陳朝瓊, 趙 丹, 羅曉明, 劉 新, 毛 俐
(成都醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院,成都610500)
衛(wèi)生檢驗的主要工作內容為檢測分析環(huán)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(huán)境與健康提供依據[1]。衛(wèi)生檢驗是疾病預防控制的眼睛,在保障人群健康方面發(fā)揮著重要作用[2-4],例如在抗擊新冠病毒疫情過程中,衛(wèi)生檢驗專業(yè)人員是疾病預防控制中心、醫(yī)院冠狀病毒檢測分析工作的主力軍。
衛(wèi)生檢驗畢業(yè)生主要去向有疾病預防控制中心、檢驗檢疫局、食品藥品監(jiān)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(wèi)生檢驗專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中,專業(yè)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?yōu)橐浴皩W”為主,培養(yǎng)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(yè)的實驗教學做一點探索。
ETHOS T C微波消解系統(tǒng)(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(yōu)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。
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(tǒng)實驗教學與以問題為導向的實驗教學設計比較
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。
表1 已展示了傳統(tǒng)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(chuàng)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(tǒng)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。
各實驗組完成樣品的測試后,統(tǒng)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(yōu)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(fā)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(tài)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(huán)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
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(tài)度、策略等方面的發(fā)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(fā)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
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?yōu)椤皩W”為主。與傳統(tǒng)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(tǒng)。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。