基于学习通的生科实验翻转课堂教学效果探讨

［摘 要］ 广东医科大学湛江校区生理学教研室自2018级本科生开始尝试在生理科学实验中运用翻转课堂教学，学生操作完成情况显著改善。近年来，多种线上教学平台在教学中被大量运用，结合线上平台的优势并借鉴翻转课堂的实践经验，生理学教研室自2019级起，在生理科学实验中进一步运用超星学习通平台进行线上线下混合式翻转课堂教学，在保证了学生操作完成率的情况下，主要依赖实验报告的平时成绩同质化情况明显改善。

［关键词］ 生理科学实验；超星学习通；混合式教学

［基金项目］ 2020年度广东医科大学教学应用课题项目“线上线下混合式教学在生理学实验教学中的应用”（2JY20025）

［作者简介］ 张锐钢（1989—），男，山西临汾人，博士，广东医科大学基础医学院生理学教研室讲师，硕士生导师（通信作者），主要从事生理学和生理科学实验研究；罗海兵（1976—），男，广东湛江人，硕士，广东医科大学基础医学院生理学教研室讲师，主要从事生理科学实验改革研究；吴嫦丽（1980—），女，广东湛江人，博士，广东医科大学基础医学院生理学教研室讲师，主要从事卵母细胞发育研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）20-0110-04 ［收稿日期］ 2022-05-20

机能学实验是医学相关专业学生必修的一门基础性的实验课程。在广东医科大学，生理科学实验课程是一门融合了生理学实验、病理生理学实验和药理学实验三个模块的机能学实验课程［1］。该课程的设置为医学生提供了大胆实践操作、理论联系实际的机会。通过该课程的培训，医学生得以掌握基本操作技能，为将来走向临床奠定基础。在传统教学模式下，许多学生在未完全理解实验目的、原理的情况下完成实验课程，但由于缺乏基于结果的评估，自主学习的动力不足，无法在学习和实验中取得较大的进步［2］。为了改变这一局面，更好地发挥生理学实验的基础作用，生理学教研室近年来持续推进实验课教学改革，参考借鉴线上线下混合式教学的优秀经验［3］，大胆尝试新理念、新做法，在2018级医学生中开展生理科学实验翻转课堂教学，学生的操作完成情况明显改善，学习自主性显著提高［4］。近几年，大量课程采用线上教学方式，相关线上平台在教学活动中得以引入和推广。我们在2019级医学生生理科学实验课程中初步尝试以超星学习通平台为基础的线上线下混合式教学。在此基础上，我们对2018级（翻转课堂教学）、2019级（基于超星学习通平台的线上线下混合式教学）医学生的生理科学实验操作情况进行对比性研究，具体实施及教学效果如下所述。

一、对象和方法

1.2018级——翻转课堂教学。

2.2019级——基于学习通平台的线上线下混合式翻转课堂教学。

二、教学组织

（一）2018级

1.提前发放教学视频——我们采取一堂课结束后发放下一堂课操作视频的方式，可以使学生在课前有相对充裕的时间（两周）熟悉下一次课的内容。由于视频比较大（2～5 Gb），我们鼓励学生拷贝视频后以操作小组为单位在笔记本电脑上一起预习、讨论。

2.课堂上的翻转问答——由学习委员主持问答环节，学生自由提问、讨论和回答，最后由教师对学生的问题进行梳理和解答。教师会对提出新颖、有积极意义问题以及能够做出很好回答的学生增加平时考核分数，引导并鼓励学生针对本堂课相关内容提问。在该环节中，学生热烈问答，专注度、参与度明显提升。他们不仅在这个过程中讨论了实验中可能存在的问题，而且驱动学生在课前认真预习认真。

3.实验操作——经过认真预习和对问题充分讨论之后学生进行实验操作。同传统课堂上观看视频乃至边操作边观看视频的方式相比，采用这种方式，学生操作的时间更充分，过程更连贯。

4.小结——先由操作中出现问题的小组成员发言，总结本组操作情况和经验教训，之后由授课教师梳理总结操作中的问题，讲解实验现象出现的原理、机制。

5.课后——学生书写实验报告，教师批阅。

6.成绩组成——以实验报告成绩为主，对问答、操作环节表现比较突出的学生在实验报告的基础上适当加分。

（二）2019级

1.课前预习检测——事先在超星学习通上建课建班，上传操作视频和教学资料，其中包含课件讲授方式下的所有元素（实验目的、原理、操作流程、细节放大等），学生学习课件和视频可以由学习通记录并作为平时成绩的一部分。建立题库，每个实验的题库准备30～40道题，课前半小时发放预习检测题（每个学生6道题，从题库随机抽取，打乱题目、选项顺序）。预习检测题的成绩是平时成绩的重要组成部分，有利于促进学生认真预习。

2.课堂上翻转问答、实验操作——同2018级。

3.小结——在与2018级相同内容的基础上，对学生操作情况进行量化打分，每次操作满分10分，未完成特定内容则相应扣除一部分操作分，做到透明给分、学生知情。

4.课后——学生书写实验报告，教师批阅。

5.课堂延伸——以刚进行完的实验课操作内容为主题在学习通上发放讨论帖，引导学生在讨论区讨论；针对实验中常见的错误操作在学习通上以通知、讨论等形式进行强调。学生在这个环节的参与度将作为平时成绩的一部分。

6.成绩组成——学习通课件（视频）学习分钟数+预习检测+课堂问答+操作评分+实验报告+讨论回帖。

三、教学效果对比

我们记录了2018级和2019级临床医学专业各12个班级学生的5次家兔实验操作情况，定义粗完成为完成了实验操作（如麻醉、颈部手术、动脉插管等）而实验数据获取不全［4］。例如，家兔呼吸运动的调节实验有10项处理，其中1项为耳缘静脉注射乳酸，有的家兔因耳缘肿胀无法施加这一处理。净完成则表示动物实验操作完成，数据获取完全，它代表完成的质量。

对比学生5次生科实验的平均完成率，2018级和2019级学生的粗完成率分别为87.78%和85.56%，净完成率分别为80.56%和75.83%，组间无差异（见图1A）。生科实验——生理学模块中，每个班级共有5次家兔实验课，按照顺序分别为操作基础、影响红细胞凝固的因素及红细胞渗透脆性的测定、动脉血压的神经体液调节、家兔呼吸运动的调节和影响尿生成的因素。将每次课的净完成率拉开作图（见图1B），该趋势图显示，2018级学生在前三次课上的操作情况均好于2019级，尤以第二次实验为明显（87.50% VS 73.61%）。在最后两次课的操作中，2019级同2018级学生持平乃至超出。

通过对两个年级各12个班学生的成绩进行分析，我们发现，2018级和2019级学生的平均成绩为（75.13±2.77）分和（75.82±2.54）分（平均值±标准差，Mean±sD），平均分和标准差均相当（见图2A）。这说明在2018级12个班与2019级12个班之间，班均成绩基本一致。然而，当我们将视线从班均成绩转移至生均成绩时，可以发现2019级学生成绩分布更加离散。我们选取2018级1班（35人）和2019级1班（30人）作为考察对象，统计分析发现，2018级1班35名学生的平均成绩为77.24±4.91分（平均值±标准差，Mean±sD），2019级1班30名学生的成绩则为（76.25±8.63）分（见图2B）。尽管两个班级学生成绩的平均值相当（77.24 VS 76.25），但反映成绩离散程度的标准差则有明显差别（4.91 VS 8.63）。类似情况同样发生在两个年级的其他同名班级之间。这些数据表明，尽管2019级与2018级学生的平均成绩相当，但在混合式教学之下，2019级学生之间的成绩差别更大。

四、教学感受与思考

在传统教学中，学生由于缺乏学习主动性，在来到教室前往往不知道本次课要上什么内容；课堂开始后，由教师讲解课件、原理、注意事项，之后播放操作视频现场学习，随即开展操作。传统教学的弊端突出体现在：①学生的学习缺乏主动性，来到教室前几乎没有任何准备和预习；②教师讲解课件和操作视频占用过多课堂总时间，学生操作时间往往不足；③短时间的大量内容（原理、流程、注意事项、操作视频等）对学生的记忆力提出严峻挑战，仅凭临场学习内容操作难免出现细节记忆不牢固、注意事项顾此失彼等情况；④学生平时成绩的组成单一，完全由实验报告所决定，成绩评价既不多样化也不合理（存在较多实验报告抄袭现象）。

我们从2018级医学生的生理科学实验课堂开始尝试教学变革，先是拍摄高清操作视频并在课前由学生拷贝、预习，将操作环节的学习前移，让学生带着问题、有准备来上课，实际上也是带着心思来上课。之后，通过问答环节的奖励等措施，进一步激发学生认真预习。笔者此时仍能够想起2018级部分班级学生在翻转问答环节激烈讨论的场景和良好的操作完成情况。从图1B可以看出，2018级学生操作的净完成率甚至在第一节课时就好于2019级，第二次课时更是高出10个百分点以上。在图1A中，虽然粗完成率和净完成率在2018级和2019级学生中没有差别，但是粗完成率与净完成率的差值，2018级为7.22%（87.78%-80.56%），小于2019级的9.73%（85.56%-75.83%），显示2018级学生的操作完整度更好。然而，在以实验报告成绩为平时成绩主要依据的情况下，2018级学生的成绩较2019级更加趋同化，未能更好地体现出学生之间在学习、完成该课程方面的差异。

近年来，线上平台在高校教学中发挥着越来越重要的作用。我们在2019级医学生生理科学实验课程的建设中初次尝试使用超星学习通作为线上平台，结合2018级翻转课堂教学实践，尝试应用线上线下混合式教学方式。预习检测题的推出，明显使学生在预习时更加细致，且注意结合理论课所学。此外，由于线上载体为手机软件，学生可以随时随地播放操作视频进行学习，学习频率增加，学习过程更加自主化、多样化。通过对每节课不同小组的操作情况分别给出操作分，不同组学生之间的成绩有了较大差别，在此基础上，根据预习检测、讨论、问答等环节表现，让不同学生的平时成绩呈现分化，评价更加合理。

由于2018级学生是拷贝高清视频在电脑端观看，这客观上推动了若干学生在一起学习场景的出现，如舍友或同小组成员一起学习、观看、讨论。同时，电脑端的高清视频对操作细节的显示也好于手机端。这些因素的影响使得2018级学生在操作环节的表现更为优异。即便现在代课教师回顾这两个年级学生的操作时，仍然对2018级学生印象深刻。其中涌现出多个优秀班级，无论是生科实验还是生理学理论课，无论在操作上还是讨论问答中，均呈现出超强的积极性和优异的表现。

将手机软件作为线上平台后，原先格式过大的视频必然面临被压缩以适应手机端播放，加之手机屏幕远小于电脑，可能会在一定程度上影响对细节的把握。从数据上看，前三次课的操作净完成率，2019级学生的确落后于2018级，之后逐渐趋于一致，最后一次课上2019级学生的完成率超过2018级（见图1B）。

平时成绩的合理评价一直是师生共同关心的焦点问题。以往的平时成绩主要依赖实验报告的书写，进而出现大量实验报告抄袭的情况。而且，学生对于认真书写实验报告并不积极，实验报告分数与学生的真实表现并不匹配，一些独立思考、认真书写实验报告的学生积极性因而受到打击。运用线上线下混合式教学，学生平时成绩的组成多元化、全程化，使得形成性评价得以真正落实。在线上线下综合评价指标中，2019级学生的平时成绩较之以实验报告为主要依据的2018级学生来说体现出更大的差异性和合理性（见图2）。更为重要的是，这一实践给学生传递了积极信号，即认真参与课程和完成要求的任务，系统必然会记录到更好的成绩。客观、公正的平时成绩良好地回应了学生的关切，学生的全程教学参与度和对平时成绩的满意度明显提升。因此，可以说，我们运用线上线下混合式教学在生科实验中的实践是有效果的。