基于深度學(xué)習(xí)的《微生物與免疫學(xué)》融合課程設(shè)計(jì)*

莫 非，聶志妍，鄭 紅，許 飛，陳林軍

(上海健康醫(yī)學(xué)院，上海 201318)

深度學(xué)習(xí)源于計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能研究，可理解為一種模型算法，通過對人腦思維深層次學(xué)習(xí)的模擬，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的復(fù)雜運(yùn)算和優(yōu)化[1]，并于1976年由瑞典學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo首次明確引入教育學(xué)領(lǐng)域。早期概念強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)不是簡單的知識記憶而是對內(nèi)容整體性認(rèn)知，是一個(gè)知識理解、遷移應(yīng)用和能力拓展的過程[2]。該概念于2005年由學(xué)者黎加厚引入國內(nèi)，通過運(yùn)用，使學(xué)習(xí)者在理解基礎(chǔ)上，能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，融入原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，并能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，將已有的知識遷移到新情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[3]。

深度學(xué)習(xí)是指向核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)，是教育教學(xué)改革的目標(biāo)[4]。目前深度學(xué)習(xí)的概念還在發(fā)展中，描述側(cè)重點(diǎn)有學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果等不同角度[5-6]，但教學(xué)設(shè)計(jì)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高階認(rèn)知、知識整合、解決問題的能力作為核心要素已為學(xué)界公認(rèn)[1,5-9]。因此教師可以通過有效的課程設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)?，F(xiàn)以本校衛(wèi)生檢驗(yàn)檢疫專業(yè)《微生物與免疫學(xué)》課程為例，探索引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的課程設(shè)計(jì)。

1 課程載體與目標(biāo)定位

《微生物學(xué)》與《免疫學(xué)》是重要醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，目前在多數(shù)醫(yī)學(xué)本科院校獨(dú)立開設(shè)。從內(nèi)容方面看，兩門課程相對獨(dú)立又密切聯(lián)系，如微生物感染必然涉及免疫系統(tǒng)的免疫應(yīng)答；從發(fā)展歷程看，免疫學(xué)在人類與微生物相互作用中建立起來，微生物學(xué)又是在免疫學(xué)理論指導(dǎo)的技術(shù)中不斷發(fā)展；從學(xué)科特點(diǎn)看，微生物學(xué)與免疫學(xué)涵蓋面廣，均具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，需要學(xué)習(xí)者具有較強(qiáng)的知識體系構(gòu)建能力和實(shí)踐操作能力[10-11]。這兩門課程的內(nèi)在聯(lián)系使得具有整合性和連貫性的學(xué)習(xí)內(nèi)容能彼此強(qiáng)化[12]，可建設(shè)《微生物與免疫學(xué)》融合課程，并為進(jìn)一步探索深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)提供可行性。

本校定位于應(yīng)用型本科院校，著力培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。以衛(wèi)生檢驗(yàn)檢疫專業(yè)為例，專業(yè)目標(biāo)是培養(yǎng)具有基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)背景，同時(shí)具有較強(qiáng)衛(wèi)生檢驗(yàn)與檢疫專業(yè)理論和實(shí)驗(yàn)操作能力的復(fù)合型專門人才。基于上述理念和目標(biāo)，本校在該專業(yè)設(shè)立《微生物與免疫學(xué)》融合課程，結(jié)合學(xué)生知識背景和學(xué)習(xí)狀態(tài)探索促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2 課程內(nèi)容與階段模塊

《微生物與免疫學(xué)》融合課程內(nèi)容凝練為六大板塊：細(xì)菌學(xué)基礎(chǔ)、病毒學(xué)基礎(chǔ)、真菌學(xué)基礎(chǔ)、微生態(tài)、免疫系統(tǒng)和免疫應(yīng)答。圍繞板塊，按照內(nèi)容邏輯關(guān)系安排課程順序，由微生物到免疫，從免疫系統(tǒng)打開探索免疫學(xué)的大門[11]。課程圍繞微生物特點(diǎn)、分布、微生物微生態(tài)規(guī)律及代表性細(xì)菌、病毒和真菌的生物學(xué)基本性狀，使學(xué)生從宏觀和微觀不同層面綜合認(rèn)識微生物，熟悉常見微生物，掌握染色、接種、消毒滅菌等基本技能；通過免疫學(xué)基本概念、免疫應(yīng)答原理、抗原抗體的生物學(xué)特性與反應(yīng)特點(diǎn)及臨床免疫學(xué)相關(guān)內(nèi)容，幫助學(xué)生認(rèn)識醫(yī)學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，理解掌握特異性診斷方法與防治原則，促進(jìn)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展。課程共80學(xué)時(shí)5個(gè)學(xué)分，在第二學(xué)期開設(shè)。

課程設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段：第一階段60學(xué)時(shí)基礎(chǔ)模塊，主要介紹基本理論、核心概念與基本技能，通過理論與實(shí)踐融合、微生物與免疫學(xué)互滲夯實(shí)基礎(chǔ)；第二階段20學(xué)時(shí)提升模塊，開展問題式學(xué)習(xí)(PBL)教學(xué)，即通過案例設(shè)計(jì)、開展學(xué)科內(nèi)的整合性教學(xué)和跨學(xué)科的主題學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維、知識遷移能力、跨學(xué)科解決復(fù)雜情境問題的能力以及溝通、交流和協(xié)作的能力?；趩栴}是學(xué)習(xí)的元?jiǎng)恿砟睿瑔栴}激發(fā)貫穿兩大階段當(dāng)中。見表1。

表1 基于深度學(xué)習(xí)的微生物與免疫學(xué)融合課程設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)模塊依據(jù)布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)設(shè)置，記憶和理解屬于低階思維；應(yīng)用、分析、評價(jià)和創(chuàng)造屬于高階思維。針對不同層次思維特點(diǎn)，課程從基礎(chǔ)到應(yīng)用設(shè)立不同層次教學(xué)目標(biāo)，通過問題設(shè)置，以問促問，加深知識理解，促進(jìn)知識應(yīng)用和遷移。在教學(xué)中，通過課程框架結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生整理清楚事物之間相互關(guān)系，促進(jìn)知識構(gòu)建和智力發(fā)展[8]。

正如學(xué)者郭元祥建議：深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)是學(xué)生在教師引導(dǎo)下對知識進(jìn)行“層進(jìn)式學(xué)習(xí)”和“沉浸式學(xué)習(xí)”，“層進(jìn)”是指對知識內(nèi)在結(jié)構(gòu)逐層深化的學(xué)習(xí)，“沉浸”則是對學(xué)習(xí)過程的深刻參與和學(xué)習(xí)投入[1]。學(xué)者郭華[8]也認(rèn)為深度學(xué)習(xí)核心特征是活動(dòng)和體驗(yàn)。學(xué)生要通過自己主動(dòng)活動(dòng)，把文字結(jié)論及其隱含的意義變成自己的認(rèn)識對象，同時(shí)通過豐富的內(nèi)心體驗(yàn)、提升個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與精神境界。結(jié)合本專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)的特征，進(jìn)行理論與實(shí)踐融合、做學(xué)一體，是基礎(chǔ)模塊促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的主要策略。情境導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)探索，通過“互助學(xué)習(xí)”和“探究體驗(yàn)”以及必要的理論指導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握基本技能并能理解、運(yùn)用基本原理[9]，并通過鮮活、有溫度的活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生人際交往與小組協(xié)作能力[8]。

提升模塊采用PBL教學(xué)模式。PBL教學(xué)模式是基于問題激發(fā)的理念，通過不斷發(fā)問，層層剖析，有助于深入理解核心學(xué)科知識，促進(jìn)思考，增強(qiáng)知識遷移與應(yīng)用能力。PBL教學(xué)模式的精髓在于發(fā)揮問題對學(xué)習(xí)過程的主導(dǎo)作用，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)主動(dòng)自發(fā)的學(xué)習(xí)者。這與深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)不謀而合，是深度學(xué)習(xí)的合適途徑[13]。

但目前PBL教學(xué)模式也存在一定的不足[14-15]：(1)課程容量小，基礎(chǔ)知識不扎實(shí)；(2)學(xué)生適應(yīng)度不足；(3)有效評價(jià)體系尚未建立。因此PBL教學(xué)模式實(shí)施模式還在不斷探索中。伊朗阿薩德大學(xué)的一項(xiàng)試驗(yàn)比較了完全式PBL教學(xué)模式、混合式PBL教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)方法的效果，通過認(rèn)知能力表現(xiàn)測評，兩種PBL教學(xué)模式差別不大，但都優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法[16]。結(jié)合本校實(shí)際，選擇混合式PBL教學(xué)模式，前期設(shè)置第一階段基礎(chǔ)課程鋪墊，后期通過PBL討論學(xué)習(xí)，縱向深入前期核心知識點(diǎn)、橫向拓展微生物各論和免疫學(xué)應(yīng)用相關(guān)知識。

3 課程評價(jià)方式與對策

課程采用形成性評價(jià)，依據(jù)布盧姆的教育認(rèn)知層次理論，設(shè)計(jì)多樣化和多層次的教學(xué)活動(dòng)?；谒{(lán)墨云班課，通過隨堂測驗(yàn)、頭腦風(fēng)暴、小組匯報(bào)、思維導(dǎo)圖展示、問卷調(diào)查等對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行全面評估。相對于終結(jié)性評價(jià)，形成性評價(jià)在評判學(xué)習(xí)成效的同時(shí)注重信息及時(shí)反饋，具有過程性、自主性、反饋性和持續(xù)性的特點(diǎn)，有助于學(xué)習(xí)過程的不斷反思與調(diào)整[17]。

課程評價(jià)同時(shí)立足于教與學(xué)雙向視角，促進(jìn)教與學(xué)的反思。學(xué)生視角主要通過問卷和自評完成；教師視角主要是在觀察學(xué)生基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，客觀描述、評價(jià)學(xué)習(xí)過程。

3.1基礎(chǔ)知識的分層評估 依據(jù)澳大利亞學(xué)者彼格斯和科利斯提出的SOLO分類理論[6]，課程設(shè)置習(xí)題，對每一章節(jié)從5個(gè)層次對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行具體描述，了解學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知的發(fā)展階段。5個(gè)層次遞進(jìn)提高，代表不同學(xué)習(xí)階段，體現(xiàn)為“前結(jié)構(gòu)”“單點(diǎn)結(jié)構(gòu)”“多點(diǎn)結(jié)構(gòu)”“關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)”和“抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)結(jié)果分類。參考該分類框架，本課題組在每一學(xué)習(xí)模塊，針對性設(shè)計(jì)不同層次的習(xí)題，幫助大家實(shí)現(xiàn)從認(rèn)知陳述到理解闡釋然后形成整體思維架構(gòu)進(jìn)而解決實(shí)際問題的深度學(xué)習(xí)。免疫球蛋白(Ig)章節(jié)的不同要求習(xí)題見圖1。

圖1 SOLO分類學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)及對應(yīng)分層習(xí)題，以Ig章節(jié)為例

3.2PBL教學(xué)模式效果評估 PBL教學(xué)模式通過案例情境化描述，有助于激發(fā)同學(xué)們解決問題的熱情，促進(jìn)學(xué)生跨越新知和舊知的鴻溝，同時(shí)也有助于學(xué)生對知識技能的記憶。因此，案例撰寫是PBL教學(xué)模式的保障，但目前案例評估尚無量化標(biāo)準(zhǔn)。羅文大學(xué)的研究者們針對相關(guān)性、真實(shí)性、參與度、建構(gòu)度和挑戰(zhàn)性的PBL教學(xué)模式5個(gè)重要特征分級評分，構(gòu)建出基于文本的有效案例評估標(biāo)準(zhǔn)，即R2ICE模型[18]。案例評估專家使用后認(rèn)為模型組織有序也便于操作，可提高評估效率；案例作者也認(rèn)為該模型清晰簡潔，有助于評估專家更快速了解案例背景和相關(guān)知識點(diǎn)。當(dāng)然該模型缺乏對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)目標(biāo)和表現(xiàn)的評估，可以通過學(xué)生的問卷調(diào)查、學(xué)習(xí)過程反思和教師針對學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度評分予以補(bǔ)充。

此外，對于PBL教學(xué)模式中相應(yīng)基礎(chǔ)知識，大多通過相應(yīng)專業(yè)的能力化測試進(jìn)行評估。日常教學(xué)中，情境分析的客觀題提供了較好選擇[15,19]。通過情境設(shè)計(jì)融入相關(guān)知識點(diǎn)，著重于認(rèn)知能力、分析能力、知識整合能力和解決問題的能力考察，可用于評估PBL教學(xué)模式的效果。

4 結(jié) 語

深度學(xué)習(xí)研究起源于大家對教育本質(zhì)的思考，因此“如何促進(jìn)深度學(xué)習(xí)”是未來教育改革發(fā)展的重要課題。

4.1立足本土，放眼全球 深度學(xué)習(xí)是目前最貼近教育目標(biāo)的教學(xué)改革運(yùn)動(dòng)。國外影響較大的有加拿大西蒙菲莎大學(xué)艾根教授領(lǐng)銜的深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目，以及美國威廉和弗洛拉·休利特基金會發(fā)起，美國研究院組織實(shí)施的深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目；國內(nèi)主要有學(xué)者郭元祥和李坤崇教授聯(lián)合發(fā)起的“海峽兩岸能力生根計(jì)劃”，主張以價(jià)值觀、知識觀、學(xué)習(xí)觀、過程觀的重建為基礎(chǔ)，以發(fā)展學(xué)生的學(xué)科能力為宗旨，實(shí)施深度教學(xué)；同時(shí)，上海市青浦區(qū)朱連云研究員主持的導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)教學(xué)改革有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和品質(zhì)。這些教育改革運(yùn)動(dòng)從不同角度提出了促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效策略，可以借鑒應(yīng)用于我國的高等教育教學(xué)改革實(shí)踐中。需要注意其中一些策略很難在單一課程中實(shí)施，因此深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目特別強(qiáng)調(diào)支持深度學(xué)習(xí)的學(xué)校結(jié)構(gòu)和文化[9]；其次我們需結(jié)合國情、校情和學(xué)情，針對性地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，用心觀察本土元素、貼近學(xué)生設(shè)計(jì)教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)知識、學(xué)會學(xué)習(xí)。

4.2學(xué)科視域下的深度學(xué)習(xí)需要廣大教師的深度投入 目前深度學(xué)習(xí)在高等教育的改革尚未興起，學(xué)科視域下的深度學(xué)習(xí)研究較少。作為人才培養(yǎng)的一個(gè)重要階段，高等醫(yī)學(xué)教育學(xué)科視域下的深度學(xué)習(xí)探索具有廣闊空間。具體學(xué)科素養(yǎng)培育標(biāo)準(zhǔn)及深度學(xué)習(xí)課堂有哪些特征等都在探索中，基于深度學(xué)習(xí)的《微生物與免疫學(xué)》融合課程設(shè)計(jì)也在實(shí)踐中不斷完善。深度學(xué)習(xí)離不開深度教學(xué)，需要廣大教師的熱情投入：教學(xué)組織中，問題設(shè)計(jì)是核心，需避免流于形式、表面化的問題，目標(biāo)清晰有啟發(fā)；在引導(dǎo)時(shí)避免“空降”的概念，通過問題啟發(fā)在新舊知識之間做好銜接；同時(shí)注重師生對話，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提供策略支持，時(shí)時(shí)追問、以問促問，引導(dǎo)同學(xué)們提出更多更好的問題。總之深度學(xué)習(xí)的教學(xué)改革需要廣大教師共同努力，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，完善相關(guān)課程設(shè)計(jì)；同時(shí)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)理論的發(fā)展。