醫(yī)工融合背景下混合式雙閉環(huán)教學(xué)模式的實(shí)踐研究

周旭 梁晶 楊陽 安東興 張愛桃

*項(xiàng)目來源：河北高教學(xué)會(huì)“十四五”研究計(jì)劃課題（基金編號(hào)：GJXH-2021-68）；河北醫(yī)科大學(xué)2022年度教育教學(xué)研究計(jì)劃立項(xiàng)課題（基金編號(hào)：2022YBZD-15）；河北醫(yī)科大學(xué)2022年度教育教學(xué)研究計(jì)劃立項(xiàng)課題（“春暉計(jì)劃”）（基金編

號(hào)：2022CHZDX-4）；河北醫(yī)科大學(xué)2022年大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（基金編號(hào)：USIP2022068）。

作者簡介：周旭、梁晶、安東興，講師；楊陽，河北醫(yī)科大學(xué)本科生在讀；張愛桃，通信作者，講師。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.02.137

摘? 要? 通過比較傳統(tǒng)與“雙閉環(huán)”二者不同的教學(xué)方法，進(jìn)一步探究了創(chuàng)新醫(yī)科人才的培育模式，使各學(xué)科之間的互動(dòng)與交流得更加密切，學(xué)生的科技應(yīng)用能力能受到很好的訓(xùn)練，對(duì)于其他課程的實(shí)施也有一些借鑒意義。

關(guān)鍵詞? 醫(yī)工融合；醫(yī)學(xué)影像技術(shù)；教學(xué)模式；雙閉環(huán)；新醫(yī)科

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）02-0137-04

0? 引言

2021年的全國教育“十四五”規(guī)劃第四十四條中明確提出要建立高質(zhì)量培訓(xùn)制度，以提高學(xué)校和教師責(zé)任意識(shí)、實(shí)戰(zhàn)能力。隨著醫(yī)藥衛(wèi)生部門、醫(yī)藥設(shè)備制造及相關(guān)企業(yè)迅速成長，迫切需要大批同時(shí)具有醫(yī)學(xué)知識(shí)和電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)及工程專業(yè)，且具有綜合應(yīng)用專長的醫(yī)工結(jié)合型創(chuàng)新人才[1]。如何進(jìn)一步深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，目前有一些本科課程參考了控制論方法，很多教師也試圖做到“教師授課—學(xué)生反饋—教師調(diào)整”反饋型教學(xué)模式。國內(nèi)外基于控制論的教學(xué)設(shè)計(jì)研究論文不多，主要聚焦理論思考與簡單的問卷反饋模式[2-8]，并沒有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)和方法作為支撐。

醫(yī)學(xué)圖像處理課作為一門醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)科的核心基礎(chǔ)課，內(nèi)容主要涵蓋了醫(yī)學(xué)斷層圖像處理、工程數(shù)學(xué)理論、信息與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)算法以及各種跨學(xué)科研究的基礎(chǔ)知識(shí)，該課程對(duì)提高學(xué)生深刻理解基礎(chǔ)知識(shí)的具體運(yùn)用，并且對(duì)充分運(yùn)用專業(yè)知識(shí)處理復(fù)雜的生物醫(yī)學(xué)圖像再處理問題，有著很大的基礎(chǔ)意義。該課的主要特色是：概念繁、內(nèi)容多；部分概念相近，易于混淆；理論性較強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式、推導(dǎo)方法較多。針對(duì)課程特點(diǎn)，以醫(yī)工融合創(chuàng)新人才的培養(yǎng)為指導(dǎo)思想，構(gòu)建混合式“雙閉環(huán)”模式的教學(xué)體系，從而達(dá)到“拔其根，探其源”的教學(xué)效果?；旌鲜诫p閉環(huán)教學(xué)模式巧妙運(yùn)用控制論理論，將反饋控制應(yīng)用于教學(xué)過程中，使得原本順序的，甚至是離散的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)通過閉環(huán)控制加以重新規(guī)劃組織，形成環(huán)環(huán)相扣的整體教學(xué)環(huán)節(jié)，更重要的是通過學(xué)生反饋環(huán)節(jié)來控制輸出端，及時(shí)地有針對(duì)性地調(diào)整教師教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而有效提高教學(xué)質(zhì)量。

1? 傳統(tǒng)教學(xué)模式回顧性分析

傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式從授課到考試呈線性走向（如圖1所示），雖然也利用一些信息技術(shù)手段如雨課堂、學(xué)習(xí)通等在線學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了師生互動(dòng)交流的環(huán)節(jié)，但最終卻既不能建立教與學(xué)的閉環(huán)關(guān)系，也不能建立制度化的教師反饋制度，教師難以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而維系師生之間最重要的溝通方式就是QQ群，存在著很大的不可控性和對(duì)內(nèi)容的主觀過濾性。

盡管教師在講授中盡量理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)提供臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)鍛煉學(xué)生處理實(shí)際臨床圖像的能力，但傳統(tǒng)的講授式教學(xué)不能形成課程內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的封閉或近乎封閉的課程架構(gòu)。盡管學(xué)生也實(shí)現(xiàn)了教育目標(biāo)，但學(xué)校內(nèi)部普遍認(rèn)為課堂教學(xué)晦澀無趣，且適逢“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化大潮的有利環(huán)境下[9]，學(xué)生反倒沒有迸發(fā)出對(duì)醫(yī)療圖像后處理與醫(yī)學(xué)信息化進(jìn)行深入研究的濃厚興趣。分析對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)采用的傳統(tǒng)教學(xué)方法發(fā)現(xiàn)：盡管從學(xué)科教育的宏觀看學(xué)生獲得了培養(yǎng)目標(biāo)，但程序的設(shè)計(jì)能力卻明顯欠缺，同時(shí)學(xué)生普遍對(duì)計(jì)算理論并不感興趣，還有在圖像后處理過程上體現(xiàn)出來的短板也都值得反思。

2? 混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式的構(gòu)建

形成性評(píng)價(jià)（Formative Assessment，F(xiàn)A）最早由美國學(xué)者斯克里芬（M．Scriven，1967）在其著作《評(píng)價(jià)方法論》中提出，隨后在1969年，美國評(píng)價(jià)專家布魯姆（Benjamin Bloom）指出形成性評(píng)價(jià)可用于指導(dǎo)教學(xué)過程本身并改進(jìn)教師的教學(xué)質(zhì)量，從而使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)達(dá)到其所需掌握的程

度［9-11］。基于控制論的教學(xué)思想，學(xué)校采用雨課堂、學(xué)習(xí)通、MOOC等靈活多樣的網(wǎng)上課堂教學(xué)手段，并參考了布魯姆的分類式教育目標(biāo)思想，設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)圖像處理課程的混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式。布魯姆分類教育方法由本杰明布拉姆于1956年在《教育目標(biāo)分類學(xué)，第一分冊(cè)：認(rèn)識(shí)范疇》首先給出[12]。

他提出人的認(rèn)識(shí)能力有六個(gè)等級(jí)，依次是記憶、認(rèn)識(shí)、運(yùn)用、分類、綜合和評(píng)判。其中，記憶和認(rèn)知功能代表了較低級(jí)的認(rèn)知技能，應(yīng)用屬于過渡區(qū)間，而分類、綜合與評(píng)估則屬于更多的認(rèn)知階段，如圖2所示。

根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)原理，構(gòu)建了與認(rèn)知能力相對(duì)應(yīng)的混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式。兩個(gè)控制閉環(huán)分別對(duì)應(yīng)教師教學(xué)閉環(huán)和學(xué)生學(xué)習(xí)閉環(huán)。教師教學(xué)閉環(huán)包括計(jì)劃發(fā)布、課題授課、作業(yè)發(fā)布、效果測評(píng)以及計(jì)劃調(diào)整5個(gè)節(jié)點(diǎn)。學(xué)生復(fù)習(xí)的閉環(huán)也同樣分為五個(gè)節(jié)點(diǎn)，依次為：課前預(yù)習(xí)、課堂練習(xí)、課后實(shí)踐、學(xué)習(xí)效果評(píng)估、反饋提升。教學(xué)閉環(huán)和學(xué)習(xí)閉環(huán)的5個(gè)節(jié)點(diǎn)具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，互為指導(dǎo)，每個(gè)環(huán)節(jié)采用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)手段增強(qiáng)學(xué)習(xí)的交互和反饋，其核心結(jié)構(gòu)如圖3所示，節(jié)點(diǎn)之間層層遞進(jìn)，對(duì)應(yīng)著教學(xué)環(huán)節(jié)不斷深入，也對(duì)應(yīng)著認(rèn)知能力不斷提高。

教師的教學(xué)閉環(huán)以“教學(xué)大綱”的發(fā)布作為起始節(jié)點(diǎn)，利用班級(jí)群在課前將一次課的大綱內(nèi)容提前發(fā)布，主要以線上的形式展開；課堂授課節(jié)點(diǎn)是線下講授環(huán)節(jié)，配合多種課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在課堂的學(xué)習(xí)和知識(shí)接受情況；授課結(jié)束后是發(fā)布作業(yè)節(jié)點(diǎn)，主要發(fā)布與本次內(nèi)容相關(guān)的應(yīng)用型作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)際操作的能力；第四個(gè)節(jié)點(diǎn)是效果測評(píng)，利用雨課堂等在線學(xué)習(xí)軟件將本次課相關(guān)測試題目發(fā)布給學(xué)生，檢測學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度；最后一個(gè)環(huán)節(jié)是反饋環(huán)節(jié)，針對(duì)學(xué)生的作業(yè)情況和測試結(jié)果，確定下次課的授課內(nèi)容，同時(shí)發(fā)布新一輪閉環(huán)的教學(xué)大綱，形成完整的教學(xué)閉環(huán)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)閉環(huán)以課前預(yù)習(xí)作為一個(gè)閉環(huán)任務(wù)的起始節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)教學(xué)大綱的學(xué)習(xí)了解本次課的重點(diǎn)難點(diǎn)，自主學(xué)習(xí)課程中簡單的知識(shí)與概念；通過課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有針對(duì)性地學(xué)習(xí)本次課重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)，完善在預(yù)習(xí)中的疑點(diǎn)和難點(diǎn)；在作業(yè)環(huán)節(jié)完成教師布置的綜合應(yīng)用型作業(yè)；最后通過測驗(yàn)環(huán)節(jié)檢測自己本次課知識(shí)的掌握程度，并開始下一閉環(huán)的預(yù)習(xí)任務(wù)，形成學(xué)習(xí)的閉環(huán)。

3? 醫(yī)學(xué)圖像處理閉環(huán)式教學(xué)模式的實(shí)踐效果

3.1? 定量分析

選取2017級(jí)和2018級(jí)影像技術(shù)專業(yè)的兩個(gè)班級(jí)在2020和2021學(xué)年的醫(yī)學(xué)圖像處理期末考試成績進(jìn)行分析，每次考試總分為100分（未包含平時(shí)成績），課程的出卷、讀表均根據(jù)大綱的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定出題，而試卷難易程度和與教學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)耦合性在由教育督導(dǎo)專家評(píng)議后均評(píng)定為A，兩次兩考卷面難易程度相當(dāng)。在此背景下，兩門課的期末成績都符合正態(tài)分布。圖4顯示出兩個(gè)班級(jí)在不同分?jǐn)?shù)段的人數(shù)比例對(duì)比結(jié)果，由圖4可見，與2017級(jí)使用傳統(tǒng)教學(xué)手段的期末成績相比，2018級(jí)的人數(shù)比例在較高的分?jǐn)?shù)區(qū)間如：70～79、80～89和90～100這三個(gè)分?jǐn)?shù)區(qū)間的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例都高于2017級(jí)，而在分?jǐn)?shù)較低的區(qū)間即70分以下的分?jǐn)?shù)區(qū)間內(nèi)，人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比低于2017級(jí)，說明學(xué)生期末成績整體有所提升，得分較低的人數(shù)在總?cè)藬?shù)中降低，而得分較高的人數(shù)在總?cè)藬?shù)中比例升高。對(duì)兩個(gè)班級(jí)期末成績的平均分?jǐn)?shù)進(jìn)行對(duì)比，2017級(jí)的平均分?jǐn)?shù)為81.51，2018級(jí)的平均分?jǐn)?shù)為84.54，說明2018級(jí)的期末成績整體水平優(yōu)于2017級(jí)，表明混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生了積極正面的影響，有效地提升學(xué)生的成績。

3.2? 定性分析

通過和學(xué)生進(jìn)行深入座談以及發(fā)布問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該模式得到了學(xué)生的熱烈反饋，80%以上的學(xué)生認(rèn)為教師應(yīng)該是教學(xué)環(huán)節(jié)的引導(dǎo)者，而不是監(jiān)督者或者灌輸者。對(duì)于采用的混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式有78%的學(xué)生表示滿意或者很滿意，但是也有近20%的學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式的推進(jìn)沒有明顯的提升學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于能否促進(jìn)學(xué)習(xí)成績的提高統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，只有12%的學(xué)生認(rèn)為這種方式對(duì)學(xué)習(xí)成績的提高沒有很大效果，大部分的學(xué)生還是認(rèn)為閉環(huán)的教學(xué)模式對(duì)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績的提高有很大幫助?；旌鲜健半p閉環(huán)”教學(xué)不僅能夠輔助教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)理解情況，同時(shí)也極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，課程結(jié)束后學(xué)生積極加入教學(xué)組承擔(dān)的醫(yī)學(xué)圖像處理相關(guān)課題、積極參與各類學(xué)科競賽，在省賽及國賽中都取得了較好的名次和成績。

4? 結(jié)束語

本文提出混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式，回顧式闡述如何從五個(gè)交叉點(diǎn)實(shí)現(xiàn)“雙閉環(huán)”教學(xué)模式的改革與研究。“雙閉環(huán)”模式中的教學(xué)閉環(huán)和學(xué)習(xí)閉環(huán)具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，互為指導(dǎo)，每個(gè)環(huán)節(jié)都通過基于互聯(lián)網(wǎng)的手段加強(qiáng)了對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的互動(dòng)與反饋。經(jīng)過對(duì)同學(xué)科的各個(gè)班級(jí)采用傳統(tǒng)教學(xué)方法和縱向一體化“雙閉環(huán)”教學(xué)模式的實(shí)踐對(duì)比，證實(shí)了混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)方法能夠更有效地提高課堂教學(xué)效率。但同時(shí)，在課堂教學(xué)過程中也有幾個(gè)方面需要提高與完善，如具體節(jié)點(diǎn)的實(shí)施效果監(jiān)控、建立形成性評(píng)價(jià)機(jī)制、混合教學(xué)能力的提高等，都需要課題組在后續(xù)的教學(xué)改革進(jìn)程中進(jìn)行完善。本文對(duì)混合式“雙閉環(huán)”教學(xué)模式的構(gòu)建與改進(jìn)機(jī)制可以為地方高校教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)改革提供有益的參考依據(jù)。

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