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摘要：探究對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)方法在生物醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)中的應(yīng)用效果。研究表明，實(shí)施對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)方法后，學(xué)生的成績明顯提高，其中優(yōu)、良的占比分別從13%和25%上升到19%和36%，而不及格占比由11%下降到2%。此外，該方法還能培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作意識，提高個人競爭力，促進(jìn)全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：對分課堂；翻轉(zhuǎn)課堂；生物醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)

對分課堂是復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授提出的一種新的教學(xué)模式[1]，該教學(xué)方法包括講授、獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立做作業(yè)、小組討論和全班交流5個環(huán)節(jié)。雖然這5個環(huán)節(jié)是日常教學(xué)中常規(guī)的教學(xué)手段，但不同的結(jié)構(gòu)安排就能實(shí)現(xiàn)不同的教學(xué)效果。對分課堂明確了開展各環(huán)節(jié)的出發(fā)點(diǎn)、要求和步驟，講授環(huán)節(jié)采用精講留白的方式，在宏觀層面上告訴學(xué)生為何學(xué)、學(xué)什么和如何學(xué)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，著重展開知識框架和重、難點(diǎn)，并結(jié)合留白的藝術(shù)手段，使學(xué)生有時間去思考，而非傳統(tǒng)的講解。講授環(huán)節(jié)還包括布置作業(yè)，理想的作業(yè)建議圍繞梯度性、基本性和挑戰(zhàn)性等7個特點(diǎn)開展，既要起到溫習(xí)鞏固課堂內(nèi)容的目的，又要具有挑戰(zhàn)性，讓學(xué)生在內(nèi)化階段產(chǎn)生疑惑和問題。此外，提出“亮考幫”的理念，完成作業(yè)時總結(jié)學(xué)會了什么，有什么收獲，還有什么疑惑之處，為之后的討論環(huán)節(jié)做好鋪墊。對分課堂最初的出發(fā)點(diǎn)是延遲討論，希望學(xué)生利用較為充裕的課后時間來消化吸收上節(jié)課的內(nèi)容，也就是說本次課堂討論上次課堂的內(nèi)容，該形式稱為隔堂對分[2]，完整的隔堂對分流程見圖1。小組討論環(huán)節(jié)通常以4人為一個小組，進(jìn)行15~25分鐘的生生交流，組內(nèi)充分分享各自的“亮考幫”，互幫互助、答疑解惑，并凝練小組最終的“亮考幫”結(jié)果。然后教師隨機(jī)抽取3~4個小組學(xué)生代表發(fā)言，最后教師就學(xué)生的疑問和遺漏的知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。由于有些課程內(nèi)容相對簡單，也可以利用課堂時間讓學(xué)生完成自學(xué)過程，從而有了隔堂對分的簡化版，稱為當(dāng)堂對分[3-4]。教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)安排不變，只是每個環(huán)節(jié)的時間被縮短。翻轉(zhuǎn)課堂始于美國，翻譯為“FlippedClassroom”或“InvertedClassroom”[5]。該教學(xué)方法真正進(jìn)入大眾視野是2007年，美國科羅拉多州的化學(xué)教師為給缺席的學(xué)生補(bǔ)課，使用視頻軟件錄制PPT并配備相應(yīng)的語音供學(xué)生學(xué)習(xí)，而課堂上主要進(jìn)行問題輔導(dǎo)。伴隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂逐漸在全球引發(fā)熱議和深入研究。翻轉(zhuǎn)課堂以“先學(xué)后教”和“學(xué)進(jìn)去教別人”的理念開展自主式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)和合作式學(xué)習(xí)[6-7]。該教學(xué)方法依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，包括3個部分：課前導(dǎo)學(xué)、課堂活動和課后拓展，如圖2所示。課前導(dǎo)學(xué)讓學(xué)生利用課余時間學(xué)習(xí)與下次課堂內(nèi)容相關(guān)的視頻資源、網(wǎng)絡(luò)資料、課本教參等，這些參考資料需要教師做相關(guān)的功課，尤其是錄制與下次課堂內(nèi)容相關(guān)的微視頻，然后分享到學(xué)習(xí)平臺，同時發(fā)布相關(guān)的作業(yè)和任務(wù)。學(xué)生在自學(xué)之后進(jìn)行自測，從而發(fā)現(xiàn)自身的學(xué)習(xí)漏洞，總結(jié)未解決的疑問，待下次課堂解決。課堂活動以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性為出發(fā)點(diǎn)，圍繞學(xué)生的疑問，靈活采用分組討論或課堂展示等手段讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)和幫助。該環(huán)節(jié)教師是引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生積極參與、主動思考。同時，還需有針對性地解答學(xué)生解決不了的難點(diǎn)問題，升華學(xué)習(xí)內(nèi)容。最后的課后拓展環(huán)節(jié)的目的在于溫習(xí)鞏固課堂知識點(diǎn)，并做知識遷移和創(chuàng)新，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。該環(huán)節(jié)教師在網(wǎng)絡(luò)平臺布置任務(wù)，學(xué)生利用課余時間完成。

1對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的提出

對分課堂和翻轉(zhuǎn)課堂均以調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)、提高教學(xué)效果為目的，利用課余時間進(jìn)行學(xué)習(xí)探索，在課堂進(jìn)行答疑解惑。不同之處是對分課堂在課堂上講授下次課堂需討論的內(nèi)容，且對課堂討論的安排較為模式化；而翻轉(zhuǎn)課堂采用微視頻等方式讓學(xué)生自學(xué)下次課堂內(nèi)容，課堂活動未做明確規(guī)定，比較靈活，同時還需開展課后拓展。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式會占用學(xué)生大量的課余時間，不僅要完成下次課程的自學(xué)和自測，還需要完成課后拓展任務(wù)。應(yīng)用型本科醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生并不希望在課余時間被安排較多的學(xué)習(xí)任務(wù)，這意味著大部分學(xué)生無法完成翻轉(zhuǎn)課堂安排的課后任務(wù)。為探究更適合應(yīng)用型本科醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的教學(xué)方法，提出對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式，以取兩者之長，避兩者之短。該混合式教學(xué)方法以對分課堂的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將翻轉(zhuǎn)課堂課前導(dǎo)學(xué)的微視頻等線上資料引入對分課堂的獨(dú)立學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資料，提供更多的學(xué)習(xí)途徑。將翻轉(zhuǎn)課堂展示環(huán)節(jié)靈活地插入對分課堂的全班交流環(huán)節(jié)，通過學(xué)會的學(xué)生去講去教，讓全體學(xué)生從不同角度思考和學(xué)習(xí)。

2對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程

對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程包括課堂講授、課后內(nèi)化和課堂活動。由于課后內(nèi)化和課堂活動是以學(xué)生為主體的自學(xué)和互學(xué)環(huán)節(jié)，此處以生物醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)課程的球形聲場重建為例，詳細(xì)闡述課堂講授內(nèi)容，主要分3個部分：為何學(xué)、學(xué)習(xí)框架、學(xué)習(xí)思路和布置作業(yè)。

2.1為何學(xué)

醫(yī)學(xué)超聲作為四大醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之一，被廣泛應(yīng)用到肝臟、甲狀腺和乳房等疾病的檢查，輔助疾病的及時發(fā)現(xiàn)和治療。生物醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)課程通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)結(jié)合的方式，學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)超聲發(fā)展、超聲物理基礎(chǔ)、壓電材料和換能器分類以及換能器的聲場重建模型相關(guān)內(nèi)容，可以為今后的學(xué)習(xí)和工作做好鋪墊。超聲換能器的聲場重建內(nèi)容是本課程的重點(diǎn)內(nèi)容之一，要求理解聲場重建的數(shù)學(xué)模型，并利用工具去仿真分析聲場的空間分布。

2.2學(xué)習(xí)框架（見圖3）

如圖3（a）所示，超聲換能器聲場分布的計算包括兩個部分，首先計算換能器微元面積對空間上任意位置的聲場貢獻(xiàn)，然后通過積分運(yùn)算求取整個換能器的聲場分布。聲場計算的數(shù)學(xué)模型中，較為復(fù)雜的是如何劃分微元，如圖3（b）所示，可以按兩個步驟進(jìn)行，第一步沿平行于換能器口徑平面的方向切割，得到N個半徑不同的圓盤，第二步將每個圓盤對應(yīng)的球冠表面積區(qū)域劃分為M個微矩形即可。

2.3學(xué)習(xí)思路

借鑒高等數(shù)學(xué)中微積分的概念，若要計算不規(guī)則曲線所包圍的面積，則將該面積區(qū)域劃分為無數(shù)個小矩形，通過疊加這些矩形面積計算出不規(guī)則曲線所包圍的面積。三維坐標(biāo)下的球形換能器示意圖如圖4所示，聲場模型的建立首先計算球面上某個微元面積dS對空間上任意一點(diǎn)T的貢獻(xiàn)，可以表示為[8]：dp（r′）=jpck2πu（R）exp（-（jk+α）｜R-r′｜）｜R-r′｜dS。其中ρ是換能器介質(zhì)密度，c為超聲波的聲速，k指波數(shù)，u表示振動質(zhì)點(diǎn)的振速，α是角度。通過球面面積的積分運(yùn)算，可以得到最終球形換能器在空間上任意一點(diǎn)的聲場分布為：p（r′）=jρck2πsu（R）exp（-（jk+α）｜R-r′｜）｜R-r′｜dS由于數(shù)值仿真是離散的，需要將第2個公式進(jìn)行離散化處理，如下式：p（r′）=CΣnH（rn）△Sn。其中C=jρck2π，H（rn）=u（R）exp（-jk+α）｜rn｜｜rn｜，△Sn指第n個微元的面積。該數(shù)學(xué)模型的思路明確后，需要攻克的難題是如何劃分球面微元和相應(yīng)的計算過程。現(xiàn)給出球形換能器微元的示意圖（見圖5），經(jīng)過兩次切割之后，微元實(shí)際是由兩個半徑不同的圓環(huán)所包圍的面積中的一個微矩形。需要注意的是，微矩形的長和寬均為弧長。課后作業(yè)共有5個題目，針對精講中需要大家掌握的基本知識、留白問題和重點(diǎn)問題，請學(xué)生根據(jù)自己的興趣和能力有選擇性地以“亮考幫+悟”的形式完成本次課程的課后作業(yè)。除完成每個題目本身外，還要總結(jié)思考學(xué)會的知識點(diǎn)，在學(xué)習(xí)知識的同時感悟?qū)W習(xí)過程中思想精神層面的收獲，比如勇于批判、團(tuán)結(jié)互助等。

3成績評價

為了準(zhǔn)確評估對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂在生物醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)中的實(shí)施成效，綜合成績加入了參與性和個人能力的考評，同時利用層次分析法建立了更加科學(xué)的評價體系。層次分析法由美國運(yùn)籌學(xué)家SaatyT.L.提出，是一種可解決多目標(biāo)復(fù)雜問題的層次權(quán)重決策分析方法，適用于具有不確定性和主觀性的事件分析，能夠定量明確指標(biāo)的相對重要性。成績評定由兩級評價指標(biāo)組成（見圖6），通過層次分析法可準(zhǔn)確計算各級指標(biāo)在成績評定中所占權(quán)重。首先計算一級指標(biāo)中的課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和考試成績，通過兩兩的重要性比對得到如下的成對比較矩陣：X=11/21/5211/3531，通過計算該矩陣的各行平均值和歸一化平均值，可以求取該矩陣的最大特征值λmax為3.006。由于成對比較矩陣的形成具有主觀性，可能出現(xiàn)兩兩因素矛盾的情況，因此需要判斷矩陣的一致性。只有符合一致性要求的矩陣才可以被接受，從而計算出相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。若矩陣的隨機(jī)一致性比率CR<0.1，則認(rèn)為符合一致性判斷指標(biāo)，其計算公式如下：CR=λmax-t（t-1）RI，其中t為矩陣階數(shù)，而平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI通過查表可知為0.58，因此計算出該矩陣的隨機(jī)一致性比率為0.005，在可接受的一致性范圍內(nèi)，然后計算得到一級指標(biāo)的權(quán)重分別為0.12、0.24和0.64。同樣的，通過兩兩的重要性比對可得到二級指標(biāo)的成對比較矩陣分別為：X1=121/21/211/3231、X2=11/323131/21/31、X3=11/31/231321/31。按照上述計算過程，分別得到相應(yīng)的二級指標(biāo)的成對比較矩陣的隨機(jī)一致性比率分別為0.012、0.053、0.053，均符合一致性評判標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而得到關(guān)于課堂表現(xiàn)的二級指標(biāo)權(quán)重分別為0.31、0.16和0.53，關(guān)于實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的二級指標(biāo)權(quán)重分別為0.27、0.58和0.15，關(guān)于考試成績的二級指標(biāo)權(quán)重分別為0.15、0.58和0.27。最后，根據(jù)上述分析，可計算出各二級指標(biāo)的總權(quán)重（見表1）。表1顯示，期末考試占比最高，為37.12%；然后是期中考試和實(shí)操能力，分別占比17.28%和13.92%；而積極主動性和分析問題能力所占比例相對較少。從各指標(biāo)權(quán)重可以看出，該成績評價體系一方面延續(xù)傳統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)中期末考試的重要地位，另一方面也豐富了成績評價，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、更全面的評價。

4對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的優(yōu)勢和劣勢

4.1優(yōu)勢

4.1.1學(xué)習(xí)成績的提高。本文采用優(yōu)、良、中、及格和不及格來評價學(xué)生的綜合成績，對應(yīng)的分?jǐn)?shù)段分別為≥90分、80~89分、70~79分、60~69分和60分。實(shí)施對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)方法后，無論用傳統(tǒng)的成績評定方法還是針對該混合教學(xué)模式提出的成績評價方法，本班學(xué)生的成績都明顯提高。基于層次分析法的成績評定方法結(jié)果表明，優(yōu)、良的占比分別從13%和25%上升到19%和36%，而不及格占比由11%下降到2%。學(xué)習(xí)成績是教學(xué)效果十分重要的評價指標(biāo)，該結(jié)果表明了對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)有針對性的、有深度的有效教學(xué)。4.1.2個人能力的提高。針對對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對個人能力的培養(yǎng)問題，對本班學(xué)生進(jìn)行了課后訪談。反饋結(jié)果表明，通過完成開放式的、具有挑戰(zhàn)性的課后任務(wù)，可以學(xué)習(xí)不同的資料檢索方法，拓展學(xué)習(xí)途徑，同時學(xué)習(xí)到如何過濾龐大的數(shù)據(jù)，篩查與研究課題相關(guān)的內(nèi)容。同時，以“亮考幫”形式獨(dú)立完成作業(yè)，有利于幫助學(xué)生厘清學(xué)習(xí)收獲和疑惑，加深其對知識點(diǎn)的認(rèn)識。另外，以分組討論的形式互幫互助，讓學(xué)生能從與其他學(xué)生的交流中再次審視自我，做到查漏補(bǔ)缺。這些過程培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力，提升了學(xué)生的個人競爭力。4.1.3其他方面的提高。對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式充分利用了數(shù)字時代學(xué)生的特質(zhì)，靈活利用網(wǎng)絡(luò)資料，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，現(xiàn)今大學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的意識薄弱，而對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式有助于培養(yǎng)互幫互助的合作精神。同時，可以營造活躍的、良好的學(xué)習(xí)氛圍，對于自控力較差的學(xué)生起到了良性作用。

4.2劣勢

對分課堂+翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式對教師的個人能力要求較高，不僅要求具備專業(yè)知識，還要求了解學(xué)情、收集反饋、合理規(guī)劃內(nèi)容等，需要抽出一定的時間投入實(shí)踐，以得到能力上的提升。同時，對學(xué)生的自覺性和自主學(xué)習(xí)能力要求較高，對于學(xué)習(xí)熱情不高的學(xué)生來說，并不愿意在課后花太多時間在學(xué)習(xí)上，這可能導(dǎo)致班上兩極分化嚴(yán)重。此外，該教學(xué)方法比較適合小班教學(xué)，對于大班教學(xué)不太適用。

作者:伍秀玭 李曉歐 司博宇 涂華婷 伍雯 單位:上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院重慶大學(xué)藥學(xué)院