“翻转课堂”教学法在《兽医微生物学实验》教学中的探索

彭 婕

(甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070)

兽医微生物学实验为兽医微生物学课程的配套必修实验课程，旨在培养学生兽医微生物学的基本试验方法和技能，紧密结合临床实际应用。通过本门课程的学习，学生应掌握显微镜使用、培养基制造、抹片制备及染色、细菌分离培养及生化鉴定、动物感染实验等基本操作，加深对于兽医微生物学理论课程的理解，认识到重要畜禽病原微生物的性状以助于传染病的诊断。兽医微生物学实验能够给学生提供丰富的实验材料，让同学们通过自己的操作对微生物学知识有更进一步的认识和理解，对学生试验技能、试验素质和综合能力的培养有着重要的意义。但微生物种类繁多，在兽医微生物学实验的课程中可能接触病原微生物，这就要求每位同学要有严谨的试验操作，以防止实验室感染，但兽医微生物学实验课程课时有限，目前的授课方式通常是以教师为主体的“灌输式”教学，学生始终处于被动式学习的状态，其积极性与参与感难以调动。随着互联网时代的到来，越来越多基于网络教育的方式逐渐进入课堂，为教师提供更多元化的教学方式，也为学生提供更广泛的学习途径[1]。

1 传统兽医微生物实验教学方法及存在的问题

1.1 传统兽医微生物实验教学方法

在出现新型教育教学方法之前，兽医微生物实验一直采用传统的教学方法。授课前学生除学习兽医微生物学理论课程知识外，不要求学生进行实验课程提前预习或者资料查询。上课时由教师按照大纲内容对实验目的、实验原理、实验材料、实验操作方法和实验的结果判定方法进行逐步讲授，并对重点实验操作方法进行示教，然后学生根据教师讲授的内容及实验指导中的文字描述进行试验，实验过程中教师进行指导。实验结束后学生需对实验结果进行判定，完成实验报告。

1.2 传统教学方法存在的问题

传统教学方法的首要问题是教学模式过于单一，一堂实验课通常为2～3学时，教师讲授时长大约需要40～60分钟（约1～1.5学时）才能将实验内容完整的讲述一遍。但在讲授的过程中，学生需要在短时间内接收、记忆并理解大量的专业知识，非常容易造成知识混淆，也无法对实验操作流程有一个明确的规划，很难调动学生的学习积极性。通常情况下，大部分学生在听讲的过程中并没有完全理解和掌握实验操作的方法，在自行操作过程中就需要不断地查阅老师的PPT或是实验指导才能够勉强完成实验，其实对实验的原理并没有完全理解和掌握。此外，因为操作过程不连贯，导致试验耗时长，完成后学生并没有掌握相关专业知识。

其次，由于传统教学模式需要教师使用约一半的课时进行讲授，导致学生真正实践的时间较少。传统教学模式的主导者是授课教师，教师用讲授的方式告诉学生用什么材料做什么实验，最终获得什么样的实验结果，学生在整个教学过程中以记忆和模仿为主，有的学生表现积极就能够更快接受知识，获得更多的操作机会；有的学生理解较慢，操作过程中需要不断重复，到课堂结束可能都没有完成一次完整的实验，这进一步打击了学生的信心，也就导致对本门实验课失去学习兴趣。

最后，传统教学模式考核方式单一。传统教学模式的考核方式一般以出勤和实验报告的完成度为准。实验报告的内容与教师上课讲授内容基本一致，学生只需要参照教师PPT和实验指导就能够完成，有的同学写的整齐成绩就会相对较高，有的同学书面不整洁成绩就会相对较低，但单纯的考核出勤和实验报告的完成程度，不考核学生对于知识的理解程度和实验操作能力，并不能够真实反应学生是否已经接受到相关知识并能够在未来的学习生涯中将其应用。

2 建立“翻转课堂”实验教学模式

“翻转课堂（The Flipped Classroom）”的教学模式源于美国，是目前最流行的教学模式之一[2]。该模式将学习的主动权交还给学生，打破教师上课讲授，学生下课完成作业的传统教育模式。课前学生需要利用网络，通过视频，资料及讨论的方式对课程内容进行预先学习，上课过程中老师对学生学习过程中遇到的问题进行答疑，组织小组讨论并指导学生完成作业。这种新型的教学模式能够有效提高学生的学习兴趣和学习积极性。传统的微生物实验教学中，教师进行讲授及实验操作演示，学生只是实验操作的模仿者和重复着，很少有学生能够思考实验设置的意义和结果判定的原理及方法[3]。针对兽医微生物实验教学过程中存在的问题，构建了基于“翻转课堂”混合教学模式，以提高学生在实验教学过程中的参与度，激发学生学习兴趣，有效改善教学质量。

本次教学研究以17级动物医学专业1班（29 人）、2 班（29 人）、17 级动物医学（兽医公共卫生方向）1班1组（31人）和17级动物医学（兽医公共卫生方向）1班2组（32人）共121位同学作为授课对象，其中17级动物医学专业1班（29人）（记为1组）和17级动物医学（兽医公共卫生方向）1班2组（32人）（记为4组）进行翻转课堂教学（实验组）；17级动物医学专业2班（29人）（记为2组）和17级动物医学（兽医公共卫生方向）1班1组（31人）（记为3组）进行传统讲授方式教学（对照组）。其中实验组1组男生13人，女生16人，4组男生20人女生12人；对照组2组男生17人，女生13人，3组男生17人，女生14人，实验组和对照组学生性别构成比（χ2=0.033，P=0.856）无统计学差异。两组学生上学期平均成绩分别为试验组 1 组（77.3±6.29）分，4 组（78.12±12.29）； 对照组 2 组 （76.09±3.96），3 组 （79.24±9.03）分，两组之间差异无统计学差异（t=0.019，P=0.985）。选取兽医微生物实验中肠道菌分离鉴定的综合性试验，进行教学方法探索，并对教学结果进行分析和评价，探索该种新型的教学模式在兽医微生物研究中的应用效果，为后续更好的提升教学效果提供基础。

2.1 课前准备学习材料

设计与收集与实验相关的学习材料，制定学生学习目标任务。首先构建课程PPT，内容主要包含本次实验的实验目的和实验方法，结果的判定方法等，同时提供参考文献或书目供学生自主学习。然后录制操作视频文件，视频文件主要针对实验操作过程中应重点注意的方法，以便学生提前熟悉操作方法。以上材料通过“优慕课”向实验组授课班级发布教学任务。通过QQ群告知学生可选择的实验材料，本次实验提供的实验材料为新鲜兔粪，目标分离的肠道微生物为大肠杆菌、沙门菌和志贺菌，实验室提供普通肉汤培养基进行细菌的培养；提供麦康凯固体培养基预混粉末，SS琼脂预混粉末和伊红美蓝琼脂预混粉末三种鉴别培养基进行分离培养；提供革兰染色相关染料进行分离细菌的染色镜检；提供三糖铁琼脂、糖发酵管、MR、VP试验、硝酸盐还原试验、柠檬酸盐利用、硫化氢试验及吲哚试验等生化鉴定培养基进行分离细菌的鉴定。要求学生充分利用互联网等资源进行阅读、查询，引导学生进行深入的课前自主学习和准备。

2.2 学生自主学习

学生在课前利用网络教学资源进行自主学习，是翻转课堂成功的关键。本次探索要求翻转课堂组学生认真学习教师已发布学习内容，并利用各类网络资源阅读查询相关实验方法及原理[4]。本次实验为综合性试验，要求学生对兔肠道中的常见微生物进行分离培养与鉴定。要求学生通过通过自主学习列出详细的实验计划，内容应包含实验材料准备方法，实验详细操作过程，结果判定方法等。学生在自主学习过程中对疑难之处进行标记，并在小组内进行讨论，随后将疑难之处及讨论结果通过QQ、微信、邮箱反馈给教师，教师根据学生反馈及时调整课堂教学的计划和目标。

2.3 课堂学生教师角色互换

在课堂上，教师是教学活动的设计者、组织者和参与者；学生则是教学活动的实施者，通过相互交流、协作和试验实施等一系列探究活动，分析和解决问题。教师根据学生课前学习反馈的问题进行教学引导，并对学生提交的实验计划进行点评，及时指出其中不合理及错误的地方，并给予解决方案[5]。同时对操作过程中学生难以理解和操作的方法进行示教演示，以帮助学生更好的完成试验内容。本次实验计划学时为8学时，由于学生已经对实验内容进行了自行学习，因此授课过程使用学时约0.5学时，讲授同时对相关实验操作进行示教，讲授后学生即可开始自行操作，这样能够留给学生大量的讨论和实践操作时间。1个授课班的学生随机分为5个小组，小组内讨论，根据自己查阅的资料及教师的讲解对实验方案加以修改和优化，并以小组为单位进行试验操作，选择并实验培养基，对新鲜兔粪中的肠道微生物进行分离培养，挑取目标菌落进行镜检和纯化，并对纯化后的菌株进行生化鉴定，最终判定是否成功分离获得目标菌株。试验过程中要求学生严格遵守实验室操作规范，树立无菌操作的观念，建立细菌“种”的“群体概念”，将学过的微生物学实验技术应用于未知菌的鉴定，并对未知菌的鉴定程序及技术方法进行分析讨论，同时要求学生及时准确的做好实验记录，最后写出实验报告，并对结果进行分析讨论。

2.4 传统模式教学组教学方式

传统模式教学组不进行课前学生自主学习引导，仍采用教师上课讲授，实验示教演示，学生听课学习的教学模式。教授过程中详细告知学生培养基的选择与配制方法，细菌的分离鉴定方法，学生听课后根据自己的理解列出实验操作计划，并根据操作计划进行实验。由于学生无前期自学过程，对实验内容不够熟悉，需要教师授课约1～1.5学时对内容进行详细的讲解。同样将1个授课班的学生随机分为5个实验小组，根据教师的讲解及自己的理解列出实验方案，并以小组为单位进行实验。在实验过程中同样要求学生严格遵守实验操作规范，树立无菌操作观念，做好实验记录，整理获得实验报告，并对实验结果进行分析讨论。

2.5 教学评价

为进一步激发学生学习动力和完善兽医微生物实验教学评价体系，根据教学情况，制定了本次教学研究的的教学评价体系，成绩主要分为自主学习成绩（实验计划成绩）、实验操作成绩和实验报告成绩三部分。其中试验计划成绩与实验报告成绩均为纸质版作业，教师进行盲评给分，实验操作成绩包括学生的完成用时及完成度。“翻转课堂”教学组成绩主要分为自主学习成绩（实验计划成绩）、实验操作成绩和实验报告成绩均为100分制。翻转课堂教学组最终成绩=自主学习成绩（实验计划成绩）×40%+实验操作成绩×30%+实验报告成绩30%。传统模式教学组成绩主要分为实验计划、实验操作成绩和实验报告成绩三部分，三部分成绩均为100分制，最终成绩=实验计划×40%+实验操作成绩×30%+实验报告成绩30%。对评价结果进行统计学分析。

3 结果与讨论

分别对学生的实验计划、实验操作及结果报告进行评分，并对评分进行生物学统计和分析，结果见图1。翻转课堂教学组实验计划的平均成绩分别为 1 组 79.13±6.70、4 组 79.68±6.60，传统方法教学组实验计划的平均成绩分别为2组79.48±7.23、3 组 79.20±7.08，不同教学组间实验计划平均成绩并无明显差异，说明学生可以通过自主学习完成实验设计，并合理安排实验进度。翻转课堂教学组实验操作平均成绩分别为1组85.34±6.15、4 组 85.63±7.04，传统教学组实验操作平均成绩分别为 2组75.34±7.65、3组74.03±7.34，翻转课堂教学组实验操作平均成绩成绩显著高于传统教学组，说明学生在自主学习过程中已经对实验操作技能有了最基本的认识和了解，并且对实验过程有了一个初步的认知，通过进一步观察教师课堂讲授和示教能够快速接纳并运用于自己的实验操作中，因此在实验过程中能够形成一个连贯的试验体系，合理安排各项实验时间，有效提升了实验用时和完成度。而传统教学组的同学仅通过聆听教师讲授和观察教师课堂演示进行实验进度安排，并未形成自己连贯的实验体系，需要在实验过程中不断确认每一步的操作方法，会耗费大量的时间，也常常会出现操作失误而返工，这也造成了实验用时长和完成度较差。翻转课堂教学组实验报告平均成绩分别为1组 86.72±6.98、4 组 87.81±6.72，传统教学组实验报告平均成绩分别为 2组 78.79±4.86、3组77.90±4.54，翻转课堂教学实验报告平均成绩组也高于传统教学组，表明在前期自主学习过程中，学生已经基本掌握各实验的方法及原理，在听讲过程中能够第一时间将教师讲授的内容进行总结归纳，这有效帮助学生更好的对实验结果进行理解和判断，并对观察到的结果进行分析，正确判定实验成功与否，最终写出完整且有据的实验报告。经计算，翻转课堂教学组的最终平均成绩分别为 1 组 83.41±6.15、4 组 84.13±6.30，传统教学组最终平均成绩分别为2组78.38±6.11、3组77.65±5.44，翻转课堂教学组最终平均成绩高于传统教学组。以上结果表明，将翻转课堂教学模式运用于兽医微生物实验教学中，能够有效提高学生的学习兴趣和对知识及技能的掌握能力。这种“课前自主学习+课堂深度互动”的新型教学模式，能够效利用宝贵的课堂时间，让学生能够有更充足的时间完成实验操作并进行思考和讨论[6]。“课前自主学习+课堂深度互动”的教学模式能够有效提高兽医微生物学实验课堂教学效率，学生提前自主学习能够缩短授课学时，教师讲授时只需要对学生设计不合理及错误的地方进行纠正，并给予解决方案即可，能够让学生有更多的时间进行自我实践，能够在有限的课时中掌握微生物学实验的操作技能，有效解决了本门课程课程内容繁多，课时数有限，学生学不会就下课的问题，“翻转课堂”作为一种新型的教学模式，从本质上强化了学生作为学习者的主导地位，体现了深度学习的思想，彰显了混合式教学的优势，推进了个性化教学的实践[5]。《教育信息化十年发展规划（2011～2020年）》指出：利用信息技术开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学，鼓励发展性评价，探索建立以学习者为中心的教学新模式，倡导网络校际协作学习，提高信息化教学水平[7]。将“翻转课堂”应用于以实践操作为主的兽医微生物学实验教学中，能够使学生在学习过程中具有更强烈的责任感，更好的帮助学生完成自主学习和知识内化，促进课堂教学的顺利开展，最终提高教学质量。

图1 成绩分布统计图