“互联网+”背景下基于OBE理念的医学机能实验学,课程设计
卢长柱 赵红晔 王月飞 朱坤杰 王滨
随着信息技术的发展，“互联网+教育”已经成为一种新型教育模式[1]。“互联网+”教学改革是强调以学生为主体，利用互联网对教育模式、教学内容等不断更新[2]，而“学生中心、成果导向、持续改进”的成果导向教育（outcomes-based education，OBE）理念，则是强调以学生为中心，注重以学生学习成果为导向而制定专业教学内容和实施方案，并将评价结果反馈到原有课程的教学中，以期持续的改进[3]。学习成果作为设计目标，也是设计的起点。医学机能实验学是一门自成体系，独立开课、单独考核的基础医学综合性实践课程，是基础医学与临床医学衔接的桥梁课程[4]。医学机能实验学课程体系的建设和完善，是医学院校基础医学实验教学改革的重要内容之一。医学机能实验学的教学资源、软硬件、信息化建设等教学环境在医学实验教学中也发挥关键作用[5]。运用现代信息技术对传统实验环境和教学模式进行系统改革已成为医学机能实验教学改革的主要方向。传统实验教学与网络教学相互结合，必定会促进教学改革的快速发展[6]。基于对OBE教育理念和多媒体教学形式深度融合的探索，近年来，学院对医学能实验学的教学内容、教学模式、教学环境等方面进行了较为深入的改革，教学过程中不断丰富线上的音频、视频、动画等教学资源，探索线上线下混合式实验教学新模式。前期的网络资源的建设为齐齐哈尔医学院基础医学院开展线上教学奠定了基础，也为后续线上线下混合式教学模式的应用提供了保障[7]。文章将对近年来学院基于OBE理念的医学机能实验学课程设计及取得的阶段性成效进行阐述。旨在为高校基础医学实验教学改革提供新的思路和方法。
立足医学机能实验学课程自身的性质，结合新时代大学生的特点，贯彻“学生中心、成果导向”的教学理念，细化课程目标，在教学中应用“医学机能实验学混合式教学新模式”，切实做到教师更有策略地教、学生更有效率地学。结合课程特点，划分了八个特色的教学模块[8]：基础知识和基础理论、单项基本技能训练、虚拟仿真实验、经典实验、综合实验、实验设计（研究创新性实验）、开放实验、病例讨论。每个实验项目均设立明确的知识、能力和情感目标，并按照难易程度，将知识点划分成舒适区（学习难度较低的知识，处于舒适心理状态）、学习区（有挑战性的知识，通过学习可以转变为“舒适区”）和恐慌区（超出能力范围的知识，心理感到严重不适）三个等级。通过不同目标的学习使学生深刻认识到通过课程教学能够学到什么知识，能够提升哪些能力，从而增强学生的学习自信心、职业成就感和社会责任感，见图1。
图1 教学设计
课程内容是实现课程目标的载体[9]，基于“学生中心、成果导向、持续改进”OBE理念，将“线下实验教学”与“线上网络教学”优势互补，建立混合式教学模式是医学机能实验学课程建设的核心目标。针对每一个实验项目，教学团队均制作了包含学习任务单、微课、教学课件、实验设备使用及实验动物操作视频等在线课程资源，并利用超星平台打造医学机能学在线学习平台。学生可通过学习任务单、教学课件了解本次实验的学习内容、学习目标，通过微课、实验操作视频等全面、直观的掌握实验操作流程，为线下实践奠定了坚实基础。每个实验项目均有虚拟实验链接，学生通过电脑或手机输入学生信息直接点击链接就可以进入学院的虚拟实验平台对应的实验项目，通过交互式操作进一步强化实验操作流程。同学也可以通过单独的虚拟实验模块，进入医学机能学虚拟实验中心，里面有包括实验室开展的常规实验，也包含一些实验室现有条件无法开展的实验或者一些高难或超危实验，共70余个实验项目，同学们可通过虚拟平台自主学习来加强对实验过程的了解，有余力的同学们还可通过课外的虚拟实验来开阔一下自己的视野。课程思政的有效实施，可以使学生的操作实验技能、人文素质和职业道德等方面得到全面提高[10]。为此平台设有实验动物慰灵专栏和观世界专栏，通过实验动物慰灵栏目传递敬畏生命，尊重自然的人文理念。“观世界”引导学生的爱国意识，努力将思政教育内容润物无声地融入了课程教学的不同环节。在开学第一课教师可利用该专栏举行实验动物的慰灵仪式，倡导“3R”原则，同时将动物实验的伦理学教育融入教学当中，让学生对动物的牺牲心怀敬意和感恩，养成敬畏自然、尊重生命的理念和情怀。
高校实验室的建设直接影响到学生的实践能力和创新精神[11]，随着信息化时代的到来，只有不断加强实验室软硬件建设，才能满足现代化教学的需要，才能培养出高质量的应用型人才。近年来，实验中心不断完善实验室的信息化建设，实现了实验室网络全覆盖，每个实验室都为学生开通了WiFi热点，并购置了一体化的生物信号采集系统，实现了所有电脑了互联。创建了医学机能学虚拟实验中心，实验室的所有电脑都可以直接访问虚拟实验中心服务器和医学机能学线上教学平台，学生在实验操作过程中，遇到问题可直接访问虚拟实验中心或网络教学平台，自行寻找解决方案，机能实验室安装了实验室集中控制系统（图2），带教老师可通过实验室大屏监控每组同学的实验数据，也可对实验效果较好的小组数据实现大屏共享，以供其他小组参考。学生做完实验后可以一键上传实验数据，实现师生的双向信息交流。而管理员可以通过服务器监控并记录所有的实验室电脑运行信息。实验室的现代化建设对高品质教学提供保障，有助于学生自主学习能力的提高，更有助于应用型人才的培养。
图2 实验室集中控制系统
为了实现机能实验学的课程目标，根据学院应用型人才培养的办学定位，课程进行反向设计，以线上教学资源为依托，以线上线下混合式教学模式为依据，实现课程的“以教师为主导”到“以学生为中心”的转变。对于占课程主体的经典实验和综合性实验，采用“课前学习+课上探究+课后总结”的教学模式。
4.1 课前教学环节
课前教学可引导学生自主探究将要学习的实验内容，架起师生沟通的桥梁，为课堂学习打下基础[12]。带教老师通过超星网络教学平台，提前将学习任务单及学习资料发布给学生，在课前预习环节，学生根据学习任务单（图3）确定课前自主学习目标。根据学习目标，学生通过网络平台定向观看录像、查阅课件或进行虚拟实验操作来了解实验基本的理论知识和实验操作流程，在教学周每周都会安排网络答疑教师，学生在自主学习过程中如有疑问随时还可以通过平台留言区或QQ、微信等多种方式进行师生交流或生生交流。
图3 学习任务单（以“心功能”实验为例）
4.2 课堂教学环节
翻转课堂是本门课程主要的课堂教学方法，课上首先对学生自主学习的情况进行摸底测试，这种“前测”着重于帮助学生复习和回顾相关知识。老师超星平台发布小组任务，学生通过手机APP进行作答，以检验学生的课前学习效果。教师可通过学生的作答情况了解学生对本次实验的认识度，并根据不同班级的学生情况进而调整课上的授课方法和过程。授课过程摒弃传统的灌输式教学法，采用学生讲授、学生讨论、师生共同解决问题的方法，使学生参与到课程“教与学”当中，这样既大大提高了学生自主学习的能动性，又让学生体验了展现自主学习的成就感。在学生进行实验操作的过程中，教师进行适当巡回指导，还可利用实验室集中控制系统监看每组同学的电脑界面，时时掌控实验进程，及时发现并解决问题。实验完成后学生以小组为单位提交实验数据，并针对实验现象或实验中出现的问题教师提出问题，学生进行讨论，完成“后测”，最后教师总结和评析。
4.3 课后教学环节
课后教学是教学环节中必不可少的。实验结束后教师可以通过智慧树平台布置课后作业，进行单元测试，学生可以通过手机“学习通”APP来进行作答。学生独立完成实验报告的书写并上交。根据报告的书写情况教师对学生实验完成情况进行逐一反馈。
这种“课前学习+课上探究+课后总结”的线上线下混合式教学模式改革，真正体现了学生的主体地位、教师的主导地位，有利于应用型人才培养。
教学评测是教学的重要环节，混合式教学的实施必然会推动教学评价的改革。合理的教学评价是检测学生知识掌握的重要手段[13]。在以OBE理念为导向的教学中，不同的目标需要不同的考核方式。基于此，机能实验教学采用了形成性考核（线上成绩+课堂成绩+实验报告+实验操作考核+理论考核）的方式。线上成绩占比10%，其中包括任务点的观看、课前测试、单元测试等；
课堂成绩和实验报告成绩各占比35%，根据实验完成情况和实验报告书写情况来确定；
在所有实验完成后，进行实验操作考核和相关理论考核，占比20%。合理的考核评价方式，可以客观公正地体现学生的学习过程及结果。考核评价体系的多元化改革，能够充分调动学生自主学习的主动性与积极性，全面提高学生的综合素养。
为了总体把握课程改革的实施效果，教学团队对18级临床医学专业1 500余学生线上学习情况、学生反馈及学习效果进行了初步统计。线上数据显示，87.1%的访问数据是通过移动客户端（手机或平板）登录网站进行学习，而12.9%的访问数据是通过电脑网页版登录网站进行学习，数据提示了利用线上资源的灵活性，多数学生可通过移动客户端随时随地登录网站进行学习。在课程结束后教学团队对线上任务点和录像观看时长进行了统计，临床医学专业共布置163个任务点，最快进度为100%，最慢进度为20%，平均进度为98%（图4），录像观看时长最长为1 367分钟，最短为150分钟，平均806.4分钟（图5）。其访问时段多集中在17:00-22:00。数据提示，多数同学已经能够利用业余时间通过自主学习完成线上学习任务，而且录像观看时长大大超过线上资源总时长，证明重点难点或同学感兴趣的资源被同学反复观看过，也有个别同学网络访问量过低，没能完成线上学习任务，其自主学习能力还有待于进一步提高。问卷调查显示，学生对于这种线上和线下混合式教学的授课方式，满意度较高，线上学习有利于提高学生的自主学习能力，通过平台音视频学习有利于系统地掌握实验相关理论知识，通过虚拟实验操作有利于掌握实验的操作流程，提高实验操作的成功率，线下的翻转课堂学习方式，有利于团队协作与沟通，提高学生的自主学习能力和自我表达能力。教学团队对2018级临床专业学生的平均成绩、及格率等方面统计显示，考评整体结果优于往届单纯线下教学成绩（表1）。
图4 学习进度统计
图5 视频观看时长统计
表1 两届临床医学专业学生整体成绩对比
综上所述，在“互联网+”时代，构建资源丰富的在线资源并积极实施线上线下混合式教学模式，有利于突破传统课程教学时间和空间的限制，满足学生随时随地移动式学习的需要[14]。基于OBE理念的教育强调以学生为中心，以成果为起点反向设计和开展教学活动[15-16]。OBE理念下的线上线下融合的课程建设，可激发学生的学习兴趣，提升学生的自主学习与创新能力，有效提升高人才的培养质量[17]。“课内+课外”、“线上+线下”的教学形式，可以把学生的学习引向更深度地学习[18]。本研究基于OBE理念，对医学机能实验学课程进行全新设计，通过教学模式的改革及实验室的网络化改造，把互联网教学与传统的课堂实验教学有机结合，形成“课前学习+课上探究+课后总结”的多样化线上线下混合式教学新模式，教学实践证明，改革后的实验教学模式真正地体现了学生的主体地位，以成果为导向，极大地提高了学生学习的主观能动性，使实验的成功率大大提高，突破了传统实验教学的局限，延伸了机能实验课的广度和深度，并提高学生运用所学基础知识解决临床问题的能力，有利于其他基础医学实验课程教学改革参考与借鉴。在后续工作中，教学团队将继续以OBE理念为指导，不断积累经验，继续进行教学改革与创新，为培养高质量应用型医学人才而全力以赴。
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