翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)在“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”課程中的應(yīng)用實(shí)踐*

吳雅琴 劉 鵬 王 超 左風(fēng)云 王曉東

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)計(jì)算機(jī)信息學(xué)院 呼和浩特 010110) (內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院信息中心 呼和浩特 010020) (內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)計(jì)算機(jī)信息學(xué)院 呼和浩特 010110)

1 引言

計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用推動(dòng)了教學(xué)模式的變革和發(fā)展[1]。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”應(yīng)用不斷深入的背景下，線上和面對面等教學(xué)方式的混合日益成為教師開展教學(xué)改革的重點(diǎn)。“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”在國內(nèi)外院校相關(guān)專業(yè)中是一門重要的課程，如德國以信息學(xué)為主導(dǎo)，將醫(yī)學(xué)信息學(xué)課程作為醫(yī)學(xué)專業(yè)的必修課，英國采用核心模塊加選修模塊的課程體系開展醫(yī)學(xué)信息學(xué)教學(xué)。課程設(shè)置的主要目的包括培養(yǎng)學(xué)生掌握最新醫(yī)學(xué)、生物和計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)收集、管理、運(yùn)用和分析健康與衛(wèi)生信息數(shù)據(jù)的方法，了解信息技術(shù)在健康和社會衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的意義。應(yīng)針對教學(xué)中存在的問題，結(jié)合國內(nèi)外醫(yī)療信息化發(fā)展和現(xiàn)代高等教育改革趨勢，開展醫(yī)學(xué)信息學(xué)課程教學(xué)改革。

2 目前教學(xué)中存在的問題

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)過程

“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”課程是內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)(以下簡稱信管專業(yè))的核心專業(yè)課程。該課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生深入了解醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)表示、存儲、挖掘，醫(yī)學(xué)信息標(biāo)準(zhǔn)化，醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)構(gòu)建等[2]。課程開設(shè)以來，在課前課后開展調(diào)查，從2013級開始利用校內(nèi)課程中心教學(xué)平臺嘗試線上線下混合式教學(xué)改革。分析2013級、2014級信管專業(yè)課程調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)95.7%的學(xué)生非常期待這門課程，83.2%的學(xué)生希望通過課程能夠進(jìn)一步加深專業(yè)了解。課前調(diào)查中只有8.3%的學(xué)生寫出課程涉及的部分知識點(diǎn)，大多數(shù)學(xué)生完全不清楚課程內(nèi)容。課后調(diào)查中，46.1%的學(xué)生表示學(xué)習(xí)到較多專業(yè)知識，但不清楚相關(guān)內(nèi)容在醫(yī)療行業(yè)的具體應(yīng)用，30.8%的學(xué)生表示不太能夠?qū)⒈鹃T課程與其他專業(yè)課程進(jìn)行有效銜接。

2.2 教師授課

教師在教學(xué)中更多關(guān)注授課部分，希望為學(xué)生呈現(xiàn)盡可能多的內(nèi)容，但忽略了課程知識所涉及的特殊應(yīng)用場景，使學(xué)生無法很好地建立課程知識框架；初期進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，教師對混合方式、內(nèi)容尚不清晰，針對個(gè)別知識點(diǎn)開展的翻轉(zhuǎn)課堂，缺少教師的必要指導(dǎo)，教師對翻轉(zhuǎn)課堂討論環(huán)節(jié)掌控能力尚有待提高。

3 翻轉(zhuǎn)課堂與基于問題的學(xué)習(xí)模式融合

3.1 課程基本信息

課程共56學(xué)時(shí)，包括實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。授課教師從2人擴(kuò)展至4人，建立校外醫(yī)療信息化講師團(tuán)隊(duì)。課程考核采取過程性評價(jià)，其中線上成績占比30%，線下成績占比40%，翻轉(zhuǎn)課堂占比30%，各項(xiàng)評價(jià)所占比例根據(jù)每學(xué)期課程開展情況實(shí)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3.2 翻轉(zhuǎn)課堂融合基于問題的學(xué)習(xí)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)生在課前完成知識學(xué)習(xí)，在課堂上完成知識吸收與掌握的一種新型教學(xué)模式[3]，翻轉(zhuǎn)的是課上和課下的學(xué)生行為[4]。基于問題的學(xué)習(xí)(Problem-Based Learning，PBL)[5]以解決問題為主線，鼓勵(lì)學(xué)生通過自主探索、分組合作等方式獲得自主學(xué)習(xí)和解決復(fù)雜問題的能力[6]。PBL教學(xué)方法與翻轉(zhuǎn)課堂具有天然的結(jié)合點(diǎn)，將PBL的項(xiàng)目或問題作為翻轉(zhuǎn)課堂的“翻轉(zhuǎn)內(nèi)容”，利用在線平臺為學(xué)生提供PBL學(xué)習(xí)資源，學(xué)生線下分組完成項(xiàng)目內(nèi)容，利用翻轉(zhuǎn)課堂分享PBL學(xué)習(xí)成果、問題、方法、經(jīng)驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)課外、線上線下的融合式學(xué)習(xí)，最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和自主性，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)。團(tuán)隊(duì)自建并持續(xù)完善醫(yī)學(xué)信息學(xué)小規(guī)模限制性在線課程(Small Private Online Course，SPOC)，結(jié)合線下教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、PBL教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和能力，使學(xué)生在參與翻轉(zhuǎn)課堂、PBL過程中呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)課堂被動(dòng)接受知識完全不同的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)行個(gè)性化、自主化學(xué)習(xí)，見圖1。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用

4.1 基于問題的課前線上教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

4.1.1 問題導(dǎo)入 圍繞醫(yī)療信息化主線設(shè)計(jì)12個(gè)專題，涵蓋醫(yī)療信息的各個(gè)場景。引起注意是激發(fā)與維持學(xué)生內(nèi)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的第1步[7]。例如學(xué)習(xí)“醫(yī)學(xué)信息相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”專題，標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等對學(xué)生而言都較為陌生，因此從日常生活相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)入手過渡至醫(yī)療場景，闡釋醫(yī)院中不同時(shí)期、廠家的醫(yī)療設(shè)備之間如何“對話”，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生探究興趣。學(xué)習(xí)“技術(shù)是如何支持醫(yī)療信息化”專題時(shí)，從就醫(yī)掛號的生活場景導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識為某醫(yī)院設(shè)計(jì)掛號系統(tǒng)。基于解決實(shí)際問題，學(xué)生在復(fù)習(xí)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識的同時(shí)預(yù)習(xí)掛號基本流程、掛號系統(tǒng)組成等課程知識。

4.1.2 課前自主學(xué)習(xí) 預(yù)習(xí)階段的有效學(xué)習(xí)是使翻轉(zhuǎn)課堂更有針對性的必要保障。教師根據(jù)不同場景設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容，內(nèi)容既要“專”和“精”，還要有較好的可控性和延伸性。團(tuán)隊(duì)依托建設(shè)完成的SPOC，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校在線開放課程“大數(shù)據(jù)背景下的智慧醫(yī)院”為學(xué)生提供學(xué)習(xí)視頻。除平臺提供的學(xué)習(xí)視頻外，課前資源還包括拓展資料、文獻(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)云課堂等，提供測試、討論等檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，教師既可從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)以便進(jìn)行線下教學(xué)精講，同時(shí)也可檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)成果。如圍繞“技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的使命”專題，設(shè)計(jì)PBL案例，設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)包括專業(yè)知識目標(biāo)、醫(yī)學(xué)人文與社會目標(biāo)兩個(gè)層次。以2017級信管專業(yè)為例，39位學(xué)生分成13個(gè)學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)小組自主學(xué)習(xí)任務(wù)包括：觀看視頻了解技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域的變遷；認(rèn)真閱讀PBL案例資料，明確案例主要討論方向；小組成員共同分析PBL案例并開展小組學(xué)習(xí)；記錄小組學(xué)習(xí)軌跡，包括討論時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容、問題、結(jié)論等，將其在PBL案例作品中展示。基于SPOC平臺的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)并非將全部時(shí)間交由學(xué)生自由安排，案例輔導(dǎo)教師通過學(xué)習(xí)平臺、線下溝通等方式全程參與，根據(jù)各學(xué)習(xí)小組反饋采取漸進(jìn)式指導(dǎo)，使學(xué)生對案例有較為深入的分析與學(xué)習(xí)。

4.2 基于主題討論分享的線下教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

學(xué)生在完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)后，線下教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合PBL方式進(jìn)行。利用教學(xué)平臺大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能，教師可以詳細(xì)了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中普遍存在的問題，及時(shí)掌握各小組學(xué)習(xí)情況。這些都為教師充分準(zhǔn)備線下課堂提供了一手教學(xué)數(shù)據(jù)。以“技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的使命”線下翻轉(zhuǎn)課堂為例，13個(gè)小組根據(jù)學(xué)生自定的競爭方式，選擇其中9組在線下課堂分享PBL案例成果。在分享過程中學(xué)生可以提問或針對某一分享內(nèi)容進(jìn)行課堂討論。由于是否分享會影響到學(xué)習(xí)小組對應(yīng)專題的學(xué)習(xí)成績，在一定程度上激發(fā)了學(xué)習(xí)小組之間的比、學(xué)、趕、超意識和行為。線下翻轉(zhuǎn)課堂案例分享過程中，案例輔導(dǎo)教師全程做好記錄，特別是針對分享過程中發(fā)現(xiàn)的問題、案例欠缺部分等。“技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的使命”PBL案例，除專業(yè)知識、醫(yī)學(xué)人文與社會兩項(xiàng)目標(biāo)外，還設(shè)定1項(xiàng)潛在目標(biāo)，即希望學(xué)生對案例中呼吸科的感染控制，從技術(shù)角度給出相應(yīng)技術(shù)性手段與方法。綜合分析平臺數(shù)據(jù)、線下課堂，本專題學(xué)習(xí)中學(xué)生基本知識點(diǎn)掌握較好并提出獨(dú)特見解，但對設(shè)定的潛在學(xué)習(xí)目標(biāo)只有兩組涉及，因此本次基于PBL案例的翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)仍需各學(xué)習(xí)小組繼續(xù)完善案例。同時(shí)案例輔導(dǎo)教師對未涉及潛在學(xué)習(xí)目標(biāo)的7個(gè)小組以及未進(jìn)行分享的4個(gè)小組進(jìn)行進(jìn)一步案例輔導(dǎo)，幫助其進(jìn)一步提升案例質(zhì)量。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，需要了解、掌握的基本知識點(diǎn)已由學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中完成，線下課堂可以有更多時(shí)間開展討論、分享。教師要做好全程輔導(dǎo)并及時(shí)與學(xué)生互動(dòng)，解決學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，同時(shí)輔以一定激勵(lì)手段，使學(xué)生真正想成為教學(xué)活動(dòng)的“主角”并實(shí)現(xiàn)知識處理與轉(zhuǎn)化。

4.3 課后鞏固拓展

為鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，專題學(xué)習(xí)結(jié)束后輔以學(xué)習(xí)平臺綜合測驗(yàn)，通過大數(shù)據(jù)分析教師可全面掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。針對學(xué)習(xí)專題要求學(xué)生繪制知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖譜、梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容，并鼓勵(lì)學(xué)生把與知識點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的已學(xué)過的課程內(nèi)容同步繪制在圖譜中，幫助學(xué)生建立課程聯(lián)系，更好厘清彼此之間關(guān)系。每個(gè)教學(xué)周期為學(xué)生安排醫(yī)院信息化建設(shè)參觀活動(dòng)，要求學(xué)生參觀前提煉問題，在參觀過程中尋求問題答案，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的基本能力。給予學(xué)生公平、合理的評價(jià)是維持學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要一環(huán)。在學(xué)習(xí)過程中，通過教師評價(jià)、組內(nèi)評價(jià)、組間評價(jià)、個(gè)人評價(jià)等多種方式對學(xué)生課前、課中、課后給予全面評價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生持續(xù)不斷、高效地完成每個(gè)專題學(xué)習(xí)。

5 教學(xué)評價(jià)與效果

5.1 教學(xué)評價(jià)

全面、合理、客觀地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。2013級、2014級、2015級開設(shè)該課程時(shí)，雖然進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)改革嘗試，但只限于部分內(nèi)容，課程評價(jià)指標(biāo)不夠細(xì)化，因此這幾年成績相對偏低。從2016級開始在以往教學(xué)改革基礎(chǔ)上，開展全課程的基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL線上線下教學(xué)，評價(jià)指標(biāo)更全面、更注重過程性，見表1。面對較多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在不降低課程難度的前提下，學(xué)習(xí)的每個(gè)環(huán)節(jié)均可獲得相應(yīng)課程分值，同時(shí)對PBL團(tuán)隊(duì)組長、分享人及依托課程申報(bào)大學(xué)生相關(guān)科研課題的負(fù)責(zé)人，在總分不超過100的情況下給予最高5分的額外獎(jiǎng)勵(lì)。對學(xué)生而言，既提升了學(xué)習(xí)興趣，又減輕了課業(yè)負(fù)擔(dān)，學(xué)習(xí)成績相較前幾屆也有所提升。將教學(xué)周期分為5個(gè)學(xué)段，以2017級信管專業(yè)為例，學(xué)生能夠按課程要求完成在線學(xué)習(xí)，臨近期末的第5學(xué)段，更多學(xué)生通過手機(jī)客戶端進(jìn)行課程復(fù)習(xí)，有效利用碎片化時(shí)間，提高期末復(fù)習(xí)效率。

表1 醫(yī)學(xué)信息學(xué)課程評價(jià)方式

5.2 教學(xué)成效

為深入了解學(xué)生在基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL模式中的學(xué)習(xí)成效，對2017級信管專業(yè)學(xué)生在學(xué)期中、末分別進(jìn)行測驗(yàn)，采用SPSS 23.0對39名學(xué)生的測驗(yàn)數(shù)據(jù)(個(gè)案數(shù)=39)進(jìn)行均值分析，見表2。在翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)中，學(xué)生期末成績(平均值=73.8，標(biāo)準(zhǔn)差=4.73)相較期中測試成績(平均值=63.6，標(biāo)準(zhǔn)差=9.05)有明顯提升。學(xué)生基本適應(yīng)基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)，特別是期中成績居中、后位的學(xué)生成績提升更為顯著。融合式學(xué)習(xí)對于調(diào)動(dòng)全體學(xué)生特別是成績靠后學(xué)生的積極性有促進(jìn)作用。課程結(jié)束后的假期，2017級信管專業(yè)有10名學(xué)生前往附屬人民醫(yī)院實(shí)習(xí)。通過訪談了解學(xué)生對融合式教學(xué)的認(rèn)可程度以及課程對實(shí)習(xí)的幫助等。其中91.6%的學(xué)生表示融合式教學(xué)相較傳統(tǒng)課堂，有效學(xué)習(xí)率更高；86.8%的學(xué)生表示課程專題設(shè)計(jì)比較合理、內(nèi)容豐富，拓展了課本知識，可以在課堂上更高效地解決問題；41.2%的學(xué)生認(rèn)為融合式教學(xué)對促進(jìn)自身學(xué)習(xí)主動(dòng)性很有幫助；幾乎所有接受采訪的學(xué)生都表示教學(xué)專題比較注重應(yīng)用場景，通過課前資料、文獻(xiàn)、云課堂、專家講座、課堂討論、項(xiàng)目分享等形式對專題內(nèi)容形成較為全面的了解，在準(zhǔn)備案例分享過程中解決了一部分問題，同時(shí)又產(chǎn)生了一些新問題，而線下翻轉(zhuǎn)課堂可以幫助全面梳理、解決學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問題，使每個(gè)專題學(xué)習(xí)獲得的內(nèi)容更為全面，并且12個(gè)專題學(xué)習(xí)幫助其在實(shí)習(xí)過程中很好地應(yīng)對常規(guī)工作。此外對融合教學(xué)模式下學(xué)期中、學(xué)期末成績進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)，見表3。

表2 學(xué)期中、學(xué)期末成績平均分比較

表3 配對樣本t檢驗(yàn)

6 結(jié)語

基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)，在課程內(nèi)容、活動(dòng)安排上，圍繞課程要求、專業(yè)特色、實(shí)踐需求設(shè)計(jì)醫(yī)療信息化學(xué)習(xí)專題，結(jié)合線上學(xué)習(xí)材料、翻轉(zhuǎn)課堂、PBL等資源與教學(xué)方式將課前、課中、課后有效銜接，將學(xué)生置于學(xué)習(xí)中心，使課程學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、應(yīng)用實(shí)踐形成一個(gè)有機(jī)整體。