翻转课堂教学在八年制医学生神经生物学实验课程中的设计与应用*

赵湘辉 薛 茜 黄 静 武胜昔

（空军军医大学基础医学院神经生物学教研室，西安 710032）

神经生物学作为一门本科生课程，已经在我国多个医学院校和开展生命科学研究的院校开设了十多年。本校特别针对八年制医学生，还开展了不同类型的实验见习课程，以丰富学生对神经科学经典研究方法和前沿技术进展的认识与了解。神经科学领域的飞速发展无论是技术的进步还是理论的更新，远超过教材的更新速度。而传统的讲授式教学方法，已经无法适应新形势下课堂教学的要求，无法满足学生对新知识的需求，特别是对实验课的基本技能和操作方法的学习，更加需要引入新的教学方法和课程设计。翻转课堂（flipped classroom或inverted classroom）是指调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生，将课堂上的“传授知识”与课后的“消化知识”进行翻转[1-2]。可以简单的理解为：传统的教学模式是教师在课堂上讲课，布置作业，让学生课后练习；而翻转课堂是先让学生完成知识的学习，通过视频讲座、播客、电子书、网络讨论、查阅文献资料，自主规划学习内容、方式、节奏和进度；课堂则变成了教师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等。教师不再占用大量课堂时间来讲授信息，而是与学生就学习要点、难点进行深入交流，指导个性化学习。翻转课堂旨在让学生通过实践获得更有效学习，从而达到更好的教育效果，非常适合实验见习类课程的教学应用[2-3]。尽管近年来翻转课堂这一教学模式已经出现在一些课程的教学改革中，但如何切实有效地实施翻转课堂教学尚缺乏充足的经验可循。现将笔者近年来在八年制医学生中开展的神经生物学实验课程为例，介绍如何设计并开展实施翻转课堂教学法，为相关院校和专业推广应用该方法提供参考。

1 翻转课堂教学方法在八年制医学生神经生物学实验课程中的设计

本校神经生物学课程在八年制学生的实验课设置上也兼顾了基础性、前沿性、交叉性和应用性。即脑功能的原理和脑疾病的机制是知识体系的核心基础，不断更新神经生物学日新月异的前沿进展，内容涉及生命科学、医学、计算机科学、物理学、工学等多学科理论与技术，相关神经生物学知识及成果广泛应用于脑功能维护、脑疾病防诊治及新兴领域[4-5]。因此，结合课时和科室研究的重点和特色，设置了3个实验操作模块，4次实验内容：神经形态学经典实验技术——以灌注固定取材和脑切片制作为主，神经功能学实验技术——包括电生理膜片钳技术和动物行为学方法的见习，以及神经科学前沿技术——沉浸式虚拟现实脑功能检测与评估的见习。

由于神经生物学功能实验模块，特别是动物行为学研究方法涉及活体动物，前期模型制作和处理较复杂，且内容丰富，无法很好地在有限的课堂时间内一一展示。为了让学生不仅学习相关实验的操作，更让他们了解如何在今后的科研工作中设计和应用所学的技术方法，将本次课程设计为翻转课堂，将课堂学习与实验操作相结合，不但易于扩大学生的知识面，还有利于培养学生的兴趣爱好和科研思路。

1.1 设定并发布学生自学的课程内容任务单

本门课程是学生在基础医学的学习阶段首次接触动物行为学实验的相关知识，因此结合本课程前期理论课的授课内容，在开课前1周为学生布置了自学提纲，并提供了相关行为实验操作慕课的资源。任务单需简洁明了，重点突出，具有启发性、独特性， 从而调动学生发散思维和自主学习的积极性。比如，拟定的自学提纲包括：①动物行为学的概念和发展进程；②围绕学习记忆、社会行为、精神情绪、节律自发、奖赏成瘾、感觉功能、运动功能等方面，有哪些代表性的重要行为检测方法；③分别以自发探索行为、焦虑抑郁水平检测、学习记忆检测、运动平衡能力检测和痛行为检测为例，列举1～2个行为评估方法，并了解结果判读方法；④动物行为评判的注意事项等。根据提纲内容，学生自行分组，并选择相关自学内容，提前在课外完成文献书籍的自我学习和知识整理。

在此基础上，学生通过观看慕课的内容（比如，jove网站是免费开源的国际常用实验操作类视频教学网站，可以满足大多数实验教学与科学研究学习的要求），加深对特定行为学方法的感性认识，便于课堂展示时的理解。

1.2 行为学相关的小鼠模型制作和实验准备

通常用于行为学研究的小鼠前期需要进行特定类型模型的制作，这部分内容由教师带领助教根据正式上课的时间安排提前完成，不占用课时，属于教学准备的内容。比如，制作小鼠痛敏感的模型，可以用于课堂上对小鼠痛行为的检测。此外，需要根据课堂演示内容，提前准备实验场所和相关仪器设备，确定实验分组方案和助教名单，课前发布给课代表。

1.3 开课前确定学生课堂陈述的内容

在开课前一天收集每组学生按照提纲要求整理的自学知识，并提取重点内容，作为课堂陈述的内容，返还给学生。学生讲稿的文字需言简意赅，发言时间3～8 min不等。同时收集学生在自学过程中遇到的难点问题，作为教师课堂讨论讲解的内容。

1.4 教师准备课堂用幻灯，以自学任务单为主线，补充完善相关内容

根据课程标准要求，在幻灯中体现本次课的目的、重点和难点。比如，“神经科学中常见动物行为学”课程的教学目的是：理解动物行为学检测方法的原理；了解行为学检测方法的类别和在神经科学研究领域的应用；了解行为学检测方法的操作步骤和注意事项。以上内容需要在课堂中体现。教学重点是：动物行为学的检测方法、要求及注意事项；教学难点是：不同行为检测方法和结果如何正确解析特定神经功能障碍。这些内容需要在幻灯中标注。这个幻灯作为学生自学幻灯可随自学任务单提前发布给学生。

此外，教师准备课堂用幻灯，补充完善学生通过自学需要掌握的重点内容的具体细节。

2 翻转课堂教学模式的实施运行

2.1 根据自学任务单的提纲，学生主导课堂

合理安排课堂时间，利用前25 min左右的时间，学生分组充分陈述展示前期自学的重点内容，形式不限，幻灯、板书、口头陈述均可。同时结合教师的课堂幻灯，总结提升，讨论补充，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的团队协作能力和领导能力。

2.2 教师根据学生的前期准备情况和课堂表现评价记录成绩

学生在课堂上的陈述与讨论是对其课前预习准备以及学习效率的检验。教师根据学生课堂表现、整理知识点切题、逻辑推理能力、条理清晰、知识时效性强、口头表达能力、学术礼节、团队精神和学习深度等方面进行综合评分，并记录成绩。

2.3 实验操作见习与结果判读

课堂后15 min根据预先分组情况，每组6～7名学生，分别由实验助教带领，分组开展实验操作与观摩。比如，以笔者前期准备的小鼠痛敏模型为研究对象，分别利用机械痛刺激和热痛刺激的方法，对模型小鼠进行刺激观察，并记录实验结果。通过实际操作，学生对某种动物行为检测的目的、方法、注意事项和结果判读有了初步的认识，加强并巩固了理论知识要点。

2.4 课后实验报告与心得体会的撰写

通过本课程几次实验课程的综合学习，学生对前面相关的理论知识有了更深刻的理解和掌握。要求学生根据理论课内容，结合实验课的见习学习，自己提出一个感兴趣的神经科学问题，并简单设计实验，合理选择多种实验方法，实现对特定科学问题的探索。根据学生的作答情况再次给出评价和成绩，最后综合课堂表现成绩，作为实验课的总成绩。

3 对学生进行翻转课堂教学模式的问卷调查评价

本次翻转课堂实施后，对参与的学生进行了无记名网络问卷调查，涉及近3年2016级～2018级共108名八年制学生，问卷完成有效率为100%。调查内容包括：总满意度、提高自主学习能力、增添学习兴趣、巩固理论课程的重点内容，理论联系实际的能力，以及其他建议等。其中93.5%的学生对该教学模式表示满意；88.9%的学生认为该模式有利于提高自主学习能力；96.3%的学生认为增添了学习兴趣，并有助于巩固理论课的重点内容；85.2%的学生认为提高了理论联系实际的能力。还有大部分学生认为该教学模式应该更多推广到其他实验课程的学习中。

通过调查问卷，也注意到很多学生建议增加实验课的课时，并提供更多动手操作的机会。这不但反映了学生对本课程的极大兴趣，更为优化改革课程设置提出了新的要求，有助于启发今后教学与课程改革的思路。

4 存在的问题与思考

《神经生物学》是大多数医学院校和为相关生命科学专业的高年级本科生开展的必修课程。经过十多年的实践探索，本校《神经生物学》课程已发展为授课内容围绕脑功能和脑疾病的神经生物学基础、脑科学前沿进展等主要方面，定位“从多层次研究神经系统的结构和功能，揭示脑功能和脑疾病的神经机制，具有前沿性和交叉性的课程”[4-5]。目前该课程的实施已构成《神经解剖学》等基础课程与《神经病学》等临床课程的桥梁，在国内相关学科院校处于先进水平。随着学科的高速发展，以及课程内容的调整与优化，需要在神经生物学课程的教学过程中除了包含基础理论和实验外，更要从文献中挖掘进展，为学生引领方向；除了应用传统的教学方法，更要不断尝试并应用新的教学理念和模式[6-7]。

翻转课堂是近年来兴起的一种新颖的教学模式。通过近3年在实验见习课中应用该教学模式，收到了良好的教学效果。学生的学习积极性被充分调动，不仅锻炼了八年制学生的科学素养，而且提高了综合能力，拓展了知识的深度和广度，更为他们将来从事临床医学、基础医学等研究工作奠定了良好的基础。但该方法实施过程中还存在一定的局限性。比如，医学生课业负担较重；而该教学方法的应用实施，需要学生利用课外时间通过阅读教材、查阅文献、观看多媒体等途径开展主动学习。如果学生学习热情不高，将无法主动完成教师布置的课程学习任务，影响学习效果。这部分学生在有限的课堂时间中如不能积极参与讨论，教师将无法检验其前期自学的效果。如果在实施过程中，更加充分的利用雨课堂、超星学习通等方式和平台，增加师生互动，不但可以检验学生的自学效果，还可以检验课程的授课效果[8-9]。因此在今后的教学实践过程中，将着重探索有效的策略解决上述可能存在的问题，切实提高教法创新在基础医学实验课程中的应用和效果。总之，本研究为翻转课堂的实施应用提供了良好的示范，对于神经生物学课程的教学改革具有重要意义。