翻轉課堂+病例教學在病理生理學實驗教學中的探索

張 陽,趙海燕,王世全,王俊亞,張冬梅,馬建慧,劉 丹

(首都醫科大學燕京醫學院臨床醫學學系, 北京 101300; △通訊作者)

病理生理學是學生畢業之后從事臨床工作及職業發展中必備的知識與技能,有“小內科”之稱。培養醫學生臨床分析能力是本課程重要的教學目標和任務[1]。病理生理學以患病機體為對象,研究疾病發生、發展的規律和機制,學習過程與生理學、生物化學、解剖學、免疫學等多門基礎學科緊密聯系,授課過程中主要討論在疾病中可能出現的共同的、成套的功能代謝變化,故病理生理學在基礎學科中起“強化作用”,是基礎與臨床中間的“橋梁”[2]。

1 在病理生理學教學中開展翻轉課堂的必要性與可行性

2019年,臨床執業醫師資格考試大綱正式出版,病理生理學成為國家臨床執業醫師考試科目,在臨床執業醫師考試的兩個階段均有對病理生理學內容的考查,這凸顯了病理生理學在臨床工作中的重要性。

病理生理學的教學內容中處處充滿著辯證,比如損傷與抗損傷,因果交替,整體與局部相互關聯等。學生在學習中要善于追根求源,反復推導,融會貫通。傳統課堂受時間和形式的限制,呈現出教學手段單一,內容陳舊,教師個性與特色缺乏等特點[3]。在教學手段上,傳統課堂通常采用“滿堂灌”的形式,給予學生思考時間短,對于所授知識被動接受,不利于學生掌握基礎知識、提高學習積極性和自主性。而翻轉課堂是一種將一門課程的標準課程內容和作業內容“顛倒”或“翻轉”的教學模式,強調以學生為中心,教師是學習的引導者[4]。這一教學模式為學生提供多樣化學習途徑和學習空間,將多種教學方式相結合,實現了資源共享,增加了學習的信息量。

實驗教學是病理生理學教學體系的重要組成部分,也是訓練學生基本實驗技能、培養學生實踐和創新能力、提升綜合素質的重要途徑[5]。采取翻轉課堂+實驗教學模式有助于知識的學習與掌握。

以我學院為例,在臨床醫學(五年制)專業的培養方案中,病理生理學學時為54學時,其中理論學時42學時,實驗12學時,故在理論課教學中通常采用的是傳統課堂模式。就該模式而言,存在不足有:①知識傳遞以教師講授為主,授課內容多且枯燥;②無法調動自主學習的積極性[6]。所以為了解決理論學時有限的問題,我們選擇在實驗課中開展基于病例討論的翻轉課堂,實驗課的時間和空間及設備得到充分利用,有以下幾點作為支持:①病理生理學實驗開設于生理實驗之后,學生有動物實驗操作基礎;②生物機能實驗系統(BL-420N)及醫學機能虛擬實驗室系統作為支撐,合理安排線上、線下實驗內容,以擴展教學深度和廣度,發揮虛擬仿真實驗作用,幫助學生預習、復習和拓展實驗內容,提高機能實驗課效果[7]。同時有助于實驗過程中的4Rs原則的實施,符合科學和倫理的發展方向[8,9];③教師和學生均能熟練應用云班課,基于云班課可以實現課前翻轉學習、答疑討論、問題收集及課后理論知識應用性探究、課堂實施效果評價等[10];④病理生理學實驗通常在理論課進行到后半段時開課,為翻轉課堂實施提供了足夠的理論支持;⑤所選病例與實驗內容聯系緊密,有助于更好理解實驗結果及檢測指標。以上為翻轉課堂的實施提供了可行性。

本文以家兔酸堿平衡紊亂模型復制及搶救為例,探討如何進行教學設計,以實現翻轉課堂、病例討論和實驗課的有效結合。

2 病理生理學實驗教學設計

2.1 學情分析

2.1.1 學生已有的認知基礎和經驗分析 我學院五年制臨床醫學專業病理生理學課程在第四學期開課,學生已經具備基礎醫學知識,有獨立操作動物實驗的基礎且病理生理學實驗在理論課后程開設,故通過虛擬實驗復習實驗操作、提前布置病例開展翻轉課堂等具備可行性。二年級臨床專業學生僅具備醫學基礎知識,未進行過臨床的系統培訓。教師在選取病例時應緊密圍繞知識點,以常見病、慢性病等為主并對病例內容進行合理化調整。

2.1.2 學生特點及可能遇到的困難分析 當今大學生具有較高的信息化素養,善于通過現代化手段獲取信息,再結合云班課提供的材料、視頻及已學知識等,可完成教學安排上的內容。但學生也有個體差異,有的學生樂于發言,在課堂上進行展示,也有的學生更愿意從事準備工作,故教師要在分組、課堂組織等方面設計有趣環節,通過團隊協作,展現學生的各自優點,也要對團隊內分工做出適當調整,鼓勵學生積極發言。

2.2 教學內容

酸堿平衡和酸堿平衡紊亂屬于基本病理過程,是教學過程中的重點內容和難點內容[11]。教學內容邏輯性強,與基礎知識和臨床應用緊密聯系,本章中概念、原理、檢測指標、判斷酸堿平衡紊亂的公式等比較抽象,可以通過臨床案例分析,使學習過程成為一個人人參與的創造實踐活動,加強學習興趣[12]。病例中呈現的抽象檢測指標在實驗得到具體體現,理論與實驗的結合使這部分知識更加形象,可以激發學生學習興趣,提高對所學知識的理解和記憶[13],有助于培養學生運用基礎理論知識分析解決實際臨床問題的能力,實現學以致用的教學目的。

2.3 教學目標

學生通過復制酸堿平衡紊亂動物模型,觀察不同酸堿平衡紊亂時動物呼吸、血壓等功能變化及血氣變化;對臨床病例討論,學習結合病史(復制原理)及血氣指標進行酸堿平衡紊亂類型的判斷;設計搶救方案并闡釋其原理。

2.4 重難點分析

本實驗的重點是酸堿平衡紊亂模型、臨床病例討論,難點在于酸堿平衡紊亂的判斷(代償公式的應用)。

2.5 教學方法

利用微課、虛擬實驗室、云班課,采用翻轉課堂教學模式,課前教師將準備好的相關微課視頻、病例、學習任務等教學資源上傳到云班課。學生以小組為單位,利用課余時間自主學習相關教學資源,進行病例討論,結合病例梳理酸堿平衡紊亂理論課內容,未解決的問題可以在課余時間通過多途徑實現生生、師生互動。課上教師引導學生一起討論分析、解決問題,課后通過評價反饋,了解學生對知識的掌握程度和課程設計的滿意度。

3 課堂實施過程

教師以臨床醫學(五年制)學生為實驗對象。共計100人,其中對照組52人,研究組48人,翻轉課堂所涉及的活動,均以小組為單位進行,每組4-6人。

3.1 課前

教師于課前兩周將臨床病例和學習任務通過云班課發布,病例應該與理論課和實驗課內容緊密相連,簡單且針對性強,所選病例參考中南大學MOOC和王建枝等主編的《病理生理學學習指導與習題集》(第2版)。同時為了保障實驗課操作部分高效進行,提前發布實驗操作微課視頻,包括哺乳動物手術操作和實驗儀器鏈接,開放虛擬實驗室及實驗室中已有的生物機能實驗系統。學生通過虛擬操作,完成實驗預習,鞏固基本操作,強化實驗過程中的注意事項。

學生接到學習任務后可通過教學課件、教材、網絡視頻,針對性地復習相關教學內容,通過組內和組間交流完成學習任務單內容和任務分析,記錄學習過程中遇到的難點、疑點,以便在課堂上師生交流討論。

3.2 課中

課程的進行過程主要分成兩個階段,第一階段病例討論,第二階段實驗操作。

在第一階段中,小組代表以PPT形式進行匯報,展示病例分析情況。該部分共準備3個病例,難易程度逐層遞進。病例中涉及混合酸堿平衡紊亂類型判斷。該部分內容在教學大綱中為自學內容,但作為臨床專業學生,混合型酸堿平衡紊亂類型判斷是臨床實踐中切實面對的問題,因考慮到理論課受時間和空間限制,故在實驗課中,這部分教學內容作為重點被凸顯出來。教師以簡單病例為切入點,通過學生間進行提問并展開討論,通過生生互動、師生互動運用知識來解決提出的疑難問題,對3個病例展開討論。該過程中教師主要起引導作用。教師最后選擇難度最大的病例再次分析,其主要目的是:①展示病例中關鍵信息提取;②展示如何判斷原發是呼吸還是代謝性的酸堿平衡紊亂;③根據代償公式,確定是單純型還是混合型酸堿平衡失調。

第二階段為實驗操作階段,由學生代表將討論結果、相關知識點、實驗操作要點及注意事項進行總結,教師予以補充。根據實驗要求,學生分別復制代謝性酸中毒、代謝性堿中毒、呼吸性酸中毒、混合酸堿平衡紊亂模型,結合病例討論觀察實驗指標變化趨勢,并分析引起變化的原因、代償方式和探討所給予的搶救方案的設計原理。

3.3 課后評價及反思

3.3.1 成績評價 在期末考試中,研究組與對照組采用相同的試卷,均增加病例分析2題(與實驗課選用內容和考點無重復),每題2-3問,判卷采用流水判卷形式,共計20分。本文采用SPSS 21.0軟件對統計結果進行分析,等級計量資料以均數±標準差表示,其中對照組平均分為(14.58±2.17),研究組平均分為(17.10±2.82),通過Welch’s correctiont檢驗,P<0.01,有統計學意義。

3.3.2 問卷調查 教師向研究組48名學生發放調查問卷,回收有效問卷45份。結果顯示,多數學生認可翻轉課堂+病例討論的混合教學模式,認為該模式既能充分利用實驗課時間,又有助于提升自己對知識的掌握程度,提高學習的積極性和自主性,滿意度達98%以上。

3.3.3 課后反思 教師比較對照組和研究組兩組病例分析題,差異具有統計學意義,說明通過翻轉課堂的病例分析有利于知識的理解和整合。學生角色從傳統課程中的“被動吸收者”轉向“主動構建者”,通過自助式學習,促進思辨和創新能力的互補增長[14]。問卷調查顯示,研究組學生從多方面對翻轉課堂+病例教學均給予肯定,但是部分學生認為提供的課前學習資料稍顯不足。今后,我們會在已有資料(病例、微課、網絡資源、實驗操作視頻及虛擬實驗室)的基礎上,提供更多的資料,例如更符合實際情況的臨床病例、科學前沿、文獻等,供學有余力的學生進行選擇性閱讀。翻轉課堂以多種教學方法+生動的案例為基礎,結合精心設計的問題,突出重點和難點,雖然可以在教學中取得滿意的教學效果,但在過程實施中也有學生接納程度不一、教師輔導需要加強等問題需不斷解決與完善[15,16]。

現代科學技術的發展為混合式教學提供了機會,通過“互聯網+”、多媒體、大數據等技術突破時空限制,實現了“教”與“學”及“線上學”與“線下學”的銜接和互動,進一步提升教學效果,提高教學質量并推動實驗教學改革[17,18]。教師可以根據整個學習過程中學生的表現及評分進行學習情況分析,對各環節、各知識點進行評估,得出學生認知能力情況和知識點掌握情況,給出今后的學習建議或改善方向;學生可以在教師的引導下自主探索知識,而不是被動地接受知識,有效地提高了學習積極性,有助于積極投身于各類學科競賽之中[19,20]。病理生理學教學內容廣泛,授課學時有限,如何在有限的時間內將學生興趣與教學內容相結合,如何將教學重點由“教”向“學”轉化,是我們不斷進行教學改革嘗試的根本原因。實驗課與理論課相比,授課班級小且時間較為充裕,為翻轉課堂開展提供便利,病例討論緊密結合動物實驗結果觀察,讓枯燥的文字變得形象,豐富教學活動,使病理生理學教學真正“活”起來,實現了以學生為主的教育思想[21]。