延伸斯金納程序教學理論在病理生理學教學中的應用

吳佳梅 王柏欣 邢天容 蘇亞楠 劉蕾

病理生理學作為一門連接基礎醫學與臨床醫學的橋梁性學科，在基礎醫學教學中占有重要的地位[1]。該課程所涵蓋的知識內容廣泛且復雜，知識點與臨床實踐聯系緊密且較為抽象，導致許多學生在學習和理解上感到困難，難以全面掌握[2]，因此選擇適合不同學習層次學生的教學方法至關重要。程序性教學法是一種個性化的教學方法理論，其允許學生根據自身的學習速度和能力水平進行自我學習[3]。病理生理學中的酸堿平衡紊亂章節具有授課難度大和知識點連貫性強的特點，同時在臨床各個科室的工作和日常生活中，均具有較強的應用性[4-7]。因此，構建合適的教學方法十分有必要。斯金納的學習理論重視在操作性學習之后，給予學生強化刺激，有利于操作性學習行為的再次發生，提高學習頻率，使學生對難以理解的知識點形成印象較為深刻的邏輯記憶[8]。

1 程序性教學理論概述

1.1 程序性教學理論基礎

斯金納是新行為主義心理學的創始人之一，其所創建的程序性教學法主要建立在程序性條件作用學說和強化理論的基礎之上，發展傳統的刺激-反應理論，形成刺激-反應-強化理論，見圖1[9-11]。斯金納程序教學法的基本內容是：編輯一個小單元的信息（稱為框面）傳給學生作為刺激，學生通過填空、口頭回答或列出圖標等方式對教師的刺激做出反應。教師對學生的反應進行評價，如反應錯誤，教師需要告訴學生錯誤的原因；如果回答正確，則這個反應就得到強化，進入第二個框面的學習。在學習過程中實現刺激-反應-強化過程的不斷重復，直至學生完成一個程序性教學內容的學習。

圖1 程序性學習理論的形成過程

1.2 程序性教學理論的原則

斯金納將程序教學概念應用于人類學習的研究，總結出一系列教學原則，如積極反應的原則、小步調教學原則和及時反饋原則等，形成了程序教學理論[11]。

1.2.1 積極反應的原則

調動學生在學習過程中的積極狀態，有利于推進學習的進程。通過設置有效且積極的刺激，引導學生產生相應的反應，教師通過強化并鞏固這一反應，促使學生做出進一步反應。

1.2.2 小步子的原則

在程序教學中，應將教材分解為若干逐步遞進的步驟，前一步的學習內容為后一步的學習奠定基礎，后一步的學習在前一步的基礎上進行。2 個步驟之間的知識難度差異應控制在較小范圍內，以便學習者能夠輕松取得成功，并建立起學習的自信心。

1.2.3 及時反饋的原則

程序教學過程中應特別強調即時反饋的重要性。即當學生給出問題答案時，教師應迅速給予反饋，使學生立即了解自己的答案是否正確。這是樹立信心、保持操作性行為的有效手段。

1.2.4 自定步調的原則

程序教學允許學習者根據自己的情況來確定學習的速度。傳統教學法使掌握較快的學生的進度被拖慢，而學習慢的學生又跟不上，學生之間的學習水平差距越來越大。與傳統教學法在課堂授課不同，程序教學法允許每個學生可以按自己最適宜的速度進行學習，因此學生有足夠的思考時間，有助于提高學習成功率。

1.2.5 低錯誤率的原則

在設計程序性教材時，應盡可能減少學生出現錯誤反應的可能性。因為錯誤的反應可能帶來負面刺激，過多的錯誤會影響學習者的情緒和學習速度。通過減少或避免錯誤，可以增強學生的學習積極性，提高學習效率。

2 程序性理論的教學設計-以酸堿平衡紊亂為例

病理生理學涉及眾多醫學生尚未接觸的臨床問題，其知識內容理論性強且抽象，發病機制復雜，往往讓學生覺得枯燥難懂，難以掌握，部分學生甚至因此產生厭學情緒。盡管病理生理學教學中已嘗試應用多種教學模式，如“以病例為中心的教學法”“思維導圖”“以問題為導向的教學法（problem-based learning，PBL）”和“雙語教學”等，使得教學效果和質量得到了一定程度的提升，但與醫學生精通病理生理學的預期教學目標相比，仍存在一定的差距[12]。

酸堿平衡紊亂是病理生理學教學中的重難點內容。該部分內容與基礎學科的生理和生化內容關系緊密，同時與臨床內、外、婦和兒科等多科室疾病過程密切相關。因此，及時發現和正確處理酸堿失衡是許多疾病治療成功的關鍵[13-15]。因此，醫學生熟練掌握酸堿平衡紊亂這一基本病理過程對今后的臨床學習及未來的工作至關重要。

2.1 酸堿平衡紊亂章節內容

2.1.1 知識點思維導圖

酸堿平衡紊亂作為一個基本病理過程，與臨床各個科室的疾病密切相關。現以思維導圖的形式呈現這一章節的授課內容，見圖2。

圖2 酸堿平衡章節思維導圖

2.1.2 知識教學目標

針對不同的專業，酸堿平衡紊亂課程在教學大綱中的要求有所不同，文章以臨床專業為例，展示這一章節的知識點大綱要求，見表1。

表1 酸堿平衡紊亂課程大綱要求

程序性教學法在設計過程中涵蓋了酸堿平衡紊亂課程大綱要求的所有知識點，并在重要知識點處設置了邏輯銜接，使整個知識框架更為清晰，也更便于學習者按照自己的學習進度對照學習，提高對知識點的理解運用能力。程序性教學法需按照教材內部的邏輯程序設計，其課程內容既要保證學生在學習中減少錯誤率，又要使每一個問題均能體現教材的邏輯。

2.2 酸堿平衡紊亂知識點單元劃分

根據本章的授課節數，將內容劃分為5 個學習單元。

2.2.1 單元1：酸堿的概念及酸堿物質的來源

（1）介紹酸堿平衡和酸堿平衡紊亂的概念及二者之間的比較；酸和堿的定義及二者之間的區別；機體內酸性物質的來源；機體內堿性物質的來源。邏輯關系：何為平衡，何為紊亂；何為酸，何為堿；酸性物質從何而來？堿性物質從何而來？（2）總結提問：通過本單元內容的學習，請學生思考機體內的酸性物質和堿性物質哪種比較多？（答案：由本節內容可知體內酸性物質的來源遠高于堿性物質）。（3）思考問題：為什么機體內的酸堿度可以維持在7.35～7.45，保持中性狀態？

2.2.2 單元2：酸堿平衡的調節

回答上節課的思考問題，然后介紹由于機體存在調節酸堿平衡的機制，所以可以維持機體酸堿度在中性范圍內波動。接下來進行本單元的授課內容。

（1）機體調節酸堿平衡的4 種方式？每種調節方式的組成、作用機制、作用范圍。（2）總結提問：各種緩沖系統在作用時間和強度上的差別？正是由于上述差異的存在，才會導致單元4 所講的內容：不同類型酸堿平衡紊亂的不同發病機制及其主要作用，同時涉及疾病的治療，為未來的學習設下懸念。（3）思考問題：以上為正常機體的調節，那么臨床上用哪些指標來判斷機體是否發生酸堿平衡紊亂呢？那么請進入下一單元的學習。

2.2.3 單元3：酸堿平衡紊亂常用指標及分類

（1）臨床診斷酸堿平衡紊亂的標準主要為衡量酸堿平衡指標是否偏離異常。每個指標需要從定義、正常值和意義3 方面進行學習。重點理解每個指標的定義并理解指標變化的意義。（2）總結提問：通過本單元的學習，總結區分代謝和呼吸性酸堿紊亂的指標有哪些。（3）思考問題：衡量酸堿平衡的指標分為代謝性和呼吸性，那么下單元要學習的單純性酸堿平衡紊亂是否也分為代謝性和呼吸性？

2.2.4 單元4：單純型酸堿平衡紊亂

回顧第二單元的學習內容及思考題，續接第三單元的思考題進行這個章節重點內容的學習，前3 個單元也是為這個單元的內容做鋪墊。

（1）4 種單純型酸堿平衡紊亂的概念、病因和調節機制、代償調節方式、血氣結果分析、對機體的影響和防治的病理生理學基礎。由于本單元內容較多，因此再次將本單元的學習內容進行分解。將每種單純性酸堿平衡紊亂作為1 個單獨的小單元。其中代謝性酸中毒為重點講授內容，其他3 種類型酸堿平衡紊亂采用翻轉課堂教學模式進行講授，該做法的優勢在于以代謝性酸中毒作為學習基礎，發揮學生的主觀能動性，鍛煉學生的醫學學習思維，培養醫學生的自學能力以及畢業后繼續學習的信念。（2）總結提問：牢牢抓住代謝性酸中毒的定義，從中擴展出疾病發生的病因、機制、代償變化及血氣變化特征等相關知識點？通過這種程序性的學習形成該內容知識點的完整體系，同時建立起病理生理學學習的體系雛形。機體是一個復雜的系統，臨床工作中的患者常常不是1 種單純型酸堿紊亂，而是2 種或3 種單純性酸堿紊亂同時發生。（3）思考問題：單純型酸堿平衡紊亂共有4 種類型，那么混合型酸堿平衡紊亂有幾種可能的類型呢？

2.2.5 單元5：混合型酸堿平衡紊亂

首先針對上單元的問題進行回答并給出解釋。臨床上可能存在的酸堿平衡紊亂可以為2 種共存（排除呼吸性酸中毒和呼吸性堿中毒情況），也可以為3 種共存（排除呼吸性酸中毒和呼吸性堿中毒情況）。針對學生的疑問，回顧上一單元的學習內容，并設定相應的問題。完成鋪墊工作后，進行本單元知識的講解。至此，酸堿平衡紊亂章節的授課內容結束。

2.3 設計酸堿平衡紊亂章節程序性學習的邏輯程序

酸堿平衡紊亂作為病理生理學中的重要過程，對疾病的影響極為顯著。機體只有保持內環境穩態，才能夠使機體正常運轉。內環境的酸堿度在合適范圍內變動對生命的持續至關重要。因此，深入學習和重點掌握本章的知識內容對未來的臨床工作具有重要意義。程序教學理論設計的總體邏輯思路如下。

2.3.1 正常機體健康狀態的正常知識鋪墊

（1）重點理解酸堿平衡及紊亂的定義，包含酸堿紊亂的病因、酸堿調節機制及正常范圍。（2）機體自身存在使體內酸堿度在正常范圍波動的調節方式。這種調節方式對于維持機體內環境穩定起到了不可或缺的作用，一旦破壞了這種調節方式，就會使機體處于疾病狀態。（3）血氣結果是診斷酸堿平衡的重要指標，使學生掌握血氣結果與正常指標偏離是疾病診斷的重要依據，也是檢測疾病治療效果的關鍵指標。

2.3.2 酸堿紊亂的疾病知識講授

（1）4 種類型的單純性酸堿平衡紊亂在知識結構上具有共性，包括定義、病因、發病機制、代償調節機制、血氣指標變化、對機體的影響及防治的病理生理學基礎。（2）小單元設計邏輯：每種單純型酸堿中毒在知識結構上相互關聯。以代謝性酸中毒為例，病因作用機體后導致酸堿調節方式改變，進而引起血氣指標的變化。當變化超出機體調節能力時，會引起血氣指標異常，進而對機體各系統產生不同程度的影響。針對疾病的發病機制進行針對性治療（3）拋磚引玉：引導學生按照代謝性酸中毒的學習步驟，學習其他3 種單純型酸堿中毒內容，并采用翻轉課堂的方式進行深入學習。

3 展望

在程序性學習理論的指導下，眾多“教學設計者”對教材目標理論、知識點分析、個別化教學、教學方式選擇、形成性評價等問題進行了深入研究，推動了程序教學運動的發展，進而促進了教學設計過程和理論的誕生與蓬勃發展[16-19]。自20 世紀70 年代起，程序性教學思想和方法在計算機輔助教學中得到廣泛應用，對教學設計產生了深遠影響。后來有行為主義學派認為程序性教學法將人視為消極被動的機械結構，任由環境擺布，否定人的主觀能動作用。因此，在教學過程中使用較少。但是，程序性學習方法中的積極思想元素值得被繼承和應用，通過設計病理生理學邏輯關系強的部分章節的程序性教案，在授課過程中采用此方法并編制程序性相關的練習題，進行分層次訓練，可以達到靈活運用本章節知識點的教學目的，不斷優化病理生理學的教學方法。