基于中国大学MOOC的《医学影像原理与设备》混合式课堂教学改革

2023-06-06黄代政覃茂昌林伟龙

医学教育研究与实践 2023年3期

李文,黄代政,覃茂昌,林伟龙

(广西医科大学生命科学研究院,广西南宁 530021)

《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》指出,以教育信息化带动教育现代化,是我国教育事业发展的战略选择,信息技术和教学的日益融合,强力推动着高校教师深入思考如何引领“互联网原住民”[2]的学习行为,积极探索面向未来的教育教学新模式[1-2]。MOOC,即大规模在线开放课程,相较于传统教育,它的优势突出体现在规模大、开放性强、质量高等方面。MOOC的学习者可以结合自身情况选择合适的时间、地点、平台、教师开展自主学习,因而MOOC学习极具个性化。MOOC的资源是面向全社会传播的,因此无论是学校还是教师个人,都希望能够展现出最好的一面,保证了MOOC具有较高的质量。信息化时代,MOOC的众多优势促进了它的迅猛发展,可同时也产生不可忽视一些问题,在一定程度上制约了它的进一步发展[3-4]。

首先,MOOC的视频都是提前录制好的,这虽然能很好地保证授课质量,但是缺乏有效的课堂互动[4]。面对面课堂里,教师可以通过提问回答、观察学生面部表情等及时了解学生对内容的接受程度,并据此实时调整授课难度和节奏,使得学生可以更好地理解理论知识,同时在教师的言传身教中学生也会感受教师的教学理念和人格魅力[4-6]。其次,虽然MOOC突破了传统教学的时空限制,但是如果生搬硬套MOOC教学模式,则有可能因院校背景、专业特色和学生基础的差异导致MOOC教学“水土不服”[7-9]。

伴随着社会的高速发展,为适应现代化教育,课程教学也应做出相应的改变[10-12]。

①从“以教师为中心”向“以学生为中心”转变。采用BOPPPS教学模式科学合理地设计教学活动,激发学生学习主动性,增加学生课堂活动参与度。②从“耳闻之目见之”向“足践之手辨之”转变。增加形式多样的教学实践活动,提高学生运用知识解决问题的本领,培养学生审辩慎思的能力。③从“墨守陈规”向“创新引领”转变。培养学生创新创业思维,鼓励学生参加各类创新创业大赛,为培养生物医学工程创新人才奠定基础。

1 课程概述

1.1 课程简介

《医学影像原理与设备》主要介绍X线成像(包括DR、CT等)、超声成像、磁共振成像、核医学成像等大型医学影像设备的结构和工作原理,是本科生物医学工程专业的核心专业课程之一。

1.2 课程教材

我校的《医学影像原理与设备》选用的是国家卫生健康委员会“十三五”规划教材,全国高等学校教材,该教材由人民卫生出版社出版、李真林和雷子乔教授主编。课程总学时96学时,理论78学时,实验18学时。

2 课程教学设计

2.1 课程教学目标

立足学校“建设具有地方特色的教学研究型医科大学”办学定位,根据“新工科”“健康中国”建设行动计划,制定以下课程目标。

知识目标:熟悉医学影像检查方式的分类,系统性掌握DR、CT、MRI、B超和PET等的物理基础和工作原理,为培养临床工程师奠定知识基础。

能力目标:能够用通俗易懂的语言就医学影像的热点话题向无医学背景的群众做出解释和勘误;可以对常见医学影像图片进行初步分析。

素质目标:提高学生生物医学工程创新能力和参与“新工科”建设的兴趣与积极性。

2.2 课程教学活动

2.2.1 线上课程资源建设

在国家“新工科”战略号召下,课程团队制定了实施线上线下混合式教学的目标,并着手建设在线课程资源。2017年,基于“以学生为中心”的教学理念,团队精心整合课程内容,以医学影像检查方式划分章节,录制完成课程视频,着重讲授物理基础、工作原理、临床应用等方面的内容;2018年继续收集完善课程思政、前沿技术、热点话题、生活案例等相关内容,并在中国大学MOOC平台上线,截至目前已经开课6期,全国200多所高校2万余人选课。

2.2.2 线上线下有机融合的混合式课堂教学模式

经过反复的实践和完善,课程教学团队构建了一种“四环节、一贯穿”的教学模式(见图1)。①以生活案例作为课程先导,激发学生对课程内容的学习兴趣和学习的主动性;②以在线课程作为课程助力,将知识以视频、漫画、文字等多种方式呈现出来,确立学习者对医学影像检查方式的新认知;③以小组汇报作为课程主体,通过小组讨论、汇报答辩等自主学习方式,解析医学影像成像过程,揭示医学影像检查方式的适应证和安全性;④以知识拓展作为课程补充,教师在线答疑,鼓励学习者积极讨论、举一反三,巩固所学,实现知识的内化;⑤以课程思政贯彻全程,介绍知名科学家和先进医务工作者的感人事迹,用他们无私奉献、为国牺牲的精神去感染学生、激励学生,引导学生树立崇高的理想和远大的目标。

图1 “四环节、一贯穿”混合式教学模式

2.2.3 课外实践教学

课外实践活动,团队教师带领学生到医院放射科见习操作,近距离观察和了解医学影像成像设备,既能提高学生综合运用理论知识的能力,也能增加他们的专业自信心和荣誉感;携手师生党支部,组织学生深入基层,开展医学影像检查方式相关的科普宣传和答疑解惑,为大众提供科学的影像知识宣传服务,增进了学生与大众的感情,培养和提高了他们的责任心。

创新创业活动,理论教学环节,融入创新创业理念,将专业教育与行业发展紧密结合;实践教学环节,注重培养学生的动手实践能力,在团队教师的指导下,专业学生积极参与各类创新创业比赛。

2.3 课程学习评定

整个课程的考核打破传统教学的“一考定终身”的模式,着重考查学生在学习过程中的表现和对知识的掌握及应用情况[13]。总成绩由四部分构成,期末考试成绩、在线学习成绩和形成性评价成绩各占30%,实验成绩占10%,见图2。

图2 课程总成绩构成示意图

其中,形成性评价成绩由组内互评成绩、小组答辩成绩和老师评价成绩各占30%、30%和40%构成;在线成绩由在线考试、单元测验、章节讨论各占40%、40%和20%构成,见图3。

图3 在线成绩构成示意图

3 学习效果分析

取本校四年制本科生物医学工程专业2个班级86名学生为研究对象。实验班44人,采用“四环节、一贯穿”的混合式教学模式进行教学实验;对照班42名,采用传统面对面课堂教学模式进行教学实验,在线学习成绩也纳入平时成绩。两班级授课内容相同,授课教师相同,两班级学生男女性别比例基本平衡。

期末考试题采用闭卷笔试。试题类型分为3种:单项选择题、简答题和计算题;试题总题数65题,这3种类型试题数为60题、4题和1题,相应分数为60、32和8,分别占试题总分(100)的60%、32%和8%。命题符合本课程教学大纲要求。

3.1 两种教学模式的期末考试成绩分布比较

和传统教学模式相比,实施混合式教学模式的班级,学生成绩中优秀比例显著增加,且主要集中在中高分数段;而实施传统教学班级,学生成绩多集中在中低分数段,且部分学生成绩不及格,见图4。

3.2 两种教学模式的期末考试平均成绩、主观题成绩、客观题成绩比较

学生平均成绩方面,实验班级略高,高于对照班级5.02%。

值得注意的是,实验班的主观题成绩高于对照班级41.75%,差距显著。这说明,实验班学生对理论的掌握和应用能力显著提高,对综合性问题的分析和解决能力也显著提升。

而客观题成绩,实验班级低于对照班级15.17%,综合分析可能的原因有以下两个:一是实验班的混合式教学以学生自学为主,学生的学习范围较大,内容较多,虽然在自学任务单中有标明重难点,但是,显然学生对重难点的明确程度和重视程度不足;二是传统教学模式中,教师在课堂授课时对重难点的强调较多,学生学习和复习时目标都较为明确,因此客观题得分也略高,见图5。

3.3 两种教学模式的学生在线学习时长比较

从在线课程后台记录的学习数据来看,实验班和对照班学生基本都能按时完成在线学习任务,但是,实验班的学习进度明显早于对照班完成。

两个班级的在线学习时间如图6所示。显然,实验班的在线学习时间(平均17.62小时/人)明显多于对照班(平均13.16小时/人),且所有学生的学习时间都在5小时以上,大部分学生的学习时间都超在10～20小时之间。这说明实验班学生的学习积极性、主动性更高一些。

(a)学习时长分布(小时) (b)平均学习时长(小时)图6 实验班和对照班在线学习时长比较

3.4 两种教学模式的学生在线学习成绩比较

两个班级的在线学习成绩如图7所示,成绩分布图显示实验班所有学生成绩都在80分以上,对照班成绩出现两极分化现象,1名学生分数低于70,2名学生满分。平均成绩图显示实验班和对照班平均成绩都在93分以上,虽然实验班平均成绩较高,高于对照班1.53%,但差距并不明显。

(a)各分数成绩分布 (b)平均成绩图7 实验班和对照班在线学习成绩比较

从成绩分布图来看,在线学习成绩的区分度不高。在线成绩由单元测验、在线讨论、在线考试构成,其中每个单元测验有3次机会,系统记录最高分,在线讨论系统以次数计分,所以,综合来看,在线成绩的区分度不高也是必然的。

4 教学总结

4.1 混合式教学的优点

4.1.1 提高学生的学习积极性

在线课程不受时间和地点的限制,只需要有网络和智能终端,学生就可以随时随地利用碎片化时间学习,这对于学习活动较多的学生尤为重要;因为课堂汇报环节是随机抽签汇报,且汇报人的成绩代表小组所有成员的成绩,因此,学生的学习也有一定的压力,根据后台数据分析,可以看出,学生成功地把这个压力转换为学习的动力了。

4.1.2 提高学生的学习兴趣

随着信息技术的高速发展,智能手机已经非常普遍,互联网也无处不在,而当代大学生是伴随着互联网成长起来的一代,利用手机学习自然也是他们最喜闻乐见的学习形式之一;另外,互联网时代,各种社交App的流行,也使得学生之间、学生和教师之间的交流更加方便快捷。

4.1.3 提高成绩评价的客观性

期末考试成绩在总评成绩中的占比仅40%,平时成绩占60%,改变了传统的一考定音的局面,对学生的综合评价更加注重对其学习过程的考察。平时成绩由课下自学的自评和互评、小组汇报等构成,更加全面客观地评价了学生学习的主动性、积极性,因而最终的成绩评价也更加公正。

4.2 混合式教学存在的问题

4.2.1 学生需要花费更多的时间学习

传统教学模式中,学生只需课堂上认真听课、课后及时复习就可以掌握课程知识;混合式教学模式中,学生不仅需要课前预习、小组讨论,还需要课堂汇报展示、课后反馈总结,根据之前的调查统计,学生学习耗时普遍增加了3倍甚至更多。

4.2.2 小组学习过程中组员参与率差异大

在混合式教学模式中,学生以小组为单位开展同伴学习,这就要求每个学生在团队学习活动中都积极参与讨论。但是,仍然有个别小组出现了个别组员承担完成所有任务的现象;混合式教学模式设计,目的就是让学生主动学习、发现问题并解决问题,可实际上,由于学生的自控力、学习主动性、知识基础皆有差异,一人承包所有学习任务的现象或多或少的存在。

4.2.3 提高对教师的要求

对于教师而言,一方面,需要对情境问题进行反复修改和优化,参与小组讨论和互动,也对教师的知识面和综合能力提出了更高的要求;另外一方面,教师课前要准备大量的资源,包括情境问题、预习提纲、预习自测题分析等等,这些内容的准备,与单纯上课相比无疑增加了教师的工作量。

4.3 混合式教学的改进

4.3.1 合理设置混合的比例

考虑到学生每个学期的学习任务都比较繁重,且课外实践活动也越来越多,在接下来的教学中,计划减少三分之一的混合式教学比例,更改为教师可谈讲解授课。对于不同年级的学生,混合的比例也应当适当调整。大一学生,自学能力较差,组员彼此不够熟悉,大四学生,面临毕业、就业、考研等各种压力[14],因此,不适合全程混合式教学,建议混合式教学的比例不宜超过一半。

4.3.2 科学合理划分学习小组

目前大多数混合式教学在考虑成绩、性别的基础上采用软件自动分组,考虑到小组学习是混合式教学的基础,为提高小组学习的效率和积极性,计划在软件分组的基础上,邀请学习委员、班主任从学生关系、学生性格等方面入手对分组进行优化,尽量促使每位学生能全身心投入小组学习。