趙湘輝 薛 茜 黃 靜 武勝昔

（空軍軍醫(yī)大學基礎(chǔ)醫(yī)學院神經(jīng)生物學教研室，西安 710032）

神經(jīng)生物學作為一門本科生課程，已經(jīng)在我國多個醫(yī)學院校和開展生命科學研究的院校開設了十多年。本校特別針對八年制醫(yī)學生，還開展了不同類型的實驗見習課程，以豐富學生對神經(jīng)科學經(jīng)典研究方法和前沿技術(shù)進展的認識與了解。神經(jīng)科學領(lǐng)域的飛速發(fā)展無論是技術(shù)的進步還是理論的更新，遠超過教材的更新速度。而傳統(tǒng)的講授式教學方法，已經(jīng)無法適應新形勢下課堂教學的要求，無法滿足學生對新知識的需求，特別是對實驗課的基本技能和操作方法的學習，更加需要引入新的教學方法和課程設計。翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom或inverted classroom）是指調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學習的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學生，將課堂上的“傳授知識”與課后的“消化知識”進行翻轉(zhuǎn)[1-2]?？梢院唵蔚睦斫鉃椋簜鹘y(tǒng)的教學模式是教師在課堂上講課，布置作業(yè)，讓學生課后練習；而翻轉(zhuǎn)課堂是先讓學生完成知識的學習，通過視頻講座、播客、電子書、網(wǎng)絡討論、查閱文獻資料，自主規(guī)劃學習內(nèi)容、方式、節(jié)奏和進度；課堂則變成了教師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等。教師不再占用大量課堂時間來講授信息，而是與學生就學習要點、難點進行深入交流，指導個性化學習。翻轉(zhuǎn)課堂旨在讓學生通過實踐獲得更有效學習，從而達到更好的教育效果，非常適合實驗見習類課程的教學應用[2-3]。盡管近年來翻轉(zhuǎn)課堂這一教學模式已經(jīng)出現(xiàn)在一些課程的教學改革中，但如何切實有效地實施翻轉(zhuǎn)課堂教學尚缺乏充足的經(jīng)驗可循?，F(xiàn)將筆者近年來在八年制醫(yī)學生中開展的神經(jīng)生物學實驗課程為例，介紹如何設計并開展實施翻轉(zhuǎn)課堂教學法，為相關(guān)院校和專業(yè)推廣應用該方法提供參考。

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學方法在八年制醫(yī)學生神經(jīng)生物學實驗課程中的設計

本校神經(jīng)生物學課程在八年制學生的實驗課設置上也兼顧了基礎(chǔ)性、前沿性、交叉性和應用性。即腦功能的原理和腦疾病的機制是知識體系的核心基礎(chǔ)，不斷更新神經(jīng)生物學日新月異的前沿進展，內(nèi)容涉及生命科學、醫(yī)學、計算機科學、物理學、工學等多學科理論與技術(shù)，相關(guān)神經(jīng)生物學知識及成果廣泛應用于腦功能維護、腦疾病防診治及新興領(lǐng)域[4-5]。因此，結(jié)合課時和科室研究的重點和特色，設置了3個實驗操作模塊，4次實驗內(nèi)容：神經(jīng)形態(tài)學經(jīng)典實驗技術(shù)——以灌注固定取材和腦切片制作為主，神經(jīng)功能學實驗技術(shù)——包括電生理膜片鉗技術(shù)和動物行為學方法的見習，以及神經(jīng)科學前沿技術(shù)——沉浸式虛擬現(xiàn)實腦功能檢測與評估的見習。

由于神經(jīng)生物學功能實驗模塊，特別是動物行為學研究方法涉及活體動物，前期模型制作和處理較復雜，且內(nèi)容豐富，無法很好地在有限的課堂時間內(nèi)一一展示。為了讓學生不僅學習相關(guān)實驗的操作，更讓他們了解如何在今后的科研工作中設計和應用所學的技術(shù)方法，將本次課程設計為翻轉(zhuǎn)課堂，將課堂學習與實驗操作相結(jié)合，不但易于擴大學生的知識面，還有利于培養(yǎng)學生的興趣愛好和科研思路。

1.1 設定并發(fā)布學生自學的課程內(nèi)容任務單

本門課程是學生在基礎(chǔ)醫(yī)學的學習階段首次接觸動物行為學實驗的相關(guān)知識，因此結(jié)合本課程前期理論課的授課內(nèi)容，在開課前1周為學生布置了自學提綱，并提供了相關(guān)行為實驗操作慕課的資源。任務單需簡潔明了，重點突出，具有啟發(fā)性、獨特性， 從而調(diào)動學生發(fā)散思維和自主學習的積極性。比如，擬定的自學提綱包括：①動物行為學的概念和發(fā)展進程；②圍繞學習記憶、社會行為、精神情緒、節(jié)律自發(fā)、獎賞成癮、感覺功能、運動功能等方面，有哪些代表性的重要行為檢測方法；③分別以自發(fā)探索行為、焦慮抑郁水平檢測、學習記憶檢測、運動平衡能力檢測和痛行為檢測為例，列舉1～2個行為評估方法，并了解結(jié)果判讀方法；④動物行為評判的注意事項等。根據(jù)提綱內(nèi)容，學生自行分組，并選擇相關(guān)自學內(nèi)容，提前在課外完成文獻書籍的自我學習和知識整理。

在此基礎(chǔ)上，學生通過觀看慕課的內(nèi)容（比如，jove網(wǎng)站是免費開源的國際常用實驗操作類視頻教學網(wǎng)站，可以滿足大多數(shù)實驗教學與科學研究學習的要求），加深對特定行為學方法的感性認識，便于課堂展示時的理解。

1.2 行為學相關(guān)的小鼠模型制作和實驗準備

通常用于行為學研究的小鼠前期需要進行特定類型模型的制作，這部分內(nèi)容由教師帶領(lǐng)助教根據(jù)正式上課的時間安排提前完成，不占用課時，屬于教學準備的內(nèi)容。比如，制作小鼠痛敏感的模型，可以用于課堂上對小鼠痛行為的檢測。此外，需要根據(jù)課堂演示內(nèi)容，提前準備實驗場所和相關(guān)儀器設備，確定實驗分組方案和助教名單，課前發(fā)布給課代表。

1.3 開課前確定學生課堂陳述的內(nèi)容

在開課前一天收集每組學生按照提綱要求整理的自學知識，并提取重點內(nèi)容，作為課堂陳述的內(nèi)容，返還給學生。學生講稿的文字需言簡意賅，發(fā)言時間3～8 min不等。同時收集學生在自學過程中遇到的難點問題，作為教師課堂討論講解的內(nèi)容。

1.4 教師準備課堂用幻燈，以自學任務單為主線，補充完善相關(guān)內(nèi)容

根據(jù)課程標準要求，在幻燈中體現(xiàn)本次課的目的、重點和難點。比如，“神經(jīng)科學中常見動物行為學”課程的教學目的是：理解動物行為學檢測方法的原理；了解行為學檢測方法的類別和在神經(jīng)科學研究領(lǐng)域的應用；了解行為學檢測方法的操作步驟和注意事項。以上內(nèi)容需要在課堂中體現(xiàn)。教學重點是：動物行為學的檢測方法、要求及注意事項；教學難點是：不同行為檢測方法和結(jié)果如何正確解析特定神經(jīng)功能障礙。這些內(nèi)容需要在幻燈中標注。這個幻燈作為學生自學幻燈可隨自學任務單提前發(fā)布給學生。

此外，教師準備課堂用幻燈，補充完善學生通過自學需要掌握的重點內(nèi)容的具體細節(jié)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的實施運行

2.1 根據(jù)自學任務單的提綱，學生主導課堂

合理安排課堂時間，利用前25 min左右的時間，學生分組充分陳述展示前期自學的重點內(nèi)容，形式不限，幻燈、板書、口頭陳述均可。同時結(jié)合教師的課堂幻燈，總結(jié)提升，討論補充，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和領(lǐng)導能力。

2.2 教師根據(jù)學生的前期準備情況和課堂表現(xiàn)評價記錄成績

學生在課堂上的陳述與討論是對其課前預習準備以及學習效率的檢驗。教師根據(jù)學生課堂表現(xiàn)、整理知識點切題、邏輯推理能力、條理清晰、知識時效性強、口頭表達能力、學術(shù)禮節(jié)、團隊精神和學習深度等方面進行綜合評分，并記錄成績。

2.3 實驗操作見習與結(jié)果判讀

課堂后15 min根據(jù)預先分組情況，每組6～7名學生，分別由實驗助教帶領(lǐng)，分組開展實驗操作與觀摩。比如，以筆者前期準備的小鼠痛敏模型為研究對象，分別利用機械痛刺激和熱痛刺激的方法，對模型小鼠進行刺激觀察，并記錄實驗結(jié)果。通過實際操作，學生對某種動物行為檢測的目的、方法、注意事項和結(jié)果判讀有了初步的認識，加強并鞏固了理論知識要點。

2.4 課后實驗報告與心得體會的撰寫

通過本課程幾次實驗課程的綜合學習，學生對前面相關(guān)的理論知識有了更深刻的理解和掌握。要求學生根據(jù)理論課內(nèi)容，結(jié)合實驗課的見習學習，自己提出一個感興趣的神經(jīng)科學問題，并簡單設計實驗，合理選擇多種實驗方法，實現(xiàn)對特定科學問題的探索。根據(jù)學生的作答情況再次給出評價和成績，最后綜合課堂表現(xiàn)成績，作為實驗課的總成績。

3 對學生進行翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的問卷調(diào)查評價

本次翻轉(zhuǎn)課堂實施后，對參與的學生進行了無記名網(wǎng)絡問卷調(diào)查，涉及近3年2016級～2018級共108名八年制學生，問卷完成有效率為100%。調(diào)查內(nèi)容包括：總滿意度、提高自主學習能力、增添學習興趣、鞏固理論課程的重點內(nèi)容，理論聯(lián)系實際的能力，以及其他建議等。其中93.5%的學生對該教學模式表示滿意；88.9%的學生認為該模式有利于提高自主學習能力；96.3%的學生認為增添了學習興趣，并有助于鞏固理論課的重點內(nèi)容；85.2%的學生認為提高了理論聯(lián)系實際的能力。還有大部分學生認為該教學模式應該更多推廣到其他實驗課程的學習中。

通過調(diào)查問卷，也注意到很多學生建議增加實驗課的課時，并提供更多動手操作的機會。這不但反映了學生對本課程的極大興趣，更為優(yōu)化改革課程設置提出了新的要求，有助于啟發(fā)今后教學與課程改革的思路。

4 存在的問題與思考

《神經(jīng)生物學》是大多數(shù)醫(yī)學院校和為相關(guān)生命科學專業(yè)的高年級本科生開展的必修課程。經(jīng)過十多年的實踐探索，本校《神經(jīng)生物學》課程已發(fā)展為授課內(nèi)容圍繞腦功能和腦疾病的神經(jīng)生物學基礎(chǔ)、腦科學前沿進展等主要方面，定位“從多層次研究神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，揭示腦功能和腦疾病的神經(jīng)機制，具有前沿性和交叉性的課程”[4-5]。目前該課程的實施已構(gòu)成《神經(jīng)解剖學》等基礎(chǔ)課程與《神經(jīng)病學》等臨床課程的橋梁，在國內(nèi)相關(guān)學科院校處于先進水平。隨著學科的高速發(fā)展，以及課程內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化，需要在神經(jīng)生物學課程的教學過程中除了包含基礎(chǔ)理論和實驗外，更要從文獻中挖掘進展，為學生引領(lǐng)方向；除了應用傳統(tǒng)的教學方法，更要不斷嘗試并應用新的教學理念和模式[6-7]。

翻轉(zhuǎn)課堂是近年來興起的一種新穎的教學模式。通過近3年在實驗見習課中應用該教學模式，收到了良好的教學效果。學生的學習積極性被充分調(diào)動，不僅鍛煉了八年制學生的科學素養(yǎng)，而且提高了綜合能力，拓展了知識的深度和廣度，更為他們將來從事臨床醫(yī)學、基礎(chǔ)醫(yī)學等研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。但該方法實施過程中還存在一定的局限性。比如，醫(yī)學生課業(yè)負擔較重；而該教學方法的應用實施，需要學生利用課外時間通過閱讀教材、查閱文獻、觀看多媒體等途徑開展主動學習。如果學生學習熱情不高，將無法主動完成教師布置的課程學習任務，影響學習效果。這部分學生在有限的課堂時間中如不能積極參與討論，教師將無法檢驗其前期自學的效果。如果在實施過程中，更加充分的利用雨課堂、超星學習通等方式和平臺，增加師生互動，不但可以檢驗學生的自學效果，還可以檢驗課程的授課效果[8-9]。因此在今后的教學實踐過程中，將著重探索有效的策略解決上述可能存在的問題，切實提高教法創(chuàng)新在基礎(chǔ)醫(yī)學實驗課程中的應用和效果。總之，本研究為翻轉(zhuǎn)課堂的實施應用提供了良好的示范，對于神經(jīng)生物學課程的教學改革具有重要意義。