延伸斯金纳程序教学理论在病理生理学教学中的应用

吴佳梅 王柏欣 邢天容 苏亚楠 刘蕾

病理生理学作为一门连接基础医学与临床医学的桥梁性学科，在基础医学教学中占有重要的地位[1]。该课程所涵盖的知识内容广泛且复杂，知识点与临床实践联系紧密且较为抽象，导致许多学生在学习和理解上感到困难，难以全面掌握[2]，因此选择适合不同学习层次学生的教学方法至关重要。程序性教学法是一种个性化的教学方法理论，其允许学生根据自身的学习速度和能力水平进行自我学习[3]。病理生理学中的酸碱平衡紊乱章节具有授课难度大和知识点连贯性强的特点，同时在临床各个科室的工作和日常生活中，均具有较强的应用性[4-7]。因此，构建合适的教学方法十分有必要。斯金纳的学习理论重视在操作性学习之后，给予学生强化刺激，有利于操作性学习行为的再次发生，提高学习频率，使学生对难以理解的知识点形成印象较为深刻的逻辑记忆[8]。

1 程序性教学理论概述

1.1 程序性教学理论基础

斯金纳是新行为主义心理学的创始人之一，其所创建的程序性教学法主要建立在程序性条件作用学说和强化理论的基础之上，发展传统的刺激-反应理论，形成刺激-反应-强化理论，见图1[9-11]。斯金纳程序教学法的基本内容是：编辑一个小单元的信息（称为框面）传给学生作为刺激，学生通过填空、口头回答或列出图标等方式对教师的刺激做出反应。教师对学生的反应进行评价，如反应错误，教师需要告诉学生错误的原因；如果回答正确，则这个反应就得到强化，进入第二个框面的学习。在学习过程中实现刺激-反应-强化过程的不断重复，直至学生完成一个程序性教学内容的学习。

图1 程序性学习理论的形成过程

1.2 程序性教学理论的原则

斯金纳将程序教学概念应用于人类学习的研究，总结出一系列教学原则，如积极反应的原则、小步调教学原则和及时反馈原则等，形成了程序教学理论[11]。

1.2.1 积极反应的原则

调动学生在学习过程中的积极状态，有利于推进学习的进程。通过设置有效且积极的刺激，引导学生产生相应的反应，教师通过强化并巩固这一反应，促使学生做出进一步反应。

1.2.2 小步子的原则

在程序教学中，应将教材分解为若干逐步递进的步骤，前一步的学习内容为后一步的学习奠定基础，后一步的学习在前一步的基础上进行。2 个步骤之间的知识难度差异应控制在较小范围内，以便学习者能够轻松取得成功，并建立起学习的自信心。

1.2.3 及时反馈的原则

程序教学过程中应特别强调即时反馈的重要性。即当学生给出问题答案时，教师应迅速给予反馈，使学生立即了解自己的答案是否正确。这是树立信心、保持操作性行为的有效手段。

1.2.4 自定步调的原则

程序教学允许学习者根据自己的情况来确定学习的速度。传统教学法使掌握较快的学生的进度被拖慢，而学习慢的学生又跟不上，学生之间的学习水平差距越来越大。与传统教学法在课堂授课不同，程序教学法允许每个学生可以按自己最适宜的速度进行学习，因此学生有足够的思考时间，有助于提高学习成功率。

1.2.5 低错误率的原则

在设计程序性教材时，应尽可能减少学生出现错误反应的可能性。因为错误的反应可能带来负面刺激，过多的错误会影响学习者的情绪和学习速度。通过减少或避免错误，可以增强学生的学习积极性，提高学习效率。

2 程序性理论的教学设计-以酸碱平衡紊乱为例

病理生理学涉及众多医学生尚未接触的临床问题，其知识内容理论性强且抽象，发病机制复杂，往往让学生觉得枯燥难懂，难以掌握，部分学生甚至因此产生厌学情绪。尽管病理生理学教学中已尝试应用多种教学模式，如“以病例为中心的教学法”“思维导图”“以问题为导向的教学法（problem-based learning，PBL）”和“双语教学”等，使得教学效果和质量得到了一定程度的提升，但与医学生精通病理生理学的预期教学目标相比，仍存在一定的差距[12]。

酸碱平衡紊乱是病理生理学教学中的重难点内容。该部分内容与基础学科的生理和生化内容关系紧密，同时与临床内、外、妇和儿科等多科室疾病过程密切相关。因此，及时发现和正确处理酸碱失衡是许多疾病治疗成功的关键[13-15]。因此，医学生熟练掌握酸碱平衡紊乱这一基本病理过程对今后的临床学习及未来的工作至关重要。

2.1 酸碱平衡紊乱章节内容

2.1.1 知识点思维导图

酸碱平衡紊乱作为一个基本病理过程，与临床各个科室的疾病密切相关。现以思维导图的形式呈现这一章节的授课内容，见图2。

图2 酸碱平衡章节思维导图

2.1.2 知识教学目标

针对不同的专业，酸碱平衡紊乱课程在教学大纲中的要求有所不同，文章以临床专业为例，展示这一章节的知识点大纲要求，见表1。

表1 酸碱平衡紊乱课程大纲要求

程序性教学法在设计过程中涵盖了酸碱平衡紊乱课程大纲要求的所有知识点，并在重要知识点处设置了逻辑衔接，使整个知识框架更为清晰，也更便于学习者按照自己的学习进度对照学习，提高对知识点的理解运用能力。程序性教学法需按照教材内部的逻辑程序设计，其课程内容既要保证学生在学习中减少错误率，又要使每一个问题均能体现教材的逻辑。

2.2 酸碱平衡紊乱知识点单元划分

根据本章的授课节数，将内容划分为5 个学习单元。

2.2.1 单元1：酸碱的概念及酸碱物质的来源

（1）介绍酸碱平衡和酸碱平衡紊乱的概念及二者之间的比较；酸和碱的定义及二者之间的区别；机体内酸性物质的来源；机体内碱性物质的来源。逻辑关系：何为平衡，何为紊乱；何为酸，何为碱；酸性物质从何而来？碱性物质从何而来？（2）总结提问：通过本单元内容的学习，请学生思考机体内的酸性物质和碱性物质哪种比较多？（答案：由本节内容可知体内酸性物质的来源远高于碱性物质）。（3）思考问题：为什么机体内的酸碱度可以维持在7.35～7.45，保持中性状态？

2.2.2 单元2：酸碱平衡的调节

回答上节课的思考问题，然后介绍由于机体存在调节酸碱平衡的机制，所以可以维持机体酸碱度在中性范围内波动。接下来进行本单元的授课内容。

（1）机体调节酸碱平衡的4 种方式？每种调节方式的组成、作用机制、作用范围。（2）总结提问：各种缓冲系统在作用时间和强度上的差别？正是由于上述差异的存在，才会导致单元4 所讲的内容：不同类型酸碱平衡紊乱的不同发病机制及其主要作用，同时涉及疾病的治疗，为未来的学习设下悬念。（3）思考问题：以上为正常机体的调节，那么临床上用哪些指标来判断机体是否发生酸碱平衡紊乱呢？那么请进入下一单元的学习。

2.2.3 单元3：酸碱平衡紊乱常用指标及分类

（1）临床诊断酸碱平衡紊乱的标准主要为衡量酸碱平衡指标是否偏离异常。每个指标需要从定义、正常值和意义3 方面进行学习。重点理解每个指标的定义并理解指标变化的意义。（2）总结提问：通过本单元的学习，总结区分代谢和呼吸性酸碱紊乱的指标有哪些。（3）思考问题：衡量酸碱平衡的指标分为代谢性和呼吸性，那么下单元要学习的单纯性酸碱平衡紊乱是否也分为代谢性和呼吸性？

2.2.4 单元4：单纯型酸碱平衡紊乱

回顾第二单元的学习内容及思考题，续接第三单元的思考题进行这个章节重点内容的学习，前3 个单元也是为这个单元的内容做铺垫。

（1）4 种单纯型酸碱平衡紊乱的概念、病因和调节机制、代偿调节方式、血气结果分析、对机体的影响和防治的病理生理学基础。由于本单元内容较多，因此再次将本单元的学习内容进行分解。将每种单纯性酸碱平衡紊乱作为1 个单独的小单元。其中代谢性酸中毒为重点讲授内容，其他3 种类型酸碱平衡紊乱采用翻转课堂教学模式进行讲授，该做法的优势在于以代谢性酸中毒作为学习基础，发挥学生的主观能动性，锻炼学生的医学学习思维，培养医学生的自学能力以及毕业后继续学习的信念。（2）总结提问：牢牢抓住代谢性酸中毒的定义，从中扩展出疾病发生的病因、机制、代偿变化及血气变化特征等相关知识点？通过这种程序性的学习形成该内容知识点的完整体系，同时建立起病理生理学学习的体系雏形。机体是一个复杂的系统，临床工作中的患者常常不是1 种单纯型酸碱紊乱，而是2 种或3 种单纯性酸碱紊乱同时发生。（3）思考问题：单纯型酸碱平衡紊乱共有4 种类型，那么混合型酸碱平衡紊乱有几种可能的类型呢？

2.2.5 单元5：混合型酸碱平衡紊乱

首先针对上单元的问题进行回答并给出解释。临床上可能存在的酸碱平衡紊乱可以为2 种共存（排除呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒情况），也可以为3 种共存（排除呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒情况）。针对学生的疑问，回顾上一单元的学习内容，并设定相应的问题。完成铺垫工作后，进行本单元知识的讲解。至此，酸碱平衡紊乱章节的授课内容结束。

2.3 设计酸碱平衡紊乱章节程序性学习的逻辑程序

酸碱平衡紊乱作为病理生理学中的重要过程，对疾病的影响极为显著。机体只有保持内环境稳态，才能够使机体正常运转。内环境的酸碱度在合适范围内变动对生命的持续至关重要。因此，深入学习和重点掌握本章的知识内容对未来的临床工作具有重要意义。程序教学理论设计的总体逻辑思路如下。

2.3.1 正常机体健康状态的正常知识铺垫

（1）重点理解酸碱平衡及紊乱的定义，包含酸碱紊乱的病因、酸碱调节机制及正常范围。（2）机体自身存在使体内酸碱度在正常范围波动的调节方式。这种调节方式对于维持机体内环境稳定起到了不可或缺的作用，一旦破坏了这种调节方式，就会使机体处于疾病状态。（3）血气结果是诊断酸碱平衡的重要指标，使学生掌握血气结果与正常指标偏离是疾病诊断的重要依据，也是检测疾病治疗效果的关键指标。

2.3.2 酸碱紊乱的疾病知识讲授

（1）4 种类型的单纯性酸碱平衡紊乱在知识结构上具有共性，包括定义、病因、发病机制、代偿调节机制、血气指标变化、对机体的影响及防治的病理生理学基础。（2）小单元设计逻辑：每种单纯型酸碱中毒在知识结构上相互关联。以代谢性酸中毒为例，病因作用机体后导致酸碱调节方式改变，进而引起血气指标的变化。当变化超出机体调节能力时，会引起血气指标异常，进而对机体各系统产生不同程度的影响。针对疾病的发病机制进行针对性治疗（3）抛砖引玉：引导学生按照代谢性酸中毒的学习步骤，学习其他3 种单纯型酸碱中毒内容，并采用翻转课堂的方式进行深入学习。

3 展望

在程序性学习理论的指导下，众多“教学设计者”对教材目标理论、知识点分析、个别化教学、教学方式选择、形成性评价等问题进行了深入研究，推动了程序教学运动的发展，进而促进了教学设计过程和理论的诞生与蓬勃发展[16-19]。自20 世纪70 年代起，程序性教学思想和方法在计算机辅助教学中得到广泛应用，对教学设计产生了深远影响。后来有行为主义学派认为程序性教学法将人视为消极被动的机械结构，任由环境摆布，否定人的主观能动作用。因此，在教学过程中使用较少。但是，程序性学习方法中的积极思想元素值得被继承和应用，通过设计病理生理学逻辑关系强的部分章节的程序性教案，在授课过程中采用此方法并编制程序性相关的练习题，进行分层次训练，可以达到灵活运用本章节知识点的教学目的，不断优化病理生理学的教学方法。