基于翻轉課堂的生物醫學教學模式初探

張磊，王會巖，姜勇，李艷

吉林醫藥學院檢驗學院，吉林吉林 132013

生物醫學是綜合生命科學和醫學的理論和技術方法而發展起來的交叉前沿學科，其基本任務是使用現代生物技術和臨床醫學技術手段來研究并解決生命科學、尤其是醫學中的有關問題，其內容廣泛涉及臨床醫學及生物技術的各個領域[1-2]。生物技術是以生命科學理論為人類生產生活服務的應用型學科。包括基因工程、細胞工程、微生物工程和蛋白質工程，現代生物技術還包括高通量芯片技術、基因組技術、蛋白質組學技術等[3]。生物技術在農、林、牧、漁等領域均有廣泛應用，同時隨著近年來生物醫藥產業的迅猛發展，尤其是基因工程制藥、干細胞研究、基因診斷及基因治療等技術的廣泛應用，對于生物醫學人才的需求量也不斷增加[4]，急需在高校開設醫學生物學專業。醫學生物專業課程除具有生物技術的綜合性、抽象性、前沿性、實踐性等特點外，還需要結合大量的醫學基礎知識，傳統的課堂授課方式很難跟上學科發展的步伐。因此，開展新的教學方法以提高教學效率是必須思考的問題。吉林醫藥學院的生物技術專業以醫學教學為依托，以培養醫學和生物技術綜合人才為目標，并將翻轉教學引入到日常教學中，獲得了較好效果。

1 翻轉課堂的概念和優點

翻轉課堂（Flipped Classroom/Inverted Classroom）最先產生于美國，美國林地公園學校的兩位教師亞倫·薩姆斯和喬納森·伯爾曼將課件附加講解錄制成視頻并傳至互聯網上提供給因故不能上課的學生補習用[5-6]。這種開創性的教學實踐現已成為一種新的教學模式，獲得越來越多的關注，并被命名為“翻轉課堂”。翻轉課堂主要內容是將傳統課堂教學時間結構翻轉過來，學生對知識的學習在課前完成，課堂上進行知識吸收和掌握，這要求調整課內外時間，將學習決定權由教師轉移給學生[7-9]。教師不占用課堂授課時間講授知識，學生在課余時間通過查文獻、看視頻等方式自學獲取知識，其目標是增加學生在教學中的參與度，使學生通過實踐獲得更真實的學習。在美國，翻轉課堂最先在中小學實施，2007年開始在大學課堂中逐步嘗試。如在邁阿密大學，此教學模式已被廣泛應用，教師采用播客等視頻軟件進行授課內容傳授，使用博客視頻和帶聲過濾的PPT呈現講座材料[10-12]。學生可利用課余時間學習知識，時間安排靈活自由并可自主同時進行多個學習任務。2011年美國教育家Gerstein正式提出了翻轉課堂的教學模型，并將授課分為4個階段：學習體驗階段、探究概念階段、建構意義階段以及應用展示階段[13]。由于本科生的學習具有專業性、外延性、自主性、探索性、實踐性及個體差異性的綜合特點[14]，需要采用靈活高效的教學方法，增強學生的學習效果。近年來，隨著計算機信息技術及教學方法的不斷更新，翻轉課堂作為一種新的教學模式引起了教育者的廣泛關注，并形成了研究及實踐翻轉課堂的一股熱潮[15]。在我國，自2011年新版《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》頒布以來，我國更加重視教育的信息化發展，翻轉課堂為教育信息化的注入了新鮮活力，同時亦為課堂教學的現代化提供了新思路。

2 翻轉課堂在生物醫學教學中的應用

生物醫學教學存在涉及知識面廣、綜合及應用性強、重視實踐技能、知識更新速度快、內容抽象等特點。而醫學生物技術專業要求學生掌握一定的醫學知識，所學生物知識也偏重于醫學方面，要求學生將醫學知識和生物知識有機結合并學以致用。以上這些給我們的日常教學帶來了挑戰，例如：學生需要學習的科目較多，導致生物技術專業課課時相對不足。由于課時限制，有些課程中與醫學相關性不大的部分未列入教學大綱中，例如，普通生物學中的植物篇，細胞工程中的植物細胞工程等，但這部分內容對于生物專業的學生也是比較重要的；且由于實驗課時和實驗場地的限制，有些應用性強的重要實驗項目難以開展。針對這些在教學中經常問題，在教學過程中適當引入了翻轉式教學理念。

①針對由于課時不足導致部分教學內容缺失的情況，該研究把這部分內容作為學生的自主學習內容，通過教師制作這部分的課件，并針對課件輔以錄制教學視頻。同時，要將這部分內容與醫學或生物醫藥領域知識緊密融合。在本門課程開始前，針對這部分內容為學生布置問題。例如，在普通生物學的植物篇中，預先布置以下問題：植物在生物醫藥中的作用和地位是什么？植物組織的基本構造和各部分的功能，作為可制藥的植物反應器這些組織都由什么樣的作用？植物如何進行營養繁殖，植物的種子和果實是怎樣發育的，如何通過植物的生殖應用于蛋白類藥物制藥工程？植物如何吸收營養，植物的主要營養物質有哪些？植物激素的種類和作用？帶著這些問題，教師將教學視頻拷貝給學生，讓學生利用課余時間進行自主學習，并且回答這些問題。學生將這些問題的答案通過學習總結以作業的形式上交，教師通過批閱作業可以判斷學生對知識的掌握情況，并選定時間集中對學生在學習中遇到的問題給與指導和解決。同時，建立微信討論群，對于學生在學習中遇到的疑問，可以在群上提問并討論。如，在植物細胞工程的學習中，教師布置了一道問題：現在生物醫藥公司的藥物多數靠轉基因獲得，那么轉基因食品有害么？學生通過對這部分教學視頻的學習，并憑借自身的生物學知識和在網上查到的資料在討論群中展開了激烈的討論。有的學生認為，轉基因的產物是外源蛋白，外源蛋白和植物本身蛋白的基本組成是一樣的，都由20種基本的氨基酸組成，在腸道中消化后沒有區別，同時消化后均會被機體利用合成新的蛋白質；而另一些同學認為，根據網絡上的觀點，外源基因可能導致有毒性的外源蛋白的表達，例如抗蟲蛋白，雖然這些蛋白質對蟲子有效而對人無效，但沒有研究直接表明這種蛋白質對人體絕對沒有影響，且動物實驗證明轉基因食品有害。雙方針對這兩大觀點展開了激烈的討論，引用中英文文獻，據理力爭。教師針對雙方討論結果進行總結和指導，肯定學生的學習成果，引導學生正確看待轉基因問題，明確轉基因的理念對人類工農業生產的好處，引用文獻證明轉基因的優點和可能存在的問題等。通過這個過程，學生真正參與到了學習中來，從被動的接受知識轉化為主動學習知識并提出、解決問題，在此期間自主查閱文獻、查詢學科前沿進展，對得到知識加工分析等，不僅深刻理解了什么是轉基因，同時對轉基因的利弊給予了多方面的分析，鍛煉了自己的文獻檢索和文獻分析能力。與此同時，這種學習方式大大提高了學生的學習興趣和學習積極性，使學生帶著問題、帶著興趣自主學習，而不是沒有目的地被灌輸知識。

②對于實驗教學，由于生物技術各學科之間聯系緊密，例如一個藥物蛋白的獲得可能涉及基因工程、發酵工程、酶工程和蛋白質工程等多個學科，而實驗技術可能涉及基因克隆、蛋白表達及純化、發酵技術、動物實驗等。但通常的教學實驗都是針對某一學科的某項內容制定的，必然缺少連貫性和綜合性，學生對這些實驗技能的掌握如管中窺豹，也很難形成連續的科研思維。雖然我們也在大綱中制訂了生物技術綜合實驗的內容，但由于學時和實驗條件的限制，一些實驗項目很難大規模開展，例如某種藥物的發酵技術，干細胞培養和疾病治療技術等。針對這些問題，我們同樣借鑒了翻轉課堂教學法。首先向學生提出一個預期的實驗題目，讓學生根據所學知識和相關的實驗教學視頻，查閱文獻和資料，提出理論實驗方案。接下來，進入實驗階段，學生如果沒有條件完成整套實驗，教師可為學生提供一些現有的實驗素材，進行部分實驗內容并完成最后的實驗結果。但通過前期學生翻轉式自主學習過程，學生對整個實驗流程及原理有深刻認識，也對實驗中可能出現的問題有所準備，這樣不但形成了整體的實驗思路，實驗做起來也可以事半功倍。同時，學生也在自主學習中做到了理論聯系實踐，獲得了很好的教學效果。

3 小結

翻轉課堂實現了傳統教學理念中傳授知識與內化知識的顛倒，實現了以學生為中心、因材施教的教學目的。翻轉課堂在教學設置中要求學生帶著問題自主學習，而教師對學生的學習過程中遇到的的問題進行整合，輔助學生的學習活動，由于不同學生在學習中出現的問題是不同的，這要求教師不斷提升自身教學能力和專業素養，強化教學技術。同時為保障翻轉課堂的順利應用，需要有信息網絡的技術支持，包括軟件及硬件支持，且要求學生有較好的自主學習能力，分析及總結能力。通過這一過程，學生和教師自身知識體系和能力素質均有所提高，同時提升了教學效果。

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