基于梅耶多媒体学习理论的诊断学问诊教学探索与实践

Exploration and practice of inquisition teaching in Clinical Diagnostics based on Mayer's multimedia learning theory

摘要

目的 探索梅耶多媒体学习理论在诊断学问诊教学中的应用。 方法 依据梅耶多媒体学习理论构建虚拟问诊学习系统，比较线下教学和线上教学两种情况下采用该系统的教学模式与常规教学模式学生问诊专项考试成绩和满意率评价情况。选取徐州医科大学2018级临床医学专业本科学生114人进行线下教学试验，随机分为试验组₁（n＝56）和对照组₁（n＝58）。试验组₁采用基于虚拟问诊学习系统的PBL结合翻转课堂的混合教学模式，对照组₁采用基于常规多媒体的传统课堂教学模式。选取徐州医科大学2019级临床医学专业本科学生118人进行线上教学试验，随机分为试验组₂（n＝60）和对照组₂（n＝58）。试验组₂采用基于虚拟问诊学习系统的线上直播教学模式，对照组₂采用常规线上录播教学模式。 结果 线下教学试验中试验组₁问诊专项考试成绩为（85.36±8.45）分，高于对照组₁的（78.33±10.88）分（t＝3.843，P<0.001）。在满意率方面，教学效果、提高学习兴趣、营造直观学习体验、提高学习主动性、提高问诊能力、提高沟通协作能力六个项目中试验组₁和对照组₁的满意率分别为：96.43%和84.48%（χ²＝4.464，P＝0.031）、93.86%和79.31%（χ²＝4.334，P＝0.037）、98.21%和81.03%（χ²＝8.928，P＝0.003）、96.43%和77.59%（χ²＝8.852，P＝0.003）、98.21%和79.31%（χ²＝10.078，P＝0.002）、92.86%和75.86%（χ²＝6.189，P＝0.013），试验组₁均高于对照组₁。但在引导主动思考、方便自学两个项目中差异无统计学意义（均P>0.05）。线上教学试验中，试验组₂问诊专项考试成绩为（83.75±5.43）分，高于对照组₂的（74.26±7.36）分，差异具有统计学意义（t＝7.949，P<0.001）。在教学效果、提高学习兴趣、营造直观学习体验、提高学习主动性、提高问诊能力、提高沟通协作能力六个项目中试验组₂和对照组₂的满意率分别为：91.67%和75.86%（χ²＝5.453，P＝0.020）、93.33%和72.41%（χ²＝9.169，P＝0.002）、95.00%和70.69%（χ²＝12.382，P<0.001）、96.67%和77.59%（χ²＝9.676，P＝0.002）、100%和70.69%（χ²＝12.382，P＝0.001）、95.00%和68.97%（χ²＝13.664，P<0.001），试验组₂均高于对照组₂。但引导主动思考、方便自学两个项目的差异无统计学意义（均P>0.05）。 结论 在线下教学和线上教学两种情况下，基于梅耶多媒体学习理论构建的虚拟问诊学习系统均能够帮助学生更好地掌握问诊技能，提升了诊断学问诊教学效果。

Abstract

Objective To explore the application of Mayer's multimedia learning theory in inquisition teaching in Clinical Diagnostics. Methods A virtual inquisition learning system based on Mayer's multimedia learning theory was constructed and applied in Diagnostics teaching practice.At the end of the course,an inquisition exam and a student satisfaction assessment were given to evaluate the application effects compared with those of traditional teaching method.114 clinical undergraduates of grade 2018 were selected and divided into the experimental group₁(n＝56) and the control group₁(n＝58) randomly.The experimental group₁ implemented combined PBL and flipped classroom teaching method by using virtual inquisition teaching system.The control group₁ adopted traditional teaching method by using conventional multimedia. 118 clinical undergraduates of grade 2019 were also divided into the experimental group₂ (n＝60) and the control group₂(n＝58) randomly.The experimental group₂ implemented online live teaching by using virtual inquisition teaching system.The control group₂ adopted pre-recorded teaching by using conventional multimedia. Results In the offline teaching experiment,the inquisition test score (85.36±8.45) of the experimental group₁ was higher than that of the control group₁ (78.33±10.88) (t＝3.843,P<0.001). The degrees of satisfaction to the course,enhancing interests in learning, intuitive learning experiences,learning initiatives, inquisition ability,communication and collaboration skills of the experimental group₁ and the control group₁ were 96.43% and 84.48%(χ²＝4.464,P＝0.031);93.86% and 79.31%(χ²＝4.334,P＝0.037);98.21% and 81.03%(χ²＝8.928,P＝0.003);96.43% and 77.59%(χ²＝8.852,P＝0.003);98.21% and 79.31%(χ²＝10.078,P＝0.002);92.86% and 75.86%(χ²＝6.189,P＝0.013),respectively.All data of the experimental group₁ were higher than those of the control group₁.But the degrees of guiding students'actively thinking and convenient for self-learning for the experimental group₁ and the control group₁ were revealed no statistical significance (P>0.05).In the online teaching experiment, the test score of the experimental group₂ of grade 2019(83.75±5.43)was higher than that of the control group₂ (74.26±7.36)(t＝7.949,P<0.001).The degrees of the satisfaction to the course,enhancing interests in learning,intuitive learning experiences,learning initiatives,inquisition ability,communication and collaboration skills of experimental group₂ and control group₂ were 91.67% and 75.86%(χ²＝5.453,P＝0.020);93.33% and 72.41%(χ²＝9.169,P＝0.002);95.00% and 70.69%(χ²＝12.382,P<0.001);96.67% and 77.59%(χ²＝9.676,P＝0.002);100% and 70.69%(χ²＝12.382,P＝0.001);95.00% and 68.97%(χ²＝13.664,P<0.001),respectively.All these data of the experimental group₂ were higher than those of the control group₂.But the degrees of guiding students'actively thinking and convenient for self-learning for the experimental group₂ and the control group₂ were revealed no statistical significance (P>0.05). Conclusion In the situation of both online and offline teaching,the application of the virtual inquisition learning system based on Mayer's multimedia learning theory can help students better grasp the methods and skills of inquisition.It has been improved the quality of inquisition teaching in Clinical Diagnostics.

Graphical abstract

关键词

梅耶多媒体学习理论 / 多媒体虚拟问诊学习系统 / 诊断学问诊教学

Key words

Mayer's multimedia learning theory / multimedia inquisition learning system / inquisition teaching in Clinical Diagnostics

2.The Affiliated Hospital,Xuzhou Medical University,Xuzhou 221002,China

多媒体教学是指用语词和图像共同呈现信息以促进学习的教学方式^[1]，普遍应用于现代教学活动中。特别是近年来慕课的兴起以及受疫情防控的影响，线上教学成为学校“停课不停学”的必然选择，多媒体教学获得了快速的发展，应用范围进一步扩大。但同时也暴露了很多不足：如不能充分结合线上教学特点，还是照搬线下的教学过程^[2]，课件交互设计较少，缺乏互动，考核形式不能满足教学需求^[3]等，导致线上教学质量不高的问题^[4]。如何将多媒体与新教学模式更好地融合，理查德•梅耶（ Richard E.Mayer）所提出的多媒体学习理论为解决这个问题提供了科学的理论基础和实践原则^[5-6]。梅耶是国际著名的教育心理学家、实验心理学家，他一直致力于将心理学原理应用于学习与教学的研究，在认知（人如何学习）、教学（如何帮助人学习）和技术（如何设计多媒体图示帮助人学习）之间建立联系^[7-8]。他所提出的多媒体学习理论解释了人们在多媒体环境下的认知过程^[9]，所提出的多媒体教学原则可以帮助教师更加有效地应用多媒体提高学生学习效率^[10]。

诊断学问诊教学涉及诊断思维、语言表达、交际心理和交际礼仪等方面的知识，内容丰富、实践性强。但由于课时有限且缺乏训练条件，传统以教师讲解为主的教学模式难以达到满意的效果。常用的多媒体教学手段（如PPT、演示视频等方法）虽然能够提高学生感性认识，但在应用时往往存在素材安排和组织随意、互动反馈较少、吸引力不强，以及发挥作用有限的问题。王志荣等^[11-12]所开发的诊断学虚拟教学系统作为课堂教学辅助应用在教学实践中取得了很好的效果。但是，随着技术的快速发展和教学要求的不断提高，原系统已经不能满足需求。为了适应新的教学环境，此文依据梅耶多媒体学习理论设计了基于互联网的虚拟问诊学习系统并根据教学实践进行了几次改进。为了检验教学效果，此文将该系统应用于徐州医科大学临床医学专业本科学生的诊断学问诊教学实践中，并在线下和线上教学两种情况下进行了教学试验，均取得了较好的效果，验证了梅耶多媒体学习理论在诊断学问诊教学中能够发挥促进作用。

1 梅耶多媒体学习理论

建构主义学习理论认为，学习者是主动进行知识建构的，强调学生才是学习过程的主体，认知活动是学习者主动探索的过程^[13]。梅耶的研究受到了该理论的深刻影响，并以此为基础构建了多媒体认知理论的三大基础假设，即双通道假设（dual channels）、有限容量假设（limited capacity）和主动加工假设（active processing），以解释多媒体促进学习者认知的原理。双通道假设认为，人们处理加工信息存在视觉和听觉两个独立的通道，因此多媒体教学同时呈现图像和解说会有更好的学习效果。有限容量假设认为，人脑在一定时间内能够加工的信息容量是有限的，密集的知识灌输会产生信息过载，甚至会反作用于正常的信息加工过程，从理论的角度解释了盲目扩大课堂知识容量无益于提高学习效率。主动加工假设认为，人的认知过程是学习者主动对信息进行选择（selecting）、组织关联（organizing）和整合（integrating）的结果，图１解释了多媒体学习的认知过程。从图中可以看出，多媒体信号首先由耳朵和眼睛接收转化为短暂的听觉记忆和视觉记忆，称为感觉记忆阶段。这些瞬间记忆由学习者主动筛选之后进入工作记忆处理阶段，在这个阶段，学习者将声音和图像信息组织成更加抽象的认知表达，即言语模型和图像模型。最后这些认知表达与存储在学习者大脑中的经验知识相互连接并整合，形成长时记忆^[1]。

梅耶在多媒体认知理论的基础上进一步提出了促进认知的多媒体教学原则，并经过大量的试验予以验证 ^[14]。中国的教育专家也在教学实践中积累了大量的经验，研究了插图^[15]、动画等多媒体形式对学习产生影响的机制^[16-17]，进一步证实了梅耶多媒体教学原则的有效性。表1列出了12条与此研究相关的多媒体教学原则及其在虚拟问诊学习系统中的应用。

2 虚拟问诊学习系统的设计

为了适应线上教学的需求，系统采用基于互联网的B/S架构。在功能设计上，为了同时满足问诊学习和问诊练习两种需求，系统设计了学习和练习两种模式。每种模式预存十余个典型病例。病例编写注重与诊断学相结合，标准参照执业医师考试，同时体现人文关怀。

在学习模式下每个病例对应一个问诊场景，问诊过程以真人配音的动画形式呈现，供学生自主学习和模仿。系统自动记录学生学习时间、完成项目和进度，下次登录后可以继续学习。每个病例均配有思维导图。在练习模式下，学生选定病例，系统呈现问诊模块，包括一般情况、主诉、现病史、既往史、家族史等，每个模块中均有设定好的若干问题（包括干扰项）供学生选择，系统会根据学生选择问题将回答反馈给学生。系统记录问诊训练过程，并在结束后做出评分反馈。为了增加趣味性，系统还设计了拼图小游戏，将病例的思维导图打散，由学生进行自由拼贴。教师通过系统后台可以查看学生的学习完成情况，也可以对用户、病例等进行编辑和维护（系统功能结构如图２所示）。

3 实践与探索

为了验证多媒体虚拟问诊学习系统的教学效果，在徐州医科大学2018和2019级临床医学专业普通本科班的学生中进行教学试验，以验证在线下和线上教学两种情况下虚拟问诊学习系统是否都能发挥积极作用。其中，2018级进行线下教学试验，2019级由于疫情的原因诊断学全部采取了线上教学，因而此次试验为线上教学试验。试验的开展时间均为该年级学生诊断学课程正常开课期间，教学内容与课时均相同。

3.1 研究方法

3.1.1 研究分组

选取2018级临床医学专业本科生114人进行线下教学试验，随机分为试验组₁（n＝56）人和对照组₁（n＝58）；选取2019级临床医学专业本科生118人进行线上教学试验，随机分为试验组₂（n＝60）和对照组₂（n＝58）。

3.1.2 研究方法

①线下教学试验 试验组₁采用基于虚拟问诊学习系统的教学方法（即以翻转课堂与PBL相结合的混合教学方式开展课堂教学，以虚拟问诊学习系统作为教学辅助）。课前，由教师发布预习材料，包括需要了解的基本概念、重难点等信息，提出需要在虚拟问诊学习系统上提前做的练习以及需要学习小组提前讨论的思考题。学生首先自学并上机练习，围绕教师提出的思考题进行小组讨论。课堂上，教师先对重点难点进行提纲挈领地讲解，然后组织各小组轮流陈述本组关于思考题的观点和结论；之后，教师根据各组讨论情况组织开展小组之间的充分讨论，帮助学生进行问题分析直至引导出最终结论。课后，学生使用虚拟问诊学习系统进行练习不断加强和巩固问诊技能。

对照组₁采用常规多媒体教学方法（即以教师课堂讲授为主，以PPT、视频等常规多媒体作为教学辅助）。课前，教师发布课程大纲、重点难点和其他预习材料。课堂上，教师以讲解为主进行教学，采用PPT、视频等多媒体手段展示教学内容。课后，布置书面作业，学生通过完成作业进行复习与巩固。

②线上教学试验 试验组₂仍然采用基于虚拟问诊学习系统的教学方法。授课过程与线下教学类似，学生在课前需要进行预习、上机操作和小组讨论。课堂采用直播方式，由教师在线上组织讨论并进行总结。

对照组₂采用录播方式，教师采用以讲解为主的方法授课，应用PPT等常规多媒体作为教学辅助手段，录制视频后上传至网络，学生自行观看学习课程并完成线上作业，课后教师线上进行答疑。

3.1.3 教学效果评价

采用问诊专项考试和满意率问卷调查进行对比分析。

①线下教学试验 课程完成后，试验组₁和对照组₁学生均参加问诊专项考试。考核内容和评分标准由教研组自行设计。标准设计参考亚利桑那问诊评分标准^[18]并结合诊断学阶段特点。考核项目包括问诊内容、逻辑与顺序、语言表达、问诊技巧和人文关怀等10个方面，每项10分，满分100分。考试采用角色扮演方式，由教师扮演患者，学生以医生身份对教师进行问诊，教师根据评分标准对学生的表现进行评分。

满意率调查采用电子问卷方式，内容包括教学效果、学习兴趣、学习体验、学习主动性、引导思考、提高问诊能力、沟通协作能力和方便自学等8个方面的内容，每项均设置“满意”和“不满意”两个选项。

②线上教学试验 采用与线下教学基本相似的评价方式。问诊考试采用线上考核，由教师扮演患者与学生进行连线，一对一地进行考查。满意率调查仍采用电子问卷方式。

3.1.4 统计分析方法

采用SPSS 25.0对问诊专项考试成绩和问卷调查数据进行分析。计量资料采用（\overline{x}± s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料采用n（%）表示，组间比较采用χ²检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

3.2 结果

3.2.1 研究对象一般情况

线下试验中，试验组₁ 研究对象为56人，其中女性29人（51.8%），男性27人（48.2%），平均年龄（21.39±0.91）岁；对照组₁研究对象为58人，其中女性28人（48.3%），男性30人（51.7%），平均年龄（21.24±0.63）岁。两组学生的性别、年龄差异均无统计学意义（P>0.05）。线上试验中，试验组₂ 研究对象为60人，其中女性28人（46.7%），男性32人（53.3%），平均年龄（21.22±0.45）岁；对照组₂ 研究对象为58人，其中女性31人（53.4%）,男性27人（46.6%），平均年龄（21.19±0.57）岁。两组学生性别、年龄差异均无统计学意义（P>0.05）。

3.2.2 线下试验问诊专项考试成绩

表2为问诊专项考试成绩比较结果。试验组₁总分为（85.36±8.45）分，高于对照组₁的（78.33±10.88）分（t＝3.843，P<0.001）。其中，主诉、现病史、既往史、归纳与小结、逻辑与顺序、语言与互动、问诊技巧7个项目试验组₁和对照组₁得分分别为[（8.36±1.14）和（7.62±1.09），t＝3.532，P＝0.001]、[（8.20±0.97）和（7.10±1.29），t＝5.106，P<0.001]、[（8.70±0.81）和（7.59±1.23），t＝5.680，P<0.001]、[（8.21±0.95）和（7.60±1.14），t＝3.107，P＝0.002]、[（8.27±0.97）和（7.40±1.26），t＝4.166，P<0.001]、[（8.84±0.93）和（7.64±1.06），t＝6.457，P<0.001]、[（8.91±0.90）和（7.81±1.40），t＝4.985，P<0.001]，试验组₁得分均高于对照组₁。但在一般情况、家族史与个人史、人文关怀3个项目上试验组₁得分与对照组₁差异无统计学意义（均P>0.05）。

3.2.3 线下试验满意率情况

线下试验调查问卷共发放114份，收回114份，回收率100%。如表3所示，试验组₁和对照组₁的教学效果满意率分别为96.43%和84.48%（χ²＝4.464，P＝0.031），试验组₁高于对照组₁；在提高学习兴趣、营造直观学习体验、提高学习主动性、提高问诊能力、提高沟通协作能力方面，试验组₁和对照组₁分别为93.86%和79.31%（χ²＝4.334，P＝0.037）、98.21%和81.03%（χ²＝8.928，P＝0.003）、96.43%和77.59%（χ²＝8.852，P＝0.003）、98.21%和79.31%（χ²＝10.078，P＝0.002）、92.86%和75.86%（χ²＝6.189，P＝0.013），试验组₁均高于对照组₁。但在引导主动思考、方便自学两个项目中差异无统计学意义（均P>0.05）。

3.2.4 线上试验问诊专项考试成绩

线上试验问诊专项考试成绩试验组₂总分为（83.75±5.43）分高于对照组₂的（74.26±7.36）分（t＝7.949,P<0.001）。其中主诉、现病史、既往史、归纳与小结、逻辑与顺序、语言与互动、问诊技巧7个项目试验组₂与对照组₂得分分别为[（7.82±1.11）和（6.81±1.15），t＝4.840,P<0.001]、[（8.37±0.84）和（6.93±0.69），t＝10.131，P<0.001]、[（8.08±0.67）和（6.88±1.16），t＝6.889，P<0.001]、[（7.98±0.71）和（6.72±0.76），t＝9.340，P<0.001]、[（8.78±0.49）和（7.13±1.35），t＝8.704，P<0.001]、[（9.01±0.75）和（7.79±0.97），t＝7.661，P<0.001]、[（8.37±0.84）和（7.03±0.72），t＝9.215，P<0.001]，试验组₂得分均高于对照组₂。而一般情况、家族史与个人史、人文关怀三项中，试验组₂对照组₂差异无统计学意义（均P>0.05）。

3.2.5 线上试验满意率情况

线上试验共发放问卷118份，收回118份，回收率100%。如表3所示，试验组₂和对照组₂的教学效果满意率分别为91.6%和75.86%（χ²＝5.453，P＝0.020）试验组₂高于对照组₂。在提高学习兴趣、营造直观学习体验、提高学习主动性、提高问诊能力、提高沟通协作能力方面，试验组₂和对照组₂的数据分别为：93.33%和72.41%（χ²＝9.169，P＝0.002）、95.00%和70.69%（χ²＝12.382，P<0.001）、96.67%和77.59%（χ²＝9.676，P＝0.002）、100%和70.69%（χ²＝12.382，P＝0.001）、95.00%和68.97%（χ²＝13.664，P<0.001）。试验组₂均高于对照组₂。但在引导主动思考以及方便自学两个项目上的差异无统计学意义（均P>0.05）。

4 讨论

诊断学虚拟学习系统不同于相对松散的多媒体素材或者资料，它对知识的组织更加系统，能够提供交互式的学习体验，降低了学生自学难度，但是应用在课堂教学中的效果还需要进一步讨论。首先，和传统多媒体相比，它能否与课堂教学较好融合、能否提高教学质量；其次，在线上教学的条件下，该系统的应用与常规多媒体相比是否具有优势。针对这两个问题，该研究分别于线下、线上教学试验进行了探究。从试验结果可以看出，在线下教学试验中，试验组₁的问诊专项考试成绩和满意率均优于对照组₁。这说明在线下教学试验中，该系统与PBL结合翻转课堂的混合教学模式可以较好融合，能够达到提高教学效果的目的。在线上教学环境下，试验结果也表明采用该系统进行学习并以直播的方式进行线上课堂教学的效果优于传统多媒体录播线上教学。

从具体问诊专项考试成绩来看：第一，尽管试验组₁、试验组₂分别高于对照组₁和对照组₂，但是在不同项目中情况却有所差别。对于灵活性较强的项目，如现病史、既往史、归纳与小结、逻辑与顺序、语言与互动、问诊技巧等，试验组₁、试验组₂分别高于对照组₁和对照组₂。但对于相对固定的项目，如一般情况、家族史与个人史、人文关怀中，试验组₁与对照组₁、试验组₂与对照组₂之间却无明显差别。这说明虚拟问诊学习系统可以满足学生对灵活性较强问诊项目的训练需求，而传统多媒体在这方面有所不足。第二，从提高学习效率来看，虚拟问诊学习系统基于互联网的架构解决了问诊训练对课堂的依赖，为学生提供了更加灵活的训练条件，能够提高学生的学习效率。第三，从推广价值来看，虚拟问诊学习系统作为应用软件可复用性高，病例可以无限增加可扩展性强，能给初学问诊的学生提供大量的类型多样的规范化问诊练习。与其他问诊训练方法相比成本较低，符合各大医学院校诊断学问诊训练需求，具有一定的推广价值。

从主观评价方面来看：第一，学生对教学效果的满意率试验组₁和试验组₂分别高于对照组₁和对照组₂。在提高问诊能力、学习兴趣和学习主动性等方面的满意率评价试验组₁和试验组₂也分别高于对照组₁和对照组₂。这说明无论线上还是线下，采用基于问诊学习系统的教学方法均能够促进学生学习兴趣的提升，激发学生更积极的学习态度，也验证了梅耶多媒体学习理论在诊断学问诊教学中发挥了积极作用。第二，良好的沟通协作能力是医生的最基本的职业能力之一，是构建和谐医患关系的重要因素，也是提高问诊技能需要重点培养的能力之一。试验组₁和试验组₂在沟通协作能力方面的满意率分别高于对照组₁和对照组₂说明基于虚拟问诊学习系统的教学方法在提高学生沟通协作能力方面具有优势。第三，线上教学的满意率稍低于线下教学。此文认为可能的原因一是对大部分学生而言，线下教学的课堂环境、学习氛围和交流互动能够帮助学生集中注意力、提高学习兴趣，而线上教学缺乏真实的课堂环境会导致学习体验下降。二是由于软件智能性不足加上缺少线下课堂的氛围，学习体验随之降低。三是线上教学的课堂组织形式没有充分照顾到学生的学习习惯和需求，学生长时间面对屏幕学习缺少充分互动非常容易产生厌倦情绪，导致教学满意率偏低。这些问题都需要在今后的实践中不断改进。

新技术与多媒体教学理论的应用为解决诊断学问诊教学难题提供了新途径。此文探索了梅耶多媒体学习理论在诊断学问诊教学方面的应用，设计了虚拟问诊学习系统。通过线上和线下的教学试验验证了该系统在问诊教学中发挥了积极作用。在后疫情时代，多媒体教学应该更加注重遵循自身的发展规律，不断丰富教学形式，探索更加有效的教学模式。同时，人工智能与多媒体的结合将会进一步拓展多媒体教学的应用领域，为未来的教学提供更加人性化、智能化的教育资源。

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基金资助

江苏省高等教育学会评估委员会课题(2021-C151)

徐州医科大学高等教育改革研究课题(Xjyppzx201604)