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Application of Flipped Classroom Combined with Case-based Collaborative Learning in Medical Teaching in the Experimental Eight-year Medical Doctor Program
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摘要:目的 评估翻转课堂结合基于案例的协作学习(case-based collaborative learning, CBCL)模式在新型临床医学八年制(“4+4”试点班)学生教学中的实施效果。方法 选取北京协和医学院2019、2020级“4+4”试点班全体学生为研究对象。将翻转课堂结合CBCL的小组教学模式应用于内科消化病学(炎性肠病)授课中。基于课堂上CBCL小组讨论前后的知识测验结果评估学生对相关知识的掌握程度，并采用Likert量表对教学效果进行量化反馈。结果 共纳入45名“4+4”试点班医学生，其中2019级20人、2020级25人; 课前完成知识测验42人，课后完成知识测验45人。经翻转课堂结合CBCL的小组教学后，学生对炎性肠病发病年龄，溃疡性结肠炎内镜下严重程度、病变范围、鉴别诊断、治疗原则以及克罗恩病临床表现、治疗原则相关题目的回答正确率均有显著提高(P均＜0.001);13道知识测验题回答正确率显著提高[33.3(26.2, 85.7)%比93.3(71.1, 95.6)%, P=0.001]。30名(66.7%，30/45)医学生完成教学效果反馈，其对翻转课堂教学形式的认可度评分为(4.00±0.74)分。结论 翻转课堂结合CBCL小组教学模式可明显提高新型临床医学八年制学生的教学效果，学生反馈对该教学模式整体较满意。Abstract:Objective To evaluate the effect of flipped classrooms combined with case-based collaborative learning (CBCL) in teaching internal medicine in the experimental eight-year medical doctor program[new academic "4+4" pilot class(NAPC)].Methods Medical students from the class 2019 and class 2020 of NAPC in Peking Union Medical College were selected as the objects. A teaching method of flipped classroom combined with CBCL was applied in the course of internal medicine (inflammatory bowel disease). Through the knowledge test before and after class discussion, the students' mastery of relevant knowledge was evaluated, and the Likert scale was used to give quantitative feedback on the teaching effect.Results A total of 45 medical students from NAPC were enrolled, including 20 students from class 2019 and 25 students from class 2020.A total of 42 students completed the knowledge test before class and 45 students completed the knowledge test after class.After the flipped classroom combined with CBCL, the students' correct answer rate had significantly increased on questions about the age of inflammatory bowel disease onset, severity of ulcerative colitis endoscopy, lesion range, differential diagnosis, treatment principles, clinical manifestations of Crohn's disease, and treatment principles(all P < 0.001); the median correct answer rate of all questions significantly increased [33.3(26.2, 85.7)% vs. 93.3(71.1, 95.6)%, P=0.001]. Thirty students(66.7%, 30/45)completed the post-class feedback; the overall satisfaction score of the teaching mode of flipped classroom was (4.00±0.74) points.Conclusions The teaching mode of flipped classroom combined with CBCL can significantly improve learning outcome in medical students of the experimental eight-year program. Students are generally satisfied with the teaching mode.
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传统教学模式主要以课堂上老师讲授、学生听课为主，课下学生完成作业为辅，此种被动式教学模式存在学习效率低、记忆保留时间短、对知识的应用能力不足等局限性。翻转课堂教学则将课堂上和课堂下的功能进行翻转，重新调整课堂内外的时间，将学习的主动权由老师转移至学生，使学生成为学习的主角：学生于课前通过视频、学习资料、网络讨论等形式完成自主学习; 课堂上通过多种教学模式对相关知识的核心概念进行应用，并接受老师与同学的反馈; 课后针对学习内容进行自我检验、完成延伸训练，从而达到促进学生主动参与学习，提高其深入思考、解决实际问题能力的目的。翻转课堂教学模式最早源于美国，目前在国外医学教育中已被广泛应用[1]。基于案例的协作学习(case-based collaborative learning, CBCL)教学模式源自哈佛医学院，其基于真实病例设计开放式问题，要求学生(通常以小组形式)利用所学知识解决实际问题，以强化其知识框架、培养批判性思维。在医学教育中，翻转课堂结合CBCL的教学模式是教学方法改革的重要方面，是以学生为中心自主学习模式的体现。
北京协和医学院新型临床医学八年制(“4+4”试点班)旨在培养具有国际视野的复合型高层次医学精英人才，培养方案包括4年非医学专业本科学习和4年医学专业知识学习。医学专业培养第1、2年学习基础医学及临床医学知识，倡导以学生主动学习和小组学习为主的学习形式。本研究以内科学炎性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)教学为例，探究翻转课堂结合CBCL小组教学模式在新型临床医学八年制医学专业教学中的实施效果。
1. 对象与方法
1.1 研究对象
本研究以北京协和医学院2019、2020级“4+4”试点班全体学生为研究对象。比较翻转课堂结合CBCL小组教学实施前后其对相关知识掌握程度的差异。
本研究已通过北京协和医院伦理审查委员会审批(审批号：S-K1815)，并征得研究对象的知情同意。
1.2 方法
1.2.1 翻转课堂结合CBCL小组教学模式的设计与实施
本次内科学IBD授课内容包含克罗恩病(Crohn's disease, CD)及溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)。课前由具有多年临床教学经验的教师录制IBD授课视频(时长90 min)，由课堂带教老师(2人)共同准备CD和UC典型病例各1例，依照大纲要求和临床思维过程设置病例内容和分步讨论问题。学生通过IBD教学视频以及指定阅读材料(包括相关文献)于课前完成自主学习。课堂上以典型病例为基础，每5~6人为1组，在带教老师指导下围绕典型病例和具体问题(表 1)进行小组讨论。根据课堂学习内容，学生于课后进行延伸学习，完成补充材料的学习。
表 1 翻转课堂结合CBCL小组讨论问题问题序号 具体内容 1 患者病史、体格检查、辅助检查 2 患者主要症状的病理生理机制及病因 3 患者的诊断和鉴别诊断 4 患者疾病严重程度评估 5 主要治疗原则 CBCL：基于案例的协作学习 1.2.2 授课前后相关知识测验
于课前完成视频学习后、CBCL小组课堂学习前完成首次知识测验(用于检验课堂前视频学习效果)，CBCL小组课堂学习后重复进行知识测验(对翻转课堂结合CBCL小组教学对于学习效果提升的检验)。知识测验为13道客观题，由带教老师团队出题，紧密围绕学习课程与学习目标，考察学生对重要知识临床应用的掌握情况，内容包括CD及UC临床表现、诊断与鉴别诊断、治疗原则等，每题回答正确得1分，满分13分。研究者通过计算课堂前后测验的回答正确率评估翻转课堂结合CBCL的教学效果。
1.2.3 授课后教学效果反馈评估
授课后医学生通过线上调查问卷完成对本次内科学授课的反馈评估。采取Likert量表进行量化评分：“非常不同意”为1分，“不同意”为2分，“不一定”为3分，“同意”为4分，“非常同意”为5分。评分越高表示学生对相关内容的认同度越高。
1.3 统计学处理
采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。计量资料(知识测验得分、Likert量表评分)以均数±标准差表示; 组间比较采用配对t检验; 课堂前后13道题目回答正确率数据不符合正态分布，以中位数(四分位数)表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料以频数(百分数)表示，组间比较采用卡方检验或Fisher精确概率法。以P＜0.05为差异具有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般资料
共纳入45名“4+4”试点班医学生。其中男性15人，女性30人; 2019级20人，2020级25人。
2.2 翻转课堂结合CBCL小组教学效果评估
课堂前完成知识测验42人(93.3%，42/45)，知识测验平均得分(7.46±1.68)分，13道题目的中位回答正确率为33.3(26.2, 85.7)%。课堂后完成知识测验45人(100%，45/45)，知识测验平均得分(10.84±1.99)分，13道题目的中位回答正确率为93.3(71.1, 95.6)%，两组正确率差异显著(P=0.001)。
与课堂前知识测验比较，学生对IBD发病年龄，UC内镜下严重程度、病变范围、鉴别诊断、治疗原则以及CD临床表现、治疗原则相关题目的回答正确率均显著提高(P均＜0.001)，详见表 2。
表 2 翻转课堂结合CBCL小组教学课堂前后IBD知识测验结果比较问题序号 测验内容 课前知识测验回答正确率[n=42，n(%)] 课后知识测验回答正确率[n=45，n(%)] P值 1 IBD发病年龄 14(33.3) 32(71.1) ＜0.001 2 IBD治疗目标 38(90.5) 43(95.6) 0.423* 3 UC临床表现 9(21.4) 15(33.3) 0.214 4 UC内镜下严重程度 6(14.3) 42(93.3) ＜0.001 5 UC内镜下病变范围 12(28.6) 42(93.3) ＜0.001 6 UC鉴别诊断 12(28.6) 38(84.4) ＜0.001 7 UC治疗原则 11(26.2) 27(60.0) ＜0.001 8 CD临床表现 7(16.7) 25(55.6) ＜0.001 9 CD诊断依据 39(92.9) 44(97.8) 0.349* 10 CD内镜下鉴别诊断 36(85.7) 43(95.6) 0.148* 11 CD内镜下鉴别诊断 36(85.7) 43(95.6) 0.148* 12 CD内镜下鉴别诊断 41(97.6) 41(91.1) 0.362* 13 CD治疗原则 20(47.6) 42(93.3) ＜0.001 CBCL：同表 1; IBD：炎性肠病; CD：克罗恩病; UC：溃疡性结肠炎; *采用Fisher精确概率法 2.3 教学效果反馈
45名学生中，教学效果反馈评估问卷完成率为66.7%(30/45)。学生“对翻转课堂形式整体满意、对“小组讨论的形式满意”均表示认同，“对指导老师能力满意”的认同度最高，对“课前学习的炎症性肠病课件视频的时间长度适宜”认同度较低，详见表 3。
表 3 教学效果评估内容及反馈结果(n=30)编号 教学效果反馈评估内容 分值(分) 1 翻转课堂整体架构合理 3.80±1.13 2 课前学习炎症性肠病课件视频的时间长度适宜 2.93±1.17 3 课前学习炎症性肠病课件内容对课上讨论有很大帮助 4.13±0.82 4 课堂病例讨论的问题具有一定挑战性 3.70±0.79 5 课前、课后测验对重要知识点的掌握有帮助 3.90±1.03 6 对翻转课堂形式整体满意 4.00±0.74 7 对指导老师能力满意 4.63±0.49 8 对小组讨论的形式满意 3.77±1.04 9 是否同意将课堂讨论发言的参与程度纳入形成性评价 3.76±1.17 3. 讨论
在以老师讲授为主的传统课堂教学中，学生以被动听课为主，其对相关知识的记忆保留率随时间延长而明显降低，传统灌输式教学已不能满足医学教育中对学生自主学习能力的培养目标。翻转课堂教学中，学生对相关知识的记忆和理解阶段发生于课堂前，课堂上主要进行知识的应用、分析、评价和高层次认知训练，因此对知识的记忆保留率高。CBCL则基于代表性案例进行情景模拟，可将理论与实践较好地进行结合，加深了医学生对医学知识的理解程度和应用能力。研究显示，翻转课堂应用于医学教育可降低期末考试的准备时间，提高学生的自我效能和知识保留率[2]。目前，翻转课堂结合CBCL的教学方法已在药理学教学[3]、临床本科儿科教学[4]、妇产科教学[5]等领域开展应用，并取得较好效果。新型临床医学八年制(“4+4”试点班)招录对象为具有4年非医学专业经历的本科生，其后进行为期4年的医学专业培养。学生具有多学科教育背景，临床医学相关知识学习时间短，培养目标要求高，其教学效果备受关注。本研究首次揭示了翻转课堂结合CBCL小组教学模式在该类医学生授课中的应用效果。
结果显示，医学生在课前知识测验中，全部题目的中位回答正确率为33.3%，不同题目的回答正确率差异较大(14.3%~97.6%)，其中偏概念类题目如IBD治疗目标、CD诊断依据，图片识别类题目如CD内镜鉴别诊断相关知识的回答正确率均高于90%。对于案例应用类题目，如结合案例进行疾病诊断与鉴别诊断和治疗选择题目的回答正确率均低于50%，提示仅单纯通过视频学习(传统教学模式)，医学生将理论知识应用于实践的能力尚显不足。经翻转课堂结合CBCL小组教学后，医学生对全部题目的中位回答正确率为93.3%，且对IBD发病年龄，UC内镜下病变情况、鉴别诊断与治疗原则以及CD临床表现、治疗原则相关题目的回答正确率在课堂后知识测验时均有显著提高(P均＜0.001)。研究结果显示，翻转课堂结合CBCL小组教学可加深学生对知识的理解程度，提高应用能力。
与课堂前知识测验结果比较，本研究医学生在接受翻转课堂结合CBCL小组教学后知识测验总体得分明显提高，其中以课前知识测验得分小于或等于所有参与者中位数(7.5分)的学生，在接受教学后知识测验平均得分增加较为显著[课前测验：(6.40±1.15)分，课后测验：(10.96±1.77)分，P＜0.001]，与2013年哈佛医学院进行的随机对照试验结论一致[6]。提示该教学模式能提高医学生整体学习效果，且对自主学习能力相对弱的学生效果更加明显。
关于教学反馈，既往研究中参与者认为翻转课堂结合CBCL的教学形式更加有趣，使学习过程更加投入，有助于激发学生的思考能力[6]。本研究30名学生对教学效果进行了反馈，结果显示医学生对翻转课堂、小组教学形式满意的认同度均较高。但该教学模式在实施过程中常遇到一些共性问题和挑战，如学生或带教老师在课前准备不充分、课堂讨论内容偏离主题、讨论时间不充分、学生不主动参与课堂讨论、设置的问题难度较大等。为提高教学效果可采取的措施：(1)带教老师在教学实施前应接受相应的理论知识和技能培训; (2)教学设计需紧密围绕明确的学习目标; (3)带教老师与学生的互动始于课堂前，以增加学生的积极性; (4)给予学生充足的课前准备时间; (5)优化教学内容，充分发挥小组学习/同伴学习的杠杆作用; (6)根据学生反馈的教学效果，及时调整教学模式和教学内容。
本研究局限性：(1)由于生源人数和课程计划的限制，未设置常规教学模式作为对照。(2)学生于课堂讨论前，需自主观看约90 min教学视频，可能延长了学习时间，增加学习负担。后期考虑对视频内容和时长进行分割，以增加教学的可行性。(3)知识测验、教学效果反馈问卷均采用线上自愿填写的方式进行，数据获取过程中可能存在选择偏倚。但从目前的问卷回收率和测验完成率来看，可满足本研究需求。
4. 小结
为实现“健康中国”建设的战略目标，满足日益增长的卫生健康事业及社会发展对医学人才的需求，医学教育理念、教学模式、教学内容和方法均亟待革新。医学领域的高质量发展离不开复合型拔尖创新人才的培养。传统教学模式已无法满足高端医学人才培养的需求，创新教学方法，应用翻转课堂结合CBCL的教学模式更有助于培养学生的自主学习能力，强化对知识的理解、分析和应用能力。该教学方式更加顺应成人学习的特点和规律，培养符合现代医学教育体系需求的医学人才，且学生满意度高，有望成为医学教育临床教学的主导教学模式之一。
作者贡献：羽思负责数据收集、论文撰写; 李玥、钱家鸣负责研究设计、课程设计与实施、论文修订; 李骥、谭蓓、杨莹韵、李航参与课程与研究设计。利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突 -
表 1 翻转课堂结合CBCL小组讨论问题
问题序号 具体内容 1 患者病史、体格检查、辅助检查 2 患者主要症状的病理生理机制及病因 3 患者的诊断和鉴别诊断 4 患者疾病严重程度评估 5 主要治疗原则 CBCL：基于案例的协作学习 
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表 2 翻转课堂结合CBCL小组教学课堂前后IBD知识测验结果比较
问题序号 测验内容 课前知识测验回答正确率[n=42，n(%)] 课后知识测验回答正确率[n=45，n(%)] P值 1 IBD发病年龄 14(33.3) 32(71.1) ＜0.001 2 IBD治疗目标 38(90.5) 43(95.6) 0.423* 3 UC临床表现 9(21.4) 15(33.3) 0.214 4 UC内镜下严重程度 6(14.3) 42(93.3) ＜0.001 5 UC内镜下病变范围 12(28.6) 42(93.3) ＜0.001 6 UC鉴别诊断 12(28.6) 38(84.4) ＜0.001 7 UC治疗原则 11(26.2) 27(60.0) ＜0.001 8 CD临床表现 7(16.7) 25(55.6) ＜0.001 9 CD诊断依据 39(92.9) 44(97.8) 0.349* 10 CD内镜下鉴别诊断 36(85.7) 43(95.6) 0.148* 11 CD内镜下鉴别诊断 36(85.7) 43(95.6) 0.148* 12 CD内镜下鉴别诊断 41(97.6) 41(91.1) 0.362* 13 CD治疗原则 20(47.6) 42(93.3) ＜0.001 CBCL：同表 1; IBD：炎性肠病; CD：克罗恩病; UC：溃疡性结肠炎; *采用Fisher精确概率法
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表 3 教学效果评估内容及反馈结果(n=30)
编号 教学效果反馈评估内容 分值(分) 1 翻转课堂整体架构合理 3.80±1.13 2 课前学习炎症性肠病课件视频的时间长度适宜 2.93±1.17 3 课前学习炎症性肠病课件内容对课上讨论有很大帮助 4.13±0.82 4 课堂病例讨论的问题具有一定挑战性 3.70±0.79 5 课前、课后测验对重要知识点的掌握有帮助 3.90±1.03 6 对翻转课堂形式整体满意 4.00±0.74 7 对指导老师能力满意 4.63±0.49 8 对小组讨论的形式满意 3.77±1.04 9 是否同意将课堂讨论发言的参与程度纳入形成性评价 3.76±1.17
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