探索式教學(xué)模式在研究生生物醫(yī)學(xué)大型儀器課程中的應(yīng)用和評價

孫海丹，郭正光，周 軍，駢紅茹，楊明珠，王 欣，鄭 直

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院 中心實驗室，北京 100005)

在生物醫(yī)學(xué)大型儀器理論與實驗(簡稱大型儀器)課程開展的過程中，開創(chuàng)性地采用基于實驗的探索式教學(xué)(inquiry teaching，IT)模式，主要過程包括：提出研究問題、引導(dǎo)質(zhì)疑、討論交流、實驗檢驗論證和得出實驗結(jié)論。希望通過這種新型的教學(xué)模式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強教學(xué)效果、拓展“大型儀器的教學(xué)功能、掌握科研方法與科研思維、引導(dǎo)學(xué)生將臨床問題轉(zhuǎn)化為研究問題，服務(wù)于科研和臨床。本研究通過嘗試開展幾項IT小實驗，總結(jié)其設(shè)計、實施、效果等，同時采用問卷調(diào)查的方式，在北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院2017級和2018級研究生的“大型儀器”教學(xué)過程中，評價學(xué)生對探索式教學(xué)法的需求，以期了解該教學(xué)模式的可行性，以及能否對教與學(xué)起促進作用。經(jīng)過2年的實踐和探索、調(diào)整和改進，取得了較為完整的方案，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 對象與方法

1.1 對象

通過大型儀器授課和考核平臺，對北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院學(xué)位課程階段的2017級和2018級碩士生和博士生發(fā)放問卷。遵循知情同意、自愿參加的原則，問卷不記名，共發(fā)放問卷69份(2017年，32份，回收32份；2018年，37份，回收37份)，其中有效問卷69份。

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)收集：問卷共27個題項，15個是關(guān)于探究式教學(xué)的題項(15/27,55.6%)，采用Likert5度量表計分。完全不符合、不太符合、不確定、比較符合、完全符合分別計為1～5分。問卷內(nèi)容分4個維度(創(chuàng)新思維1～8題；學(xué)習(xí)習(xí)慣9～14題；創(chuàng)新思維培養(yǎng)的需求15～23題；教學(xué)效果24～27題)。其中23個題項內(nèi)容為正向命題，4個題項內(nèi)容為反向命題。本調(diào)查采用2018年的37份問卷，即共回收有效問卷37份，其中有3份問卷21-27題由于學(xué)生作答個人因素，為缺省值。

1.2.2 自主課題：學(xué)生根據(jù)興趣自主選擇課題，自愿組合成3個小組，每組限報10人，共進行5個課題的研究(每學(xué)期課程限3個課題)。自主課題有：“不同粒徑金納米顆粒的合成及其應(yīng)用”“SNP分析芯片技術(shù)”“蛋白質(zhì)組學(xué)中樣本肽段制備和分析方法的優(yōu)化”“q-PCR進行ACE基因插入/缺失多態(tài)性基因分型”“SP3方法在蛋白質(zhì)組學(xué)微量樣本制備中的應(yīng)用”。指導(dǎo)教師提出課題備選范圍、提供部分參考文獻、組織學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有研究進展情況和自己的想法自主設(shè)計方案；經(jīng)討論和修改后確定執(zhí)行方案，如果學(xué)生實驗設(shè)計不能有針對性的解決問題時，老師提供備選方案，并組織學(xué)生進行實施；針對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果進行小組討論，還對探索性課題進一步的研究方向進行討論。課程中的自主課題整體設(shè)計(圖1)。

圖1 自主課題的整體設(shè)計和執(zhí)行方案Fig 1 Design and perform of the experiments proposed by students

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

探索式教學(xué)的評價本項目以3年選修課程的學(xué)生作為研究對象，以結(jié)業(yè)考試和調(diào)查問卷相結(jié)合的方式完成了課程評估。

2.1 問卷信度

問卷整體信度良好(α=0.852)，各題項對整體信度系數(shù)并無顯著負面影響。

2.2 問卷分析

問卷的4個維度與中間值比較，總體均有顯著性差異(P<0.001)(表1)。創(chuàng)新思維維度調(diào)查結(jié)果，除第3題外，其余均表明有顯著性差異(P<0.001)(表2)。學(xué)習(xí)習(xí)慣維度調(diào)查結(jié)果表明所有項目均有顯著性差異。創(chuàng)新思維培養(yǎng)需求維度調(diào)查結(jié)果，除2個題項，其余均表明有顯著性差異。教學(xué)效果維度調(diào)查結(jié)果表明，均有顯著性差異(表3)。分析問卷各維度相關(guān)系數(shù)(表4)表明創(chuàng)新思維培養(yǎng)需求與是否有創(chuàng)新能力的相關(guān)系數(shù)最小，無統(tǒng)計學(xué)意義。說明學(xué)生對創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)需求是普遍的，與其能力無關(guān)；同時也提示學(xué)生解決實際問題的能力參差不齊，其維度相關(guān)性明顯不一致。

表1 各維度總體調(diào)查結(jié)果Table 1 Survey of evaluating dimensions of inquiry teaching method

表2 創(chuàng)新思維維度調(diào)查結(jié)果Table 2 Survey evaluating dimension of innovative thinking

表3 教學(xué)效果的調(diào)查結(jié)果Table 3 Survey evaluating dimension of results in teaching

表4 問卷各維度相關(guān)系數(shù)Table 4 Survey evaluating dimensions of the correlation coefficient about four classifications

2.3 探究式教學(xué)實驗的完成

針對設(shè)置的IT實驗，基于自愿參加原則，探究式實驗分別在2017級和2018級研究生選學(xué)本課程的部分學(xué)生中開展，其中2018年參與率為51.7%(15/29)。通過提出問題、文獻調(diào)研[1-3]、引導(dǎo)質(zhì)疑、設(shè)計方案、獨立操作、檢驗結(jié)論和討論交流等環(huán)節(jié)，在指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生撰寫了實驗設(shè)計并實施了教學(xué)實驗。其中17人參與后續(xù)實驗環(huán)節(jié)。通過探究式實驗，學(xué)生獨立操作，能順利完成實驗過程。例如“SP3方法在蛋白質(zhì)組學(xué)微量樣本制備中的應(yīng)用”實驗，2018年的6名同學(xué)在經(jīng)過2次討論和設(shè)計，分別提出其能否應(yīng)用于血液、尿液等常見臨床樣本、與被廣泛采用的超濾膜法相比是否有時間優(yōu)勢等4個問題。經(jīng)過2人為1小組的合作分別進行實施，結(jié)果顯示SP3能夠基本達到常規(guī)方法的鑒定水平、時間卻能夠縮短且所需尿液樣本量減少、能夠應(yīng)用于血液樣本、酸化與否對實驗結(jié)果沒有影響。通過該實驗對臨床研究有了初步認識，并發(fā)揮主觀能動性完成實施，而且本次采用SP3方法分析尿液樣本尚屬首次，為該方法大規(guī)模檢測臨床樣本提供了借鑒，具有實際貢獻，學(xué)生感覺很有意義。

3 討論

傳統(tǒng)的教育方式，老師灌輸致使學(xué)生死記硬背，缺少解決問題的實際能力，動手能力差。針對這一問題，在 “生物醫(yī)學(xué)大型儀器理論與實驗”課程建設(shè)中，以了解技術(shù)的應(yīng)用，促進其在科研的推廣為宗旨，提出課堂實驗中實施全新的基于實驗的IT模式，又稱發(fā)現(xiàn)法、研究法。其指導(dǎo)思想是在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的概念(形成長期合作項目)。在探索式教學(xué)的過程中，學(xué)生的主體地位、自主能力都得到了加強[4-7]。

反思過程中的成績和問題將為后期課程設(shè)置中揚長避短，將進一步優(yōu)化課程提供借鑒。本研究采用問卷調(diào)查評價學(xué)生對IT模式的需求，了解該教學(xué)法的可行性和能否對教與學(xué)起促進作用。問卷顯示學(xué)生對課程的內(nèi)容設(shè)置，教學(xué)效果是肯定的；學(xué)生對創(chuàng)新思維培養(yǎng)的需求高度一致，說明有強烈的提高創(chuàng)新思維的愿望。但問卷分析也提示，學(xué)生著手解決問題能力存在較大差異。由于專業(yè)背景、入學(xué)前的學(xué)校、學(xué)歷的不同，因此存在較大學(xué)習(xí)能力差異可以理解；問卷顯示“創(chuàng)新思維培養(yǎng)的需求”與“學(xué)習(xí)習(xí)慣”無相關(guān)性，提示該課程未來在設(shè)置上要有針對性，實驗設(shè)置有難易之分，區(qū)別對待。

探索性教學(xué)設(shè)立秉承原則是不偏向科研課題，而應(yīng)是結(jié)果可控的探究性實驗，學(xué)生自己設(shè)計過程，實驗結(jié)果未知且各異，可共享討論。該實驗利用課余時間，2018級2名學(xué)生因為與自己研究時間沖突、文獻調(diào)研過程中感覺該技術(shù)與自己后期研究關(guān)系不大，在第一階段退出。反思這一現(xiàn)象，學(xué)生在未來科研過程中會遇到課題適合與否的情況，因為興趣不在而放棄是正?，F(xiàn)象和正確的選擇，可以繼續(xù)尋找能更好激發(fā)其主觀能動性和創(chuàng)造性思維的科學(xué)問題；另外建議將探究性實驗安排在正式課程時間中，并設(shè)置廣泛選題方向。

志謝：感謝首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)外國語學(xué)院孫桐博士在對本文的問卷內(nèi)容設(shè)計、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和撰寫中的指導(dǎo)。