“互联网+”时代生物医学工程专业翻转课堂教学模式研究

秦鑫，王昌

（新乡医学院医学工程学院，河南新乡 453003）

“互联网+”是信息时代的一种新形态，以互联网技术为核心的信息技术（包括移动互联网、 云计算、大数据技术等）在各个社会领域部门的融合和应用过程，使互联网与传统行业深度融合，实现资源的更有效配置[1]。“互联网+”的出现加速了我国高等教育的教学模式改革，“互联网+教育”是教育信息化发展的新阶段，是高等教育教学改革的主要内容[1]。翻转课堂正在成为一种新型且深受欢迎的教学模式，翻转课堂译自“Flipped Classroom”，也称颠倒课堂，源自美国的化学教师乔纳森·伯格曼和亚伦·萨姆斯，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生[2]。翻转课堂教学模式实现了教学流程的翻转，能调动学生的自主学习能力和学习积极性，还能有效地提高学生的动手实践能力和创新协作能力[3]。生物医学工程是大跨度、多学科、深交叉的学科领域，要求学生既要掌握丰富的理论知识，还要具有很强实践动手能力和创新能力，其培养目标与翻转课堂教学理念不谋而合。该文拟对“互联网+”时代生物医学工程专业翻转课堂教学模式进行研究与分析，探讨和构建新型教学模式和创新方法，将信息技术与课堂教学融为一体[4]，开展教学过程，打造轻松愉快的高效课堂。

1 生物医学工程专业教学现状

生物医学工程学科是生命科学和工程技术相结合，理、工、医相交融合的学科。生物医学工程专业人才培养目标要求学生不仅掌握丰富的专业理论知识，还要具有工程实践能力和自主创新能力。

传统的生物医学工程专业教学仍然停留在灌输大量新知识的模式，尽管学校在教学设施和实践装备上不断完善，教师也在努力地备课制作电子教案、讲授，但是对于学生真正学习和创新能力的培养并没有明显改善。主要有以下原因：（1）传统教学以教师讲解为中心，学生处于被动学习状态，不能够调动学习积极性；（2）传统教学不能针对不同学生的专业基础、学习能力和个性特点进行分层培养，做不到因材施教；（3）教学课时有限，但是生物医学工程专业发展迅速，知识更新快，新的技术知识逐渐增多，仅仅课堂时间传授给学生的知识是有限的；（4）生物医学工程专业的课程具有跨度大、深交叉的特点，专业知识实时性强，尤其是《医学图像处理》《数字信号处理》《单片机与嵌入式系统》《医学仪器原理》等专业课程内容大部分比较晦涩难懂，再加上课堂枯燥的知识讲授，学生注意力容易分散，导致课堂效率不高；（5）专业课程考核评定方式单一化，以期末理论考试成绩为主，考核内容结构不合理，不注重综合能力考核，导致学生课堂听课不积极，也影响了学生综合素质培养[5]。

因此，上述问题的存在直接影响了学生自主学习能力、实践能力和创新的培养，针对这些亟待解决的课程教学问题，改变教学模式，在“互联网+”时代，将信息技术融入传统课堂，使师生角色互换、课堂翻转来促进教与学。

2 “互联网+”时代生物医学工程专业课程翻转课堂教学模式构建

翻转课堂是现代信息化时代的一种先进的教学方法，主要培养学生自主学习能力，调动学生学习的主动性，不仅可以激发学生学习兴趣和学习潜能，还能够提高学生的创新意识、问题意识以及科学素质。翻转课堂是由教师提供学习资源，学生通过互联网和网络教学平台在上课前自主学习，不再单纯地依赖授课老师去教授知识； 在课堂上和学生教师角色发生变化，以学生为中心，教师引导学生来学习探究、小组协作、互动答疑等一种新型的教学模式。

翻转课堂实施过程要达到好的教学效果，首先教师必须要提供给学生丰富的教学资源、 设计高效的课堂教学活动、建立客观公平的评价体系，另外还要有良好的网络教学平台做支撑。学校为了提升教学质量，推进教学改革，引入超星泛雅移动网络教学平台，连通“移动端”“教室端”“教学端”三大端口，构建了“一平三端”的智慧教学系统。借助于移动网络教学平台，学生不仅可以获取大量丰富逼真的教学资源，还可以在平台进行师生互动交流，使学生积极地参与到教学过程中来，使其主动学习，更能调动学生学习积极性[6]。

结合生物医学工程专业课程教学的现状，采用传统课堂教学模式与翻转课堂相结合的混合式教学方法，秉承以学生为中心、教师引导的教学理念，构建了课前、课堂、课后紧密结合的教学形式，来达到最佳的教学效果。教学设计如图1 所示。

图1 生物医学工程专业课程翻转课堂教学设计

2.1 课前准备活动

首先教师对学生划分学习小组。学生分组，以优带差，可以锻炼学生的组织协作能力，培养团队精神，保证小组积极的学习氛围。另外通过移动网络教学平台，教师提前发布学习任务和教学资源，诸如微课视频、电子教案、练习自测题等。针对不同的教学内容设计学习任务单，在学习任务单的指引下，学生通过移动端（手机、平板或电脑）观看微课程视频自主学习及完成自测。教师也可以根据学生分组情况来因材施教，设计不同的学习任务实现分层教学。通过网络教学平台师生、生生之间可以互动交流讨论、在线互动答疑等，这样对知识点有更深刻的理解，有利于学生自主学习能力的提升。

教师通过网络教学平台可以查看学生的学习情况，了解学习进程，包括学生学习时长、练习题完成情况等，根据学生课前对知识的掌握程度调整教学安排，做到有的放矢。

2.2 课堂教学活动

课堂教学活动设计前提是学生自主学习后，教师要根据教学大纲整合优化教学内容，合理安排每一次课堂活动，注重重难点分析和知识点总结提升。课堂活动以学生为主体，对于课前布置的学习任务，每个学习小组进行学习汇报、展示学习成果，学生可以提出问题、互动讨论，在整个过程中教师要注意记录学生表现和学习难点，在适当的时候给予指导。教师也可以结合课前学生的自主学习情况，合理设计教学内容，针对主要问题在课堂上进行重点讨论。课堂上教师构建学习情境并提出与教学相关的课题，在这个过程中学生参与其中，通过小组协作探究知识、随机提问、课堂讨论等环节，较好地激发了学生学习兴趣。最后教师针对重点问题答疑解惑和对知识点进行梳理归纳。此外，教师可以根据小组汇报、课堂表现等方面，作为考核依据。

2.3 课后拓展活动

课后教师通过网络教学平台发布作业和思考题，来巩固课堂学习，学生遇到疑问可以发出讨论，师生互动解答。另外针对不同层次学生，也可以布置具有挑战性的任务来提升学生学习能力和培养实践动手能力、创新能力。比如，《医学图像处理》课程让学生调研医学图像处理的最新理论成果、 医学图像处理技术在市场上的医疗产品、 医生的日常诊断中应用以及随着大数据的飞速发展医学图像的大数据分析成果等任务；《医学仪器原理》 课程布置针对医疗仪器的设计、 研发及最新研究成果进行市场调研等，这些课外拓展活动可以培养学生的实践能力和创新思维能力。另外利用学校实验室资源，安排学有余力或对科研有兴趣学生参与老师的科研课题研究项目，培养他们的科研和创新创业能力。

3 学习评价

传统课程考核评价主要是以期末考试卷面成绩与平时实验相结合的单一评价方式，这种评价方式是不完善的，很难对学生做出客观和正确评价，也不能很好地体现学生学习的整个过程[7]。在“互联网+”时代实施翻转课堂多元教学环境下，为了调动学生自主学习积极性，注重面向过程的形成性考核方式，针对学习效果的评价也更加多元化。评价内容主要包含平时成绩、实验成绩和期末测试。平时成绩主要包含3 个方面：（1）课前学生自主学习情况，包括观看微课视频时间长度、课前测试情况、在平台互动讨论交流情况等，这些网络平台会有数据记录；（2）课堂学习情况，包括上课签到出勤、课堂表现（回答问题、小组讨论、汇报展示）、随堂测试等；（3）课后学习情况，包括作业、调研报告之类的。实验成绩主要包括平时每一个单独实验的成绩总和和最后实验操作成绩。平时成绩、实验成绩再加上期末统一组织的考试成绩按照一定比例构成最终的学生学习成绩。这种评定方式从结果性的单一评价转变为全过程的形成性评价，极大地提高了学生平时学习的主动性和积极性，因而使教学评价更加全面、客观和准确。以生物医学工程专业的《医学图像处理》课程的评价为例，如表1 所示。

4 结语

在“互联网+”时代，利用网络教学平台结合生物医学工程专业人才培养目标和课程教学目标开展翻转课堂教学新模式，通过学生课前微视频、电子教案等多种资源的学习和互动交流，在课堂中师生角色互换，以学生为主体打造生动活泼的高效课堂；另外在整个教学过程中注重学生平时自主学习的效果评价，形成学生学习能力和知识考核的多元化全过程形成性课程评价，不仅提升学生的自学能力和创新实践能力，还能够更新教师教学观念，提升教学能力和专业信息化素养。

表1 《医学图像处理》课程学习评价指标及比例