Implementing Flipped Classroom in a Biomathematics Course Through Design-Based Research

在现代医学培训中，目标已从单纯记忆事实转向掌握一套能够让未来的医生解决复杂问题的实践技能。这种被称为“基于能力的教育”的方法，要求学生不仅要理解生物学概念，还要能够运用分析这些概念的数字工具。随着人工智能和先进软件成为医疗保健的标准配置，教育工作者面临着一个新的挑战：如何在教授这些技术技能的同时，不让学生感到负担过重，也不丢失协作的人文要素。一种极具前景的方法是“翻转课堂”，这是一种颠覆传统学习顺序的教学模式。它不再是在课堂上听讲座，然后在课后独自做作业，而是让学生在课前自主学习基础材料，从而将面对面的时间释放出来，用于主动解决问题、讨论和团队协作。研究人员提出的问题是，这种转变是否真的有助于学生掌握困难的新技术，同时也能提高他们的协作能力。

匈牙利佩奇大学的一个教育团队决定在一门名为“生物微积分 2”的专业选修课程中测试这一想法。该课程专为需要学习如何利用 Excel 和 MATLAB 这两款特定软件将数学应用于现实世界生物数据的医学、药学和生物技术专业的学生而设计。研究人员希望观察，将课程转变为翻转课堂模式，并结合一种称为“基于设计的研究”（Design-Based Research）的严谨测试方法，是否会改变学生对自身团队协作能力的看法。基于设计的研究是一种策略，即教师和研究人员构建一个教案，尝试实施，观察结果，然后立即改进该教案以进行下一轮循环，通过这种循环不断完善教学方法。

这项研究分为两个截然不同的阶段。第一阶段是试点运行，结果显示，虽然翻转课堂的想法是合理的，但执行过程存在缺陷。学生被要求完成一些课前可选任务，但由于这些任务不是强制性的，大多数人并没有去做。结果，教师不得不花费宝贵的课堂时间去重讲那些本应在家里学完的基础知识，导致课程的协作精神受损。意识到这一点后，团队为第二个阶段设计了一个更具结构性的版本。在改进后的版本中，他们将课前准备设为强制性要求。学生必须在到达大学之前，完成在线 MATLAB 培训课程中的特定模块。他们还会在每次课程结束后填写简短的调查问卷，向教师反馈他们的感受和所学内容。随后的课堂时间则完全用于让学生两人一组，利用他们学习过的软件来解决复杂的现实世界问题。

第二阶段的结果呈现出一种令人惊讶且略显矛盾的景象。从表面上看，学术成就显而易见。学生在期末考试中表现极其出色，匈牙利组的平均分接近 89%，而外国组的平均分超过 90%。他们显然已经掌握了材料，并能运用软件解决难题。然而，当研究人员要求学生评估自身的团队协作技能时——例如沟通能力、灵活性、包容性以及共同解决问题的能力——结果却呈现出另一番景象。到学期结束时，与开始时相比，学生在十三项个人属性中的十一项上对自己给出的评分都降低了。只有沟通能力和接受批评的能力这两项表现出了轻微的提升。

这种自信心的下降并不意味着学生的团队协作能力变差了。相反，研究人员认为，学生对“什么是优秀的团队成员”的内在标准变得更高了。在课程开始时，学生很可能是根据他们以往在传统课堂中较为被动的经验来衡量自己的团队协作能力。随着他们被迫应对复杂的、陌生的软件，并高度依赖彼此来取得成功，他们遇到了更高水平的难度。这种高强度的经历让他们意识到自己还有很多需要学习的地方，也让他们体会到真正的协作是多么困难。他们开始用一个更严格、更现实的标准来衡量自己，而不是以前那个较容易的标准。研究人员注意到，尽管学生的自我评价有所下降，但他们的实际表现依然保持在高水平，并且观察到两两配对的学生确实在更紧密地合作，并在解决问题的路径上趋于一致。

这项研究揭示了现代教育中一个复杂的现实：在协作环境中学习一项困难的新技能，可能会让学生对自己的社交能力感到缺乏信心，即便他们的专业能力正在提升。高分的考试证明了翻转课堂模式在教授技术内容方面的有效性，但学生自我感知的转变表明，学习过程中的情感和社会历程与最终成绩同样重要。研究人员得出结论，虽然该方法是成功的，但适应这种高强度新学习方式的过程，会导致学生重新校准自己的预期，从而收紧了他们对于何为有效团队协作的内在标准。这一洞察有助于教育工作者理解，学生自信心的暂时下降可能并不代表失败，而是一个信号，表明他们正在深入参与学习过程，并成长为更具批判性和自我意识的学习者。