翻轉(zhuǎn)課堂在生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用效果初探

張銳鋼　羅海兵　吳嫦麗　徐明鋒　張秀娟

[摘 要] 生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門融合了生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)和藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)三大模塊的實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)操作課程，旨在鍛煉醫(yī)學(xué)生的操作水平。為了更好地讓學(xué)生掌握相關(guān)技能，完成實(shí)驗(yàn)操作，促進(jìn)學(xué)習(xí)自主性，廣東醫(yī)科大學(xué)生理學(xué)教研室率先在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中探索重構(gòu)教學(xué)過程，在機(jī)能學(xué)的實(shí)驗(yàn)中引入翻轉(zhuǎn)課堂。經(jīng)過教師實(shí)際上課感受反饋及分析前后兩屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作完成情況，在生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生操作明顯改善，學(xué)習(xí)自主性顯著增強(qiáng)。

[關(guān)鍵詞] 生理科學(xué)實(shí)驗(yàn);翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 2020年度廣東醫(yī)科大學(xué)教學(xué)應(yīng)用課題項(xiàng)目“線上線下混合式教學(xué)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用”（校高教〔2020〕1號2JY20025）

[作者簡介] 張銳鋼（1989—），男，山西侯馬人，生物醫(yī)學(xué)博士，廣東醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室講師，碩士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事呼吸道上皮及平滑肌生理研究;羅海兵（1976—），男，廣東湛江人，碩士，廣東醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室講師，主要從事生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究;吳嫦麗（1980—），女，廣東湛江人，博士，廣東醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室講師，主要從事卵母細(xì)胞發(fā)育研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）04-0160-04 [收稿日期] 2021-05-16

生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門以大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。該課程開設(shè)的首要目的是為醫(yī)學(xué)生提供一個(gè)大膽實(shí)踐操作的平臺(tái)，通過該課程的培訓(xùn)，醫(yī)學(xué)生掌握基本操作技能，為將來走向臨床奠定基礎(chǔ)[1-3]。另外，該課程的學(xué)習(xí)還給學(xué)生提供了一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。以生理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K為例，在生理學(xué)理論課的相關(guān)內(nèi)容（如呼吸系統(tǒng)章節(jié)）授課結(jié)束后，緊跟著在生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)中開展“家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)”實(shí)驗(yàn)，回顧理論課所學(xué)知識并將其具象化、形象化，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際進(jìn)而加強(qiáng)理解和記憶的目的。如何在有限的學(xué)時(shí)里讓學(xué)生更好的完成操作，提升學(xué)習(xí)自主性，生理學(xué)教研室結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，自2019年起首次將“翻轉(zhuǎn)課堂”理念引入機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生操作完成情況明顯改善，學(xué)習(xí)自主性顯著提高。

一、變革背景

生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性的課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室前只能從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材上了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，且大多數(shù)學(xué)生缺乏在實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣和動(dòng)力，課程開始后教師播放錄制好的操作視頻并講解細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)，觀看完視頻后學(xué)生開始操作。在這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，學(xué)生憑借當(dāng)堂課播放的視頻建立的初步印象去做實(shí)驗(yàn)，往往手忙腳亂，常見學(xué)生邊操作邊觀看投影上的操作視頻，致使操作不流暢甚至停滯在某一項(xiàng)操作上。而且，播放視頻和講解占用了較多的時(shí)間，使學(xué)生的操作時(shí)間被擠占，一些組別在下課時(shí)仍未完成操作的現(xiàn)象十分普遍。在這種模式下，為了盡量讓學(xué)生完成操作，生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常出現(xiàn)延遲下課的情況。不僅授課教師以及生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員非常辛苦，學(xué)生也叫苦不迭，甚至對生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生畏難情緒。

在大學(xué)擴(kuò)招的背景下，隨著學(xué)校的學(xué)科發(fā)展，越來越多的專業(yè)（臨床醫(yī)學(xué)、麻醉學(xué)、影像學(xué)、兒科學(xué)）的學(xué)生加入生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程的學(xué)習(xí)中來，對教研室的師資力量提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，原有教學(xué)方式漸漸難以為繼，教學(xué)理念變革和教學(xué)方式轉(zhuǎn)變的呼聲日趨強(qiáng)烈。在大學(xué)教育教學(xué)手段變革的大時(shí)代，翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等變革方興未艾。結(jié)合教研室傳統(tǒng)授課經(jīng)驗(yàn)并參考新的教學(xué)方式方法[4-6]，生理學(xué)教研室在2019年秋季學(xué)期開始嘗試在生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)-生理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。

二、教學(xué)組織

（一）運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂模式后的教學(xué)過程

1.提前推送教學(xué)視頻。我們采取一堂課結(jié)束后發(fā)放下一堂課操作視頻的方式，可以使學(xué)生在課前有兩周（每個(gè)自然班兩周上一次生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)）相對充裕的時(shí)間熟悉下一次課的內(nèi)容。由于學(xué)生按照小組進(jìn)行操作，因而許多小組會(huì)在預(yù)習(xí)階段一起學(xué)習(xí)、討論操作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

2.課程中的“翻轉(zhuǎn)”問答。上課后，由學(xué)習(xí)委員主持問答環(huán)節(jié)，即學(xué)生在預(yù)習(xí)中有任何關(guān)于操作細(xì)節(jié)或相關(guān)理論疑問的可積極提問，最后由教師對學(xué)生提出的問題進(jìn)行梳理和解答。在這一環(huán)節(jié)，我們會(huì)對提出新穎、有積極意義問題的學(xué)生進(jìn)行標(biāo)記，增加其平時(shí)成績。通過引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生針對本堂課相關(guān)問題進(jìn)行提問，筆者發(fā)現(xiàn)在許多班級操作前的問答環(huán)節(jié)均可見學(xué)生熱烈的提問，學(xué)生的專注度、參與度明顯提升。他們不僅在這個(gè)過程中討論實(shí)驗(yàn)中可能的問題和相關(guān)細(xì)節(jié)，并且能夠有效驅(qū)動(dòng)學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中認(rèn)真學(xué)習(xí)。

3.要點(diǎn)介紹。問答環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師簡要介紹本堂課的操作要點(diǎn)，或者提問大家在預(yù)習(xí)中本次操作的要點(diǎn)有哪些。這個(gè)環(huán)節(jié)除了可以提醒學(xué)生一些注意事項(xiàng)之外，還根據(jù)學(xué)生對要點(diǎn)的預(yù)判一定程度上感知學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

4.操作環(huán)節(jié)。經(jīng)過認(rèn)真預(yù)習(xí)、充分討論問答之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，同傳統(tǒng)先播放視頻后操作的方式相比，學(xué)生有更充分的時(shí)間完成操作。同時(shí)，由于課堂上不再播放視頻，倒逼小組成員做好預(yù)習(xí)，進(jìn)而在實(shí)操中小組成員之間能夠互相配合，完成實(shí)驗(yàn)操作。

5.小結(jié)環(huán)節(jié)。完成操作后，小組成員先針對操作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，之后在小結(jié)環(huán)節(jié)每個(gè)小組依次發(fā)言，分享本小組在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題、失敗的教訓(xùn)及成功的經(jīng)驗(yàn)，組間充分交流、借鑒。最后，教師進(jìn)一步凝練本次操作中學(xué)生存在的共性問題，并進(jìn)行分析。

（二）運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂模式后的教學(xué)感受

1.學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、課堂參與度明顯提升。在翻轉(zhuǎn)課堂理念的指引下，學(xué)生“反客為主”，這一點(diǎn)在操作前的問答討論環(huán)節(jié)體現(xiàn)得尤其明顯。并且，由于在問答環(huán)節(jié)表現(xiàn)好的學(xué)生會(huì)被加分，學(xué)生的熱情和積極性被調(diào)動(dòng)起來，課堂氣氛活躍。充分的問答解決了學(xué)生在預(yù)習(xí)中的疑問，生動(dòng)體現(xiàn)著以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，使課堂更像大學(xué)課堂。

2.操作完成情況明顯改善。由于不需要在操作前播放并講解操作視頻，學(xué)生實(shí)際可用的操作時(shí)間比傳統(tǒng)教學(xué)方式下多出約20分鐘，更多的組別能夠完成實(shí)驗(yàn)，提前完成實(shí)驗(yàn)的小組也可換人進(jìn)行操作練習(xí)?？傮w上，操作完成情況明顯改善。

3.發(fā)現(xiàn)問題更為及時(shí)。在小結(jié)環(huán)節(jié)，各小組依次分享其操作中的問題，有的問題某個(gè)小組遇到，其他小組在以后很可能也會(huì)遇到，相當(dāng)于提前予以預(yù)警。此外，小組的小結(jié)中出現(xiàn)的共性問題由教師進(jìn)行統(tǒng)一講解，起到凝練問題、高效總結(jié)的作用。

4.師生負(fù)擔(dān)均有減輕。以往在5個(gè)學(xué)時(shí)的課程結(jié)束后，每個(gè)組的學(xué)生才開始收拾衛(wèi)生，技術(shù)人員檢查后才能離開;改革后，往往在規(guī)定的下課時(shí)間內(nèi)學(xué)生即已收拾好桌面，也打掃好了衛(wèi)生，效率更高。由于學(xué)生預(yù)習(xí)充分，配合較好，遇到問題時(shí)能夠自行處理，向任課教師尋求幫助的次數(shù)也比以往減少了。

三、教學(xué)效果對比

我們記錄了傳統(tǒng)教學(xué)方式下2017級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)12個(gè)班級和采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的2018級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)12個(gè)班級的實(shí)驗(yàn)課完成情況數(shù)據(jù)。生科實(shí)驗(yàn)-生理學(xué)模塊中，每個(gè)班級共有5次家兔實(shí)驗(yàn)課，按照順序分別為操作基礎(chǔ)、影響紅細(xì)胞凝固的因素及紅細(xì)胞滲透脆性的測定、動(dòng)脈血壓的神經(jīng)體液調(diào)節(jié)、家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)和影響尿生成的因素。每個(gè)班級學(xué)生30～35人，實(shí)驗(yàn)中分成6個(gè)小組，所有操作情況以小組為基本統(tǒng)計(jì)單元。2017級和2018級生科實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見表1和表2。

我們定義粗完成是完成了實(shí)驗(yàn)操作（如麻醉、頸部手術(shù)、動(dòng)脈插管等），但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取不全。例如，在紅細(xì)胞凝固因素測定實(shí)驗(yàn)中，每組需要取新鮮的動(dòng)脈血，放于7支不同處理的試管中，有的組在放至第5個(gè)試管時(shí)家兔動(dòng)脈血因前期手術(shù)中有失血而難以獲取足量動(dòng)脈血。再如家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中需要處理10項(xiàng)操作，其中1項(xiàng)為耳緣靜脈注射乳酸，有的家兔因耳緣腫脹等無法施加這一處理。凈完成則表示動(dòng)物操作完成，數(shù)據(jù)獲取完整，代表完成的質(zhì)量。對比2017級與2018級臨床專業(yè)學(xué)生5次生科實(shí)驗(yàn)課的平均完成率（圖1A），粗完成率2017級為78.33%，2018級為87.78%;凈完成率2017級為66.11%，2018級為80.55%。此外，由圖1A中還可以看到，2017級完成統(tǒng)計(jì)圖中的error bar明顯比2018級大，表明2018級學(xué)生在5次實(shí)驗(yàn)中的完成率更穩(wěn)定。將每次課的凈完成率拉開作圖（見圖1B），其趨勢顯示2018級學(xué)生在5次課中的完成率更加穩(wěn)定，最低的凈完成率為第1次課的61.11%，之后4次課的凈完成率均在85%左右小幅浮動(dòng)。盡管在第5次課時(shí)2017級與2018級的凈完成率達(dá)到一致（均為83.33%），但2017級學(xué)生經(jīng)過前幾次課完成率的較大幅度震蕩，最終隨著操作技能的提升，在最后兩次課中才穩(wěn)定提升;而2018級學(xué)生在第2次開始便擁有高效而穩(wěn)定的凈完成率。

四、與課程實(shí)際的聯(lián)系

機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)是醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)課程。通過該課程的培訓(xùn)，醫(yī)學(xué)生得以掌握基本操作技能，為將來走向臨床奠定基礎(chǔ)。盡管該課程的設(shè)置同樣起著與同步展開的理論課相呼應(yīng)的作用，但鍛煉學(xué)生的操作能力是其首要目的。機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)依賴實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。實(shí)際上，本校醫(yī)學(xué)生第一次接觸整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的課程便是生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程。動(dòng)物的死亡往往意味著操作機(jī)會(huì)的喪失。從本次翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革效果來看，教學(xué)改革后，學(xué)生的操作完成率明顯升高，動(dòng)物死亡率則降低（9.4% VS 10.6%）。由于不必再在課堂上播放操作視頻，加之講解環(huán)節(jié)的簡化，學(xué)生的實(shí)際操作時(shí)間延長，完成課堂操作要求后仍然可以繼續(xù)練習(xí)操作。這樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物利用率最大化，增加小組成員的操作機(jī)會(huì)，更加符合設(shè)置本課程的主要目的，即鍛煉醫(yī)學(xué)生的動(dòng)物手術(shù)操作能力。

五、真實(shí)性說明及不足之處分析

對生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)改革的想法最先由教研室羅海兵老師提出，并得到時(shí)任教研室主任張秀娟教授的支持。教學(xué)效果的對比數(shù)據(jù)分別來源于廣東醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院2017級臨床專業(yè)12個(gè)班和2018級臨床專業(yè)12個(gè)班，且班號相同，排除了可能存在不同班號對應(yīng)不同類型學(xué)生的影響。同時(shí)，創(chuàng)新性地采用進(jìn)度取向的粗完成和質(zhì)量取向的凈完成，以更全面、更綜合地對比分析翻轉(zhuǎn)課堂改革前后的完成情況。

盡管教學(xué)效果確有改善，然而在實(shí)踐中我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)有一些不足之處需要改進(jìn)：一是應(yīng)設(shè)法將任課教師、生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員的主觀感受用客觀指標(biāo)或數(shù)據(jù)表達(dá)出來;二是引入實(shí)驗(yàn)課程的形成性評價(jià)，更真實(shí)地反映學(xué)生的預(yù)習(xí)情況以及全過程的參與情況，而目前以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為平時(shí)成績主要依據(jù)的做法體現(xiàn)不出這一點(diǎn);三是應(yīng)將相關(guān)試點(diǎn)數(shù)據(jù)擴(kuò)展至全部班級，做出涵蓋面更廣泛、更有說服力的統(tǒng)計(jì)。

本教研室從2019年開始對生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革，就目前的數(shù)據(jù)及教師的實(shí)際上課感受而言，這一改革是有成效的，學(xué)生的操作完成情況明顯改善，學(xué)習(xí)自主性顯著提高，以學(xué)生為中心的課程改革創(chuàng)新理念的效果初步顯現(xiàn)。

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The Preliminary Exploration of the Application Effect of Flipped Classroom in Physiological Science Experiment Course

ZHANG Rui-gang， LUO Hai-bing， WU Chang-li， XU Ming-feng， ZHANG Xiu-juan

（Department of Physiology， Basic Medical School， Guangdong Medical University， Zhanjiang， Guangdong 524023， China）

Abstract：Physiological Science Experiment is a practical experimental operation course integrating three modules： physiological experiment， pathophysiological experiment and pharmacological experiment， which aims to train the operation level of medical students. In order to better enable students to master relevant skills， complete experimental operations and promote learning， Department of Physiological Science of Guangdong Medical University took the lead in exploring the reconstruction of the teaching process in the physiological experiment module and introduced the flipped classroom in the functional experiment. Through the feedback of teachers’ actual class experience and the analysis of the completion of students’ experimental operation before and after the two sessions， by the use of flipped classroom good teaching results has been achieved in Physiological Science Experiment， students’ operation has been significantly improved and their learning has been significantly enhanced.

Key words：Physiological Science Experiment; flipped classroom; teaching reform

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