基于翻轉課堂教學模式的衛生化學實驗教學改革

丁 萍

(中南大學公共衛生學院，湖南 長沙 410008)

衛生化學作為預防醫學、醫學檢測檢驗等專業本科生必修的專業基礎課，因其主要運用分析化學的基本理論和實驗技術來研究人類生活中與人體健康有關的化學物質的質、量及其變化，所以具有很強的實踐性和應用性.其中，作為該課程的重要組成部分——衛生化學實驗課，隨著近年來我國職業危害、食品與藥品安全、環境污染等諸多公共衛生問題的不斷暴露而凸顯這一課程的重要性[1].盡管這門實驗課的現代教學技術方法很多，但如何利用慕課平臺，將傳統衛生化學實驗教學與慕課有機結合，從而實現被證實為具有高效教學效果的翻轉課堂教學模式的研究與實踐卻較為稀少，基于此，本文就如何使衛生化學實驗教學與翻轉課堂相結合展開探討，以期為高校教師和學生更為有效地傳授和掌握衛生化學實驗課程的知識與技術奠定堅實基礎.

1 當前衛生化學實驗教學的現狀及存在的問題

一般認為，衛生化學實驗教學是把抽象的理論知識和具體的實驗活動相結合的教學過程.但就如何提高課堂教學質量，在有限的時間內調動學生的學習積極性， 卻一直是考驗衛生化學實驗教學工作者的難題. 從我校及周邊兄弟院校衛生化學實驗課的多年教學實踐看，該課程主要存在以下幾方面的問題.

1.1 教學內容與學時數的矛盾

根據教育部對大學課程改革的進一步深入，縮減專業必修課時數，增加人文素養課程及課程時數成為一種新趨向，為回應教育部對大學課程改革的要求，各高校紛紛縮減了專業課程的學時數.我校預防醫學專業和衛生檢測檢驗專業的課程學時數亦不例外，尤其是衛生化學實驗課，從曾經的48課時縮減到32學時.一些學校為了節省時間和提高教學效率，實驗教學大多采用 “包辦式”教學[2].然而，現有的課時數和這種表面上提高教學效率的“包辦式”教學卻很難與衛生化學實驗課程本身所具有的特點(實驗教學內容、實驗數量和大型分析儀器均多)相匹配，因此，傳統的實驗教學只能縮減一些必要的課程教學內容.這種縮減教學內容的做法，最終導致學生對這一課程內容的一知半解.

1.2 實驗課和理論課時間安排的非同步性

一般認為，直觀教學是實驗教學最為有效的方法之一，然而，受實驗場地、實驗設備儀器、實驗教學人員數量等諸因素的限制，我校衛生化學課程的理論課與實驗課只能采用錯位安排(即理論課在前，實驗課在后)的方法進行教學.這種錯位安排的教學方式導致實驗課在講授儀器組成結構以及工作原理時，學生只能根據書上圖示來了解儀器的組成和構造.未見實物和未見實驗工作原理的課程，學生不僅覺得像聽天書，而且會大大降低他們自主學習和自主探索的興趣.

1.3 教學方法單一

在我國大多數高校(包括我校)，衛生化學實驗教學通常以課堂式教學為主，教學方法比較單一.盡管大多數教師在課堂上采用了多媒體教學，但很多時候多媒體只是代替了傳統的黑板手寫，這種多媒體因PPT上的內容 太多而易導致 “填鴨式”教學[3].因為借助多媒體，雖然可以在課堂上能夠提供更多有關教學內容的圖片、視頻等信息，但由于PPT上的信息量太大，學生不一定能夠接受，或者走馬觀花聽了個大概，很容易遺忘.這樣一來，學生對儀器分析的學習就會失去興趣， 缺乏主動性.

2 翻轉課堂的優勢

基于傳統實驗教學的上述缺陷，一種新的教學方式——翻轉課堂應用而生，并有逐步取代傳統實驗教學的趨向[4].一般認為，“翻轉課堂(Flipped Class)”的概念最早由美國柯羅拉多州Woodland Park High School的兩位化學老師喬納森·伯爾曼(Jonathan Bergmann)和亞倫·薩姆斯(Aaron Sams)于2007年提出，它是指由老師創建視頻，學生在家中或課外觀看視頻中教師的講解，回到課堂上師生面對交流和完成作業的一種教學模式.該教學模式之所以為全球教育界所關注和推崇，并有逐步取傳統教學模式的趨向，主要因為其具有如下幾個鮮明特點：

2.1 視頻短小精悍，針對性強，便于師生查找和評價

縱觀已有的教學輔導視頻，無論哪一學科的哪一門課程的教學視頻，其有一個共同特點，即短小精悍，針對性強.短小主要表現在視頻的長度控制在一定的時間范圍內(短的視頻只有幾分鐘，長的視頻亦不超過二十分鐘).之所以只制作時間這么短的視頻，主要在于學生的身心發展特點很難使其注意力長時間集中于某個不是很感興趣的話題或事件上，尤其是對于衛生化學實驗教學中的儀器操作問題，過分的強調不僅不會使學生集中注意力，反而會引起學生的移情力增加，因此，有效的視頻不在于長而在于短小精悍.針對性強主要表現在每一個視頻指向一個特定問題，每一個特定問題又可發散到其他問題，從而使學生做到舉一反三.便于查找主要表現在視頻通過網絡發布后，學生可以在任一時間任一地點通過網絡搜索查找到其所沒有弄清楚的問題視頻，這不僅有利于學生自我控制和自主學習，而且有利于教師監管學生和真正了解學生的學習情況，從而針對學生的學習情況進行知識的補充性傳授.

2.2 學習流程再造，利于學生知識吸收

一般認為，學生的學習過程由兩個階段組成.首先階段師與生、生與生之間的信息傳遞，第二階段則是學生對這些信息的吸收內化.眾所周知，傳統的實驗教學的信息傳遞幾乎均是在課堂上完成的，吸收內化則是由學生課后自己完成的.也就是說傳統實驗教學割裂了師生或生生之間溝通的兩個階段.這就可能造成師生、生生之間難以達成真意義上溝通.真正意義上溝通，必須完成信息的傳遞同時做到對信息意義的真正理解，兩者不可或缺.溝通的這一概念表明，傳統實驗教學很難使師生或生生之間做到真正意義上溝通.基于此，翻轉課堂對傳統實驗教學流程進行了再造.其具體做法是打破傳統實驗教學課程學生學習的兩個固定階段，其中重點是把“信息傳遞”往前提(即課前學習)，“吸收內化”置于課中的互動完成[5].這一做法的優點有二：一是教師能夠提前了解學生的學習困難，并在課堂上給予有效的輔導；二是學生與學生之間的互動交流可以提升學生的學習激情，進而促進學生對知識的吸收內化，即做到真正意義上的溝通.

2.3 教學信息清晰明確，易于學生進入學習情境

與幕課和其他形式的多媒體視頻教學不同，翻轉課堂的教學視頻中不出現教師身影，唯一出現教師身體部位的僅為教學用手，該手主要用于相關符號的書寫和相關儀器的操作.在書寫與操作的同時，配以講解的畫外音來增加學生的注意的力，以此來拉近與學生的距離，使學生們真正感受到這是一個老師站在講臺上為他們授課.與此同時，學生還可隨視頻中的操作手法進行模擬操作.

3 衛生化學實驗教學翻轉課堂教學模式的構建

根據翻轉課堂的特點，本文以人民衛生出版社出版的《衛生化學實驗》第2版為藍本，主要從基本步驟、教學策略、質量評價、保障因素等四個方面構架來構建衛生化學實驗教學“翻轉課堂”教學模式.

3.1 衛生化學實驗“翻轉課堂”教學模式構建的基本步驟

(1)課前活動

教師課前活動：一是分析衛生化學實驗課的教學目標；二是基于已有的衛生化學實驗教學視頻進行調整以及補充相關的小測試.學生課前活動：一是根據問題有目的地學習相關視頻，并完成視頻中的相關測試.

(2)課中活動

一是根據學生在學習MOOC視頻中提出的共同問題，教師輔導答疑；三是生生、師生研討交流，內化與拓展知識；三是學生成果展示，分享交流.有時還需要學生獨立探索，完成作業.

3.2 衛生化學實驗“翻轉課堂”教學質量評價平臺構建

衛生化學實驗教學“翻轉課堂”模式的質量評價平臺主要由三個部分組成：即教學視頻質量評價平臺、課堂學習質量評價平臺和課程學習質量評價平臺.

(1)教學視頻質量評價

首先確定平臺的評價模塊.本研究認為，評價模塊應包括視頻學習的次數、參與討論的次數、完成小測驗的情況、以及對視頻提出建議等.其次，通過聚類分析或因子分析方法確定各模塊的權重，最后通過平臺自動得出評價數據，以此作為教師制作或修正教學視頻的參考.

(2)課堂學習質量評價

課堂學習質量評價則以學生在課堂中的表現為基礎，評價內容(或模塊)則包括學生參與課堂研討和課堂實驗的情況，師生、生生互動情況，學生學習成果展示情況等.

(3)課程學習質量評價

證明學生完成此課程的程度，除了包括以上兩方面以外，還包括總結性評價(考試)和學生自主創新的實驗項目設計等形式檢測學生對課程知識的掌握與運用程度，除用標準的評分系統對學生的學業水平進行分級外，還可用“三三制”的評價試對學生課程學習的水平進行分級.所謂的“三三制”，即教師、學生本人和同班學生對學生的課程學習進行總體性評價，其中教師評價占40%，其他各占30%，三者加總，獲得學生課程學習的總評價.

3.3 衛生化學實驗“翻轉課堂”教學模式構建策略

(1)結合仿真實驗技術，構建網絡實驗教學平臺

所謂虛擬仿真實驗教學，即以先進的實驗教學理念為先導，采用現代教育技術來解決真實實驗條件不具備或實際運行困難、以及高危、高能耗的實驗項目.將模擬、仿真實驗引入實驗教學，利用網絡實驗教學平臺，可讓學生在線能觀看動態模擬的實驗課程，幫助學生預先熟悉實驗內容、基本操作過程，提升學生對實驗的渴望度. 作為實驗設備價格昂貴和操作步驟復雜(高效液相色譜、氣相色譜、原子吸收光譜、原子熒光等大型精密儀器)的衛生化學實驗教學，教師在傳統講授和示范過程中，由于空間和時間限制，很難達到每個學生都能清晰的 觀看到所有操作細節，這嚴重削弱了實驗教學效果，而利用虛擬化實驗技術進行實驗教學則能有效提高學生的學習興趣和實驗教學效果.

(2)改革實驗教學流程，實現師生角色互換

在傳統的衛生化學實驗教學過程中，知識傳授主要是通過教師課堂講授和課堂實驗來完成的(即教師是主導者)，但是，知識內化則需要學生在課外通過作業、操作或者實踐來完成.但翻轉課堂則不一樣，其不僅僅是對教學流程在形式上的再造，而是通過師生角色的互換形成真正意義上知識溝通，真正貫徹和落實了現代教育教學中并于“以學定教”和“以教導學”的原則與精神，并使學生成為了課堂的真正“主人”.如在“熒光分光光度法測定尿中核黃素含量”教學中就可首先在視頻中擬定以下問題: 試解釋熒光光度法較吸收光度法靈敏度高的原因？，為什么不能在堿性環境下檢測核黃素？然后在課堂教學中通過學生互動的形式(讓學生成為課堂的主人)在幫助其掌握基本操作技能，并在更高層次上使學生養成獨立實驗、科學思考習慣和激發出學生的創新能力.

(3)建立課后檢驗評價反饋機制，促進教學改革深入發展

在實驗教學中，課程的考核是中心環節，也是借以檢驗教學成效以及學生掌握程度的重要手段.傳統的實驗考核方法主要以批改學生的實驗預習報告及實驗報告記分為主，忽略或不重視對學生在實際操作過程中的規范性考察，從而造成部分生草率對待實驗，抄襲實驗報告的現象時有發生.其后果往往是一學期結束后學生不知道學了什么.而在翻轉課堂教學模式下，教師不僅可以管理員身份登錄賬號對學生的學習情況進行監管，而且可通過設置“學生天地”欄目與學生進行互動交流，對學生的學習情況進行客觀公正地評價.學生則可以通過平臺實時地查看閱教師的評價結果，并針對教師的評價尋找自己的差距與優勢，同時，還可通過平臺向教師提出一些改進教學內容、過程的建議.此外，通過這種反饋機制，教師則可以根據適時反饋的信息及時調整教學內容、教學過程和安排教學進度.

4 衛生化學實驗教學翻轉課堂教學模式構建的保障措施

4.1 提升教師素質，轉變教育教學理念

理念是行為的先導，盡管大多數教師意識到傳統衛生化學實驗教學模式已難以適應當前教育教學的需要，但是，由于受自身素養的制約，大部分教師不愿因此而轉變其教育教學理念.眾所周知，衛生化學實驗教學翻轉課堂是一個系統而復雜的工程，尤其是教學視頻的制作，既需要教師掌握一定的計算機技術，又需要教師掌握一定的拍攝、制作和剪輯技術，同時，還需要教師擁有對新教學方法和新型教學工具的應用能力，因此，提升教師在該方面的素質，是促進教師從堅守傳統衛生化學實驗教育教學模式樊籠脫離而出的前提條件.

4.2 加強組織協調，提高團隊合作意識

衛生化學實驗課程與其他理論課程和其他實驗課程存在較大的差異，其教學內容不僅存在多學科、多課程交叉，而且一些實驗設計還涉及到多學科、多課程的教師，因此，衛生化學實驗教學翻轉課堂教學模式構建需要將衛生化學及其相關課程的理論課教師、實驗教師、視頻制作與剪輯人員、網絡管理技術人員、以及相關的教育教學專家組織起來，并匯集集體的智慧才使該教學模式的構建趨于完美.

4.3 完善激勵機制，激發師生創新熱情

一般認為，任何改革和創新的阻力均有來自于既得利益者的一面，之所以如此，主要在于既得利益者害怕自身利益受損.衛生化學實驗教學模式改革與創新活動亦不例外.從教師層面看，改革和創新不能僅靠職業道德對其的約束，職業道德固然重要，但要充分挖掘出教師的熱情，可能還需要一個好的激勵機制，從馬斯洛的需要層次理論看，不同年齡、不同職稱、不同姓別、不同收入狀況的教師有著不一樣的需求，即使是同一層面的教師，其需求亦不同，因此，應在充分了解教師需求的基礎上制定一個激發教師改革與創新熱情的激勵機制.從學生層面看，其需求同樣存在差異，但不論差異如何，他們有一共同點即獲得一個好的成績和使自己在這一課程中得到真正的收獲，因此，在建立衛生化學實驗教學模式改革(即建立翻轉課堂模式)機制時，應充分考慮學生的需求，改革考核評價機制(具體方法前文已述)，從而激發學生主動進行創新實驗設計以及立場學好該課程的激情.