论文部分内容阅读
摘 要：该文首先介绍与分析了当前一些广泛应用的教学手段或方法，比如翻转课堂、微课、基于问题的学习等，然后以笔者授课的定量生理学课程为例，充分考虑授课教师教育背景及培养学生科学思维能力的要求，并结合如翻转课堂、微课、基于问题的学习等多种教学手段，紧密结合教学大纲及知识模块，开展了定量生理学课题新型混合式教学模式的研究，为进一步建立及完善该门课程的教学平台提供理论基础及参考。
关键词：定量生理学 教学手段 教学模式 课程建设
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0156-02
定量生理学可简单理解为“生物学”+“工程学（工程科学及人体应用）”，但作为南京邮电大学生物信息系生物医学工程4年制本科专业的一门新兴学科，它有自己的学科构架，而非简单地叠加或堆砌，而是应该具有紧密的联系和多学科的交叉融合，从而探索人体生命过程中电信号的每个环节，包括微观（深入到研究单个细胞的电荷转移）和宏观（结合宏观工程学，从大的角度来研究人体生物电的生命过程）生物电问题[1-2]。传统的课堂上授课教师在讲台前只使用PPT、黑板上板书的授课方式或是课堂演示实验的授课方式显然是不足以更好地开展此课程，而单一的广泛被使用的新型教学手段（如翻转课堂、微课、基于问题的学习等教学手段），也不能满足该新型交叉课程的特点。因此，探索一种适合该课程特点的教学模式，是十分紧迫的。所以，该文从教学中存在的问题出发，拟探索综合多种教学手段为一体的一种新型混合式教学模式，为进一步提高该课程学习效果和建设完善定量生理学课程提供有益的借鉴。
1 一些广泛应用的教學手段或方法
1.1 翻转课堂
翻转课堂（Flipped Classroom或Inverted Classroom）的授课方式为在正式的课堂前，学生利用教师在课前分发的相关课程资料先自主预学习课程内容，正式开课时再参与同学与教师间的互动环节（如释疑、解惑、探究、讨论等），增加了学生的个性化学习时间、学生和教师之间的互动时间，并掌握课程教学内容学习的一种教学手段。越来越多的学校已接受翻转课堂的教学理念，并逐渐发展成为当前教学改革的新浪潮[3]。
1.2 微课
微课（Micro-lecture）是一种新型的教学手段，具有“短小精悍、主题突出、交互性好、应用面广”等特点[4-6]。微课教学理念在我国教育领域不仅传播迅速，而且相关实践和推广工作也非常迅速，甚至每年都有江苏省及教育部国家级“微课大赛”评比。具体来说，上课视频时间浓缩在10 min以内，先几十秒介绍上下课背景，然后罗列教学核心内容，内容短小精悍，该视频还可以上传教务系统或是教师的个人授课主页。微课是一种微型网络学科教育课程，符合现代远程教育、终身学习的发展规律，在教育领域必将具有广阔的发展前景。
1.3 基于问题的学习
基于问题的学习（Problem-based Learning， PBL）通过学生自主学习/学生分组间的合作来获取与掌握隐含在问题背后的科学知识[7-9]，成为培育学生科学思维的一种教学方法。这种教育方式其实在西方的教育中是比较常见的，笔者在加州大学伯克利分校访学期间曾经旁听过该校的大学生及研究生课堂，教授在课堂上讲解基础知识，学生可以随时举手提问，教授布置的后续课堂问题或是课程作业对于学生的小组协作能力（学生会自主分成几个小组，组内成员合作完成一个问题）及其解决问题的能力要求颇高，该教学手段有助于培养学生的科学思维、提高学生的思维能力及综合素质。
1.4 混合式教学模式
混合式教学或混合式学习（Blending Learning）是一种把传统学习方式和数字化/网络化学习（E-Learning）方式两者优势结合起来，从而获得更佳学习效果的教学手段。随着信息时代的到来，大数据、云计算的应用，高等教育信息化正以惊人的速度改变着本科生及其研究生们的学习方式[10-11]。网络线上课程扩展了教学资源，弥补了线下传统课堂上的形式单一、知识单一的不足，使学生多了课前预习及课后补习的渠道，由此培养学生主动思考和学习的能力。
2 新型混合式教学模式探索
尽管上述目前几种教学模式已经在高校的多种学科教学中引起了重视，并取得了一些较为显著的教学效果，但目前的定量生理学教学，仍沿用授课教师在课堂上以PPT教学、黑板板书辅助课堂演示实验的传统手段，因而围绕该新兴课程教学大纲和主要知识点内容，综合使用当前较广的多种教学手段，紧密结合教学大纲及知识模块，开展了定量生理学课题新型混合式教学模式的研究，就显得尤为必要。具体地说，笔者建议采取如下的主要措施。
（1）针对授课教师对不同专业背景的知识板块不易于深入和系统把握（取决于授课教师的教育背景，目前授课教师的学士、硕士、博士3个专业一般不同），以及教师可能未能准确把握科学前沿研究问题（尤其是以教学为主的教师或担任行政职务的老师），使得授课教师需要充分利用网络学术资源如Web of Science，EI数据库，可以对某一个知识模块或者某一个主题搜集最前沿的科研资料（包括相关的综述文献），然后录制成基于知识模块或是主题的短小视频，采用微课教学手段进一步深入讨论和学习。
（2）针对传统教学缺乏对学生科学思维能力的培养：充分利用翻转课堂和PBL等学习模式，增加学生与教师之间的互动和学生主动科学思考、科学学习实践机会。在正式的课堂前，学生利用教师在课前分发的相关课程资料先自主预学习课程内容，正式开课时再参与同学与教师间的互动环节，由此培养学生主动思考和学习的能力。同时，可以在课程的设置中，以PBL的课堂方式增加科学思维能力训练次数，激发学生利用定量生理学理论知识解决生物医学工程中生物电的工程问题，从而更好地培养学生科学思维能力。 （3）针对不同专业背景以及就业去向的学生（笔者所在地理与生物信息学院学生一般在生物信息学或是生物图像方向就业），充分利用南京邮电大学大信息化战略发展条件下的生物医学工程专业人才培养模式特点，结合辅导员提供的每位学生培养方案、个人兴趣、发展方向，有针对性地调整课程内容相关的模块设置，并采用对应的教学手段，让所有的学生都能够得到个体化的学习与教育。
综上所述，笔者以授课的定量生理学课程为例，围绕该新兴课程教学大纲和主要知识点内容，综合使用当前较广的多种教学手段，紧密结合教学大纲及知识模块，开展了定量生理学课题新型混合式教学模式的研究，为进一步建立及完善该门课程的教学平台提供理论基础及参考。
参考文献
[1] 晏善成，王俊，陈劲松.科研创新型生物医学实验室的实验教学实践[J].实验科学与技术，2014，12（6）：158-160.
[2] 晏善成，王俊.大學本科定量生理学课程建设与教学[J].时代教育，2011（3）：20.
[3] 杨振刚.PBL方法在信息类专业课双语教学中的应用研究[J].逻辑学研究，2007（9）：145-147.
[4] Shieh D.These lectures are gone in 60 seconds[J].Chronicle of Higher Education，2009，55（26）：A1-A13.
[5] 关中客.微课程[J].中国信息技术教育，2011（17）：14.
[6] 梁乐明，曹悄悄，张宝辉.微课程设计模式研究-于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013（1）：65-73.
[7] Albanese M A，Mitchell S.Problem-based learning：A review of literature on its outcomes and implementation issues[J].Academic Medicine，1993，68（1）：52-81.
[8] Al-Azri H，Ratnapalan S. Problem-based learning in continuing medical education： review of randomized controlled trials[J]. Canadian Family Physician Medecin De Famille Canadien，2014，60（2）：157-165.
[9] 张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014（4）：27-32.
[10] 郭文革，北京大学“教育技术学基础”混合式教学模式探索[J].电化教育研究，2009（8）：59-63.
[11] Borondo J，Benito RM，Losada JC.Adapting physics courses in an engineering school to the b-learning philosophy[J].European Journal of Engineering Education，2014，39（5）：496-506.
关键词：定量生理学 教学手段 教学模式 课程建设
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0156-02
定量生理学可简单理解为“生物学”+“工程学（工程科学及人体应用）”，但作为南京邮电大学生物信息系生物医学工程4年制本科专业的一门新兴学科，它有自己的学科构架，而非简单地叠加或堆砌，而是应该具有紧密的联系和多学科的交叉融合，从而探索人体生命过程中电信号的每个环节，包括微观（深入到研究单个细胞的电荷转移）和宏观（结合宏观工程学，从大的角度来研究人体生物电的生命过程）生物电问题[1-2]。传统的课堂上授课教师在讲台前只使用PPT、黑板上板书的授课方式或是课堂演示实验的授课方式显然是不足以更好地开展此课程，而单一的广泛被使用的新型教学手段（如翻转课堂、微课、基于问题的学习等教学手段），也不能满足该新型交叉课程的特点。因此，探索一种适合该课程特点的教学模式，是十分紧迫的。所以，该文从教学中存在的问题出发，拟探索综合多种教学手段为一体的一种新型混合式教学模式，为进一步提高该课程学习效果和建设完善定量生理学课程提供有益的借鉴。
1 一些广泛应用的教學手段或方法
1.1 翻转课堂
翻转课堂（Flipped Classroom或Inverted Classroom）的授课方式为在正式的课堂前，学生利用教师在课前分发的相关课程资料先自主预学习课程内容，正式开课时再参与同学与教师间的互动环节（如释疑、解惑、探究、讨论等），增加了学生的个性化学习时间、学生和教师之间的互动时间，并掌握课程教学内容学习的一种教学手段。越来越多的学校已接受翻转课堂的教学理念，并逐渐发展成为当前教学改革的新浪潮[3]。
1.2 微课
微课（Micro-lecture）是一种新型的教学手段，具有“短小精悍、主题突出、交互性好、应用面广”等特点[4-6]。微课教学理念在我国教育领域不仅传播迅速，而且相关实践和推广工作也非常迅速，甚至每年都有江苏省及教育部国家级“微课大赛”评比。具体来说，上课视频时间浓缩在10 min以内，先几十秒介绍上下课背景，然后罗列教学核心内容，内容短小精悍，该视频还可以上传教务系统或是教师的个人授课主页。微课是一种微型网络学科教育课程，符合现代远程教育、终身学习的发展规律，在教育领域必将具有广阔的发展前景。
1.3 基于问题的学习
基于问题的学习（Problem-based Learning， PBL）通过学生自主学习/学生分组间的合作来获取与掌握隐含在问题背后的科学知识[7-9]，成为培育学生科学思维的一种教学方法。这种教育方式其实在西方的教育中是比较常见的，笔者在加州大学伯克利分校访学期间曾经旁听过该校的大学生及研究生课堂，教授在课堂上讲解基础知识，学生可以随时举手提问，教授布置的后续课堂问题或是课程作业对于学生的小组协作能力（学生会自主分成几个小组，组内成员合作完成一个问题）及其解决问题的能力要求颇高，该教学手段有助于培养学生的科学思维、提高学生的思维能力及综合素质。
1.4 混合式教学模式
混合式教学或混合式学习（Blending Learning）是一种把传统学习方式和数字化/网络化学习（E-Learning）方式两者优势结合起来，从而获得更佳学习效果的教学手段。随着信息时代的到来，大数据、云计算的应用，高等教育信息化正以惊人的速度改变着本科生及其研究生们的学习方式[10-11]。网络线上课程扩展了教学资源，弥补了线下传统课堂上的形式单一、知识单一的不足，使学生多了课前预习及课后补习的渠道，由此培养学生主动思考和学习的能力。
2 新型混合式教学模式探索
尽管上述目前几种教学模式已经在高校的多种学科教学中引起了重视，并取得了一些较为显著的教学效果，但目前的定量生理学教学，仍沿用授课教师在课堂上以PPT教学、黑板板书辅助课堂演示实验的传统手段，因而围绕该新兴课程教学大纲和主要知识点内容，综合使用当前较广的多种教学手段，紧密结合教学大纲及知识模块，开展了定量生理学课题新型混合式教学模式的研究，就显得尤为必要。具体地说，笔者建议采取如下的主要措施。
（1）针对授课教师对不同专业背景的知识板块不易于深入和系统把握（取决于授课教师的教育背景，目前授课教师的学士、硕士、博士3个专业一般不同），以及教师可能未能准确把握科学前沿研究问题（尤其是以教学为主的教师或担任行政职务的老师），使得授课教师需要充分利用网络学术资源如Web of Science，EI数据库，可以对某一个知识模块或者某一个主题搜集最前沿的科研资料（包括相关的综述文献），然后录制成基于知识模块或是主题的短小视频，采用微课教学手段进一步深入讨论和学习。
（2）针对传统教学缺乏对学生科学思维能力的培养：充分利用翻转课堂和PBL等学习模式，增加学生与教师之间的互动和学生主动科学思考、科学学习实践机会。在正式的课堂前，学生利用教师在课前分发的相关课程资料先自主预学习课程内容，正式开课时再参与同学与教师间的互动环节，由此培养学生主动思考和学习的能力。同时，可以在课程的设置中，以PBL的课堂方式增加科学思维能力训练次数，激发学生利用定量生理学理论知识解决生物医学工程中生物电的工程问题，从而更好地培养学生科学思维能力。 （3）针对不同专业背景以及就业去向的学生（笔者所在地理与生物信息学院学生一般在生物信息学或是生物图像方向就业），充分利用南京邮电大学大信息化战略发展条件下的生物医学工程专业人才培养模式特点，结合辅导员提供的每位学生培养方案、个人兴趣、发展方向，有针对性地调整课程内容相关的模块设置，并采用对应的教学手段，让所有的学生都能够得到个体化的学习与教育。
综上所述，笔者以授课的定量生理学课程为例，围绕该新兴课程教学大纲和主要知识点内容，综合使用当前较广的多种教学手段，紧密结合教学大纲及知识模块，开展了定量生理学课题新型混合式教学模式的研究，为进一步建立及完善该门课程的教学平台提供理论基础及参考。
参考文献
[1] 晏善成，王俊，陈劲松.科研创新型生物医学实验室的实验教学实践[J].实验科学与技术，2014，12（6）：158-160.
[2] 晏善成，王俊.大學本科定量生理学课程建设与教学[J].时代教育，2011（3）：20.
[3] 杨振刚.PBL方法在信息类专业课双语教学中的应用研究[J].逻辑学研究，2007（9）：145-147.
[4] Shieh D.These lectures are gone in 60 seconds[J].Chronicle of Higher Education，2009，55（26）：A1-A13.
[5] 关中客.微课程[J].中国信息技术教育，2011（17）：14.
[6] 梁乐明，曹悄悄，张宝辉.微课程设计模式研究-于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013（1）：65-73.
[7] Albanese M A，Mitchell S.Problem-based learning：A review of literature on its outcomes and implementation issues[J].Academic Medicine，1993，68（1）：52-81.
[8] Al-Azri H，Ratnapalan S. Problem-based learning in continuing medical education： review of randomized controlled trials[J]. Canadian Family Physician Medecin De Famille Canadien，2014，60（2）：157-165.
[9] 张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014（4）：27-32.
[10] 郭文革，北京大学“教育技术学基础”混合式教学模式探索[J].电化教育研究，2009（8）：59-63.
[11] Borondo J，Benito RM，Losada JC.Adapting physics courses in an engineering school to the b-learning philosophy[J].European Journal of Engineering Education，2014，39（5）：496-506.