留学生“组织学与胚胎学”线上线下混合式实验课教学的探索与实践

吴晓林,张晓田,路 明,武 捷,胡海波,田 宏,葛 尧,杨春莲,高菱鸽,周劲松

西安交通大学医学部人体解剖学与组织胚胎学系,西安 710061

随着中国经济的不断发展,国家实力稳步提高,教育资源也随之提高,医学教育日趋国际化。近些年,西安交通大学医学部来华留学生越来越多,留学生教育已经成为学校本科教育的重要组成部分。

为提升留学生本科课程教学质量,学校借鉴“陕西省线下一流课程”教学改革中的经验,以留学生“组织学与胚胎学”实验教学为切入点,探索线上线下混合式教学方法,比较实施前后的效果,以此推进“组织学与胚胎学”课程的教学改革,提高留学生学习的内在动力,为留学生“金课”建设打下良好的基础。

1 “组织学与胚胎学”线上线下教学模式的实施对留学生学习的重要性

“组织学与胚胎学”是西安交通大学医学部基础医学院留学生临床医学和口腔医学专业的必修课,是一门有实验教学要求的医学基础课。“组织学与胚胎学”实验教学占该课程总学时的33%,共32个课时,实验教学所占学时的份量和比重相当大。以往的实验教学方式为单一的显微镜下观察组织学切片,学生学习的积极性和主动性不高,实验课考试成绩不理想。对于教师而言,这种机械的重复式教学,使得教学活动枯燥无趣,教师对教学过程缺乏热情。而以“学生为中心”的线上线下混合式教学,可以更新教师教学观念,改善教学质量,提高教学效果;还可以激发学生主动学习,培养其解决问题的能力,帮助学生巩固所学理论知识,将理论与实际有效结合。该教学改革不仅能促进“组织学与胚胎学”实验教学的建设,对理论教学和其他医学课程的建设都将起到促进的作用,因此值得深入实践和探索。

2 以刷新“教学思维”和重塑“教学内容”为目标的教学改革实施过程

“以学生为中心”的课程建设,首先对教师提出了更高的要求。教师应摒弃呆板机械的、照本宣科的传统教学方式,将教师“引导性的教”与学生“主动性的学”有机结合在一起,围绕教学的核心内容,以基础性的理论知识为线索,为学生预留出一定的空间,引导学生主动思考,主动查阅文献,激发学生自主学习的潜力,此过程也是对教师自身知识的更新和英语能力的培养。

其次,在探索过程中,笔者着重对实验教学内容进行了有机重组和优化,引入了“以学生为中心”的学习模式,增加了过程性评价,激发学生自主学习的意识,培养学生自主学习的能力;并使用麦克奥迪数字切片教学网络系统、微课和慕课作为线上教学的辅助手段,扩展和延伸学生的知识面,在已有知识框架中构建新的知识体系。

3 “组织学与胚胎学”混合式实验教学的具体实施过程

3.1 优化线下教学

线下教学,特别是实验课线下教学在教学活动中的重要性毋庸置疑。因此,笔者将线下实验教学作为教学改革的重点,在以往教学的基础上进一步优化了教学环节。

3.1.1 细化和强化组织学切片观察

首先,针对每个章节的理论课内容,笔者筛选并扩充了现有的组织学切片,其内容涵盖组织学绪论、总论和各论共18个章节,配备了展示器官或细胞结构的组织学切片共 61 张。其次,细化了切片的观察内容,观察对象涵盖了不同的细胞、组织、器官,同时也涵盖了不同染色方法显示相同的微细结构的切片。比如:针对心肌组织,笔者既使用苏木素-伊红染色展示心肌纤维的横断面和纵断面,又用铁苏木素染色进一步显示心肌闰盘;为了更好地展示大动脉中膜的结构,笔者用苏木素-伊红染色显示中膜弹性膜的走行和形状,以及其间少量的平滑肌纤维和结缔组织,并使用醛复红染色特异性地显示大动脉中膜内多层排列的弹性膜;对于内分泌系统的甲状腺,既用常规的苏木素-伊红染色显示甲状腺滤泡,又用银染的方法显示滤泡旁细胞。由此让留学生能够深刻体会同一染色方法能够显示共性的结构,而同一器官或组织染色方法不同,呈现出的形态可能截然不同。

3.1.2 实施以“学生为中心”的切片讲解

在以往的实验教学中,总是教师主动讲,学生被动听。在此次教学改革的实施过程中,笔者尝试改变以往以教师为主的教学模式,实施以“学生为中心”的切片学习。将学生分为两人一组,组织学总论和各论的实验内容提前,依次分配给每组学生,学生提前准备和学习下一次课中即将观察的切片;课程进行过程中,学生先以PPT的形式进行现场展示和讲解,讲解过程中产生的问题由所在组另一名学生回答,从而督促组内的每个学生都能积极准备,互利互惠,互相帮助,避免过分依赖对方的现象发生;教师在学生讲解的基础上对重点内容进行回顾性总结,对难点再进行深入讲解。每次讲解后,教师对学生的讲解进行评定,评定内容包括切片讲解的专业程度+PPT准备+回答问题的准确性,总分100分,占学期末总成绩的10%。

3.1.3利用多种教学工具丰富胚胎学的线下教学过程

仍以包头市供电局的低压用户每月的用电量约为200千瓦时，则用户每天每小时的用电量为0.28千瓦时；按每月停电用户数占费控总数的2%来计算，则采用费控策略后可节省1.25小时的复电时间，则1.25小时的供电量为3750千瓦时，则包头供电公司年增加售电量为45000千瓦时。

胚胎学属于相对比较难理解的部分,为了让复杂、动态的胚胎发生和发育过程易于理解,笔者利用多种教学工具,包括胚胎模型、图片、录影和实物标本及多媒体等丰富教学过程,环环相扣、层层推进展示胚胎发生和发育的全貌及胚胎期常见的畸形等,使讲授过程变得生动、简单,且容易记忆。

3.1.4 增加并丰富过程性评价

之前留学生的实验教学环节中没有融入过程性评价,仅仅在每学期末实验课教学结束后安排一次实验课终结性考核(评价方式为20道单选题,内容涵盖器官、组织或细胞的辨认,每题5分,共100分)。经过一个假期的放松,开学后留学生很难快速进入学习状态,没有考试的压力,也很少有学生课后会主动复习;另外,学生遗忘的速度远远大于接受的速度,很多已经掌握的知识很快就会被遗忘;随着所学内容的增多,也会把新学的和曾经学的混淆在一起,边学边忘:这些都是导致实验课终结性评价成绩不理想的原因。笔者认为,只有及时复习和多次重复,才能加深学生的记忆,分阶段多次考核才能有效地督促学生主动学习和复习。

因此,从2016年开始,笔者在留学生实验课教学中有针对性地增加了过程性评价。其具体实施方案为:首先,将原来只在学期末进行的终结性评价改为两次过程性评价,即第一次过程性评价安排在组织学总论学习结束之后;第二次则安排在组织学各论学习结束。每次过程性评价总成绩为100分,占学期末总成绩的10%,共20%。组织学皮肤章节的教学恰好处于组织学各论学习的中间,此章节内容较少,相对简单,容易理解,因此笔者将此章节改为自主学习,同时增设了自主学习测试,总分为100分,占总成绩的10%。三次过程性评价均为单选题,以PPT形式呈现,内容包括辨认器官、组织、细胞,指认重点组织结构,阐明器官或细胞的功能等。每经过一次过程性考核,都能督促学生主动学习和复习。测试结束后,分析错误,回顾重点,帮助学生加深记忆。最终,将三次过程性评价考核成绩纳入学期末总成绩。过程性评价考核=组织学总论考核+组织学总论+皮肤自主学习测评。过程性评价总分为100分,占学期末总成绩的30%。

3.2 线上教学辅助和延伸“金课”建设

随着信息技术的高速发展,线上教学的资源越来越丰富,充分利用线上教学资源,将其融入线下教学,是对线下教学有效的扩展和延伸。因此,笔者将数字切片教学网络系统、微课和慕课纳入线上教学环节。

3.2.1 用数字切片教学网络系统辅助线下教学

2015年笔者用麦克奥迪数字切片教学网络系统辅助留学生教学(http://202.117.207.18/dse/)。目前,该系统中已上传了组织学数码切片126张,组织学超微结构图片24张,特殊染色图片21张,混合组织学切片(将多个器官如肝、胰、肺、甲状腺,肾上腺等器官或将不同生理周期的子宫裱于一张载玻片上)12张。供教学使用的126张数码切片均用中、英文双语标记切片名称和重点微细结构,为留学生自主学习提供了可靠保障。

3.2.2 利用微课服务于教学

微课是一种新型的教学模式,利用多媒体技术将某个知识点或主题制作成短视频或者动画,其优点是将枯燥,难以理解的文字或复杂的过程以视频或动画的方式呈现。比如,骨骼肌的微细结构包括粗肌丝、细肌丝,每种肌丝由不同的蛋白分子构成,骨骼肌收缩时肌丝的滑动过程,肌节、I带、H带和A带各自的变化,仅用语言描述显得力不从心。为了生动、形象地展示人体组织精细、立体的微观结构或动态变化,笔者用微课视频服务于教学活动。目前,已经有9个微课用于留学生的教学,包括被覆上皮的结构和功能、球旁复合体的结构和功能、血液有形成分的形态和结构、人体各种屏障的构成、淋巴结和脾的结构等,微课视频已经上传到学校形态中心实验室数字切片教学网络系统。该视频可以用于线上实验教学,也可以用于线下教学。实验教学过程中教师用英语进行讲解;课后,学生可以在线继续浏览学习,使学习的过程变得生动有趣,易于理解。

3.2.3 利用慕课扩展和延伸线上教学

为了更好地实施留学生的线上教学,供其学习的“组织学与胚胎学”已经上线(https://www.icourse163.org/course/1001XJTU076-1003407010?utm_campaign=share&utm_medium=androidShare&utm_source=#/info)。该线上课程共有18章节,包含53个视频。视频主题的设置将教学大纲的授课内容与团队教师的科学研究方向紧密结合在一起。例如:在结缔组织章节中设置脂肪组织+脂肪干细胞的利用+与肥胖相关的疾病;在神经组织章节中设置神经胶质细胞+缝隙连接+癫痫发病机制;软骨组织中设置了软骨细胞的再生和利用;男、女性生殖系统设置优生优育和试管婴儿技术的新进展等。基础知识与科研进展交织融合,不仅让学生学习了知识,还了解了科研进展和热点,激发了留学生的学习热情。该线上课程每个章节有一个教学PPT、一次测试和一次期末考试,共有习题227个。现在该线上课程已经进入第五轮线上教学。在学期末,统计学生观看视频和答题情况,并计入最终终结考核评定中。

慕课学习成绩=50%慕课学习+50%章节检测,慕课学习成绩为100分,占学期末总成绩的10%。

3.3 实施线上线下混合式教学改革措施前后各项指标的统计分析方法

在试题题型相同、难度相当的前提下,根据是否实施教改举措,将学生分为试验组(2016—2020学年)与对照组(2010—2014学年)。按学年不同将试验组进一步分为试验组1(2016—2017学年)、试验组2(2017—2018学年)、试验组3(2018—2019学年)和试验组4(2019—2020学年);将对照组分为对照组1(2010—2011学年)、对照组2(2011—2012学年)、对照组3(2012—2013学年)和对照组4(2013—2014学年)。

笔者比较分析了试验组和对照组的实验课终结性考核平均成绩、学期末考核总成绩的平均成绩和优秀率和不及格人数。

试验组实验课终结性考核平均成绩=过程性评定成绩÷评定次数

试验组学期末总成绩=50%终结性考核成绩+30% 过程性评价考核成绩+10%切片讲解考评成绩+10%慕课成绩;对照组学期末考核总成绩=80% 终结性考核成绩+20%实验课考核成绩。学期末总成绩的优秀率=每个小班学期末考核总成绩≥85分的人数÷该班级总人数×100%;不及格率=每个小班学期末考核总成绩<60分的人数÷该班级总人数×100%。

以P<0.05或者P<0.01为差异有统计学意义。包括理论课终结性考核成绩、切片讲解成绩和慕课成绩,具体占比如表1所示。

表1 学期末总成绩占比 (%)

4 实施结果及评价

实施线下线上混合式教改措施后,留学生的实验课考试平均成绩明显高于对照组,学期末总成绩显著提升(如表2所示)。同时,学期末总成绩的优秀率有所增加,而不及格率明显减少。

表2 两组学生成绩比较

5 讨论

自1995年开始,西安交通大学医学部开始招收留学生来校学习。为了提高留学生“组织学与胚胎学”的教学质量,笔者对留学生实施了“以学生为中心”的线上线下混合式教学实践,为未来留学生“金课”建设的探索奠定良好和坚实的基础。

在实施混合式教学改革的过程中,笔者始终将“观察组织学切片”作为主要的线下授课方式。线下教学使教师与学生能够直接面对面沟通和互动,教学活动更真实。疫情暴发以后的各种线上教学让教师和留学生更深刻地体会线下教学的方便和自如。虽然制作切片的过程繁琐而费时,但此教学环节既能让学生加深对理论知识的理解,又能培养学生发现问题、解决问题的能力,对于医学生来说,也能提高使用显微镜等基本实验设备的操作技能,一举多得,让学生受益匪浅[1]。教学中使用的组织学切片是西安交通大学好几代组胚教师和技术人员辛勤工作的结晶,是多年教学工作传承和延续的精华,全部纯手工制作的高质量组织学切片反映出教学人员对待工作严谨负责、一丝不苟的态度。

传统的实验课教学方式以教师讲授为主,学生被动接受知识,既枯燥乏味,也无法激发学生的激情和动力。“以学生为中心”的讲解切片提倡学生作为学习的主体,给学生营造了主动参与的教学环境,提升了学生自主学习和探索问题的能力[2]。实践证明,学生自主讲解切片显著调动了学生的积极性,使得实验课不再单调,且留学生偏外向、活跃开朗的个性非常适用这样的教学方式,能够将他们喜欢表现、善于表现的一面呈现出来[3],激发了学生自主学习的热情,也让留学生在实践中提升了汉语表达能力。

笔者探索将过程性评价纳入学期末总成绩中,能督促学生主动学习和复习,较全面地反映学生的学习状态。提高过程性评价在期末总成绩中的占比,建立细致、合理的考核评价体系,能实时、动态、综合地评定学生的学习效果及教师的教学质量,客观地反映学生整体的综合表现[4],为考核的公平和公正性提供了有力支撑。

在优化线下教学环节的基础上,笔者建设了数字切片教学网络系统。在线下教学过程中使用该系统,既丰富了课堂观察切片的数量和种类,又解决了上课期间观看切片时间有限的不足[4]。数码切片画面清晰逼真,可随时放大缩小画面,切片观察简单易行,加上便捷的图片拍照保存功能,学生在学习过程中随时拍照,留作学习资料保存[5],下课后学生也能通过网络随时浏览数字切片教学资源平台,为学生自主学习提供了便捷、可行的教学资源,实验课教学的广度和深度得到有效的延伸。疫情防控期间,该系统为留学生实验课教学提供了便利的数码资源,保障了实验课教学的顺利实施[6]。

组织学主要研究人体微观的解剖结构,从而决定了研究结构的精细性和复杂性,单纯的肉眼辨识和二维的平面图片很难展示这些精细结构内部的真实、立体的面貌。微课的视频和动画,可以模拟三维、立体的图像,将肉眼无法辨识的微细结构完美呈现。另外,胚胎学是动态的发展变化过程,传统的模型和图片等教具都无法还原从受精到胚胎发育的变化,束缚了学生的思维和想象,微课视频或动画将胚胎和胎儿的发育过程直观地呈现,具有不可替代的优势[7]。

慕课也称为大型开放式网络课程,可以集中发布相关学习资源,留学生可以根据自身的需求和时间点击观看慕课课程,不受学习时间和地点的限制[8]。笔者把教学大纲的授课内容与科学研究方向结合在一起,发挥每位教师的优势,用高质量的视频和动画将理论知识的讲述升华到前沿的科学研究,将基础与临床、教学与科研完美地融合在一起,为留学生搭建了深入学习的平台,使留学生能共享优质的教育资源。

从留学生实验课和学期末考核的平均成绩的提高、优秀率的增加以及不及格率的下降说明“以学生为中心”的混合式教学改革是行之有效的举措,促进教师改进教学方式,激励学生完成学习任务。在实施过程中笔者尽量做到优化教学环节中的每个细节,合理设计考评模式,量化考评体系,做到有据可依,避免人为因素影响评定的客观性[9]。不可否认的是,增加过程性评价在学期末总成绩中的占比对提高学期末总成绩、降低不及格率具有一定的改善作用。然而,留学生实验课教学考核平均成绩是衡量实验教学效果的金指标[10],该平均成绩显著提升说明实验课教学改革的种种举措功不可没。

“以学生为中心”的混合式教学不应局限于留学生或实验课教学,而应充分发挥各种教学方式的优势,更好地服务于教学,让更多的教师和学生从中受益,这是笔者需要继续深入探索的课题。该教学改革的实施为未来留学生金课建设积累了丰富的教学资料和经验,为金课建设奠定了坚实的基础,值得续继续探索和推广。