基于微视频的翻转课堂在医学微生物学实验教学中的探索

吴 莎，施珊珊

(暨南大学 基础医学院，广东 广州 510632)

医学微生物学是一门涉及面广、实验性及应用性均较强的医学专业基础必修课，微生物学实验操作技术在学科发展中有着十分重要的地位[1]。近年来人类微生物组领域已经成为生物医学研究的热点，并获得广泛关注。作为理论课的补充，实验课一方面可以加深学生对理论知识的理解内化，另一方面可以锻炼学生的动手能力和分析解决问题的能力，是提升学生综合素质的重要课程[2]。目前传统微生物实验教学模式已经不能满足学科发展的需求。翻转课堂作为一种新兴的教学模式，由先教后学变为先学后教，打破固有的教学模式，将课堂讲授转变为短小、精干、内容独立的微视频，突破课时和场地的局限性，学生可以通过课前观看微视频、与教师随时随地在线沟通进行自主学习[3-4]。教师的角色从“绝对中心”变为“引导辅助”，学生的角色从“被动接受”变为“主动探索”，激发了学生的学习兴趣，从而提升学习的深度和广度[5-6]。

1 医学微生物学实验教学中普遍存在的问题

目前，医学微生物学实验教学一般按教师讲解实验原理、方法等背景知识，教师示教，学生按照实验步骤模仿操作的模式开展，普遍存在以下四方面问题。

1.1 教学内容安排受限

医学微生物学实验课程复杂且内容繁多，受生物安全和学时限制，很多复杂的综合性实验如肠道细菌的培养、分离鉴定未能完全在课内开展，流感病毒培养需在BSL-2级以上的生物安全实验室进行，故无法在普通教学实验室内进行操作和演示；而且传统的实验教学，很难反映实际临床上信息化、自动化、微量化的细菌培养检测技术。

1.2 实验实操时间被挤占

实验教学实践中，由于必要的实验背景知识讲授挤占了实验操作的时间，导致学生可利用的实操时间被进一步压缩，而且由于大多数学生可能对实验操作并不熟悉，因此教师很难有针对性的对学生进行指导，导致教学效果往往不尽如人意。

1.3 实验参与感、启发性不足

由于目前大多数学校的实验室和教师数量较难与学生数量相匹配，以暨南大学基础医学院为例，每个班平均有30名学生，仅配1名任课教师，一般实验课上4人为一组，通常仅有1～2名学生主导操作，而且学生的实验操作主要是复制教师演示的方法步骤，经常出现“知其然不知其所以然”的情况，导致学生的参与感和启发性无法达到实验教学的预期目标。与此同时，教师对学生实验的个别指导十分有限，若学生的错误操作不能被及时纠正。

1.4 考核方式不合理

目前，大多医学微生物学实验的考核标准是实验报告和期末考试中的部分题目，这种考核标准既不能反映学生的实际操作技能，也不能反映学生对知识的实际掌握程度。学生提交的实验报告中存在很多雷同甚至完全照搬的内容，教师无法根据实验报告了解学生真实的学习情况，也无法对教学内容和方式进行及时调整，从而会影响到教学效果。

2 基于微视频的翻转课堂的优势

2.1 突破上课时间的局限性

“医学微生物学”课程由多个复杂的实验构成，由于每学期实验课仅18个学时，很难将所有内容在课程中开展，且微生物的培养周期一般需要18～24 h，学生很难跟踪观察整个实验过程，了解不同时点细菌的生长特点。采用翻转课堂的教学模式，可以将实验内容分解为多个3～5 min的微视频，每个视频涵盖特定的知识点，有较强的针对性。微视频由教师在课前发布于固定的网络平台，学生可以随时观看、回放，节奏和进度完全由学生自主掌控。

2.2 增强“教与学”的互动性

翻转课堂模式是对整个实验教学过程的重建。课前教师提供短视频和自主学习引导方案，学生将自主学习中遇到的问题反馈给教师，课堂上教师针对共性问题答疑解惑，学生们协同合作完成实验，并通过相互讨论来共同探究问题。翻转课堂增加了课堂中教师和学生之间、学生与学生之间的互动，教师在课前就能了解学生的学习情况和疑惑点，及时调整实验内容和教学方式，使整个实验教学具有针对性，学生通过对实验中遇到的问题进行共同讨论探究，实现知识的内化吸收。翻转课堂各阶段教师和学生的主要任务见表1。

3 基于微视频的翻转课堂模式应用于医学微生物学实验教学的实施方法

3.1 对象

以暨南大学基础医学院2018级临床医学专业1、2班58名学生为对照组，采用传统的实验教学模式；以2018级临床医学专业3、4班 64名学生为实验组，采用基于微视频的翻转课堂教学模式。两组学生任课教师及教材均相同。

3.2 微视频库的开发

3.2.1 操作示范类 利用暨南大学基础医学院微生物实验室、BSL-2级安全实验室和基础医学显微形态虚拟仿真实验教学中心，由高级实验师进行各个实验的操作演示，并用微视频的形式记录操作细节、规范和实验结果(图1)。微视频的录制场地、仪器设备与实验条件与本科实验教学一致。录制内容包括革兰染色、细菌分离、细菌培养、药敏试验等经典微生物实验。

3.2.2 临床结合类 一方面制作常见的微生物临床标本片，如金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大肠埃希菌、肺炎链球菌等，录制其形态观察与特征讲解的微视频。另一方面利用附属医院检验科，拍摄肠道杆菌、病原性球菌分离与鉴定的微视频，展示临床上先进的操作技术，以解决传统实验课上微生物分离、培养、鉴定方法耗时、低效的问题。

3.2.3 综合拓展类 增加综合性实验的微视频，如粪便中的细菌培养和分离实验，实验过程复杂且周期长，一般需要2～3 d，受生物安全和学时限制无法开展。通过翻转课堂的微视频剪辑，仅保留实验操作内容，让学生能直观高效地了解整个实验过程。利用暨南大学基础医学院BSL-2级安全实验室，拍摄流感病毒的分离培养鉴定系列实验过程(包括流感病毒的分离、血凝实验、血凝抑制试验等)，可以解决之前学生只能操作上述部分实验，无法综合地将整个系列实验联系起来进行观察分析的问题。有助于学生将碎片的实验体系化、完整化，利于后期独立从事微生物相关的科学研究。

3.3 翻转课堂的设计

3.3.1 课前 教师在实验课前先制作课程的引导学习方案，提前告知学生本次实验课的知识点、学习任务及重点难点等。根据实验课程的知识点将整节实验课划分为几个小实验，将每个小实验录制成时长约为3～5 min的微视频，于课程开始前3天发布于固定的网络平台。学生根据学习引导方案和短视频进行自主学习，做好实验课准备，将疑难问题反馈给任课教师。

3.3.2 课中 教师根据学生课前自主学习所反馈的问题，调整实验教学内容，设计启发式问题及针对性随堂测试，简化原理、实验步骤的讲解，分配更多时间给学生操作和课堂讨论，引导学生自主解决实验中存在的问题。学生通过课中分组实验和互动讨论，实现知识的内化，培养自主学习能力和科研思维。根据每组学生对实验课程及相关知识点的掌握程度，教师在课堂上进行个性化的辅导和答疑。

3.3.3 课后 课后布置实验报告，以问卷等形式进行教学效果反馈，教师积极主动与学生沟通交流，对学生学习中的薄弱环节进行及时补救，定期询问学生对实验课翻转课堂教学模式的意见和建议，并进行优化完善。

4 效果评价

根据学生的实验报告、随堂测试及实验课期末考试成绩等对教学效果进行评价(表2)，用问卷调查的方式了解学生对翻转课堂教学的认可度。

表2 课程成绩教学评价指标

4.1 学习效果评价

4.1.1 随堂测验成绩比较 每1～2个单元的学习中安排一次随堂测验，共6次，每次为10道选择题，满分10分，连续追踪比较两种教学模式下教学成绩的差异。两组学生随堂测验成绩比较如图2所示，除第三次随堂测验外，其余五次随堂测验实验组的分数均高于对照组，两组间差异有统计学意义(P<0.05)，说明翻转课堂实验课教学能够提高学生的教学成绩。

图2 两组学生随堂测验成绩比较

4.1.2 期末考核成绩比较 为测试学生对实验课内容的综合掌握情况，在整个实验教学结束后，对所有学生进行期末实验课考核，两组考核内容相同，包括实验技能操作测试(30分)、实验知识理论测验(30分)、实验技能应用考核(10分)，满分为70分。结果如表3所示：实验组64人，期末考核成绩为(56.15±1.20)分；对照组58人，期末考核成绩为(47.9±1.74)分。两组成绩比较，差异显著(t=3.91，P<0.01)。

表3 两组学生期末实验考核总成绩比较

期末考核各部分成绩结果分析如图3所示：在实验操作测试中，实验组的平均成绩略高于对照组，但两组间差异不显著(t=1.82，P>0.05)；在实验知识理论测验中，实验组的分数高于对照组，两组间差异显著(t=3.43，P<0.01)，说明翻转课堂实验课教学能够促进学生对知识的内化吸收；实验技能应用考核中，实验组的平均成绩高于对照组，差异有统计学意义(t=2.51，P<0.05)，说明翻转课堂对提高学生的知识应用能力有所帮助。

图3 两组学生期末实验考核成绩分析

4.2 认可度评价

通过问卷的形式，调查实验组学生对基于微视频的翻转课堂教学模式的认可度，见表4。由问卷分析可知，95.31%的学生对翻转课堂教学模式的整体评价为满意。学生基本可以完成课前预习、随堂测验和课后作业任务。大部分学生认为该教学模式对学习主动性、分析及讨论问题能力、动手操作能力、学习兴趣、团队协作意识等具有良好的促进作用。

表4 实验组学生对翻转课堂教学模式认可度调查表

5 结 语

医学微生物学实验旨在培养学生通过实验分析、研究、探索微生物理论的能力，为微生物学理论教学提供实践基础[7]。传统实验教学主要是验证性实验，以“教师示教、学生模仿”为主，学生单纯模仿操作，被动接受知识, 且师生配比严重不足，很难激发学生主动探究问题的欲望[8-9]。基于微视频的翻转课堂主要是一种自主自发的教学模式，通过“教师引导、学生自主学习”，让学生能够带着问题进入课堂，压缩了传统实验教学中理论知识讲授的时间，将更多时间分配于实际操作、小组合作、探讨交流等环节，进一步提升学生的自主学习能力和操作技能[10-12]。

研究表明，基于微视频的翻转课堂实验课教学能够提升学生的操作水平，促进学生对实验知识的内化吸收，并提高学生的知识应用能力。这主要得益于学生在课前的自主学习，通过反复观看微视频，对即将参与的实验内容建立了初步认识，因此教师可以相应压缩背景知识的讲授时间，为学生争取更多的开展实验操作、分组讨论分析的时间，强化了学生的实验动手能力和对知识点的理解。同时加入临床结合及综合拓展的微视频内容，让学生了解更先进的操作技术，提高综合分析问题和灵活应用知识的能力。

基于微视频的翻转课堂对教学效果的提升有明显帮助，对教师也提出了更高要求[13]。首先，需要教师打破传统的实验教学观念，接受新的教学模式，不断学习利用新的科技信息手段，更多元化、多样化地展示以往较为刻板的实验教学内容；其次，需要教师对实验教学有更为深层次的理解，能够多维度地去设计学习引导方案、教学路线和课堂活动，提高学生的主动性和参与度。为达到以上目的，势必需要教师有扎实的专业基础，较强的微视频开发制作能力，但是也将大幅增加教师的备课时间和强度。

本研究认可度调查结果显示，37.5%的实验组学生认为翻转课堂模式增加了学习负担。学生在刚接触医学微生物学实验时操作基础、自主学习和应用研究能力均较为薄弱，这种情况下应用翻转课堂，需要投入大量的课外时间和精力到微视频学习和课前预习中[14]。教师在授课前要组织一定的教学活动帮助学生适应翻转课堂，如通过划分学习小组，详细安排预习内容，正式上课前抽查学习小组的预习情况，以此模式进行直至学生逐渐适应这样的教学模式[15]。

要更好地应用翻转课堂的教学模式，应做到以下几点：首先，学校应鼓励教师开展不同教学模式的尝试，增强教师的改革意识，为高校翻转课堂教学模式的充分应用奠定基础；其次，学校应该为教师安排教学微视频制作等方面的培训，使其能够在实践训练中不断提升个人微视频制作能力；第三，学校应该加强基于微视频的翻转课堂教学模式的宣传引导，让学生建立完善自主、自动、自发的学习新模式。

基于微视频的翻转课堂教学模式应用于医学微生物学实验教学是一项新的尝试，能有效提高实验教学的效果，不断探索和完善。针对现存问题对翻转课堂进行优化完善，鼓励更多的学生提出问题、参与讨论，提升学生的自主参与度；完善分组安排，注意学习能力较强和相对较弱的学生的配比，产生良性互动，使每位同学都能获得提高；优化随堂测验，注意把握测验题目的难易程度，让学生能够保持学习热情。