基于翻转课堂教学模式的卫生化学实验教学改革

丁 萍

(中南大学公共卫生学院，湖南 长沙 410008)

卫生化学作为预防医学、医学检测检验等专业本科生必修的专业基础课，因其主要运用分析化学的基本理论和实验技术来研究人类生活中与人体健康有关的化学物质的质、量及其变化，所以具有很强的实践性和应用性.其中，作为该课程的重要组成部分——卫生化学实验课，随着近年来我国职业危害、食品与药品安全、环境污染等诸多公共卫生问题的不断暴露而凸显这一课程的重要性[1].尽管这门实验课的现代教学技术方法很多，但如何利用慕课平台，将传统卫生化学实验教学与慕课有机结合，从而实现被证实为具有高效教学效果的翻转课堂教学模式的研究与实践却较为稀少，基于此，本文就如何使卫生化学实验教学与翻转课堂相结合展开探讨，以期为高校教师和学生更为有效地传授和掌握卫生化学实验课程的知识与技术奠定坚实基础.

1 当前卫生化学实验教学的现状及存在的问题

一般认为，卫生化学实验教学是把抽象的理论知识和具体的实验活动相结合的教学过程.但就如何提高课堂教学质量，在有限的时间内调动学生的学习积极性， 却一直是考验卫生化学实验教学工作者的难题. 从我校及周边兄弟院校卫生化学实验课的多年教学实践看，该课程主要存在以下几方面的问题.

1.1 教学内容与学时数的矛盾

根据教育部对大学课程改革的进一步深入，缩减专业必修课时数，增加人文素养课程及课程时数成为一种新趋向，为回应教育部对大学课程改革的要求，各高校纷纷缩减了专业课程的学时数.我校预防医学专业和卫生检测检验专业的课程学时数亦不例外，尤其是卫生化学实验课，从曾经的48课时缩减到32学时.一些学校为了节省时间和提高教学效率，实验教学大多采用 “包办式”教学[2].然而，现有的课时数和这种表面上提高教学效率的“包办式”教学却很难与卫生化学实验课程本身所具有的特点(实验教学内容、实验数量和大型分析仪器均多)相匹配，因此，传统的实验教学只能缩减一些必要的课程教学内容.这种缩减教学内容的做法，最终导致学生对这一课程内容的一知半解.

1.2 实验课和理论课时间安排的非同步性

一般认为，直观教学是实验教学最为有效的方法之一，然而，受实验场地、实验设备仪器、实验教学人员数量等诸因素的限制，我校卫生化学课程的理论课与实验课只能采用错位安排(即理论课在前，实验课在后)的方法进行教学.这种错位安排的教学方式导致实验课在讲授仪器组成结构以及工作原理时，学生只能根据书上图示来了解仪器的组成和构造.未见实物和未见实验工作原理的课程，学生不仅觉得像听天书，而且会大大降低他们自主学习和自主探索的兴趣.

1.3 教学方法单一

在我国大多数高校(包括我校)，卫生化学实验教学通常以课堂式教学为主，教学方法比较单一.尽管大多数教师在课堂上采用了多媒体教学，但很多时候多媒体只是代替了传统的黑板手写，这种多媒体因PPT上的内容 太多而易导致 “填鸭式”教学[3].因为借助多媒体，虽然可以在课堂上能够提供更多有关教学内容的图片、视频等信息，但由于PPT上的信息量太大，学生不一定能够接受，或者走马观花听了个大概，很容易遗忘.这样一来，学生对仪器分析的学习就会失去兴趣， 缺乏主动性.

2 翻转课堂的优势

基于传统实验教学的上述缺陷，一种新的教学方式——翻转课堂应用而生，并有逐步取代传统实验教学的趋向[4].一般认为，“翻转课堂(Flipped Class)”的概念最早由美国柯罗拉多州Woodland Park High School的两位化学老师乔纳森·伯尔曼(Jonathan Bergmann)和亚伦·萨姆斯(Aaron Sams)于2007年提出，它是指由老师创建视频，学生在家中或课外观看视频中教师的讲解，回到课堂上师生面对交流和完成作业的一种教学模式.该教学模式之所以为全球教育界所关注和推崇，并有逐步取传统教学模式的趋向，主要因为其具有如下几个鲜明特点：

2.1 视频短小精悍，针对性强，便于师生查找和评价

纵观已有的教学辅导视频，无论哪一学科的哪一门课程的教学视频，其有一个共同特点，即短小精悍，针对性强.短小主要表现在视频的长度控制在一定的时间范围内(短的视频只有几分钟，长的视频亦不超过二十分钟).之所以只制作时间这么短的视频，主要在于学生的身心发展特点很难使其注意力长时间集中于某个不是很感兴趣的话题或事件上，尤其是对于卫生化学实验教学中的仪器操作问题，过分的强调不仅不会使学生集中注意力，反而会引起学生的移情力增加，因此，有效的视频不在于长而在于短小精悍.针对性强主要表现在每一个视频指向一个特定问题，每一个特定问题又可发散到其他问题，从而使学生做到举一反三.便于查找主要表现在视频通过网络发布后，学生可以在任一时间任一地点通过网络搜索查找到其所没有弄清楚的问题视频，这不仅有利于学生自我控制和自主学习，而且有利于教师监管学生和真正了解学生的学习情况，从而针对学生的学习情况进行知识的补充性传授.

2.2 学习流程再造，利于学生知识吸收

一般认为，学生的学习过程由两个阶段组成.首先阶段师与生、生与生之间的信息传递，第二阶段则是学生对这些信息的吸收内化.众所周知，传统的实验教学的信息传递几乎均是在课堂上完成的，吸收内化则是由学生课后自己完成的.也就是说传统实验教学割裂了师生或生生之间沟通的两个阶段.这就可能造成师生、生生之间难以达成真意义上沟通.真正意义上沟通，必须完成信息的传递同时做到对信息意义的真正理解，两者不可或缺.沟通的这一概念表明，传统实验教学很难使师生或生生之间做到真正意义上沟通.基于此，翻转课堂对传统实验教学流程进行了再造.其具体做法是打破传统实验教学课程学生学习的两个固定阶段，其中重点是把“信息传递”往前提(即课前学习)，“吸收内化”置于课中的互动完成[5].这一做法的优点有二：一是教师能够提前了解学生的学习困难，并在课堂上给予有效的辅导；二是学生与学生之间的互动交流可以提升学生的学习激情，进而促进学生对知识的吸收内化，即做到真正意义上的沟通.

2.3 教学信息清晰明确，易于学生进入学习情境

与幕课和其他形式的多媒体视频教学不同，翻转课堂的教学视频中不出现教师身影，唯一出现教师身体部位的仅为教学用手，该手主要用于相关符号的书写和相关仪器的操作.在书写与操作的同时，配以讲解的画外音来增加学生的注意的力，以此来拉近与学生的距离，使学生们真正感受到这是一个老师站在讲台上为他们授课.与此同时，学生还可随视频中的操作手法进行模拟操作.

3 卫生化学实验教学翻转课堂教学模式的构建

根据翻转课堂的特点，本文以人民卫生出版社出版的《卫生化学实验》第2版为蓝本，主要从基本步骤、教学策略、质量评价、保障因素等四个方面构架来构建卫生化学实验教学“翻转课堂”教学模式.

3.1 卫生化学实验“翻转课堂”教学模式构建的基本步骤

(1)课前活动

教师课前活动：一是分析卫生化学实验课的教学目标；二是基于已有的卫生化学实验教学视频进行调整以及补充相关的小测试.学生课前活动：一是根据问题有目的地学习相关视频，并完成视频中的相关测试.

(2)课中活动

一是根据学生在学习MOOC视频中提出的共同问题，教师辅导答疑；三是生生、师生研讨交流，内化与拓展知识；三是学生成果展示，分享交流.有时还需要学生独立探索，完成作业.

3.2 卫生化学实验“翻转课堂”教学质量评价平台构建

卫生化学实验教学“翻转课堂”模式的质量评价平台主要由三个部分组成：即教学视频质量评价平台、课堂学习质量评价平台和课程学习质量评价平台.

(1)教学视频质量评价

首先确定平台的评价模块.本研究认为，评价模块应包括视频学习的次数、参与讨论的次数、完成小测验的情况、以及对视频提出建议等.其次，通过聚类分析或因子分析方法确定各模块的权重，最后通过平台自动得出评价数据，以此作为教师制作或修正教学视频的参考.

(2)课堂学习质量评价

课堂学习质量评价则以学生在课堂中的表现为基础，评价内容(或模块)则包括学生参与课堂研讨和课堂实验的情况，师生、生生互动情况，学生学习成果展示情况等.

(3)课程学习质量评价

证明学生完成此课程的程度，除了包括以上两方面以外，还包括总结性评价(考试)和学生自主创新的实验项目设计等形式检测学生对课程知识的掌握与运用程度，除用标准的评分系统对学生的学业水平进行分级外，还可用“三三制”的评价试对学生课程学习的水平进行分级.所谓的“三三制”，即教师、学生本人和同班学生对学生的课程学习进行总体性评价，其中教师评价占40%，其他各占30%，三者加总，获得学生课程学习的总评价.

3.3 卫生化学实验“翻转课堂”教学模式构建策略

(1)结合仿真实验技术，构建网络实验教学平台

所谓虚拟仿真实验教学，即以先进的实验教学理念为先导，采用现代教育技术来解决真实实验条件不具备或实际运行困难、以及高危、高能耗的实验项目.将模拟、仿真实验引入实验教学，利用网络实验教学平台，可让学生在线能观看动态模拟的实验课程，帮助学生预先熟悉实验内容、基本操作过程，提升学生对实验的渴望度. 作为实验设备价格昂贵和操作步骤复杂(高效液相色谱、气相色谱、原子吸收光谱、原子荧光等大型精密仪器)的卫生化学实验教学，教师在传统讲授和示范过程中，由于空间和时间限制，很难达到每个学生都能清晰的 观看到所有操作细节，这严重削弱了实验教学效果，而利用虚拟化实验技术进行实验教学则能有效提高学生的学习兴趣和实验教学效果.

(2)改革实验教学流程，实现师生角色互换

在传统的卫生化学实验教学过程中，知识传授主要是通过教师课堂讲授和课堂实验来完成的(即教师是主导者)，但是，知识内化则需要学生在课外通过作业、操作或者实践来完成.但翻转课堂则不一样，其不仅仅是对教学流程在形式上的再造，而是通过师生角色的互换形成真正意义上知识沟通，真正贯彻和落实了现代教育教学中并于“以学定教”和“以教导学”的原则与精神，并使学生成为了课堂的真正“主人”.如在“荧光分光光度法测定尿中核黄素含量”教学中就可首先在视频中拟定以下问题: 试解释荧光光度法较吸收光度法灵敏度高的原因？，为什么不能在碱性环境下检测核黄素？然后在课堂教学中通过学生互动的形式(让学生成为课堂的主人)在帮助其掌握基本操作技能，并在更高层次上使学生养成独立实验、科学思考习惯和激发出学生的创新能力.

(3)建立课后检验评价反馈机制，促进教学改革深入发展

在实验教学中，课程的考核是中心环节，也是借以检验教学成效以及学生掌握程度的重要手段.传统的实验考核方法主要以批改学生的实验预习报告及实验报告记分为主，忽略或不重视对学生在实际操作过程中的规范性考察，从而造成部分生草率对待实验，抄袭实验报告的现象时有发生.其后果往往是一学期结束后学生不知道学了什么.而在翻转课堂教学模式下，教师不仅可以管理员身份登录账号对学生的学习情况进行监管，而且可通过设置“学生天地”栏目与学生进行互动交流，对学生的学习情况进行客观公正地评价.学生则可以通过平台实时地查看阅教师的评价结果，并针对教师的评价寻找自己的差距与优势，同时，还可通过平台向教师提出一些改进教学内容、过程的建议.此外，通过这种反馈机制，教师则可以根据适时反馈的信息及时调整教学内容、教学过程和安排教学进度.

4 卫生化学实验教学翻转课堂教学模式构建的保障措施

4.1 提升教师素质，转变教育教学理念

理念是行为的先导，尽管大多数教师意识到传统卫生化学实验教学模式已难以适应当前教育教学的需要，但是，由于受自身素养的制约，大部分教师不愿因此而转变其教育教学理念.众所周知，卫生化学实验教学翻转课堂是一个系统而复杂的工程，尤其是教学视频的制作，既需要教师掌握一定的计算机技术，又需要教师掌握一定的拍摄、制作和剪辑技术，同时，还需要教师拥有对新教学方法和新型教学工具的应用能力，因此，提升教师在该方面的素质，是促进教师从坚守传统卫生化学实验教育教学模式樊笼脱离而出的前提条件.

4.2 加强组织协调，提高团队合作意识

卫生化学实验课程与其他理论课程和其他实验课程存在较大的差异，其教学内容不仅存在多学科、多课程交叉，而且一些实验设计还涉及到多学科、多课程的教师，因此，卫生化学实验教学翻转课堂教学模式构建需要将卫生化学及其相关课程的理论课教师、实验教师、视频制作与剪辑人员、网络管理技术人员、以及相关的教育教学专家组织起来，并汇集集体的智慧才使该教学模式的构建趋于完美.

4.3 完善激励机制，激发师生创新热情

一般认为，任何改革和创新的阻力均有来自于既得利益者的一面，之所以如此，主要在于既得利益者害怕自身利益受损.卫生化学实验教学模式改革与创新活动亦不例外.从教师层面看，改革和创新不能仅靠职业道德对其的约束，职业道德固然重要，但要充分挖掘出教师的热情，可能还需要一个好的激励机制，从马斯洛的需要层次理论看，不同年龄、不同职称、不同姓别、不同收入状况的教师有着不一样的需求，即使是同一层面的教师，其需求亦不同，因此，应在充分了解教师需求的基础上制定一个激发教师改革与创新热情的激励机制.从学生层面看，其需求同样存在差异，但不论差异如何，他们有一共同点即获得一个好的成绩和使自己在这一课程中得到真正的收获，因此，在建立卫生化学实验教学模式改革(即建立翻转课堂模式)机制时，应充分考虑学生的需求，改革考核评价机制(具体方法前文已述)，从而激发学生主动进行创新实验设计以及立场学好该课程的激情.