本文介绍了一种针对健康科学专业学生(20-56岁)基于项目学习方法的行为分析方案。该方案通过监测工具,促进对参与者在纯在线学习(e-Learning)与混合式学习(b-Learning)模式下表现的比较。研究结果采用教育数据挖掘和定性分析技术进行分析。
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本文介绍了一种针对健康科学专业学生(20-56岁)基于项目学习方法的行为分析方案。该方案通过监测工具,促进对参与者在纯在线学习(e-Learning)与混合式学习(b-Learning)模式下表现的比较。研究结果采用教育数据挖掘和定性分析技术进行分析。
全球的学术领导者都在鼓励在教学中采用主动式教学方法,尤其是在高等教育领域。其原因是社会变革正以日益加快的速度发生,这要求学生和教师发展数字技能。这一点对于健康科学类学位尤为重要,因为未来的毕业生必须具备有效的解决问题能力。为应对这一挑战,采用基于项目的学习(PBL)教学法,结合多种以教育数据挖掘(EDM)和混合方法为基础的监测技术,将为教师提供有关该教学法有效性的信息,并指导个性化教育干预措施的实施。
本研究提供了一项在高等教育中针对学习作业治疗的健康科学专业学生,将基于问题的学习(PBL)方法应用于电子化学习(e-Learning)和混合式学习(b-Learning)教学模式的实施方案。此外,通过协方差分析与无监督学习的统计技术,可检测两种教学模式之间的差异,从而根据与行为模式、学习表现及满意度相关的多种变量明确其有效性。数据可视化亦有助于理解学习过程中的定性特征。这些数据将帮助教师依据教学过程的具体情境,制定更有效的PBL方法实施策略。因此,本方案提供了丰富的资源与材料,以支持教师在电子化学习和混合式学习教学方法中有效实施PBL教学法。
基于项目的学习方法的特点
如今,各个领域的专业人员在多种领域(如环境领域)面临由全球化带来的众多(技术、社会政治和经济方面的)挑战1。这些问题影响着疾病的全球传播,从而导致资源减少、贫困加剧,并要求人们承担起建设可持续社会的责任1。卫生专家具备潜力和技能,能够通过大规模推进护理策略和技术,促进社区的可持续发展,同时为改善人们的生活质量作出贡献2。联合国在其可持续发展目标(SDGs)中强调,需要所有国家积极参与,共同应对这些挑战1。卫生专业人员的工作与许多提出的目标密切相关。因此,培养医疗卫生专业学生的教育工作者必须采用有效的教学方法,帮助学生获得应对这些新挑战所需的核心能力1,2。
在现有的各种教学方法中,基于项目的学习(PBL)3 是一种突出的方法,有助于学生发展出安全、有效地应对未来职业挑战所需的能力3。PBL 是一种创新的教学方法,通过转变教与学的过程,使学生成为自身学习的主体,从而克服了传统教学方法的局限性。这种转变有助于学生在真实生活情境中获得解决问题的能力4。PBL 的实施基于教师提出研究问题5,并将这些问题融入与学科相关的实际情境中。学生需以协作小组的形式解决问题。其最终目标是通过小组合作完成任务或解决问题,从而获得知识(包括概念性、程序性和态度性知识)6。
这种方法起源于教育学和建构主义心理学领域,并从这些起源逐步被应用于不同学科6。然而,该方法的实施可能受到教育资源和基础设施不足的影响,因此有时会采用一种混合模式,将传统教学与基于项目的学习(PBL)相结合7,8。然而,这些模式在学习体验方面已显现出一定的局限性1。因此,开发能够指导并促进这些方法使用与解读的教学方案显得尤为重要。此外,近年来,PBL 方法已通过虚拟学习平台——学习管理系统(LMS)9——得以实施,这种形式被称为在线项目式学习(OPBL)10。
面向健康科学领域大学生的基于项目的学习方法
该方案对于帮助教师应用这些教学方法并解读教学与学习过程中产生的结果具有重要意义9。该方案可应用于从基础教育到高等教育的各个阶段,并可根据不同的心理、生理及社会经济条件进行调整11。本文所述方案主要针对健康科学领域的大学生。该教学模式以教师设计的项目为核心组织学习活动,教师作为初始引导者,在此框架下,学生则成为自身学习过程的中心11。这一方法是一种积极、全面且具有建构性的学习方式,有助于学生掌握与其未来职业实践密切相关的基础能力(概念性、程序性和态度性)4,12。
通过结合多种学习方法,激发学生在概念性知识和程序性知识方面的认知与元认知能力的发展4,13,14,这些能力有助于学生培养批判性思维、增强学习动机,并在决策和解决问题过程中实现自主性13。然而,该教学方法成功实施的关键之一在于,教师所设计的项目必须与实际应用直接相关,同时应在提供最低限度初始指导的基础上,赋予学生自主解决问题的自由度4,9。这意味着教师需要明确定义用于评估学生能力的工具,并向学生说明将用于指导基于问题的学习(PBL)设计及评估其实施效果的评价标准15,16。此外,学生通过与同伴合作,参与辩论以学会论证并增强表达的自信,从而发展沟通能力和团队协作技能4,16。
大学生的主要目标是通过应对教师设置的挑战来“学会学习”,从而促进这些能力的获得14(这些能力将在学生未来的职业生涯中得以应用)。采用该教学方法的结果表明,其有助于激发学生在学习和解决实际问题过程中的自主性4。该方法的另一优势在于,其在帮助学生掌握能力方面尤为有效,特别是在健康科学领域的在线教学和混合式学习(b-Learning)中17,18,19。由于新冠疫情(COVID-19)的影响,这一点变得尤为重要20,21。
基于项目的学习(PBL)的常见要素可总结如下:(1)首先向学生讲解与项目相关的概念(在在线教学环境中,可采用翻转课堂的学习模式);(2)明确并分析项目计划;(3)开展支持性理论的回顾,并制定有助于理解研究对象的计划;(4)提出解决问题的目标和问题;(5)构建可能的解决方案,并评估其中最具可行性的选项;(6)实施这些解决方案;(7)报告结果;(8)进行批判性反思,提供反馈,并对整个过程进行评估,包括提出新的问题;(9)通过展示成果来完成整个过程4,6,13。
还应注意,并非所有学生对这种教学方法的反应都相同。在学习过程中参与更积极、批判性思维能力更强以及人际关系技能更佳的学生通常能取得更好的学习效果22。此外,习惯于传统学习方法的学生可能会感到挫败。因此,从项目初期就应向学生明确工作规则以及各项目阶段实施的时间安排8。如上所述,基于问题的学习(PBL)已在健康科学类学位课程中得到广泛应用,文献中存在大量支持其有效性的证据18,23,24。然而,已有研究指出一些有待改进的方面,主要涉及临床技能研讨会以及在科学界推广相关经验的问题25,26。
该方法学对于实习比例较高的专业似乎效果更佳(例如护理学与医学、职业治疗学相比) 与 心理学或营养学3此外,近期研究建议通过不同学位课程之间的联合培训项目实施基于问题的学习(PBL)方法,以在真实情境中开展互动实践,其目标是获得跨学科和多学科能力。27,28然而,要良好地实施此类教学方法,教师必须具备相应的资质,同时学生必须针对临床实践发展出批判性和发散性思维,尤其是在健康科学领域。3,15,18,29.
实施过程中的另一个重要方面是需要评估学生对基于问题的学习(PBL)教学方法的满意度,并分析他们提出的改进建议19,30,31。更具体而言,有研究报道,作业治疗专业的学生认为该教学方法对其学习至关重要,因为它使他们能够学习如何解决未来职业生活中将面临的类似问题,从而增强了学习动机31。类似地,一项始于1993年的纵向研究评估了作业治疗专业学生中采用PBL混合模式的教学效果,结果表明学生对小组学习在今后职业实践中的作用持非常积极的看法7。另一项针对作业治疗专业学生的研究发现,学生对该教学方法的满意度很高,原因是学生认为这种学习方式有助于他们通过实践获取知识,并能够在未来的工作中做出恰当应对13。
总之,在健康科学课程中采用基于问题的学习(PBL)方法对培养学生的职业能力至关重要。多项研究已指出了应遵循的步骤,以优先实施干预措施并设计教学材料,从而实现有效且令人满意的教学效果。因此,对学生的学习过程进行监测,以尽早发现或预测可能出现的学习问题并及时干预,具有重要意义。应采用教育数据挖掘(EDM)和混合方法分析技术进行监测,其基本原理将在下文讨论。
教育数据挖掘技术
当在电子学习或混合学习教学模式中使用学习管理系统(LMS)时,系统会生成一系列日志或日志文件,记录学生与教师的每一次交互。这些日志是学习行为的证据,可利用教育数据挖掘(EDM)或学习分析(LA)32 技术进行分析。这些技术使教师能够了解学生互动的存在情况、互动的频率以及互动的质量33。特别是,EDM 技术有助于发现学生的学习行为模式及其交互特征4。EDM 技术可用于研究不同的用户画像35,36(面向学生或面向教育工作者的画像)。
最终目标是为教学提供反馈,评估课程内容结构,分析在学习过程中有效的要素,对学生类型进行分类,并确定学习指导与监控方面的需求。这有助于确定每位学生最常见的学习模式及错误频率,进而用于制定最合适的教育应对策略。教育数据挖掘(EDM)技术的用途之一是监控学生的学习过程,通过辅导提供适当帮助。via EDM 技术包括监督学习技术(预测或分类技术)37 和无监督学习技术36(聚类技术)38。在包含主动教学方法(如基于问题的学习,PBL)的教学过程中应用 EDM 技术,已被证明对于研究个体学生行为以及协作小组中的学生行为非常有效10。
计算机辅助定性分析技术的应用
在过去的二十年中,定量与定性技术,或二者的结合,已被应用于所谓混合方法的研究中39。在处理复杂的分析问题(例如监测学生的学习行为)时,采用混合方法进行数据分析尤为有效。这些方法能够将定性数据(例如调查中开放式问题的学生反馈)转化为可分析的定性数据,并利用多种数据可视化技术对数据进行分析40。多种计算机辅助定性数据分析软件(CAQDAS)可用于促进数据的转换与分析过程41。
通过基于问题的学习(PBL)教学方法、学习行为分析、教育数据挖掘(EDM)以及基于计算机的定性分析技术的流程概述如图1所示。

图1:基于项目的学习(PBL)工作流程及教育数据挖掘(EDM)与计算机辅助定性分析技术的应用。 在e-Learning与b-Learning教学环境中,应用EDM与文本挖掘技术进行数据采集与处理。缩写:PBL = 基于项目的学习;EDM = 教育数据挖掘;DB = 数据库;e-Learning = 在线课程;b-Learning = 混合式课程(线上与线下课程结合)。 请点击此处查看此图的放大版本。
本研究提出了三个研究问题: RQ1健康科学专业学习作业治疗的学生,其学习成果和满意度是否存在显著差异,取决于是否实施基于问题的学习(PBL)教学方法? 通过 在线学习与混合学习:考虑学生先前知识的影响? RQ2:所发现的参与者聚类是否与教学模式(电子学习 vs. 混合学习)相关的学习成果、学习行为及感知满意度相匹配? RQ3:采用不同教学模式(e-Learning 与 b-Learning)时,学生对基于问题的学习(PBL)方法改进的建议是否存在差异?
本方案可供医疗保健领域的教师使用,也可根据需要调整后用于其他知识领域的学生。
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本方案的实施符合西班牙布尔戈斯大学生物伦理委员会(编号:IO 03/2022)的程序规定。在参与研究之前,受访者已充分了解研究目的,并签署了知情同意书。其参与未获得任何经济补偿。
1. 受试者招募
表1:样本特征。 两组样本的特征(年龄、性别)(e-Learning教学方法组与b-Learning教学方法组)。缩写:e-Learning = 在线课程;b-Learning = 混合式课程(线上与线下课程结合);M年龄 = 平均年龄;SD年龄 = 年龄标准差。请点击此处下载该表格。
2. 实验步骤
表2:先验知识问卷13。 先验知识问卷中的开放式与封闭式问题。请点击此处下载该表格。
表3:基于项目的学习(PBL)满意度量表13。 来自PBL满意度量表的开放式与封闭式问题。缩写:PBL = 基于项目的学习。请点击此处下载该表格。

图 2:单名学生在 UBUVirtual 平台上的行为分析。 该热图展示了学生在虚拟学习平台上所执行的行为。请点击此处查看此图的放大版本。

图3:UBUVirtual平台中所有学生行为的分析。 针对学生在虚拟学习平台上完成任务情况的学习行为分析。请点击此处查看该图的放大版本。

图 4:学生在 UBUVirtual 平台小组中的行为分析。 针对虚拟学习平台上学生在工作小组中的学习行为,分析其与任务完成情况之间的关系。请点击此处查看此图的放大版本。
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本研究招募了98名参与者,均为年龄在21岁至56岁之间的本科作业治疗专业学生(表1)。该方案在布尔戈斯大学经过两个学年的测试。方案的实施情况总结见表4。
表4:基于项目的学习协议在大学生中的应用总结。 缩写:LMS = 学习管理系统。请点击此处下载该表格。
第一个研究问题(RQ1)如下:采用问题导向学习(PBL)教学法与否,是否会对健康科学专业学习作业治疗的学生的学习成果和满意度产生显著差异? 通过 在线学习与混合学习:考虑学生先前知识的影响?
如表5所示,在深入阐述(LOEPBL)得分方面存在显著差异,e-Learning组得分较高。b-L...
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本研究得出结论,教学模式(电子学习 vs. 混合学习)可能影响基于问题的学习(PBL)中不同要素的结果17,18。在未来的研究中,将进一步深入探讨这一方面,以验证其他专业(特别是健康科学类课程)的学生是否也呈现相同的模式,因为这正是本方案所关注的主题。相比之下,在总体学习成果或学生对教学方法的满意度方面并未发现差异。这一结果与其他研究的结果一致4,13,14,15,18,29。
总之,采用基于问题的学习(PBL)教学方法已被证明在提升学生学习效果和学习动机方面均有效,这与其他...
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本研究中所展示图像和视频的录制授权文件已附上。
还附有一个在PBL教学中应用的实践假设模型(参见补充材料附录3:案例研究示例)。作者声明不存在任何竞争性财务利益。
本研究是西班牙科学与创新部 2020 年 I+D+i 项目 - RTI B 类资助的研究项目 "SmartLearnUni" 的一部分,项目编号:PID2020-117111RB-I00。作者还衷心感谢布尔戈斯大学健康科学专业学生的合作,特别是攻读作业治疗和护理学学位的学生们。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Atlas.ti v.9 | Atlas.ti | ||
| Orange v. 3.30 | Orange | ||
| SPSS v.24 | SPSS | ||
| UBUVirtual | UBU |
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