翻轉課堂融合PBL教學在“醫(yī)學信息學”課程中的應用實踐*

吳雅琴 劉 鵬 王 超 左風云 王曉東

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院 呼和浩特 010110) (內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬人民醫(yī)院信息中心 呼和浩特 010020) (內(nèi)蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院 呼和浩特 010110)

1 引言

計算機、信息技術和人工智能技術在教育領域的應用推動了教學模式的變革和發(fā)展[1]。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”應用不斷深入的背景下，線上和面對面等教學方式的混合日益成為教師開展教學改革的重點?！搬t(yī)學信息學”在國內(nèi)外院校相關專業(yè)中是一門重要的課程，如德國以信息學為主導，將醫(yī)學信息學課程作為醫(yī)學專業(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)學信息學教學。課程設置的主要目的包括培養(yǎng)學生掌握最新醫(yī)學、生物和計算機技術，系統(tǒng)學習收集、管理、運用和分析健康與衛(wèi)生信息數(shù)據(jù)的方法，了解信息技術在健康和社會衛(wèi)生領域應用的意義。應針對教學中存在的問題，結合國內(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)學信息學課程教學改革。

2 目前教學中存在的問題

2.1 學生學習過程

“醫(yī)學信息學”課程是內(nèi)蒙古醫(yī)科大學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。該課程教學目標是使學生深入了解醫(yī)學數(shù)據(jù)表示、存儲、挖掘，醫(yī)學信息標準化，醫(yī)學信息系統(tǒng)構建等[2]。課程開設以來，在課前課后開展調(diào)查，從2013級開始利用校內(nèi)課程中心教學平臺嘗試線上線下混合式教學改革。分析2013級、2014級信管專業(yè)課程調(diào)查結果，發(fā)現(xiàn)95.7%的學生非常期待這門課程，83.2%的學生希望通過課程能夠進一步加深專業(yè)了解。課前調(diào)查中只有8.3%的學生寫出課程涉及的部分知識點，大多數(shù)學生完全不清楚課程內(nèi)容。課后調(diào)查中，46.1%的學生表示學習到較多專業(yè)知識，但不清楚相關內(nèi)容在醫(yī)療行業(yè)的具體應用，30.8%的學生表示不太能夠將本門課程與其他專業(yè)課程進行有效銜接。

2.2 教師授課

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

3 翻轉課堂與基于問題的學習模式融合

3.1 課程基本信息

課程共56學時，包括實驗24學時。授課教師從2人擴展至4人，建立校外醫(yī)療信息化講師團隊。課程考核采取過程性評價，其中線上成績占比30%，線下成績占比40%，翻轉課堂占比30%，各項評價所占比例根據(jù)每學期課程開展情況實行動態(tài)調(diào)整。

3.2 翻轉課堂融合基于問題的學習模式

翻轉課堂是將傳統(tǒng)課堂教學結構翻轉過來，讓學生在課前完成知識學習，在課堂上完成知識吸收與掌握的一種新型教學模式[3]，翻轉的是課上和課下的學生行為[4]?；趩栴}的學習(Problem-Based Learning，PBL)[5]以解決問題為主線，鼓勵學生通過自主探索、分組合作等方式獲得自主學習和解決復雜問題的能力[6]。PBL教學方法與翻轉課堂具有天然的結合點，將PBL的項目或問題作為翻轉課堂的“翻轉內(nèi)容”，利用在線平臺為學生提供PBL學習資源，學生線下分組完成項目內(nèi)容，利用翻轉課堂分享PBL學習成果、問題、方法、經(jīng)驗等，實現(xiàn)課內(nèi)課外、線上線下的融合式學習，最大限度調(diào)動學生積極性和自主性，實現(xiàn)以學生為中心的教學。團隊自建并持續(xù)完善醫(yī)學信息學小規(guī)模限制性在線課程(Small Private Online Course，SPOC)，結合線下教學、翻轉課堂、PBL教學激發(fā)學生學習積極性和能力，使學生在參與翻轉課堂、PBL過程中呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)課堂被動接受知識完全不同的學習狀態(tài)，進行個性化、自主化學習，見圖1。

4 教學設計與實踐應用

4.1 基于問題的課前線上教學環(huán)節(jié)設計

4.1.1 問題導入 圍繞醫(yī)療信息化主線設計12個專題，涵蓋醫(yī)療信息的各個場景。引起注意是激發(fā)與維持學生內(nèi)生學習動力的第1步[7]。例如學習“醫(yī)學信息相關標準”專題，標準的內(nèi)容、結構、應用等對學生而言都較為陌生，因此從日常生活相關標準入手過渡至醫(yī)療場景，闡釋醫(yī)院中不同時期、廠家的醫(yī)療設備之間如何“對話”，引導學生產(chǎn)生探究興趣。學習“技術是如何支持醫(yī)療信息化”專題時，從就醫(yī)掛號的生活場景導入，引導學生利用所學知識為某醫(yī)院設計掛號系統(tǒng)?；诮鉀Q實際問題，學生在復習信息系統(tǒng)設計相關知識的同時預習掛號基本流程、掛號系統(tǒng)組成等課程知識。

4.1.2 課前自主學習 預習階段的有效學習是使翻轉課堂更有針對性的必要保障。教師根據(jù)不同場景設計學習內(nèi)容，內(nèi)容既要“專”和“精”，還要有較好的可控性和延伸性。團隊依托建設完成的SPOC，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學校在線開放課程“大數(shù)據(jù)背景下的智慧醫(yī)院”為學生提供學習視頻。除平臺提供的學習視頻外，課前資源還包括拓展資料、文獻、互聯(lián)網(wǎng)云課堂等，提供測試、討論等檢驗學生學習效果，教師既可從中發(fā)現(xiàn)學生學習的薄弱環(huán)節(jié)以便進行線下教學精講，同時也可檢驗學生自主學習成果。如圍繞“技術在醫(yī)療領域的使命”專題，設計PBL案例，設定學習目標包括專業(yè)知識目標、醫(yī)學人文與社會目標兩個層次。以2017級信管專業(yè)為例，39位學生分成13個學習小組，學習小組自主學習任務包括：觀看視頻了解技術應用在醫(yī)療領域的變遷；認真閱讀PBL案例資料，明確案例主要討論方向；小組成員共同分析PBL案例并開展小組學習；記錄小組學習軌跡，包括討論時間、地點、內(nèi)容、問題、結論等，將其在PBL案例作品中展示?；赟POC平臺的自主學習環(huán)節(jié)并非將全部時間交由學生自由安排，案例輔導教師通過學習平臺、線下溝通等方式全程參與，根據(jù)各學習小組反饋采取漸進式指導，使學生對案例有較為深入的分析與學習。

4.2 基于主題討論分享的線下教學環(huán)節(jié)設計

學生在完成線上學習任務后，線下教學采用翻轉課堂結合PBL方式進行。利用教學平臺大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計功能，教師可以詳細了解學生學習過程中普遍存在的問題，及時掌握各小組學習情況。這些都為教師充分準備線下課堂提供了一手教學數(shù)據(jù)。以“技術在醫(yī)療領域的使命”線下翻轉課堂為例，13個小組根據(jù)學生自定的競爭方式，選擇其中9組在線下課堂分享PBL案例成果。在分享過程中學生可以提問或針對某一分享內(nèi)容進行課堂討論。由于是否分享會影響到學習小組對應專題的學習成績，在一定程度上激發(fā)了學習小組之間的比、學、趕、超意識和行為。線下翻轉課堂案例分享過程中，案例輔導教師全程做好記錄，特別是針對分享過程中發(fā)現(xiàn)的問題、案例欠缺部分等。“技術在醫(yī)療領域的使命”PBL案例，除專業(yè)知識、醫(yī)學人文與社會兩項目標外，還設定1項潛在目標，即希望學生對案例中呼吸科的感染控制，從技術角度給出相應技術性手段與方法。綜合分析平臺數(shù)據(jù)、線下課堂，本專題學習中學生基本知識點掌握較好并提出獨特見解，但對設定的潛在學習目標只有兩組涉及，因此本次基于PBL案例的翻轉課堂學習仍需各學習小組繼續(xù)完善案例。同時案例輔導教師對未涉及潛在學習目標的7個小組以及未進行分享的4個小組進行進一步案例輔導，幫助其進一步提升案例質(zhì)量。翻轉課堂教學中，需要了解、掌握的基本知識點已由學生在自主學習中完成，線下課堂可以有更多時間開展討論、分享。教師要做好全程輔導并及時與學生互動，解決學生自主學習過程中遇到的問題，同時輔以一定激勵手段，使學生真正想成為教學活動的“主角”并實現(xiàn)知識處理與轉化。

4.3 課后鞏固拓展

為鞏固學習內(nèi)容，專題學習結束后輔以學習平臺綜合測驗，通過大數(shù)據(jù)分析教師可全面掌握學生學習情況。針對學習專題要求學生繪制知識點關聯(lián)圖譜、梳理學習內(nèi)容，并鼓勵學生把與知識點相關聯(lián)的已學過的課程內(nèi)容同步繪制在圖譜中，幫助學生建立課程聯(lián)系，更好厘清彼此之間關系。每個教學周期為學生安排醫(yī)院信息化建設參觀活動，要求學生參觀前提煉問題，在參觀過程中尋求問題答案，進一步培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的基本能力。給予學生公平、合理的評價是維持學生學習積極性的重要一環(huán)。在學習過程中，通過教師評價、組內(nèi)評價、組間評價、個人評價等多種方式對學生課前、課中、課后給予全面評價，鼓勵學生持續(xù)不斷、高效地完成每個專題學習。

5 教學評價與效果

5.1 教學評價

全面、合理、客觀地評價學生的學習過程，是實施翻轉課堂融合PBL教學改革的重要環(huán)節(jié)。2013級、2014級、2015級開設該課程時，雖然進行了線上線下混合式教學改革嘗試，但只限于部分內(nèi)容，課程評價指標不夠細化，因此這幾年成績相對偏低。從2016級開始在以往教學改革基礎上，開展全課程的基于SPOC的翻轉課堂融合PBL線上線下教學，評價指標更全面、更注重過程性，見表1。面對較多的學習內(nèi)容，在不降低課程難度的前提下，學習的每個環(huán)節(jié)均可獲得相應課程分值，同時對PBL團隊組長、分享人及依托課程申報大學生相關科研課題的負責人，在總分不超過100的情況下給予最高5分的額外獎勵。對學生而言，既提升了學習興趣，又減輕了課業(yè)負擔，學習成績相較前幾屆也有所提升。將教學周期分為5個學段，以2017級信管專業(yè)為例，學生能夠按課程要求完成在線學習，臨近期末的第5學段，更多學生通過手機客戶端進行課程復習，有效利用碎片化時間，提高期末復習效率。

表1 醫(yī)學信息學課程評價方式

5.2 教學成效

為深入了解學生在基于SPOC的翻轉課堂融合PBL模式中的學習成效，對2017級信管專業(yè)學生在學期中、末分別進行測驗，采用SPSS 23.0對39名學生的測驗數(shù)據(jù)(個案數(shù)=39)進行均值分析，見表2。在翻轉課堂融合PBL教學中，學生期末成績(平均值=73.8，標準差=4.73)相較期中測試成績(平均值=63.6，標準差=9.05)有明顯提升。學生基本適應基于SPOC的翻轉課堂融合PBL教學，特別是期中成績居中、后位的學生成績提升更為顯著。融合式學習對于調(diào)動全體學生特別是成績靠后學生的積極性有促進作用。課程結束后的假期，2017級信管專業(yè)有10名學生前往附屬人民醫(yī)院實習。通過訪談了解學生對融合式教學的認可程度以及課程對實習的幫助等。其中91.6%的學生表示融合式教學相較傳統(tǒng)課堂，有效學習率更高；86.8%的學生表示課程專題設計比較合理、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%的學生認為融合式教學對促進自身學習主動性很有幫助；幾乎所有接受采訪的學生都表示教學專題比較注重應用場景，通過課前資料、文獻、云課堂、專家講座、課堂討論、項目分享等形式對專題內(nèi)容形成較為全面的了解，在準備案例分享過程中解決了一部分問題，同時又產(chǎn)生了一些新問題，而線下翻轉課堂可以幫助全面梳理、解決學習中產(chǎn)生的問題，使每個專題學習獲得的內(nèi)容更為全面，并且12個專題學習幫助其在實習過程中很好地應對常規(guī)工作。此外對融合教學模式下學期中、學期末成績進行配對樣本t檢驗，見表3。

表2 學期中、學期末成績平均分比較

表3 配對樣本t檢驗

6 結語

基于SPOC的翻轉課堂融合PBL教學，在課程內(nèi)容、活動安排上，圍繞課程要求、專業(yè)特色、實踐需求設計醫(yī)療信息化學習專題，結合線上學習材料、翻轉課堂、PBL等資源與教學方式將課前、課中、課后有效銜接，將學生置于學習中心，使課程學習、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、應用實踐形成一個有機整體。