以問題為導向的衛生檢驗實驗課程教學

陳朝瓊， 趙 丹， 羅曉明， 劉 新， 毛 俐

（成都醫學院公共衛生學院，成都610500）

0 引 言

衛生檢驗的主要工作內容為檢測分析環境介質（食品、水、土壤等）和生物材料（血液、尿液等）中的微生物和化學指標，為研究環境與健康提供依據［1］。衛生檢驗是疾病預防控制的眼睛，在保障人群健康方面發揮著重要作用［2-4］，例如在抗擊新冠病毒疫情過程中，衛生檢驗專業人員是疾病預防控制中心、醫院冠狀病毒檢測分析工作的主力軍。

衛生檢驗畢業生主要去向有疾病預防控制中心、檢驗檢疫局、食品藥品監督所、第三方檢測機構等［5］，這些崗位不僅需要學生具有較強的實驗操作能力，同時還應具備較強的自主探索能力［6-9］。在衛生檢驗專業學生的培養過程中，專業課的實驗學時占50%以上［6］。盡管近幾年各高校都積極嘗試實驗課教學方法的改革，但由于學生學習習慣、教師教學團隊建設不足等方面的原因，以問題為導向的教學方法、翻轉課堂、綜合性開放性實驗的開展非常有限，以教師為中心仍然為主流。學生按部就班完成實驗，在大量的實驗訓練的基礎上，雖然具備一定的動手操作能力和觀察能力，但自主探索能力、獨立解決問題的能力弱［10-12］。鑒于以上情況，本文提出以問題為中心的實驗教學，將“教”為主變為以“學”為主，培養學生的探索精神。

農田土壤Cd 污染影響糧食安全，農田土壤及食品中Cd含量檢測是實踐工作的重要項目之一。因此本文以微波消解原子吸收光譜法測定農田土壤Cd 含量為例，講述以問題為導向的實驗教學，為檢驗專業的實驗教學做一點探索。

1 實驗材料與方法

1.1 儀器與材料

ETHOS T C微波消解系統（意大利MILESTON）；TAS-986 型火焰原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。1 mg／mL Cd 標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；土壤標樣GSS-3（地球物理地球化學勘查研究所）。HNO3（70%）、HClO4（72%）、H2O2（30%）、HF（38.3%）、HCl（37%）均為優級純，實驗用水均為去離子高純水。樣品為某市農田土壤，風干后碾磨過100 目尼龍篩，待測。

1.2 消解及分析測試

消解的步驟見表1。原子吸收分光光度計的分析條件為：燈電流為2 mA、光譜帶寬為0.5 nm、乙炔流量為1 100 mL／min、燃燒器高度為5 mm。

表1 傳統實驗教學與以問題為導向的實驗教學設計比較

1.3 檢測結果的評價

精密度：每個小組做4 個平行樣品，每種消解體系得到12 個測量值，計算精密度。

回收率：每小組稱取0.3 g土壤標樣GSS-3，消解和分析步驟與樣品分析相同，計算回收率。

2 結果與討論

2.1 教學設計

表1 已展示了傳統教學和以問題為導向的教學設計比較。以問題為導向的教學設計中，可根據教學目標和實驗課時等具體條件，選擇部分問題開展課堂探索，其余問題可利用消解等待時間、課后、或開放創新拓展實驗等來完成。如將酸消解體系對檢測結果的影響作為課堂探索實驗，可分組采用不同酸體系，再進行比較。1 ～3 組采用酸體系1：HNO3∶HCl∶HF ＝6∶1∶1（方法1），4 ～6 組采用酸體系2：HNO3∶HClO4＝7∶1（方法2），7 ～9 組采用酸體系3：HNO3∶H2O2∶HF ＝6∶1∶1（方法3）。

傳統實驗教學中，微波消解和冷卻需要1 h，而在這段時間里未安排學習任務，部分同學開始聊天玩手機，課堂時間利用率不高；另一方面，學生對實驗結果的準確性、可靠性缺乏思考，對實驗過程提不出問題，對實驗原理及關鍵技術一知半解。而在以問題為導向的實驗教學中，學生能充分利用空隙時間，能進行有效的小組內分工，在查閱資料解決問題的過程中不斷產生新的疑問，提高了學習主動性和積極性。

2.2 課堂探索實驗（不同消解體系的比較）

各實驗組完成樣品的測試后，統計數據，并進行分析比較（見表2）。樣品和質量控制標樣的測量值均表現為方法3 ＞方法1 ＞方法2（F ＝106.5，P ＜0.05）。方法3 的精密度（1.1%）優于方法1（3.8%）和方法2（9.7%）。方法3 的回收率為96.7%，而方法1 和2的回收率均小于90%.由此可見，方法3 的準確度和精密度均達到分析要求，檢測質量可靠，因此最佳消解體系為HNO3∶H2O2∶HF ＝6∶1∶1。

觀察消解后的樣品發現，方法2 消解后的樣品沉淀最多。盡管HNO3和HClO4強氧化性，但對硅酸鹽的消解效果差，沉淀中可能有部分Cd＋，所以測量結果偏小，偏差大。方法3 和方法1 中有HF，HF能有效消解硅酸鹽，所以消解液中沉淀少，相對偏差小。與方法2 相比，方法3 的H202分解產生的高能態活性氧，能大大提高消解能力，因此獲得很好的回收率和精密度，因此HNO3∶H2O2∶HF ＝6∶1∶1為最佳消解體系。農田土壤樣品的分析值為（1. 37 ±0. 015）mg／kg。根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018），樣品分析值于農用土壤污染篩選值0.3 mg／kg 和風險管控值2 mg／kg 之間，說明該農產品可能存在不符合農產品質量安全的標準的風險，原則上應該采取園藝調控和替代種植等措施。得出此結論的前提是樣品要有代表性，因此要注意采樣設計。

表2 3 種消解體系的比較

2.3 實驗報告及考核

實驗考核點見表3，包括了實驗前、實驗過程以及實驗后的全過程綜合評價，在課堂上及時反饋學生的問題，探索形成性評價，引導學生深入學習和思考。形成性評價是對學生學習過程中的表現、所取得的成績、所反映出的情感、態度、策略等方面的發展做出的評價，是對學生學習全過程觀察、記錄、反思而做出的發展性評價［13-14］，讓學生了解自己的學習狀況并及時調整學習策略，激勵學生學習，幫助學生有效調控自己的學習過程，使學生獲得成就感，增強自信心，主動探索［15］。

表3 實驗考核

3 結 語

以微波消解原子吸收光譜法測定農田土壤Cd 含量為例，介紹了以問題為導向的實驗教學。教師通過設置問題或者引導學生提出問題，引導學生主動探索，將“教”為主轉變為“學”為主。與傳統教學相比，學生能充分利用空隙時間，能進行有效的小組討論、互助，提高了學習主動性和積極性。在實驗探索中，學生通過比較不同酸體系消解后檢測結果及可靠性的評價，更能領會選擇HNO3∶H2O2∶HF 的理由和檢測質量評價的重要性，知識的掌握更深入和系統。通過對實驗全過程的綜合評價和及時反饋，幫助學生有效調控自己的學習過程，使學生獲得成就感，增強自信心，主動探索。