翻转课堂+病例教学在病理生理学实验教学中的探索

张 阳,赵海燕,王世全,王俊亚,张冬梅,马建慧,刘 丹

(首都医科大学燕京医学院临床医学学系, 北京 101300; △通讯作者)

病理生理学是学生毕业之后从事临床工作及职业发展中必备的知识与技能,有“小内科”之称。培养医学生临床分析能力是本课程重要的教学目标和任务[1]。病理生理学以患病机体为对象,研究疾病发生、发展的规律和机制,学习过程与生理学、生物化学、解剖学、免疫学等多门基础学科紧密联系,授课过程中主要讨论在疾病中可能出现的共同的、成套的功能代谢变化,故病理生理学在基础学科中起“强化作用”,是基础与临床中间的“桥梁”[2]。

1 在病理生理学教学中开展翻转课堂的必要性与可行性

2019年,临床执业医师资格考试大纲正式出版,病理生理学成为国家临床执业医师考试科目,在临床执业医师考试的两个阶段均有对病理生理学内容的考查,这凸显了病理生理学在临床工作中的重要性。

病理生理学的教学内容中处处充满着辩证,比如损伤与抗损伤,因果交替,整体与局部相互关联等。学生在学习中要善于追根求源,反复推导,融会贯通。传统课堂受时间和形式的限制,呈现出教学手段单一,内容陈旧,教师个性与特色缺乏等特点[3]。在教学手段上,传统课堂通常采用“满堂灌”的形式,给予学生思考时间短,对于所授知识被动接受,不利于学生掌握基础知识、提高学习积极性和自主性。而翻转课堂是一种将一门课程的标准课程内容和作业内容“颠倒”或“翻转”的教学模式,强调以学生为中心,教师是学习的引导者[4]。这一教学模式为学生提供多样化学习途径和学习空间,将多种教学方式相结合,实现了资源共享,增加了学习的信息量。

实验教学是病理生理学教学体系的重要组成部分,也是训练学生基本实验技能、培养学生实践和创新能力、提升综合素质的重要途径[5]。采取翻转课堂+实验教学模式有助于知识的学习与掌握。

以我学院为例,在临床医学(五年制)专业的培养方案中,病理生理学学时为54学时,其中理论学时42学时,实验12学时,故在理论课教学中通常采用的是传统课堂模式。就该模式而言,存在不足有:①知识传递以教师讲授为主,授课内容多且枯燥;②无法调动自主学习的积极性[6]。所以为了解决理论学时有限的问题,我们选择在实验课中开展基于病例讨论的翻转课堂,实验课的时间和空间及设备得到充分利用,有以下几点作为支持:①病理生理学实验开设于生理实验之后,学生有动物实验操作基础;②生物机能实验系统(BL-420N)及医学机能虚拟实验室系统作为支撑,合理安排线上、线下实验内容,以扩展教学深度和广度,发挥虚拟仿真实验作用,帮助学生预习、复习和拓展实验内容,提高机能实验课效果[7]。同时有助于实验过程中的4Rs原则的实施,符合科学和伦理的发展方向[8,9];③教师和学生均能熟练应用云班课,基于云班课可以实现课前翻转学习、答疑讨论、问题收集及课后理论知识应用性探究、课堂实施效果评价等[10];④病理生理学实验通常在理论课进行到后半段时开课,为翻转课堂实施提供了足够的理论支持;⑤所选病例与实验内容联系紧密,有助于更好理解实验结果及检测指标。以上为翻转课堂的实施提供了可行性。

本文以家兔酸碱平衡紊乱模型复制及抢救为例,探讨如何进行教学设计,以实现翻转课堂、病例讨论和实验课的有效结合。

2 病理生理学实验教学设计

2.1 学情分析

2.1.1 学生已有的认知基础和经验分析 我学院五年制临床医学专业病理生理学课程在第四学期开课,学生已经具备基础医学知识,有独立操作动物实验的基础且病理生理学实验在理论课后程开设,故通过虚拟实验复习实验操作、提前布置病例开展翻转课堂等具备可行性。二年级临床专业学生仅具备医学基础知识,未进行过临床的系统培训。教师在选取病例时应紧密围绕知识点,以常见病、慢性病等为主并对病例内容进行合理化调整。

2.1.2 学生特点及可能遇到的困难分析 当今大学生具有较高的信息化素养,善于通过现代化手段获取信息,再结合云班课提供的材料、视频及已学知识等,可完成教学安排上的内容。但学生也有个体差异,有的学生乐于发言,在课堂上进行展示,也有的学生更愿意从事准备工作,故教师要在分组、课堂组织等方面设计有趣环节,通过团队协作,展现学生的各自优点,也要对团队内分工做出适当调整,鼓励学生积极发言。

2.2 教学内容

酸碱平衡和酸碱平衡紊乱属于基本病理过程,是教学过程中的重点内容和难点内容[11]。教学内容逻辑性强,与基础知识和临床应用紧密联系,本章中概念、原理、检测指标、判断酸碱平衡紊乱的公式等比较抽象,可以通过临床案例分析,使学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,加强学习兴趣[12]。病例中呈现的抽象检测指标在实验得到具体体现,理论与实验的结合使这部分知识更加形象,可以激发学生学习兴趣,提高对所学知识的理解和记忆[13],有助于培养学生运用基础理论知识分析解决实际临床问题的能力,实现学以致用的教学目的。

2.3 教学目标

学生通过复制酸碱平衡紊乱动物模型,观察不同酸碱平衡紊乱时动物呼吸、血压等功能变化及血气变化;对临床病例讨论,学习结合病史(复制原理)及血气指标进行酸碱平衡紊乱类型的判断;设计抢救方案并阐释其原理。

2.4 重难点分析

本实验的重点是酸碱平衡紊乱模型、临床病例讨论,难点在于酸碱平衡紊乱的判断(代偿公式的应用)。

2.5 教学方法

利用微课、虚拟实验室、云班课,采用翻转课堂教学模式,课前教师将准备好的相关微课视频、病例、学习任务等教学资源上传到云班课。学生以小组为单位,利用课余时间自主学习相关教学资源,进行病例讨论,结合病例梳理酸碱平衡紊乱理论课内容,未解决的问题可以在课余时间通过多途径实现生生、师生互动。课上教师引导学生一起讨论分析、解决问题,课后通过评价反馈,了解学生对知识的掌握程度和课程设计的满意度。

3 课堂实施过程

教师以临床医学(五年制)学生为实验对象。共计100人,其中对照组52人,研究组48人,翻转课堂所涉及的活动,均以小组为单位进行,每组4-6人。

3.1 课前

教师于课前两周将临床病例和学习任务通过云班课发布,病例应该与理论课和实验课内容紧密相连,简单且针对性强,所选病例参考中南大学MOOC和王建枝等主编的《病理生理学学习指导与习题集》(第2版)。同时为了保障实验课操作部分高效进行,提前发布实验操作微课视频,包括哺乳动物手术操作和实验仪器链接,开放虚拟实验室及实验室中已有的生物机能实验系统。学生通过虚拟操作,完成实验预习,巩固基本操作,强化实验过程中的注意事项。

学生接到学习任务后可通过教学课件、教材、网络视频,针对性地复习相关教学内容,通过组内和组间交流完成学习任务单内容和任务分析,记录学习过程中遇到的难点、疑点,以便在课堂上师生交流讨论。

3.2 课中

课程的进行过程主要分成两个阶段,第一阶段病例讨论,第二阶段实验操作。

在第一阶段中,小组代表以PPT形式进行汇报,展示病例分析情况。该部分共准备3个病例,难易程度逐层递进。病例中涉及混合酸碱平衡紊乱类型判断。该部分内容在教学大纲中为自学内容,但作为临床专业学生,混合型酸碱平衡紊乱类型判断是临床实践中切实面对的问题,因考虑到理论课受时间和空间限制,故在实验课中,这部分教学内容作为重点被凸显出来。教师以简单病例为切入点,通过学生间进行提问并展开讨论,通过生生互动、师生互动运用知识来解决提出的疑难问题,对3个病例展开讨论。该过程中教师主要起引导作用。教师最后选择难度最大的病例再次分析,其主要目的是:①展示病例中关键信息提取;②展示如何判断原发是呼吸还是代谢性的酸碱平衡紊乱;③根据代偿公式,确定是单纯型还是混合型酸碱平衡失调。

第二阶段为实验操作阶段,由学生代表将讨论结果、相关知识点、实验操作要点及注意事项进行总结,教师予以补充。根据实验要求,学生分别复制代谢性酸中毒、代谢性碱中毒、呼吸性酸中毒、混合酸碱平衡紊乱模型,结合病例讨论观察实验指标变化趋势,并分析引起变化的原因、代偿方式和探讨所给予的抢救方案的设计原理。

3.3 课后评价及反思

3.3.1 成绩评价 在期末考试中,研究组与对照组采用相同的试卷,均增加病例分析2题(与实验课选用内容和考点无重复),每题2-3问,判卷采用流水判卷形式,共计20分。本文采用SPSS 21.0软件对统计结果进行分析,等级计量资料以均数±标准差表示,其中对照组平均分为(14.58±2.17),研究组平均分为(17.10±2.82),通过Welch’s correctiont检验,P<0.01,有统计学意义。

3.3.2 问卷调查 教师向研究组48名学生发放调查问卷,回收有效问卷45份。结果显示,多数学生认可翻转课堂+病例讨论的混合教学模式,认为该模式既能充分利用实验课时间,又有助于提升自己对知识的掌握程度,提高学习的积极性和自主性,满意度达98%以上。

3.3.3 课后反思 教师比较对照组和研究组两组病例分析题,差异具有统计学意义,说明通过翻转课堂的病例分析有利于知识的理解和整合。学生角色从传统课程中的“被动吸收者”转向“主动构建者”,通过自助式学习,促进思辨和创新能力的互补增长[14]。问卷调查显示,研究组学生从多方面对翻转课堂+病例教学均给予肯定,但是部分学生认为提供的课前学习资料稍显不足。今后,我们会在已有资料(病例、微课、网络资源、实验操作视频及虚拟实验室)的基础上,提供更多的资料,例如更符合实际情况的临床病例、科学前沿、文献等,供学有余力的学生进行选择性阅读。翻转课堂以多种教学方法+生动的案例为基础,结合精心设计的问题,突出重点和难点,虽然可以在教学中取得满意的教学效果,但在过程实施中也有学生接纳程度不一、教师辅导需要加强等问题需不断解决与完善[15,16]。

现代科学技术的发展为混合式教学提供了机会,通过“互联网+”、多媒体、大数据等技术突破时空限制,实现了“教”与“学”及“线上学”与“线下学”的衔接和互动,进一步提升教学效果,提高教学质量并推动实验教学改革[17,18]。教师可以根据整个学习过程中学生的表现及评分进行学习情况分析,对各环节、各知识点进行评估,得出学生认知能力情况和知识点掌握情况,给出今后的学习建议或改善方向;学生可以在教师的引导下自主探索知识,而不是被动地接受知识,有效地提高了学习积极性,有助于积极投身于各类学科竞赛之中[19,20]。病理生理学教学内容广泛,授课学时有限,如何在有限的时间内将学生兴趣与教学内容相结合,如何将教学重点由“教”向“学”转化,是我们不断进行教学改革尝试的根本原因。实验课与理论课相比,授课班级小且时间较为充裕,为翻转课堂开展提供便利,病例讨论紧密结合动物实验结果观察,让枯燥的文字变得形象,丰富教学活动,使病理生理学教学真正“活”起来,实现了以学生为主的教育思想[21]。