生理学教学中深度学习策略的构建与探索

汪江碧,蔺美玲,陈红梅,张小郁

(兰州大学基础医学院医学生理学教研室, 兰州 730000; △通讯作者)

医学生理学是基础医学与临床医学之间的桥梁学科,由于内容多,逻辑性强,知识抽象难理解,学生学习效率低,考试成绩不理想。究其原因,与学生使用的学习方法有较大关系。低年级大学生的学习方法仍然停留在死记硬背阶段,缺少对知识点的处理,因此,看不到知识点之间的联系,只见树木不见森林,也不会应用知识去解决问题。因此,要学好生理学,提高教学质量,改变学生的学习方法,将简单学习转化为深度学习是必要且重要的。教育不仅是传授知识,更重要的是教会学生如何学习。一个好的学习方法会让学生受益终生。

1 深度学习

深度学习的概念是由美国学者Ference Marton和Roger Saljo提出的[1]。深度学习是基于理解的学习,学习者能够判断性地学习新的思想和事实,并将其融入原有的认知结构中,在众多思想间进行联系,将已有的知识迁移到新的情境中,做出决策且能解决问题。与简单学习相比,深度学习注重理解与批判、联系与构建、迁移与应用,强调了学习者学习的主动性和批判性,最大限度地提高了学习的效能[2]。国内对深度学习也进行了学术研究,并取得了一定的研究进展。比如,于晓婷等研究了国内对深度学习的学术研究成果,总结了一套深度学习的路线,并在教学实践研究中证实了深度学习模式的有效性,确实提高了学生自主学习的能力[3]。除此之外,对深度学习策略的研究与教学实践也在各个学科领域逐步展开,像翻转课堂、思维导图、案例分析等方式成为促进深度学习的策略[1,4,5]。在医学生理学教学中如何引导学生进行深度学习,采用何种策略将知识内化为能力,提高学生自主学习的效能,值得我们进行探索和研究。

2 在生理学教学中进行深度学习的策略

2.1 教师的示范引领作用

在应试教育模式下培养出来的学生,被动接受知识已经成为一种习惯。如何扭转以往以教师为中心的填鸭式被动学习转变为以学生为中心的主动性学习,是教育工作者面临的考验,也是急需改变的紧迫任务。要完成这一任务,教与学都要改变,教师要改变教的方法,学生要改变学的方式。深度学习对于学生而言是陌生的,他们以前没有接受过相关的理念与训练。因此,教师在教学的过程中要引领学生对知识开展深度学习。对知识的处理或再加工方法有很多,也就是说深度学习的方式是多样的,像之前提到的思维导图、案例分析和翻转课堂等。如何使用这些方法,什么情况下采用何种方法,都需要教师首先做出示范引领,然后让学生举一反三,充分掌握这些学习方法,让深度学习成为一种习惯。

2.2 利用思维导图建立知识框架

生理学是研究正常人体各器官功能活动的学科,以生物学和人体解剖学为基础。学好生理学可以为学习病理学和病理生理学打好坚实的基础,由此可见生理学在医学基础课程中扮演着承上启下的作用。学科与学科之间不是孤立的,而是相互联系的。笔者在教学中发现学生在学习过程中获取的知识是零碎、繁多、割裂的,看不到各学科内部之间以及学科与学科之间的联系,经常会迷失在众多的知识点中。因此,生理学教学伊始,教师首先应该让学生体会到生理学与细胞生物学和解剖学之间的关系以及生理学与病理学和病理生理学之间的关系,明确生理学在医学中的地位以及在医学课程中扮演的角色。教师可以引导学生学习使用思维导图,因为思维导图可以作为新旧知识联系的工具。思维导图是以促进思维激发与思维整理为目的的可视化的、非线性的思维工具,其中的思维整理是理清层级和顺序关系的过程,适合对有关联的知识点进行深度学习,以图带点,建立知识框架图[5]。因此,教师可以引导学生利用已经学习过的知识构建生理学知识的框架图。比如,细胞和新陈代谢对于学过生物课的学生而言是非常熟悉的,教师可以以此为切入点构建思维导图,过程如下:细胞要保持活性必须要进行新陈代谢,而要维持正常的新陈代谢需要O2和营养物质,同时会产生CO2和代谢产物,O2的摄入和CO2的排出需要借助于呼吸系统的呼吸运动,营养物质的摄取依赖于消化系统的消化和吸收,代谢产物的排泄依靠泌尿系统来完成,但是不管是呼吸系统和消化系统摄入O2和营养物质要到达组织细胞,还是细胞代谢产生的CO2和代谢产物要排放出去,都需要借助于血液运输。而血液的流动要依赖于心脏泵的推动。由此可见,不同的组织器官执行不同的功能,而这就是生理学要学习的主要内容,即研究各种组织器官的功能。除此之外,生理学的范畴还包括机体受到各种刺激之后各种组织器官的功能会发生改变来适应环境的变化,即机体的调节功能,包括神经系统参与的神经调节和内分泌系统参与的体液调节以及组织器官自身的调节。但这些调节是有限度的,超出了机体的调节范围就会导致病理改变。整个过程以思维导图的方式绘制如下(见图1)。

图1 生理学知识框架

这张图可以将生物学和解剖学知识联系起来,使学生了解到学科与学科之间是有联系的,使知识的迁移变得更加顺畅。学生同时明白了生理学的学习内容,每个章节在整个生命活动中扮演何种角色,超出了机体的调节范围机体会发生疾病,即后续要学习的病理学和病理生理学。这样就帮助医学生梳理了各个课程之间的关系,有利于医学生构建整个医学知识的框架图,促进他们对医学知识的理解和应用。

抛砖是为了引玉。教师对思维导图工具的使用要持之以恒,使之形成一种学习的习惯,可以督促学生在学习每一个章节前,自己动手去画章节的框架图,了解自己的学习内容,各个知识点之间是何关系。学生学完每一章节后,将新学到的知识添加到框架图里,将碎片化的知识串起来,构建成知识框架,以图形的方式展现出来,有利于了解知识点在整个体系中的定位以及知识点之间的层次和关系,促进有意义的学习,不容易发生遗忘[5,6]。需要强调的是,在这个过程中主角应该是学生,由学生自己完成思维导图的构建,教师发挥的是引领和监督作用。因此,教师只需要利用在线学习的平台对学生构建的思维导图进行积极的跟进,并及时做出反馈[7]。

2.3 运用流程图进行归纳总结,梳理思路,理清逻辑顺序

生理学不仅是研究生命现象的学科,也是探讨生命现象背后机制的学科。而生命现象的机制是学生普遍认为难学的内容,因为知识点之间逻辑性强,环环相扣,在课堂上稍有走神就跟不上教师的节奏。经常有学生反映上课听懂了,但课下复习时又难以理解,说明学生没有理清楚知识点之间的逻辑顺序。要学好这部分内容,学生首先要理解生理学中非常重要的一个理念就是内环境稳态,所有功能器官活动的结果就是为了维持内环境的稳态,因此许多生命现象背后的机制就是一种负反馈性的调节。有了这种理念支撑,生理机制的学习难度就降低了。比如,一次性大量喝水之后尿量会增加,要解释尿量增加的机制涉及的知识点有3个,包括晶体渗透压(血液中的NaCl决定其大小)、渗透压感受器(感受晶体渗透压的变化)、抗利尿激素(促进水的重吸收)。这些知识点环环相扣,层层推进的,具体过程如下:大量饮水后血液被稀释,血浆晶体渗透压降低,位于下丘脑的晶体渗透压感受器兴奋性减弱,抗利尿激素(ADH)释放减少,远曲小管和集合管对水的重吸收减少,尿量增加。如果这一过程做成流程图(如图2),不仅知识点一目了然,知识点之间的逻辑关系也是一清二楚。这样可以使零散的知识点系统化,并且在思维整理的过程中强化了学生对知识点的认识,培养了学生的逻辑思维能力。

图2 水利尿机制

机体几乎所有的生理机制都可以通过流程图的方式体现出来。而画流程图的过程也是对知识点进行归纳总结、梳理思路的过程。我们也可以利用流程图进行反推,仍以水利尿为例,尿量增加,说明ADH释放减少,那渗透压感受器兴奋性就减弱,而晶体渗透压降低。这样会进一步加深学生对知识点的理解。因此,教师要鼓励学生坚持使用流程图学习逻辑性比较强的内容。

2.4 应用案例分析,学会应用知识分析解决实际问题的能力

在以往的教学中,教师发现学生的知识和能力并不匹配。有相当一部分学生认为学习知识是为了考高分,就出现了考前突击,考后忘得一干二净的现象,从来没想过知识可以用来解决问题。马克思主义认为理论来源于实践,理论对实践具有指导作用,要用理论知识去解决问题。生理学是一门实验性的学科,是科学家们通过许多次实验总结提炼出来的理论知识,反之,这些理论知识能够为临床医生诊断和治疗疾病提供思路和依据。同时生理学又是研究正常人体生命现象及其规律的学科,掌握生命现象的规律可以指导我们的生活方式,维护我们的身心健康。总而言之,生理学知识不仅对临床医师诊疗疾病有指导意义,而且对我们维护健康的体魄也具有指导作用。如何让学生认识到生理学知识的价值,学会运用知识去解决问题,将知识内化为能力,在课堂讲授中引入案例分析是一个不错的选择[4]。比如,教师在讲动脉血压调节时,联系生活中经常遇到的蹲久了突然站起来,会感觉自己头晕眼黑,但过后自己会缓过来。这时可以引导学生分析从蹲下时到突然站起来,这种体位的改变会引起静脉回心血量减少,导致动脉血压降低,脑供血不足,就会出现头晕眼黑,但动脉血压突然降低,会启动机体的压力感受器反射,通过反射活动会使心输出量增加,血管收缩,静脉回心血量增加,动脉血压升高,恢复到正常水平。这个案例告诉学生体位改变不要过于剧烈,尤其是对体质比较弱的人。比如老年人,如果从床上突然坐起来容易引起体位性低血压,因此,起床动作要缓慢。在分析这个案例的过程中,学生理解了体位改变对动脉血压的影响以及机体对动脉血压的调节,也学会了如何运用所学的知识去解释一些生命现象,并把健康的生活理念分享给周围的亲人和朋友,唤醒医学生呵护人民身心健康的使命感和责任感。

而临床病例的引入可以让医学生体会到生理学知识在诊疗疾病中的作用。比如,患者,女,72岁,退休秘书,因晕厥首次发作就诊,有心绞痛发作史,急诊听诊检查有较强的收缩音,颈动脉搏动延长,心电图提示有严重的冠状动脉狭窄,二次心电图显示有间断的心律不齐,心传导系统紊乱,左心室肥大并伴有局部缺血。在这个病例中,教师引导学生学习应用心血管系统的生理学知识分析病情,心脏收缩射血通过主动脉向各组织器官供血,如果心排血量减少大脑和心脏供血不足就会出现晕厥和心绞痛、心律不齐和传导系统紊乱。造成心脏排血量减少的原因有三个,一是心脏收缩能力降低,二是高血压,三是主动脉瓣狭窄。因患者无高血压病史,可以排除高血压原因,心脏收缩音增强,即可排除心脏收缩能力降低的原因。那么临床诊断应该是主动脉狭窄,最佳的治疗方案是换瓣手术。因此,扎实的生理学知识可以为临床医师诊疗疾病提供思考的方向,增强学生学好生理学的自主能力。

2.5 启动参与式教学,鼓励学生自己讲

费曼学习法是一种公认的最有效的学习方法,主要是通过教学与分享的形式,实现以教促学的目的,激发学生学习的主观能动性。学习者如果能够把所学的知识点讲出来,是需要对知识进行处理的,因为在讲解的过程中会不断地发现问题进而解决问题,如此反复,就加深了对知识点的理解,实现了知识或技能的迁移和应用[8,9]。因此,鼓励学生多讲,让学生参与教学活动中是督促学生进行深度学习一种方式[10]。这种教学方法比较适合小班授课,需要借助于网络和智能设备,具备随时随地获取学习资源的平台。生理学实验课目前已是线上线下混合式教学。学生随时可以在线观看视频学习实验相关内容。每次学生分组实操之前,教师会针对实验内容花半小时的时间让学生明确实验的目的、原理、操作的难点以及注意事项,在教学过程中发现学生主动学习的积极性不高,学习效果不理想。鉴于实验原理都是学生在理论课上已经学习过的相关知识点,可以随时在学习通平台进行实验操作的线上学习,如果把讲解的机会留给学生,让学生把学习到的知识自己讲授出来,不仅能够巩固知识,还能够了解学生对知识的掌握程度。具体操作可以以小组为单位,每次安排一个学生讲解,讲完之后教师再做讲评,把意见和建议及时反馈给学生,积极的鼓励会让学生变得更加自信。让学生讲,以教促学,将被动式学习变为主动式学习,调动了学生学习的积极性。为了把知识点讲解清楚,学生会主动利用互联网搜集资源,扩展对知识点的认知范畴,提高对知识点的认知水平,同时也培养了学生终身学习的能力。同时,讲解还能锻炼学生的语言表达能力,让他们能够更加清晰地表达自己的观点,能够激发学生的表现欲和自信心,为成为更好的自己而努力。

综上所述,要推进教学改革,提高教学质量,实现以学生为中心的教学模式的转变,将被动学习转变为主动学习,引导学生进行深度学习,掌握深度学习的方法是最有效的措施之一。授之以鱼不如授之以渔。深度学习的方式有很多,每一种方法都有其自身的优势。学习者应针对不同的内容选择不同的方法。在医学生理学的教学过程中,教师引导学生利用思维导图构建知识框架,应用流程图理清生命机制的逻辑顺序,运用案例分析促进知识转化为能力,启动参与式教学实现以教促学,多种方式的综合运用,才能助力学生学好生理学课程,提高教学质量。