環境衛生學綜合設計性實驗教學改革和探索

梁瑞峰,楊守林,劉海芳,張志紅,白劍英,張紅梅,夏 娜,秦小江,范 曄

(山西醫科大學公共衛生學院，山西 太原 030001)

環境衛生學是預防醫學的重要分支學科，也是一門理論性和實踐性均較強的應用型學科。實驗教學是環境衛生學教學的重要環節，也是加深學生對環境衛生學理論知識的理解，培養基本操作技能，提升綜合素質的重要途徑，在整個教學過程中占有非常重要的地位[1]。然而，目前多數醫學院校環境衛生學實驗教學仍采用教師講授實驗內容，學生根據教師講授按部就班進行實驗操作的傳統教學方式，既不利于培養學生的動手能力和分析解決問題能力，也不能很好地滿足當今社會對預防醫學專業創新人才的需求。綜合設計性實驗在創新性人才培養過程中起至關重要的作用[2]，對培養醫學生獨立思考能力、綜合設計能力，充分發揮學生的創新能力和主觀能動性，提高學生實踐能力等具有十分重要的作用[3]。教育部《普通高等學校本科教學工作水平評估指標體系》(A級)規定“有綜合性、設計性實驗的課程占實驗課程總數的比例≥80%”[4]。為滿足社會對創新型醫學專業人才的需求和進一步提高環境衛生學實驗課教學效果，本研究分別采用傳統教學法和綜合設計性實驗教學法對預防醫學專業學生實驗教學進行比較研究。

一、研究對象

山西醫科大學公共衛生學院2013級預防醫學專業7個班共219學生。

二、研究內容和方法

(一)研究內容。

對照組傳統驗證性實驗“空氣中總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulates, TSP)、二氧化硫(Sulfur dioxide, SO2)濃度測定”。實驗組基于上述實驗設計的綜合設計性實驗“山西醫科大學迎澤校區空氣中TSP、SO2濃度測定與分析”的教學效果等進行評價。

(二)研究方法。

教師在講授大氣衛生理論課時，將實驗教學的內容、改革目的及思路向學生說明，采用整群隨機抽樣將學生分為實驗組(1班、5班)和對照組(2班、3班、4班、6班和7班)。實驗教學由環境衛生學教研室教師以班為單位，按每5～6名學生為一個實驗組形式開展。

實驗組采用綜合設計性實驗教學法，具體步驟如下：(1)學生分工。各班班長和學習委員根據實驗需要及學生特長將本班學生分成若干組(分別負責實驗方案設計、實驗準備、實驗操作、數據分析和質量控制、撰寫報告)，組內學生既分工明確又相互配合；(2)方案制定。各組學生通過查閱文獻、集體討論，制定實驗方案，教師以問題為導向指導學生對方案進行討論、修改，形成本班實驗方案；(3)實驗準備。負責相同實驗環節的學生按照實驗方案選擇實驗儀器并校準，配制實驗用試劑，確定采樣點和采樣時間；(4)實驗操作。課前進行預實驗并確定最終方案，正式實驗時以組為單位，按每名成員負責一個實驗環節，所有學生全程參與的模式進行實驗；(5)報告撰寫。以組為單位對實驗數據進行分析討論并撰寫報告；(6)效果評價。采用考試(總分20分，其中：單選題6分，多選題6分，簡答題4分，論述題4分)和調查問卷對學生實驗設計能力、操作能力、分析解決問題能力、協作能力、實驗效果及意愿等進行評價。在整個實驗教學過程中，教師僅就個別疑難問題進行指導。對照組采用“教師講授—學生操作—學生書寫報告—教師審閱報告”的傳統實驗教學法進行實驗教學，采用與實驗組相同的方法進行教學效果評價。

(三)統計分析。

采用SPSS 22.0統計軟件對數據進行分析，計量資料比較采用t檢驗，等級資料比較采用Mann-Whitney U Test，檢驗水準為0.05。

三、研究結果

(一)兩組學生基本情況。

實驗組64人，收回問卷62份(男生問卷15份，女生問卷47份)，有效問卷回收率96.88%。對照組155人，收回問卷155份(男生問卷37份，女生問卷118份)，有效問卷回收率100%。兩組學生無性別差異(χ2=0.003,P=0.960)。兩組學生本實驗前一學期期末成績排名無統計學差異(χ2=5.860,P=0.210)(見表1)。

表1 兩組學生本實驗前一學期期末成績排名比較(n)

(二)兩組學生實驗相關知識的成績比較。

實驗組學生單選題得分、多選題得分、簡答題得分、論述題得分和總分均顯著高于對照組(P<0.05)(見表2)。

表2 兩組學生實驗相關知識的成績比較

(三)兩組學生環境衛生學實驗課改革意愿的比較。

與對照組相比，實驗組學生更希望進行改革(U=3510.000,P=0.001<0.05)(見表3)。

表3 兩組學生環境衛生學實驗課改革意愿的比較(n)

(四)兩組學生參與綜合設計性實驗的態度比較。

與對照組相比，實驗組學生更愿意參與綜合設計性實驗，具有統計學差異(U=3938.000,P=0.025<0.05)(見表4)。

表4 兩組學生參與綜合設計性實驗的態度比較

四、討 論

環境衛生學實驗不僅擔負著向學生傳授環境衛生學知識、驗證相關理論和掌握實驗技能的重任，且在提高學生分析解決問題能力，培養嚴謹務實態度，掌握科學思維方式，養成優良科學作風和協作精神，自覺探索真理等方面具有十分重要作用[5]。然而，傳統環境衛生學實驗教學采用驗證性實驗教學模式，只注重學生的實驗技能，忽視了對其綜合素質及創新能力等的培養，已不能滿足社會對環境衛生人才的要求[6]。綜合設計性實驗是給定實驗目的和條件，由學生應用已學理論知識及實驗技能，自行設計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗器材、擬定和實施實驗操作，分析實驗結果并撰寫報告的教學模式[7]，在專業人才培養過程中占有舉足輕重的地位，已成為培養專業素質和創新思維的關鍵性教學環節之一[8]。預防醫學專業開設綜合設計性實驗，既是進一步提高醫學生創新能力和綜合素質的基本要求，也是醫學教育改革面臨的艱巨任務[3]。本研究采用考試和問卷調查方式對傳統實驗教學法和綜合設計性實驗教學法的教學效果進行了比較。研究發現，在學情一致的情況下，實驗組學生對實驗相關知識的掌握程度明顯優于對照組，且教學效果明顯提升，與陳道俊等研究結果一致[9]。而且，綜合設計性實驗更有利于學生了解科研過程、培養科研思維、提高創新能力和增強團隊協作等，這可能與實驗組學生參與從實驗設計到報告撰寫的全部過程，對科研活動理解更加深刻有關。此外，實驗組學生更希望進行實驗改革，也更愿意參加綜合設計性實驗，可能與綜合實驗能大大提高學生的實驗興趣和參與度有關。

綜上所述，綜合設計性實驗教學法是一種值得在環境衛生學實驗教學中推廣應用的教學方法。但是，如何克服綜合設計性實驗所需時間較長,實驗設計復雜，涉及知識點多，難度較大等特點有待進一步研究。