以科研為導向的設計性實驗在“臨床微生物學檢驗技術” 實驗課教學中的應用與研究

羅慈雁，肖光文，羅曉東，楊亞利，蔡國雄，陳美任

1.嘉應學院醫學院附屬醫院，廣東梅州 514031;2.嘉應學院醫學院，廣東梅州 514031

《國家教育事業發展“十三五”規劃綱要》[1]要求高?！皠撔滦?、復合型、應用型和技術技能型人才培養比例顯著提高，人才培養結構更趨合理”和“引導鼓勵學生積極參與創新活動和創業實踐，強化畢業論文、畢業設計的創新創業導向，開展創新創業競賽，營造創新創業校園文化”。 2018年以來各高校積極開展了 “大學生創新創業訓練計劃”和“創新創業大賽”活動，活動初期嘉應學院醫學院附屬醫院(下稱本院)學生存在報名不積極，參與人數少，即使少數的報名者也存在實驗設計不合理、實驗設計可行性低，實驗創新性較差等問題。其主要原因是學生存在科研基礎薄弱，文獻閱讀量少，創新精神不夠和團隊協作性差等問題有關[2-3]，除此以外還和學校實驗條件有限，教師本身總體創新能力弱和學科限制比較僵化等有關[4]。目前以科研為導向的教學模式在醫學各學科如藥理學實驗[5]、口腔醫學[6]、微生物學[7]、基礎醫學機能實驗[8]等教學中取得良好的教學實踐成果。以科研為導向的教學模式，以學生為主體，學生針對科研主題整合知識，通過查閱文獻資料—設計實驗方案—實施實驗—完成論文的序列鍛煉，達到了培養學生自主學習，實踐創新和建立良好科研思維的目的，從而受到廣大醫學生的歡迎。為了拓實學生的科研基礎，培育教師創新性教學團隊，本院以創新和應用能力培養為核心，以設計性、自主性、綜合性實驗為提升手段，以實現培養出高素質、創新型檢驗醫學人才的最終目標，整合學院有限的實驗室資源，打破學科的限制，在醫學檢驗技術專業“臨床微生物學檢驗技術”實驗課程中開展了以科研為導向的設計性實驗教學的改革與研究，現將實施情況報道如下。

1 研究方法與實施措施

1.1研究對象 參與此次實驗教學改革研究的為本院2017級醫學檢驗技術專業的2個班級，共106人，其中男46人，女60人。同時選取本院2016級醫學檢驗技術專業2個班級，共103人，其中男45人，女58人作為對照，兩個年級學生的所學課程完全相同，在年齡、性別等人口信息方面的資料的差異沒有統計學意義，具有可比性。

1.2醫學檢驗技術專業學生對以科研為導向的設計性實驗開展需求的問卷調查 以“微信”問卷的形式分別已經完成《臨床微生物學檢驗技術》課程學習的2016級學生和即將開始學習的2017級學生展開調查，了解所有學生對以創新為導向的設計性實驗的需求和參與意愿。

1.3教學改革方案及實施過程 在開學后的第2、第4周以學術的形式開展“怎樣做好課題的選題及寫好開題報告”及“本科生怎樣寫好一篇合格的學術論文”兩次講座；在第6～11周和第13～18周，本研究開展了兩次以科研為導向教師僅提供選題方向、學生自主選題并設計實驗方案的設計性實驗，其選題分別為“環境中的微生物”和“細菌的耐藥”。具體的實施過程如下：按照4～5人/組，兩個班級共計24個實驗小組；分別在第5周和第12周布置設計性實驗的選題方向，要求學生用2周左右的時間通過查閱文獻和小組討論的形式認真選題并每組設計課題實驗方案，形成開題報告和PPT文檔，利用2學時實驗課進行PPT匯報及開題答辯，教師篩選一個實施課題并進行修改完善；利用4學時實驗課(不能完成部分利用課余時間)由學生按照方案進行自主實驗，收集并規整全班獲得的有效實驗數據，讓每個學生根據實驗情況和最后的實驗數據完成課題論文，最后由教師用2學時就整個實驗過程和論文寫作中出現的問題進行總結和分析。開題答辯環節由5名專業教師組成答辯小組，在答辯過程中就相關問題與學生展開討論，指出學生實驗設計中的亮點和缺陷。5名教師結合開題報告和PPT答辯情況對每個組的選題創新性、實驗設計合理性和開題報告格式等3個方面分別按照百分制進行評分，實驗完成情況的評分由該組監督和指導教師給出分數，同時等學生論文完成后，通過集體備課的形式對每組學生論文的背景是否緊扣關鍵詞和創新點、實驗方法是否合理、實驗數據處理是否正確、討論分析是否合理和論文整體格式等5個方面分別按照百分制進行評分。記錄2個班所有24組兩次設計性實驗的所有環節的成績，5名教師給出的評分采用去掉最高分和最低分，取平均分保留1位小數的方式計入研究評分。

1.4學后問卷調查 對參與教學改革的學生在學期末《臨床微生物學檢驗技術》課程結束后再以“微信”問卷調查的形式，了解所有學生對本院開展的以創新為導向的設計性實驗的意見和評價。主要設置問題如下：(1)在以科研為導向的設計性整合實驗中，你認為幾名教師參與授課最為合適？(A 2～3名；B 4～5名)；(2)在以科研為導向的設計性整合實驗中，你認為一次實驗安排多少學時較為合適？(A 6～8學時；B 10～12學時)；(3)根據本院的教學任務，你認為在“臨床微生物學檢驗技術”中，安排幾次以科研為導向的設計性整合實驗較為合適？(A 1次；B 2次) ；(4)你是否認同在其他專業科中，也開展以科研為導向的設計性整合實驗？(A認同；B 不認同)；(5)對于在醫學檢驗技術專業新設立一門以科研為導向的設計性整合實驗課程的設想，你是否認同？ (A認同；B 不認同)。

1.5教學改革年級和對照年級畢業論文質量評估 收集并篩查出所有涉及微生物研究方向的2016和2017級醫學檢驗技術專業學生的畢業論文的初稿，隱去學生的姓名和年級等信息，由5名專業教師對其選題創新性、背景是否緊扣關鍵詞和創新點、實驗設計合理性、實驗數據處理能力、討論分析能力和論文整體格式等分別按照百分制進行評分。 對5名教師的評分采用去掉最高分和最低分后，取平均分保留1位小數的方式計入研究評分。

2 結 果

2.1醫學檢驗技術專業學生對以科研為導向的設計性實驗開展需求的問卷調查情況 兩個年級共發放問卷調查表共209份，回收209份，回收率為100%；在問題(1)、(2)、(3)上兩個群體的答案均無統計學意義(均P>0.05)，見表1；在問題(4)上，即將學習群體認為自己面臨的主要障礙為“自己的知識儲備及實驗設計能力”(34.0%)和“自己和同學完成實驗和論文的團隊協作能力”(32.1%)的居高，而完成學習群體則以選“學院的實驗條件”(35.0%)為最高，兩個群體在“以科研為導向的設計性整合實驗最可能面臨的障礙” 的主要來源這個問題的回答上差異有統計學意義(χ2=11.542，P=0.009)，見表2；在問題(5)上，完成學習群體在4個選項上選擇率均低于即將學習群體，但僅選項“C 與同學一起完成實驗的能力”兩組之間差異有統計學意義(χ2=6.514,P=0.012)，見表3。

表1 醫學檢驗技術專業學生對《臨床微生物學檢驗技術》課程中開展以科研為導向的設計性實驗的需求(%)

表2 學生認為開展基于創新能力培養的設計性整合實驗最可能面臨的障礙的主要來源[n(%)]

表3 學生自認為參與設計性整合實驗最需要提高的能力(%)

2.2實施教學改革年級兩次設計性實驗的成效及比較 在兩個選題方向上，大部分的同學們都能主動去查閱文獻，認真地對實驗路線去進行設計，兩次實驗中24個實驗組均完成了實驗設計的開題報告并派代表以PPT形式匯報。根據“學生選題有一定創新性、邏輯性、合理性”和本院實驗室實際條件下的可行性等角度，最終分別篩選并確定了“部分公共場所水中嗜肺軍團菌污染狀況分析”和“美羅培南與亞胺培南誘導鮑曼不動桿菌耐藥的效率及穩定性的差異及對其他抗菌藥物靈敏度的影響”兩個選題開展實驗，全部24組學生均按要求完成其指定的試驗內容并完成了論文。本文對前后兩次設計性實驗從實驗設計、實驗完成、論文寫作等環節的一些相關指標進行了評分，從評分情況來看，第2次設計性實驗的所有評分指標均高于第1次，兩次實驗之間分別在實驗設計環節的選題創新性、實驗設計合理性和開題報告格式，以及論文寫作環節的背景是否緊扣關鍵詞和創新點、實驗方法是否合理、實驗數據處理是否正確和討論分析是否合理等方面的評分差異均有統計學意義(P<0.05)，見表4和表5。

表4 學生小組前后兩次設計性實驗實驗設計環節和實驗完成情況評分的比較(分，

表5 學生小組前后兩次設計性實驗論文寫作環節評分的比較(分，

2.3學后問卷調查反饋情況 共發放問卷調查表共103份，回收103份，回收率為100.00%。在問題(1)中，認為4～5名教師參與授課最為合適的占84.5%(87/103)；在問題(2)中，認為一次實驗安排10～12學時較為合適的占76.7%(79/103)；在問題(3)中，在“臨床微生物學檢驗技術”中，安排1次以科研為導向的設計性整合實驗較為合適的占72.8%(75/103)；在問題(4)中，認同在其他專業科中，也開展以科研為導向的設計性整合實驗的占92.2%(95/103)；在問題(5)中，認同在醫學檢驗技術專業新設立一門以科研為導向的設計性整合實驗課程的設想占93.2%(96/103)。

2.4教學改革年級和對照年級畢業論文質量評估情況 在涉及微生物研究方向的醫學檢驗技術專業學生畢業論文初稿中，2017級論文初稿在6個論文質量評價指標的評分上均高于2016級，其中背景是否緊扣關鍵詞和創新點、討論分析是否合理以及論文整體格式上，差異有統計學意義(均P<0.05)，見表6。

表6 兩個年級涉及微生物研究方向的畢業論文初稿質量的比較(分，

3 討 論

從嘉應學院醫學檢驗技術專業學生對在《臨床微生物學檢驗技術》課程中開展以科研為導向的設計性實驗的需求的問卷調查中可以看到，不管是完成該課程學習的還是即將進入該課程學習的該專業學生對開展以科研為導向的設計性實驗均有很高的認可度和認同率(均超過90.0%)，表明這類實驗教學改革對于該專業的學生來說是歡迎的，學生表現出了積極的態度，這也為本研究順利完成實驗教學改革的探索樹立了信心。在對兩個群體學生開展基于創新能力培養的設計性整合實驗最可能面臨的障礙的調查中，兩個群體的調查結果存在差異，完成學習的群體主要表現出對學院實驗條件和對指導教師的擔憂，他們是更了解教學情況的群體，因此為了確保實驗教學改革的順利進行，本教學組向學院申請了更多的教學資源和年輕師資力量的支持。即將學習的群體主要表現為對自身知識儲備和實驗設計能力和團隊協作能力的擔憂，這讓筆者在課程設計中，前幾周的理論教學中先期引入了兩次以問題為導向的教學方法的教學嘗試，分別在“細菌耐藥性檢測”學習中拋出了“鮑曼不動桿菌對碳青霉烯的耐藥機制及其檢測”的問題，在“醫院內感染”學習中拋出了“微生物在醫院環節中的分布及對消毒劑的抗性”的問題。該模式的引入可以引導學生學會查閱文獻，自主就相關主題對其內容進行梳理和總結[9-10]。另外本文還就有關實驗開題報告和論文的寫作利用課外時間進行了講座，其主要目的是加強學生在實驗設計和論文寫作方面的能力。

從前后兩次以科研為導向的設計性實驗學生各項指標的評分來看，第2次所有評分指標均高于第1次，特別是實驗設計環節的選題創新性、實驗設計合理性和開題報告格式，以及論文寫作環節的背景是否緊扣關鍵詞和創新點、實驗方法是否合理、實驗數據處理是否正確和討論分析是否合理等幾個方面的評分明顯提高了，另外在對參與教學改革的學生涉及微生物研究方向的畢業論文初稿的質量的一些指標上分析也明顯好于沒有參加教學改革的學生，這些都表明通過多次這種以科研為向導的設計性實驗的開展，可以明顯提高學生們的實驗設計和論文寫作的水平，這與在一些醫學類其他學科進行的類似研究的結論是相似的[11-12]。

為了了解已經參加本次教學改革學生對教學改革的一些建議，為在以后本專業學生中延續和推廣教學改革成果，本教學組在學期末再次就相關問題設計了問卷調查表。從調查情況來看，4～5名教師參與設計性實驗的授課被更多的學生所接受，這也許是因為多幾個教師參與其中特別是這些教師來自不同領域，在開題報告的答辯中可以從不同的角度與學生的實驗設計展開討論，學生能了解更多知識，實驗過程及論文寫作過程中在也能受到更多的指導。從教師的角度來看，設計性實驗中，學生雖然處于主體地位，但確保完善的實驗方案、順利地完成實驗、論文的批改以及給學生實驗過程形成性評價都是需要較多的人力的。一次設計性實驗安排10～12學時更能受到學生們的歡迎，這也是實驗過程中教師的體會，在原本的8節課里，開題報告的答辯只有2節課的安排，但實際過程中12組的答辯4節課的時間都是偏緊的，學生們的查閱文獻、小組討論等都是課外安排沒有占用課時，實驗過程中實際也占用了學生較多的時間，所以對于一次以科研為導向的設計性實驗8學時是不夠的。正因為這類設計性實驗可能要占用較多的時間，而為了確保教學大綱的教學內容的順利完成，可能安排一次設計性實驗更加被學生所接受。

高層次醫學檢驗的創新型人才是指能夠靈活運用交叉學科知識來解決未來醫學領域中的前沿性問題，能夠面對“技術應用水平提升”和“臨床知識視野拓展”等多重挑戰的綜合性人才[13-14]。本院的實踐情況也表明以科研為導向的設計性實驗的教學改革對于提高學生創新性實驗的設計能力、論文寫作能力，拓展醫學知識的視野和提升學生自主學習能力的效果是較為明顯的，但在一門課程中開展這樣的教學手段確是永遠不夠的，因此在其他課程中特別是其他專業課程中也開展此類實驗，或者以此為基礎形成一門“檢驗醫學整合實驗”的課程，可能有重要的意義。從本研究對參與該教學改革的學生問卷調查來看，筆者的設想也是受到同學們歡迎的。