在線課程和現場實驗相結合 提高學生的綜合能力

王夢令， 梅汝煥， 厲旭云， 齊宏妍， 沈 靜， 陸 源

(浙江大學 醫學院，杭州 310058)

·實驗教學與創新·

在線課程和現場實驗相結合 提高學生的綜合能力

王夢令， 梅汝煥， 厲旭云， 齊宏妍， 沈 靜， 陸 源

(浙江大學 醫學院，杭州 310058)

為探究實驗課程的教學模式，對浙江大學生理科學實驗課程進行在線課程、翻轉課堂與現場實驗結合的整體課程設計，以7級程度量表調查12個班、359名學生對課程設計和教學效果的評價。結果表明，學生對課程設計給予較高或高的評價，新的課程設計、教學內容和方法提高了學生的學習興趣，促進了學生自主學習、主動學習。通過本課程學習，學生的自主學習能力、尤其是動手能力、實踐能力、科技寫作能力得到了顯著提高，學生知識綜合應用能力、實驗設計能力、科學提出問題和解決問題的能力有較高程度提高。生理科學實驗在線課程、翻轉課堂與現場實驗結合的課程設計和教學，提高了學生的綜合能力和教學質量。

在線課程； 慕課； 現場實驗； 翻轉課堂； 實驗教學； 生理科學； 綜合能力

0 引 言

近年國內高校對在線教學的建設、研究越來越重視，有大量的研究文章發表，但實驗課程的在線教學比較缺乏，2016年1月從CNKI期刊數據庫檢索到與實驗教學相關在線課程教學詞文獻37篇，其中，1篇為物理學實驗應用MOOC教學[1]、1篇是計算機組成原理課程結合MOOC進行教學[2]、1篇介紹基礎護理學將視頻上傳班級群進行教學[3]，其余34篇為綜述、技術、評價等類型文獻[4-16]。而未見實驗在線課程(包括：MOOC、SPOC等)的整體規劃、設計、教學實踐、效果評價等的報道。

實驗教學與理論教學不同之處在于實驗教學需要實驗室、儀器設備、實驗材料等硬件設施，更重要的是實驗教學培養學生的動手、手腦并用、專業技能、團隊合作等能力，這在單一的網絡教學中難以實現，使“互聯網+實驗教學”成為一大難題。我校生理科學實驗課程根據在線教學的特點，揚長避短，整體規劃在線課程、翻轉課堂與現場實驗結合的教學，并進行實踐，以期探究“互聯網+實驗教學”的解決路徑。

1 在線課程的的規劃設計

1.1 生理科學實驗課程簡介

生理科學實驗實驗是一門面向醫學生的必修專業基礎課程，課程整合了生理學、病理生理學、藥理學、實驗動物學、統計學等的學科理論、研究方法。課程128學時，16周完成。課程的教學目標是培養學生的基本科研技能和自主創新能力。課程先通過64學時的基本理論、基礎性實驗、綜合性實驗教學對學生進行基本科研知識、技能訓練；之后的64學時用于學生的自主創新性實驗教學。

1.2 在線課程規劃、設計

課題組認為如果將原有的課程內容、教學模式“平移”到在線課程，對提升教學水平和質量的作用有限，于是決定根據在線學習的可移動性、重復性和碎片化學習等特點，規劃設計課程，圍繞核心內容，從廣度、深度上進行拓展。

1.2.1 升級課程的教學目標

生理科學實驗以動物為實驗對象，實驗首先對實驗對象進行手術、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指標，最后結果進行統計分析得出結論。實驗涉及多學科知識、實驗技術，過程復雜、時間長、技能要求高。為此，課題組根據課程的特點，在課程“三自主”教學基礎上，提升課程的教學目標為“三知、三會、三能”。“三知”是學生通過在線課程自主學習后，進入實驗室時，應知道實驗怎么做，知道實驗為什么這么做，知道實驗的預期結果及相關的理論依據；“三會”是會自主完成既定實驗，會綜合應用相關知識于實驗過程和結果分析，會在實驗的基礎上拓展應用實驗方法和技術；“三能”是通過課程學習，提高自主學習能力、自主實踐能力和自主創新能力。

1.2.2 在線課程總體規劃設計

生理科學實驗在線課程由課程導航、基本理論、基礎性實驗、綜合性實驗、創新性實驗、仿真實驗6個部分構成。課程導航是課程學習的指南，主要內容有課程概況、在線課程的學習方法和要求，學習評價方法等。基本理論為學生學習基礎性實驗、綜合性實驗和創新性實驗相關的理論知識，主要內容有科研的基本程序、實驗設計、數據統計、論文寫作、實驗動物、動物實驗技術、常用儀器的原理和使用等。基礎性實驗有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，學生可以在校網覆蓋的任何場所自主完成。創新實驗教學為往屆教師專題講座、學生的開題報告、論文答辯等的視頻，以引導學生自主進行創新實驗。實際創新實驗專題講座采用面授形式，創新實驗課題由學生自主提出，競爭立項，立項課題由學生自主組織實施。

1.2.3 基礎性實驗、綜合性實驗的教學設計

基礎性實驗、綜合性實驗是課程的核心教學內容，教學目的是對學生進行科研基本的技能訓練，為后續的自主創新實驗打好基礎。基礎性實驗、綜合性實驗在“研究性教學設計”的基礎上，提升為基于問題的以實驗設計為主線的設計，每個實驗項目按下述內容設計，各部分是一個相對內容完整，并層層推進，以適應在線學習。

(1) 實驗題目與探究。實驗題目以科學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？蟾蜍神經干雙相動作電位為什么不對稱？動脈血壓的穩態是如何實現的？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與思路。

(2) 實驗設計。根據解決問題的假設與思路，介紹如何查閱收集實驗設計的資料及實驗設計。實驗設計的專業設計介紹受試對象、觀察指標的選擇及依據，觀察這些指標所采用的實驗方法和技術；處理因素的選擇及依據，有哪些非處理因素及如何控制非處理因素。如何根據理論預測實驗結果。實驗設計的統計學設計介紹對照的設置及其目的；實驗設計方法的選擇；從數據資料性質、動物種類，觀察指標的靈敏性設定樣本數；采用的統計方法。實驗設計各項內容向相關研究應用方面稍作拓展，以擴大學生的視野。

(3) 實驗方案。在實驗設計的基礎上，進一步細化實驗設計為具有可操作性的實驗方案，主要內容有實驗材料，儀器使用介紹(操作示范)，動物處理(標本制備、手術等示范)，觀察項目及處理，數據測量、記錄，結果的統計處理。

1.2.4 拍攝授課視頻和建立在線課程網站

課題組組織教師按上述課程設計創作教案和課件，拍攝授課視頻。建立在線課程網站，網站由課程導航、基本理論、基礎性實驗、綜合性實驗、創新性實驗、仿真實驗6個部分構成。每個部分由若干項實驗項目組成。每項教學內容的資源有授課視頻、課件、翻轉課堂討論題及規則、在線測驗、學習要求、教材和參考資料。在線課程同時在校網和愛課程網運行，滿足學生校內外學習的需要。

1.2.5 教學過程設計

課程教學過程采用在線課程、翻轉課堂與現場實驗相結合的教學模式。

(1) 翻轉課堂討論題。每項實驗出10組討論題并發布于在線課程網站。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果的預測及理論依據，實驗后的討論題主要圍繞實驗結果的分析、機制及實驗存在的問題。每組討論題的講解時間約5 min。

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

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

(4) 自主實驗。實驗前討論完畢，學生自主進行實驗，教師作技術性的指導。實驗完成后，學生通過網絡將實驗數據錄入到事先設計好的數據統計表中，統計結果自動生成。

(5) 實驗后翻轉課堂。抽到實驗結果分析討論題的學生，按序對實驗數據統計結果進行分析，闡述結果合理性、結果的機制、實驗存在的問題等。

(6) 實驗總結。討論結束后，教師作課堂總結。

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

1.2.6 學習評價的設計

課程的成績為百分制。基本理論、基礎性實驗、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。每次課的在線學習、討論計2分，實驗質量計4分，實驗報告質量計4分。創新實驗形成性評價30分，終結性評價10分。創新實驗形成性評價中的創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。終結性評價采用閉卷筆試。

2 在線課程教學

2015年7月，在線課程上線。課程組將課程導航發送2015年秋冬學生選修生理科學實驗課程的全體學生。課程于2015年9月15日開課，按上述課程設計進行教學實踐。

3 在線課程效果

3.1 在線課程網站登錄情況

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

圖1 學生登錄在線課程網站的時間分布

3.2 課程設計、教學效果量表及統計分析

課題組編制了實驗在線課程設計效果和教學效果量表，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。在課程教學結束后向學生發放359份調查表，回收358份。采用SPSS 20統計軟件對量表指標進行統計分析，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。量表指標及統計結果見表1。

3.3 對在線課程設計的效果評估

從課程設計效果的接受與適應4項指標的統計結果看，學生對課程設計的接受程度、在線課程、翻轉課堂教學的適應程度，對在線課程教學內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容設計和教學設計比較成功，達到了預期目標。

表1 課程設計和教學效果量表統計結果

注：*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,雙尾檢驗

從課程設計效果的學習壓力3項指標的統計結果看，課程難度較高、教學要求高、學習壓力程度較高表明在線課程并未降低課程的難度和教學要求，仍然使學生保持一定的學習張力。量表的統計結果表明，課程的自主學習和自主實驗程度較高，達到了課程設計促進學生的自主學習、自主實踐的目的。

3.4 在線課程、翻轉課堂與現場實驗結合的教學效果

從調查量表的統計結果可以得出，本課程以科學或臨床問題為切入點，基于問題以實驗設計為主線的教學設計提高了學生的學習興趣、觀察能力和探究能力。翻轉課堂的教學促進了學生自主學習、主動學習，提高了學生的口頭表達能力。

通過本課程學習，學生的自主學習能力、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保證和提高了實驗課程的核心教學目標。同時，學生知識綜合應用能力、實驗設計能力、科學提出問題能力、科學思考問題能力和科學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 語

MOOC、SPOC、微課等在線教育教學興起了一場迅猛的“互聯網+”的教育教學革命，必將引起教學模式、學習方式、人才培養模式、教學管理和教學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工作者所面臨的新課題。在線教學具有巨大的優勢，但也存在諸多問題，如何實現在線課程與傳統課堂的優勢互補，克服傳統教學和在線教學的弊端，既發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現學生在線學習的主動性、互動性和創造性的“混合式教學模式”，如何充分利用現代信息技術推進課程內容和教學方式方法變革，優化教學設計，重塑課程體系，改革教學內容，探索線上線下互動融合式教學，調動學生學習的積極性、主動性和創造性，不斷提高教學質量，使“互聯網+”教育教學發生“化學”變化，使教育教學產生質的變化，提升教育教學的品質，這需要廣大師生不斷的探索、實踐和完善。

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

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

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

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

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

G 642.0

A

1006-7167(2017)05-0174-04