智慧教育背景下《生理学》“双轨三一体”教学模式设计与应用研究

邱爱珠，徐晔青，欧阳翌国，邹 艳，王紫薇，文 芳

（1.湖南中医药高等专科学校医学院机能教研室，湖南株洲 412000；2.株洲市中心医院医务部，湖南株洲 412000）

生理学与学生自身息息相关，主要研究内容为机体功能活动、活动规律等内容，对后续学习医学基础知识有着重要影响。生理学的知识以理论为主，内容较为抽象，知识系统复杂，一直以来都是医学基础课程中学习难度很高的课程。相比较本科院校而言，高职高专医学院校的生理学教学面临着更大的挑战：（1）虽然近年职业教育发展迅速，但是生理学作为一门基础课程，理论性强的特点难以改变，目前高职高专医学院校的生理学教学总体上仍沿袭着本科高校生理学的知识框架和教学模式，过分强调理论性、系统性、知识的完整性，这很大程度上制约了教师课堂教学。（2）高职高专医学院校各专业学制为三年，其中，在校的理论学习时间不足两年，各课程的学时受到极大制约。高职高专院校的生理学课程的课时大多在32～64 学时之间。因为课时不足，教学内容不得不简化，探索性教学也难以开展。（3）高职高专学生知识基础水平、主动学习能力、理解能力也相对弱于本科层次学生，教学效果往往难以达到预期。因此，如何解决学习难度高、学时少、学生学习力弱的矛盾，是所有高职高专院校生理学教师需要思考并解决的重大问题。本教研室顺应目前教育智慧化趋势，充分结合生理学课程特色、专业特点及高职高专学生学习特点，构建了“双轨三一体”创新型教学模式（双轨是指线下线上混合双轨教学，三一体是指理实一体化、虚实一体化、教—学—做一体化），并在实践中取得了良好的教学效果。

一、实施基础

教研室已经实现了教育信息化，主要利用超星泛雅平台辅助，并建成了以《生理学》为主的在线精品课程、慕课等。烦琐、混乱的教学资源会被合理划分，以碎片化的方式呈现出来，实现教学更新，为学生带来不一样的体验。当前学校的网络教学平台已经汇集了1308 个有效教学资源，其中包括基础的PPT 课件、微课视频，还包括大量文本资料、音频资料等，甚至形成了相对成熟的题库，能基本满足学生自主学习生理学和各种课堂教学活动开展的需要。学习人数已超过8500人。另外，教研室已建成人体机能实验室以及搭载了动物虚拟仿真实验系统及ESP 数字人虚拟仿真实验系统的机能智慧实验室。其中，人体机能实验室可以完成多项人体实验项目。学生互为实验对象，可检测在运动、屏气、体位改变、紧张、透皮电刺激等无创因素作用下，人体生理指标的改变。观察指标包括：监护类的血压、心音、心电图、呼吸频率、血氧饱和度等；神经肌肉类的脑电图、诱发电位、神经传导速度、肌电图等，功能测定类的肺功能测定（潮气量、肺活量）、袖带血压、反应时等。开展人体机能实验，有利于增加学生的参与度和体验感，激发学生探究人体的兴趣；动物虚拟仿真实验系统可虚拟执行影响动脉血压的因素、影响呼吸的因素等多项经典机能学实验项目；ESP 项目基于System Physiology 理论支撑，是利用临床数据建立数学模型，通过人工智能进行数据分析挖掘，建立的以生理驱动虚拟人为核心技术的人体功能虚拟系统。包括了ESP 生理教学版与ESP 临床案例版。ESP 提供直观形象的原理解析，从现象到本质清晰地解析人体运行的原理，实现生理功能机制及疾病发生机制的自由探索，有效衔接临床。完善的教学资源使“双轨三一体”教学模式开展具有可操作性和优越性。

二、研究对象与方法

（一）研究对象

研究以湖南中医药高等专科学校22 级大专临床专业2个班学生为对象，共计104 人，通过随机分组确定观察组52人，对照组2 人。收集入学成绩、性别以及年龄等信息，利用统计学处理差异无统计学意义（P＞0.05）。

（二）研究方法

1.实施前准备

（1）重构生理学教学体系：根据临床医学专业人才培养方案，立足能力本位，构建“双轨三一体”模式框架，确立新模式下的生理学课程标准。包括确定素质、知识、能力三维教学目标；更新教学思路，优化课程设计，促进岗—课—赛—证融合。教学内容的选取按照基层临床工作岗位对知识、能力、素质的要求，参照执业助理医师资格考试标准和临床技能比赛要求，并综合考虑学生职业能力可持续发展的需求确定理论和实践比例，设计系统化理论及实训内容，提升教学实施要素。研究提出“双轨三一体”模式下对教学团队、教学设施、教学资源的新要求：教学时以学生为主体，教师则需要以主导者的身份出现；线下线上混合双轨教学，教学体现理实一体化、虚实一体化、教—学—做一体化；注重培养学生理论联系临床实际的能力，能够利用基本理论解释、解决临床具体问题，增强岗位胜任力；完善考核评价体系，建立“形成性评价”+“诊断性评价”+“总结性评价”+“实践性评价”相结合的多元化考核评价体系；增加过程性评价的分数占比，依托平台大数据分析功能，更客观、全面地评价学生的整个学习过程和学习成效；重视能力考核，遴选能力考核项目，增大实践考核成绩所占最终成绩中的比重。以新课标指导理论和实践教学，让实用型人才培养有章可循。

（2）学情分析：创建授课班级，教师通过学习通发布调查问卷，进行课程学习前学情分析，结果显示：①生理学是临床专业必修课程，人才培养要求高。②学生在高中阶段，已学习了《生物》，其有部分知识内容与生理学存在交叉重叠。但除了高考选考科目包含《生物》的部分学生之外，知识掌握程度普遍较低，部分学生知识遗忘率非常高。③超过80%的学生对学习生理学兴趣较高，认为生理学很重要。④学生都能熟练使用智能手机及电脑、平板等电子产品，普遍能接受网络学习的形式，但超过70%的学生认为网络学习效率较低。

（3）集体备课：教研室生理学教师开展集体备课，打破传统教学内容结构，重构生理学课程，主要包括以下6 个方面：①根据人才培养方案、课程标准、临床专业特色制定授课计划，确立各章节素质、知识、能力三维教学目标，梳理教学重难点。②教学人员选定：两组同一教师教学，教师必须有独立承担理论教学和实践教学的能力，将理论与实践的内容进行有机整合；必须能独立开展虚拟仿真系统教学与指导。③教材与教学时确定：两组均选用人民卫生出版社教材《生理学》（白波、王福青主编），共64 学时。④打破传统理论与实验分离的教学模式，根据专业特点和课程特点，对理论实验内容进行拆解，有机组合，使知识系统化、模块化。确定《生理学》课程中适合开展“三一体”教学的内容，充分利用ESP 教学系统、人体机能实验系统、虚拟实验系统、动物实验系统，重塑创新性三位一体教学流程。⑤提炼课前导学问题和优质临床案例、拟定情境主题。结合专业特点，以学生为中心，灵活、有个性地进行教学设计，采用情景导入、任务驱动、案例分析、理—虚—实结合探索、角色扮演、思维导图总结等形式教学方法组织开展教学。⑥完成教学文书撰写和课件制作，完成准备工作。

2.实施过程

对照组保持原状，使用传统的方式教学，课上通过板书、PPT 课件辅助完成基础知识教学，课后布置思考题或利用配套练习册复习巩固知识。观察组采用“双轨三一体”教学模式，以血液生理血型与输血模块为例进行说明。

（1）课前。教师充分利用学习通APP，进行课前导学：①发布课前调查问卷，掌握学情。调查的内容包括学生关于血型与输血的知识基础、学生对血型与输血感兴趣的知识点、生活中关于血型和输血的说法存在的疑惑、对无偿献血的看法等。②解锁生理学资源库的微课视频及推送课程思政资源与链接（课程思政）；③通过学习通发布课前测试（前测）。学生配合完成调查问卷。对发布在生理学资源库中的相关教学资源进行自主学习，对教学内容进行初步了解，尝试用所获取的知识解决疑惑、判断一些观念和说法是否合理，并认真完成课前测试。课前导学任务，让学生有充分参与感，从被动学习知识变为主动探究。教师要时刻关注学生，查看学习通上的信息，并总结学生提供的具有价值的反馈信息，调整、完善、细化、拓展教学设计，形成课堂脉络，层层推进，主导课堂。

（2）课中。签到，课前知识回顾后，利用影视资料，创设产后大出血导致患者休克情景，并提出问题：为什么大出血会导致患者出现休克？视频中提到的O 型血、Rh（-）性血是什么？导入新课。教师分析不同比例失血对机体的影响，并融入无偿献血倡议（课程思政）。利用ESP 生理学教学系统动画演示帮助学生理解ABO 血型分型、解析凝集原、凝集素、凝集反应等概念，联系临床讲解Rh 血型分型及临床意义。解决第一个问题后回到情景中，提出新问题：根据病人的情况，我们必须对患者马上实施输血抢救。如何保证输血的安全呢？引出输血与输血原则知识点。提出为了遵守输血原则，保证输血安全，首先输血前要鉴定血型，保证同型输血。教师发布第一个驱动任务：请同学们通过ESP 虚拟仿真系统学习ABO 血型检验原理，并在观看实验老师操作示范之后进行团队合作，一位同学扮演患者，其他同学执行血型检验任务。学生分组认真执行驱动任务。理论与实验教师进行巡回指导。完成第一个驱动任务后，回到情景中，再提出问题：是否ABO 血型相同，输血就一定安全呢？引起学生思考，导入交叉配血实验，发出第二个驱动任务：利用虚拟仿真实验系统，执行交叉配血任务。完成驱动任务后，进行知识拓展，讲述我国第一个血库的建立和林可胜教授事迹，培养学生爱国情怀、树立珍惜血液资源意识，并简单介绍成分输血。最后，教师借助思维导图辅助，有条理地整理知识内容。

在整个课堂教学中，教师改变传统的教学角色，以指引者的身份鼓励学生，让他们主动发现问题，并利用所学知识寻找解决的方法，凸显他们在活动中的主体地位；与临床工作岗位相结合，培养学生临床思维；进行情景模拟、并以任务驱动，合理应用信息化技术，实现理实一体化、虚实一体化、教—学—做一体化，层层递进，师生共同完成人体机能奥秘的探索解密。

（3）课后。发布课后任务：①课后测试；②设计制作一份关于无偿献血科普宣传单或科普小视频，并上传学习通；③问卷调查，了解学生对信息化教学模式的接受程度，对本次课的改进建议。通过以上措施，对教学效果进行检验，了解教学目标的达成情况，帮助学生巩固内化课堂知识，加强学生科普及社会服务能力（课程思政）。教师倾听学生的意见和建议，不断改进、完善教学流程。另外，每月利用学习通APP 开展一次阶段总结性考试。

（三）效果评价

超星学习通平台与普通平台不同，它具有较强的数据记录、整理功能，可以对实验组学生的日常表现、学习情况、活动参与情况乃至知识掌握情况进行记录，形成相应的分数，以此为依据对学生的学习过程进行合理评价。期末组织线下理论与实验考核，进行总结性评价。实验组课程成绩比例设置：平时表现占30%（进行详细划分为考勤、线上活动、线下活动、作业以及APP 考试，分别占比为10%、15%、30%、20%、25%，合理设置比例，最终系统会根据学生的表现生成成绩），实验占20%、期末卷考试分数占50%。

对照组利用传统试卷对学生进行检验，试卷内容与APP考试内容一致，教师通过批改得到最终成绩。

教学结束后，再通过问卷调查的方式了解观察组的学习情况，发放52 份，回收52 份，回收率为100%。

（四）统计方法

利用SPSS20.0 进行统计分析，采用t 检验对两组进行均数比较，当P<0.05 时，差异具有统计学意义。

三、结果

经统计、计算，对照组学生的期末成绩为（71.62±9.61）分，而观察组的学生最终期末成绩为（81.70±8.58）分，相较而言观察组的学生成绩更高，P<0.05，差异具有统计学意义。

在分析观察组学生的问卷时发现，学生对“双轨三一体”教学模式的评价多为正面评价，肯定率均达到80%以上（见表1）。

表1 观察组学生对“双轨三一体”教学模式的评价

四、讨论

2018 年教育部出台了《教育信息化2.0 行动计划》，将“互联网+教育”提升到一个全新的战略地位［1］。随着科学技术的发展与自学平台的形成，逐渐形成了各种新型教学方法［2-3］，医学教育信息化进入2.0 时代。高职是高等教育中不可缺少的一部分，但高职的建校目标、发展定位于普通高校存在较大差异［4］。在智慧化教育背景下，高等职业教育的教学模式改革也势在必行。“双轨三一体”教学模式是一种多元化的教学模式。这种模式更符合学生的实际情况，并且能够凸显专业特点，符合高职学校的发展目标，适应岗位需求，在系统重塑《生理学》知识架构的基础上，灵活将合适的教学方法和信息化技术有机结合，采用线上线下双轨教育，打造理实一体化、虚实一体化、教—学—做一体化的高效课堂，并有效开展课程思政，改变了医学教育理实分离、知识与素质教育分离、知识填鸭式的传统教学模式和思路，逐步实现4 个转变：即从以教师为中心向以学生为中心转变，建立“以学生为主体，以教师为主导”的新型教学关系，培养学生的自主学习能力及探究性学习能力；从以教材知识为中心向以知识、能力、素质三维培养目标为中心的转变，促进学生全面发展；从传统课堂向立体全方位智慧课堂转变，全面推进医学基础课信息化教学；从单一的考核评价体系向“形成性评价”+“总结性评价”相结合的多元化评价体系转变，综合评估学生学习情况。当然，任何一种改革与探索难以避免都会遇到一些问题，比如新模式对教师课堂实施能力、理论与实践教学能力、课堂的掌控和应变能力的要求远远高于传统教学模式。教师在新模式实施过程中，存在对突发情况处理不及时、不到位的情况；高职高专的学生基础较为薄弱，学习自主性和学习能力较弱，导致课堂实施效果达不到预期。因此，课题组改革实践中不断地在知识内容调整、教师素质能力提升、奖惩机制探索等方面努力加以整改和完善，我们期待能形成一种符合高职学生发展规律与需求的、可推广的全新教学模式，能为提高学生的职业能力、就业竞争力以及学生的可持续发展提供一条新思路。