探索式教学模式在研究生生物医学大型仪器课程中的应用和评价

孙海丹，郭正光，周 军，骈红茹，杨明珠，王 欣，郑 直

(中国医学科学院基础医学研究所 北京协和医学院基础学院 中心实验室，北京 100005)

在生物医学大型仪器理论与实验(简称大型仪器)课程开展的过程中，开创性地采用基于实验的探索式教学(inquiry teaching，IT)模式，主要过程包括：提出研究问题、引导质疑、讨论交流、实验检验论证和得出实验结论。希望通过这种新型的教学模式提高学生的学习兴趣、增强教学效果、拓展“大型仪器的教学功能、掌握科研方法与科研思维、引导学生将临床问题转化为研究问题，服务于科研和临床。本研究通过尝试开展几项IT小实验，总结其设计、实施、效果等，同时采用问卷调查的方式，在北京协和医学院2017级和2018级研究生的“大型仪器”教学过程中，评价学生对探索式教学法的需求，以期了解该教学模式的可行性，以及能否对教与学起促进作用。经过2年的实践和探索、调整和改进，取得了较为完整的方案，现总结如下。

1 对象与方法

1.1 对象

通过大型仪器授课和考核平台，对北京协和医学院基础学院学位课程阶段的2017级和2018级硕士生和博士生发放问卷。遵循知情同意、自愿参加的原则，问卷不记名，共发放问卷69份(2017年，32份，回收32份；2018年，37份，回收37份)，其中有效问卷69份。

1.2 方法

1.2.1 数据收集：问卷共27个题项，15个是关于探究式教学的题项(15/27,55.6%)，采用Likert5度量表计分。完全不符合、不太符合、不确定、比较符合、完全符合分别计为1～5分。问卷内容分4个维度(创新思维1～8题；学习习惯9～14题；创新思维培养的需求15～23题；教学效果24～27题)。其中23个题项内容为正向命题，4个题项内容为反向命题。本调查采用2018年的37份问卷，即共回收有效问卷37份，其中有3份问卷21-27题由于学生作答个人因素，为缺省值。

1.2.2 自主课题：学生根据兴趣自主选择课题，自愿组合成3个小组，每组限报10人，共进行5个课题的研究(每学期课程限3个课题)。自主课题有：“不同粒径金纳米颗粒的合成及其应用”“SNP分析芯片技术”“蛋白质组学中样本肽段制备和分析方法的优化”“q-PCR进行ACE基因插入/缺失多态性基因分型”“SP3方法在蛋白质组学微量样本制备中的应用”。指导教师提出课题备选范围、提供部分参考文献、组织学生根据现有研究进展情况和自己的想法自主设计方案；经讨论和修改后确定执行方案，如果学生实验设计不能有针对性的解决问题时，老师提供备选方案，并组织学生进行实施；针对实验中出现的现象和结果进行小组讨论，还对探索性课题进一步的研究方向进行讨论。课程中的自主课题整体设计(图1)。

图1 自主课题的整体设计和执行方案Fig 1 Design and perform of the experiments proposed by students

1.3 统计学分析

2 结果

探索式教学的评价本项目以3年选修课程的学生作为研究对象，以结业考试和调查问卷相结合的方式完成了课程评估。

2.1 问卷信度

问卷整体信度良好(α=0.852)，各题项对整体信度系数并无显著负面影响。

2.2 问卷分析

问卷的4个维度与中间值比较，总体均有显著性差异(P<0.001)(表1)。创新思维维度调查结果，除第3题外，其余均表明有显著性差异(P<0.001)(表2)。学习习惯维度调查结果表明所有项目均有显著性差异。创新思维培养需求维度调查结果，除2个题项，其余均表明有显著性差异。教学效果维度调查结果表明，均有显著性差异(表3)。分析问卷各维度相关系数(表4)表明创新思维培养需求与是否有创新能力的相关系数最小，无统计学意义。说明学生对创新思维能力的培养需求是普遍的，与其能力无关；同时也提示学生解决实际问题的能力参差不齐，其维度相关性明显不一致。

表1 各维度总体调查结果Table 1 Survey of evaluating dimensions of inquiry teaching method

表2 创新思维维度调查结果Table 2 Survey evaluating dimension of innovative thinking

表3 教学效果的调查结果Table 3 Survey evaluating dimension of results in teaching

表4 问卷各维度相关系数Table 4 Survey evaluating dimensions of the correlation coefficient about four classifications

2.3 探究式教学实验的完成

针对设置的IT实验，基于自愿参加原则，探究式实验分别在2017级和2018级研究生选学本课程的部分学生中开展，其中2018年参与率为51.7%(15/29)。通过提出问题、文献调研[1-3]、引导质疑、设计方案、独立操作、检验结论和讨论交流等环节，在指导教师的带领下，学生撰写了实验设计并实施了教学实验。其中17人参与后续实验环节。通过探究式实验，学生独立操作，能顺利完成实验过程。例如“SP3方法在蛋白质组学微量样本制备中的应用”实验，2018年的6名同学在经过2次讨论和设计，分别提出其能否应用于血液、尿液等常见临床样本、与被广泛采用的超滤膜法相比是否有时间优势等4个问题。经过2人为1小组的合作分别进行实施，结果显示SP3能够基本达到常规方法的鉴定水平、时间却能够缩短且所需尿液样本量减少、能够应用于血液样本、酸化与否对实验结果没有影响。通过该实验对临床研究有了初步认识，并发挥主观能动性完成实施，而且本次采用SP3方法分析尿液样本尚属首次，为该方法大规模检测临床样本提供了借鉴，具有实际贡献，学生感觉很有意义。

3 讨论

传统的教育方式，老师灌输致使学生死记硬背，缺少解决问题的实际能力，动手能力差。针对这一问题，在 “生物医学大型仪器理论与实验”课程建设中，以了解技术的应用，促进其在科研的推广为宗旨，提出课堂实验中实施全新的基于实验的IT模式，又称发现法、研究法。其指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念(形成长期合作项目)。在探索式教学的过程中，学生的主体地位、自主能力都得到了加强[4-7]。

反思过程中的成绩和问题将为后期课程设置中扬长避短，将进一步优化课程提供借鉴。本研究采用问卷调查评价学生对IT模式的需求，了解该教学法的可行性和能否对教与学起促进作用。问卷显示学生对课程的内容设置，教学效果是肯定的；学生对创新思维培养的需求高度一致，说明有强烈的提高创新思维的愿望。但问卷分析也提示，学生着手解决问题能力存在较大差异。由于专业背景、入学前的学校、学历的不同，因此存在较大学习能力差异可以理解；问卷显示“创新思维培养的需求”与“学习习惯”无相关性，提示该课程未来在设置上要有针对性，实验设置有难易之分，区别对待。

探索性教学设立秉承原则是不偏向科研课题，而应是结果可控的探究性实验，学生自己设计过程，实验结果未知且各异，可共享讨论。该实验利用课余时间，2018级2名学生因为与自己研究时间冲突、文献调研过程中感觉该技术与自己后期研究关系不大，在第一阶段退出。反思这一现象，学生在未来科研过程中会遇到课题适合与否的情况，因为兴趣不在而放弃是正常现象和正确的选择，可以继续寻找能更好激发其主观能动性和创造性思维的科学问题；另外建议将探究性实验安排在正式课程时间中，并设置广泛选题方向。

志谢：感谢首都经济贸易大学外国语学院孙桐博士在对本文的问卷内容设计、数据统计分析和撰写中的指导。