翻轉課堂與醫學分子生物學實驗課教學*

郭慧芳，成 凡，陳 鵬（西安醫學院基礎醫學部生物化學與分子生物學教研室，陜西西安710021）

翻轉課堂是一種新的教學方法，該教學方法首先在美國出現[1]，現在已經被國內多個大學在多種不同學科教學中嘗試使用，并取得良好的教學效果[2-5]。與傳統教學中教師講解為主，學生被動聽講的方式相比，翻轉課堂教學更重視學生學習的主動性[6]。在該教學模式中，教師在課前通過QQ或微信等將上課內容與相關視頻發給學生并要求學生認真預習。在課堂上教師通過適當引導、學生討論完成基本內容學習，同時教師也可進一步講解重點內容。在課后教師通過實驗報告書寫與思考題檢測教學效果。

作為一門新興的學科，分子生物學于20世紀70年代以來飛速發展，目前已經滲透到與生命和醫學相關的各個學科。分子生物學技術已經成為生命與醫學相關學科的“共同語言”。分子生物學是醫學院校臨床醫學等專業重要的醫學基礎課之一。由于分子生物學基于實驗，因此，分子生物學實驗課教學對于學生掌握理論課所學知識具有舉足輕重的作用。

目前，大部分醫學院校醫學分子生物學實驗課都存在課時少而內容偏多的矛盾。在傳統教學模式中，教師在課堂上將大量知識一次性講解完后，學生往往不能很快接受并應用于自己的實驗中，這導致醫學分子生物學實驗課教學效果不理想。翻轉課堂教學將所學內容分課前、課堂與課后3個階段講授學習，更容易提高該課教學效果，同時有助于培養學生的科研思維能力。

1 本校醫學分子生物學實驗課開設情況及傳統教學方法

1.1 本校醫學分子生物學實驗課開設情況 以本校臨床醫學專業為例，2013年以前，醫學分子生物學作為生物化學的一部分講授，其實驗內容只包含肝組織中DNA提取與測定一項，共計4個學時。從2013年開始本校針對臨床醫學專業學生在開設生物化學課的基礎上，單獨開設醫學分子生物學課程。自此，醫學分子生物學成為獨立的醫學基礎課之一，相應的醫學分子生物學實驗課改革、具體實驗內容如表1所示，共計16學時。其中實驗內容2與實驗內容3為有機整體，基本包括了分子生物學理論課中所學的基本實驗技術。實驗內容2中所提取的質粒為實驗內容3中PCR實驗的模板，同時實驗內容2中提取的質粒、酶切后的質粒以及實驗內容3中PCR擴增后DNA產物均為實驗內容3中瓊脂糖凝膠電泳的樣本。

表1 本校醫學分子學實驗課開設情況

學校為滿足醫學分子生物學教學需要，投入大量人力物力建設分子生物學實驗室，目前每個實驗室都配置了紫外分光光度計、PCR儀、電泳儀、離心機等基本實驗器材和多媒體教學設備?；灸軌驖M足針對本校不同層次與專業學生開設醫學分子學實驗課程的需求。以本校臨床醫學專業為例，醫學分子生物學實驗課開設于大二第二學期，實行小班教學，每班不超過30人，平均2～3人為一個小組。

1.2 傳統實驗課教學法 傳統實驗課教學采取教師先講解實驗內容，學生聽講后按照步驟操作的模式進行。以實驗內容2為例，該內容為分子克隆的重要步驟：克隆或表達載體的選擇及酶切。實際教學中，教師首先需要簡單說明分子克隆技術、克隆或表達載體的構建及選擇標準，用于質粒酶切的限制性內切酶分類，作用特點等。在此基礎上教師進一步重點介紹本實驗目的、具體實驗步驟及各試劑作用原理。由于醫學分子生物學實驗課針對的是大二第二學期學生，他們接觸實驗尚少，缺乏實際操作經驗，需要在上課時穿插介紹各種實驗操作手法以及實驗儀器的用法。例如，本實驗中教師往往需要穿插介紹微量移液器的特點與用法、離心機及掌式離心機的用法及注意事項、渦旋儀及干式恒溫儀等的用法。此外，教師還需要向學生強調生物安全等問題。實驗內容較多而實驗時間較短，如此上課后，學生對本此實驗課往往難以有自己獨立的認識與理解，教學效果不好。

2 翻轉課堂應用于醫學分子生物學實驗課教學設計

將翻轉課堂引入醫學分子生物學實驗課教學，采取課前預習，課堂提問、討論與小結，課后總結與思考“三部曲”教學法，每步都需要師生互動[7]。見圖1。

圖1 翻轉課堂教學“三步曲”實施步驟

2.1 翻轉課堂教學法“三部曲”之課前預習 開學伊始，由任課教師建立以實驗課班級為單位的微信群（QQ群、教學APP均可）管理本實驗班級。每次實驗課前任課教師通過該微信群組織學生預習本次實驗課內容。與傳統預習不同，該預習實質上是要求學生通過主動自學掌握本次實驗課基本知識[8]，并適當擴展與本實驗相關的外延知識。以實驗內容2為例，在實驗課前，教師會給學生提供3部分學習材料，第一部分為本節實驗基本內容質粒提取和酶切原理、步驟和重要試劑作用原理，該部分內容以PPT形式提供給學生學習，要求學生對基本原理與步驟做到心中有數，知其然并知其所以然。第二部分學習材料為質粒提取酶切操作視頻，學生通過觀看本次實驗操作視頻而對實驗操作產生直觀認識，同時學習儀器的規范使用方法。第三部分學習材料為與分子克隆技術發展與應用相關的最新的科研報道，這部分可以是圖片，也可以是知識鏈接等，主要為本實驗知識的適當擴展，通過該部分知識學習，可以使學生對本次實驗產生濃厚興趣與期待，同時培養學生的科研興趣。

2.2 翻轉課堂教學法“三部曲”之課堂討論、講解及小結 翻轉課堂上課時，教師首先通過提問考查學生對實驗基本原理、實驗操作步驟及實驗注意事項基本知識的掌握程度。如在實驗內容2中，教師可以提問學生在堿裂解法提取質粒DNA操作中加入試劑Ⅱ后，為什么要輕柔操作。在確定學生已經掌握本次實驗基本內容后，教師進一步引導學生通過討論明白本次實驗課的目的與意義，以及實驗中儀器的使用方法。如實驗內容2中，學生需要多次使用離心機，教師可引導學生討論離心機使用中應注意的安全問題與配平問題。在此環節中，教師還需要講解一些容易發生錯誤的共性問題。如在實驗內容2中，在加入酚與氯仿試劑時，要注意試劑上層有一層保護液，學生需要將槍頭伸到保護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，離心管中實際上分為3層，中間層蛋白沉淀層有時很薄，不易觀察到，學生在取上層溶液時需要小心操作，否則會造成提取的DNA有蛋白污染。該部分通過對基本內容的提問與討論，共性問題的講解這兩個師生互動環節后，學生再次鞏固基本知識，有助于順利完成實驗操作。

學生實驗操作是實驗課的重要環節，此過程中師生互動尤其重要。實驗課以學生自主進行實驗為主，教師引導為輔，充分發揮學生的主觀能動性。由于學生在課前已經明白基本步驟并觀看實驗操作視頻，大部分實驗操作不需要教師再重復強調，教師在此過程中最為重要的為引導學生養成良好的科研習慣。在實驗過程中，如果出現問題，盡量由學生自己思考解決，鍛煉獨立解決問題的能力。

實驗操作完畢，教師需要就此次實驗進行小結，對學生的主動學習提出鼓勵與肯定，同時及時發現存在的問題，培養學生良好的科研習慣。

2.3 翻轉課堂教學法“三部曲”之課后總結與思考 翻轉課堂教學課前預習與課堂正確引導可以保證本次實驗課順利有效進行，達到本次實驗課教學的基本目的。課后的總結與思考是實驗課教學的升華。

首先，學生在實驗課后必須認真書寫實驗報告。實驗報告不能簡單抄寫實驗課本上的實驗原理等，必須根據具體實驗情況寫出自己本次實驗的得失。如有哪些是做得比較好的，有哪些還需要改進等。教師通過這些實驗報告一方面可檢測學生學習的情況，另一方面也可以根據此改進自己的教學方法。

其次，每次實驗課后，都要通過微信群要求學生思考與本實驗相關的問題，以此鍛煉學生的科研思維能力。如實驗內容2中有多次離心，教師可以讓學生思考每次離心的目的是什么。同時，實驗內容2為分子克隆的重要步驟，也可以讓學生嘗試寫出表達某種蛋白的具體步驟等。這些都可以初步培養學生的科研思維能力，與在課堂教學中培養學生的科研習慣相輔相承。

總之，翻轉課堂應用于醫學分子生物學實驗課教學，課前預習可以提高學生興趣，讓學生主動學習基本知識，培養學生的科研思維；課堂提問、討論、講解與小結等則可以使學生鞏固所學知識，同時對科學研究具有感性的認識；課后實驗記錄與思考則是對課堂教學的提高與升華。在醫學分子生物學實驗課教學中應用翻轉課堂，課前、課堂及課后“三部曲”為不可分割的有機整體。

3 翻轉課堂應用于醫學分子生物學實驗課教學效果評價

3.1 學生對翻轉課堂應用于醫學分子生物學實驗課教學的評價 作者根據以上翻轉課堂教學設計在臨床醫學專業兩個班次實驗課中應用該教學法講授質粒的提取與酶切實驗。兩次實驗課學生人數共計58人，課后立即進行問卷調查，問卷全部回收，調查結果見表2。89.7%（52/58）的學生對該教學法持肯定態度，同時87.9%（51/58）的學生覺得該上課方式有趣味。同時該教學方法對于學生自學能力的提高與獨立思考能力的培養也有益?？梢耘囵B學生的創新能力，使學生對科研有了初步認識[9]。

表2 學生對翻轉課堂教學評價

3.2 翻轉課堂應用于醫學分子生物學實驗課教學對學生成績的影響 作者對接受翻轉課堂教學的2個班次學生（n=58）與對照組兩個接受傳統教學法的班次學生（n=60）進行了與本實驗相關的理論試題考核，結果顯示，接受翻轉課堂教學的學生成績明顯高于接受傳統教學法教學的學生，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 翻轉課堂教學成績所處分數段比較（n）

4 討 論

課前預習、課堂在教師主導下討論小結以及課后思考復習“三部曲”翻轉課堂教學法的應用，使學生對醫學分子生物學實驗課有完全不同的認識與體驗。首先，在“三部曲”教學法中，學生通過主動學習、討論參與，而不是被動接受去掌握基礎知識，前者效果優于后者。其次，在翻轉課堂教學過程中，學生始終占主導地位，教師為引導輔助作用，不同于傳統教學法，該方法可以大大提高學生的學習興趣，發揮學生的主觀能動性。再次，該教學法對學生科研思維培養、科研習慣養成具有重要意義。從本調查問卷分析可以看出，學生對該方法接受程度較高，并認為自己可以從中受益。這說明從學生主觀上來講，該方法是適用于該門課程教學的。

客觀上來看，翻轉課堂教學法應用于醫學分子生物學實驗課教學，可以部分緩解該門課的課時量偏少與內容偏多的矛盾。翻轉課堂教學法實際上將教學內容分為3個時間段進行，充分的課前預習大大縮短了學生在實驗課上的具體操作時間，實驗課后的思考與科研思維培養、科研習慣培養又可以為下一次實驗課打好基礎，提高效率。實施該教學方法的2個班次學生在該實驗相關理論考試中成績明顯高于對照班次學生，也說明了將實驗內容分解為3個時間段進行可以提高學生對該課內容的掌握程度，客觀上說明該教學方法是適用于本門課教學的。

翻轉課堂教學優勢明顯，劣勢則是該方法需要在課前預習自學、課后復習，這均會占用學生較多課外時間。由于醫學分子生物學實驗課每個學期只有3次，占用課外時間有限，學生還可以接受。另外，在翻轉課堂教學法中教學主題由教師轉變為學生，看似減輕了教師負擔，實則不然[10]。課前預習資料需要教師精心準備，課堂教師輔導需要更具有針對性，課后思考練習需要教師認真批閱，翻轉課堂教學法實際上對教師提出了更高要求。只有精心設計準備的翻轉課堂教學才能真正有助于醫學分子生物學教學[3]。

總之，社會發展日新月異，新的教學思維，教學方法不斷涌現，教師只有不斷學習最新的專業知識，掌握新的教學理念與方法，才能真正提高教學效果。翻轉課堂教學法應用于分子生物學實驗課教學具有積極意義，值得進一步探索并推廣。

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