基于项目的学习法联合慕课在医学统计学教学中的应用与思考

Application of PBL combined with MOOC in graduate medical statistics teaching

摘要

医学统计学课程教学团队从研究生医学统计学课程教学现状和存在问题出发，提出基于项目的学习法（project-based learning，PBL）联合大规模开放在线课程（massive open online courses，MOOC），即慕课的教学模式。本文对这种新型教学模式在研究生医学统计学课程的操作实施过程进行详细阐述，并对教学效果进行比较分析。结果表明PBL联合MOOC教学模式在提高学生的学习兴趣和动力、拓展学习资源和学习路径等方面具有优势，与传统教学模式相互补充和融合是解决当前研究生医学统计学课程学习瓶颈的有效途径，为当前医学院校研究生课程的教学改革与实践提供新思路。

Abstract

The course teaching team proposed a teaching model of project-based learning (PBL) combined with massive open online courses (MOOC) based on the current situation and existing problems of graduate medical statistics teaching. This article provides a detailed explanation of the implementation process of this new teaching model in graduate medical statistics courses. A comparative analysis was conducted on its effectiveness, and the results showed that the PBL combined with MOOC teaching mode has advantages in improving students' learning interest and motivation, expanding learning resources and paths. Moreover, complementing and integrating with traditional teaching modes is an effective way to solve the current difficulties in learning medical statistics courses for graduate students. It provides new ideas for the teaching reform and practice of other courses for medical graduate students.

关键词

基于项目的学习法 / 大规模在线开放课程 / 医学统计学

Key words

project-based learning / large scale online open courses / medical statistics

为深入贯彻全国教育大会精神，教育部提出应增加学生投入学习的时间，提高自主学习时间比例，引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践。同时强调要全面提高课程建设质量，积极发展“互联网+教育”，探索智能教育新形态，推动课堂教学革命^［1］。

医学统计学是医学研究生需要学习的一门重要学位课程，学习内容较为抽象和复杂。与其他医学专业课程相比，医学统计学需要学生具备较强的数学和统计基础^［2］。然而，由于医学研究生的本科背景和培养目标不同，对解决统计问题的能力存在较大差异；而且，医学研究生临床任务繁重，学习时间碎片化严重，学生可能无法充分理解和消化统计知识体系，在学习医学统计学时表现出积极性不高，缺乏对医学统计学深入的理解和运用能力^［3-4］。因此，研究生的医学统计学学习模式亟待改进，基于医学研究生的特点和需求，希望能找到一种可随时随地学习又能调动学生主动性的新型教学模式^［5］。

经过多年的教学尝试，本课程教学团队提出基于项目的学习法（project-based learning，PBL）联合大规模开放在线课程（massive open online courses，MOOC）的教学模式，这是一种以项目为主线、联合MOOC资源、引导学生在“做”中掌握理论知识并提升解决实际问题能力的新型教学模式。

1 PBL联合MOOC的教学模式

1.1 PBL联合MOOC教学模式开发

PBL教学模式的起源可追溯到20世纪60年代，当时加拿大麦克马斯特大学医学院的教师首次尝试使用这种教学模式进行教学。他们认为传统的教学模式过于注重知识的传授，而忽视学生的主动学习和实践能力的培养。他们希望可通过这种方式，让学生在实践中学习和应用知识^［6］。PBL是学生围绕一个项目主题开展的深度学习过程，而这个主题往往是由一个问题引发出来的，因此，PBL教学模式的核心理念是“以问题为导向”，即教师不再直接传授知识，而是提供一个实际的问题或情境，引导学生去探索、研究和解决问题。在这个过程中，学生需要运用所学的知识，同时也会学到新的知识和技能。这种教学模式强调的是学生的主体性和实践性，而不是教师的主导性和权威性^［7］。

MOOC教学模式是一种基于互联网的在线教学模式。它通过网络技术将课程资源、教学管理、学习评价等环节进行整合，为广大学习者提供一种全新的学习方式。在传统教育模式下，教育资源往往局限于课堂授课和课堂讨论。MOOC的显著特点则是开放性，打破时间和地域限制，那些因为空间、时间等原因无法走进教室与教师进行面对面交流和讨论问题的学生也能通过MOOC平台获得知识、解决问题^［8］。

为让临床任务繁重的医学研究生能随时随地学习医学统计学基本原理，培养统计学思维，提升解决真实医学科研中统计学问题的能力，本课程教学团队尝试在传统教学的基础上引入PBL联合MOOC的新型教学模式，其计划和实施流程见图1。

在筹备阶段，准备MOOC教学内容、提出核心驱动问题、发布核心驱动问题3个环节直接影响着PBL实施的质量和教学效果，是PBL顺利实施的重要保障。在实施阶段，通过知识回顾与讲解，了解学生前期知识储备可有效帮助学生巩固PBL的知识点，以便在PBL实施中给予学生有针对性的指导；在解决PBL核心问题的过程中强调主动探究与合作，通过“做中学”完成探究任务，获得知识与技能的同时培养学生的创新思维能力、解决问题的能力及团队合作精神；成果展示过程可启发学生的思路，使得成果展示的过程成为另一种学习过程。在评价阶段，教师从学生知识掌握程度和教学效果两个方面进行综合评价，既要评价学生是否与学习目标对接，又要评价教学是否与教学环节对接，其最终的目的都是指向学生学习成绩的提升。

1.2 PBL联合MOOC教学模式需求评估

PBL作为一种以学生为中心的学习方式，强调通过实践项目让学生在解决问题的过程中掌握知识，而MOOC则提供一个开放的平台，让任何有兴趣的人都可接触到高质量的教育资源。

PBL联合MOOC教学模式的需求评估内容包括：①学习者需求分析。了解目标学习者的基本情况、学习动机、学习风格及预期成果，确保教学内容与学习者的需求相匹配。②课程内容适宜性。分析现有或者潜在的MOOC资源，判断其是否适合用于PBL教学框架中，包括知识点的连贯性、实践性及互动性等。③技术支持评估。PBL联合MOOC所需的协作工具、云端资源和反馈系统。④教学设计适应性。检查当前的教学设计是否有利于实施PBL，包括学习活动的安排、评估方法的创新及教师指导策略的调整。⑤资源整合能力。评估如何高效地整合MOOC资源与传统教学材料，以支持PBL的实施和提高教学质量。⑥教师培训。教师在新型教学模式中扮演关键角色，因此需要评估教师对于PBL联合MOOC的理解程度、接受度及所需的专业发展支持。⑦学生评估与反馈。不仅能衡量学生的学习成果，还能提供及时反馈，帮助学生在学习过程中不断进步。

2 PBL联合MOOC教学模式的筹备

2.1 MOOC教学资源建设

根据《学术学位研究生核心课程指南（一）（试行）》^［9］和《专业学位研究生核心课程指南（一）（试行）》^［10］对医学统计学课程的要求，教学团队录制长达840 min的MOOC教学视频，编制400道习题，于2021年10月在学堂在线^［11］版块上线。学生在了解教学内容和教学目标之后，开始进入MOOC自学本章节并完成课前习题。授课教师课前收集每位学生的学习数据，包括基于MOOC平台的师生互动和课前习题答题情况，全面解学生对章节内容和重要知识点的掌握程度并记录学生在学习过程中出现的共性问题。

2.2 提出PBL核心驱动问题

核心驱动问题是PBL的核心，当枯燥的书本内容变为解决问题的理论支撑时，知识就具有活力。核心驱动问题可来自生活、来自教材、来自教师集体教研，医学统计学的核心驱动问题应该是以教学目标为导向，紧紧围绕教学大纲要求，将传统教学中的知识链转化为目标问题链，让学生通过解决问题来巩固知识点并满足其学习需求，从而激发学生对医学统计学的探究欲和丰富的想象力。在对问题难易程度精准把握的基础上，核心驱动问题应具有真实性、可讨论性、挑战性、结果开放等特点。高质量核心驱动问题能引导学生主动思考和主动探究^［12］。

如近视的高发已经成为我国一个普遍社会问题^［13-14］，将“单因素分析”教学内容结合进一个主题为儿童近视预防的PBL项目，基于统计学知识链，设计如何防止近视低龄化、如何在近视发生后有效防止转变为高度近视或发生视网膜病变等核心驱动问题。解决核心驱动问题与统计知识学习是同时完成的，因此，在核心驱动问题的解决过程中要始终聚焦于知识学习，培养学生对疾病的影响因素、发病机制、治疗效果等问题的统计分析能力，使研究生能深刻地认识到解决医学统计问题的重要意义。

2.3 发布核心驱动问题

教师在课前将准备解决的PBL核心驱动问题通过MOOC平台进行发布，可让学生有更充裕的时间熟悉和思考PBL核心驱动问题，有效缩短课堂上介绍问题的时间，增加学生主导探究的时间。考虑到学生解决问题时应围绕着教学目的，避免偏离教学内容，教师在发布PBL核心驱动问题的同时，也将可能涉及的知识点同步发送给学生，提示学生通过学堂在线MOOC、查阅图书、文献等途径预习，初步掌握课程知识理论，再思索问题解决方案。这样学生可带着问题走进教室，不仅提高学生的课堂学习效率，更提高学生学习的主动性和探索欲。

3 PBL联合MOOC教学模式的实施

在PBL活动之前，教师需要清楚学生是否已经具有相应的知识和能力储备。在上述儿童近视预防项目中，如果学生还不清楚相关实验设计和相应的统计理论知识，则无法去探究儿童近视预防的相关影响因素，因此，在项目起始阶段要带领学生回顾既往理论和讲授新的知识点。教师对学生的能力也要给予关注，学生是否熟悉统计软件或具有数据库应用等能力。如果学生从来没有操作过涉及知识点的软件操作，需要先让学生解软件使用方法，以便利用统计软件和数据库使项目得以快速实施。PBL联合MOOC教学实施过程见图2。

3.1 启动项目和分解问题

教师在课程进行的合适时机给出项目的核心驱动问题、项目开始和结束时间及项目成果展示方式等。学生的探索欲被激发后，就可带领学生对核心驱动问题进行分解（图3）。学生分解的问题有可能和教师计划筹备阶段设计的问题不同，教师需要根据学生分解出的问题进行调整。如在儿童近视预防项目中，学生可能分解出“父母近视是否影响儿童视力？”“户外活动时间是否影响儿童视力？”“电子产品是否对儿童视力有影响？”“长时间看书是否对儿童视力有影响？”“OK镜是否真能治疗近视？”等统计学相关问题。教师对学生的分解问题给予相应的指导，确保分解问题难度适中，过于简单的问题容易浪费学生的学习时间，而过于复杂的问题又容易让学生产生畏难情绪^［17］。

3.2 分组探究

根据项目启动中的分解问题，以小组形式进行问题探究，小组以5～7人为宜，并在MOOC平台创建MOOC讨论室作为小组研讨空间。小组从情境和问题出发，完成查阅文献、收集数据、统计分析、撰写报告4个环节。统计实验设计关系到研究成败的重要环节，实施过程是问题得到解决的关键，这两部分内容是MOOC讨论室需要研讨的重要内容。学生需要讨论实验设计是否遵循随机化原则、重复原则、对照原则，及统计方法实施过程是否基于实验设计和统计资料的类型选择正确的统计方法等。研究生在这一过程中通过“做中学”获得知识和技能、培养其协作精神。教师作为观察者和引导者贯穿始终，进入各组MOOC讨论室观察学生的状态，观察项目的卡点，必要时为学生的问题解决提供方向和引导；小组在遇到困惑时邀请教师参加小组讨论并得到必要的协助。如“父母近视是否影响儿童视力”项目小组根据完全随机设计方案开始查阅相关文献，定期在MOOC讨论室中开展小组研讨，小组成员通过走访临床医院或登录国内外医学资源库收集儿童眼球屈光度、眼轴长度、角膜张力等眼科临床指标，运用掌握的统计知识分析样本得出结论，教师观察和指导贯穿在这个过程的始终。最后，小组将探究成果进行整合、梳理，并成为项目最终成果；最终成果可以是一份研究报告，也可以是一篇小论文。

3.3 成果展示

面向老师和同学展示成果是PBL联合MOOC教学模式中非常重要的环节，这一过程是在教室中完成。研究成果展示既可反映学生学习的效果，也可检验该教学模式的效果。展示研究成果采用小组汇报方式，小组内不同成员汇报其负责的相关研究内容，如查阅文献、统计实验设计、调研、统计分析及遇到的困难等。面对相同的分解问题，不同小组可能利用不同的实验设计和统计方法进行回应，而其展示过程就成为另外一种学习过程。教师此时的角色是评价者和指导者，结合理论知识和教学目标对项目的实验设计、统计方法应用、结论分析进行评价指导，使学生深层次地掌握和理解教学内容和知识点。高质量的项目成果展示附带教师评价被录制成视频资料并分享在MOOC平台，供医学统计学研究生进行观摩学习。

4 PBL联合MOOC教学模式的教学实践与效果评价

为客观评价PBL联合MOOC模式教学的教学和学习效果，笔者对首都医科大学2023级硕士研究生医学统计学课程班的151名同学采用阶段测试形式以评价授课效果。

4.1 PBL联合MOOC教学模式实践与比较

教材^［15］第三章《定量资料比较的统计方法》教学内容的讲授采用PBL联合MOOC教学模式，以儿童近视预防为主题，教师围绕实验设计方法、观察资料类型、实验目的，提出如何预防近视低龄化这一核心驱动问题，学生根据自己的兴趣点分解问题，由5~7人组成小组探究分解问题，在解决分解问题的过程中理解和掌握知识点。教材^［15］第四章《定性资料比较的统计方法》教学内容的讲授采用传统模式，通过基本概念的讲解和例题分析，让学生理解和掌握知识点。两部分内容讲授结束后以书后习题进行学习效果评价，评价内容包括实验设计、假设检验方法、软件使用、统计学意义、结论书写5个部分，满分为5分。

两次都参与测试的学生共89名，所有参与测试的学生为首都医科大学2023年统招医学研究生，中位年龄24岁，统计分析采用Wilcoxon符号秩检验对两种教学模式的学习效果（测试得分）进行比较，PBL联合MOOC教学模式与传统模式教学效果相比，差异无统计学意义（P=0.176）。将每位学生的传统教学模式测试得分减去PBL联合MOOC教学模式测试得分作为分数差异，汇总结果显示两次分数差异无统计学意义学生占比为29.2%，44.9%的学生在PBL联合MOOC模式的学习效果好于传统模式，仅有25.8%的学生在PBL联合MOOC教学模式的学习效果不如传统模式（表1）。

4.2 教学模式结果比较

定量资料比较分析和定性资料比较分析分别考核的是配对样本的t检验和两个相关样本率比较相关知识点在实际问题解决上的运用。采用PBL联合MOOC教学模式，学生能准确地根据样本特性，如资料的性质及分布特征，选择合适的实验设计和统计方法；而传统模式下，部分学生不能灵活地掌握率的比较，未能判断出资料类型是二分类的定性资料，从而采用错误的统计方法。笔者认为主要原因为PBL联合MOOC教学模式可提供丰富的学习资源和更多的学习路径，学生的知识学习不仅可通过课堂途经，还可通过教师提出的驱动问题、文献、MOOC等；问题的解决也不仅通过答疑，还可通过小组讨论、师生互动、成果展示等途径；PBL联合MOOC教学模式下学生对知识的理解不仅靠记忆，更靠探索与实践，探索未知与实践过程正是激发学生学习兴趣的动力源泉。因此，PBL联合MOOC教学模式下学生对知识点的应用能力优于传统教学。

尽管PBL联合MOOC教学模式与传统模式教学效果相比差异无统计学意义（P＞0.05），但在知识运用的灵活性和准确性方面，PBL联合MOOC教学模式优于传统模式。

5 讨 论

PBL教学模式的应用和探索在国内已经开展几十年。部分研究^［16-17］结果表明，PBL教学模式的教学效果优于传统教学模式，也有研究^［18］则认为其教学效果并未显现出优越性。互联网技术的发展和MOOC资源的建设，推动PBL联合MOOC教学模式的理论研究和实践应用，线上线下相结合为提升PBL教学模式的教学效果提供了可能。本研究将PBL联合MOOC的教学模式在研究生的医学统计学课程教学部分章节进行初步尝试，以期为PBL联合MOOC教学模式在医学研究生课程教学中的应用提供可借鉴的经验。

PBL联合MOOC教学模式与传统教学模式比较，教学效果差异无统计学意义。这可能与本研究采用的教学效果评价方法、PBL联合MOOC教学模式教学内容的选择有关。两种教学模式各有所长，传统模式有利于教师系统地传授和讲解知识，教学效率高，更容易实施和管理^［19］。PBL联合MOOC模式可充分发挥研究生的主体地位和潜在能力，但需要学生投入大量精力分解问题、分析问题和解决问题，充分调动学生的主观能动性，而对于已经部分习惯于传统模式学习的学生，可能在开始阶段感到不适应，尤其部分基础薄弱、缺乏自主性的研究生可能产生挫败感。因此，PBL联合MOOC教学模式与传统模式并非取代的关系，每种教学方法都有其优势和局限性，它们可相互补充和融合^［19］。

本研究从精心设计PBL核心问题、充分建设并利用MOOC平台和资源、改进课程考核方法、完善课程评价体系等多方面开展了PBL联合MOOC教学模式的探索，结果表明，这种教学模式较适合医学研究生统计课程的学习，可为其临床科研能力提升带来长期获益。

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基金资助

首都医科大学2023年教育教学改革项目(2023JYY060)