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本文由《全国医学教育发展中心》授权发布 当前，我国已经建立起全球最大的医学教育体系，但在医学教育理念、高水平研究和医学教育学科建设等方面滞后于医学教育实践。医学教育需要实时应对来自于不同层面的各种挑战，了解全球医学教育最新理念和把握全球医学教育研究发展状况，对于推动我国医学教育学科建设和推进医学教育事业改革与发展具有重要的意义。 全国医学教育发展中心“医学教师必读”栏目，将尝试对国际医学教育权威著作《医学教师必读——实用教学指导》（第5版）中的部分内容进行梳理与引介，与读者共同探讨与分享：如何将当前全球最新、最权威的医学教育理念与研究成果运用于医学教育实践，促进医学教育进一步卓越发展？本书具体简介详见“重磅新书 |《医学教师必读——实用教学指导》第5版隆重出版！”，期待能为国内医学院校教师、临床教师、医学教育管理者及各类医学教育专业工作者们推动教育教学改革、提高教学水平提供重要参考。 1.设立整合教学目标，采用整体任务方法 2.教学手段多样化，不断加大多媒体教学的运用 3.教导学生将所学知识运用到实践工作中去 学习是人类所有目标导向性活动的基础。人们会积极主动地去做一件事情，并期望能够从中学到知识。学习并不总是一个最优的过程：在学习过程中总会有各种阻碍或者促进的因素出现。教学设计是整个学习过程中的一门分支学科，它一方面是帮助人们学习的教学方法的理论和研究，另一方面是发展完善与执行这些教学方法的过程。有时，教学设计（Instructional design，ID）这一术语专指关于教学方法理论和研究的知识，教学系统设计（Instructional systems design，ISD）这一术语专指教学方法发展、完善、评估的实践。本章旨在简明地向读者介绍ISD（教学系统设计）及ID（教学设计）。 👉 教学设计涵盖了理论研究和实践应用。 一、ADDIE模型 ISD模型经典地将教学设计过程分成分析（analysis）、设计（design）、开发（development）、实施（implementation）和评估（evaluation）5个阶段。在ADDIE模型中（图21.1），评估阶段主要进行终结性评价，形成性评价在各个阶段进行。虽然ADDIE模型看上去是一个线性模型，但执行过程并不需要严格按顺序进行。通常，这一模型被重复用来开发有关联的教学单位（迭代）。由于已有相似信息（必要性层面）或后一阶段提供的信息使得前一阶段有必要重新考虑（曲折设计），有些阶段可能被略过。正因如此，最好将其视为一种项目管理工具，来帮助设计者思考需要采用的每一个步骤。此外，ADDIE模型并不暗示或遵循某种具体的学习理论。不管是否有首选的偏好学习模式，ADDIE模型都可用于所有的教学设计。 ADDIE模型（图21.1）第一阶段，重点在于分析期望达到的学习结果和给定的条件。在条件确定的情况下，主要是对背景环境（如设备情况，时间与金钱，文化，场所例如学校、军营或工作场所等）进行考虑，对目标群体（已有知识、整体的受教育情况、年龄、学习风格、残障情况等）以及对任务和主题（工具及需要达到的目标、执行条件、风险等）进行分析。 👉 最佳的教学设计取决于预期的学习结果和给定的条件 ADDIE模型的第二阶段，将对教学方法进行选择。选择的教学方法要确保在给定的条件下，能够达到预期的教学效果。在选择的过程中，要对教学方法的组织方法（教学是如何组织的？）、传授方法（用哪种媒介进行教学？）及管理方法（教学如何管理及由谁管理？）进行区分。预期的教学效果和给定的条件决定了最终选择的教学方法。例如，预期教学效果若是记住每块骨骼的名称，记忆术的运用练习是一种合适的教学组织方法，但若预期教学效果是完成一项复杂的外科手术技能，合适的教学组织方法则是在各类特殊状况下的反馈性指导性训练。此外，若是有足够的设备或财力，高保真装置是适合教授复杂外科技巧的方法，但若是设备及财力欠缺，指导性的实习则更为合适。 ADDIE模型其余的三个阶段为开发、实施、评估过程中使用的方法提供指南。 开发是指教学材料的实质构建，例如设立学习任务和目标、教学文本、多媒体教材、授课课件，编写教师指南等。 实施指的是将在教学环境中新开发的教学方式应用到实际教学材料的使用当中。 评估阶段主要调查预期教学结果是否达到，并回答诸如学生们是否达到了期望学习效果、他们学到了什么、这次教学还可以怎样改进之类的问题。 ADDIE模型中每一个阶段都代表了完整的研究领域，并且都在不断地发展完善。本章后续篇幅将叙述ID模型及其模型中的前两个阶段，不再赘述ISD模型。 二、广泛运用的ID模型 在各类文章及网站（见www.instructionaldesign.org，http：//thingsorganic.tripod.com/Instructional_Design_Models.htm等）中已介绍了将近100种ID模型。不同的ID模型可以从以下几个角度体现差别。第一个角度是遵循不同的学习范式而产生的不同ID模型，这些学习范式可以体现行为主义、认知或社会建构主义的观点。第二种角度（将在下一部分讲述）是基于信息设计、课堂设计及课程设计层面中的差别而产生的不同ID模型。第三种角度是关于基于结果模型和整体任务模式。 👉 可以从行为主义、认知或社会建构主义等不同角度来诠释ADDIE模型 （一）基于结果模型 基于结果模型主要关注学习过程中的某个特殊领域，比如认知领域、精神运动领域及情感领域（Anderson&Krathwohl，2001），这三个领域与知识、技能、态度这三个方面相匹配。在选择的不同领域中，按照不同的学习主题和学习目标来预测预期的教学效果。在这之后，选择不同教学方法来达到每个单独的学习目标。Gagné（1985）在认知领域层面介绍了一种广泛应用的分类方法。这种分类方法区别开了语言信息、智力技能、认知方法、态度及精神运动能力。智力技能是该分类法的核心，共包括下面5个亚类： 1.辨别 2.掌握概念 3.设定理念 4.制订规则 5.制订高级别规则 这种分类法反映了一个事实，即一些智力技能使得其他更高层次的技能得以表现。比如一些规则和程序的运用是使用更高级别规则（比如解决问题能力）的先决条件。如果你教授的是智力技能，教学过程中重要的一点是识别出学习的层次，即识别出比这项技能更低层次的能力。在教学中，应该从学习层次较低的技能开始，才能成功学习较高级别的技能。 研究者们还引入了很多种不同的目标分类方法。但所有的基于结果模型的共同前提是不同的教学手段、不同的教学目标都能够实现（学习的条件，Gagné，1985）。我们可以根据不同的教学目标选择最好的教学方法；通过教授一个个单独的教学目标，最终实现全部课程的终极教学目的。例如，教授复杂的技能或是专业能力，每一个教学目标由与之相应的技能组成，把教学目标进行排序，最终就会形成一个部分任务似的教学目标。因此，每次只要教授学生一个或者是数量有限的技能就可以。在后期的实践练习中不断增加新的技能成分，直到教学完成，学员才有机会来演练整个复杂的技能。 基于结果的教学设计模型对于那些不需要相互协调的教学目标非常有效。但在20世纪90年代早期，教学设计领域的研究者们对于基于结果的教学模型对整合目标的实现提出了质疑（例如Gagné&Merrill，1990）。作为一门需要掌握复杂技能和专业知识的学科，医学学科不同领域中有许多交叉，而基于结果的教学方式碎片化，效果也并不好。整体任务模式因其注重任务各方面的协调而为解决这个问题提供了选择。 👉 基于结果的教学模型能够非常有效地实现相对独立的教学目标 （二）整体任务模式 顾名思义，整体任务模式是针对整合目标或者复杂学习的。这一模式从整体而非细节的角度进行教学设计（van Merriënboer，1997）。首先，学习过程中复杂的内容和任务并不是割裂开的（例如知识通过授课传授、技能在技能实验室训练、态度在角色体验中锻炼），通过让学生以整体任务的观点来学习，学生的知识、技能以及态度都可以同时得到发展。 其次，学习过程中复杂的内容和任务不是缩减为通过报告或者练习就能完成的简单学习单元，而是这些复杂的内容和任务以一种从简单到复杂的整体模式进行教学。因此在整个教学过程中，完整地保留了不同知识单元之间的联系。整体任务模式在完成复杂的教学目标的同时，也充分保留了不同知识单元之间的联系。 整体任务模式的教学设计并非从目标的某个细节开始着手，而是从识别现实生活中一些具有代表性的问题以及需要解决这些问题的相关认知图式（也称作认知任务分析法，cognitive task analysis，CTA；Clark et al.，2012）开始。认知图式是认知和整合知识、技能及态度的结构单元。学生学习过程的能力发展可以被视为是认知图式的构建和逐渐自动复杂化的过程。认知图式的构建包括了归纳学习和对知识的进一步细化。学生根据自己在完成各种不同学习任务后获得的具体经验，归纳新的认知图式，并修订自己已有的认知图式。通过将新出现的信息与自己已知的事物关联起来，学生对自己新学到的认知图式进一步细化。 👉 整体任务模式起步于识别和分析实际日常生活事物中具有代表性的问题 认知图式的自动化过程包括了知识汇编和拓展过程。通过构建新的认知原则，学生在某种特定条件下做出同样的反应，这就是新知识的积累过程。重复可以帮助学生巩固这些认知原则；每次用到这些认知原则产生了预期的效果，那么在相似的条件下使用这些新构建的认知原则的概率就会增加。认知图式构建也可以帮助学生形成非常规行为（解决问题、推理、决策），而认知图式自动化可以帮助学生形成常规行为。 非常规及常规行为的混合对有效处理真实日常任务是有必要的。从设计的观点来看，对逐渐复杂的图式的细化有助于明确一系列由简单到复杂的学习任务。图式的细化同时也有助于辨别具体实施中的非常规行为及常规行为，这样可以在整体任务实施的过程中，在不同方面给学生提供必要信息，并给予反馈及评价。 👉 通过提供一些有意义、富有内涵的学习任务如问题、项目及案例，可以驱动复杂型学习 整体任务模式中，通常假定复杂学习以一些有意义的、富有内涵的学习任务来驱动学生学习，这些学习任务通常源于现实生活或工作。这种学习任务通常也被称之为“问题”（在基于问题学习模式中）、“案例”（在案例法中）或“项目”（在基于项目学习模式中）等。Van Merriënboer和Kirschner（2013）使用通用术语“学习任务”来指代所有帮助学生达到整合目标的任务。Merrill（2013）对比了大量整体任务模式并发现它们都有5个“教学的首要原则”，这些原则表明，在下列情况下，学生可以达到有效的学习结果： 1.学生积极参与解决现实世界的问题 2.学生使用现有知识作为新知识的基础 3.向学生展示新知识 4.学生需要运用新知识 5.新知识被整合到学生的生活和工作中 三、ID模型的示例 本部分将从教学信息设计、课堂设计和课程设计三个层面来探讨3个ID模型的例子。这三个模型都可认为是整体任务模式。 （一）认知负荷理论 现今最广为接受的教学信息理论是Sweller的认知负荷理论（cognitive load theory，CLT）（van Merriënboer&Sweller，2010）和Mayer的多媒体学习认知理论（Mayer，2010）。这两种理论有很多共同点。本部分将重点叙述认知负荷理论（CLT）。CLT的中心思想认为在设计教学信息时，必须重点考虑人类的认知结构。认知结构包括了非常有限的工作记忆，工作记忆带有视觉/空间及听觉/语言信息的独立处理单元。这些处理单元可以与相对应的无限长期记忆存在相互作用。认知负荷理论提出了三种不同的认知负荷，这三种负荷依赖于与之相对应的处理单元： 1、内在认知负荷 内在认知负荷具有完成任务的直接功能，完成任务时，要求在工作记忆中的数个元素进程基本同步。和一个需要协调较少组成性技能构成的任务（比如伤口换药）相比，需要协调多个组成性技能的任务（比如处理急诊患者）将产生更高的内在认知负荷。 2、外在认知负荷 这是在内在认知负荷之外的负荷，主要由于较差的教学设计而导致。学生需要在完成学习任务时查阅教材以获取信息（比如查找如何操作一台机械的清单），查阅这一过程本身并不直接有助于学习，因此成为外在负荷。 3、关联认知负荷 是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。将新信息与已知信息自觉联系在一起并自我解释新信息，即关联认知负荷的过程。 内在、外在及关联认知负荷是可以叠加的。在学习过程中，三种负荷的总和不能超过工作记忆容量可承载的限度。因此，优质设计的教学信息应减少外在认知负荷并减轻关联认知负荷，以不超过认知容量可承载限度，否则认知超载将会对学习发生的过程产生消极影响。 CLT产生的第一套原则旨在减少外在认知负荷。自由目标原则建议将传统的学习任务替换为自由目标的任务，为学习者提供一个非特定的目标（例如，对学生说：“请提出尽可能多的可以观察到的症状相关的疾病”，而不是问他们“这个患者的症状表明他患了哪种疾病？”）。而传统的学习任务迫使学生确定学习方法，达到特定学习目标，这导致了较高的认知负荷。自由目标的任务使得学生可以从给定的内容通过逻辑推理达到目标，使认知负荷低得多。 类似的原则是工作样例原则，建议用工作样例代替传统的任务，样例中还包含了一个完整的解决方案，学习者必须仔细研究（例如让学生修改一个现成的治疗计划，而不是让他们独立创造这样一个计划）。与此相似的还有完成原则，建议用完成了一半的任务替代学生必须完成的传统任务（例如，让实习生仔细观摩外科手术，只做一部分手术，而不是让他们独立执行整个操作）。 👉 在我们的认知能力范围之内，精心设计的教学信息可以减少外在认知负荷，提高关联认知负荷 其他减少外在认知负荷的原则对设计多媒体教学素材尤为重要。 注意力分散原则建议替换多个来源的信息，用或者分布在空间（空间分散注意力），或者分布在时间（时间分散注意力）的信息，替换一个综合的信息来源（例如，在学生需要的时候及时提供学生操作医疗设备的指示，而不是事先向他们提供信息）。 通道原则建议用口头文字说明和视觉来源信息（多通道模式）来替代书面说明文本和视觉来源信息（单通道模式，例如在学习消化道工作机制的计算机动画时，给予学生口头解释，而不是在屏幕上给他们书面解释）。 冗余原则建议用单源信息来源替代多源信息（具有自释性）（例如，向学生提供心脏、肺和身体中的血液流动图，删除这个流程图中的文字说明）。 其他原则旨在优化关联认知负荷。 可变性原则建议用一系列在现实世界中全方位不同的任务替换一系列具有相似特征的任务（例如，当描述一个特定的临床症状时，使用不同性别、年龄、体质、病史等的患者来对这个症状进行说明）。 背景干涉原理建议用一系列具有高背景干涉的任务来替换具有低背景干涉的任务（例如，如果学生练习特定外科任务的不同样式时，建议以随机而非模块化的顺序排列这些样式）。 自我解释原理建议用含有提示的、要求学习者自行解释给定信息的、丰富的任务，来代替单独的例子或任务（例如，对于学习诊断人体心血管系统功能障碍的学生，可以提供一个心脏如何工作的动画提示，动画中间插入提示问题，要求学生自己解释相关机制）。 （二）九段教学法 在课程设计的层次上，Gagné的九段教法学法（1985）提供了组织课堂的通用指南，它可以在复杂学习中应用于大范围的或综合的目标。表21.1总结了9个事件和教师的解释性说明，按照通常在课堂中出现的顺序把9个事件排列如下。 前3个事件让学生们做好学习准备。 第一，应该通过提出一个有趣或热门的问题，或者就他们感兴趣的话题提出问题，来获得他们的关注。这将有助于为课程打好基础和激励学生。 第二，应该明确教学的目标，这样学生才能知道课后他们能够完成什么任务。教师可能会给出一个示范，以便学生能够了解如何应用新知识。 第三，应该唤醒学生头脑中的相关知识。通过阐明如何将新知识与他们已经知道的事物联系起来，为他们构建一个能够帮助学习和记忆的框架，或者能让他们就话题展开头脑风暴。 接下来的4个事件引导了实际的学习过程。 首先介绍新知识，并提供示例或示范。文本、图表、模拟物、图片和口头解释等都可以用来展示新知识。 其次，学生需要用新的知识进行练习。通过诱发出学生的一些行为或者是表现，学生可以用新获得的知识完成一些事情，例如，他们能够运用新的知识或新的技能。 再次，学生应该得到相应的指导，以便帮助他们成功运用新学习的知识和技能。指导与内容展示不同，因为它的重点是帮助学生学习（例如帮助他们处理新信息）。 最后，学生获得信息量丰富的反馈，这些反馈意见能够帮助他们发现自己的弱点，并为进一步改进提供线索。 👉 新信息的呈现应该总是伴随着指导性的练习和反馈 最后的2个事件标志着课程的结束。 首先，应该评价学生的表现，以检查课程是否成功施行，学生是否获得了新的知识和技能。通常，向学生提供他们本人在相关课程中的学习进展是值得尝试的。 其次，应该注意加强对所学内容的记忆和转化。有的教师可能会列举出一些学生能应用所获得的知识和技能的类似场景，或者教师让学生们回顾课程，并提出可以应用所获得的知识和技能的新场景，或者让他们在已经转化了的场景中应用知识和技能。 （三）四要素教学设计模型（4C/ID） 在课堂和课程设计层面，四要素教学设计模型（van Merriënboer&Kirschner，2013）是一种常用的整体任务模式，该模型旨在培养复杂技能和岗位胜任力。它为分析现实生活中的任务并将其转化为教育计划的蓝图提供了指南。四要素教学设计模型通常用于设计和开发长达几周到几年的大型教育项目。 4C/ID模型通常假定，复杂学习的蓝图总是可以由四个基本要素成分组成，这四个要素即学习任务、支持性信息、过程性信息、部分任务实践。这四个要素是以前文所描述的归纳学习、细化加工、规则编译和知识强化这四个学习过程为基础提出来的。学习任务是整个计划的支架。它为学习提供多种体验，明确地以学习的转化为目标。另外三个要素都连接在这个支架上（图21.2）。 学习任务包括问题、案例研究、项目、情景等（由图中的大圆圈表示）。它们是基于现实生活的真实的整体任务体验，这些体验旨在融合各方面的技能、知识和态度。整体学习任务表现出实践的高度可变性，因为学习不同的体验有利于学习的转化（Maggio et al.2015）。学习任务按照从易到难的课程任务顺序排列（由圆圈周围的虚线框表示），每个课程任务中学生得到的支持和指导逐渐减少（由圆圈逐渐减少的灰色填充表示）。通过完成学习任务来进行学习的过程基本就是归纳，即从具体的经验中学习。 支持性信息帮助学生完成学习任务的非常规部分，这些部分经常包括解决问题、推理诊断和制订决策（通过连接同等难度的学习任务或任务课程的L形框表示）。它解释了一个知识结构域是如何组成的（例如对人体的知识）以及如何最好地解决该结构域的问题（例如系统的鉴别诊断方法）。它是根据任务来针对性设计的，并且总是可供学生使用。在整个学习任务中，支持性信息为学生已经知道的和他们需要知道的内容之间提供了桥梁。通过支持性信息进行学习的基本流程就是规划的过程，即学习如何将新信息与已知信息相关联。 👉 支持性信息就是教师们通常所说的“理论” 过程性信息允许学生总是以相同方式完成常规学习任务（图21.2中指向学习任务的暗色箭头）。它明确指出了如何执行任务的常规部分（即如何操作的信息），因此最好在学习者需要的时候及时地提供。这可以由教师完成，也可以通过快速参考指南、工作辅助手册或移动应用程序完成。随着学生获得更多的专业知识，常规化的过程性信息迅速失效。从过程性信息进行学习的基本过程是知识的编译，即通过将新信息转化为认知原则来学习。 最后，部分任务实践是指例行程序外的额外练习，通过这些部分任务实践（由一系列小圆圈表示），学生可以培养某些特定领域所必需的较高阶的主观能动性。部分任务实践主要用于关键任务方面（例如心肺复苏术、听诊、手术缝合）。部分任务练习只有在整体学习任务中的常规流程开始之后才能开始，它通常会需要大量的重复练习。从部分任务实践中学习的基本过程是一个强化学习的过程，即通过反复练习，获得自动化的常规化技能。 Van Merriënboer和Kirschner（2013）描述了10个步骤，详细说明了复杂性的学习中，教学设计人员如何设计出一个高效的、吸引人的教学计划（表21.2）。 这4个蓝图元素直接对应着4个设计步骤：设计学习任务（步骤1），设计支持性信息（步骤4），设计过程性信息（步骤7）以及设计部分任务实践（步骤10）。其他6个辅助性的步骤只在必要时执行。包括步骤2——对任务进行排序，即将学习任务按照从简单到复杂的类别组织起来。这确保了学生从事的任务开始时较简单，随后较为平稳地增加复杂性。步骤3——当设定完不同教学任务的教学目标后，规定可接受的行为标准。这种标准在评价学生的表现中是必需的，并为学生在整体任务中表现的各个方面提供有用的反馈。最后，步骤5、6、8和9涉及深入的认知任务分析。应该指出的是，现实生活中的项目设计从来都不是简单地从第1步走到第10步。和ADDIE模型一样，新的发现和决定通常需要教学设计者重新考虑以前的步骤，最终会产生一个曲折的设计流程。 教学设计一方面属于研究和开发教学策略、教学理论的学科，另一方面又属于开发、实施和评价这些教学策略的实践领域。后者也被称为教学系统设计。教学系统设计以ADDIE模型为特征，将整个教学设计过程描述为分析、设计、开发、实施和评估这样一个过程。 文献中已经描述了接近100个教学设计模型。基于结果的模型描述了教学目标所需的学习结果，然后为每个目标选择最佳的教学策略。整体任务模式旨在发展复杂的技能或专业能力，它将期许的学习结果综合为一个整合的教学目标，然后选择教学策略，通过学生完成复杂的整体的学习过程而培养专业能力。从教学信息设计、课堂设计、课程设计层面，列举的三种典型的ID模型依次是：Sweller的认知负荷理论模型，Gagné的九段教学法以及van Merriënboer的4C/ID模型。 在医学教育领域，为了进一步加快学生从学院到医院的转化，人们对整合式教学目标和基于岗位胜任力课程的兴趣不断增加。此外，随着越来越多医疗模拟、动画和其他在线学习应用程序等媒体的使用，知识的传递手段也愈加多样化。因此，教学设计模式在医学教育领域中的地位也变得越来越重要。 👉 由于复杂性学习方式和在线学习的普及，教学设计（ID）模型在医学教育中的地位越来越重要。 参考文献： Anderson，L.W.，Krathwohl，D.R.（Eds.），2001.A Taxonomy for Learning，Teaching，and Assessing：A Revision of Bloom's Taxonomy of Educational Objectives.Longman，New York. Clark，R.E.；Pugh，C.M.，Yates，K.A.，et al.；2012.The use of cognitive task analysis to improves instructional descriptions of procedures.J.Surg.Res.173（1）；e37-e42. Gagne；R.M.，1985.The Conditions of Learning，fourth ed.Holt，Rinehart&Winston，New York. Gagne，R.MV Merrill，M.D.，1990.Integrative goals for instructional design.Educ.Tech.Res.38（1），23-30. Maggio，L.A.，ten Cate，O.，Irby，D.M.，et al.；2015.Designing evidence-based medicine training to optimize the transfer of skills from the classroom to clinical practice：applying the four component instructional design model.Acad.Med.90（11），1457-1461. Mayer，R.E.，2010.Applying the science of learning to medical education.Med.Educ.44（6），543-549. Merrill，M.D.，2013.First Principles of Instruction.Pfeiffer，San Francisco，CA. van Merrienboer，J.J.G.，1997.Training Complex Cognitive Skills.Educational Technology Publications，Englewood Cliffs，NJ. van Merrienboer，J.J.G.，Kirschner，P.A.，2013.Ten Steps to Complex Learning，second ed.Routledge，New York. van Merrienboer，J.J.G.，Sweller，J.；2010.Cognitive load theory in health professions education：design principles and strategies.Med.Educ.44（1）；85-93. 选自：《医学教师必读——实用教学指导（第5版）》（王维民主译），北京大学医学出版社，2019年1月。 |
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