基于微視頻的翻轉課堂在醫學微生物學實驗教學中的探索

吳 莎，施珊珊

(暨南大學 基礎醫學院，廣東 廣州 510632)

醫學微生物學是一門涉及面廣、實驗性及應用性均較強的醫學專業基礎必修課，微生物學實驗操作技術在學科發展中有著十分重要的地位[1]。近年來人類微生物組領域已經成為生物醫學研究的熱點，并獲得廣泛關注。作為理論課的補充，實驗課一方面可以加深學生對理論知識的理解內化，另一方面可以鍛煉學生的動手能力和分析解決問題的能力，是提升學生綜合素質的重要課程[2]。目前傳統微生物實驗教學模式已經不能滿足學科發展的需求。翻轉課堂作為一種新興的教學模式，由先教后學變為先學后教，打破固有的教學模式，將課堂講授轉變為短小、精干、內容獨立的微視頻，突破課時和場地的局限性，學生可以通過課前觀看微視頻、與教師隨時隨地在線溝通進行自主學習[3-4]。教師的角色從“絕對中心”變為“引導輔助”，學生的角色從“被動接受”變為“主動探索”，激發了學生的學習興趣，從而提升學習的深度和廣度[5-6]。

1 醫學微生物學實驗教學中普遍存在的問題

目前，醫學微生物學實驗教學一般按教師講解實驗原理、方法等背景知識，教師示教，學生按照實驗步驟模仿操作的模式開展，普遍存在以下四方面問題。

1.1 教學內容安排受限

醫學微生物學實驗課程復雜且內容繁多，受生物安全和學時限制，很多復雜的綜合性實驗如腸道細菌的培養、分離鑒定未能完全在課內開展，流感病毒培養需在BSL-2級以上的生物安全實驗室進行，故無法在普通教學實驗室內進行操作和演示；而且傳統的實驗教學，很難反映實際臨床上信息化、自動化、微量化的細菌培養檢測技術。

1.2 實驗實操時間被擠占

實驗教學實踐中，由于必要的實驗背景知識講授擠占了實驗操作的時間，導致學生可利用的實操時間被進一步壓縮，而且由于大多數學生可能對實驗操作并不熟悉，因此教師很難有針對性的對學生進行指導，導致教學效果往往不盡如人意。

1.3 實驗參與感、啟發性不足

由于目前大多數學校的實驗室和教師數量較難與學生數量相匹配，以暨南大學基礎醫學院為例，每個班平均有30名學生，僅配1名任課教師，一般實驗課上4人為一組，通常僅有1～2名學生主導操作，而且學生的實驗操作主要是復制教師演示的方法步驟，經常出現“知其然不知其所以然”的情況，導致學生的參與感和啟發性無法達到實驗教學的預期目標。與此同時，教師對學生實驗的個別指導十分有限，若學生的錯誤操作不能被及時糾正。

1.4 考核方式不合理

目前，大多醫學微生物學實驗的考核標準是實驗報告和期末考試中的部分題目，這種考核標準既不能反映學生的實際操作技能，也不能反映學生對知識的實際掌握程度。學生提交的實驗報告中存在很多雷同甚至完全照搬的內容，教師無法根據實驗報告了解學生真實的學習情況，也無法對教學內容和方式進行及時調整，從而會影響到教學效果。

2 基于微視頻的翻轉課堂的優勢

2.1 突破上課時間的局限性

“醫學微生物學”課程由多個復雜的實驗構成，由于每學期實驗課僅18個學時，很難將所有內容在課程中開展，且微生物的培養周期一般需要18～24 h，學生很難跟蹤觀察整個實驗過程，了解不同時點細菌的生長特點。采用翻轉課堂的教學模式，可以將實驗內容分解為多個3～5 min的微視頻，每個視頻涵蓋特定的知識點，有較強的針對性。微視頻由教師在課前發布于固定的網絡平臺，學生可以隨時觀看、回放，節奏和進度完全由學生自主掌控。

2.2 增強“教與學”的互動性

翻轉課堂模式是對整個實驗教學過程的重建。課前教師提供短視頻和自主學習引導方案，學生將自主學習中遇到的問題反饋給教師，課堂上教師針對共性問題答疑解惑，學生們協同合作完成實驗，并通過相互討論來共同探究問題。翻轉課堂增加了課堂中教師和學生之間、學生與學生之間的互動，教師在課前就能了解學生的學習情況和疑惑點，及時調整實驗內容和教學方式，使整個實驗教學具有針對性，學生通過對實驗中遇到的問題進行共同討論探究，實現知識的內化吸收。翻轉課堂各階段教師和學生的主要任務見表1。

3 基于微視頻的翻轉課堂模式應用于醫學微生物學實驗教學的實施方法

3.1 對象

以暨南大學基礎醫學院2018級臨床醫學專業1、2班58名學生為對照組，采用傳統的實驗教學模式；以2018級臨床醫學專業3、4班 64名學生為實驗組，采用基于微視頻的翻轉課堂教學模式。兩組學生任課教師及教材均相同。

3.2 微視頻庫的開發

3.2.1 操作示范類 利用暨南大學基礎醫學院微生物實驗室、BSL-2級安全實驗室和基礎醫學顯微形態虛擬仿真實驗教學中心，由高級實驗師進行各個實驗的操作演示，并用微視頻的形式記錄操作細節、規范和實驗結果(圖1)。微視頻的錄制場地、儀器設備與實驗條件與本科實驗教學一致。錄制內容包括革蘭染色、細菌分離、細菌培養、藥敏試驗等經典微生物實驗。

3.2.2 臨床結合類 一方面制作常見的微生物臨床標本片，如金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大腸埃希菌、肺炎鏈球菌等，錄制其形態觀察與特征講解的微視頻。另一方面利用附屬醫院檢驗科，拍攝腸道桿菌、病原性球菌分離與鑒定的微視頻，展示臨床上先進的操作技術，以解決傳統實驗課上微生物分離、培養、鑒定方法耗時、低效的問題。

3.2.3 綜合拓展類 增加綜合性實驗的微視頻，如糞便中的細菌培養和分離實驗，實驗過程復雜且周期長，一般需要2～3 d，受生物安全和學時限制無法開展。通過翻轉課堂的微視頻剪輯，僅保留實驗操作內容，讓學生能直觀高效地了解整個實驗過程。利用暨南大學基礎醫學院BSL-2級安全實驗室，拍攝流感病毒的分離培養鑒定系列實驗過程(包括流感病毒的分離、血凝實驗、血凝抑制試驗等)，可以解決之前學生只能操作上述部分實驗，無法綜合地將整個系列實驗聯系起來進行觀察分析的問題。有助于學生將碎片的實驗體系化、完整化，利于后期獨立從事微生物相關的科學研究。

3.3 翻轉課堂的設計

3.3.1 課前 教師在實驗課前先制作課程的引導學習方案，提前告知學生本次實驗課的知識點、學習任務及重點難點等。根據實驗課程的知識點將整節實驗課劃分為幾個小實驗，將每個小實驗錄制成時長約為3～5 min的微視頻，于課程開始前3天發布于固定的網絡平臺。學生根據學習引導方案和短視頻進行自主學習，做好實驗課準備，將疑難問題反饋給任課教師。

3.3.2 課中 教師根據學生課前自主學習所反饋的問題，調整實驗教學內容，設計啟發式問題及針對性隨堂測試，簡化原理、實驗步驟的講解，分配更多時間給學生操作和課堂討論，引導學生自主解決實驗中存在的問題。學生通過課中分組實驗和互動討論，實現知識的內化，培養自主學習能力和科研思維。根據每組學生對實驗課程及相關知識點的掌握程度，教師在課堂上進行個性化的輔導和答疑。

3.3.3 課后 課后布置實驗報告，以問卷等形式進行教學效果反饋，教師積極主動與學生溝通交流，對學生學習中的薄弱環節進行及時補救，定期詢問學生對實驗課翻轉課堂教學模式的意見和建議，并進行優化完善。

4 效果評價

根據學生的實驗報告、隨堂測試及實驗課期末考試成績等對教學效果進行評價(表2)，用問卷調查的方式了解學生對翻轉課堂教學的認可度。

表2 課程成績教學評價指標

4.1 學習效果評價

4.1.1 隨堂測驗成績比較 每1～2個單元的學習中安排一次隨堂測驗，共6次，每次為10道選擇題，滿分10分，連續追蹤比較兩種教學模式下教學成績的差異。兩組學生隨堂測驗成績比較如圖2所示，除第三次隨堂測驗外，其余五次隨堂測驗實驗組的分數均高于對照組，兩組間差異有統計學意義(P<0.05)，說明翻轉課堂實驗課教學能夠提高學生的教學成績。

圖2 兩組學生隨堂測驗成績比較

4.1.2 期末考核成績比較 為測試學生對實驗課內容的綜合掌握情況，在整個實驗教學結束后，對所有學生進行期末實驗課考核，兩組考核內容相同，包括實驗技能操作測試(30分)、實驗知識理論測驗(30分)、實驗技能應用考核(10分)，滿分為70分。結果如表3所示：實驗組64人，期末考核成績為(56.15±1.20)分；對照組58人，期末考核成績為(47.9±1.74)分。兩組成績比較，差異顯著(t=3.91，P<0.01)。

表3 兩組學生期末實驗考核總成績比較

期末考核各部分成績結果分析如圖3所示：在實驗操作測試中，實驗組的平均成績略高于對照組，但兩組間差異不顯著(t=1.82，P>0.05)；在實驗知識理論測驗中，實驗組的分數高于對照組，兩組間差異顯著(t=3.43，P<0.01)，說明翻轉課堂實驗課教學能夠促進學生對知識的內化吸收；實驗技能應用考核中，實驗組的平均成績高于對照組，差異有統計學意義(t=2.51，P<0.05)，說明翻轉課堂對提高學生的知識應用能力有所幫助。

圖3 兩組學生期末實驗考核成績分析

4.2 認可度評價

通過問卷的形式，調查實驗組學生對基于微視頻的翻轉課堂教學模式的認可度，見表4。由問卷分析可知，95.31%的學生對翻轉課堂教學模式的整體評價為滿意。學生基本可以完成課前預習、隨堂測驗和課后作業任務。大部分學生認為該教學模式對學習主動性、分析及討論問題能力、動手操作能力、學習興趣、團隊協作意識等具有良好的促進作用。

表4 實驗組學生對翻轉課堂教學模式認可度調查表

5 結 語

醫學微生物學實驗旨在培養學生通過實驗分析、研究、探索微生物理論的能力，為微生物學理論教學提供實踐基礎[7]。傳統實驗教學主要是驗證性實驗，以“教師示教、學生模仿”為主，學生單純模仿操作，被動接受知識, 且師生配比嚴重不足，很難激發學生主動探究問題的欲望[8-9]。基于微視頻的翻轉課堂主要是一種自主自發的教學模式，通過“教師引導、學生自主學習”，讓學生能夠帶著問題進入課堂，壓縮了傳統實驗教學中理論知識講授的時間，將更多時間分配于實際操作、小組合作、探討交流等環節，進一步提升學生的自主學習能力和操作技能[10-12]。

研究表明，基于微視頻的翻轉課堂實驗課教學能夠提升學生的操作水平，促進學生對實驗知識的內化吸收，并提高學生的知識應用能力。這主要得益于學生在課前的自主學習，通過反復觀看微視頻，對即將參與的實驗內容建立了初步認識，因此教師可以相應壓縮背景知識的講授時間，為學生爭取更多的開展實驗操作、分組討論分析的時間，強化了學生的實驗動手能力和對知識點的理解。同時加入臨床結合及綜合拓展的微視頻內容，讓學生了解更先進的操作技術，提高綜合分析問題和靈活應用知識的能力。

基于微視頻的翻轉課堂對教學效果的提升有明顯幫助，對教師也提出了更高要求[13]。首先，需要教師打破傳統的實驗教學觀念，接受新的教學模式，不斷學習利用新的科技信息手段，更多元化、多樣化地展示以往較為刻板的實驗教學內容；其次，需要教師對實驗教學有更為深層次的理解，能夠多維度地去設計學習引導方案、教學路線和課堂活動，提高學生的主動性和參與度。為達到以上目的，勢必需要教師有扎實的專業基礎，較強的微視頻開發制作能力，但是也將大幅增加教師的備課時間和強度。

本研究認可度調查結果顯示，37.5%的實驗組學生認為翻轉課堂模式增加了學習負擔。學生在剛接觸醫學微生物學實驗時操作基礎、自主學習和應用研究能力均較為薄弱，這種情況下應用翻轉課堂，需要投入大量的課外時間和精力到微視頻學習和課前預習中[14]。教師在授課前要組織一定的教學活動幫助學生適應翻轉課堂，如通過劃分學習小組，詳細安排預習內容，正式上課前抽查學習小組的預習情況，以此模式進行直至學生逐漸適應這樣的教學模式[15]。

要更好地應用翻轉課堂的教學模式，應做到以下幾點：首先，學校應鼓勵教師開展不同教學模式的嘗試，增強教師的改革意識，為高校翻轉課堂教學模式的充分應用奠定基礎；其次，學校應該為教師安排教學微視頻制作等方面的培訓，使其能夠在實踐訓練中不斷提升個人微視頻制作能力；第三，學校應該加強基于微視頻的翻轉課堂教學模式的宣傳引導，讓學生建立完善自主、自動、自發的學習新模式。

基于微視頻的翻轉課堂教學模式應用于醫學微生物學實驗教學是一項新的嘗試，能有效提高實驗教學的效果，不斷探索和完善。針對現存問題對翻轉課堂進行優化完善，鼓勵更多的學生提出問題、參與討論，提升學生的自主參與度；完善分組安排，注意學習能力較強和相對較弱的學生的配比，產生良性互動，使每位同學都能獲得提高；優化隨堂測驗，注意把握測驗題目的難易程度，讓學生能夠保持學習熱情。