组织学实验课多种教学模式的尝试与效果分析

吴 薇，仇文颖，钱晓菁，徐园园，陈咏梅*

中国医学科学院基础医学研究所 北京协和医学院基础学院 1.人体解剖与组织胚胎学系；2.基础医学国家级实验教学示范中心，北京 100005

组织学是利用显微镜研究机体微细结构及其相关功能的科学,是一门形态科学。作为一门重要的医学基础学科,组织学对于学生学习后续的生理学、病理学及其他医学知识具有重要的支撑作用。组织学教学分为理论教学与实验教学2个部分。实验课上学生观察切片,掌握其“形”,是理论教学的有力补充与验证。提高实验课教学质量,对于组织学教学具有重要意义。因此,本学系在实验课中开展了多种教学模式的探索。

传统的组织学实验教学模式是以学生直接在显微镜下观察切片、老师巡回答疑为主要的一种形式,这种方式下老师无法面面俱到,难免顾此失彼。而且受实验室空间和授课时间的限制,学生无法随时随地观察切片。随着网络技术的飞速发展和计算机模拟技术的日渐完善,不受时空限制的虚拟教学日渐成为教学改革的一个重要方向。国内外多所大学已经建立了多种虚拟教学平台,本学系也建成了组织学虚拟切片网站(网址:http://222.28.160.201)。Moodle (modular object-oriented dynamic learning environment,交互式自主学习环境) 是一款开源教学管理软件框架,是国际上广泛应用的教学管理系统之一。北京协和医学院基础学院自2019 年开始推广以Moodle 为基础的“协和课程”信息化平台(Moodle平台,网址:http://moodle.sbm.pumc.edu.cn)。2020年新冠病毒感染(COVID-19)期间,针对学生无法返校的问题,本学系利用虚拟切片网站及Moodle平台,尝试开展了实验课线上教学模式,圆满完成了2017级临床医学专业(八年制)学生的教学任务,学生满意度很高[1]。但是,这种远程教学也遇到了网络卡顿及无法充分讨论的问题,这也是学生最希望改进之处。鉴于此,本研究吸取2020年的经验及学生建议,在2021年春季学期2018级临床医学专业(八年制)学生的组织学实验教学中,尝试采用了“线上+线下”结合的混合式教学模式。课程结束后,设计调查问卷,收集学生的反馈意见;汇总不同教学模式下的2015—2018级《组织学》实验考试成绩并进行了分析比较,以期对不同模式的教学效果进行评价。

1 材料与方法

1.1 研究对象

北京协和医学院临床医学专业2015～2018级八年制医学生,其中2015级75名学生,2016级77名学生,2017级84名学生,2018级72名学生。

1.2 研究方法

1.2.1 教学模式

1.2.1.1 2015～2016级八年制医学生:采用线下教学,学生根据实习指导,在实验室中利用显微镜独立观察切片,教师巡回答疑;

1.2.1.2 2017级八年制医学生:采用分组线上教学,开展“问题引导下的小组互助学习”[1];

1.2.1.3 2018级八年制医学生:采用线上-线下结合教学,实验课包括线上+线下两部分,分成课前、课中、课后3个阶段:

实验课前:教师更新并扩充虚拟切片库,对每张虚拟切片进行标注,圈定需学生重点观察的范围,并在其中标记典型结构,上传并更新虚拟切片库(图1);制作与每个圈定范围相对应的问题列表,汇集成与每节课匹配的课堂作业,同时配套《协和组织学实习指导和图谱》,形成实验课文件包,上传至 Moodle 平台(图1),供学生课前下载使用。提前将学生按4～5人为一个学习小组分组,开展问题引导下的小组互助实验学习。

图1 Moodle教学模块与虚拟切片标注示意

实验课中:实验课的前1/2课时,学生远程访问虚拟切片库,在《协和组织学实习指导和图谱》及作业中问题的引导下,首先个人独立完成作业,然后开展小组内讨论,并记录小组讨论无法达成共识的问题。后1/2课时主要用于线下集中讨论、答疑及显微镜看片。主讲教师通过实验室互动系统共享虚拟切片,随机抽取小组回答作业中的问题;教师可以随时根据画面追加圈定范围外的问题,学生有问题也可以随时指出,或共享画面,开展全班讨论。之后是自由答疑环节,学生可自由提问,开展讨论,主讲教师补充答疑。最后是显微镜下看片环节:学生根据实习指导,自主观察组织切片,寻找相关的结构,并理解结构之间的关联性。这一环节尤其强调形态与功能相结合,强化学生对于形态与功能相适应的认知。课程结束前,教师布置一项作业,要求学生在显微镜下找到相应的结构,利用显微拍照系统拍照、正确标注,并当堂提交作业。这也可以作为学生科研训练的一部分,为今后撰写科研论文的作图打下基础。

实验课后:实验课结束后的当晚12点前,要求所有小组通过E-mail提交一份小组课堂作业;教师评阅作业并反馈;每2次实验课后利用Moodle平台开展1次小测验,作为形成性评价的一部分[2]。试卷中的共性问题会及时反馈所有学生。

不同教学模式下组织学理论课与实验课的学时及占比相同,考试题型及成绩评价采用同一系统。

1.2.2 考核方式:课程结束后,实验考试作为学生期末考试的一部分。实验考试由看图识结构、虚拟切片找结构两个部分组成。其中,识图题20分,虚拟切片找结构10分,共计30分。

1.2.3 问卷调查:课程结束后,发布问卷调查,了解学生对教学的满意度和意见、建议。

1.2.4 不同教学模式下实验课成绩差异分析:收集汇总2015级至2018级临床八年制学生“组织学”期末实验考试成绩。分为线下组(2015级+2016级),线上组(2017级),线上线下混合组(2018级),分析比较不同组间实验成绩差异。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 学生评价

课程结束后,通过问卷星发放调查问卷(表1)。2018级学生全班共72人,回收有效问卷56份,回收率77.8%。调查结果显示:学生对实验课线上及线下部分的满意度(满意+很满意)分别为98.21%和96.43%(图2)。91.07%的同学认为小组学习的效果好于或远好于独立学习,5.36%的同学认为小组学习与独立学习效果没有区别,3.57%的同学认为小组学习效果稍逊于独立学习。69.64%的同学更愿意观察虚拟切片,14.29%的同学更愿意观察玻璃切片,16.07%的同学认为2种方式没有区别(图3)。在实验课全班集体讨论前,同学独立观察切片所花费的时间有所不同,8.93%的同学小于1 h,39.29%的同学花费时间在1～1.5 h之间,46.43%的同学花费时间在1.5～2 h之间,5.36%的同学所需时间大于2 h。对实验课的建议主要集中在:1)提供更丰富的虚拟切片;2)提高虚拟切片清晰度。

表1 2018级临床医学(八年制)对组织学实验教学反馈的调查问卷

图2 2018级(线上线下混合组)学生对实验课满意度调查

图3 切片偏好度(A)和小组学习与独立学习偏好度(B)调查

2.2 对实验成绩的影响

分别统计各模式下识图题、虚拟切片题得分及总成绩。不同教学模式下学生实验课成绩平均分如表2。统计发现,各组之间识图题、虚拟切片及总分的分布均存在差异(P<0.05)。两两比较发现,线上线下混合组识图题、虚拟切片部分的成绩显著高于线上组(P<0.05);线上线下混合组实验课总分显著高于线下组、线上组(P<0.05)。

表2 不同教学模式下实验课成绩统计

3 讨论

传统的组织学实验教学模式倚重个人独立学习,个别能力较差的同学可能很难及时找到重点结构,问卷调查中5.36%的同学看片时间大于2 h也证实了这一点,近七成的同学更愿意观察不受时空限制的虚拟切片;线下不同学生会问相似的问题,指导教师数量有限,指导效率偏低。线上开展的“问题引导下的小组互助学习”[1],受到九成以上的同学好评,认为小组学习的效果好于或远好于独立学习,这种问题为导向的模式使得学生学习的主动性提高,小组互助学习的模式让许多重复性问题得以在小组内解决,提高了上课的效率。但由于虚拟切片存在数量有限、多样性不足、清晰度不及显微镜下观察、线上教学存在网络卡顿、互动不足等问题,共同导致了线上实验教学学生成绩低于线下。

而线上线下结合的混合式教学模式,线下实验讨论课以个人→小组→全班讨论的方式循序渐进,同学认为比较有趣,愿意积极、主动思考问题、参与讨论,解决了线上讨论深度不够、讨论不够及时的问题;线下集中讨论也可以规避大量学生同一时间登录网站所造成的网络拥堵问题;授课教师的延伸追加问题,使学生视野更广,不再受限于切片圈定范围,有利于形成对切片的全貌认知。课中显微镜下观察实物切片的环节,既丰富了学生观察的切片数量,解决了虚拟切片多样性及清晰度的问题,同时锻炼了学生运用显微镜的能力,为日后科研作图打下了基础。学生实验成绩高于完全线下或线上的教学模式,提示混合式教学取得了相对最好的教学效果。研究结果也与其他在基础及临床医学教学中应用混合式教学的结果相一致[3-5]。

线上线下混合式教学模式融合了小组互助学习与问题为导向的学习模式,更符合成人学习的认知理论[6],可以激发学生主动学习,相互交流[7]。混合式教学的线下实验课拆解为课前、课中、课后3个部分,实际上已演变为翻转课堂讨论课,更加促进了学生的自主学习[8]。在此基础上,进一步完善虚拟切片库,探讨更合理的线上线下混合式教学模式,有助于进一步提高组织学教学质量。