翻转课堂与医学分子生物学实验课教学*

郭慧芳，成 凡，陈 鹏（西安医学院基础医学部生物化学与分子生物学教研室，陕西西安710021）

翻转课堂是一种新的教学方法，该教学方法首先在美国出现[1]，现在已经被国内多个大学在多种不同学科教学中尝试使用，并取得良好的教学效果[2-5]。与传统教学中教师讲解为主，学生被动听讲的方式相比，翻转课堂教学更重视学生学习的主动性[6]。在该教学模式中，教师在课前通过QQ或微信等将上课内容与相关视频发给学生并要求学生认真预习。在课堂上教师通过适当引导、学生讨论完成基本内容学习，同时教师也可进一步讲解重点内容。在课后教师通过实验报告书写与思考题检测教学效果。

作为一门新兴的学科，分子生物学于20世纪70年代以来飞速发展，目前已经渗透到与生命和医学相关的各个学科。分子生物学技术已经成为生命与医学相关学科的“共同语言”。分子生物学是医学院校临床医学等专业重要的医学基础课之一。由于分子生物学基于实验，因此，分子生物学实验课教学对于学生掌握理论课所学知识具有举足轻重的作用。

目前，大部分医学院校医学分子生物学实验课都存在课时少而内容偏多的矛盾。在传统教学模式中，教师在课堂上将大量知识一次性讲解完后，学生往往不能很快接受并应用于自己的实验中，这导致医学分子生物学实验课教学效果不理想。翻转课堂教学将所学内容分课前、课堂与课后3个阶段讲授学习，更容易提高该课教学效果，同时有助于培养学生的科研思维能力。

1 本校医学分子生物学实验课开设情况及传统教学方法

1.1 本校医学分子生物学实验课开设情况 以本校临床医学专业为例，2013年以前，医学分子生物学作为生物化学的一部分讲授，其实验内容只包含肝组织中DNA提取与测定一项，共计4个学时。从2013年开始本校针对临床医学专业学生在开设生物化学课的基础上，单独开设医学分子生物学课程。自此，医学分子生物学成为独立的医学基础课之一，相应的医学分子生物学实验课改革、具体实验内容如表1所示，共计16学时。其中实验内容2与实验内容3为有机整体，基本包括了分子生物学理论课中所学的基本实验技术。实验内容2中所提取的质粒为实验内容3中PCR实验的模板，同时实验内容2中提取的质粒、酶切后的质粒以及实验内容3中PCR扩增后DNA产物均为实验内容3中琼脂糖凝胶电泳的样本。

表1 本校医学分子学实验课开设情况

学校为满足医学分子生物学教学需要，投入大量人力物力建设分子生物学实验室，目前每个实验室都配置了紫外分光光度计、PCR仪、电泳仪、离心机等基本实验器材和多媒体教学设备。基本能够满足针对本校不同层次与专业学生开设医学分子学实验课程的需求。以本校临床医学专业为例，医学分子生物学实验课开设于大二第二学期，实行小班教学，每班不超过30人，平均2～3人为一个小组。

1.2 传统实验课教学法 传统实验课教学采取教师先讲解实验内容，学生听讲后按照步骤操作的模式进行。以实验内容2为例，该内容为分子克隆的重要步骤：克隆或表达载体的选择及酶切。实际教学中，教师首先需要简单说明分子克隆技术、克隆或表达载体的构建及选择标准，用于质粒酶切的限制性内切酶分类，作用特点等。在此基础上教师进一步重点介绍本实验目的、具体实验步骤及各试剂作用原理。由于医学分子生物学实验课针对的是大二第二学期学生，他们接触实验尚少，缺乏实际操作经验，需要在上课时穿插介绍各种实验操作手法以及实验仪器的用法。例如，本实验中教师往往需要穿插介绍微量移液器的特点与用法、离心机及掌式离心机的用法及注意事项、涡旋仪及干式恒温仪等的用法。此外，教师还需要向学生强调生物安全等问题。实验内容较多而实验时间较短，如此上课后，学生对本此实验课往往难以有自己独立的认识与理解，教学效果不好。

2 翻转课堂应用于医学分子生物学实验课教学设计

将翻转课堂引入医学分子生物学实验课教学，采取课前预习，课堂提问、讨论与小结，课后总结与思考“三部曲”教学法，每步都需要师生互动[7]。见图1。

图1 翻转课堂教学“三步曲”实施步骤

2.1 翻转课堂教学法“三部曲”之课前预习 开学伊始，由任课教师建立以实验课班级为单位的微信群（QQ群、教学APP均可）管理本实验班级。每次实验课前任课教师通过该微信群组织学生预习本次实验课内容。与传统预习不同，该预习实质上是要求学生通过主动自学掌握本次实验课基本知识[8]，并适当扩展与本实验相关的外延知识。以实验内容2为例，在实验课前，教师会给学生提供3部分学习材料，第一部分为本节实验基本内容质粒提取和酶切原理、步骤和重要试剂作用原理，该部分内容以PPT形式提供给学生学习，要求学生对基本原理与步骤做到心中有数，知其然并知其所以然。第二部分学习材料为质粒提取酶切操作视频，学生通过观看本次实验操作视频而对实验操作产生直观认识，同时学习仪器的规范使用方法。第三部分学习材料为与分子克隆技术发展与应用相关的最新的科研报道，这部分可以是图片，也可以是知识链接等，主要为本实验知识的适当扩展，通过该部分知识学习，可以使学生对本次实验产生浓厚兴趣与期待，同时培养学生的科研兴趣。

2.2 翻转课堂教学法“三部曲”之课堂讨论、讲解及小结 翻转课堂上课时，教师首先通过提问考查学生对实验基本原理、实验操作步骤及实验注意事项基本知识的掌握程度。如在实验内容2中，教师可以提问学生在碱裂解法提取质粒DNA操作中加入试剂Ⅱ后，为什么要轻柔操作。在确定学生已经掌握本次实验基本内容后，教师进一步引导学生通过讨论明白本次实验课的目的与意义，以及实验中仪器的使用方法。如实验内容2中，学生需要多次使用离心机，教师可引导学生讨论离心机使用中应注意的安全问题与配平问题。在此环节中，教师还需要讲解一些容易发生错误的共性问题。如在实验内容2中，在加入酚与氯仿试剂时，要注意试剂上层有一层保护液，学生需要将枪头伸到保护液下面去吸取所需试剂。而在加入酚与氯仿后震荡并离心后，离心管中实际上分为3层，中间层蛋白沉淀层有时很薄，不易观察到，学生在取上层溶液时需要小心操作，否则会造成提取的DNA有蛋白污染。该部分通过对基本内容的提问与讨论，共性问题的讲解这两个师生互动环节后，学生再次巩固基本知识，有助于顺利完成实验操作。

学生实验操作是实验课的重要环节，此过程中师生互动尤其重要。实验课以学生自主进行实验为主，教师引导为辅，充分发挥学生的主观能动性。由于学生在课前已经明白基本步骤并观看实验操作视频，大部分实验操作不需要教师再重复强调，教师在此过程中最为重要的为引导学生养成良好的科研习惯。在实验过程中，如果出现问题，尽量由学生自己思考解决，锻炼独立解决问题的能力。

实验操作完毕，教师需要就此次实验进行小结，对学生的主动学习提出鼓励与肯定，同时及时发现存在的问题，培养学生良好的科研习惯。

2.3 翻转课堂教学法“三部曲”之课后总结与思考 翻转课堂教学课前预习与课堂正确引导可以保证本次实验课顺利有效进行，达到本次实验课教学的基本目的。课后的总结与思考是实验课教学的升华。

首先，学生在实验课后必须认真书写实验报告。实验报告不能简单抄写实验课本上的实验原理等，必须根据具体实验情况写出自己本次实验的得失。如有哪些是做得比较好的，有哪些还需要改进等。教师通过这些实验报告一方面可检测学生学习的情况，另一方面也可以根据此改进自己的教学方法。

其次，每次实验课后，都要通过微信群要求学生思考与本实验相关的问题，以此锻炼学生的科研思维能力。如实验内容2中有多次离心，教师可以让学生思考每次离心的目的是什么。同时，实验内容2为分子克隆的重要步骤，也可以让学生尝试写出表达某种蛋白的具体步骤等。这些都可以初步培养学生的科研思维能力，与在课堂教学中培养学生的科研习惯相辅相承。

总之，翻转课堂应用于医学分子生物学实验课教学，课前预习可以提高学生兴趣，让学生主动学习基本知识，培养学生的科研思维；课堂提问、讨论、讲解与小结等则可以使学生巩固所学知识，同时对科学研究具有感性的认识；课后实验记录与思考则是对课堂教学的提高与升华。在医学分子生物学实验课教学中应用翻转课堂，课前、课堂及课后“三部曲”为不可分割的有机整体。

3 翻转课堂应用于医学分子生物学实验课教学效果评价

3.1 学生对翻转课堂应用于医学分子生物学实验课教学的评价 作者根据以上翻转课堂教学设计在临床医学专业两个班次实验课中应用该教学法讲授质粒的提取与酶切实验。两次实验课学生人数共计58人，课后立即进行问卷调查，问卷全部回收，调查结果见表2。89.7%（52/58）的学生对该教学法持肯定态度，同时87.9%（51/58）的学生觉得该上课方式有趣味。同时该教学方法对于学生自学能力的提高与独立思考能力的培养也有益。可以培养学生的创新能力，使学生对科研有了初步认识[9]。

表2 学生对翻转课堂教学评价

3.2 翻转课堂应用于医学分子生物学实验课教学对学生成绩的影响 作者对接受翻转课堂教学的2个班次学生（n=58）与对照组两个接受传统教学法的班次学生（n=60）进行了与本实验相关的理论试题考核，结果显示，接受翻转课堂教学的学生成绩明显高于接受传统教学法教学的学生，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 翻转课堂教学成绩所处分数段比较（n）

4 讨 论

课前预习、课堂在教师主导下讨论小结以及课后思考复习“三部曲”翻转课堂教学法的应用，使学生对医学分子生物学实验课有完全不同的认识与体验。首先，在“三部曲”教学法中，学生通过主动学习、讨论参与，而不是被动接受去掌握基础知识，前者效果优于后者。其次，在翻转课堂教学过程中，学生始终占主导地位，教师为引导辅助作用，不同于传统教学法，该方法可以大大提高学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性。再次，该教学法对学生科研思维培养、科研习惯养成具有重要意义。从本调查问卷分析可以看出，学生对该方法接受程度较高，并认为自己可以从中受益。这说明从学生主观上来讲，该方法是适用于该门课程教学的。

客观上来看，翻转课堂教学法应用于医学分子生物学实验课教学，可以部分缓解该门课的课时量偏少与内容偏多的矛盾。翻转课堂教学法实际上将教学内容分为3个时间段进行，充分的课前预习大大缩短了学生在实验课上的具体操作时间，实验课后的思考与科研思维培养、科研习惯培养又可以为下一次实验课打好基础，提高效率。实施该教学方法的2个班次学生在该实验相关理论考试中成绩明显高于对照班次学生，也说明了将实验内容分解为3个时间段进行可以提高学生对该课内容的掌握程度，客观上说明该教学方法是适用于本门课教学的。

翻转课堂教学优势明显，劣势则是该方法需要在课前预习自学、课后复习，这均会占用学生较多课外时间。由于医学分子生物学实验课每个学期只有3次，占用课外时间有限，学生还可以接受。另外，在翻转课堂教学法中教学主题由教师转变为学生，看似减轻了教师负担，实则不然[10]。课前预习资料需要教师精心准备，课堂教师辅导需要更具有针对性，课后思考练习需要教师认真批阅，翻转课堂教学法实际上对教师提出了更高要求。只有精心设计准备的翻转课堂教学才能真正有助于医学分子生物学教学[3]。

总之，社会发展日新月异，新的教学思维，教学方法不断涌现，教师只有不断学习最新的专业知识，掌握新的教学理念与方法，才能真正提高教学效果。翻转课堂教学法应用于分子生物学实验课教学具有积极意义，值得进一步探索并推广。

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