基于醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的STEM教學(xué)模式在藥理學(xué)課程中的探索與實(shí)踐*

孫 霞，曲思鳳

(1.山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系，濟(jì)南 250012；2.山東大學(xué)齊魯醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，濟(jì)南 250012；3.山東大學(xué)齊魯醫(yī)院泌尿外科，濟(jì)南 250012)

在經(jīng)濟(jì)全球化的新時(shí)代，國際競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，創(chuàng)新人才越來越受到世界各國的高度重視[1]。實(shí)施培養(yǎng)創(chuàng)新人才和復(fù)合型人才的發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐應(yīng)用能力是新一輪教育改革的重點(diǎn)[2]。由此可見，創(chuàng)新人才培養(yǎng)是社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵需求。

STEM教育是科學(xué)(science，S)、技術(shù)(technology，T)、工程(engineering，E)和數(shù)學(xué)(mathematics，M)的簡(jiǎn)稱，近年來，人們普遍認(rèn)為STEM教育是實(shí)現(xiàn)國家創(chuàng)新的關(guān)鍵，逐漸被世界各國視為國家重要發(fā)展戰(zhàn)略之一[2]。我國于2017年6月發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，提出“中國STEM2029計(jì)劃”，全面啟動(dòng)STEM教育研究和實(shí)踐探索[3]。

藥理學(xué)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)與藥學(xué)間的橋梁學(xué)科，也是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的綜合學(xué)科之一[4]。藥理學(xué)常采用的教學(xué)模式是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為被動(dòng)接受者而完成教學(xué)目標(biāo)，一定程度上抑制了學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)新性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]。隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。因此，將STEM教育理念滲透到醫(yī)學(xué)生藥理學(xué)教學(xué)中尤為重要。為克服傳統(tǒng)講授式教學(xué)的缺陷，本文以藥理學(xué)課程建設(shè)為例，介紹了STEM教育在藥理學(xué)課程中的探索與實(shí)踐，以期促進(jìn)藥理學(xué)教學(xué)的發(fā)展，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才提供理論參考。

1 STEM教育對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神起到重要作用

STEM教育將多種學(xué)科進(jìn)行融合交叉，以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科綜合性思維[6]。STEM教育的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備完善的基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的綜合運(yùn)用能力，尤其是實(shí)踐能力[7]。因此，在藥理學(xué)教學(xué)中引入STEM教育理念是培養(yǎng)創(chuàng)新醫(yī)學(xué)人才的重要手段。

2 STEM教育理念在藥理學(xué)課程中的探索與實(shí)施

2.1 設(shè)計(jì)包含學(xué)生高階能力為考察目標(biāo)的教學(xué)目標(biāo)

BLOOM將“認(rèn)知領(lǐng)域”的教學(xué)目標(biāo)依次細(xì)分為知識(shí)(knowledge)、理解(comprehension)、應(yīng)用(application)、分析(analysis)、綜合(synthesis)、判斷(evaluation)、創(chuàng)新(creation)7個(gè)層面[8]。STEM教育著眼于提高學(xué)習(xí)者的分析、綜合、判斷和創(chuàng)新等高階能力[9]，藥理學(xué)授課教師對(duì)學(xué)習(xí)者提出較高且明確的要求，在教學(xué)內(nèi)容上增加知識(shí)的廣度、深度和難度，或者提出具有趣味性、挑戰(zhàn)性的問題以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，并將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為知識(shí)-能力-素質(zhì)3個(gè)維度相結(jié)合的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生知道學(xué)什么及需要達(dá)成哪些目標(biāo)。

2.2 利用豐富的教學(xué)資源達(dá)成教學(xué)目標(biāo)

豐富的教學(xué)資源是達(dá)成教學(xué)目標(biāo)必不可少的條件，包括各類教材、參考書籍外，文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源[大規(guī)模開放在線課程(MOOC)、小規(guī)模限制性在線課程(SPOC)等在線課程及智能教學(xué)工具(如雨課堂)]，以及近年出現(xiàn)的虛擬仿真技術(shù)等都是重要的教學(xué)資源，這些資源均可為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的前提條件。

課前布置學(xué)生自主觀看MOOC相關(guān)教學(xué)視頻，并通過發(fā)布教學(xué)課件、課前模擬練習(xí)任務(wù)以預(yù)習(xí)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，進(jìn)而吸收內(nèi)化理論知識(shí)，并對(duì)學(xué)生難理解的知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。課上、課后采用雨課堂或問卷星實(shí)時(shí)答題，彈幕答疑與學(xué)生多維互動(dòng)，獲得并分析學(xué)生數(shù)據(jù)，使教師能夠及時(shí)、全方位了解和評(píng)價(jià)學(xué)生課上、課下的學(xué)習(xí)情況，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及思維的拓展。

2.3 以情景教學(xué)為基礎(chǔ)的“做中學(xué)”跨學(xué)科知識(shí)整合作為教學(xué)活動(dòng)開展的主要基礎(chǔ)

STEM教育強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“學(xué)中做”的教學(xué)理念，重視學(xué)生跨學(xué)科綜合能力的培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生靈活運(yùn)用各種知識(shí)解決實(shí)際問題的能力[10]。而基于項(xiàng)目或問題的教學(xué)模式可有效激發(fā)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力[11]。將基于項(xiàng)目或問題的學(xué)習(xí)模式與STEM教育教學(xué)相結(jié)合，在問題情境中有效促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的整合以解決目前教學(xué)中存在的現(xiàn)實(shí)問題[12]。

因此，將基于項(xiàng)目或問題導(dǎo)向的情景教學(xué)作為教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，在藥理學(xué)課程中通過新聞報(bào)道、視頻錄像、臨床案例或?qū)嵉乜疾斓雀叨然?dòng)的情景環(huán)境為學(xué)生提供“做中學(xué)”的機(jī)會(huì)。例如，在學(xué)習(xí)抗菌藥物藥理學(xué)部分時(shí)，通過在課堂教學(xué)穿插“抗生素不良反應(yīng)”案例并讓學(xué)生進(jìn)行角色扮演，引導(dǎo)學(xué)生完成完整的項(xiàng)目并進(jìn)行具體的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)抗生素常見不良反應(yīng)及嚴(yán)重不良反應(yīng)的原因、病理生理機(jī)制、臨床表現(xiàn)、診斷、預(yù)防及治療都有了清晰的認(rèn)識(shí)，不僅幫助學(xué)生掌握抗生素的合理應(yīng)用及不良反應(yīng)，還引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)案例中存在的問題并進(jìn)行糾正。發(fā)現(xiàn)問題是STEM多學(xué)科交叉整合的關(guān)鍵，也是培養(yǎng)創(chuàng)造力的重要前提。在此情景中不僅教師幫助學(xué)生梳理診斷疾病的臨床思路，而且增強(qiáng)了醫(yī)學(xué)生對(duì)于患者的人文關(guān)懷、醫(yī)生職業(yè)責(zé)任及使命感，可謂一舉多得。學(xué)生在復(fù)雜的情境中主動(dòng)探索，并以課堂主體身份參與到活動(dòng)中，在此過程中合作創(chuàng)新是最基本的要求，此情景教學(xué)除了讓學(xué)生獲得理論知識(shí)外，更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考并進(jìn)行反思，可培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維、臨床思維能力和協(xié)作能力。

在藥理學(xué)的STEM教育中，學(xué)生隨機(jī)分成不同的學(xué)習(xí)小組進(jìn)行集體學(xué)習(xí)，每個(gè)學(xué)習(xí)小組都是相同的學(xué)習(xí)項(xiàng)目或問題，如自行搜集各相關(guān)章節(jié)代表藥物的說明書，講解、討論、分析藥物不良反應(yīng)臨床案例，藥物撲克牌游戲展示等。通過組織材料、分析問題、溝通交流以最終解決問題，在此教學(xué)過程中，教師為學(xué)生提供獨(dú)立探索、實(shí)踐的機(jī)會(huì)，通過引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，開展個(gè)體探究式學(xué)習(xí)、群體互助學(xué)習(xí)等豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)，并通過集成、模仿或創(chuàng)造，形成創(chuàng)新性學(xué)習(xí)成果。此種教學(xué)方式注重培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)層面的高階能力、動(dòng)手實(shí)踐能力及團(tuán)隊(duì)合作能力。

2.4 基于STEM教育理念的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/h3>

基于STEM教育理念的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)，區(qū)別于簡(jiǎn)單的模仿或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為載體，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過合作的方式進(jìn)行多樣化、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，最后呈現(xiàn)真實(shí)的作品并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的一種教學(xué)模式。在此過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)學(xué)科相關(guān)知識(shí)，學(xué)生自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，自主設(shè)計(jì)并提出設(shè)想，教師引導(dǎo)學(xué)生分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可行性并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。此種方式與傳統(tǒng)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较噍o相成、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，并進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力及科學(xué)探究能力。

2.5 綜合運(yùn)用師生互動(dòng)中的形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)

STEM教育的形成性評(píng)價(jià)是針對(duì)“做中學(xué)”“情境學(xué)習(xí)”為基礎(chǔ)的教學(xué)模式而形成的一種教學(xué)評(píng)價(jià)方式，評(píng)價(jià)的內(nèi)容和目標(biāo)涉及學(xué)生知識(shí)、能力及素質(zhì)的發(fā)展與獲得[13]。在藥理學(xué)課程中評(píng)價(jià)方式可包括：(1)教師以“雨課堂”“問卷星”等為載體，設(shè)定開放性和探索性的問題，進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)；(2)對(duì)基于項(xiàng)目或問題學(xué)習(xí)中分組討論的評(píng)價(jià)；(3)學(xué)生對(duì)于藥理學(xué)相關(guān)科學(xué)研究進(jìn)展的總結(jié)匯報(bào)；(4)對(duì)于教師指定的某一內(nèi)容，學(xué)生通過查詢相關(guān)書籍或文獻(xiàn)獲得相關(guān)知識(shí)，制作成課件在課堂上匯報(bào)。在這些教學(xué)活動(dòng)中，不僅包括學(xué)生學(xué)習(xí)反饋、探究積極性等課堂評(píng)價(jià)，還包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)與自評(píng)，通過這些方式可綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐操作能力、制作多媒體課件能力、語言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、交叉學(xué)科知識(shí)的理解與應(yīng)用、創(chuàng)新及綜合素質(zhì)，有利于學(xué)生進(jìn)行反思，明確已經(jīng)取得的成績和不足之處，能夠綜合掌握所學(xué)知識(shí)并予以運(yùn)用和創(chuàng)新。

3 STEM教學(xué)優(yōu)點(diǎn)

3.1 促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣性和主動(dòng)性

課前，學(xué)生通過多種信息化教學(xué)資源預(yù)先自主學(xué)習(xí)，并提前對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，按小組搜集資料、制作PPT、準(zhǔn)備課堂講述等。課堂呈現(xiàn)的是學(xué)生自己的作品，易產(chǎn)生興趣和積極性，并通過評(píng)價(jià)使其主動(dòng)完善和改進(jìn)作品。

3.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)新性和高階學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐操作能力與合作能力

學(xué)生在接受STEM教育時(shí)，積極解決問題，主導(dǎo)自身學(xué)習(xí)，把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的生活場(chǎng)景。圍繞特定主題或任務(wù)開展小組探究活動(dòng)，完成一系列學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)成知識(shí)建構(gòu)和能力、素質(zhì)提升的目標(biāo)。此種教學(xué)方式利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)；并且，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)掌握與臨床關(guān)系密切的知識(shí)，切合臨床實(shí)際問題，提出創(chuàng)新性設(shè)計(jì)以解決問題。

4 小 結(jié)

在新時(shí)代背景下，當(dāng)前社會(huì)越來越重視創(chuàng)新性人才，對(duì)于醫(yī)學(xué)生來說，提升其創(chuàng)新能力是教師關(guān)注的重要問題。將STEM方法和理念引入藥理學(xué)教學(xué)，有利于在日常教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，既能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，又能培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生創(chuàng)新精神和探索精神，在一定程度上提升了醫(yī)學(xué)生各方面的能力，包括實(shí)踐操作能力、獨(dú)立思考分析能力、解決問題能力、合作能力、創(chuàng)新能力等，有利于醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，但STEM教學(xué)模式如何在藥理學(xué)教學(xué)中更好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)仍然需要進(jìn)一步完善。