Руководство по обучению на основе проектов для студентов, изучающих медицинские науки: анализ с интеллектуальным анализом данных и качественными методами

Характеристика проектной методологии обучения
В настоящее время специалисты в различных секторах сталкиваются с многочисленными (техническими, социально-политическими и экономическими) проблемами, возникающими в результате глобализации в различных сферах, таких как окружающая среда¹. Эти проблемы влияют на глобальное распространение болезней, тем самым уменьшая ресурсы, увеличивая бедность и требуя ответственности за создание устойчивых^{обществ1}. Эксперты в области здравоохранения обладают потенциалом и навыками для обеспечения жизнеспособности сообществ путем широкомасштабного продвижения стратегий и методов ухода, внося при этом вклад в улучшение качества жизни людей². Организация Объединенных Наций подчеркнула необходимость решения этих проблем при активном участии всех стран в достижении ее Целей в области устойчивого развития (ЦУР) ¹. Деятельность медицинских работников может быть увязана со многими из предложенных целей. Поэтому те, кто готовит студентов-медиков, должны приобрести педагогические подходы, которые помогут студентам получить компетенции, которые позволят им столкнуться с этими новыми вызовами ^1,2.

Среди различных существующих педагогических методологий проектное обучение (PBL)³ выделяется как методология, которая помогает студентам развивать компетенции, которые им понадобятся для безопасного и эффективного решения будущих проблем своих профессий³. PBL – это инновационный педагогический подход, который преодолевает ограничения традиционных методологий путем преобразования процесса преподавания-обучения, чтобы сделать студентов главными действующими лицами их собственного обучения. Это изменение помогает учащимся приобрести навыки решения проблем в реальных контекстах⁴. PBL основан на том, что учитель создает исследовательские вопросы⁵ , которые включены в практические сценарии, связанные с дисциплиной. Студенты должны решать проблемы в совместных группах. Конечной целью является приобретение знаний (концептуальных, процедурных и поведенческих) посредством групповой работы при решении задачи или проблемы⁶.

Этот подход возник в области образования и конструктивистской психологии, и с тех пор он был адаптирован к различным дисциплинам⁶. Однако на реализацию этой методологии может повлиять нехватка образовательных ресурсов и инфраструктуры, и из-за этого иногда используется гибридная модель, сочетающая традиционное обучение с PBL ^7,8. Однако эти модели продемонстрировали ограничения в процессе обучения¹. По этой причине важно разработать педагогические протоколы, которые направляют и облегчают использование и интерпретацию этих методологий. Кроме того, в последние годы методология PBL была реализована через виртуальные учебные платформы – Системы управления обучением (LMS)⁹ – в так называемом онлайн-обучении на основе проектов (OPBL)¹⁰.

Проектная методология обучения для студентов университетов в области медицинских наук
Протокол важен для оказания помощи учителям в применении этих методологий и интерпретации результатов, возникающих в процессе преподавания и обучения⁹. Протокол может использоваться от начала школьного образования до высшего образования и может быть адаптирован к различным психическим, физическим и социально-экономическим условиям¹¹. Представленный протокол ориентирован на работу со студентами университетов в области наук о здоровье. Модель обучения основана на организации обучения вокруг проектов, подготовленных учителем, который служит начальным стимулом, и из этой структуры ученик становится основным фокусом собственного обучения¹¹. Этот подход является активным, всеобъемлющим и конструктивным способом приобретения студентами базовых компетенций (концептуальных, процедурных и поведенческих), которые тесно связаны с их будущей профессиональной практикой ^4,12.

Методы обучения объединены для стимулирования приобретения когнитивных и метакогнитивных компетенций, связанных с концептуальными и процедурными знаниями ^4,13,14, все из которых способствуют развитию у студентов критического мышления, повышению мотивации к обучению и автономии в принятии решений и решении проблем¹³ . Однако одним из ключей к успешному применению этой методологии является то, что проекты, которые готовит учитель, должны быть напрямую связаны с реальной практикой, и студентам должна быть предоставлена автономия в том, как они подходят к проблемам на основе минимальных первоначальных руководящих принципов ^4,9. Это означает, что учителя должны четко определить инструменты оценки компетенций студентов и дать им рекомендации относительно критериев оценки, которые будут использоваться для формирования PBL, а также для оценки того, насколько хорошо оценка выполнена ^15,16. Кроме того, студенты извлекают выгоду из сотрудничества со своими сверстниками, чтобы научиться спорить и быть напористыми через дебаты, тем самым развивая навыки общения и командной работы ^4,16.

Основной целью для студентов университетов является «научиться учиться», решая задачи, которые учитель ставит перед собой, чтобы облегчить приобретение этих компетенций¹⁴ (которые впоследствии будут реализованы в будущей трудовой жизни студентов). Результаты использования данной методологии свидетельствуют о том, что она поощряет самостоятельность в обучении и решении практических задач⁴. Дополнительным преимуществом этой методологии является то, что она очень эффективна в оказании помощи студентам в приобретении компетенций, особенно в области наук о здоровье, в онлайн-обучении и смешанном обучении (b-Learning)17,18,19. Это стало особенно важным из-за пандемии COVID-19^20,21.

Общие элементы PBL можно резюмировать следующим образом: (1) во-первых, концепции, связанные с проектом, объясняются студентам (в онлайн-учебных средах можно использовать перевернутый опыт обучения); (2) план проекта определен и проанализирован; (3) проводится обзор подтверждающей теории и составляется план, помогающий понять объект исследования; 4) предлагаются цели и вопросы для решения проблемы; 5) формулируются возможные решения и оцениваются наиболее жизнеспособные варианты; (6) эти решения реализованы; 7) сообщаются результаты; (8) проводится критическое размышление, предоставляется обратная связь и оценивается процесс, включая предложение новых вопросов; и 9) процесс завершается представлением работы ^4,6,13.

Следует также иметь в виду, что не все студенты одинаково реагируют на этот тип методологии. Студенты, которые более активно участвуют в их обучении, те, кто более критичен, и те, кто имеет лучшие навыки межличностных отношений, как правило, достигают лучших результатов²². Также возможно, что студенты, которые привыкли к традиционным методологиям обучения, могут чувствовать разочарование. Вот почему студентам должны быть предоставлены четкие правила работы и график реализации этапов проекта с начала⁸. Как отмечалось выше, PBL широко используется в степенях в области медицинских наук, и есть обширные доказательства, подтверждающие это в ^{литературе} 18,23,24. Однако были выявлены некоторые аспекты, которые можно было бы улучшить, которые связаны с семинарами по клиническим навыкам и распространением опыта в научном ^{сообществе 25,26}.

Эта методология, по-видимому, имеет лучшие результаты для степеней с более высокой долей стажировок (например, сестринское дело против медицины, трудотерапия по сравнению с психологией или питанием)³. Кроме того, недавние исследования предложили внедрить методологию PBL через совместные учебные проекты между различными степенями для работы над взаимодействием в реальных контекстах. Цель будет заключаться в приобретении многодисциплинарных и междисциплинарных компетенций ^27,28. Однако, чтобы хорошо реализовать этот тип методологии, преподавательский состав должен быть квалифицирован для ее реализации, а студенты должны развивать критическое и дивергентное мышление в отношении клинической практики, особенно в случае наук о здоровье 3,15,18,29.

Другим важным аспектом внедрения является необходимость оценки удовлетворенности студентов методологией обучения PBL и анализа их идей по улучшению 19,30,31. Более конкретно, сообщалось, что студенты трудотерапии нашли эту методологию важной для их обучения, поскольку она позволяет им научиться решать проблемы, аналогичные тем, с которыми они столкнутся в своей профессиональной жизни, что повышает их мотивацию³¹. Аналогичным образом, лонгитюдное исследование, начавшееся в 1993 году, в котором гибридная модель PBL оценивалась у студентов трудотерапии, показало, что у студентов были очень положительные мнения о групповом обучении для их будущей профессиональной практики⁷. Другое исследование на студентах трудотерапии показало высокую степень удовлетворенности методологией. Это связано с тем, что студенты думают, что этот способ обучения помогает им приобретать знания на практике и позволяет им адекватно реагировать в своей будущей работе¹³.

Таким образом, использование методологии PBL в курсах медицинских наук является ключом к приобретению студентами профессиональных компетенций. В различных исследованиях указывались шаги, которые необходимо предпринять для приоритизации мероприятий и разработки материалов для достижения эффективного и удовлетворительного обучения. Поэтому очень важно контролировать процессы обучения студентов, чтобы обнаружить ранние или потенциальные проблемы с обучением и решить их. Для мониторинга следует использовать методы интеллектуального анализа образовательных данных (EDM) и смешанные методы анализа, основные основы которых обсуждаются ниже.

Образовательные методы интеллектуального анализа данных
Когда LMS используются в моделях обучения e-Learning или b-Learning, создается серия журналов или файлов журналов, которые фиксируют каждое из взаимодействий учащихся и учителей. Эти журналы свидетельствуют о поведении при обучении и могут быть проанализированы с использованием методов EDM или Learning Analytics (LA)³². Эти методы позволяют учителю узнать, какое взаимодействие со студентом существует, сколько существует взаимодействия и каково качество взаимодействия³³. В частности, методы EDM облегчают обнаружение моделей поведения студентов в процессе обучения и их взаимодействий⁴. Методы EDM могут быть использованы для изучения различных профилей^35,36 (ориентированных на студентов или ориентированных на преподавателей).

Конечная цель состоит в том, чтобы обеспечить обратную связь для обучения, оценить структуру содержания курса, проанализировать элементы, которые были эффективными в процессах обучения, классифицировать тип студентов и определить потребности в руководстве и мониторинге обучения. Это помогает определить наиболее распространенные модели обучения каждого учащегося и частоту ошибок, которые затем могут быть использованы для адаптации наиболее подходящих образовательных ответов. Одна из вещей, для которой могут быть использованы методы EDM, – это мониторинг процессов обучения студентов, чтобы предложить соответствующую помощь через наставничество. Методы EDM включают методы контролируемого обучения (методы прогнозирования или классификации)³⁷ и методы обучения без присмотра³⁶ (методы кластеризации)³⁸. Было показано, что использование методов EDM в учебных процессах, которые включают в себя активные методологии обучения, такие как PBL, очень эффективно для изучения индивидуального поведения студентов и поведения студентов в совместных группах¹⁰.

Применение компьютерных методов качественного анализа
В последние два десятилетия количественные и качественные методы, или их комбинация, применялись в исследованиях в так называемых смешанных методах³⁹. Использование смешанных методов анализа данных особенно полезно при решении сложных задач анализа, таких как мониторинг учебного поведения студентов. Использование этих методов позволяет преобразовывать качественные данные, такие как отзывы учащихся из открытых вопросов в опросе, в качественные данные и анализ данных с помощью различных методов визуализации данных⁴⁰. Для облегчения преобразования и анализа данных⁴¹ может использоваться различные компьютерные (или вспомогательные) программы для качественного анализа данных (CAQDAS).

Краткое изложение процедуры обучения с помощью методологии PBL, анализа обучающего поведения, использования EDM и компьютерных методов качественного анализа показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Работа PBL и использование методов EDM и компьютерного качественного анализа. Сбор и обработка данных с применением методов EDM и интеллектуального анализа текста в учебных средах электронного обучения и b-Learning. Сокращения: PBL = проектное обучение; EDM = интеллектуальный анализ образовательных данных; DB = база данных; электронное обучение = онлайн-классы; b-Learning = смешанные классы (онлайн и физические занятия). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

В этом исследовании были поставлены три исследовательских вопроса: RQ1: Существуют ли значительные различия в результатах обучения и удовлетворенности студентов медицинских наук, изучающих трудотерапию, в зависимости от того, реализуется ли методология PBL через электронное обучение по сравнению с b-Learning, учитывая влияние предыдущих знаний студентов? RQ2: Совпадают ли найденные кластеры участников с результатами обучения, поведением обучения и воспринимаемым удовлетворением в зависимости от модальности обучения (электронное обучение против b-learning)? RQ3: Отличаются ли предложения студентов по улучшению методологии PBL в зависимости от модальности преподавания, электронного обучения и b-Learning?

Следующий протокол может использоваться учителями в здравоохранении, а также может быть изменен для работы со студентами в других областях знаний.