PSE 学习空间开发框架构建

蒋 斌，郭庆华

（南京中医药大学a.现代教育技术中心；b.公共外语教学部，南京 210023）

0 引言

医学实训课程是介于医学理论课程和临床实习之间的桥梁，结合临床技能培训和医学模拟教学，目的是加强医学生临床操作技能和临床思维能力。主要包括西医诊断、中医诊断、内科、外科、妇产科、中医康复、针灸、刺灸、骨伤、麻醉、护理等学科的临床教学。实训课程的教学效果将直接影响医学生培养质量。而现在由于法律法规对实习医生的限制和医患关系的影响，医学生的医院实习效果打了折扣，因此基于临床模拟的医学实训教学成了医学理论教学和临床实习衔接的重要途径，是解决医学生临床动手能力偏低的有效方法。医学实训教学需求复杂，形式多样，主要包括：临床技能示范教学、接诊训练、医患交流模拟、自主开放实验、校内多点交互教学、校（学校）院（医院）远程观摩交互教学等。这些教学模式的提出迫切要求对实验教学空间进行重构，通过技术的运用解决或缓解：训练量不足、训练校正不及时、基础技能训练师资力量不足、模拟仿真综合训练设备不足且试验成本高昂等问题。

教育部2018 年2 号文提出“打造适应学生自主学习、自主管理、自主服务需求的智慧课堂、智慧实验室、智慧校园”“推动形成‘互联网+高等教育’新形态”。由于政府文件和教育工程项目的引导，近年来出现教学环境建设的井喷现象。并呈现出专业场景特性强，规模大两大特征。据统计，无论在经济发达或欠发达地区，金额超千万元的单体项目已经普遍出现。由于学习空间开发理论在实践指导上的不匹配，造成责任者技术选型纠结、方案设计困难、项目推动缓慢、效果评价缺乏依据。决策的不确定性也不利于试点项目的复制和传播。种种情况，已经明显影响政府部门对相关教育项目投入的效果。

1 国内外研究现状

1.1 学习空间研究

21 世纪以来，各种创新学习空间研究层出不穷。代表性的项目包括美国罗莱纳州立大学SCALE-UP 项目、麻省理工学院开展的“技术支持的主动学习”项目、澳大利亚教学委员会发起的“改造大学学习空间”项目、台湾教育部门实施的“TEAL Studio”项目、华东师范大学发起的“未来课堂”研究项目等［1-3］。学习空间吸引了教育技术学、计算机应用技术、建筑环境设计、社会学、管理学等多个学科的研究者，大多以课堂教学为研究场景，以自由组合的桌椅、无线网络、交互白板、多屏分享技术等为主要特征，强调教学的交互性和学习的协作性。为了指导专业人员有效开发学习空间，Radcliffe等［4］提出了“教学法—学习空间—技术”即PST开发框架，包括了设计、开发、评价整个过程，分析了“理念与设计”和“实施与运作”两个阶段需要考虑的一系列问题。这一框架得到了广泛的关注，陈向东［5］等在这基础上加入了社会因素，包括立项、资金、应用、管理等考量，提出改进的“教育—社会—空间—技术”即PSST 开发框架。这些研究为工程实践提供了很好的基础支撑，但以课堂教学为主要研究对象的理论，在实践教学的空间设计领域，如医学、农业、工程等，其指导方法需要进一步深化。实践教学总是包含特定场景，关联因素更多，规模更大，教学活动更为复杂多变，要为这类项目提供理论支撑，需要工程取向的研究视角和更强的与专业学科关联。

1.2 医学实训教学模式的研究

近年来，国内中西医学院校大踏步建设临床技能实训中心，大力建设临床实训课程，对医学生基本技能的提高起到了很大的作用［6-7］。然而，传统的实训教学模式在高校培养高质量医学人才的目标下仍有很大的发展空间，医学训练要求达到人人掌握，急需解决效率和效果的问题，也包括过程性评价的实施和如何培养学生自主学习能力等难题。医学教育研究者将目光聚焦于实训教学课程、教师培训、教学评价等方面，但对于实训项目的教学过程缺乏分解和研究，新的教学方法在传统教学环境中限制重重，需要提供技术增强的学习环境来实施或探索新的教学模式。

为了改革实训教学方法，提高医学生临床技能，两个方面的研究正持续发展［8］。①技术层面，通常以信息技术加强实训教学手段和效果。着眼于解决某一训练问题的软硬件系统不断出现，如临床思维训练软件、虚拟内窥镜手术操作系统、脉诊仪等；②教学研究方面，关注医学实训教学的学者开始尝试建设连接临床和课堂的教学系统，通过情景化教学来提高教学效果。在这个过程中，缺乏教育学、传播学与学习空间开发等理论指导的教学实践，由于其易用性和可用性达不到要求，并未得到很好的复制流传。

2 专业领域大型学习空间开发的理论构建

大型学习空间建设工程从预算立项、需求沟通、技术选型、方案评估、过程管理、效用评估等各个环节应该有判断的原则和依据。通过调研多个工程项目，发现技术决策人普遍具有“技术人”属性，而较少具备“工程人”属性，较难处理好技术要素、经济要素和管理要素的复杂关系［9］。尤其缺乏以工程创新推动教学创新的统筹能力。故强调工程，可以帮助厘清技术创新和工程创新的关系，学习空间建设本质上不是为了推动新技术的教学运用，而是在学习理论指导下的教学模式创新，其指导思想是系统论。本文引入工程创新理念，强调复杂条件下的思考方法和操作方式，为学习空间的开发提供指导框架。

2.1 3 个关注点

学习空间是一个跨学科的研究领域，而现在教育技术学研究成果已经不匹配整个教育行业尤其是高等教育领域的实践需求。在理论层面，主要出现了3 个新的关注点。

（1）场景化学习空间。学习空间研究不应集中在课堂教学，实践教学的场景化特点使其更需要学习空间的创新来重构教学过程和教学模式［10］。从广泛的文献研究中发现，教育技术研究者的研究领域大多局限在普通教室环境中，而实际上这是非常狭窄的视角。很多研究者不关注实践教学领域的研究，究其原因是缺乏一线工程实战经验。

（2）全过程学习空间。①学习空间不能只理解为教学物理环境，应该包含网络拓展空间，虚拟现实空间，基于这样的认识，才可以进行完整的教学系统设计。②全过程是指学习空间建设工程的全生命周期，要综合评估不同技术的迭代周期，平衡技术创新和经济效益的关系。

（3）“轻界面”技术空间。学习空间的技术选型要接受技术接受模型的指导，分析感知有用性和感知易用性，避免学习空间研究成为空间中的技术试验，出现重度技术使用［11］。面对用户的始终应该是“轻界面”。解决好这一问题，为教师和学生提供人性化的学习环境是项目成功的关键。

2.2 3 个原则

目前的大型学习空间开发项目要有工程思维来保障质量。因此，基于研究对象的变化和关注点的不同，就工程取向的学习空间开发框架“教学法—空间—工程（Pedagogy-Space-Engineering）”即PSE 框架构想做初步阐述。工程取向的开发框架通常有3 个原则：

（1）目标的精致原则。精致原则来源于德国的精工理念。在项目的质量追求中精益求精，在系统的用户体验上做到极致，操作步骤要求简之又简。提倡学习空间的技术融合，避免技术侵入而提高系统使用门槛。把技术的实现细节与用户剥离，使终端用户几乎感觉不到技术的存在，把管理的复杂度留到系统后台专人负责。当前所建设的学习空间开发项目都是集成工程，因此，精致原则也是集成项目产品化的思路，增强系统的可移植性。

（2）过程的创新妥协原则。学习空间重构本质上是一种创新活动，但要避免为创新而创新，为引进新技术而罔顾用户的接受程度。在系统建设方案成型和项目实施过程中，会受到管理成本、系统投入、技术成熟度、使用成本、用户习惯等多个因素约束，出现相互矛盾的要求是必然的情况，这时就要坚持教学工程系统的特点，以现代学习理论、传播学理论为取舍依据，保障核心目标，大胆创新，合理妥协。主要在技术创新和管理创新中找到平衡点。

（3）结果的效用原则。提出针对学习空间的多维效用评价模型，在实践教学中，管理者、教师、学生之间的视角各不相同，教学效果和人力、管理、资源配置之间要做统一权衡，使用多维角度进行综合评估，是判断学习空间是否适用的标准。针对管理，设计资源（教师、试验员、空间、设备等）配置量表，用来考察管理成本；针对教师，根据技术接受模型，设计教师行为和态度量表，考察新的环境对教师的教学影响；对于学生，则编制课堂参与量表，考察学生的学习变化。

2.3 3 个维度

基于“教育—社会—空间—技术”PSST 四个维度的学习空间开发框架，很好地聚焦了项目推进过程中各种社会因素对项目成功的影响［12］。通过多个大型学习空间建设项目的实施，从工程建设角度来重新划分聚焦的维度，提出“教学法—空间—工程”三维度的学习空间开发框架（见图1）。在社会维度中，技术的管理、使用、评价，可以引入工程管理思想，尤其是工程创新原则［13］，这是提出PSE框架的基础思想。由于在项目实践中，很多决策人员有“技术论”倾向，不考虑系统实施对原有管理结构影响，不考虑挖掘、提升师生和管理人员的创造性，不考虑系统整个生命周期规划，而以技术的新旧为判断标准，最终常常导致管理混乱、师生抱怨、维护困难。PSE框架正可以纠正这一倾向。

图1 PSE框架

教育、空间、工程这3 个维度分别明确了各个阶段的主要责任相关人员和聚焦的问题（见表1），这在很大程度上规范了学习空间的开发过程。

表1 教育空间、工程3 个维度相关问题

2.4 技术选用模型

本文提出技术选用模型作为PSE 开发框架理论的核心。基于工程社会学思想，采纳一项技术应用于工程中要考虑的关键要素归纳为四类：问题解决的价值、应用难易度、技术场景成熟度、创新风险承受力（见图2）。

图2 技术选用模型

（1）问题解决的价值。指拟采用的技术在项目总体目标中所体现的意义。主要有解决核心痛点、体验提升和应用方式变化3 类。以实验教学中心为例，解放教师和管理人员、通过学生自主预约训练提升学习效果、提高实验室使用效率，是需要考虑的核心价值。老师通过视频技术录制标准操作弥补教师不能长时间在场的问题，学生通过视频技术自我诊断并完成训练上传作业。这些场景支持设计者选择自主录制，为教学方式改革提供支撑。而体验提升的需求就要全面分析经济代价和产生的作用才能决定。

（2）应用难易度。从工程项目生命周期的整体去思考，不仅考虑最终用户的技术使用难易度，而且包括推广运行和维护难易度。在推广使用时，要明确系统使用群体是大众、特定人员还是少数专业人员，显然在普通大众中推广使用的成本最大；且管理系统比服务系统要更容易推广。维护难易度对技术管理部门的使用尤其重要，不同设备的使用寿命有长短，要评估系统是否有足够的开放性，是否可以用替代技术或兼容的进阶技术在系统生命周期中保证系统持续运行［14］。

（3）技术场景成熟度。不仅指技术成熟度，而是指在需求场景中的应用逻辑是否成熟。2018 年杭州某中学引入人脸识别和情绪分析，暂不讨论技术伦理，仅从技术成熟度来看，这些技术是成熟的，在其他场合多有应用。但是放在学习状态分析的需求场景，它的教育逻辑毫无道理，学习效果好的学生分析得分很一般，学习中等的学生却知道该如何迎合来获得高评分。这是典型的“技术人”决策方式带来的失败。在场景成熟度分析中，如果没有发现足够的案例和线索，就必须思考技术没有应用的原因，其中包括技术本身的成熟度、经济成本以及管理模式的匹配问题。

（4）创新风险承受力。很大程度上决定是否接受项目中的部分失败。教育系统是复杂的，在创新的压力下又必须做出各种尝试，而创新不可避免会遭遇陷阱和失败。所以在设计整体工程时，必须保证主体功能是成熟和可验证的，在一个工程项目中的预设创新点不应该超过20%，而涉及用户越广泛的项目越应该谨慎，这样可以保证系统至少能运行起来。这里提出创新风险承受力，是提醒工程项目设计者要接受教育创新工程不会达到100%的完成度。

3 医学教学实验中心学习空间开发实践

PSE学习空间开发框架理论是在PST、PSST 框架上的发展，以此为基础在国家级医学教学实验中心建设项目——即医学实训教学场景中加以实践运用。遵照框架的原则性指导，结合视频技术、网络技术、智能技术，以微视频资源平台为依托，设计实训教学学习空间，实现实训教学的记录、传输、交互和评价，最终为教师提供人性化的教学方法，为学生提供高效自主的学习途径，为管理人员提供友好的管理条件。

3.1 教学过程观察和需求生成

（1）“单盲”观察法。采用观察研究法，观摩各类医学实训课程，对于基础技能训练、综合能力训练、和创新性实训项目进行分类。分析其教师教学过程特点，提炼创造性方法。分析不同类型实训项目中学生的能力模块，了解其学习的难点和重点。筛选可能有效的技术和方法。

（2）师生座谈和专家咨询。召开教师、学生和管理人员座谈会，采用调查法，提出设计思路和方案，听取师生意见；到同类院校考察，与相关专家学者交流，多方获取信息反馈并修正，初步形成学习空间开发方案。

基于以上研究过程，采集并分析了大量一线教师的想法，存在一些问题：①实训室购置了昂贵的模型、仪器，但教学只能通过最原始的方法进行，缺乏基本的教学支撑工具。②教学过程中重复着教学示范和纠正，但学生宝贵的“优秀案例”和“错误经验”分享困难。教师的需求是直接而朴素的，需要以教师用户体验为出发点，进行系统设计，满足实训教学的需要。

探索实训教学模式，提高学生临床技能的教研活动也在教师中间自发的开展。如在接诊或医患交流等实训项目中，教师要求学生小组用手机彼此记录组员的训练过程，编辑后上传到学校教学平台的课程空间，由教师进行评价。这一活动极大地提高了学生的自主学习和自我纠正的能力。提炼、总结这一类教学研究的元素，简化过程，优化教学，并为进一步推广提出标准化设计方案。

3.2 有效支撑技术的特点分析

教育技术对于教学的促进必须基于教育心理学和教育传播学的理论指导，分析教学内容和传播媒介的特点，选择合理、有效的技术手段来改善教学，促进新的教学方法的发生［15］。针对医学实训教学，将适合实训教学的主要信息技术分为技术单元和功能组两个层次，以此作为学习空间设计的路径，从所需的教学模式逐层映射（见图3），可以对有效的技术作出经济的取舍，而不是以技术的新旧作为判断标准，也不是采用的技术多多益善。

图3 教学模式与技术的映射关系

基于这一技术映射模型，可以综合考虑系统目标、设计等级、预算资金、管理成本等，删减或增加相应的模块，避免贪大求新或者需求不明，而实现最合适的方案设计。故在设计学习空间时，必须认清教育技术方法的工具性原则。首先应该解决教师的现实困难并提供良好的用户体验，以此为基础，教学方法的改革才可能发生［16］。

3.3 医学实训教学流程重构和模式生成

区别于相对成熟固定的课堂教学模式，实训教学形式多样，这是重新设计实训教学学习空间的现实依据［17］。医学实训课程教学流程通常有临床技能示范教学、接诊训练、医患交流模拟、自主开放实验、校内多点交互教学、校（学校）院（医院）远程观摩交互教学等各种形式。根据对各种形式的分析，重新设计流程，改善教与学的方法。信息技术的优势在于处理数据，在分析时以数据作为入口，对其中的数据流进行抽象并分类，主要包括3 种数据：项目分类数据、身份认证数据、过程记录数据。针对这一分类方法，在教学过程中融入视频、自动化、触控等技术，实现各种教学场景：同步显示本地高清试验直播示范；建设视频资源库，教师示范录像和视听教材可用于学生在开放实验中自主点播学习；教师和学生可通过触摸屏操控高清录像设备，自主进行高清录像与上传等。基于技术增强来突破时空的限制，重构了教学模式。

以开放试验为例，传统管理流程沟通效率低下，灵活性差，学生无法按照自己合适的时间来安排练习，教师也无法精确掌握学生是否练习以及练习的效果。针对这一问题，重新设计了自主预约流程（见图4）。

图4 开放实验流程重构

流程中解放了实验室管理人员和教师，减少了教师的重复性工作，提高了学生训练正确率，同时培养了学生自主意识，提升了学习效果。根据系统在预约、设备使用、操作训练、评价各个阶段的数据采集，真正实现了实训教学的过程性评价，体现了学生的自主管理。

3.4 促进教学资源有效应用的设计

基于全过程学习空间的设计思路，需要为在信息化教学环境内自动产生的大量微视频资源设计病例资源整合共享平台，充分发挥资源效益。平台的设计包括两个部分。①应用的技术保障。包括视频技术规范，资源元数据规范，以此来保障资源的质量；也包括检索工具、兼容性接口工具等功能。②应用功能。包括直播、点播，自动分类，交互模式，评价与推荐等。其中，基于资源系统的二维码知识地图是一个亮点，引导学生对于教学微信小程序的使用，对于实验室的泛在学习提供了高效的支撑。

3.5 项目实施效果

本研究采用行为观察法来评价项目的实施效果。工程项目实施1 年后，分别向15 名教师、117 名学生和6 名教学中心管理人员发放了相对应的问卷，有效问卷127 份。问卷以客观多选题为主，考察相关教学行为的发生情况。

（1）教师。选择“使用高清示教进行了精细操作的教学”“录制了示教视频”“使用了学生互评”的占比分别达到了73.4%、66.7%和60.0%，对新学习空间中的技术应用显示了很大热情；有13.4%的教师“通过平台数据记录开展了过程性评价”，尝试了新的学生评价方式。数据表明在新的环境中，解决了教师难点技术和功能可以较快推广。同时，也会激励教师主动探索新的教学改革方式。另外53.3%的教师“呼叫工程师提供技术支撑”，这个前提是已经组织了2次培训，所以项目推进中的培训工作需要更有层次、更有针对性。

（2）学生。选择“我帮助小组同伴录制了练习视频”“我观看了教师传到平台的教学视频”和“我预约了2 次以上的训练时间”的占比分别为88.7%、84.9%和64.2%。数据表明，学生团体更愿意接受新事物，主动性更强，在新环境中学习方式变化明显。

（3）管理人员。选择“节约了时间”“使用了对讲系统来规范学生实验室行为”和“查看了实验室开放数据”占比最高，分别为83.3%、66.6%和66.6%。可以看到，新的设计确实提高了管理效率。50%的管理人员曾经“联系工程师进行远程教学准备”，这体现了管理专业化的新要求。

从3 个视角来分析，新的学习空间提高了教师和管理人员的工作效率，并且为师生提供了尝试新的教学模式的技术支撑。

4 结语

本文通过在医学教育领域的学习空间理论实证研究，突破以往大量研究聚焦课堂教学的局限，导向到更迫切需要学习空间创新的实践教学领域。同时针对近年来大规模学习空间工程的建设需求，提出了PSE 开发框架的基础思想，丰富和规范了学习空间工程建设的基础方法学。启发教育技术人员从系统论的视角来平衡工程项目中的几类元素，达到有限条件下的项目结果最优化。

·名人名言·

越学习，越发现自己的无知。

——笛卡尔