輔大醫學系
鄒國英講座教授
葉炳強教授、葉建宏教授、裴馰教授

醫學生的知識架構與診斷策略的培育

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要成為一位有競爭力的醫師，必須學習專業知識、具有高階解決問題的能力以及適切的專業態度。在眾多的競爭力當中，尤以問題解決能力最為重要，因為一位醫師每天絕大多數時間都在為病患解決問題，並且要盡量避免誤判的情況發生。解決問題的能力和所需知識的量及網絡相關，亦與回憶及運用和解決問題相關知識的能力有關。[1]

Lemieux與Bordage界定了四種知識架構的模式[2]：

1. 知識不足(reduced) - 以很貧乏的知識分析問題，或無法用所學的知識分析問題或解決問題。
2. 知識凌散(dispersed)- 可以以基礎醫學知識解釋症狀或檢驗數據，但看不出不同群組症狀或數據間的相關性，或無法由各個症狀或線索看出診斷的方向、提出問題的解決方法。
3. 知識豐富(elaborated)- 可以將臨床症狀、解剖位置、病生理及疾病整合性的思考，而能對整體問題有一些了解。
4. 編譯知識(compiled)- 具有高度結構性且相關聯的知識，可以很快的認出其模式且做出診斷，可以由疾病的特性，快速的認出來。

學習者有四種不同的診斷推理策略[3-4]：

1. Guessing-對疾病的知識不足或凌亂而無法分析或做出診斷。
2. 2.Hypothetico-deductive reasoning-在決定最有可能的診斷之前，依照順序一次檢驗一個假說，直到做出診斷為止。
3. Scheme-inductive reasoning-使用關鍵線索區分診斷方向。
4. Pattern recognition-知識豐富、架構清楚，可以僅由數個主要關鍵線索即做出診斷。

許多研究診斷推理中組織架構的作用和教學方法，發現進階的知識架構有助於診斷策略的選擇，零散/豐富的知識允許假設演繹推理，而編譯過的知識允許Scheme 歸納推理的問題解決方式。[5]結構化資訊有助於專業的診斷(歸納推理和深入的切入問題)[6]，相較於假說演繹推理，使用模式辨別和Scheme 歸納推理較易獲得顯著的診斷成功率。模式辨別與較大的診斷成功率有所關聯，[7]

有關專家及解決問題方面的研究文獻發現：1.專家不僅是知識豐富，且具有相互連結架構清晰的知識網絡，且這些知識可以於需要時，實際運用於問題之解決。2.專家及初學者在解決問題時，兩者所採用的策略是不同的；初學者因知識不足多採用猜測或是假說演繹推理(Hypothetic-deductive reasoning)方法，而專家則是採用架構歸納推理(Scheme-inductive reasoning)或是模式辨認(Pattern recognition reasoning)方法解決問題。因此，欲成為一位勝任的醫師，醫學生必須具備足夠、相關、有用，且架構清晰的知識網絡，同時需要有效率且有效的臨床推理能力。這通常得經過數年不斷練習才能具有專家型的知識架構和推理能力，研究結果也支持臨床推理概念可以被系統化的學習。[6] 因此除了讓學生整合性的、自主性的學習基礎和臨床科學知識，醫學教育更應幫助學生建立一個協調且相互支持的概念網絡、專家型的知識架構和解決問題的能力，且應該教導學生哪種組織知識的策略，未來使用在臨床問題解決上是最有效率。

剩下的問題即為何時教導臨床問題之解決?臨床問題解決概念在學生進入醫學系學習基礎醫學知識的第一年就實施，可以使學生由基礎到臨床學習的過渡期更為順利。此外研究結果顯示先前的反向推理策略(backward reasoning strategies)的教導，會阻礙邁向專家所需的精緻的知識架構的形成，這也是建議越早學習有效臨床問題解決的理由之一。

不同的教學設計，可能會影響醫學生的知識架構與問題解決策略。因此，為增進醫學生畢業後的競爭力，深入探索目前醫學教育環境的現況，以了解醫學畢業生的臨床競爭力是否提升到預定目標就顯得是重要且關鍵的。

問題為基礎的學習(PBL)課程的特色在於藉由臨床教案整合性地學習基礎與臨床科學、小組討論及自我導向學習，它是結合成人學習原理的教學法，其主要目的為期望建構日後臨床執業時易於萃取及使用的知識、發展有效的臨床推理及自我導向學習能力，並提升學習動機。[8,9]然而，目前對於PBL是否對學生的想法及學習產生任何影響，仍有所疑慮，[10]而主要的疑慮在於不連貫及無效率地學習知識、採用假說演繹推理方法，及問題解決能力的轉移(transfer)有限。[11-12]

輔大醫學系的三、四年級課程，主要是以PBL方式學習大部份的基礎醫學知識及部份的臨床醫學知識。研究的結果顯示輔大醫學系學生在臨床實習時，其臨床醫學知識與其他學校學生比較不足，及較無能力建構所學知識的架構；但在臨床學習時之知識累積速度較快，此外，學生的主動學習態度、知識搜尋及簡報能力、與團隊精神方面獲得臨床老師及醫院醫師的肯定。[13]

文獻上用以強化PBL學習成效的方法有:使用概念圖(concept map)、PBL教案出現的順序參照概念圖、[14,15] PBL教案討論不強調問題的解決而著重在觀念的學習(revised model for case study), [16] 或是PBL教案討論之前先在家學習類似但較簡單的案例(structured tutorial), [17] 或是輔以e-learning。[18]

專家不僅具有豐富的知識，還知道這些知識該如何應用，[19]他們的知識是由圍繞的原則及與主題相關的抽象概念所組織起來的，每個分支點都會有一個明確的界線，經過好幾個分支點後，當可能的診斷數越來越少，使用假說演繹推理或是模式辨認方式做出問題的解決，此即為架構歸納推理。架構歸納推理與知識內容極為相關，是由一個Scheme所引導，每一個Scheme是針對每一個臨床表癥(Clinical Presentation, CP)發展而來的。[20] 臨床表癥課程（Clinical Presentation Curriculum）是加拿大卡爾加里大學醫學院(University of Calgary, Faculty of Medicine)在1994年開始推出的。從已有的研究資料顯示，在學習過程中使用專家發展出的Scheme，可以協助學生建構且持有＂expert-type＂的知識架構，可以促進學生深入學習、考試分數較高且提升正確診斷率。[20-22]

北美學校的研究結果可能因為文化、種族背景、學校教學環境、學校執行力等等的差異，並不能直接應用到台灣醫學系。因而我們近幾年的醫學教育研究探討在PBL教學環境下醫學生的知識架構及問題解決策略，並觀察此教學環境加入架構歸納學習法(scheme-inductive learning, SIL)後，學生的知識架構與問題解決策略是否能夠提升。SIL是幫助學生學習以較高階的觀念(如anion gap, Lower motor neuron disease… ) ，對病人常見的臨床問題有層次的搜集資訊，以做出病人問題的診斷或診斷方向，學習專家的思考模式。

輔大醫學系自101學年開始試行SIL的PBL單元有腎臟、神經運動及感染免疫單元。研究對象從五年級(腎臟領域)、六年級(神經領域)學生開始，之後為三年級(腎臟單元)、四年級(神經運動及感染免疫單元)的學生。

輔大醫學系臨床課程融入SIL的做法:

於核心課程請臨床老師簡介scheme架構中的重要觀念，分層介紹如何區分該層方向的線索，並介紹scheme下各疾病的重要病史、身體檢查及檢驗。並於病房實習時請種子老師以2-3個臨床案例帶學生演練臨床推理，以闡述scheme所帶出的思路。

PBL課程融入SIL(Si-PBL)的作法為：

1. 由PBL教案所涵蓋的臨床癥狀挑選CP。
2. 每一個CP發展一個scheme及運用scheme的教材。
3. PBL單元課程之始請臨床老師以大堂課方式將schemes介紹給學生，PBL其他的課程安排不變動。基礎老師上課時展示scheme，說明所講授的內容是要深入了解哪一部分的scheme所需的知識。
4. PBL小組討論：請小班導師鼓勵學生以scheme思維方式作Hypothesis generation、 列Need to know，或於小組討論到一段落時，請老師導引學生以scheme思維方式整理他們所查到的知識。
5. scheme wrap-up小組討論：利用一次的課，由專科老師以數個短的臨床案例，協助學生演練以scheme整合所學並在解決案例問題時逐步帶領學生的思路。

研究結果發現在以問題為基礎的學習及傳統的臨床教學下:

三、四年級的正確診斷率顯著提升，但三、六年級學生4-6星期後下降，而四、五年級的仍可維持一定的正確診斷率。三、四年級學生使用某種診斷策略進行臨床推理的增加，而五、六年級學生則沒有明顯的改變。三、四、五年級學生的知識架構類型以dispersed為主；僅六年級是以較高階的架構elaborated及compiled為主；課程學習之後三、四及六年級學生的知識架構有小幅度的增加，而五年級則沒有明顯改變。正確診斷率、診斷策略及知識架構和臨床領域及所測試的CP及題目的難易度相關。

在做臨床案例問卷訪談文稿質性分析時，發現以PBL方式學習的學生在進行臨床推理時，在知識較不足時會逐段由症狀做鑑別診斷或由檢驗數據以所學的基礎醫學知識推論，有時可以正確的推論出問題所在，但是無法整合性的看出病人的主要問題。而在課程學習之後會憑藉數個線索（如病史）即斷定為某一疾病，心中只有那一個診斷，不會使用所給的其他重要線索修正推理的方向。

在五、六年級實習課程融入SIL的教學，對於學習與其相關的病人問題(CP)，有約70%學生認為有助於提升學習的興趣，80%認為有助於所學知識的架構性與整合性，高達80-90%的學生喜歡加上SIL的臨床教學。研究資料之分析顯示加上SIL的臨床教學與傳統的相比較，在答題正確率上沒有差異，究其原因，可能因教學設計內容僅涵蓋四個CP，此可能會影響對其成效的評量。而對診斷推理策略及知識架構方面的影響，則和教學領域有關，五年級(腎臟領域)在診斷推理策略及知識架構上均未造成統計上之差異，而六年級(神經領域)則均有改善且可維持。

在四年級PBL課程導入架構歸納學習(Si-PBL)，對於學習與其相關的病人問題(CP)，有約35-50%學生認為有助於提升學習的興趣，60-70%認為有助於所學知識的架構性與整合性， 80%的學生喜歡加上SIL的PBL教學。而三年級在各面向的滿意度均較低。Si-PBL除可以保有PBL學習的優點(培育自我學習、人際互動、溝通表達能力、團隊精神等)，尚可以幫助學生的臨床推理思維。他的效果可能會受到臨床醫學領域、臨床表癥的複雜度及scheme的架構影響，需要對學生與老師有較多的說明與了解。在基礎臨整合學習期間即導入SIL是否比臨床學習期間導入SIL的成效更好，尚待進一步的研究。

References:

1. Eva K, Neville AJ, Norman GR. Exploring the etiology of content specificity: factors influencing analogic transfer and problem solving. Acad Med 1998;73:S1-5.
2. Bordage G. Elaborated knowledge: a key to successful diagnostic thinking. Acad Med 1994;69:883-5.
3. Elstein, AS, Shulman LS, Sprafka SA. Medical problem-solving: an analysis of clinical reasoning. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1978.
4. Gilhooly KJ. Cognitive psychology and medical diagnosis. Appl cogn psych 1990;4:261-72.
5. Harasym P, Tsai TC, Hemmati P. Current trends in developing medical students’ critical thinking abilities. Kaohsiung J Med Sci 2008;24:341-55.
6. Beck AL, Bergman DA. Using structured medical information to improve students' problem-solving performance. J Med Educ 1986;61:749-56.
7. Coderre S,Mandin H, Harasym PH, Fick GH. Diagnostic reasoning strategies and diagnostic success. Med Educ 2003;37:695-703.
8. Woodward CA, Ferrier BM. The content of the medical education curriculum at McMaster University: graduates’ evaluation of their preparation for postgraduate training. Med Educ 1983;17:54-60.
9. Barrow HS. A taxonomy of problem-based learning methods. Med Educ 1986;20: 481-6.
10. Patel VL, Groen GJ, Norman GR. Effects of conventional and Problem-based medical curricula on problem solving. Acad Med 1991;66:380-9.
11. Elstein, AS, Shulman LS, Sprafka SA. Medical problem-solving: an analysis of clinical reasoning. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1978.
12. Albanese MA, Mitchell S. Problem-based learning: a review of literature on its outcomes and implementation issues. Acad Med 1993;68:52-81.
13. Tsou KI, Cho SL, Lin CS, Sy LB, Yang LK, Chou TY, Chiang HS. Short-term outcomes of a near full PBL curriculum in a new Taiwan medical school. Kaohsiung J Med Sci 2009;25:282-93.
14. Shanley PF. Viewpoint: leaving the “Empty glass” of problem-based learning behind: new assumptions and a revised model for case study in preclinical medical education. Acad Med 2007;82:479-85.
15. Espey E, Ogburn T, Kalishman S, Zsemlye M, Cosgrove E. Revitalizing problem based learning: student and tutor attitudes towards a structured tutorial. Med Teach 2007;29:143-9.
16. Terry M. Stewart TM, MacIntyre WR, Galea VJ, Steel CH. Enhancing problem-based learning designs with a single e-learning scaffolding tool. Two case studies using challenge FRAP. Interact Learn Environ 2007;15:77-91.
17. Mandin H, Harasym P, Eagle C, Watanabe M. Developing a “clinical presentation” curriculum at the University of Calgary. Acad Med 1995;70:186-93.
18. Woloschuk W, Harasym P, Mandin H, Jones A. Use of scheme-based problem solving: an evaluation of the implementation and utilization of schemes in a clinical presentation curriculum. Med Educ 2000;34:437-42.
19. Glaser R. The role of knowledge. Am Psychologist 1984;39:93-104.
20. Coderre S, Mandin H, Harasym PH, Fick GH. Diagnostic Reasoning Strategies and Diagnostic Success. Med Educ 2003;37:695-703.
21. Barrow HS. A taxonomy of problem-based learning methods. Med Educ 1986;20:481-6.
22. Novak K, Mandin H., Wilcox E, McLaughlin K. Using a conceptual framework during learning attenuates the loss of expert-type knowledge structure. BMC Med Educ 2006;6:37.

第一屆亞太PBL大會會長鄒國英教授開幕致詞