基于云班课的研究生医学分子生物学文献阅读与讨论教学模式的整合与评价

高芙蓉， 史秀娟， 姜文霞， 李 姣， 许 洁， 贾 松， 徐 磊， 李思光， 徐国彤， 吕立夏*

(1)同济大学医学院生物化学与分子生物学系， 上海 200092；2)同济大学医学院药理学系， 上海 200092)

分子生物学理论与技术几乎是所有生命科学和医学研究工作中需要用到的知识和实验技术。对于大多数医学和生命科学的研究生来说，掌握了分子生物学理论与技术是其顺利开展研究课题工作的必要条件，也是其成为合格医学研究人员和临床工作者的前提。然而，科学是不断进步发展的，分子生物学更是发展最为迅速的领域之一。新技术层出不穷，例如基于Crispr/Cas9的基因编辑等[1]。教材的更新远远赶不上分子生物学的发展。为使教学内容跟上研究热点与研究成果，同济大学研究生分子生物学课邀请不同教授就各自所擅长的分子生物学领域进行讲解，知识点相对分散，容易给学生造成知识割裂的感觉。文献阅读与讨论(literature reading and discussion, LRD)是培养学生创新与批判性思维和学习科学研究的有效方法[2,3]。因此，从2010年开始，分子生物学课安排8学时进行文献阅读，以发挥研究生自主学习，促使学生对所学知识进行融会贯通，加深其对分子生物学的前沿和相应分子生物学方法研究应用的了解，同时培养学生的批判性思维能力和创新能力。具体文献阅读开展的方式也在不断尝试探索中。尽管公认的比较有效的文献阅读方式就是由上海大学钱伟长校长提出的“文献阅读研讨课”的教学模式，但是作为一门专业基础课，每年选课的学生数都在80人以上，甚至达到百人，在传统的分子生物学课堂上，有效实施大规模的集体文献讨论是一个巨大的挑战。

随着基于云技术的移动学习平台的出现和移动通信技术的飞速发展，从电子学习到移动学习的趋势日益明显。手机的日益普及和强大的功能为移动学习提供了良好的硬件支持，消除了时间和空间的限制，使得多人讨论成为可能。通过网络、手机，教师与学生、学生与学生可以实现互动讨论。云班课是一款专门针对教学而设计的免费移动教学APP，包括资源、成员、活动和消息四个模块。在资源模块中，所有课程信息，包括学习要求、课件、微视频等学习资源，都可以由教师上传发布，并实时传送到学生的移动设备上。教师和学生都可以跟踪学习进度，并检查成员模块中每个学生的学习排名(由经验值反映)。在活动模块中，教师可以进行问卷、作业、讨论、测验等互动式教学活动，学生可以完成这些活动。在信息模块中，教师和学生可以发布和接收信息。通过这4个模块，能够帮助教师管理课堂、发送通知、共享资源、分配和更正作业、组织讨论以及与学生互动。

本研究将基于云班课的LRD应用于研究生分子生物学教学中，并在云班课建立仅限于上课学生的私人在线讨论板(private online discussion board，PODB)。结果表明，基于云班课的LRD得到了研究生的广泛认可，改善了分子生物学的教学效果，也有助于培养学生的研究能力。

1 对象与方法

1.1 研究对象

共有87名2017级研究生选修了分子生物学课程，并参加了基于云班课的文献阅读与讨论；而108名2016级选修分子生物学课程，并参加个人独立文献阅读和总结。两个年级的学生由同一批老师授课，并根据课程目标进行类似的期末闭卷考试，以评估学生是否能够整合分子生物学理论和技术的不同部分并将其应用于科学问题。所有的学生都被要求阅读至少1篇研究文献，并写1份总结报告。两个年级学生间的唯一区别是2016级的学生在没有小组讨论、汇报或同伴评议的情况下独立阅读文献，而2017级学生在云班课的帮助下有机会以小组形式阅读、讨论并讲解1篇文章，并听取其他组的文献报告。本研究的目的是检验基于云班课的LRD是否能提高学习效果。

1.2 研究方法

1.2.1 云班课的构建 教师创建1个云班课---研究生分生文献阅读。学生手机下载安装云班课APP，注册班课账号，加入班课，组成云班课堂。学生参与的每一次班课活动都会以经验值的形式记录，最终形成学习过程中的平时成绩。

1.2.2 文献阅读与讨论实施

课前：

(1)分组：在进行文献阅读时，采取分组方式，由学生自由组合，5～6人1组，共17组，教师将分组情况输入班课的成员小组方案中；

(2)教师发布资源和作业：教师在班课教学资源中发布文献阅读学习指南、文献汇报要点等文档，学生可下载或在线阅读；在班课活动板块中发布3个作业/小组任务，分别是以小组为单位上传文献(作业1)、以小组为单位上传文献汇报PPT和文献汇报小组互评(作业2)、个人文献总结(作业3)；并为每一小组建立1个PODB。

(3)文献选择：由小组成员自行讨论决定所读文献，但文献要求为上一年至今的发表于Cell、Nature和Science或同等杂志的高影响力研究文献，保证文献的质量和新颖性。文献内容可根据自身兴趣和研究方向选择，保证文献所涉及领域的丰富性。

(4)文献上传：在文学阅读课开始前1周，每小组的组长在云班课活动板块中教师布置的作业1和作业2中提交本组文献和针对文献的汇报PPT，供大家下载学习。

课中:

(1)文献汇报：在文献阅读课上，每组派出1名代表上讲台汇报本组所读文献，每组汇报时间控制在20 min左右。为了更大限度的提高所有学生对文献内容的把握，采用半结构化的格式指导学生进行文献汇报。要求学生按4部分内容进行汇报。第一部分即题目，为了更好理解，要求将题目翻译成中文，清晰地传达给同学；第二部分即背景，要求学生解释文献选择的原因，阐述文章研究的背景和重要性，例如哪些是已知的，哪些是未知的，以及为什么作者要做这个研究，由此使得学生能从中学得选题的方法；第三部分即方法和结果，要尽量讲解清楚一些关键的和重要的结果图片，包含其中所涉及到的方法，特别是分子生物学的方法，以加深学生对理论课上所学知识的理解和应用；第四部分为结论和不足，学生用自己的语言总结在所读文献中学到的知识，全面解释和阐明该研究的意义。突出该研究工作的局限性和未来的潜在研究方向，以使学生能从整体宏观上把握科研的意义，同时培养其批判性思维。

(2)文献讨论和评价：教师在云班课APP活动模块中为每篇文献汇报设置1个讨论区域，即PODB。在学生汇报的时候，汇报小组以外的学生可以根据自己的理解和汇报小组的讲解内容在该组的PODB进行即时提问，由汇报小组的其他成员负责回答这些问题。教师既可以提问，也可以回答学生提出的问题。为鼓励学生参与讨论，以经验值的形式对学生提问的数量、提问质量和问题回答质量赋予相应的分值，并纳入平时成绩。此外，其他小组以组为单位对汇报小组按5个评分点即“PPT制作是否美观”、“是否为本专业重要文献”、“是否对文献进行批判性分析”、“是否正确理解文献”和“讲解思路是否清晰”进行评分，每个评分点分别占学生最终成绩的5%。

(3)文献点评和总结：由教师对所有汇报进行回顾和总结，指出每一汇报的优劣，必要时补充相关知识。

课后:

(1)文献总结：汇报结束后，每位学生就自己所读的文献提交1份不超过500字的文献阅读总结，并指出文献的不足之处。

(2)文献总结互评：考察每位学生是否真正把握所读文献。学生根据2个评分点(“是否指出文献不足”和“是否简明扼要”，每个评分点5分)对至少10位同学的文献总结进行评价。评价方式为匿名评价，最大限度保证公平公正的评价。

1.3 教学效果评估

(1)问卷调查。在云班课APP中，设计并发放满意度问卷调查。该调查问卷是基于之前的文献进行设计和修改的[4]。共分为4个部分：(i)云班课的LRD有效性；(ii)云班课的PODB有效性；(iii)同行评估；以及(iV)教师反馈。回答选项为1～5分的李克特量表(Likert scale)(从非常同意(1)，到非常不同意(5))。

(2)期末闭卷考试。期末笔试只包括以实验设计为主的问答题。对仅采用文献阅读的2016级学生与采用文献阅读讨论的2017级学生的期末考试成绩进行比较。

(3)文献阅读评价。文献阅读占比最终课程成绩的35%。其中，小组文献汇报占比25%，个人总结报告占10%。小组汇报和总结报告均采用学生互评，由学生根据特定的评价指标给出相应分值。评价分值计算是去掉1个最高分，去掉一个最低分，然后计算平均分。

(4)统计分析。GraphPad Prism version 6.0用于统计分析。采用单因素方差分析和t检验对学生期末考试成绩进行比较；采用单因素方差分析不同小组单一评价指标的得分情况；采用Pearson r对学生个人总结报告成绩与学生期末考试成绩进行相关性分析。数值表示为平均值±标准差。P<0.05被认为是显著差异。

2 结果

2.1 问卷调查的定量分析

调查数据来自80名受访者(80/87，92%)。调查结果基本上是肯定的(Table 1)。基于云班课的LRD被认为有助于理解分子生物学原理和实验设计。PODB建立了一种学生社区意识，促进学生针对特定学术文章进行讨论，从而加深他们对文献和分子生物学原理的理解。PODB也被认为是组织和促进学生在大班讨论的有效方法。采用的小组学习法有助于学生理解文献，并促进小组成员间的合作和讨论。老师在文献汇报后的反馈受到了学生的认可。关于文献汇报时间，55%学生建议提供更多的时间，例如30 min，以便学生进行更详细、深入地汇报。

表1 学生对于“基于云班课的分子生物学文献阅读与讨论教学模式的问卷调查”的反馈统计。(回答选项为1～5分的李克特量表(Likert scale)1=强烈同意，5=强烈不同意。显示数据为回答频率)

2.2 2016级与2017级学生期末考试成绩比较

与2016级学生(n= 108)平均分(68.89 ± 10.37)相比，2017级学生(n= 87)的平均总分(80.25 ± 10.15)显著提高(P<0.001)。在2017级学生中，成绩优秀或良好的学生人数比例显著高于2016级，结果正如Fig.1所示。这表明，基于云班课的LRD有效地促进了学生的学习，提高了学习效果。

2.3 文献阅读评价

文献阅读评价包含以小组为单位的文献汇报评价和以个人为单位的文献总结。Table 2显示各小组的各评价指标的得分情况。结果显示，所有小组在选择重要文献、对文献进行批判分析和讲解方面未见明显差异。但在PPT制作和能否正确理解文献方面具有显著差异。个人总结报告要求每人写一段对所读文献的总结及质疑，更能够反映学生在文献阅读的收获。研究显示，学生文献总结得分与期末考试成绩具有显著正相关性(表2/ Table 2)

图1 2016级与2017级研究生分子生物学期末成绩对比 学生期末考试成绩比较，采用单因素方差分析和t检验。数值用均数±标准差表示Fig.1 The comparison of final scores of molecular biology for Grade 2016 and Grade 2017 graduate students One-way ANOVA and t test were used for the comparison of students' final exam scores. The values were expressed as the mean ± standard deviation

表2 文献阅读小组互评各小组各评价指标得分统计。采用单因素方差分析不同小组单一评价指标得分

图2 学生个人总结平均分与期末考试成绩的相关性分析采用Pearson r进行相关性分析Fig.2 Correlation analysis between student’s personal summary average score and final examination score Pearson r was used for correlation analysis

3 讨论

随着学习平台的出现和移动通信技术的飞速发展，以及研究生教育规模的扩大，在线学习和教学策略在过去10年中呈指数级增长[5]。本研究探讨了云班课APP在同济大学医学院医学研究生分子生物学LRD中的应用。医学分子生物学内容繁多，更新迅速。如何让医学研究生掌握扎实的分子生物学理论和技术是一个重点，也是一个难点。尽管该课程对教学内容进行了更新优化，使得教学紧跟学科前沿，但无教材的依托，学生对前沿知识的把握仍很困难，不能将其内化。文献阅读可以使学生对分子生物学技术在实际科研临床工作中的应用有深入理解，并能对不同分子生物学知识点融汇贯通。以往的文献阅读因为参与学生多，无法做到在课堂上一起讨论。只是让学生自己阅读1～2篇文献，再写1篇阅读报告，学生从文献阅读中所获得的收获较少。而现在，借助于云班课APP，能高效地组织学生进行文献阅读讨论，实现大规模的文献讨论学习。通过小组汇报，使学生学到了很多不是自己专业领域的相关知识，拓宽了学生的视野；而在手机APP的讨论区讨论，使得学生能够即时提问而不是通过直接口头提问进而打断汇报，不仅保证了汇报的连续性，也保护了学生个人特别是那些不善于当众发言的学生提问积极性和热情，确保了每个学生都能参与到讨论中来；引入小组互评，提高了学生学习讨论的积极性与团队合作能力；引入作业互评，促进了学生自主思考。期末考试主要针对学生科研创新思维和对分子生物学知识的综合应用能力进行考查。一般是给出1个医学临床病例，并针对这个病例提出1个问题，例如某基因在癌组织中高表达等。然后，要求学生设计实验，针对该基因的功能进行研究等。与2016级学生相比，2017级学生的期末成绩显著提高(Fig.1)，且该期末成绩与学生文献总结的成绩正相关(Fig.2)。提示基于云班课的LRD和PODB，确实有助于培养学生的科学思维和科研分析能力，最终的学习效果也显著提高。此外，比起个人阅读(3.7%学生支持)来说，学生更喜欢小组阅读(96.3%)的方式。但在小组成员方面，更多的学生(79.63%)认为应该为2～3人。在今后的课程中，增加文献阅读讨论的学时有望可解决目前小组成员过多的问题。

异步在线讨论板(asynchronous online discussion boards，AOD)的价值已被广泛研究。AOD已被证明能够满足关键的教学目标，以应对管理大量注册学生的新挑战[6]。与AODs类似，通过云班课APP创建的PODB只对上课学生开放，并且是为特定小组的文献讨论而设计的。PODB排除了与特定主题无关的“讨论”，为学生提供了一个移动交互式电子讨论平台，以便进行更专业的讨论，提供了不同个人的不同观点，可促使学生反思自己的想法和解释。与其他研究结果[7]一致，同济大学的学生认识到，在分子生物学课程中使用PODB进行LRD，有助于加深对课程内容和关键理论及学习原则的理解。在PODBs上分享和交流思想，对于学生发展知识驱动的创新和实现教育目标也是非常重要的[3]。

随着学生越来越多地利用技术来进行教育[5]，学生对在线学习平台的需求也越来越大。一个面向课程的在线学生社区被认为是重要的。因为它使学生能够建立专业和支持性的交流渠道，克服时间和地理障碍，促进归属感，减少孤独感[8]。在某种程度上，PODB相当于在线学生社区。在调查问题上，学生对“经验值有助于学生参与PODB”的问题作出了消极的回答。只有30%的学生同意这句话。虽然PODB中的文献讨论是以分数驱动的，即学生参与的每一项活动都会导致他们获得经验值，这也是学生最终成绩组成的一部分，但经验值的使用需要进行修订和重新评估。制定一个强有力的评分标准来鼓励学生，将批判性思维和内容/知识结合起来，并增加学生在PODB中的参与度是未来教学的一个挑战。

除了云班课APP，国内还有很多类似的用于线上教学或翻转课堂的APP或教学平台，例如智慧课堂、对分易、雨课堂和学习通等，都支持在线学习和讨论。此外，作为即时通信工具的QQ讨论组和微信等进行PODB也很便捷。但教学平台，例如云班课在对学生进行学习管理并进行形成性评价方面更胜一筹。不管怎样，教学平台和即时通信工具都只是教学辅助，每个教师都应根据本人实际情况选择最适合的平台。

4 本研究的局限性和展望

相比其他研究方法，问卷调查可能更好地反映学生的学习风格，例如对独立的个人学习或小组学习的偏好[9]。本研究的局限在于更多地关注团体的表现，而忽略了个体的学习偏好。个人学习偏好可能会在调查分析中产生偏差。问卷设计不足，缺乏对学生个人表达、重述、批判性、创新性和讨论能力的调查。

未来的研究将关注基于云班课的LRD中，学生学习风格与参与度、满意度和学业成绩之间的关系，增加课程前调查，对比前后测评来分析学生能力的改善情况，并进一步优化评分标准，激励学生积极参与PODB。