基于翻转课堂的生物医学教学模式初探

张磊，王会岩，姜勇，李艳

吉林医药学院检验学院，吉林吉林 132013

生物医学是综合生命科学和医学的理论和技术方法而发展起来的交叉前沿学科，其基本任务是使用现代生物技术和临床医学技术手段来研究并解决生命科学、尤其是医学中的有关问题，其内容广泛涉及临床医学及生物技术的各个领域[1-2]。生物技术是以生命科学理论为人类生产生活服务的应用型学科。包括基因工程、细胞工程、微生物工程和蛋白质工程，现代生物技术还包括高通量芯片技术、基因组技术、蛋白质组学技术等[3]。生物技术在农、林、牧、渔等领域均有广泛应用，同时随着近年来生物医药产业的迅猛发展，尤其是基因工程制药、干细胞研究、基因诊断及基因治疗等技术的广泛应用，对于生物医学人才的需求量也不断增加[4]，急需在高校开设医学生物学专业。医学生物专业课程除具有生物技术的综合性、抽象性、前沿性、实践性等特点外，还需要结合大量的医学基础知识，传统的课堂授课方式很难跟上学科发展的步伐。因此，开展新的教学方法以提高教学效率是必须思考的问题。吉林医药学院的生物技术专业以医学教学为依托，以培养医学和生物技术综合人才为目标，并将翻转教学引入到日常教学中，获得了较好效果。

1 翻转课堂的概念和优点

翻转课堂（Flipped Classroom/Inverted Classroom）最先产生于美国，美国林地公园学校的两位教师亚伦·萨姆斯和乔纳森·伯尔曼将课件附加讲解录制成视频并传至互联网上提供给因故不能上课的学生补习用[5-6]。这种开创性的教学实践现已成为一种新的教学模式，获得越来越多的关注，并被命名为“翻转课堂”。翻转课堂主要内容是将传统课堂教学时间结构翻转过来，学生对知识的学习在课前完成，课堂上进行知识吸收和掌握，这要求调整课内外时间，将学习决定权由教师转移给学生[7-9]。教师不占用课堂授课时间讲授知识，学生在课余时间通过查文献、看视频等方式自学获取知识，其目标是增加学生在教学中的参与度，使学生通过实践获得更真实的学习。在美国，翻转课堂最先在中小学实施，2007年开始在大学课堂中逐步尝试。如在迈阿密大学，此教学模式已被广泛应用，教师采用播客等视频软件进行授课内容传授，使用博客视频和带声过滤的PPT呈现讲座材料[10-12]。学生可利用课余时间学习知识，时间安排灵活自由并可自主同时进行多个学习任务。2011年美国教育家Gerstein正式提出了翻转课堂的教学模型，并将授课分为4个阶段：学习体验阶段、探究概念阶段、建构意义阶段以及应用展示阶段[13]。由于本科生的学习具有专业性、外延性、自主性、探索性、实践性及个体差异性的综合特点[14]，需要采用灵活高效的教学方法，增强学生的学习效果。近年来，随着计算机信息技术及教学方法的不断更新，翻转课堂作为一种新的教学模式引起了教育者的广泛关注，并形成了研究及实践翻转课堂的一股热潮[15]。在我国，自2011年新版《国家中长期教育改革和发展规划纲要》颁布以来，我国更加重视教育的信息化发展，翻转课堂为教育信息化的注入了新鲜活力，同时亦为课堂教学的现代化提供了新思路。

2 翻转课堂在生物医学教学中的应用

生物医学教学存在涉及知识面广、综合及应用性强、重视实践技能、知识更新速度快、内容抽象等特点。而医学生物技术专业要求学生掌握一定的医学知识，所学生物知识也偏重于医学方面，要求学生将医学知识和生物知识有机结合并学以致用。以上这些给我们的日常教学带来了挑战，例如：学生需要学习的科目较多，导致生物技术专业课课时相对不足。由于课时限制，有些课程中与医学相关性不大的部分未列入教学大纲中，例如，普通生物学中的植物篇，细胞工程中的植物细胞工程等，但这部分内容对于生物专业的学生也是比较重要的；且由于实验课时和实验场地的限制，有些应用性强的重要实验项目难以开展。针对这些在教学中经常问题，在教学过程中适当引入了翻转式教学理念。

①针对由于课时不足导致部分教学内容缺失的情况，该研究把这部分内容作为学生的自主学习内容，通过教师制作这部分的课件，并针对课件辅以录制教学视频。同时，要将这部分内容与医学或生物医药领域知识紧密融合。在本门课程开始前，针对这部分内容为学生布置问题。例如，在普通生物学的植物篇中，预先布置以下问题：植物在生物医药中的作用和地位是什么？植物组织的基本构造和各部分的功能，作为可制药的植物反应器这些组织都由什么样的作用？植物如何进行营养繁殖，植物的种子和果实是怎样发育的，如何通过植物的生殖应用于蛋白类药物制药工程？植物如何吸收营养，植物的主要营养物质有哪些？植物激素的种类和作用？带着这些问题，教师将教学视频拷贝给学生，让学生利用课余时间进行自主学习，并且回答这些问题。学生将这些问题的答案通过学习总结以作业的形式上交，教师通过批阅作业可以判断学生对知识的掌握情况，并选定时间集中对学生在学习中遇到的问题给与指导和解决。同时，建立微信讨论群，对于学生在学习中遇到的疑问，可以在群上提问并讨论。如，在植物细胞工程的学习中，教师布置了一道问题：现在生物医药公司的药物多数靠转基因获得，那么转基因食品有害么？学生通过对这部分教学视频的学习，并凭借自身的生物学知识和在网上查到的资料在讨论群中展开了激烈的讨论。有的学生认为，转基因的产物是外源蛋白，外源蛋白和植物本身蛋白的基本组成是一样的，都由20种基本的氨基酸组成，在肠道中消化后没有区别，同时消化后均会被机体利用合成新的蛋白质；而另一些同学认为，根据网络上的观点，外源基因可能导致有毒性的外源蛋白的表达，例如抗虫蛋白，虽然这些蛋白质对虫子有效而对人无效，但没有研究直接表明这种蛋白质对人体绝对没有影响，且动物实验证明转基因食品有害。双方针对这两大观点展开了激烈的讨论，引用中英文文献，据理力争。教师针对双方讨论结果进行总结和指导，肯定学生的学习成果，引导学生正确看待转基因问题，明确转基因的理念对人类工农业生产的好处，引用文献证明转基因的优点和可能存在的问题等。通过这个过程，学生真正参与到了学习中来，从被动的接受知识转化为主动学习知识并提出、解决问题，在此期间自主查阅文献、查询学科前沿进展，对得到知识加工分析等，不仅深刻理解了什么是转基因，同时对转基因的利弊给予了多方面的分析，锻炼了自己的文献检索和文献分析能力。与此同时，这种学习方式大大提高了学生的学习兴趣和学习积极性，使学生带着问题、带着兴趣自主学习，而不是没有目的地被灌输知识。

②对于实验教学，由于生物技术各学科之间联系紧密，例如一个药物蛋白的获得可能涉及基因工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等多个学科，而实验技术可能涉及基因克隆、蛋白表达及纯化、发酵技术、动物实验等。但通常的教学实验都是针对某一学科的某项内容制定的，必然缺少连贯性和综合性，学生对这些实验技能的掌握如管中窥豹，也很难形成连续的科研思维。虽然我们也在大纲中制订了生物技术综合实验的内容，但由于学时和实验条件的限制，一些实验项目很难大规模开展，例如某种药物的发酵技术，干细胞培养和疾病治疗技术等。针对这些问题，我们同样借鉴了翻转课堂教学法。首先向学生提出一个预期的实验题目，让学生根据所学知识和相关的实验教学视频，查阅文献和资料，提出理论实验方案。接下来，进入实验阶段，学生如果没有条件完成整套实验，教师可为学生提供一些现有的实验素材，进行部分实验内容并完成最后的实验结果。但通过前期学生翻转式自主学习过程，学生对整个实验流程及原理有深刻认识，也对实验中可能出现的问题有所准备，这样不但形成了整体的实验思路，实验做起来也可以事半功倍。同时，学生也在自主学习中做到了理论联系实践，获得了很好的教学效果。

3 小结

翻转课堂实现了传统教学理念中传授知识与内化知识的颠倒，实现了以学生为中心、因材施教的教学目的。翻转课堂在教学设置中要求学生带着问题自主学习，而教师对学生的学习过程中遇到的的问题进行整合，辅助学生的学习活动，由于不同学生在学习中出现的问题是不同的，这要求教师不断提升自身教学能力和专业素养，强化教学技术。同时为保障翻转课堂的顺利应用，需要有信息网络的技术支持，包括软件及硬件支持，且要求学生有较好的自主学习能力，分析及总结能力。通过这一过程，学生和教师自身知识体系和能力素质均有所提高，同时提升了教学效果。

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