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(yī)科大學燕京醫(yī)學院臨床醫(yī)學學系, 北京 101300; △通訊作者)

病理生理學是學生畢業(yè)之后從事臨床工作及職業(yè)發(fā)展中必備的知識與技能,有“小內科”之稱。培養(yǎng)醫(yī)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(fā)生、發(fā)展的規(guī)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(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試大綱正式出版,病理生理學成為國家臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試科目,在臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)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(tǒng)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(tǒng)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(yè)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(yǎng)學生實踐和創(chuàng)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(yī)學(五年制)專業(yè)的培養(yǎng)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(tǒng)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(tǒng)(BL-420N)及醫(yī)學機能虛擬實驗室系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(yī)學專業(yè)病理生理學課程在第四學期開課,學生已經具備基礎醫(yī)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(yè)學生僅具備醫(yī)學基礎知識,未進行過臨床的系統(tǒng)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(yǎng),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(fā)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(huán)節(jié),通過團隊協作,展現學生的各自優(yōu)點,也要對團隊內分工做出適當調整,鼓勵學生積極發(fā)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(chuàng)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(fā)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(yǎng)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(yī)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(fā)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(fā)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(tǒng)。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(yè)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)計學意義。

3.3.2 問卷調查 教師向研究組48名學生發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(chuàng)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(fā)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(huán)節(jié)、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]。