7种教学法对生理学教学效果影响比较:网状Meta分析

王朝亚 汪志好 张婵娟

1 安徽卫生健康职业学院 基础部,安徽 池州2 470002;2暨南大学 基础医学与公共卫生学院,广州510632

生理学是重要的医学基础课程之一,在医学教育领域中属于机能学范畴,主要介绍人体组织、器官正常功能和机制等内容[1]。近代,随着实验科学的兴起和物理学等基础学科的发展,生理学得到了长足的进步,逐渐分支出生物化学、免疫学等新学科,研究层次也从宏观层面逐步深入到分子水平。由于生理学教学内容随着学科发展越发复杂,涉及生理机能和机制原理等也越来越抽象和难以理解,传统教学方法已经不能适应现代生理课程教学需要,各种新的教学方法逐渐被生理学教师接纳和采用,如“翻转课堂”教学法、混合教学法和问题导向教学法等。与传统教学法(Lecture-based learning,LBL)相比,新教学法各有其独特的优势,如混合教学法采取线上线下教学模式,借助现代网络科技技术,突破教学时间和空间的限制,增加学生和教师交流时间,提高学生学习效率;“翻转课堂”教学法则颠覆传统课堂,让学生做课堂的主人[2]。目前不同教学法在生理学教学过程中的效果尚无定论,且极少有各种新教学法相互之间比较差异的研究。因此,本文采用网状Meta分析法,系统评价各种教学法对生理学教学的影响具有一定的必要性和教学意义。

网状 Meta分析(Network meta-analysis,NMA)是在传统Meta分析基础上演化而来的新型系统评价方法,可以对更多种类、更大数据量的文献研究进行荟萃分析[3]。相比传统Meta分析,网状Meta分析可以同时对多个不同干预因素进行相互比较,并对所有干预措施进行综合评价和排序分析,可以有效避免传统Meta分析证据链缺失、现有证据较少等问题。本研究采用网状Meta分析法,针对生理学教学中最常用的7种不同的教学方法进行系统评价,以期为科学、合理选择生理学教学模式和方法提供参考。

1 资料和方法

1.1 文献纳入与排除标准

1.1.1 纳入文献标准

①研究类型:随机对照实验(Randomized controlled trial,RCT);②研究对象:参与生理学授课普通高校学生;③干预措施:案例教学法(Case-based learning,CBL)、问题导向教学法(Problem-based learning,PBL)、研究式教学法(Research-based learning,RBL)、“三明治”教学法(Sandwich learning)、分组教学法(Team-based learning,TBL)、翻转课堂教学法(Flipped-class learning)、混合式教学法(Online and offline learning)和对照组采用传统教学法(LBL)对生理学教学效果相互比较研究。④结局指标:期末测验或考试均分和标准差(),采取百分制,不限制题型。

1.1.2 文献排除标准

①重复报告;②存在研究设计缺陷、文献质量差;③数据不完整、结局效应不明确;④统计学方法错误且无法修正,不能提供可供转化为OR(RR、率差、HR)及其95%可信区间,计量资料无法提供均数和标准差;⑤随机对照实验设计缺陷,如有条件选择实验对象、分配方案不完全符合随机性、结局指标组间基线差异较大等。

1.2 检索策略

计算机检索 Web of science、EMBASE、Pubmed、Medline、Cochrane library;中国生物医学文献数据库、中国知网、万方数据库、维普文献数据库等。检索时间为建库至2020年7月。采取布尔逻辑将主题词和自由词组合检索,Pubmed检索式:“physiology”AND“educate”OR“education”OR“teaching” AND “method” OR “way” OR“means”;中文检索式:“生理学”AND“专科”OR“本科”OR“研究生”AND“教学法”AND“随机对照实验”。对纳入的研究文献,根据引文追溯相关研究文献,并手动查阅纸质文献和学术会议记录,以扩大检索范围,获取更多文献信息。

1.3 文献筛选和资料提取

根据Cochrane Handbook(Version 5.1)标准[4]和纳入条件,由2名经过系统培训的研究者制定检索策略,检索相关数据库获取文献资料,初步阅读文献标题和摘要后,对检索文献进行简单筛查。符合纳入标准的文献,阅读其全文并提取资料。如有异议,则邀请第三者讨论解决问题。见图1。

根据研究需要,采取预先设计表格采集纳入文献资料,提取信息包括:文献基本信息(标题、作者和发表年份);研究对象基本特征(性别、年龄、样本量等);随机对照研究数据等。如纳入文献资料不完整,联系文章通讯作者解决。

1.4 文献质量评价

本文纳入文献由2名经过培训的独立人员完成,根据Cochrane 风险偏倚评价工具(Verson 5.1)[5]对纳入的文献进行文献偏倚评价,其主要内容包括:①是否产生随机序列;②是否分配隐藏;③是否对受试者和干预提供者实施盲法;④是否对结果评价者实施盲法;⑤结果数据是否完整性;⑥是否选择性结果报告;⑦其他偏倚等。采用Jadad量表评价文献质量。

1.5 统计学方法

采用Stata 14.0软件的mvmeta和network程序包构建网状Meta数据分析,采用Revman 5.4软件进行文献方法学质量评价,使用标准化均数差(standardized mean difference,SMD)作为效应量并计算95%可信区间(95% CI)。采用Bucher's法进行网状Meta分析。mvmeta和network 程序包是由White等[6]在Meta回归模型基础上开发并应用,其中mvmeta程序包主要应用于传统meta分析,network程序包应用于NMA。使用累积排序概率图下面积(Surface under the cumulative ranking,SUCRA)表示各个教学法干预生理学教学效果的最佳可能性[7]。根据预设检索策略,共计初步检索相关文献4 336篇,其中中文文献3 794篇,外文文献542篇。按照文献采集标准,最终纳入文献29 篇[8-36]。入选总样本量4 268人,其中男性2 357人,女性1 911人,平均年龄19.7岁,实验组生理学教学采用PBL等新教学法,对照组采取传统教学法。结局指标采用期末理论考试成绩。

2.2 纳入文献方法学质量评价

纳入研究的29篇文献中,均提及随机抽取研究对象,提及随机方法为随机数字表法有2项[13,16],提及随机编号牌法有5项[15,17-18,20,23]。纳入研究均未提及随机时是否双盲,也未提及盲法。纳入研究中有14 项提及统一授课老师和教材。测试方式均为闭卷,有3项提及试卷为随机抽取,有5项提及教师集中统一阅卷。纳入研究均未提及随访。见图1。

图1 偏倚风险评价结果比例

2.3 网状Meta分析结果

2.3.1 证据网络及贡献图

最终纳入29篇文献,7种生理学教学法,共计形成28个直接比较,均为双臂研究,包括PBL教学法、RBL教学法、Sandwich教学法、CBL 教学法、混合式教学法、“翻转课堂”教学法、CBL 教学法与传统教学法(LBL)的直接比较证据。网状图之间连线代表存在直接比较证据,无连线表示没有直接比较证据。见图2。

图2 网状关系图

2.3.2 不同教学法生理学教学效果的影响

本研究共计纳入29篇RCT 文献,涉及7种生理学教学法。网状Meta分析结果显示,在提高生理学教学效果方面,Sandwich 教学法、混合式教学法比传统教学法(LBL)更有优势;PBL 教学法、Sandwich教学法、TBL 教学法和混合式教学法比CBL教学法更有优势;Sandwich教学法、混合式教学法比PBL教学法更有优势;Sandwich教学法、混合式教学法比RBL 教学法更有优势;Sandwich 教学法比TBL教学法、“翻转课堂”教学法更有优势;混合式教学法比TBL 教学法和“翻转课堂”教学法更有优势。其他教学法组间比较差异无统计学意义(P＞0.05)。见表1、图3。

表1 各教学法对生理学教学效果影响的网状Meta分析结果

图3 网状森林图

2.3.3 SUCRA 累积概率排序

累积排序概率图下面积排序(SUCRA)是比较干预网状meta分析措施效果的重要方法,SUCRA 值越大表明,该教学方法对生理学教学效果的提升越明显。7种教学方法的SUCRA值排序为:Sandwich教学法＞混合式教学法＞TBL教学法＞“翻转课堂”教学法＞PBL教学法＞LBL教学法＞CBL教学法。见图4。

图4 各种教学法累积概率排序图

2.3.4 发表偏倚及敏感性分析

采用漏斗图评价本网状Meta分析纳入文献发表偏倚情况并绘制回归线,图形呈现不完全对称,表明可能存在发表偏倚状况。采用逐一剔除的方法对纳入文献进行敏感性分析,结果与未剔除之前基本一致,说明本次研究结果基本稳定,入选文献具有代表性。见图5。

图5 文献发表偏倚漏斗图

3 讨论

传统课堂教学讲授模式和教育体系主要以教师为课堂主体和引导者,通过教师讲授知识、学生听讲、思考的方式开展教育活动。这种模式能够以较少的教育投入,获得较大的教育成果,教育产出较高。在很长一段时间,都很适合中国这样的人口较多,缺乏教育资源的国家。随着社会发展和居民对教育质量的要求不断增高,这种传统教育模式的弊端逐渐显现出来,主要是教师主导化和权威化,忽视学生主体,导致学生缺少批判性思维,缺乏独立思考、分析和解决问题的能力。为弥补传统教学方法的不足,教育者在教学过程中,开始尝试新的教育方式和理念,并推广到教学实践中,如PBL 教学法、“翻转课堂”教学法等。

目前,针对生理学教学方法改革,教育工作者同样做了深入的研究,其研究成果主要集中在比较新教学法与传统教学法之间的差异,研究结果比较客观地反映出新教学法如PBL 教学法的优势。但大多数研究为教育者根据自身经验和学生反馈做的定性研究,缺乏客观、准确的随机对照研究。而多数定量研究与传统教学法进行比较,各个教学法之间缺乏比较。本研究创新点在于利用网状Meta分析方法,间接比较了各个教学法之间的优劣。间接证据比较表明,生理学教学过程中,混合式教学法、Sandwich教学法明显优于其他教学法,CBL教学法教学效果欠佳。研究热度和使用频率较高的PBL 教学法、“翻转课堂”教学法在生理学教学中也未表现出明显优势。其主要原因可能与生理学的实验性学科属性有关。生理学主要内容均为实验研究结论,实验课程是生理教学的重要组成部分,而PBL 教学法、“翻转课堂”教学法主要改变了课堂理论教学模式,对生理学实验教学效果影响较弱。

本研究显示生理学教学效果较好的有混合式教学法和Sandwich教学法。混合式教学法采用的是“线上+线下”结合的教学模式,是上个世纪八十年代伴随互联网而产生的新型教学方法。与传统教学法相比,混合式教学法主要培养学生信息化学习能力和网络自主学习意识,是信息化教学与传统课堂相结合的产物。混合式教学法主要优势,借助现代网络技术,打破了教学时间和空间限制,最大限度地提高了学生的学习效率。Sandwich 教学法主要采用“理论-实践-理论”的教学过程,形似夹心三明治而得名。而生理学教学往往需要开设大量的实验课程,以验证课本的理论内容,符合Sandwich教学法突出实践教学的优势。Sandwich 教学法采取理论与实践相结合方式开展教学活动,通过二者相互促进,锻炼学生实践技能,帮助学生全面理解和运用知识。其他教学方法则侧重对传统教学法的改进和补充,围绕课堂理论教学内容开展部分改革,也起到一定的教学作用。

本研究的主要局限是纳入文献数量较少、部分文献质量一般等,仍然需要更多设计精良、大规模、多中心随机对照实验研究,进一步明确各个教学法在生理学教学中其有效性和满意度,本研究所得结果可供生理学教学参考。