PSE 學習空間開發框架構建

蔣 斌，郭慶華

（南京中醫藥大學a.現代教育技術中心；b.公共外語教學部，南京 210023）

0 引言

醫學實訓課程是介于醫學理論課程和臨床實習之間的橋梁，結合臨床技能培訓和醫學模擬教學，目的是加強醫學生臨床操作技能和臨床思維能力。主要包括西醫診斷、中醫診斷、內科、外科、婦產科、中醫康復、針灸、刺灸、骨傷、麻醉、護理等學科的臨床教學。實訓課程的教學效果將直接影響醫學生培養質量。而現在由于法律法規對實習醫生的限制和醫患關系的影響，醫學生的醫院實習效果打了折扣，因此基于臨床模擬的醫學實訓教學成了醫學理論教學和臨床實習銜接的重要途徑，是解決醫學生臨床動手能力偏低的有效方法。醫學實訓教學需求復雜，形式多樣，主要包括：臨床技能示范教學、接診訓練、醫患交流模擬、自主開放實驗、校內多點交互教學、校（學校）院（醫院）遠程觀摩交互教學等。這些教學模式的提出迫切要求對實驗教學空間進行重構，通過技術的運用解決或緩解：訓練量不足、訓練校正不及時、基礎技能訓練師資力量不足、模擬仿真綜合訓練設備不足且試驗成本高昂等問題。

教育部2018 年2 號文提出“打造適應學生自主學習、自主管理、自主服務需求的智慧課堂、智慧實驗室、智慧校園”“推動形成‘互聯網+高等教育’新形態”。由于政府文件和教育工程項目的引導，近年來出現教學環境建設的井噴現象。并呈現出專業場景特性強，規模大兩大特征。據統計，無論在經濟發達或欠發達地區，金額超千萬元的單體項目已經普遍出現。由于學習空間開發理論在實踐指導上的不匹配，造成責任者技術選型糾結、方案設計困難、項目推動緩慢、效果評價缺乏依據。決策的不確定性也不利于試點項目的復制和傳播。種種情況，已經明顯影響政府部門對相關教育項目投入的效果。

1 國內外研究現狀

1.1 學習空間研究

21 世紀以來，各種創新學習空間研究層出不窮。代表性的項目包括美國羅萊納州立大學SCALE-UP 項目、麻省理工學院開展的“技術支持的主動學習”項目、澳大利亞教學委員會發起的“改造大學學習空間”項目、臺灣教育部門實施的“TEAL Studio”項目、華東師范大學發起的“未來課堂”研究項目等［1-3］。學習空間吸引了教育技術學、計算機應用技術、建筑環境設計、社會學、管理學等多個學科的研究者，大多以課堂教學為研究場景，以自由組合的桌椅、無線網絡、交互白板、多屏分享技術等為主要特征，強調教學的交互性和學習的協作性。為了指導專業人員有效開發學習空間，Radcliffe等［4］提出了“教學法—學習空間—技術”即PST開發框架，包括了設計、開發、評價整個過程，分析了“理念與設計”和“實施與運作”兩個階段需要考慮的一系列問題。這一框架得到了廣泛的關注，陳向東［5］等在這基礎上加入了社會因素，包括立項、資金、應用、管理等考量，提出改進的“教育—社會—空間—技術”即PSST 開發框架。這些研究為工程實踐提供了很好的基礎支撐，但以課堂教學為主要研究對象的理論，在實踐教學的空間設計領域，如醫學、農業、工程等，其指導方法需要進一步深化。實踐教學總是包含特定場景，關聯因素更多，規模更大，教學活動更為復雜多變，要為這類項目提供理論支撐，需要工程取向的研究視角和更強的與專業學科關聯。

1.2 醫學實訓教學模式的研究

近年來，國內中西醫學院校大踏步建設臨床技能實訓中心，大力建設臨床實訓課程，對醫學生基本技能的提高起到了很大的作用［6-7］。然而，傳統的實訓教學模式在高校培養高質量醫學人才的目標下仍有很大的發展空間，醫學訓練要求達到人人掌握，急需解決效率和效果的問題，也包括過程性評價的實施和如何培養學生自主學習能力等難題。醫學教育研究者將目光聚焦于實訓教學課程、教師培訓、教學評價等方面，但對于實訓項目的教學過程缺乏分解和研究，新的教學方法在傳統教學環境中限制重重，需要提供技術增強的學習環境來實施或探索新的教學模式。

為了改革實訓教學方法，提高醫學生臨床技能，兩個方面的研究正持續發展［8］。①技術層面，通常以信息技術加強實訓教學手段和效果。著眼于解決某一訓練問題的軟硬件系統不斷出現，如臨床思維訓練軟件、虛擬內窺鏡手術操作系統、脈診儀等；②教學研究方面，關注醫學實訓教學的學者開始嘗試建設連接臨床和課堂的教學系統，通過情景化教學來提高教學效果。在這個過程中，缺乏教育學、傳播學與學習空間開發等理論指導的教學實踐，由于其易用性和可用性達不到要求，并未得到很好的復制流傳。

2 專業領域大型學習空間開發的理論構建

大型學習空間建設工程從預算立項、需求溝通、技術選型、方案評估、過程管理、效用評估等各個環節應該有判斷的原則和依據。通過調研多個工程項目，發現技術決策人普遍具有“技術人”屬性，而較少具備“工程人”屬性，較難處理好技術要素、經濟要素和管理要素的復雜關系［9］。尤其缺乏以工程創新推動教學創新的統籌能力。故強調工程，可以幫助厘清技術創新和工程創新的關系，學習空間建設本質上不是為了推動新技術的教學運用，而是在學習理論指導下的教學模式創新，其指導思想是系統論。本文引入工程創新理念，強調復雜條件下的思考方法和操作方式，為學習空間的開發提供指導框架。

2.1 3 個關注點

學習空間是一個跨學科的研究領域，而現在教育技術學研究成果已經不匹配整個教育行業尤其是高等教育領域的實踐需求。在理論層面，主要出現了3 個新的關注點。

（1）場景化學習空間。學習空間研究不應集中在課堂教學，實踐教學的場景化特點使其更需要學習空間的創新來重構教學過程和教學模式［10］。從廣泛的文獻研究中發現，教育技術研究者的研究領域大多局限在普通教室環境中，而實際上這是非常狹窄的視角。很多研究者不關注實踐教學領域的研究，究其原因是缺乏一線工程實戰經驗。

（2）全過程學習空間。①學習空間不能只理解為教學物理環境，應該包含網絡拓展空間，虛擬現實空間，基于這樣的認識，才可以進行完整的教學系統設計。②全過程是指學習空間建設工程的全生命周期，要綜合評估不同技術的迭代周期，平衡技術創新和經濟效益的關系。

（3）“輕界面”技術空間。學習空間的技術選型要接受技術接受模型的指導，分析感知有用性和感知易用性，避免學習空間研究成為空間中的技術試驗，出現重度技術使用［11］。面對用戶的始終應該是“輕界面”。解決好這一問題，為教師和學生提供人性化的學習環境是項目成功的關鍵。

2.2 3 個原則

目前的大型學習空間開發項目要有工程思維來保障質量。因此，基于研究對象的變化和關注點的不同，就工程取向的學習空間開發框架“教學法—空間—工程（Pedagogy-Space-Engineering）”即PSE 框架構想做初步闡述。工程取向的開發框架通常有3 個原則：

（1）目標的精致原則。精致原則來源于德國的精工理念。在項目的質量追求中精益求精，在系統的用戶體驗上做到極致，操作步驟要求簡之又簡。提倡學習空間的技術融合，避免技術侵入而提高系統使用門檻。把技術的實現細節與用戶剝離，使終端用戶幾乎感覺不到技術的存在，把管理的復雜度留到系統后臺專人負責。當前所建設的學習空間開發項目都是集成工程，因此，精致原則也是集成項目產品化的思路，增強系統的可移植性。

（2）過程的創新妥協原則。學習空間重構本質上是一種創新活動，但要避免為創新而創新，為引進新技術而罔顧用戶的接受程度。在系統建設方案成型和項目實施過程中，會受到管理成本、系統投入、技術成熟度、使用成本、用戶習慣等多個因素約束，出現相互矛盾的要求是必然的情況，這時就要堅持教學工程系統的特點，以現代學習理論、傳播學理論為取舍依據，保障核心目標，大膽創新，合理妥協。主要在技術創新和管理創新中找到平衡點。

（3）結果的效用原則。提出針對學習空間的多維效用評價模型，在實踐教學中，管理者、教師、學生之間的視角各不相同，教學效果和人力、管理、資源配置之間要做統一權衡，使用多維角度進行綜合評估，是判斷學習空間是否適用的標準。針對管理，設計資源（教師、試驗員、空間、設備等）配置量表，用來考察管理成本；針對教師，根據技術接受模型，設計教師行為和態度量表，考察新的環境對教師的教學影響；對于學生，則編制課堂參與量表，考察學生的學習變化。

2.3 3 個維度

基于“教育—社會—空間—技術”PSST 四個維度的學習空間開發框架，很好地聚焦了項目推進過程中各種社會因素對項目成功的影響［12］。通過多個大型學習空間建設項目的實施，從工程建設角度來重新劃分聚焦的維度，提出“教學法—空間—工程”三維度的學習空間開發框架（見圖1）。在社會維度中，技術的管理、使用、評價，可以引入工程管理思想，尤其是工程創新原則［13］，這是提出PSE框架的基礎思想。由于在項目實踐中，很多決策人員有“技術論”傾向，不考慮系統實施對原有管理結構影響，不考慮挖掘、提升師生和管理人員的創造性，不考慮系統整個生命周期規劃，而以技術的新舊為判斷標準，最終常常導致管理混亂、師生抱怨、維護困難。PSE框架正可以糾正這一傾向。

圖1 PSE框架

教育、空間、工程這3 個維度分別明確了各個階段的主要責任相關人員和聚焦的問題（見表1），這在很大程度上規范了學習空間的開發過程。

表1 教育空間、工程3 個維度相關問題

2.4 技術選用模型

本文提出技術選用模型作為PSE 開發框架理論的核心。基于工程社會學思想，采納一項技術應用于工程中要考慮的關鍵要素歸納為四類：問題解決的價值、應用難易度、技術場景成熟度、創新風險承受力（見圖2）。

圖2 技術選用模型

（1）問題解決的價值。指擬采用的技術在項目總體目標中所體現的意義。主要有解決核心痛點、體驗提升和應用方式變化3 類。以實驗教學中心為例，解放教師和管理人員、通過學生自主預約訓練提升學習效果、提高實驗室使用效率，是需要考慮的核心價值。老師通過視頻技術錄制標準操作彌補教師不能長時間在場的問題，學生通過視頻技術自我診斷并完成訓練上傳作業。這些場景支持設計者選擇自主錄制，為教學方式改革提供支撐。而體驗提升的需求就要全面分析經濟代價和產生的作用才能決定。

（2）應用難易度。從工程項目生命周期的整體去思考，不僅考慮最終用戶的技術使用難易度，而且包括推廣運行和維護難易度。在推廣使用時，要明確系統使用群體是大眾、特定人員還是少數專業人員，顯然在普通大眾中推廣使用的成本最大；且管理系統比服務系統要更容易推廣。維護難易度對技術管理部門的使用尤其重要，不同設備的使用壽命有長短，要評估系統是否有足夠的開放性，是否可以用替代技術或兼容的進階技術在系統生命周期中保證系統持續運行［14］。

（3）技術場景成熟度。不僅指技術成熟度，而是指在需求場景中的應用邏輯是否成熟。2018 年杭州某中學引入人臉識別和情緒分析，暫不討論技術倫理，僅從技術成熟度來看，這些技術是成熟的，在其他場合多有應用。但是放在學習狀態分析的需求場景，它的教育邏輯毫無道理，學習效果好的學生分析得分很一般，學習中等的學生卻知道該如何迎合來獲得高評分。這是典型的“技術人”決策方式帶來的失敗。在場景成熟度分析中，如果沒有發現足夠的案例和線索，就必須思考技術沒有應用的原因，其中包括技術本身的成熟度、經濟成本以及管理模式的匹配問題。

（4）創新風險承受力。很大程度上決定是否接受項目中的部分失敗。教育系統是復雜的，在創新的壓力下又必須做出各種嘗試，而創新不可避免會遭遇陷阱和失敗。所以在設計整體工程時，必須保證主體功能是成熟和可驗證的，在一個工程項目中的預設創新點不應該超過20%，而涉及用戶越廣泛的項目越應該謹慎，這樣可以保證系統至少能運行起來。這里提出創新風險承受力，是提醒工程項目設計者要接受教育創新工程不會達到100%的完成度。

3 醫學教學實驗中心學習空間開發實踐

PSE學習空間開發框架理論是在PST、PSST 框架上的發展，以此為基礎在國家級醫學教學實驗中心建設項目——即醫學實訓教學場景中加以實踐運用。遵照框架的原則性指導，結合視頻技術、網絡技術、智能技術，以微視頻資源平臺為依托，設計實訓教學學習空間，實現實訓教學的記錄、傳輸、交互和評價，最終為教師提供人性化的教學方法，為學生提供高效自主的學習途徑，為管理人員提供友好的管理條件。

3.1 教學過程觀察和需求生成

（1）“單盲”觀察法。采用觀察研究法，觀摩各類醫學實訓課程，對于基礎技能訓練、綜合能力訓練、和創新性實訓項目進行分類。分析其教師教學過程特點，提煉創造性方法。分析不同類型實訓項目中學生的能力模塊，了解其學習的難點和重點。篩選可能有效的技術和方法。

（2）師生座談和專家咨詢。召開教師、學生和管理人員座談會，采用調查法，提出設計思路和方案，聽取師生意見；到同類院校考察，與相關專家學者交流，多方獲取信息反饋并修正，初步形成學習空間開發方案。

基于以上研究過程，采集并分析了大量一線教師的想法，存在一些問題：①實訓室購置了昂貴的模型、儀器，但教學只能通過最原始的方法進行，缺乏基本的教學支撐工具。②教學過程中重復著教學示范和糾正，但學生寶貴的“優秀案例”和“錯誤經驗”分享困難。教師的需求是直接而樸素的，需要以教師用戶體驗為出發點，進行系統設計，滿足實訓教學的需要。

探索實訓教學模式，提高學生臨床技能的教研活動也在教師中間自發的開展。如在接診或醫患交流等實訓項目中，教師要求學生小組用手機彼此記錄組員的訓練過程，編輯后上傳到學校教學平臺的課程空間，由教師進行評價。這一活動極大地提高了學生的自主學習和自我糾正的能力。提煉、總結這一類教學研究的元素，簡化過程，優化教學，并為進一步推廣提出標準化設計方案。

3.2 有效支撐技術的特點分析

教育技術對于教學的促進必須基于教育心理學和教育傳播學的理論指導，分析教學內容和傳播媒介的特點，選擇合理、有效的技術手段來改善教學，促進新的教學方法的發生［15］。針對醫學實訓教學，將適合實訓教學的主要信息技術分為技術單元和功能組兩個層次，以此作為學習空間設計的路徑，從所需的教學模式逐層映射（見圖3），可以對有效的技術作出經濟的取舍，而不是以技術的新舊作為判斷標準，也不是采用的技術多多益善。

圖3 教學模式與技術的映射關系

基于這一技術映射模型，可以綜合考慮系統目標、設計等級、預算資金、管理成本等，刪減或增加相應的模塊，避免貪大求新或者需求不明，而實現最合適的方案設計。故在設計學習空間時，必須認清教育技術方法的工具性原則。首先應該解決教師的現實困難并提供良好的用戶體驗，以此為基礎，教學方法的改革才可能發生［16］。

3.3 醫學實訓教學流程重構和模式生成

區別于相對成熟固定的課堂教學模式，實訓教學形式多樣，這是重新設計實訓教學學習空間的現實依據［17］。醫學實訓課程教學流程通常有臨床技能示范教學、接診訓練、醫患交流模擬、自主開放實驗、校內多點交互教學、校（學校）院（醫院）遠程觀摩交互教學等各種形式。根據對各種形式的分析，重新設計流程，改善教與學的方法。信息技術的優勢在于處理數據，在分析時以數據作為入口，對其中的數據流進行抽象并分類，主要包括3 種數據：項目分類數據、身份認證數據、過程記錄數據。針對這一分類方法，在教學過程中融入視頻、自動化、觸控等技術，實現各種教學場景：同步顯示本地高清試驗直播示范；建設視頻資源庫，教師示范錄像和視聽教材可用于學生在開放實驗中自主點播學習；教師和學生可通過觸摸屏操控高清錄像設備，自主進行高清錄像與上傳等。基于技術增強來突破時空的限制，重構了教學模式。

以開放試驗為例，傳統管理流程溝通效率低下，靈活性差，學生無法按照自己合適的時間來安排練習，教師也無法精確掌握學生是否練習以及練習的效果。針對這一問題，重新設計了自主預約流程（見圖4）。

圖4 開放實驗流程重構

流程中解放了實驗室管理人員和教師，減少了教師的重復性工作，提高了學生訓練正確率，同時培養了學生自主意識，提升了學習效果。根據系統在預約、設備使用、操作訓練、評價各個階段的數據采集，真正實現了實訓教學的過程性評價，體現了學生的自主管理。

3.4 促進教學資源有效應用的設計

基于全過程學習空間的設計思路，需要為在信息化教學環境內自動產生的大量微視頻資源設計病例資源整合共享平臺，充分發揮資源效益。平臺的設計包括兩個部分。①應用的技術保障。包括視頻技術規范，資源元數據規范，以此來保障資源的質量；也包括檢索工具、兼容性接口工具等功能。②應用功能。包括直播、點播，自動分類，交互模式，評價與推薦等。其中，基于資源系統的二維碼知識地圖是一個亮點，引導學生對于教學微信小程序的使用，對于實驗室的泛在學習提供了高效的支撐。

3.5 項目實施效果

本研究采用行為觀察法來評價項目的實施效果。工程項目實施1 年后，分別向15 名教師、117 名學生和6 名教學中心管理人員發放了相對應的問卷，有效問卷127 份。問卷以客觀多選題為主，考察相關教學行為的發生情況。

（1）教師。選擇“使用高清示教進行了精細操作的教學”“錄制了示教視頻”“使用了學生互評”的占比分別達到了73.4%、66.7%和60.0%，對新學習空間中的技術應用顯示了很大熱情；有13.4%的教師“通過平臺數據記錄開展了過程性評價”，嘗試了新的學生評價方式。數據表明在新的環境中，解決了教師難點技術和功能可以較快推廣。同時，也會激勵教師主動探索新的教學改革方式。另外53.3%的教師“呼叫工程師提供技術支撐”，這個前提是已經組織了2次培訓，所以項目推進中的培訓工作需要更有層次、更有針對性。

（2）學生。選擇“我幫助小組同伴錄制了練習視頻”“我觀看了教師傳到平臺的教學視頻”和“我預約了2 次以上的訓練時間”的占比分別為88.7%、84.9%和64.2%。數據表明，學生團體更愿意接受新事物，主動性更強，在新環境中學習方式變化明顯。

（3）管理人員。選擇“節約了時間”“使用了對講系統來規范學生實驗室行為”和“查看了實驗室開放數據”占比最高，分別為83.3%、66.6%和66.6%。可以看到，新的設計確實提高了管理效率。50%的管理人員曾經“聯系工程師進行遠程教學準備”，這體現了管理專業化的新要求。

從3 個視角來分析，新的學習空間提高了教師和管理人員的工作效率，并且為師生提供了嘗試新的教學模式的技術支撐。

4 結語

本文通過在醫學教育領域的學習空間理論實證研究，突破以往大量研究聚焦課堂教學的局限，導向到更迫切需要學習空間創新的實踐教學領域。同時針對近年來大規模學習空間工程的建設需求，提出了PSE 開發框架的基礎思想，豐富和規范了學習空間工程建設的基礎方法學。啟發教育技術人員從系統論的視角來平衡工程項目中的幾類元素，達到有限條件下的項目結果最優化。

·名人名言·

越學習，越發現自己的無知。

——笛卡爾