基于O-AMAS教学模式的超声分子影像学多学科交叉驱动自主学习的教学设计与构建

Teaching design and construction of multidisciplinary-driven autonomous learning based on the O-AMAS teaching model in ultrasound molecular imaging

摘要

随着超声成像技术与设备性能的快速革新，传统教学模式已无法满足超声专业医生对于前沿技术的学习、评估与知识内化能力的培养需求。自主学习能力成为学生适应技术发展、贯穿职业生涯实现知识更迭的关键。O-AMAS教学模式秉持以学生为中心、结果为导向的教学观念，同时融合线上、线下教学优势，丰富教学资源与学习渠道，拓展教学与评估方式的多样性，注重知识整合应用，能够有效提升学生的自主学习能力并达成教学目标。本研究阐述了O-AMAS教学模式下的超声课程设计、实践应用，为未来超声分子影像学的课程设置提供了理论基础。

Abstract

With the rapid innovation of ultrasonic imaging technology and equipment performance, traditional teaching models can no longer meet the needs of ultrasound professionals in learning, evaluating, and internalizing cutting-edge technologies. Autonomous learning ability has become a key factor for students to adapt to technological development and achieve knowledge updating throughout their careers. The O-AMAS teaching model adheres to a student-centered and outcome-oriented teaching concept, integrating the advantages of online and offline teaching, enriching teaching resources and learning channels, expanding the diversity of teaching and assessment methods, and focusing on the integration and application of knowledge. This model can effectively enhance students' autonomous learning ability and achieve teaching objectives. This study elaborates on the curriculum design and practical application of ultrasound under the O-AMAS teaching model, providing a theoretical basis for future curriculum development in ultrasound molecular imaging.

Graphical abstract

关键词

O-AMAS教学模式 / 超声分子影像学 / 多学科交叉 / 自主学习 / 教学设计

Key words

O-AMAS teaching model / ultrasound molecular imaging / interdisciplinary collaboration / autonomous learning / teaching design

超声分子影像学是超声医学与分子生物学、化学、药学、物理学以及计算机科学交叉融合的一门新学科^［1］，其学科集成性对学生的知识广度与深度提出了全新挑战，而目前在该领域的教授过程中缺乏统一的教材和教学模式，使学习难度逐年增加，系统地开展专科教育与人才培养尤为关键。教育部关于学生核心素养培养中提出，学生应当具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力^［2］。自主学习能力及解决问题能力成为医疗系统提供高质量人才的基础，也必将成为超声专业学生适应技术发展、贯穿其职业生涯的持续性学习的关键能力^［3-4］。

1 超声分子影像学教学现状

2020年9月，全国医学专业学位研究生教育指导委员会发布了《关于调整优化临床医学专业学位领域设置的通知》^［5］，将影像医学与核医学调整为超声医学、放射影像学、核医学3个领域，即超声医学作为研究生教育独立临床医学二级学科。超声医学近些年来发展迅速，相应地，超声诊断学从影像医学的课程中逐渐剥离出来。随着技术的更迭，超声分子影像学应运而生，实现了活体组织、细胞乃至亚细胞层面特定分子变化的精准示踪，从而为疾病的诊断与治疗提供定性、可靠的数据支持及创新方法。该领域高度依赖先进的超声设备，深度融汇了医学、工程学、力学等多学科知识，常需整合多种成像模式，这种高度的交叉性与技术复合性，对学生的综合素质提出了更高的要求，也相应抬高了入学门槛。

然而，该领域教学资源却略显匮乏，主要面临三大困境：①配套教材匮乏。目前应用于本科及研究生阶段的教材主要是人民卫生出版社出版的《超声诊断学》、第四军医大学出版社出版的《超声诊断学》及科学出版社出版的《超声诊断学教程》等。各个教材对超声诊断内容的分类往往是沿用最初的超声理论，内容浅显零散，知识点碎片化^［6］，缺乏靶向探针研发及应用、分子示踪显像等前沿内容，无法形成适应当前发展的系统性知识体系。②教学模式困囿于单向灌输与应试导向。多数院校仍以课堂讲授为主要教学模式，考核上以理论笔试为主，仅极少数院校采用案例教学或小组讨论模式^［7］。③专业实践脱节。超声医学实践内容大多依赖导师研究方向，培养方案缺乏统一标准，多数学生未接触过分子诊断，导致多数学生毕业后难以快速适配临床及科研岗位需求，与培养“跨学科复合型超声医学人才”的核心目标存在较大差距（表1）。

2 多学科交叉教学策略

超声医学人才培养目标是培养理论教学、临床操作与科研相互融合的复合型人才。超声分子影像学结合了材料、化学、工程学等多学科，如缺乏这些领域的相关基础知识将难以开展前沿科研及临床工作。这也对相应教学体系提出了更高要求：既要确保学生系统掌握多学科知识，又要培养其将知识转化为解决实际问题的能力。多学科交叉教学模式正是回应这一挑战的关键路径，它不仅是跨学科知识的传递，更是引导不同学科知识进行有机整合与创新的方法论。然而，当前该专业的课程设置仍以临床与影像学知识为主体，与基础研究相关的课程，特别是材料、化学及工科类课程则相对薄弱或缺失。这种课程结构的不均衡，加之学科范畴的广泛性，容易导致学生在针对分子超声影像学专业内容学习时方向分散、难以深入。近年来，交叉学习策略已成为超声教育最具发展潜力的教学策略，它不仅能优化知识结构、提升培养质量，更能有效弥合基础教育与临床疾病认知之间的鸿沟，从而系统性避免理论与实践的脱节，为培养高水平的超声分子影像学复合型人才奠定坚实基础。

3 探索构建多学科交叉与O-AMAS模型相结合提高自学能力的教学模式

O-AMAS教学模型是以多维度学习结果为导向（objective，O），以师生互动教学学习活动为驱动力，包括快速激活（activation，A）、多元学习（multi-learning，M）、有效测评（assessment，A）和简要总结（summary，S）4个教学环节^［8］。基于O-AMAS教学模型，增加线上、线下混合式多学科交叉教学，针对当前超声医学教学中存在的问题，分析、把握学生的学习特点和认知方式，重构超声医学教学模式，充分发挥线上教学资源、设施及线下教学的优势，引导学生探索并进行深度学习，提升获取知识过程的体验感，营造有趣、有效的课堂氛围，实现学生自主学习、课堂气氛活跃、教学管理严格；同时辅以阶段性总结，促进学生的深度学习，激发其学习积极性，提高学生的自主学习能力^［9-10］，建设以教学为纽带的师生成长共同体，从而培养复合型超声医学人才（图1）。

3.1 组建教学团队

建设超声分子影像学授课团队，团队由1名超声教学主任、1名教学专家、5名超声教师及1名教学助理组成。教学主任负责超声课程的整体设计、实施、调整与总结；教学专家负责指导分析学生学习状况，根据章节内容需要，引用O-AMAS教学模型与交叉教学方法设计并协调外请相关专业章节（如基础医学、物理学、遗传学、生物工程、力学等）的专家；教师负责搭建在线教学平台、开展课程讲授、与学生互动及课程评估；教学助理则负责线上教学平台与线下课程的无缝衔接。

3.2 有效的教学目标（objective)

传统教学目标往往缺乏明确性，多数超声医学专业学生仅以通过考试、获得学位证书为目标，这导致他们容易忽视自主学习能力的培养^［11］。长远来看，这种模式不利于个体适应临床环境快速变化。因此，应确立有效的教学目标，在O-AMAS有效教学模型的指导下，引用SMART原则^［12］，即具体性（specific，S）、可衡量性（measurable，M）、可实现性（achievable，A）、相关性（relevance，R）、时限性（time-bound，T），对超声课程的教学目标进行研究与修订，从而实现以下目标。①理论目标：掌握超声的基本理论、知识与技能；了解常见疾病的临床表现、超声诊断、超声及超声评估；熟悉常见疾病病理生理变化过程、超声诊断要点；理解疾病病因、发病机制与超声影像的相关性及疾病相关前沿超声诊断新技术、治疗研究动态。②能力目标：培养超声专业学生运用超声疾病理论体系建立诊断思路逻辑的能力；在检查、诊治过程中与患者及家属沟通；独立学习超声及相关操作技能。③素质目标：培养学生的专业精神与职业素养；树立严谨务实的态度与科学创新意识；具有爱国主义精神，以及文化、法律、道德和专业等多方面素养。

在以上目标的基础上，对整体教学课程的规划，按照布鲁姆教育目标分类法^［13］，即识记、理解、运用、分析、综合、评价，从低阶向高阶循序渐进，并以学生为中心展开。教师着重开展多样化教学活动，帮助学生自主学习并有效构建知识体系。以乳腺癌的超声诊断章节为例：①课前自主学习：主要进行基础知识识记与理解的第一阶段学习，记忆乳腺解剖、组织分层、病理分型等基础知识，学生访问数据库（如乳腺癌影像库），查看2～3个匿名病例的图像和分子数据（如HER-2表达），并预习分析框架。②课堂互动拓展式学习：通过多学科协同教学，进行应用、分析和综合的第二阶段、第三阶段学习。引入案例，线上拓展相关领域专家提供超声物理、声波在组织中的传播与散射、微泡造影剂力学特性（如振荡、空化）、图像重建算法基础的入门、乳腺癌分子靶向诊疗等课程，学生可观察并初步评估、判断患者状况；线下超声教师带教理论课程，超声操作演示，总结现有乳腺癌超声表现特征，并提出分子靶向成像等前沿概念，完善从基础到临床的整体超声诊断思路，进一步带领学生为案例患者提供诊疗指导。③课后巩固：学生可运用所学知识判断对乳腺癌患者的超声诊断及随访是否正确，通过专业书籍、数据库等资源查找疾病现有超声特征表现、鉴别诊断、前沿新技术的应用等。④课程内容提升：了解目前超声技术进展，自主学习现有超声新技术在科研中的突破及应用，如分子靶向超声造影、超微血流成像等。

3.3 激活课堂思维以提高学生学习兴趣(activation)

传统教学常通过课前预习和课堂测验来激活学生思路，即便在将学生成绩视为学业表现关键部分的课程中也是如此。这种方式虽有一定积极效果，学生可能通过智能设备快速获取答案，也可能引发学生的焦虑与分心，这不仅削弱了学习兴趣，更难以实现有效激活。真正的激活需要创新方式，激活工具应与学习内容紧密结合，且需全体学生共同参与，从而从生理、情感和认知3个维度全方位激发学生的潜能：①通过临床情景角色激活学生情感共鸣，引用真实人物故事和新闻报道，如为守护国家和亲人遭遇疾病，甚至献出宝贵生命时，引发学生同理心。②引用积极案例强化责任及专业自豪感，如超声医师利用扎实的知识基础、过硬的超声操作手法及细致诊疗工作发现颅脑动静脉瘘这一隐匿疾病；同时教师鼓励开拓性思维，对回答学生给予表扬，营造积极向上的学习氛围。③激发学生学习信心及创新意识，为精准匹配不同知识基础、自主学习能力的学生需求，设计递进式的课堂思维激活策略，以贴合学生认知水平的问题与场景为激活点，分层激发学习兴趣与探究欲，并根据学生表现进行引导，展示临床微视频并开展主题讨论以激活认知。如在肝局灶性结节性增生的超声造影的教学中，结合本章教学目标与内容，当讲解肝局灶性结节性增生的超声表现时，教师通过视频及图像逐个引入讨论话题“看到肝内实性占位患者，这个患者是恶性的吗？与肝癌等占位如何鉴别？靶向成像与传统成像的区别与优势？如何实现靶向成像？”等，逐层深入来激发学生学习兴趣，使学生快速进入学习状态；教师进一步抛出易混淆病例，采用头脑风暴引导学生在学习平台上讨论、分析原因并引入疾病分子生物学新进展、鉴别诊断中肝癌的分子影像特征；同时课堂屏幕实时展示每位学生的观点，充分调动学生热情及创新意识参与课堂讨论^［14］。

3.4 多样化多学科交叉教学方法增强学习积极性（multi-learning)

由于每个学生的学习习惯、知识基础和学习方法上存在差异，教师需要构建新型多元化教学方法来满足大多数学生的学习需求。本研究根据学生的学习状况和具体课程特点，灵活采用多种教学方法，如讲授式学习（lecture-based learning，LBL）、团队合作学习（team-based learning，TBL）、问题导向学习（problem-based learning，PBL）和案例教学法（case-based learning，CBL）等。在教学过程中，教师引导学生体验式学习、合作探索式学习、自主学习等多种方法。如学生需通过课前测验才能达到低阶知识与理解教学目标，教师将重点采用 LBL和PBL教学法；如以学生为主体，则以应用分析为主要教学目标，此时CBL和TBL将成为核心教学方法。以脑卒中为例（图2）：由于学生对疾病定义和临床病例特征的多变性存在认知局限，教师便以病例进展为主线，逐步呈现不同阶段的临床情景，随着病情发展，课程过渡到核心知识点——疾病病因、临床表现、治疗方案、仪器发展及应用、超声常规诊断、超声前沿技术应用与临床诊治相关性等内容。通过提问引导、启发式教学和小组讨论等教学策略，教师鼓励学生自主探索病例背后的隐性知识（如疾病诱因、典型临床表现及有助于确诊的实验室指标变化）以系统培养其诊断思路。通过观察疾病变化和超声表现引导学生积极参与课堂活动，深入系统地理解疾病发生发展的内在逻辑关系。最后，根据测试反馈，教师组织学生探讨临床超声领域的前沿热点话题，指导他们追踪超声分子影像学的最新研究成果和热点动态。同时，实践教学也是教学体系的重要环节^［15］。在理论课结束后，采用分组合作学习作为主要教学方式：学生分组进入课程相关超声亚专业诊室观摩，指导教师在旁边观察并给予及时知识梳理和讲解补充。完成病例的超声实操、诊断后，在教师指导下，学生根据病例提出超声问题并进行合作操作模拟演练，教师评估超声操作效果并制定改进方案。实践结束时，学生总结超声在病例诊疗过程中的作用并完成超声报告书写。

3.5 有效评估提高教学效果（assessment)

有效的评估包含3个核心要素：评估设计、实施与反馈。这不仅是单纯的分数统计，更是与教学目标相匹配的有效反馈机制，旨在提升学生的学习效果。评估体系贯穿线上线下教学活动，采用过程评估与最终评估相结合的方式^［16］，根据教学目标持续对教学活动进行评估，及时根据学生反馈调整优化教学策略。评估方式包括课前课后测评、课堂问答互动、在线专题讨论参与度、章节测试、小组活动及临床操作表现等；评估内容呼应教学目标，涵盖第一步目标（基础知识学习与理解）与第二步目标（应用、分析、综合、评价）的达成情况。如通过小组讨论临床经典案例不同阶段的超声表现、专题研讨和前沿科研思维训练、临床操作实践等方式，学生形成实践性评估与反馈。通过建立教学评估体系帮助学生直观了解课堂学习中可掌握的知识量及需要弥补的薄弱环节，有效促进他们及时调整学习目标。同时，依托线上教学平台、实验室预约管理系统及中国知网、 PubMed 等文献检索数据库，教师采用“量化数据采集+定性反馈分析法”收集并统计学生在规定课堂时间之外的自发学习行为相关信息，直观体现学生自主学习行为的频次、深度与持续性多维度分析课堂教学效果，优化教学方法，持续提升教学质量。

3.6 简要总结（summary)

在课堂上接受密集大量核心知识点后，学生注意力往往容易松懈^［17］。因此，需要一个简明有力的总结来帮助学生串联课堂重点内容。以学生为主体，教师引导他们总结课堂内容并整合学习要点，形成课堂摘要，找到关键词，或让学生通过思维导图形式总结教学内容，帮助他们复习所学知识，进一步巩固、深化理解。

4 结 语

在超声分子影像学这一前沿领域，传统教学模式已难以应对其高度交叉性与飞速的迭代发展。O-AMAS模型以“目标-活动-评估”进行设计，将教学的中心从教师的“教”转向为学生的“学”，从传授固定的专业知识和技能转化为培养学生面向未来的自主学习能力、跨学科整合力与创新性解决问题的核心素养，为培养能够推动学科发展的科研与临床复合型人才提供了清晰、可行且高效的路径。但该模式的应用仍存在两点待解决的问题：①对教学硬件设备配置及师资跨学科教学能力存在较高要求，在教学资源有限的院校或基层教学场景中适配性不足；②教学效果的长期稳定性及核心素养培养的持续性还未得到充分验证。因此，在实践层面，建议牵头院校开展硬件线上教育资源共建，搭建跨校虚拟仿真教学平台；针对师资短板，构建“跨学科师资培训+双校导师制”培养体系，吸纳学科骨干进行培训、强化师资跨学科授课能力。在研究层面，设计长期纵向追踪研究，建立涵盖知识掌握度、技能应用力及核心素养发展的多维评估体系，持续验证模型教学效果的稳定性。未来，开展多中心对照教学试验，积累不同教学场景下的应用数据，为进一步推广提供坚实的实践依据。

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基金资助

国家自然科学基金面上项目(82371964)

北京市博士后工作经费资助项目（2025年度）