留學生“組織學與胚胎學”線上線下混合式實驗課教學的探索與實踐

吳曉林,張曉田,路 明,武 捷,胡海波,田 宏,葛 堯,楊春蓮,高菱鴿,周勁松

西安交通大學醫學部人體解剖學與組織胚胎學系,西安 710061

隨著中國經濟的不斷發展,國家實力穩步提高,教育資源也隨之提高,醫學教育日趨國際化。近些年,西安交通大學醫學部來華留學生越來越多,留學生教育已經成為學校本科教育的重要組成部分。

為提升留學生本科課程教學質量,學校借鑒“陜西省線下一流課程”教學改革中的經驗,以留學生“組織學與胚胎學”實驗教學為切入點,探索線上線下混合式教學方法,比較實施前后的效果,以此推進“組織學與胚胎學”課程的教學改革,提高留學生學習的內在動力,為留學生“金課”建設打下良好的基礎。

1 “組織學與胚胎學”線上線下教學模式的實施對留學生學習的重要性

“組織學與胚胎學”是西安交通大學醫學部基礎醫學院留學生臨床醫學和口腔醫學專業的必修課,是一門有實驗教學要求的醫學基礎課。“組織學與胚胎學”實驗教學占該課程總學時的33%,共32個課時,實驗教學所占學時的份量和比重相當大。以往的實驗教學方式為單一的顯微鏡下觀察組織學切片,學生學習的積極性和主動性不高,實驗課考試成績不理想。對于教師而言,這種機械的重復式教學,使得教學活動枯燥無趣,教師對教學過程缺乏熱情。而以“學生為中心”的線上線下混合式教學,可以更新教師教學觀念,改善教學質量,提高教學效果;還可以激發學生主動學習,培養其解決問題的能力,幫助學生鞏固所學理論知識,將理論與實際有效結合。該教學改革不僅能促進“組織學與胚胎學”實驗教學的建設,對理論教學和其他醫學課程的建設都將起到促進的作用,因此值得深入實踐和探索。

2 以刷新“教學思維”和重塑“教學內容”為目標的教學改革實施過程

“以學生為中心”的課程建設,首先對教師提出了更高的要求。教師應摒棄呆板機械的、照本宣科的傳統教學方式,將教師“引導性的教”與學生“主動性的學”有機結合在一起,圍繞教學的核心內容,以基礎性的理論知識為線索,為學生預留出一定的空間,引導學生主動思考,主動查閱文獻,激發學生自主學習的潛力,此過程也是對教師自身知識的更新和英語能力的培養。

其次,在探索過程中,筆者著重對實驗教學內容進行了有機重組和優化,引入了“以學生為中心”的學習模式,增加了過程性評價,激發學生自主學習的意識,培養學生自主學習的能力;并使用麥克奧迪數字切片教學網絡系統、微課和慕課作為線上教學的輔助手段,擴展和延伸學生的知識面,在已有知識框架中構建新的知識體系。

3 “組織學與胚胎學”混合式實驗教學的具體實施過程

3.1 優化線下教學

線下教學,特別是實驗課線下教學在教學活動中的重要性毋庸置疑。因此,筆者將線下實驗教學作為教學改革的重點,在以往教學的基礎上進一步優化了教學環節。

3.1.1 細化和強化組織學切片觀察

首先,針對每個章節的理論課內容,筆者篩選并擴充了現有的組織學切片,其內容涵蓋組織學緒論、總論和各論共18個章節,配備了展示器官或細胞結構的組織學切片共 61 張。其次,細化了切片的觀察內容,觀察對象涵蓋了不同的細胞、組織、器官,同時也涵蓋了不同染色方法顯示相同的微細結構的切片。比如:針對心肌組織,筆者既使用蘇木素-伊紅染色展示心肌纖維的橫斷面和縱斷面,又用鐵蘇木素染色進一步顯示心肌閏盤;為了更好地展示大動脈中膜的結構,筆者用蘇木素-伊紅染色顯示中膜彈性膜的走行和形狀,以及其間少量的平滑肌纖維和結締組織,并使用醛復紅染色特異性地顯示大動脈中膜內多層排列的彈性膜;對于內分泌系統的甲狀腺,既用常規的蘇木素-伊紅染色顯示甲狀腺濾泡,又用銀染的方法顯示濾泡旁細胞。由此讓留學生能夠深刻體會同一染色方法能夠顯示共性的結構,而同一器官或組織染色方法不同,呈現出的形態可能截然不同。

3.1.2 實施以“學生為中心”的切片講解

在以往的實驗教學中,總是教師主動講,學生被動聽。在此次教學改革的實施過程中,筆者嘗試改變以往以教師為主的教學模式,實施以“學生為中心”的切片學習。將學生分為兩人一組,組織學總論和各論的實驗內容提前,依次分配給每組學生,學生提前準備和學習下一次課中即將觀察的切片;課程進行過程中,學生先以PPT的形式進行現場展示和講解,講解過程中產生的問題由所在組另一名學生回答,從而督促組內的每個學生都能積極準備,互利互惠,互相幫助,避免過分依賴對方的現象發生;教師在學生講解的基礎上對重點內容進行回顧性總結,對難點再進行深入講解。每次講解后,教師對學生的講解進行評定,評定內容包括切片講解的專業程度+PPT準備+回答問題的準確性,總分100分,占學期末總成績的10%。

3.1.3利用多種教學工具豐富胚胎學的線下教學過程

仍以包頭市供電局的低壓用戶每月的用電量約為200千瓦時，則用戶每天每小時的用電量為0.28千瓦時；按每月停電用戶數占費控總數的2%來計算，則采用費控策略后可節省1.25小時的復電時間，則1.25小時的供電量為3750千瓦時，則包頭供電公司年增加售電量為45000千瓦時。

胚胎學屬于相對比較難理解的部分,為了讓復雜、動態的胚胎發生和發育過程易于理解,筆者利用多種教學工具,包括胚胎模型、圖片、錄影和實物標本及多媒體等豐富教學過程,環環相扣、層層推進展示胚胎發生和發育的全貌及胚胎期常見的畸形等,使講授過程變得生動、簡單,且容易記憶。

3.1.4 增加并豐富過程性評價

之前留學生的實驗教學環節中沒有融入過程性評價,僅僅在每學期末實驗課教學結束后安排一次實驗課終結性考核(評價方式為20道單選題,內容涵蓋器官、組織或細胞的辨認,每題5分,共100分)。經過一個假期的放松,開學后留學生很難快速進入學習狀態,沒有考試的壓力,也很少有學生課后會主動復習;另外,學生遺忘的速度遠遠大于接受的速度,很多已經掌握的知識很快就會被遺忘;隨著所學內容的增多,也會把新學的和曾經學的混淆在一起,邊學邊忘:這些都是導致實驗課終結性評價成績不理想的原因。筆者認為,只有及時復習和多次重復,才能加深學生的記憶,分階段多次考核才能有效地督促學生主動學習和復習。

因此,從2016年開始,筆者在留學生實驗課教學中有針對性地增加了過程性評價。其具體實施方案為:首先,將原來只在學期末進行的終結性評價改為兩次過程性評價,即第一次過程性評價安排在組織學總論學習結束之后;第二次則安排在組織學各論學習結束。每次過程性評價總成績為100分,占學期末總成績的10%,共20%。組織學皮膚章節的教學恰好處于組織學各論學習的中間,此章節內容較少,相對簡單,容易理解,因此筆者將此章節改為自主學習,同時增設了自主學習測試,總分為100分,占總成績的10%。三次過程性評價均為單選題,以PPT形式呈現,內容包括辨認器官、組織、細胞,指認重點組織結構,闡明器官或細胞的功能等。每經過一次過程性考核,都能督促學生主動學習和復習。測試結束后,分析錯誤,回顧重點,幫助學生加深記憶。最終,將三次過程性評價考核成績納入學期末總成績。過程性評價考核=組織學總論考核+組織學總論+皮膚自主學習測評。過程性評價總分為100分,占學期末總成績的30%。

3.2 線上教學輔助和延伸“金課”建設

隨著信息技術的高速發展,線上教學的資源越來越豐富,充分利用線上教學資源,將其融入線下教學,是對線下教學有效的擴展和延伸。因此,筆者將數字切片教學網絡系統、微課和慕課納入線上教學環節。

3.2.1 用數字切片教學網絡系統輔助線下教學

2015年筆者用麥克奧迪數字切片教學網絡系統輔助留學生教學(http://202.117.207.18/dse/)。目前,該系統中已上傳了組織學數碼切片126張,組織學超微結構圖片24張,特殊染色圖片21張,混合組織學切片(將多個器官如肝、胰、肺、甲狀腺,腎上腺等器官或將不同生理周期的子宮裱于一張載玻片上)12張。供教學使用的126張數碼切片均用中、英文雙語標記切片名稱和重點微細結構,為留學生自主學習提供了可靠保障。

3.2.2 利用微課服務于教學

微課是一種新型的教學模式,利用多媒體技術將某個知識點或主題制作成短視頻或者動畫,其優點是將枯燥,難以理解的文字或復雜的過程以視頻或動畫的方式呈現。比如,骨骼肌的微細結構包括粗肌絲、細肌絲,每種肌絲由不同的蛋白分子構成,骨骼肌收縮時肌絲的滑動過程,肌節、I帶、H帶和A帶各自的變化,僅用語言描述顯得力不從心。為了生動、形象地展示人體組織精細、立體的微觀結構或動態變化,筆者用微課視頻服務于教學活動。目前,已經有9個微課用于留學生的教學,包括被覆上皮的結構和功能、球旁復合體的結構和功能、血液有形成分的形態和結構、人體各種屏障的構成、淋巴結和脾的結構等,微課視頻已經上傳到學校形態中心實驗室數字切片教學網絡系統。該視頻可以用于線上實驗教學,也可以用于線下教學。實驗教學過程中教師用英語進行講解;課后,學生可以在線繼續瀏覽學習,使學習的過程變得生動有趣,易于理解。

3.2.3 利用慕課擴展和延伸線上教學

為了更好地實施留學生的線上教學,供其學習的“組織學與胚胎學”已經上線(https://www.icourse163.org/course/1001XJTU076-1003407010?utm_campaign=share&utm_medium=androidShare&utm_source=#/info)。該線上課程共有18章節,包含53個視頻。視頻主題的設置將教學大綱的授課內容與團隊教師的科學研究方向緊密結合在一起。例如:在結締組織章節中設置脂肪組織+脂肪干細胞的利用+與肥胖相關的疾病;在神經組織章節中設置神經膠質細胞+縫隙連接+癲癇發病機制;軟骨組織中設置了軟骨細胞的再生和利用;男、女性生殖系統設置優生優育和試管嬰兒技術的新進展等。基礎知識與科研進展交織融合,不僅讓學生學習了知識,還了解了科研進展和熱點,激發了留學生的學習熱情。該線上課程每個章節有一個教學PPT、一次測試和一次期末考試,共有習題227個。現在該線上課程已經進入第五輪線上教學。在學期末,統計學生觀看視頻和答題情況,并計入最終終結考核評定中。

慕課學習成績=50%慕課學習+50%章節檢測,慕課學習成績為100分,占學期末總成績的10%。

3.3 實施線上線下混合式教學改革措施前后各項指標的統計分析方法

在試題題型相同、難度相當的前提下,根據是否實施教改舉措,將學生分為試驗組(2016—2020學年)與對照組(2010—2014學年)。按學年不同將試驗組進一步分為試驗組1(2016—2017學年)、試驗組2(2017—2018學年)、試驗組3(2018—2019學年)和試驗組4(2019—2020學年);將對照組分為對照組1(2010—2011學年)、對照組2(2011—2012學年)、對照組3(2012—2013學年)和對照組4(2013—2014學年)。

筆者比較分析了試驗組和對照組的實驗課終結性考核平均成績、學期末考核總成績的平均成績和優秀率和不及格人數。

試驗組實驗課終結性考核平均成績=過程性評定成績÷評定次數

試驗組學期末總成績=50%終結性考核成績+30% 過程性評價考核成績+10%切片講解考評成績+10%慕課成績;對照組學期末考核總成績=80% 終結性考核成績+20%實驗課考核成績。學期末總成績的優秀率=每個小班學期末考核總成績≥85分的人數÷該班級總人數×100%;不及格率=每個小班學期末考核總成績<60分的人數÷該班級總人數×100%。

以P<0.05或者P<0.01為差異有統計學意義。包括理論課終結性考核成績、切片講解成績和慕課成績,具體占比如表1所示。

表1 學期末總成績占比 (%)

4 實施結果及評價

實施線下線上混合式教改措施后,留學生的實驗課考試平均成績明顯高于對照組,學期末總成績顯著提升(如表2所示)。同時,學期末總成績的優秀率有所增加,而不及格率明顯減少。

表2 兩組學生成績比較

5 討論

自1995年開始,西安交通大學醫學部開始招收留學生來校學習。為了提高留學生“組織學與胚胎學”的教學質量,筆者對留學生實施了“以學生為中心”的線上線下混合式教學實踐,為未來留學生“金課”建設的探索奠定良好和堅實的基礎。

在實施混合式教學改革的過程中,筆者始終將“觀察組織學切片”作為主要的線下授課方式。線下教學使教師與學生能夠直接面對面溝通和互動,教學活動更真實。疫情暴發以后的各種線上教學讓教師和留學生更深刻地體會線下教學的方便和自如。雖然制作切片的過程繁瑣而費時,但此教學環節既能讓學生加深對理論知識的理解,又能培養學生發現問題、解決問題的能力,對于醫學生來說,也能提高使用顯微鏡等基本實驗設備的操作技能,一舉多得,讓學生受益匪淺[1]。教學中使用的組織學切片是西安交通大學好幾代組胚教師和技術人員辛勤工作的結晶,是多年教學工作傳承和延續的精華,全部純手工制作的高質量組織學切片反映出教學人員對待工作嚴謹負責、一絲不茍的態度。

傳統的實驗課教學方式以教師講授為主,學生被動接受知識,既枯燥乏味,也無法激發學生的激情和動力。“以學生為中心”的講解切片提倡學生作為學習的主體,給學生營造了主動參與的教學環境,提升了學生自主學習和探索問題的能力[2]。實踐證明,學生自主講解切片顯著調動了學生的積極性,使得實驗課不再單調,且留學生偏外向、活躍開朗的個性非常適用這樣的教學方式,能夠將他們喜歡表現、善于表現的一面呈現出來[3],激發了學生自主學習的熱情,也讓留學生在實踐中提升了漢語表達能力。

筆者探索將過程性評價納入學期末總成績中,能督促學生主動學習和復習,較全面地反映學生的學習狀態。提高過程性評價在期末總成績中的占比,建立細致、合理的考核評價體系,能實時、動態、綜合地評定學生的學習效果及教師的教學質量,客觀地反映學生整體的綜合表現[4],為考核的公平和公正性提供了有力支撐。

在優化線下教學環節的基礎上,筆者建設了數字切片教學網絡系統。在線下教學過程中使用該系統,既豐富了課堂觀察切片的數量和種類,又解決了上課期間觀看切片時間有限的不足[4]。數碼切片畫面清晰逼真,可隨時放大縮小畫面,切片觀察簡單易行,加上便捷的圖片拍照保存功能,學生在學習過程中隨時拍照,留作學習資料保存[5],下課后學生也能通過網絡隨時瀏覽數字切片教學資源平臺,為學生自主學習提供了便捷、可行的教學資源,實驗課教學的廣度和深度得到有效的延伸。疫情防控期間,該系統為留學生實驗課教學提供了便利的數碼資源,保障了實驗課教學的順利實施[6]。

組織學主要研究人體微觀的解剖結構,從而決定了研究結構的精細性和復雜性,單純的肉眼辨識和二維的平面圖片很難展示這些精細結構內部的真實、立體的面貌。微課的視頻和動畫,可以模擬三維、立體的圖像,將肉眼無法辨識的微細結構完美呈現。另外,胚胎學是動態的發展變化過程,傳統的模型和圖片等教具都無法還原從受精到胚胎發育的變化,束縛了學生的思維和想象,微課視頻或動畫將胚胎和胎兒的發育過程直觀地呈現,具有不可替代的優勢[7]。

慕課也稱為大型開放式網絡課程,可以集中發布相關學習資源,留學生可以根據自身的需求和時間點擊觀看慕課課程,不受學習時間和地點的限制[8]。筆者把教學大綱的授課內容與科學研究方向結合在一起,發揮每位教師的優勢,用高質量的視頻和動畫將理論知識的講述升華到前沿的科學研究,將基礎與臨床、教學與科研完美地融合在一起,為留學生搭建了深入學習的平臺,使留學生能共享優質的教育資源。

從留學生實驗課和學期末考核的平均成績的提高、優秀率的增加以及不及格率的下降說明“以學生為中心”的混合式教學改革是行之有效的舉措,促進教師改進教學方式,激勵學生完成學習任務。在實施過程中筆者盡量做到優化教學環節中的每個細節,合理設計考評模式,量化考評體系,做到有據可依,避免人為因素影響評定的客觀性[9]。不可否認的是,增加過程性評價在學期末總成績中的占比對提高學期末總成績、降低不及格率具有一定的改善作用。然而,留學生實驗課教學考核平均成績是衡量實驗教學效果的金指標[10],該平均成績顯著提升說明實驗課教學改革的種種舉措功不可沒。

“以學生為中心”的混合式教學不應局限于留學生或實驗課教學,而應充分發揮各種教學方式的優勢,更好地服務于教學,讓更多的教師和學生從中受益,這是筆者需要繼續深入探索的課題。該教學改革的實施為未來留學生金課建設積累了豐富的教學資料和經驗,為金課建設奠定了堅實的基礎,值得續繼續探索和推廣。