醫(yī)學(xué)物理學(xué)混合式課程教學(xué)模式的構(gòu)建與實踐研究*

任 武，魏 歡，王淑婷，賈文慧，楊秀如，劉東華?，閆慧娟

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，河南省神經(jīng)傳感與控制工程技術(shù)研究中心，新鄉(xiāng)市智能康復(fù)設(shè)備工程技術(shù)研究中心 河南 新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453003)

1 引言

醫(yī)學(xué)物理學(xué)是物理學(xué)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實踐的物理學(xué)分支[1]，在教學(xué)實踐中占據(jù)著重要位置[2-3]。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀如下：Woo Milton K等人使用互聯(lián)網(wǎng)為工具，探索了醫(yī)學(xué)物理學(xué)實時交互式遠程教育[4];W.V.Mayneord對醫(yī)學(xué)物理學(xué)的教與學(xué)進行了探討[5];Jeannie H等人指出亞洲-大洋洲大學(xué)在醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程內(nèi)容、持續(xù)時間和學(xué)生概況方面差異很大，需要制定區(qū)域課程模式來統(tǒng)一標準[6];鐘洋等人就醫(yī)學(xué)物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容及方法等方面進行探討，旨在追求創(chuàng)新、加強應(yīng)用[7];李光仲等人將計算機模擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)過程，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)效率[8];王光昶等人將案例教學(xué)模式引入到《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程中，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的醫(yī)學(xué)人才[9]。

混合式課程教學(xué)已得到廣泛應(yīng)用，如厲旭云等探討了生理科學(xué)實驗課程線上、線下混合教學(xué)模式的學(xué)習(xí)效果，結(jié)果證明該模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實踐探究素養(yǎng)[10]；張策等人基于MOOC平臺，給出了重塑教與學(xué)關(guān)系的線上、線下課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)范式[11]；洪杰等構(gòu)建了基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式課程教學(xué)模式[12]；葛福鴻等對基于UMU互動學(xué)習(xí)平臺開展的某小學(xué)語文混合式教學(xué)進行了研究，驗證了混合式教學(xué)的優(yōu)越性[13]；郭艷燕對程序設(shè)計實驗課程進行混合式教學(xué)改革，實驗教學(xué)效果得到提升[14]；Usova等在混合課程結(jié)構(gòu)概念闡述基礎(chǔ)上，對混合課程的開發(fā)和實施提供了建議[15]。

綜上，國內(nèi)外關(guān)于醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)改革的研究并不多，混合式教學(xué)研究成果雖多，但在醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)物理學(xué)教與學(xué)中的應(yīng)用幾乎沒有，因此，有必要對醫(yī)學(xué)物理學(xué)混合式課程教學(xué)模式進行研究和探索。

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程在近十年發(fā)展中取得了不少成績[16]，但仍存在一定問題，如學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，兩極分化嚴重;教學(xué)內(nèi)容專業(yè)性強[17]，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;學(xué)時限制[18]，使學(xué)生不能深度學(xué)習(xí)鉆研;實驗課程以驗證性為主[19]，去在一定程度影響了學(xué)生工程實踐應(yīng)用能力。本文基于新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，將翻轉(zhuǎn)課堂融入醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)實踐的各個環(huán)節(jié)，以達到物理工程和醫(yī)學(xué)教育結(jié)合的目的[20]，為新時代培養(yǎng)“醫(yī)工融通”的復(fù)合型人才奠定基礎(chǔ)。

2 基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式課程教學(xué)模式

結(jié)合醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程特點，借鑒筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗，本文構(gòu)建了基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式課程教學(xué)模式。對于理論課，課前教師線上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，掌握基礎(chǔ)知識；課內(nèi)教師線下教學(xué)，以翻轉(zhuǎn)課堂為依托，采取多樣教學(xué)形式，促進對生對知識的內(nèi)化；課后歸納總結(jié)，拓展提升。對于實驗課，課前學(xué)生線上預(yù)習(xí)，課中實行“學(xué)生先做-老師再講”的翻轉(zhuǎn)模式，課后線上拓展與提升，考核采用新型考核模式。該體系將線上和線下、課內(nèi)和課外有機結(jié)合，在充分利用“超星學(xué)習(xí)通”平臺的基礎(chǔ)上，將翻轉(zhuǎn)課堂融入教學(xué)過程，有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步掌握科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力?；诜D(zhuǎn)課堂的線上線下混合式課程教學(xué)模式實施流程，如圖1所示。

圖1 基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式課程教學(xué)模式

2.1 線上學(xué)習(xí)

醫(yī)學(xué)物理學(xué)內(nèi)容縝密，抽象思維要求高，尤其是涉及到微觀結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程的內(nèi)容，一直都是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點和難點。運用現(xiàn)代技術(shù)將醫(yī)學(xué)物理學(xué)傳統(tǒng)課程和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行交匯融合，化抽象為具體，促使學(xué)生主動思考、分析和探索。課前一周由教師在學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布課前任務(wù)，學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)資料，觀看微課視頻，通過自主學(xué)習(xí)，掌握基礎(chǔ)知識，并經(jīng)預(yù)試講，在教師嚴把關(guān)基礎(chǔ)上，為課上的個人展示做準備。線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)具體實施如圖2所示。

圖2 線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)具體實施

2.2 課堂翻轉(zhuǎn)

課堂教學(xué)活動主要可分為互講互評、互問互答、知識傳授、辯論解答、實踐共研、匯報總結(jié)這六種。知識傳授，即老師對重難點知識進行精準講解和深度剖析；互講互評是讓學(xué)生展示出學(xué)習(xí)成果，實現(xiàn)交互學(xué)習(xí)；互問互答是知識鞏固環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的良性競爭意識；辯論解答主要是針對前沿科研信息進行分組辯論，培養(yǎng)學(xué)生知識探索和創(chuàng)新能力；實踐共研是為了使學(xué)生對未涉足領(lǐng)域提出想法，建立項目，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探索問題的能力；匯報總結(jié)，即學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)計劃和目標完成情況進行自評和他評。在實施過程中，教師根據(jù)學(xué)生掌握的具體情況，利用設(shè)計者角色把教學(xué)策略、教學(xué)方法等優(yōu)化結(jié)合，將翻轉(zhuǎn)課堂滲透到“線上+線下”教學(xué)體系中，提高教學(xué)效果。課堂具體實施如圖3所示。

圖3 課堂具體實施

2.3 課后拓展與提升

課后，學(xué)生借助學(xué)習(xí)通平臺繼續(xù)討論課堂上未能充分展開或尚未解決的議題。在重溫個人學(xué)習(xí)過程、課堂討論和小組評議等內(nèi)容后，經(jīng)認真整理，在學(xué)習(xí)通平臺上提交個人總結(jié)報告，分享自己感興趣的資料，并展示自己在整理過程中出現(xiàn)的新想法，互助學(xué)習(xí)，以拓展提升知識面，為下一次課程的開展做準備。

2.4 實驗課程翻轉(zhuǎn)

針對實驗課程，我們提出了基于PBL的、與學(xué)習(xí)通平臺相結(jié)合的醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗改革方案。PBL（Problem based learning）即基于問題的學(xué)習(xí)。本文根據(jù)醫(yī)學(xué)類專業(yè)實際情況，構(gòu)建混合式課程教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作、探索總結(jié)等能力。圖4為醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗課上課情況。具體實施過程如下：

圖4 醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗課

課前：老師提前準備實驗所需材料并通過學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布。材料中包含一個涉及本次實驗的起源及其在醫(yī)學(xué)中的具體應(yīng)用的短視頻、一個說明儀器使用規(guī)范的短視頻。通過觀看視頻讓學(xué)生充分了解實驗所涉及儀器的使用規(guī)范和每次實驗的實驗內(nèi)容及過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。并設(shè)計一個基于實驗中心的問題，讓學(xué)生課前進行小組討論，提出解決方案，留待課上展示。

課中：首先，每個小組派代表發(fā)言，討論課前發(fā)布的問題，教師同步進行指導(dǎo)和點評；隨后，發(fā)放只有大致步驟的實驗講義，學(xué)生以小組為單位，根據(jù)自己的理解及同組人的意見動手做實驗，老師在一旁觀察，記錄下每個小組存在的問題。然后，發(fā)放完整版實驗講義，老師先講解并演示實驗過程，在此過程中一部分同學(xué)的問題會得到解決，演示完成后，集中解決剩余問題。

課后：學(xué)生通過學(xué)習(xí)通上的班級群提出的疑問，或是分享相關(guān)的前沿知識、最新成果等。老師則負責(zé)引導(dǎo)答疑，實時掌握學(xué)生對實驗的理解及吸收情況，并為下次實驗課程做準備。

2.5 課程考核方式改革

本文基于學(xué)習(xí)通平臺，采取“線上+線下”、“師評-自評-生評”三位一體的多維度評價體系。師評，即學(xué)習(xí)通教師端考核系統(tǒng)，包括簽到、課程音視頻、作業(yè)、章節(jié)測試、討論、線下考試等。教師自主為考核選項設(shè)置權(quán)重，將線下得分錄入系統(tǒng)，得出最后分數(shù)。線下考試須達到及格分，否則就算總成績達到及格分也不算通過。生評，即每次課程結(jié)束后，學(xué)生在超星學(xué)習(xí)通的班級群內(nèi)互評等級，可分為優(yōu)、良、差三種，最后由老師匯總，取多次等級評定的平均分并賦予相應(yīng)分數(shù)（例如，優(yōu)對應(yīng)5分，良對應(yīng)3分，差對應(yīng)2分）。自評，即老師給出一個相應(yīng)的分數(shù)范圍（可為0～5分），學(xué)生根據(jù)對自己在醫(yī)用物理學(xué)課程上滿意程度給自己打分。成績考核模式如圖5所示。

圖5 成績考核模式

3 教學(xué)效果分析

本研究針對新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院臨床、臨定等10 個專業(yè)開展了2017-2018 學(xué)年、2018-2019 學(xué)年連續(xù)兩年的基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式課程教學(xué)模式的教學(xué)實踐，以2016-2017 學(xué)年學(xué)生未進行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時的情況為參考，結(jié)論如下：

(1)表1 說明了具體實施翻轉(zhuǎn)課堂的院系、專業(yè)、班級。圖6 顯示了2016-2017 學(xué)年、2017-2018 學(xué)年及2018-2019 學(xué)年各班級的人數(shù)分布，結(jié)果顯示，每年各班級的人數(shù)雖有變動，但變動不大，可見，本次實驗在一定程度上是科學(xué)的。

圖6 各班級人數(shù)分布

表1 醫(yī)學(xué)物理學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂所涉及院系、專業(yè)、班級

(2)表2、表3、表4 分別展現(xiàn)了2016-2017 學(xué)年、2017-2018 學(xué)年、2018-2019 學(xué)年各班級的平均成績、及格率、最高成績、最低成績。對于平均成績，一方面，翻轉(zhuǎn)前后，學(xué)生的平均成績并沒有大的變動，而翻轉(zhuǎn)后學(xué)生的平均成績在不同班級間反而波動較大，這主要由于各專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)不一，以臨床專業(yè)為代表的學(xué)生入學(xué)成績普遍較高，而預(yù)防、臨定則較低，這在一定程度上影響了班級間平均成績的分布，同時，這也說明該教學(xué)模式可以拉大學(xué)生間的差距，使成績更好地反映出學(xué)生的努力程度；另一方面，2017-2018 學(xué)年、2018-2019 學(xué)年學(xué)生的平均成績相較2016-2017 學(xué)年反而有所下降，這在一方面說明教師需注意在充分掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，掌握翻轉(zhuǎn)課堂在運用中的難度。對于最高、最低成績，翻轉(zhuǎn)后學(xué)生的最高成績表現(xiàn)為，在同一屆中，成績高的班級表現(xiàn)出成績更高的趨勢，而成績差的班級表現(xiàn)出成績更差的趨勢，這說明課程改革在學(xué)習(xí)程度較好的同學(xué)間比較適用，而對于學(xué)習(xí)程度相對較差的同學(xué)，教師需依據(jù)實際，不斷嘗試新的教學(xué)模式。圖7、圖8 和圖9 可以對此結(jié)論加以印證。圖7、圖8 和圖9 分別表示2016-2017 學(xué)年、2017-2018學(xué)年、2018-2019 學(xué)年臨床17-18 班與臨定1-2 班成績對比。為了保持人數(shù)一致，在兩個班內(nèi)隨機抽取49 名學(xué)生進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。臨床17-18 班是在臨床1-32 班中隨機抽取的，代表了學(xué)習(xí)程度相對較好同學(xué)；臨定1-2班是學(xué)習(xí)程度相對較差的同學(xué)的代表。

圖7 2016-2017 學(xué)年成績對比

圖8 2017-2018 學(xué)年成績對比

圖9 2018-2019 學(xué)年成績對比

表2 2016-2017 學(xué)年各班級各項成績統(tǒng)計

表3 2017-2018 學(xué)年各班級各項成績統(tǒng)計

表4 2018-2019 學(xué)年各班級各項成績統(tǒng)計

綜上，實施基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合式課程教學(xué)模式可以更加科學(xué)地判定學(xué)生的努力程度，且在學(xué)習(xí)程度較好的同學(xué)間比較適用，但對于程度相對較差的同學(xué)，教師需更加充分地了解學(xué)生情況，以便增加學(xué)生興趣，更好地在教學(xué)過程中落實、改進基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式課程教學(xué)模式。

4 結(jié)論

本文結(jié)合醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程特點，以新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院臨床、臨定等10 個專業(yè)為研究對象，對醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程改革的方法與舉措進行了研究探討，得出結(jié)論如下：

(1)根據(jù)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀，本文提出了基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式課程教學(xué)模式。其中涉及一些具有建設(shè)性的建議：在充分利用“超星學(xué)習(xí)通”平臺基礎(chǔ)上，將翻轉(zhuǎn)課堂融入教學(xué)過程；考核方式改革科學(xué)化、多樣化等。該模式不僅適用醫(yī)學(xué)物理學(xué)課程教學(xué)，也適用理論性與實踐性較強的其他類似課程。

(2)針對醫(yī)學(xué)物理學(xué)實驗傳統(tǒng)教學(xué)模式，本文提倡讓學(xué)生成為課堂的主體。課前線上準備、課堂翻轉(zhuǎn)、課后總結(jié)整理、延伸拓展這一系列過程，旨在提升學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)時代所需的復(fù)合型人才。經(jīng)統(tǒng)計分析知，該模式適用于程度較好的學(xué)生，對程度較差的同學(xué)，該模式則需改進。

醫(yī)學(xué)物理學(xué)教學(xué)改革是一個漫長過程，需不斷吸納新的理論以指導(dǎo)，持續(xù)實踐以完善。本文所提出的方法在理論與實踐的基礎(chǔ)上，為醫(yī)學(xué)類工科教學(xué)改革提供了新思路，有助于工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)教育的結(jié)合，可為新時代應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供參考。