基于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜的自主學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

石立瑩,閆景瑞,李詠梅

(1天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)系, 天津 300070; 2天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教學(xué)辦公室; △通訊作者)

早在2009年,教育部、衛(wèi)生部在《關(guān)于加強(qiáng)醫(yī)學(xué)教育工作,提高醫(yī)學(xué)教育質(zhì)量的若干意見》中提出[1],醫(yī)學(xué)教育改革應(yīng)當(dāng)“建立以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)模式,確立學(xué)生在教學(xué)中的主體地位,著力推進(jìn)教學(xué)方法的改革與實(shí)踐,加強(qiáng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力、批判性思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。”隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的高速進(jìn)步以及醫(yī)學(xué)科學(xué)的迅猛發(fā)展,自主學(xué)習(xí)能力已成為決定醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)效果及其日后職業(yè)生涯發(fā)展的基本素質(zhì)[2-4]。培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生信息化環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)能力不僅是時(shí)代的要求,同時(shí)也是適應(yīng)新形勢下醫(yī)學(xué)教育改革的趨勢[5,6]。

近年來,知識圖譜作為知識結(jié)構(gòu)化的一種形式,在語義搜索、智能問答、思維訓(xùn)練、數(shù)據(jù)分析、智慧教育等領(lǐng)域發(fā)揮出越來越大的價(jià)值[7-10]。課題組在前期工作中,基于超星教學(xué)平臺,通過研究拆解基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)核心課程的知識點(diǎn),進(jìn)行分類重組,構(gòu)建了能夠體現(xiàn)各類關(guān)系的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜。本文在深入分析當(dāng)代醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)面臨主要問題的基礎(chǔ)上,基于已經(jīng)構(gòu)建成功的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜進(jìn)行自主學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì),探討醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)策略,以期促進(jìn)個(gè)性化教學(xué)、精準(zhǔn)教學(xué)的發(fā)展,提高醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)面臨的主要問題

1.1 高效學(xué)習(xí)資源匱乏

由于專業(yè)知識儲備未完善以及信息辨識能力不足,醫(yī)學(xué)生在利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行資源搜索時(shí),很難準(zhǔn)確甄別信息的真實(shí)性和可信度。另外,醫(yī)學(xué)學(xué)科專業(yè)性非常強(qiáng),簡單的互聯(lián)網(wǎng)搜索遠(yuǎn)不能滿足醫(yī)學(xué)生的需求。醫(yī)學(xué)生需要在專門的網(wǎng)站平臺進(jìn)行資源收集,如CNKI中國知網(wǎng)、PubMed英文數(shù)據(jù)庫等。但即使在專門的網(wǎng)站上進(jìn)行信息檢索,醫(yī)學(xué)生也要耗費(fèi)較多的時(shí)間和精力從龐大的信息資源中提取有效信息,所以自主學(xué)習(xí)效率會極大降低。

1.2 整合和系統(tǒng)思維構(gòu)建困難

醫(yī)學(xué)課程體系龐大,內(nèi)容繁冗復(fù)雜?，F(xiàn)有學(xué)習(xí)平臺提供的功能能夠滿足學(xué)生機(jī)械式學(xué)習(xí),卻無法幫助學(xué)生明確知識與知識間的邏輯關(guān)系,導(dǎo)致學(xué)生容易出現(xiàn)知識碎片化引起的知識迷航,缺乏將知識進(jìn)行縱向銜接和橫向貫通的能力,忽略課程不同章節(jié)之間,乃至不同課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系,因而無法較好地構(gòu)建整合和系統(tǒng)思維。

1.3 監(jiān)督與評價(jià)反饋機(jī)制不完善

目前,多數(shù)自主學(xué)習(xí)平臺對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的監(jiān)督方式局限于學(xué)習(xí)時(shí)長、階段測試以及學(xué)習(xí)筆記等,缺乏一定的靈活性和良好的互動(dòng)性,無法對大學(xué)生的學(xué)習(xí)形成有效的監(jiān)督。另外,現(xiàn)有的自主學(xué)習(xí)平臺生成的反饋數(shù)據(jù)也無法為學(xué)生學(xué)習(xí)提供有效指導(dǎo)。學(xué)生很難準(zhǔn)確地評價(jià)自己的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)效果。與此同時(shí),教師也無法對學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合分析能力等進(jìn)行全面評價(jià)。

2 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜

2.1 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜的構(gòu)建及初步試用

知識圖譜是一種大規(guī)模的語義網(wǎng)絡(luò),包含實(shí)體、概念及其相互間的各種語義關(guān)系,由谷歌于2012年提出并運(yùn)用到搜索引擎中[11]。它的出現(xiàn)從一定程度上緩解了信息泛濫給人們帶來的知識獲得焦慮。

我們基于超星教學(xué)平臺,通過研究拆解基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)核心課程的知識點(diǎn),進(jìn)行分類重組,構(gòu)建了能夠體現(xiàn)各類關(guān)系的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜。該知識圖譜中包含了醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)、系統(tǒng)解剖學(xué)、組織學(xué)與胚胎學(xué)、醫(yī)用生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、人體寄生蟲學(xué)、病理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)、診斷學(xué)等13門基礎(chǔ)核心課程的1 380個(gè)知識單元,共融合教學(xué)視頻1 106個(gè),視頻總時(shí)長14 032 min,練習(xí)題21 094道。知識圖譜建成后,已向本校學(xué)生開放。經(jīng)過近1年的實(shí)踐,目前知識圖譜學(xué)習(xí)平臺活動(dòng)數(shù)累計(jì)已超過56萬次,頁面訪問量累計(jì)超過950萬次。

2.2 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜有效解決醫(yī)學(xué)生自主學(xué)習(xí)痛點(diǎn)問題

2.2.1 為自主學(xué)習(xí)提供有效資源 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜基于13門基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)核心課程構(gòu)建,由資深教師錄制教學(xué)視頻,同步上傳教學(xué)內(nèi)容概要、教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)課件、教學(xué)視頻和課后習(xí)題等資源。學(xué)生通過該圖譜能夠縱橫交錯(cuò)地深入學(xué)習(xí)各門基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識,或者根據(jù)不同需求檢索醫(yī)學(xué)專業(yè)問題。知識圖譜中的討論區(qū)更是營造了師生交流、師師切磋、生生互動(dòng)的人文環(huán)境。例如,學(xué)生在討論區(qū)拋出一個(gè)專業(yè)問題,有時(shí)會收到不同學(xué)科教師從不同角度的答疑解惑,幫助學(xué)生全面理解問題。這也是該知識圖譜的優(yōu)勢之一。

2.2.2 幫助學(xué)生建立整合和系統(tǒng)思維 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜構(gòu)建過程中將每門核心課程拆分出若干知識點(diǎn)。這些知識點(diǎn)就好像一塊塊積木。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以按照需求選擇以學(xué)科為中心、以器官系統(tǒng)為中心、或者以疾病為中心進(jìn)行某一知識點(diǎn)的搜索,系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生關(guān)系圖譜(這個(gè)過程就像是將一塊塊積木組裝成不同的成品),進(jìn)而系統(tǒng)地進(jìn)行學(xué)習(xí),不僅知其然,更知其所以然,從而完善知識架構(gòu),建立整合和系統(tǒng)思維。

2.2.3 完善監(jiān)督與評價(jià)反饋機(jī)制 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜可提供知識點(diǎn)點(diǎn)擊率、課件下載和瀏覽時(shí)長、視頻學(xué)習(xí)時(shí)長、學(xué)生參與率、答題錯(cuò)誤率等數(shù)據(jù)信息,幫助教師監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度,把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。圖譜還可以為學(xué)生提供正確率、得分、標(biāo)準(zhǔn)答案、答案解析等反饋結(jié)果,幫助學(xué)生自我監(jiān)控,有效分析學(xué)習(xí)上存在的問題與不足,并量身制定學(xué)習(xí)方案,從而進(jìn)行有針對性的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

3 基于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜的自主學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

本文以人民衛(wèi)生出版社《醫(yī)學(xué)微生物學(xué)》第九版第13章的結(jié)核分枝桿菌為例。

3.1 課前教師備課與學(xué)生預(yù)習(xí)

教師在課前2-3天向?qū)W生發(fā)布任務(wù)清單,指導(dǎo)學(xué)生在知識圖譜中對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行預(yù)習(xí),包括結(jié)核分枝桿菌的內(nèi)容概要、視頻、PPT和習(xí)題。學(xué)生可以根據(jù)圖譜自動(dòng)產(chǎn)生的學(xué)習(xí)報(bào)告把握知識薄弱點(diǎn)。教師在授課前根據(jù)圖譜自動(dòng)產(chǎn)生的學(xué)情分析,如知識點(diǎn)點(diǎn)擊率、課件下載和瀏覽時(shí)長、視頻學(xué)習(xí)時(shí)長、學(xué)生參與率、答題錯(cuò)誤率等,精準(zhǔn)掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況,從而有針對性地調(diào)整授課重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.2 課中教師教授與學(xué)生學(xué)習(xí)

教師結(jié)合教學(xué)大綱要求、學(xué)生預(yù)習(xí)過程中錯(cuò)誤率較高的知識點(diǎn)以及以往學(xué)生學(xué)習(xí)本章節(jié)時(shí)暴露出的問題進(jìn)行有針對性的講解和答疑,幫助學(xué)生充分理解和掌握結(jié)核分枝桿菌相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn),如結(jié)核分枝桿菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與致病性的關(guān)系等。

為了考查和鍛煉學(xué)生綜合分析能力,即發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,教師可在知識圖譜中布置病例分析作業(yè),要求學(xué)生圍繞病例開展自主學(xué)習(xí)。學(xué)生首先要從病例這個(gè)復(fù)雜問題中提煉出組合問題,然后再將組合問題拆解為基本問題,最后找到基本問題關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí),并上傳學(xué)習(xí)成果。在該病例中,病例即復(fù)雜問題,組合問題則是針對病例所指向疾病(結(jié)核病)的病因、發(fā)病機(jī)制、臨床表現(xiàn)、診斷、治療、預(yù)防等提出的問題,基本問題是指以上病因、發(fā)病機(jī)制等方面所涉及的不同學(xué)科的具體問題,如涉及的醫(yī)學(xué)微生物學(xué)基本問題即結(jié)核分枝桿菌的生物學(xué)性狀、致病性、免疫性等。

3.3 課后教師復(fù)盤與學(xué)生復(fù)習(xí)

教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)行為、錯(cuò)誤集中知識點(diǎn)、存疑知識點(diǎn)等獲得學(xué)生學(xué)習(xí)報(bào)告以及能力點(diǎn)分析報(bào)告,針對暴露的知識點(diǎn)問題和能力點(diǎn)弱項(xiàng),進(jìn)行及時(shí)答疑或評價(jià)教學(xué)效果等。學(xué)生在課后可以利用知識圖譜進(jìn)行單科復(fù)習(xí),反饋困難點(diǎn),并獲得輔導(dǎo);也可以按照需求選擇以學(xué)科為中心、以器官系統(tǒng)為中心或者以疾病為中心通過關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)的搜索進(jìn)行學(xué)習(xí),從而在鞏固單科知識的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)和整合思維。例如搜索肺結(jié)核,圖譜中會顯示出結(jié)核分枝桿菌相關(guān)知識、肺的解剖學(xué)、肺結(jié)核的病理學(xué)、肺結(jié)核的病理生理學(xué)、Ⅳ型超敏反應(yīng)、常用診查技術(shù)、抗結(jié)核藥物等知識網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生學(xué)習(xí)。

本文針對醫(yī)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中面臨的資源匱乏、整合和系統(tǒng)思維構(gòu)建困難、監(jiān)督與評價(jià)反饋機(jī)制不完善等問題,基于成功構(gòu)建的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)核心課程知識圖譜,秉承整合醫(yī)學(xué)的理念,以醫(yī)學(xué)微生物學(xué)課程為例,設(shè)計(jì)了以問題為導(dǎo)向、以系統(tǒng)為主線、以病例教學(xué)為方法的側(cè)重于醫(yī)學(xué)生整合思維培養(yǎng)的自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式。

該自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式依托基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識圖譜豐富的教學(xué)資源,借助全流程學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集與智能分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評估的精準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)由知識傳授向能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的個(gè)性化教學(xué),有效提升教學(xué)質(zhì)量和醫(yī)學(xué)生綜合能力素質(zhì),從而深化醫(yī)學(xué)教育改革。