn)識(shí)與了解。神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展無(wú)論是技術(shù)的進(jìn)步還是理論的更新，遠(yuǎn)超過(guò)教材的更新速度。而傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新形勢(shì)下課堂教學(xué)的要求，無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)新知識(shí)的需求，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)課的基本技能和操作方法的學(xué)習(xí)，更加需要引入新的教學(xué)方法和課程設(shè)計(jì)。翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom或inverted classroom）是指調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，將課堂上的“傳授知識(shí)”與課后的“消化知識(shí)”進(jìn)行翻轉(zhuǎn)[1-2]?？梢院?jiǎn)單的理解為：傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在課堂上講課，布置作業(yè)，讓學(xué)生課后練習(xí)；而翻轉(zhuǎn)課堂是先讓學(xué)生完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，通過(guò)視頻講座、播客、電子書(shū)、網(wǎng)絡(luò)討論、查閱文獻(xiàn)資料，自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、方式、節(jié)奏和進(jìn)度；課堂則變成了教師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，包括答疑解惑、知識(shí)的運(yùn)用等。教師不再占用大量課堂時(shí)間來(lái)講授信息，而是與學(xué)生就學(xué)習(xí)要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行深入交流，指導(dǎo)個(gè)性化學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂旨在讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐獲得更有效學(xué)習(xí)，從而達(dá)到更好的教育效果，非常適合實(shí)驗(yàn)見(jiàn)習(xí)類(lèi)課程的教學(xué)應(yīng)用[2-3]。盡管近年來(lái)翻轉(zhuǎn)課堂這一教學(xué)模式已經(jīng)出現(xiàn)在一些課程的教學(xué)改革中，但如何切實(shí)有效地實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)尚缺乏充足的經(jīng)驗(yàn)可循?，F(xiàn)將筆者近年來(lái)在八年制醫(yī)學(xué)生中開(kāi)展的神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為例，介紹如何設(shè)計(jì)并開(kāi)展實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，為相關(guān)院校和專(zhuān)業(yè)推廣應(yīng)用該方法提供參考。

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法在八年制醫(yī)學(xué)生神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的設(shè)計(jì)

本校神經(jīng)生物學(xué)課程在八年制學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置上也兼顧了基礎(chǔ)性、前沿性、交叉性和應(yīng)用性。即腦功能的原理和腦疾病的機(jī)制是知識(shí)體系的核心基礎(chǔ)，不斷更新神經(jīng)生物學(xué)日新月異的前沿進(jìn)展，內(nèi)容涉及生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)、工學(xué)等多學(xué)科理論與技術(shù)，相關(guān)神經(jīng)生物學(xué)知識(shí)及成果廣泛應(yīng)用于腦功能維護(hù)、腦疾病防診治及新興領(lǐng)域[4-5]。因此，結(jié)合課時(shí)和科室研究的重點(diǎn)和特色，設(shè)置了3個(gè)實(shí)驗(yàn)操作模塊，4次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：神經(jīng)形態(tài)學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)技術(shù)——以灌注固定取材和腦切片制作為主，神經(jīng)功能學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)——包括電生理膜片鉗技術(shù)和動(dòng)物行為學(xué)方法的見(jiàn)習(xí)，以及神經(jīng)科學(xué)前沿技術(shù)——沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)腦功能檢測(cè)與評(píng)估的見(jiàn)習(xí)。

由于神經(jīng)生物學(xué)功能實(shí)驗(yàn)?zāi)K，特別是動(dòng)物行為學(xué)研究方法涉及活體動(dòng)物，前期模型制作和處理較復(fù)雜，且內(nèi)容豐富，無(wú)法很好地在有限的課堂時(shí)間內(nèi)一一展示。為了讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作，更讓他們了解如何在今后的科研工作中設(shè)計(jì)和應(yīng)用所學(xué)的技術(shù)方法，將本次課程設(shè)計(jì)為翻轉(zhuǎn)課堂，將課堂學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，不但易于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛(ài)好和科研思路。

1.1 設(shè)定并發(fā)布學(xué)生自學(xué)的課程內(nèi)容任務(wù)單

本門(mén)課程是學(xué)生在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的學(xué)習(xí)階段首次接觸動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，因此結(jié)合本課程前期理論課的授課內(nèi)容，在開(kāi)課前1周為學(xué)生布置了自學(xué)提綱，并提供了相關(guān)行為實(shí)驗(yàn)操作慕課的資源。任務(wù)單需簡(jiǎn)潔明了，重點(diǎn)突出，具有啟發(fā)性、獨(dú)特性， 從而調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)散思維和自主學(xué)習(xí)的積極性。比如，擬定的自學(xué)提綱包括：①動(dòng)物行為學(xué)的概念和發(fā)展進(jìn)程；②圍繞學(xué)習(xí)記憶、社會(huì)行為、精神情緒、節(jié)律自發(fā)、獎(jiǎng)賞成癮、感覺(jué)功能、運(yùn)動(dòng)功能等方面，有哪些代表性的重要行為檢測(cè)方法；③分別以自發(fā)探索行為、焦慮抑郁水平檢測(cè)、學(xué)習(xí)記憶檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)平衡能力檢測(cè)和痛行為檢測(cè)為例，列舉1～2個(gè)行為評(píng)估方法，并了解結(jié)果判讀方法；④動(dòng)物行為評(píng)判的注意事項(xiàng)等。根據(jù)提綱內(nèi)容，學(xué)生自行分組，并選擇相關(guān)自學(xué)內(nèi)容，提前在課外完成文獻(xiàn)書(shū)籍的自我學(xué)習(xí)和知識(shí)整理。

在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)觀看慕課的內(nèi)容（比如，jove網(wǎng)站是免費(fèi)開(kāi)源的國(guó)際常用實(shí)驗(yàn)操作類(lèi)視頻教學(xué)網(wǎng)站，可以滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究學(xué)習(xí)的要求），加深對(duì)特定行為學(xué)方法的感性認(rèn)識(shí)，便于課堂展示時(shí)的理解。

1.2 行為學(xué)相關(guān)的小鼠模型制作和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

通常用于行為學(xué)研究的小鼠前期需要進(jìn)行特定類(lèi)型模型的制作，這部分內(nèi)容由教師帶領(lǐng)助教根據(jù)正式上課的時(shí)間安排提前完成，不占用課時(shí)，屬于教學(xué)準(zhǔn)備的內(nèi)容。比如，制作小鼠痛敏感的模型，可以用于課堂上對(duì)小鼠痛行為的檢測(cè)。此外，需要根據(jù)課堂演示內(nèi)容，提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和相關(guān)儀器設(shè)備，確定實(shí)驗(yàn)分組方案和助教名單，課前發(fā)布給課代表。

1.3 開(kāi)課前確定學(xué)生課堂陳述的內(nèi)容

在開(kāi)課前一天收集每組學(xué)生按照提綱要求整理的自學(xué)知識(shí)，并提取重點(diǎn)內(nèi)容，作為課堂陳述的內(nèi)容，返還給學(xué)生。學(xué)生講稿的文字需言簡(jiǎn)意賅，發(fā)言時(shí)間3～8 min不等。同時(shí)收集學(xué)生在自學(xué)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題，作為教師課堂討論講解的內(nèi)容。

1.4 教師準(zhǔn)備課堂用幻燈，以自學(xué)任務(wù)單為主線，補(bǔ)充完善相關(guān)內(nèi)容

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，在幻燈中體現(xiàn)本次課的目的、重點(diǎn)和難點(diǎn)。比如，“神經(jīng)科學(xué)中常見(jiàn)動(dòng)物行為學(xué)”課程的教學(xué)目的是：理解動(dòng)物行為學(xué)檢測(cè)方法的原理；了解行為學(xué)檢測(cè)方法的類(lèi)別和在神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用；了解行為學(xué)檢測(cè)方法的操作步驟和注意事項(xiàng)。以上內(nèi)容需要在課堂中體現(xiàn)。教學(xué)重點(diǎn)是：動(dòng)物行為學(xué)的檢測(cè)方法、要求及注意事項(xiàng)；教學(xué)難點(diǎn)是：不同行為檢測(cè)方法和結(jié)果如何正確解析特定神經(jīng)功能障礙。這些內(nèi)容需要在幻燈中標(biāo)注。這個(gè)幻燈作為學(xué)生自學(xué)幻燈可隨自學(xué)任務(wù)單提前發(fā)布給學(xué)生。

此外，教師準(zhǔn)備課堂用幻燈，補(bǔ)充完善學(xué)生通過(guò)自學(xué)需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容的具體細(xì)節(jié)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施運(yùn)行

2.1 根據(jù)自學(xué)任務(wù)單的提綱，學(xué)生主導(dǎo)課堂

合理安排課堂時(shí)間，利用前25 min左右的時(shí)間，學(xué)生分組充分陳述展示前期自學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，形式不限，幻燈、板書(shū)、口頭陳述均可。同時(shí)結(jié)合教師的課堂幻燈，總結(jié)提升，討論補(bǔ)充，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和領(lǐng)導(dǎo)能力。

2.2 教師根據(jù)學(xué)生的前期準(zhǔn)備情況和課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)記錄成績(jī)

學(xué)生在課堂上的陳述與討論是對(duì)其課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備以及學(xué)習(xí)效率的檢驗(yàn)。教師根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)、整理知識(shí)點(diǎn)切題、邏輯推理能力、條理清晰、知識(shí)時(shí)效性強(qiáng)、口頭表達(dá)能力、學(xué)術(shù)禮節(jié)、團(tuán)隊(duì)精神和學(xué)習(xí)深度等方面進(jìn)行綜合評(píng)分，并記錄成績(jī)。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作見(jiàn)習(xí)與結(jié)果判讀

課堂后15 min根據(jù)預(yù)先分組情況，每組6～7名學(xué)生，分別由實(shí)驗(yàn)助教帶領(lǐng)，分組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作與觀摩。比如，以筆者前期準(zhǔn)備的小鼠痛敏模型為研究對(duì)象，分別利用機(jī)械痛刺激和熱痛刺激的方法，對(duì)模型小鼠進(jìn)行刺激觀察，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生對(duì)某種動(dòng)物行為檢測(cè)的目的、方法、注意事項(xiàng)和結(jié)果判讀有了初步的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)并鞏固了理論知識(shí)要點(diǎn)。

2.4 課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告與心得體會(huì)的撰寫(xiě)

通過(guò)本課程幾次實(shí)驗(yàn)課程的綜合學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)前面相關(guān)的理論知識(shí)有了更深刻的理解和掌握。要求學(xué)生根據(jù)理論課內(nèi)容，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課的見(jiàn)習(xí)學(xué)習(xí)，自己提出一個(gè)感興趣的神經(jīng)科學(xué)問(wèn)題，并簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，合理選擇多種實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定科學(xué)問(wèn)題的探索。根據(jù)學(xué)生的作答情況再次給出評(píng)價(jià)和成績(jī)，最后綜合課堂表現(xiàn)成績(jī)，作為實(shí)驗(yàn)課的總成績(jī)。

3 對(duì)學(xué)生進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的問(wèn)卷調(diào)查評(píng)價(jià)

本次翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施后，對(duì)參與的學(xué)生進(jìn)行了無(wú)記名網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查，涉及近3年2016級(jí)～2018級(jí)共108名八年制學(xué)生，問(wèn)卷完成有效率為100%。調(diào)查內(nèi)容包括：總滿意度、提高自主學(xué)習(xí)能力、增添學(xué)習(xí)興趣、鞏固理論課程的重點(diǎn)內(nèi)容，理論聯(lián)系實(shí)際的能力，以及其他建議等。其中93.5%的學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式表示滿意；88.9%的學(xué)生認(rèn)為該模式有利于提高自主學(xué)習(xí)能力；96.3%的學(xué)生認(rèn)為增添了學(xué)習(xí)興趣，并有助于鞏固理論課的重點(diǎn)內(nèi)容；85.2%的學(xué)生認(rèn)為提高了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。還有大部分學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式應(yīng)該更多推廣到其他實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)中。

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，也注意到很多學(xué)生建議增加實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)，并提供更多動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。這不但反映了學(xué)生對(duì)本課程的極大興趣，更為優(yōu)化改革課程設(shè)置提出了新的要求，有助于啟發(fā)今后教學(xué)與課程改革的思路。

4 存在的問(wèn)題與思考

《神經(jīng)生物學(xué)》是大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校和為相關(guān)生命科學(xué)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生開(kāi)展的必修課程。經(jīng)過(guò)十多年的實(shí)踐探索，本?！渡窠?jīng)生物學(xué)》課程已發(fā)展為授課內(nèi)容圍繞腦功能和腦疾病的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)、腦科學(xué)前沿進(jìn)展等主要方面，定位“從多層次研究神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，揭示腦功能和腦疾病的神經(jīng)機(jī)制，具有前沿性和交叉性的課程”[4-5]。目前該課程的實(shí)施已構(gòu)成《神經(jīng)解剖學(xué)》等基礎(chǔ)課程與《神經(jīng)病學(xué)》等臨床課程的橋梁，在國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)科院校處于先進(jìn)水平。隨著學(xué)科的高速發(fā)展，以及課程內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化，需要在神經(jīng)生物學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中除了包含基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)外，更要從文獻(xiàn)中挖掘進(jìn)展，為學(xué)生引領(lǐng)方向；除了應(yīng)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，更要不斷嘗試并應(yīng)用新的教學(xué)理念和模式[6-7]。

翻轉(zhuǎn)課堂是近年來(lái)興起的一種新穎的教學(xué)模式。通過(guò)近3年在實(shí)驗(yàn)見(jiàn)習(xí)課中應(yīng)用該教學(xué)模式，收到了良好的教學(xué)效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被充分調(diào)動(dòng)，不僅鍛煉了八年制學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而且提高了綜合能力，拓展了知識(shí)的深度和廣度，更為他們將來(lái)從事臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。但該方法實(shí)施過(guò)程中還存在一定的局限性。比如，醫(yī)學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)較重；而該教學(xué)方法的應(yīng)用實(shí)施，需要學(xué)生利用課外時(shí)間通過(guò)閱讀教材、查閱文獻(xiàn)、觀看多媒體等途徑開(kāi)展主動(dòng)學(xué)習(xí)。如果學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，將無(wú)法主動(dòng)完成教師布置的課程學(xué)習(xí)任務(wù)，影響學(xué)習(xí)效果。這部分學(xué)生在有限的課堂時(shí)間中如不能積極參與討論，教師將無(wú)法檢驗(yàn)其前期自學(xué)的效果。如果在實(shí)施過(guò)程中，更加充分的利用雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等方式和平臺(tái)，增加師生互動(dòng)，不但可以檢驗(yàn)學(xué)生的自學(xué)效果，還可以檢驗(yàn)課程的授課效果[8-9]。因此在今后的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，將著重探索有效的策略解決上述可能存在的問(wèn)題，切實(shí)提高教法創(chuàng)新在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用和效果?？傊?，本研究為翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施應(yīng)用提供了良好的示范，對(duì)于神經(jīng)生物學(xué)課程的教學(xué)改革具有重要意義。