基于数字教育资源的局部解剖学智慧教学探索与实践

王江昆,沈 蓉,张 朗,洪建平,杨旭光,王德贵

兰州大学基础医学院人体解剖学教研室, 兰州 730000

智慧教育是指在教育领域全面深入地运用物联网、人工智能、移动通信、虚拟现实等现代信息技术以促进教育改革与发展的过程。智慧教育以创新的人才培养模式及先进的教育理念引领教育领域发展新方向,成为互联网+时代教育发展的主旋律。为加快信息技术在教育领域的发展,中国也相继出台了一系列政策和法规,明确提出大力开展智慧教育,综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术建设智慧校园,走出具有中国特色的教育信息化发展道路[1]。中国智慧教育的发展历程可分为四个阶段[2],目前处于第四阶段(2017年至今),即高等教育领域开始注重智慧教育,构建智慧课堂,推动智能信息化技术和教育的深度融合。在此背景下,2018年兰州大学基础医学院人体解剖学教研室依托超星学习通平台制作完成局部解剖学MOOC;2019年局部解剖学MOOC上线试运行,同时探索以学生为中心的线上线下混合式教学模式,重新进行教学设计,优化教学方法,修改教学大纲、教案、教学进度、PPT等。从2020年开始至今,正式开展线上线下混合式教学,经过三年运行取得了良好的效果。

1 局部解剖学课程特点

局部解剖学是人体解剖学的重要组成部分,是以系统解剖学为基础,按照人体局部分区研究器官和结构的位置、形态、体表标志与投影、层次和毗邻关系等的科学,它是临床医学各学科,特别是外科学、影像学、病理学等以手术操作或形态观察为主的学科的重要基础课程。但是,现行的教学模式与临床实际应用尚有较大差距,如在临床中经常会遇到的人体变异、手术注意事项及临床外科新技术等问题都是课本中很少涉及,甚至没有提及的。为了让学生更深刻地学习、理解、掌握和实践应用该课程知识,就需要改变单一的、枯燥的以教师讲述为主的传统教学模式[3],充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性,结合数字教育资源,改革教学方法,创新教学手段,跟踪学科发展新动态,把计算思维、数字技能与素养培养融入课堂教学、实习实践中,以提升学生解决临床实际问题的能力,使课程具有创新性、高阶性和挑战度。

学生学习局部解剖学首先要熟悉大学一年级所学的系统解剖学知识,这就造成学习内容复杂繁多,且涉及更多与临床相关的知识,同时由于该课程重点研究的是人体各局部器官和结构的层次与毗邻关系,这对学生的空间想象能力要求很高[4]。基于以上原因,该课程的学习有一定的难度。而当前学生的差异性很大,学习理解能力参差不齐,接受知识的途径和学习方式也各不相同,同质化的教学已经不能满足不同学生的需求。因此,有必要借助现代信息技术改变传统教学模式和评价方式,构建局部解剖学的智慧教学。秉承以学生为中心的教育理念,文章所涉及的研究采用混合式教学方法,在任务驱动下让学生更有效的学习,以达到满意的教学效果。

2 局部解剖学数字教育资源的建设

数字教育资源是指经过数字化处理,可以在多媒体计算机及网络环境下运行的多媒体教学材料,具体包括多媒体课件、各种文本、图片、视频、音频、动画、临床案例,习题库等[5]。数字教育资源是实施智慧教育的基础。依托超星学习通平台,根据人卫版《局部解剖学》教材建设课程章节内容,共分为9章。每章主要内容分成若干知识点,根据每个知识点的难易程度录制5～15 min的微课视频,共录制长约450 min的视频,内容涉及局部解剖学各章节要点。每个知识点的微课视频进行“防拖拽”、“防窗口切换”和“观看90%算通过”等设置,以有效监督学生的学习过程,督促学生认真学习。每个微课视频配套随堂测验,巩固学生学习效果;同时,教师根据测验成绩评估学生在线学习效果和知识点的掌握情况,据此安排线下课堂的教学重点。学习通平台上所建设的局部解剖学课程资料目录下设有课程资料、题库、作业库和试卷库四个子目录。课程资料包含教学进度表、教案、PPT、解剖图谱、中英文解剖教材电子版及复习题,基本满足不同学生的学习需求,有效促进学生自主学习和深度学习。题库、作业库和试卷库仅供教师使用。题库包括各种题型题目1500余道,教师可随时调用题库进行随堂检测,发布作业和考试。该课程实验操作占有极其重要的地位。由于供解剖学教学用的尸源较少,不能保证每堂课每一个学生都有操作的机会,这就导致学生理论知识与实践操作相脱节。除了传统的尸体解剖外,教学团队还建成了数字人虚拟解剖实验室,并配备数字人虚拟学习软件。数字人软件内容丰富,内配插图、动画、视频等,可以让学生反复观看实验过程,模拟实验操作,弥补实验尸体缺乏、尸体解剖难以重复演示等问题。

3 局部解剖学智慧教学实施路径

3.1 立足智慧教育时代背景,修订教案

在局部解剖学原有教学大纲基础上重新设置教学进度,分配线上和线下教学内容及学时,真正做到线上线下混合式教学。兰州大学局部解剖学课程总共72学时,其中理论课占36学时。线上理论课设置为12学时,线下理论课设置为24学时,每周4学时,共9周。实验课36学时全部为线下课,每周3学时,共12周,和理论课同步进行。课堂教学是教学的基本形式,优质高效的课堂教学是促进学生有效学习的前提条件和重要保障[6]。为更好地完成课堂教学过程,编写了凸显线上线下混合式教学方法、教学内容、教学设计、教学评价的教案。修订后的教案包括教学基本内容和教学设计两部分:教学基本内容介绍教学目标、教学难点、教学重点、教学思想与学情分析等内容;教学设计包括教学方法与手段、教学内容与过程、课后作业、预习任务和教学评价。其中,教学内容与过程是重点和核心环节,以2学时的教学内容为单元,分5部分:第一部分反馈线上学习任务完成情况;第二部分课程内容导入;第三部分学生对知识点进行讲解;第四部分对课程中的重点和难点进行透彻解析;第五部分为此次课程内容小结。修订后的教案具有前沿性、趣味性及有效性,能够调动学生自主学习的兴趣和积极性。

3.2 局部解剖学智慧教学过程的实施

混合教学模式是将基于现代信息技术的线上学习与传统课堂授课相结合,通过构建教学相长互动以实现学生主动、拓展、集中学习的深度融合[7]。该研究针对局部解剖学课程特点,基于局部解剖学数字教学资源,实施以学生为中心的混合式教学模式。依托超星学习通平台,使课前、课中和课后三个教学环节联为一体,真正做到智慧教学。与传统教学模式相比,智慧教育背景下的混合式教学带给学生一种新的学习体验,为学生创造了高度参与性和个性化的学习环境[8],显著提升教学质量。

课前,教师利用学习通平台智慧组织学生线上自主学习,学生根据自己的时间在线上完成学习任务,为线下教学做好准备。学生在线上学习的同时,可随时通过班级内“群聊”、“站内信函”和“发消息”与教师进行互动交流,教师在线上及时解答学生提出的问题。教师在学习通平台的局部解剖学课程“统计”目录中,可实时精准地查询和掌握学生线上自主学习全过程。课中,教师根据教学设计,首先反馈线上学习任务完成情况,督促学生自主学习;接着以问题驱动法或临床病例导入此次课教学内容,激发学生的学习兴趣;然后,学生分组对知识点进行讲解,同时教师进行引导,必要时补充、纠正学生的错误和疏漏;其次,教师对此次教学内容进行梳理、补充,并对课程重、难点问题进行讲解。另外,教师可通过学习通平台的“签到”、“抢答”、“主题讨论”、“随堂练习”和“问卷”等互动功能与学生高效智慧互动,参与这些教学活动的学生成绩被精准记录,纳入平时成绩,实现学生课堂学习形成性评价。在实验解剖时,注重虚拟数字资源和标本模型的优势互补,充分利用数字人、模型和大体标本激发学生的学习兴趣,提高学生的动手能力、理论联系实践能力和分析临床问题的能力。课后,教师线上发布作业、讨论题和章节测试题,学生完成线上作业和测试。教师在学习通平台实时发布与各章节相关的讨论话题,引导学生更深入地了解所学内容在临床上的新进展,对于学生不易理解的知识点随时在学习通平台进行答疑交流;学生也可通过查阅资源库拓展自己的思维,为将来学习临床课程奠定基础。这些作业、章节测试和讨论题都将纳入平时成绩,实现学生课后学习过程的形成性评价,使教师可以掌握每个学生的课后学习过程和学习效果,便于对学生进行个性化指导和教学。

3.3 局部解剖学智慧评价体系的构建

以往该课程评价方式单一,形成性评价几乎没有,难以智慧评价学生的学习过程、行为和效果,这就造成“期末一考定终身”局面的出现,不利于学生知识的掌握和能力的培养。学习通的线上“统计”功能,可以为教师提供课前、课中和课后全过程的教学数据及分析,教师据此可实时、有效、智慧记录和评价学生的学习全过程,及时掌握学生学习效果,实现对学生的形成性评价。该研究初步建立了局部解剖学形成性评价和终结性评价相结合的智慧评价体系。理论课成绩为50%“线上”+50%“线下”。线上成绩采用多元化的形成性评价方式,贯穿课前、课中和课后整个教学过程。教师可根据学生提交的作业、参与讨论次数、观看视频的时长、章节测试、签到和课堂互动等对每个学生进行形成性评价,并将成绩实时反馈给学生,让学生弥补学习的不足,同时教师也可据此进行教学预警和对学生进行个性化指导。线下成绩采用终结性评价方式即期末考试。这种智慧评价体系对学生的学习全过程进行考核,真正做到智慧评价,极大提升了学生学习的自主性和积极性。

4 合作与共享,推广及应用

由于历史、经济和教学水平的差异,中国高等医学教育优质教学资源分布不均衡,表现为东部与西部、城市和农村、双一流高校和普通高校间的不均衡[9]。教育部于2018年下发《关于加强医教协同实施卓越医生教育培养计划2.0 的意见》,旨在促进现代信息技术与医学教育的深度融合[10],各医学院校积极开展线上线下混合式教学,提高教学质量和效果[11-12]。智慧教育的基本特征是开放、共享、交互、协作[13],教学团队主动与其他医学院校进行线上线下的交流合作,资源共享。自2019年9月至今,教学团队与河南医学高等专科学校、西北民族大学、河西学院、甘肃医学院等省内外10余所医学院校开展“局部解剖学”在线开放课程及混合式教学活动,选课人数达1.2万人,该课程浏览量已达223.7万人次,互动达24.2万人次(2023年3月统计)。经团队教师不懈努力,学生能主动、深层次地理解和掌握该课程知识和操作技能,而且在后续课程学习中学生能举一反三,并具有较强的动手能力。

5 结束语

智慧教育是近年来国内兴起的前沿理论和实践教育模式,借助大数据、物联网、云计算等信息技术,改变了传统课堂教学模式,使教学形式灵活多样、教学内容丰富多彩,有助于学生更好地理解抽象的理论知识,提高学生实践操作能力和培养学生自主学习能力。新冠疫情更是加速了现代信息技术在中国医学教育中的应用和实践[14-15]。该研究经过五年的探索与实践,基于数字教育资源构建以学生为中心的混合式智慧教学实施路径,初步建立了局部解剖学形成性评价和终结性评价相结合的智慧评价体系,使智慧教学贯穿教学育人全过程,显著提升教学效果。

在实践中团队教师发现,虽然智慧教育已在兰州大学推广普及,但是部分教师使用数字资源进行混合式教学的能力仍显不足,如仅利用学习通平台统计学生上课出勤率和批改作业,忽视了与学生进行线上线下的互动与讨论,从而达不到预期的教学效果。另外,部分教师由于对学习通平台功能使用不熟悉,致使教学设计与课堂互动脱节,造成教学过程不连贯,直接影响学生参与学习的自主性和积极性。因此,教师应通过不断学习,提升自身信息技术的应用能力,积极创新教学模式,努力转变为“智慧型教师”,更好地适应智慧教育背景下教育发展的主旋律。

今后,学校将继续培训团队教师,加强团队教师的信息技术能力,不断提升团队教师智慧教学水平;根据学生和教师反馈的意见优化教学设计,及时更新课程资源;加强与省内外其他医学院校的交流合作,分享智慧教学创新成果和典型经验,取长补短,共同推进医学智慧教学不断发展。