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王梦令
, 梅汝焕, 厉旭云, 齐宏妍, 沈静, 陆源
浙江大学 医学院,杭州 310058
WANG Mengling, MEI Ruhuan, LI Xuyun, QI Hongyan, SHEN Jing, LU Yuan
中图分类号: G642.0
文献标识码: A
文章编号: 1006-7167(2017)05-0174-04
通讯作者:
收稿日期: 2016-05-12
网络出版日期: 2017-05-20
版权声明: 2017 《实验室研究与探索》编辑部 《实验室研究与探索》编辑部 所有
基金资助:
作者简介:
作者简介:王梦令(1967-),男,浙江绍兴人,博士,讲师;主要研究方向:药理学,实验教学。Tel.:18368885181;E-mail:ml_wang128@zju.edu.cn
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摘要
为探究实验课程的教学模式,对浙江大学生理科学实验课程进行在线课程、翻转课堂与现场实验结合的整体课程设计,以7级程度量表调查12个班、359名学生对课程设计和教学效果的评价。结果表明,学生对课程设计给予较高或高的评价,新的课程设计、教学内容和方法提高了学生的学习兴趣,促进了学生自主学习、主动学习。通过本课程学习,学生的自主学习能力、尤其是动手能力、实践能力、科技写作能力得到了显著提高,学生知识综合应用能力、实验设计能力、科学提出问题和解决问题的能力有较高程度提高。生理科学实验在线课程、翻转课堂与现场实验结合的课程设计和教学,提高了学生的综合能力和教学质量。
关键词：
Abstract
To explore the novel teaching pattern of the experimental course, a composite of online course with flipped classroom and on-site experiment is proposed, and was applied to physiological science experiments course in Zhejiang University. The effects of novel teaching pattern was evaluated by a 7 scale questionnaire survey conducted among 359 students from 12 classes. Statistical results showed that the students rated highly the course design and agreed that the novel teaching pattern improved students’ interest in learning, promoted independent learning and active learning. The study demonstrated that students’ self-learning ability, in particular, practical ability, scientific writing ability have improved significantly under the novel teaching mode. Students’ knowledge comprehensive ability, capability for experimental design, questioning and problem-solving skills in scientific research were improved as well. The teaching pattern of physiological science experiments composed of online courses, flipped classroom and on-site experiments improves teaching quality and students’ comprehensive ability.
Keywords：
近年国内高校对在线教学的建设、研究越来越重视,有大量的研究文章发表,但实验课程的在线教学比较缺乏,2016年1月从CNKI期刊数据库检索到与实验教学相关在线课程教学词文献37篇,其中,1篇为物理学实验应用MOOC教学[1]、1篇是计算机组成原理课程结合MOOC进行教学[2]、1篇介绍基础护理学将视频上传班级群进行教学[3],其余34篇为综述、技术、评价等类型文献[4-16]。而未见实验在线课程(包括:MOOC、SPOC等)的整体规划、设计、教学实践、效果评价等的报道。
实验教学与理论教学不同之处在于实验教学需要实验室、仪器设备、实验材料等硬件设施,更重要的是实验教学培养学生的动手、手脑并用、专业技能、团队合作等能力,这在单一的网络教学中难以实现,使“互联网+实验教学”成为一大难题。我校生理科学实验课程根据在线教学的特点,扬长避短,整体规划在线课程、翻转课堂与现场实验结合的教学,并进行实践,以期探究“互联网+实验教学”的解决路径。
生理科学实验实验是一门面向医学生的必修专业基础课程,课程整合了生理学、病理生理学、药理学、实验动物学、统计学等的学科理论、研究方法。课程128学时,16周完成。课程的教学目标是培养学生的基本科研技能和自主创新能力。课程先通过64学时的基本理论、基础性实验、综合性实验教学对学生进行基本科研知识、技能训练;之后的64学时用于学生的自主创新性实验教学。
课题组认为如果将原有的课程内容、教学模式“平移”到在线课程,对提升教学水平和质量的作用有限,于是决定根据在线学习的可移动性、重复性和碎片化学习等特点,规划设计课程,围绕核心内容,从广度、深度上进行拓展。
1.2.1 升级课程的教学目标
生理科学实验以动物为实验对象,实验首先对实验对象进行手术、离体器官、组织的制备,然后对实验对象施加各种处理因素,测定实验对象的效应指标,最后结果进行统计分析得出结论。实验涉及多学科知识、实验技术,过程复杂、时间长、技能要求高。为此,课题组根据课程的特点,在课程“三自主”教学基础上,提升课程的教学目标为“三知、三会、三能”。“三知”是学生通过在线课程自主学习后,进入实验室时,应知道实验怎么做,知道实验为什么这么做,知道实验的预期结果及相关的理论依据;“三会”是会自主完成既定实验,会综合应用相关知识于实验过程和结果分析,会在实验的基础上拓展应用实验方法和技术;“三能”是通过课程学习,提高自主学习能力、自主实践能力和自主创新能力。
1.2.2 在线课程总体规划设计
生理科学实验在线课程由课程导航、基本理论、基础性实验、综合性实验、创新性实验、仿真实验6个部分构成。课程导航是课程学习的指南,主要内容有课程概况、在线课程的学习方法和要求,学习评价方法等。基本理论为学生学习基础性实验、综合性实验和创新性实验相关的理论知识,主要内容有科研的基本程序、实验设计、数据统计、论文写作、实验动物、动物实验技术、常用仪器的原理和使用等。基础性实验有6项动物实验,综合性实验有5项动物实验。仿真实验38项实验,必做4项,仿真实验为开放性自主实验,学生可以在校网覆盖的任何场所自主完成。创新实验教学为往届教师专题讲座、学生的开题报告、论文答辩等的视频,以引导学生自主进行创新实验。实际创新实验专题讲座采用面授形式,创新实验课题由学生自主提出,竞争立项,立项课题由学生自主组织实施。
1.2.3 基础性实验、综合性实验的教学设计
基础性实验、综合性实验是课程的核心教学内容,教学目的是对学生进行科研基本的技能训练,为后续的自主创新实验打好基础。基础性实验、综合性实验在“研究性教学设计”的基础上,提升为基于问题的以实验设计为主线的设计,每个实验项目按下述内容设计,各部分是一个相对内容完整,并层层推进,以适应在线学习。
(1) 实验题目与探究。实验题目以科学问题或临床实际问题为切入点,提出实验要解决的问题,如:一块骨骼肌能提起自身重量几倍的问题?蟾蜍神经干双相动作电位为什么不对称?动脉血压的稳态是如何实现的?为什么肝损病人用药要减量?等等。针对实验题目进行理论探究,提出解决问题的假设与思路。
(2) 实验设计。根据解决问题的假设与思路,介绍如何查阅收集实验设计的资料及实验设计。实验设计的专业设计介绍受试对象、观察指标的选择及依据,观察这些指标所采用的实验方法和技术;处理因素的选择及依据,有哪些非处理因素及如何控制非处理因素。如何根据理论预测实验结果。实验设计的统计学设计介绍对照的设置及其目的;实验设计方法的选择;从数据资料性质、动物种类,观察指标的灵敏性设定样本数;采用的统计方法。实验设计各项内容向相关研究应用方面稍作拓展,以扩大学生的视野。
(3) 实验方案。在实验设计的基础上,进一步细化实验设计为具有可操作性的实验方案,主要内容有实验材料,仪器使用介绍(操作示范),动物处理(标本制备、手术等示范),观察项目及处理,数据测量、记录,结果的统计处理。
1.2.4 拍摄授课视频和建立在线课程网站
课题组组织教师按上述课程设计创作教案和课件,拍摄授课视频。建立在线课程网站,网站由课程导航、基本理论、基础性实验、综合性实验、创新性实验、仿真实验6个部分构成。每个部分由若干项实验项目组成。每项教学内容的资源有授课视频、课件、翻转课堂讨论题及规则、在线测验、学习要求、教材和参考资料。在线课程同时在校网和爱课程网运行,满足学生校内外学习的需要。
1.2.5 教学过程设计
课程教学过程采用在线课程、翻转课堂与现场实验相结合的教学模式。
(1) 翻转课堂讨论题。每项实验出10组讨论题并发布于在线课程网站。实验前的讨论题主要围绕实验怎么做、为什么这么做及实验结果的预测及理论依据,实验后的讨论题主要围绕实验结果的分析、机制及实验存在的问题。每组讨论题的讲解时间约5 min。
(2) 课前在线学习。课前学生须登录在线课程网站自主学习。要求学生围绕翻转课堂讨论题进行学习,实验小组共同完成讨论题的发言稿。每个学生要按要求撰写预实验报告。
(3) 实验前的翻转课堂。上课时,首先进行讨论题的抽签,抽签完毕进行实验前讨论。学生按讨论题题序上讲台进行讲解。学生讲解完毕,其他学生和教师提问,学生进行解答。最后教师点评,并对学生的讲解和表现评分。教师对学生讲解不到位的内容作补充讲解。
(4) 自主实验。实验前讨论完毕,学生自主进行实验,教师作技术性的指导。实验完成后,学生通过网络将实验数据录入到事先设计好的数据统计表中,统计结果自动生成。
(5) 实验后翻转课堂。抽到实验结果分析讨论题的学生,按序对实验数据统计结果进行分析,阐述结果合理性、结果的机制、实验存在的问题等。
(6) 实验总结。讨论结束后,教师作课堂总结。
(7) 课后作业。学生进一步对实验结果进行分析并按论文格式独立撰写实验报告。
1.2.6 学习评价的设计
课程的成绩为百分制。基本理论、基础性实验、综合性实验、仿真实验为60分,其中形成性评价为30分,终结性评价为30分。每次课满分为10分,累计后折算为30分。每次课的在线学习、讨论计2分,实验质量计4分,实验报告质量计4分。创新实验形成性评价30分,终结性评价10分。创新实验形成性评价中的创新实验项目申报书及开题报告、实验研究、研究论文及论文答辩各10分。终结性评价采用闭卷笔试。
2015年7月,在线课程上线。课程组将课程导航发送2015年秋冬学生选修生理科学实验课程的全体学生。课程于2015年9月15日开课,按上述课程设计进行教学实践。
2015年9月7日至2016年1月16日,学生登录次数18 835次(不包括爱课程网站访问量),生均52.5次,每次课生均登录5.8次。双休日、节日登录4 616次,占总登录次数的24.5%。超过50%的登录是在17时以后(见图1)。问卷调查统计结果,在线学习的主要时间段为晚间的学生为85%,生均每周在线学习时间为(5.24±2.17) h。这表明在线课程促进了学生课余的自主学习。
课题组编制了实验在线课程设计效果和教学效果量表,量表为七级程度量表,1至7分别代表程度很低、低、较低、适中、较高、高和很高。在课程教学结束后向学生发放359份调查表,回收358份。采用SPSS 20统计软件对量表指标进行统计分析,25项观察指标的决断值(CR)最小为4.1,低分组(27%)和高分组(73%)独立样本t检验,均有高度显著性差异(p<0.001),量表信度分析,可靠性统计量Cronbach’s Alpha为0.95。表明量表的各项指标具有良好的鉴别力和可信度。量表指标及统计结果见表1。
表1 课程设计和教学效果量表统计结果
| 1级 指标 | 2级 指标 | 观察指标 | CR | |
|---|---|---|---|---|
| 课程 设计 效果 | 接受 与适应 | 对本课程“在线课程、翻转课堂和现场实验的”教学过程设计的 接受程度 | 5.63±0.93 | 10.75*** |
| 对本课程的兴趣程度 | 5.57±1.00 | 13.00*** | ||
| 对“在线课程、翻转课堂”教学适应程度 | 5.34±0.96 | 9.50*** | ||
| 通过在线课程学习后,对教学内容的理解程度 | 5.52±0.83 | 11.19*** | ||
| 学习 压力 | 本课程的难易程度 | 5.63±0.99 | 5.91*** | |
| 本课程的教学要求高低程度 | 6.16±0.92 | 6.58*** | ||
| “在线课程、翻转课堂”的学习压力程度 | 5.72±1.10 | 4.10*** | ||
| 自主 程度 | 本课程学习达到的自主程度 | 5.88±0.85 | 10.59*** | |
| 本课程实验达到的自主程度 | 5.89±0.85 | 10.45*** | ||
| 教学 效果 | 实验 设计 效果 | “基于问题的实验设计”的实验教学提高学习兴趣的程度 | 5.47±1.04 | 11.49*** |
| “基于问题的实验设计”的实验教学提高观察能力的程度 | 5.57±1.02 | 11.45*** | ||
| “基于问题的实验设计”的实验教学提高探究能力的程度 | 5.78±0.98 | 11.47*** | ||
| 翻转 课堂 效果 | “翻转课堂”促进自主学习的程度 | 6.12±1.00 | 9.67*** | |
| “翻转课堂”促进主动学习的程度 | 5.98±1.09 | 10.17*** | ||
| “翻转课堂”提高表达能力的程度 | 5.51±1.17 | 10.91*** | ||
| 教学 效果 | 通过本课程学习提高自主学习能力的程度 | 5.88±0.94 | 13.90*** | |
| 通过本课程学习提高动手能力的程度 | 6.15±0.91 | 9.76*** | ||
| 通过本课程学习提高实践能力的程度 | 6.06±0.94 | 10.23*** | ||
| 通过本课程学习提高演讲表达能力的程度 | 5.17±1.14 | 11.98*** | ||
| 通过本课程学习提高撰写科学实验报告能力的程度 | 6.12±0.91 | 10.89*** | ||
| 通过本课程学习提高知识综合应用能力的程度 | 5.70±0.90 | 15.40*** | ||
| 通过本课程学习提高实验设计能力的程度 | 5.30±1.10 | 12.75*** | ||
| 通过本课程学习提高科学提出问题能力的程度 | 5.16±1.08 | 13.84*** | ||
| 通过本课程学习提高科学思考问题能力的程度 | 5.44±1.03 | 13.12*** | ||
| 通过本课程学习提高科学解决问题能力的程度 | 5.44±0.98 | 11.79*** |
从课程设计效果的接受与适应4项指标的统计结果看,学生对课程设计的接受程度、在线课程、翻转课堂教学的适应程度,对在线课程教学内容的理解程度均较高,对课程具有较高的兴趣度,这表明实验在线课程的内容设计和教学设计比较成功,达到了预期目标。
从课程设计效果的学习压力3项指标的统计结果看,课程难度较高、教学要求高、学习压力程度较高表明在线课程并未降低课程的难度和教学要求,仍然使学生保持一定的学习张力。量表的统计结果表明,课程的自主学习和自主实验程度较高,达到了课程设计促进学生的自主学习、自主实践的目的。
从调查量表的统计结果可以得出,本课程以科学或临床问题为切入点,基于问题以实验设计为主线的教学设计提高了学生的学习兴趣、观察能力和探究能力。翻转课堂的教学促进了学生自主学习、主动学习,提高了学生的口头表达能力。
通过本课程学习,学生的自主学习能力、尤其是动手能力、实践能力、实验报告的撰写能力得到了显著提高。这充分说明实验在线课程教学保证和提高了实验课程的核心教学目标。同时,学生知识综合应用能力、实验设计能力、科学提出问题能力、科学思考问题能力和科学解决问题能力得到较高程度的提高,但尚有改进和提高的空间。
MOOC、SPOC、微课等在线教育教学兴起了一场迅猛的“互联网+”的教育教学革命,必将引起教学模式、学习方式、人才培养模式、教学管理和教学评价等全方位的变革。如何迎接这一前所未有的变革是每一个教育教学工作者所面临的新课题。在线教学具有巨大的优势,但也存在诸多问题,如何实现在线课程与传统课堂的优势互补,克服传统教学和在线教学的弊端,既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又充分体现学生在线学习的主动性、互动性和创造性的“混合式教学模式”,如何充分利用现代信息技术推进课程内容和教学方式方法变革,优化教学设计,重塑课程体系,改革教学内容,探索线上线下互动融合式教学,调动学生学习的积极性、主动性和创造性,不断提高教学质量,使“互联网+”教育教学发生“化学”变化,使教育教学产生质的变化,提升教育教学的品质,这需要广大师生不断的探索、实践和完善。
The authors have declared that no competing interests exist.
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MOOC和PI相结合教学法在大学物理实验教学中的运用研究 [J]. |
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以系统能力培养为导向的计算机组成原理课程教学研究 [J].DOI:10.3969/j.issn.1672-5913.2015.21.003 URL [本文引用: 1] 摘要
针对目前国内大部分高校计算机 组成原理的课程体系缺乏系统性、教学内容及教学模式陈旧的现状,提出以培养系统能力为导向的教学方法和模式,阐述以课堂教学体系为基础、以梯度化实验教学 为支撑、将MOOC平台与SPOC教学模式相结合,以第二课堂为拓展的教学实施体系,实现系统能力培养的教学目标。
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| [3] |
小规模限制性在线课程在基础护理实验教学中的应用 [J].DOI:10.3969/j.issn.1001-5817.2015.04.050 URL [本文引用: 1] 摘要
目的：比较基础护理学实验教学中小规模限制性在线课程(SPOC)教学模式与传统教学模式的教学效果。方 法以某校高职二年级护理专业96名学生为对象，采用随机分班测验法，比较了一学期的 SPOC 教学模式与传统教学模式的教学效果。结果实验班考试成绩和教学评价均明显高于对照班，差异有统计学意义(P <0.01)。结论 SPOC教学模式能将教师的主导作用与学生的主体作用充分发挥出来，进而提高基础护理学实验课的教学效果。
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| [4] |
“遥感原理与应用”课程教学改革初探 [J].
针对目前在"遥感原理与应用"课程教学中存在的问题,对实验教学 内容、教学方法及实践环节的改革进行初步探索.兼顾教学内容的基础性和前沿性,结合案例教学,优化实践教学体系,并充分利用"慕课"等优质网络教学资源, 将有利于激发学生的学习兴趣,高效、灵活地掌握基础知识,提升基本技能,进而可持续地培养其专业素养.
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| [5] |
基于云计算技术的MOOC实践教学平台 [J].
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创新计算机实验教学,开启MOOC新时代 [J].
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基于MOOC的计算机硬件课程实验教学研究 [J].
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| [9] |
慕课时代功能学实验教学改革探索 [J].DOI:10.13754/j.issn2095-1450.2015.08.26 URL 摘要
慕课,一种新的网络在线教学模式,正在迅猛地冲击传统的教学模式,引发了教学方法、教学理念的改革,针对慕课教学的研究也日益增多。在这种背景下,文章探讨了在医学功能学实验教学中引入慕课教学的可能性及面临的问题。为更好地促进整合式教学,发挥网络虚拟教学在功能学实验教学中的作用,提供新的思路和方法。
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| [10] |
机械工程控制的虚拟仿真实验教学实践 [J].DOI:10.3969/j.issn.1002-4956.2014.07.029 URL 摘要
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容。该文分析了高校传统实验教学中存在的问题和不足，提出要改革实验教学内容、建立新型的机械工程控制基础虚拟仿真实验平台，以适应M OOC教学的需要。虚拟仿真实验教学建设应充分体现虚实结合、相互补充的原则，通过虚拟仿真实验达到提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低成本和风险，开展绿色实验教学的目的。
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| [11] |
MOOC环境下开放共享的实验教学研究 [J].DOI:10.3969/j.issn.1002-4956.2014.08.049 URL 摘要
围绕M OOC环境下高校实验教学如何扩大开放共享，针对实验教学的内容设计、虚拟实验技术的应用、实验教学网络化管理与运行平台进行了探讨。通过文献调研、现场 调研、数据收集等方法，以及现状研究与对策研究相结合，探讨了当前实验教学在M OOC环境中面临的问题和改革的方法，最后提出以云计算为支撑进行开放式实验教学平台建设的思路。
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应对“慕课”挑战,深化医学实验教学改革 [J].
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MOOC时代下的计算机实验教学探讨 [J].URL 摘要
MOOC存在波及范围广、花费低、资源丰富、操作灵活方便等优势，而这也使MOOC时代下教学事业发生了翻天覆地的变化。MOOC技术迅猛发展在教育模式、教育理念及教育体制等方面都有了巨大改变，但是该应用与研究却还是以理论方面居多。计算机是一门注重实践的课程，实践教学贯穿教学过程始终。假若MOOC无法解决计算机实验教学相关问题，MOOC发展势必会受到很大阻碍，或是不夸张的说MOOC发展的好坏也很大程度取决于实验教学。计算机实验教学为计算机教学主要环节，存在着独有特点，MOOC出现对于计算机实验教学既是机遇，也是很
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基于MOOC的基础医学实验教学改革的探索 [J].URL 摘要
MOOC(大规模在线开放课程)是近年兴起的新型教学平台,具有不同于传统大学教育特点与优势,具有广阔发展前景.文章结合大学基础医学实验教学本质和发展需求,提出如何将M00C应用于基础医学实验教学几点建议与方法,以探索M00C环境下新的实验教学模式和发展方向.
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基于MOOC理念的开放性实验教学 [J].
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MOOCs背景下的高校实验室工作探讨 [J]. |
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