翻轉課堂在生理科學實驗中的運用效果初探

張銳鋼　羅海兵　吳嫦麗　徐明鋒　張秀娟

[摘 要] 生理科學實驗是一門融合了生理學實驗、病理生理學實驗和藥理學實驗三大模塊的實踐性的實驗操作課程，旨在鍛煉醫學生的操作水平。為了更好地讓學生掌握相關技能，完成實驗操作，促進學習自主性，廣東醫科大學生理學教研室率先在生理學實驗模塊中探索重構教學過程，在機能學的實驗中引入翻轉課堂。經過教師實際上課感受反饋及分析前后兩屆學生的實驗操作完成情況，在生理科學實驗中運用翻轉課堂取得了良好的教學效果，學生操作明顯改善，學習自主性顯著增強。

[關鍵詞] 生理科學實驗;翻轉課堂;教學改革

[基金項目] 2020年度廣東醫科大學教學應用課題項目“線上線下混合式教學在生理學實驗教學中的應用”（校高教〔2020〕1號2JY20025）

[作者簡介] 張銳鋼（1989—），男，山西侯馬人，生物醫學博士，廣東醫科大學基礎醫學院生理學教研室講師，碩士生導師（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，廣東醫科大學基礎醫學院生理學教研室講師，主要從事生理科學實驗教學改革研究;吳嫦麗（1980—），女，廣東湛江人，博士，廣東醫科大學基礎醫學院生理學教研室講師，主要從事卵母細胞發育研究。

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

生理科學實驗是一門以大量動物實驗為基礎的實踐性較強的課程。該課程開設的首要目的是為醫學生提供一個大膽實踐操作的平臺，通過該課程的培訓，醫學生掌握基本操作技能，為將來走向臨床奠定基礎[1-3]。另外，該課程的學習還給學生提供了一個理論聯系實際的機會。以生理學實驗模塊為例，在生理學理論課的相關內容（如呼吸系統章節）授課結束后，緊跟著在生理科學實驗中開展“家兔呼吸運動的調節”實驗，回顧理論課所學知識并將其具象化、形象化，達到理論聯系實際進而加強理解和記憶的目的。如何在有限的學時里讓學生更好的完成操作，提升學習自主性，生理學教研室結合以往教學經驗，自2019年起首次將“翻轉課堂”理念引入機能學實驗的教學設計，學生操作完成情況明顯改善，學習自主性顯著提高。

一、變革背景

生理科學實驗是一門實踐性的課程。在傳統的教學方式中，學生來到實驗室前只能從實驗指導教材上了解相關實驗內容，且大多數學生缺乏在實驗課前預習的習慣和動力，課程開始后教師播放錄制好的操作視頻并講解細節及注意事項，觀看完視頻后學生開始操作。在這種傳統的教學方式下，學生憑借當堂課播放的視頻建立的初步印象去做實驗，往往手忙腳亂，常見學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操作上。而且，播放視頻和講解占用了較多的時間，使學生的操作時間被擠占，一些組別在下課時仍未完成操作的現象十分普遍。在這種模式下，為了盡量讓學生完成操作，生理科學實驗經常出現延遲下課的情況。不僅授課教師以及生理科學實驗室技術人員非常辛苦，學生也叫苦不迭，甚至對生理科學實驗產生畏難情緒。

在大學擴招的背景下，隨著學校的學科發展，越來越多的專業（臨床醫學、麻醉學、影像學、兒科學）的學生加入生理科學實驗這門課程的學習中來，對教研室的師資力量提出嚴峻挑戰，原有教學方式漸漸難以為繼，教學理念變革和教學方式轉變的呼聲日趨強烈。在大學教育教學手段變革的大時代，翻轉課堂、混合式教學等變革方興未艾。結合教研室傳統授課經驗并參考新的教學方式方法[4-6]，生理學教研室在2019年秋季學期開始嘗試在生理科學實驗-生理學實驗模塊中開展翻轉課堂教學。

二、教學組織

（一）運用翻轉課堂模式后的教學過程

1.提前推送教學視頻。我們采取一堂課結束后發放下一堂課操作視頻的方式，可以使學生在課前有兩周（每個自然班兩周上一次生理科學實驗）相對充裕的時間熟悉下一次課的內容。由于學生按照小組進行操作，因而許多小組會在預習階段一起學習、討論操作中的重點和難點及注意事項。

2.課程中的“翻轉”問答。上課后，由學習委員主持問答環節，即學生在預習中有任何關于操作細節或相關理論疑問的可積極提問，最后由教師對學生提出的問題進行梳理和解答。在這一環節，我們會對提出新穎、有積極意義問題的學生進行標記，增加其平時成績。通過引導并鼓勵學生針對本堂課相關問題進行提問，筆者發現在許多班級操作前的問答環節均可見學生熱烈的提問，學生的專注度、參與度明顯提升。他們不僅在這個過程中討論實驗中可能的問題和相關細節，并且能夠有效驅動學生在課前預習中認真學習。

3.要點介紹。問答環節結束后，教師簡要介紹本堂課的操作要點，或者提問大家在預習中本次操作的要點有哪些。這個環節除了可以提醒學生一些注意事項之外，還根據學生對要點的預判一定程度上感知學生的預習效果。

4.操作環節。經過認真預習、充分討論問答之后進行實驗操作，同傳統先播放視頻后操作的方式相比，學生有更充分的時間完成操作。同時，由于課堂上不再播放視頻，倒逼小組成員做好預習，進而在實操中小組成員之間能夠互相配合，完成實驗操作。

5.小結環節。完成操作后，小組成員先針對操作中出現的問題進行討論，之后在小結環節每個小組依次發言，分享本小組在實驗中出現的問題、失敗的教訓及成功的經驗，組間充分交流、借鑒。最后，教師進一步凝練本次操作中學生存在的共性問題，并進行分析。

（二）運用翻轉課堂模式后的教學感受

1.學生的學習自主性、課堂參與度明顯提升。在翻轉課堂理念的指引下，學生“反客為主”，這一點在操作前的問答討論環節體現得尤其明顯。并且，由于在問答環節表現好的學生會被加分，學生的熱情和積極性被調動起來，課堂氣氛活躍。充分的問答解決了學生在預習中的疑問，生動體現著以學生為中心的教學理念，使課堂更像大學課堂。

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，學生實際可用的操作時間比傳統教學方式下多出約20分鐘，更多的組別能夠完成實驗，提前完成實驗的小組也可換人進行操作練習。總體上，操作完成情況明顯改善。

3.發現問題更為及時。在小結環節，各小組依次分享其操作中的問題，有的問題某個小組遇到，其他小組在以后很可能也會遇到，相當于提前予以預警。此外，小組的小結中出現的共性問題由教師進行統一講解，起到凝練問題、高效總結的作用。

4.師生負擔均有減輕。以往在5個學時的課程結束后，每個組的學生才開始收拾衛生，技術人員檢查后才能離開;改革后，往往在規定的下課時間內學生即已收拾好桌面，也打掃好了衛生，效率更高。由于學生預習充分，配合較好，遇到問題時能夠自行處理，向任課教師尋求幫助的次數也比以往減少了。

三、教學效果對比

我們記錄了傳統教學方式下2017級臨床醫學專業12個班級和采用翻轉課堂教學方式的2018級臨床醫學專業12個班級的實驗課完成情況數據。生科實驗-生理學模塊中，每個班級共有5次家兔實驗課，按照順序分別為操作基礎、影響紅細胞凝固的因素及紅細胞滲透脆性的測定、動脈血壓的神經體液調節、家兔呼吸運動的調節和影響尿生成的因素。每個班級學生30～35人，實驗中分成6個小組，所有操作情況以小組為基本統計單元。2017級和2018級生科實驗數據分別見表1和表2。

我們定義粗完成是完成了實驗操作（如麻醉、頸部手術、動脈插管等），但實驗數據獲取不全。例如，在紅細胞凝固因素測定實驗中，每組需要取新鮮的動脈血，放于7支不同處理的試管中，有的組在放至第5個試管時家兔動脈血因前期手術中有失血而難以獲取足量動脈血。再如家兔呼吸運動的調節實驗中需要處理10項操作，其中1項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。凈完成則表示動物操作完成，數據獲取完整，代表完成的質量。對比2017級與2018級臨床專業學生5次生科實驗課的平均完成率（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級完成統計圖中的error bar明顯比2018級大，表明2018級學生在5次實驗中的完成率更穩定。將每次課的凈完成率拉開作圖（見圖1B），其趨勢顯示2018級學生在5次課中的完成率更加穩定，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。盡管在第5次課時2017級與2018級的凈完成率達到一致（均為83.33%），但2017級學生經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定提升;而2018級學生在第2次開始便擁有高效而穩定的凈完成率。

四、與課程實際的聯系

機能學實驗是醫學相關專業學生必修的一門基礎性的實驗課程。通過該課程的培訓，醫學生得以掌握基本操作技能，為將來走向臨床奠定基礎。盡管該課程的設置同樣起著與同步展開的理論課相呼應的作用，但鍛煉學生的操作能力是其首要目的。機能學實驗依賴實驗動物。實際上，本校醫學生第一次接觸整體動物實驗的課程便是生理科學實驗這門課程。動物的死亡往往意味著操作機會的喪失。從本次翻轉課堂教學改革效果來看，教學改革后，學生的操作完成率明顯升高，動物死亡率則降低（9.4% VS 10.6%）。由于不必再在課堂上播放操作視頻，加之講解環節的簡化，學生的實際操作時間延長，完成課堂操作要求后仍然可以繼續練習操作。這樣可以實現實驗動物利用率最大化，增加小組成員的操作機會，更加符合設置本課程的主要目的，即鍛煉醫學生的動物手術操作能力。

五、真實性說明及不足之處分析

對生理科學實驗進行翻轉課堂式教學改革的想法最先由教研室羅海兵老師提出，并得到時任教研室主任張秀娟教授的支持。教學效果的對比數據分別來源于廣東醫科大學第一臨床學院2017級臨床專業12個班和2018級臨床專業12個班，且班號相同，排除了可能存在不同班號對應不同類型學生的影響。同時，創新性地采用進度取向的粗完成和質量取向的凈完成，以更全面、更綜合地對比分析翻轉課堂改革前后的完成情況。

盡管教學效果確有改善，然而在實踐中我們仍然發現有一些不足之處需要改進：一是應設法將任課教師、生理科學實驗室技術員的主觀感受用客觀指標或數據表達出來;二是引入實驗課程的形成性評價，更真實地反映學生的預習情況以及全過程的參與情況，而目前以實驗報告作為平時成績主要依據的做法體現不出這一點;三是應將相關試點數據擴展至全部班級，做出涵蓋面更廣泛、更有說服力的統計。

本教研室從2019年開始對生理科學實驗課進行教學改革，就目前的數據及教師的實際上課感受而言，這一改革是有成效的，學生的操作完成情況明顯改善，學習自主性顯著提高，以學生為中心的課程改革創新理念的效果初步顯現。

參考文獻

[1]趙珅婷，劉勇，YONG L.生理實驗教學改革初探[J].醫學理論與實踐，2014，27（18）：2511-2512.

[2]吳嫦麗，羅海兵，徐明鋒，等.淺談生理科學實驗課程改革的利弊[J].教育教學論壇，2019（9）：272-273.

[3]孫雪榮.生理科學實驗課的理論教學[J].海南醫學院學報，2005（2）：147-148.

[4]尤婷婷，尤思懿，鄒麗宜，等.藥學專業藥理學實驗課程重建與探索[J].基礎醫學教育，2015，17（1）：54-57.

[5]楊占清，祝萬菊，柳巨雄，等.動物機能學實驗課程的教學改革與實踐[J].黑龍江畜牧獸醫，2019（21）：173-175.

[6]郭健，楊向竹，王青青，等.機能實驗學教學改革的反思[J].基礎醫學教育，2018，20（2）：118-120.

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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