基于微课与翻转课堂的医学免疫学实验教学模式探索研究①

周晓涛 周文涛 王 松 赵云娟 甫拉提·热西提 迪丽娜尔·波拉提 丁剑冰

(新疆医科大学基础医学院,乌鲁木齐830011)

医学免疫学是生命科学的前沿学科，也是连接基础医学和临床医学的重要桥梁学科，属于医学院校本专科学生的必修课之一。随着近年来人类科技发展、新知识新技术的出现，医学免疫学也获得了迅猛发展[1]。在本科教学中，医学免疫学理论课教学、教材改革等均取得了显著成效，而实验教学改革却略显滞后[2]。作为免疫学教学的重要组成部分，医学免疫学实验课是医学本科生获得免疫学知识及加深对免疫学知识理解的重要途径。由于医学免疫学目前面临着实验课时少，操作时间紧张，传统实验内容多等缺陷，造成学生对实验课兴趣较低，所学内容难以适应日益发展的临床及科研需求，医学免疫学实验教学改革势在必行。

2011 年Salman Khan提出翻转课堂的教学模式，随着“可汗学院”的建立，这一新的教学模式显示出极大的生机[3,4]。翻转课堂，又称反转课堂，其特点是翻转传统学习过程，先让学生借助教学视频独立自主学习新知识，在课堂之外实现知识的传授；而把知识内化的过程放在课堂上，师生之间通过问题互动交流，教学相长，最终达到理想的教学效果[5]。与传统填鸭式教学模式相比，此种教学模式具有创新性，能充分调动学习者的主观能动性。而在课堂外提前实现知识的传授，需要一定的教学资源。微课又名微课程，由美国教学设计师Penrose 于 2008 年首创，它以短小精悍的教学视频为主要载体，针对某个教学环节或学科知识点而精心设计开发的一种可视化、情景化、趣味性的数字化学习资源包[6]。在这里，微课作为一种教学资源，而翻转课堂则是一种新型的教学组织形式。微课服务于翻转课堂，翻转课堂为微课提供了用武之地，二者相辅相成，相互促进，共同发展。随着近年来互联网信息的便捷、智能手机和平板电脑的普及，微课与翻转课堂实施应用的平台也越来越广，易被学生接受。面对目前免疫学实验教学中存在的困难及教学特点，我们尝试将微课与翻转课堂教学模式相结合，在本校2015级临床医学专业学生的医学免疫学实验教学中进行改革实践，旨在激发学生学习兴趣，优化课堂结构，提高教学效果。

1 材料与方法

1.1研究材料

1.1.1研究对象 选择新疆医科大学2015级临床医学专业的2个平行班级(临床15-1班及15-2班)，每个班2个实验组的学生(20人/组，共40人)。作为平行班，研究对象具有相同的教学进度，教学背景。

1.1.2制作微课的软件 格式工厂(FormatFactory_V3.2.0.1)，屏幕录像专家V7.5，Camtasia Studio 8.6，CyberLink PowerDirector12(威力导演)。

1.1.3网络及多媒体设备支持 新疆医科大学课程中心-精品课程-医学免疫学(http://kczx.xjmu.edu.cn/G2S/ShowSystem/CourseExcellence.aspx)；实验室多媒体教室(包括计算机、投影仪、数字视频展示台、中央控制系统、投影屏幕、音响设备、幻灯、展示台等)；录像设备(索尼数码HD摄录一体机，型号SONY HDR-SR11E)。

1.2研究方法

1.2.1教学改革内容

1.2.1.1研究对象分组 在本次教学改革中，将研究对象分为2组：教学改革组与传统教学组。其中，临床15-2班全程教学采用建立在微课基础上的翻转课堂教学模式；临床15-1班全程教学采用传统教学模式。两个班级实验课的授课教师均为同一人。实验课有6次，内容依次为：吞噬细胞的吞噬作用；溶血反应；溶血空斑实验；凝集反应与沉淀反应；ELISA；速发型超敏反应(附加实验设计)。

1.2.1.2传统教学模式 包括教师讲授、教师示教、组织学生操作及课后完成实验报告几部分。实验课学时数为3学时，共150 min。教学内容设计为教师讲授20 min，教师示教20 min，学生操作80 min，学生讨论20 min，教师讲评10 min；课后学生撰写实验报告。最后一次实验课的教学内容设计为教师讲授20 min，教师示教10 min，学生操作30 min，分析讨论20 min，教师讲评10 min，实验设计汇报60 min(共6组，每组汇报5 min，点评5 min)。

1.2.1.3基于微课和翻转课堂的教学模式 ①课前准备：教学素材的准备：教师提前使用索尼数码HD摄录一体机录制医学免疫学实验操作视频，并后期制作授课ppt，录屏录音，剪接视频，制作教学资源-微课；并将制作的微课教学资源上传至新疆医科大学课程中心网站。课前2周通知学生通过互联网自行观看。学生方面的准备：提前2周通过互联网登录新疆医科大学课程中心网站，观看实验视频，要求对其中涉及的免疫学知识点、操作要点等通过书籍、网络资料进行学习，自行制作教学用ppt，设计及安排好教学过程，总结班级同学自学中提出的问题。

②课中授课过程：由学生简单讲述本实验教学内容，然后由主讲学生自行安排同学领取试剂，分发试剂，学生分成小组完成实验。主讲学生将课前自学过程中收集总结的问题抄写于黑板上，组织大家讨论，最后由带教老师进行讲评。③课后总结：学生撰写实验报告，并完成课堂中提出的讨论题及思考题。④教学内容设计：实验课课堂学时数为3学时，共150 min。课前学生通过网络自学微课20 min，思考整理问题时间为弹性时间；课中学生讲述实验教学内容(20 min)，学生操作80 min，学生组织讨论问题30 min，教师讲评20 min；课后学生撰写实验报告。最后一次实验课的教学内容设计为学生讲述实验教学内容20 min，学生操作30 min，分析讨论20 min，教师讲评20 min，实验设计汇报60 min(共6组，每组汇报5 min，点评5 min)。

1.2.2教学改革效果评价

1.2.2.1实验课授课效果 ①通过对实验报告的水平及实验成绩进行比较；②对每组学生的实验成功率进行比较。

1.2.2.2实验设计能力的评价 在最后一次免疫学实验课上，增加实验设计内容，由学生分组(6～7人/组，分成6组)，自行选题，利用所学知识设计课题，并在班级进行汇报，由老师给予点评。实验设计的评价标准：立题的创新性(1分)；设计方案的新颖性(1分)；研究方案、技术路线的合理性(1分)；引用近3年的参考文献数是否超过50%(1分)；小组内成员之间的分工合作(1分)，最后总分≥4分为A等；2≤总分<4分为B等；1分为C等，分别由3个老师独立评价给分。在每个组获得3次评分结果中，若有两个相同的就确定为该等级，否则在评价结果中最高等级上降一等级。

1.2.2.3实验教学效果调查问卷分析 给学生分发《医学免疫学实验教学效果问卷调查》表，从实验内容、课堂教学、课堂互动、教学形式、实验报告、能力提升等方面进行调查。

1.3统计学处理 采用SPSS17.0，针对两组间计量资料比较采用两组间t检验；对率和构成比的比较采用行×列表χ2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。描述性统计资料利用Prism5.0做图。

2 结果

2.1课程实施过程 下面以溶血反应实验为例，来讲述基于微课及翻转课堂在免疫学实验教学中的应用。图1A显示的是课前展示在新疆医科大学课程中心网站平台上预先上传的微课学习资料，由学生课前通过网络、多媒体提前学习。图1B、C显示的是上课期间，由学生主导教学过程，安排同学领取实验材料，分发实验材料，并指导同学进行实验操作。图1D、E显示的是由学生提出当天的讨论题，学生进行讨论回答问题。图1F显示教师根据学生回答讨论题，判断学生对知识的掌握程度，以及理解上的缺陷，给予讲评并引导学生思考。课后要求学生撰写实验报告，完成本次教学内容。

图1 基于微课与翻转课堂在免疫学实验教学中的应用Fig.1 Medical immunology experimental teaching mode based on Micro Learning Resource and flipped classroom

2.2教学改革效果评价

2.2.1实验课授课效果 在实验报告的撰写中，明显教学改革组实验报告的书写较为认真，实验原理、实验步骤及讨论内容更加详细与丰富，甚至有的同学还提出了新的设想。对于实验成绩的批改，也可以看出教学改革组成绩(91.7±2.6)分明显优于传统教学组(86.5±10.4)分(P<0.05)，见图2。从表1可以看出，两组间实验操作的成功率没有明显差异(P>0.05)。

2.2.2实验设计水平评价 经χ2检验，两组在评判等级分布上无统计学意义(P>0.05)。但可以看出，教学改革组被评判等级为A的数量远远多于传统教学组。见表2。

2.2.3《医学免疫学实验教学效果问卷调查》表结果分析 我们发放调查问卷40份，每组均回收35份。经χ2检验，两组各在评判等级的分布上无统计学意义(P>0.05)。但从表3可以看出，65.7%教学改革组学生认为实验操作过程清晰，远远多于传统教学组(57.1%)。

图2 实验成绩分布图Fig.2 Distribution of experimental results

表2实验设计水平评价

Tab.2Evaluationonlevelofexperimentsdesigned

分组评判等级ABC传统教学组141教学改革组420

表1两组实验成功率比较

Tab.1Comparisonofsuccessratebetweentwogroups

分组成功率实验一(5组)(%)实验二(20组)(%)实验三(5组)(%)实验四(20组)(%)实验五(40组)(%)实验六(5组)(%)传统教学组4/5(80%)19/20(95%)5/5(100%)39/40(97.5%)40/40(100%)3/5(60%)教学改革组4/5(80%)19/20(95%)5/5(100%)40/40(100%)40/40(100%)3/5(60%)

表3《医学免疫学实验教学效果问卷调查》表结果分析

Tab.3Resultsanalysisofquestionnaireoneffectofmedicalimmunologyexperimentteaching

评价内容分组评判等级传统教学组(35份)(%)ABC教学改革组(35份)(%)ABC实验内容先进,科学合理25(71.4)9(25.7)1(2.9)27(77.1)8(22.9)0(0)实用性强23(65.7)12(34.3)0(0)24(68.5)11(31.5)0(0)丰富,有更新24(68.5)10(28.6)1(2.9)23(65.7)12(34.3)0(0)课堂教学实验课目的明确,对实验内容熟悉26(74.3)8(35.7)0(0)26(74.3)8(35.7)0(0)实验操作过程清晰,操作准确无误20(57.1)15(42.9)0(0)23(65.7)10(28.6)2(5.7)课堂互动互动较多,课堂氛围活跃30(85.7)4(11.4)1(2.9)29(82.9)5(14.3)1(2.9)教学形式实验课教学方式手段多样26(74.3)9(25.7)0(0)29(82.9)5(14.3)1(2.8)实验课效果达到教学要求、目的26(74.3)9(25.7)0(0)26(74.3)8(22.9)1(2.9)实验报告实验报告书写认真29(82.9)6(17.1)0(0)27(77.1)8(22.9)0(0)讨论题书写深刻23(65.7)12(34.3)0(0)23(65.7)12(34.3)0(0)能有效利用期刊、网络等完成思考题作业19(54.3)15(42.9)1(2.9)21(60)12(34.3)2(5.7)能力提升对自己科研能力与作风的培养有帮助24(68.5)10(28.6)1(2.9)24(68.6)11(31.4)0(0)提高自己分析、解决问题的能力25(71.4)9(25.7)1(2.9)29(82.9)5(14.3)1(2.9)

82.9%教学改革组学生认为实验课教学方法手段多样，远超传统教学组(74.3%)。82.9%教学改革组学生认为此次教学改革有利于提高自己分析解决问题的能力，多于传统教学组(71.4%)。

3 讨论

医学免疫学实验课是理论教学的重要组成部分，所谓“学以致用”，只有通过实践应用，才能使理论知识深刻于心。但目前医学免疫学实验教学也面临很多困难。一般来说，相对理论课而言，实验教学课时较少，在我校仅18学时，有时存在与理论授课进度并不同步的情况。这样就会出现很多知识仍未学习，课堂中留给学生消化思考的时间短，学生往往只按照老师的指导操作，无时间思考应该怎样做，为什么这样做的问题。由于教室空间有限，教师实验示教时，学生里三层外三层，后排的同学看不清示教操作，造成有些学生索性不看。在传统教学模式中，主要以教师示范为主，学生操作为辅。一般课前实验准备由实验技术人员进行，课上由任课教师对实验目的、原理、方法、内容、步骤和注意事项等进行详细讲解和示范。实验准备过程学生未参与其中，在课堂上多数机械地按照实验指导操作，缺乏实验操作的积极性，无法达到实验课开设的目的。

翻转课堂[7]是通过让学生课前预先完成知识学习，课中主要完成知识内化，通过师生之间的问题互动，最终达到理想教学效果的一种教学模式。与传统教学模式相比，翻转课堂极大地调动了学生的积极性及主动性，无形中扩展了课堂学习的时间，具有创新性。对于实验教学来说，无形中增加了实验教学的时间，采用课堂外学习，则那么课堂中用于实验操作及思考的时间就充裕了。从教学内容设计也可看出，在保证实验操作时间相同的前提下，教学改革组的学生讨论时间及教师讲评时间都得到了明显增加。在相同学时下，与传统教学的接受式学习相比，翻转课堂中带着问题学习更容易达到“教学相长”的目的。

微课通常是针对某个教学环节或学科知识点，采用制作短小精悍的教学视频将知识点可视化、情景化、趣味化，其可以用于支持多种新型学习方式，比如翻转学习、移动学习、碎片化学习等。随着智能手机、录像器材家庭普及化，还有一些录屏软件、视频编辑软件的出现，微课制作，完全可以由个人独立完成，微课逐渐成为现代化教学中不可或缺的部分。以教学视频为载体的微课，从某种角度上说，也更好地弥补了在传统实验教学示教过程中出现的较多学生看不清看不见的缺点。随着时代进步，网络、手机和平板电脑的普及，为现代化教学改革的实施创造了条件。新疆医科大学课程中心网站的建立，也为此次翻转课堂实验教学改革模式的顺利进行提供了重要的课堂外学习平台。学生在教室、图书馆、实验室、宿舍，只要有网络，随时随地都可以通过网络进行课堂外学习，这种自由新颖的学习方式容易引起学生的兴趣，也易被学生接受。

此次医学免疫学实验教学改革，对于教学改革组，我们全程采用翻转课堂的教学模式进行教学，这也是一次大胆的尝试。由于部分实验教学内容为小动物实验，实验操作复杂，我们也是非常担心学生自学能否达到应有的教学效果，在第一次翻转课堂教学模式实施时，我们对学生进行了培训，实验效果非常不错，后面学生逐渐就能自己完成课堂外学习，并能有所创新。学生自行完成大量的课前工作，增加了其主动性、责任心及成就感；网络微课中实验操作视频清晰完整，学生在课堂中的操作也更加得心应手；在教学中，学生自行组织领取实验器材，发放实验材料，减少了教室中人员走动频率，实验过程中的纪律也非常好。在课堂中，由学生自行提出讨论题并进行讨论，通过学生的讲解，讨论内容，作为教师，很快就能捕捉到学生学习知识点薄弱的地方，积极纠正并引导，真正达到了知识内化的目的。对知识的理解，也体现在学生撰写实验报告的认真程度上，我们可以看出传统教学组82.9%的学生觉得自己实验报告书写认真，而教学改革组仅77.1%的学生对自己的实验报告书写满意；而老师在公正公平的角度上进行评判，发现其实教学改革组学生的实验报告远比传统教学组学生认真详实。这也说明，当学生成为翻转课堂中学习的主导者时，他们更关注自己的成长，正视自己、严格要求自己。实验设计是在教师的指导下，由学生自行设计实验方案，它培养了学生独立思考、综合运用知识分析解决问题的能力、创新的能力；也体现了学生对于知识融会贯通，进行知识再加工的过程[8]。从实验设计水平的评价的评价结果，也可以看出，教学改革组实验设计评判等级为A的较多，说明基于微课与翻转课堂的免疫学实验教学模式可以增强学生分析解决问题的能力。

从后期调查表可以看出，两组学生在对实验课目的明确，对实验内容熟悉方面及实验操作的成功率方面没有明显差异，说明基于微课的翻转课堂可以达到与传统教学相同的教学效果。而教学改革组学生对于实验操作过程更加了如指掌，实验课教学方法手段的多样性也增加了该组学生的学习兴趣，因为对免疫学实验知识的内化，理解了实验的原理、目的及应用，该组学生在做设计性实验时就会进行有效组合与合理运用，提高了自己分析解决问题的能力。但我们也要看到翻转课堂实施过程中存在的缺陷，对于自觉性及自律性较差的学生，如果不能提前进行课堂外学习，翻转课堂的教学模式效果就明显不如传统教学模式。从调查表的统计数据也可看出，与传统教学组相比，教学改革组还是有5.7%的学生认为实验操作不够清晰；5.7%的学生认为不能有效利用期刊、网络完成作业；2.9%的学生认为教学方式手段不够好，实验效果没有达到教学要求、目的。

总之，基于微课与翻转课堂的免疫学实验教学模式是一种新颖的教学组织形式，能增加学生的学习兴趣，有效提高学生学习的积极性、主动性，提高学生分析解决问题的能力，但对学生自律性要求较高。