The use of the clinical and biochemical diagnostic game in teaching biochemistry to Medical University students

• Alina Ye. Shitova
• Anastasiya A. Anashkina
• Tatyana V. Kopytova
• Elena I. Murach
• Olga N. Nikiforova
• Vera P. Frantsuzova

Abstract

The clinical focus of teaching biochemistry is important for students to develop an understanding of the applied role of fundamental disciplines in their future professional activities. One of the ways to increase student engagement is to use game formats based on solving diagnostic problems and interpreting laboratory parameters.

The aim of the study is to evaluate the changes in students' attitudes towards the study of biochemistry after conducting a diagnostic game with a clinical and biochemical focus.

Material and methods. An anonymous survey of students was conducted before and after the game session. The questionnaire included three questions rated on a 5-point scale, which reflected an interest in biochemistry, an opinion on the need to study the discipline for the future medical profession, and a subjective assessment of the assimilation of the material. The game session was based on the analysis of biochemical parameters of blood and urine in cases of carbohydrate metabolism disorders. The students interpreted laboratory data, performed individual qualitative reactions, and formulated a diagnostic conclusion. The Mann–Whitney test was used to compare independent samples.

Results. After the game, the average score of interest in biochemistry increased from 4.53±0.78 to 4.78±0.56 points (p=0.030). The assessment of the need to study biochemistry remained high: 4.85±0.49 before the game and 4.91±0.34 after the game (p=0.426). The most pronounced changes were noted in the subjective assessment of material assimilation: the average score increased from 4.01±1.01 to 4.64±0.67 (p<0.001).

Conclusion. The diagnostic game with a clinical and biochemical orientation can be considered as a promising element of practical training in biochemistry, contributing to an increase in students' interest and a higher subjective assessment of the assimilation of the material.

Keywords: biochemistry; medical education; clinical and biochemical diagnostics; online learning; student motivation

Биохимия занимает важное место в подготовке студентов медицинских специальностей, поскольку формирует представления о молекулярных механизмах физио­логических процессов и патологических состояний. В дальнейшем эти знания используются при изучении патофизиологии, фармакологии, лабораторной диагностики и клинических дисциплин. При этом сама дисциплина нередко воспринимается студентами как сложная и теоретически насыщенная, поскольку включает большое количество реакций, ферментов и нормативных лабораторных показателей.

Одним из способов усиления прикладной направленности биохимии является включение в учебный процесс клинических ситуаций, кейс-заданий и игровых форматов. О.И. Кузьмина и Ш.Н. Галимов рассматривают кейс-технологию как разновидность активных методов обучения, позволяющую применять теоретические знания к решению практических задач и формировать профессиональные компетенции студентов медицинских вузов [1]. Для преподавания биохимии это имеет особое значение, поскольку клиническая ситуация помогает студенту увидеть связь между биохимическим механизмом, лабораторным показателем и возможным патологическим состоянием.

Современные игровые подходы в преподавании биохимии также представлены в зарубежной литературе. K.M. Surapaneni описал игровую методику METAPAD (расшифровывается как «декорирование метаболических путей»), направленную на упрощение изучения метаболических путей и активное участие студентов в малых группах [2]. В другой работе этого же автора представлена игра CARBGAME («карточные и настольные игры в медицинском образовании»), разработанная для изучения клинической энзимологии у студентов I курса медицинского направления [3].

Дополнительный интерес представляют современные игровые форматы, основанные на решении учебных задач в условиях ограниченного времени и командного взаимодействия. D. Cotoras и соавт. описали виртуальную комнату как методику преподавания биохимического содержания, направленную на вовлечение студентов, закрепление теоретических понятий и развитие командной работы [4]. D. Milonaitytė и соавт. представили настольную игру Burn your fat, моделирующую метаболические пути и направленную на активное обучение, командное взаимодействие, решение проблемных задач и развитие креативности [5].

Представляет интерес сравнительное исследование М.М. Кочкоровой, посвященное оценке эффективности кейс-метода в обучении биохимии студентов медицинских вузов. В работе сравнивались экспериментальная и контрольная группы, а различия между группами были указаны как статистически значимые, p<0,05 [6].

Отдельного внимания заслуживает мотивационно-эмоциональный аспект обучения. В работе А.Е. Шитовой и Е.В. Шаленковой подчеркивается значение мотивационной и эмоциональной сфер для профессионального становления начинающих специалистов [7]. Это позволяет рассматривать образовательные формы как фактор, влияющий на вовлеченность обучающихся, их активность и готовность включаться в профессионально ориентированные задания [7].

Таким образом, опубликованные данные позволяют рассматривать клинические кейсы, игровые и имитационно-ролевые методы как возможные инструменты повышения вовлеченности студентов при изучении биохимии и медицинских дисциплин [1–6]. Данные о мотивационно-эмоциональной сфере обучающихся дополнительно подчеркивают значение таких учебных форм, которые поддерживают интерес, активность и включенность студентов в образовательный процесс [7]. На этом основании была разработана и проведена клинико-биохимическая диагностическая игра, в которой студентам предлагалось проанализировать лабораторные показатели крови и мочи, определить характер нарушения углеводного обмена и обосновать диагностическое заключение.

Цель исследования – оценить изменение отношения студентов медицинского университета к изучению биохимии после проведения клинико-биохимической диагностической игры.

Материал и методы

Исследование проведено на основе анонимного анкетирования студентов до и после клинико-биохимической диагностической игры. До проведения игры было получено 73 анкеты, после проведения игры – 58 анкет. Анкета была разработана авторами для решения задач настоящего исследования и предварительной валидации не проходила. В связи с этим полученные данные рассматривались как характеристика субъективного восприятия студентами занятия, а не как объективная оценка освоения учебного материала.

Анкета до и после проведения игры включала 3 вопроса.

1. Интересен ли Вам предмет «Биохимия»?
2. Необходимо ли изучать предмет «Биохимия» для будущей медицинской профессии?
3. Насколько хорошо усваивается Вами предмет «Биохимия» на обычном практическом занятии/на игровом занятии?

Ответы оценивались по 5-балльной шкале, где 1 балл соответствовал минимальной оценке, а 5 – максимальной. До игры 3-й вопрос был сформулирован применительно к обычному практическому занятию, после игры – применительно к игровому занятию, благодаря этому вопросу можно сопоставить субъективную оценку усвоения материала в традиционном и игровом формате.

Игровое занятие было построено как диагностическая задача по нарушениям углеводного обмена. Студенты получали учебные бланки биохимического анализа крови и мочи с указанием возраста, телосложения пациента, норм лабораторных показателей и результатов исследования. Среди учебных случаев использовались состояния, требующие дифференциальной оценки: сахарный диабет 1-го типа, сахарный диабет 2-го типа, голодание, передозировка инсулина при сахарном диабете 1-го типа и инсулинома.

В ходе игры студенты анализировали концентрацию глюкозы в крови, наличие глюкозы в моче, кетоновые тела, гликированный гемоглобин, инсулин, С-концевой пептид и проинсулин. Дополнительно учитывали возраст, телосложение и отдельные клинические признаки. Лабораторная часть включала выполнение анализа крови и мочи на глюкозу, а также анализа мочи на кетоновые тела.

Для оценки выполнения игрового задания использовалась отдельная балльная система, максимальная оценка составляла 40 баллов. Учитывали правильность интерпретации биохимических показателей, качество выполнения лабораторных анализов, учет дополнительных признаков, скорость выполнения задания, постановка диагноза и пояснение диагностического решения. При этом результаты 40-балльной оценки не включались в статистическое сравнение анкет до и после игры, поскольку целью нашего исследования была оценка отношения студентов к изучению биохимии и субъективного восприятия усвоения материала.

Статистическая обработка включала расчет среднего значения, стандартного отклонения по каждому вопросу. Дополнительно определяли долю студентов, выбравших максимальную оценку 5 баллов, а для вопроса об усвоении материала также рассчитывали долю высоких оценок 4–5 баллов. Это позволило оценить и изменение среднего балла, и изменение распределения положительных ответов.

Результаты рассматривали как 2 независимые выборки, так как анкетирование было анонимным и не позволяло сопоставить ответы одних и тех же студентов до и после игры. Для сравнения распределений ответов до и после проведения игры использовали непараметрический критерий Манна–Уитни. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

После проведения клинико-биохимической диагностической игры отмечена положительная динамика по двум из трех оцениваемых показателей (см. таблицу).

Средняя оценка интереса к биохимии увеличилась с 4,53±0,78 до 4,78±0,56 балла, доля студентов, поставивших максимальную оценку по этому вопросу, увеличилась с 67,1 до 84,5%. Различия между группами ответов были статистически значимыми, p=0,030.

Оценка необходимости изучения биохимии для будущей медицинской профессии была высокой уже до проведения игры, среднее значение составило 4,85±0,49 балла до игры и 4,91±0,34 балла после игры; доля максимальных оценок увеличилась с 89,0 до 93,1%, однако статистически значимых различий по этому показателю не выявлено, p=0,426. Вероятно, это связано с исходно высоким уровнем понимания студентами профессиональной значимости биохимии.

Наиболее выраженные изменения получены по вопросу об усвоении материала. Средняя оценка усвоения биохимии на обычном практическом занятии составила 4,01±1,01 балла, после игрового занятия – 4,64±0,67 балла. Доля оценок 4–5 баллов возросла с 71,2 до 93,1%, а доля максимальных оценок – с 38,4 до 72,4%, различия были статистически значимыми, p<0,001.

Таким образом, наиболее заметные изменения были связаны не с оценкой профессиональной необходимости биохимии, а с субъективным восприятием материала. Это позволяет предположить, что клинико-биохимическая диагностическая игра прежде всего усиливает восприятие прикладной значимости изучаемой темы студентами.

Обсуждение

Полученные результаты показывают, что клинико-биохимическая диагностическая игра может рассматриваться как способ повышения интереса к занятию и форма практико-ориентированной организации учебной деятельности. Современные исследования по преподаванию биохимии подтверждают, что кейс-ориентированные и игровые методы позволяют активировать студентов, связать теоретический материал с практической задачей и повысить вовлеченность в изучении сложных биохимических тем [1–6]. В настоящем исследовании это положение подтверждается ростом субъективной оценки усвоения материала после проведения игры.

Наиболее выраженная динамика была получена по вопросу об усвоении материала, это может быть связано с тем, что игра переводит биохимический материал из абстрактного формата в диагностический контекст. Студенту необходимо вспомнить нормальные значения показателей, сопоставить их с результатами анализа, выделить диагностически значимые отклонения и связать их с молекулярными механизмами нарушения углеводного обмена. В результате биохимические показатели воспринимаются как элементы клинико-лабораторной картины.

Игра может создавать условия для формирования комплекса учебных и профессионально значимых компетенций, однако в рамках настоящего исследования эти эффекты не измеряли. К потенциальным преимуществам предложенного формата можно отнести работу с лабораторными показателями, необходимость сопоставления результатов анализа с клиническим контекстом, аргументацию диагностического заключения и обсуждение решений в команде. В дальнейшем эти параметры целесообразно оценивать с использованием отдельных инструментов, направленных на анализ элементов критического и аналитического мышления, коммуникативных навыков и способности интерпретировать лабораторные данные.

Командный формат игры также может рассматриваться как потенциальное условие для развития коммуникативных навыков. При выполнении задания студенты обсуждают результаты, распределяют действия, аргументируют свои версии, уточняют позиции друг друга и приходят к общему диагностическому решению. Вместе с тем в настоящем исследовании коммуникативные навыки не оценивали количественно, поэтому данный эффект следует рассматривать как педагогически значимое предположение, требующее дальнейшей проверки.

Как уже упоминалось, роль мотивационной и эмоциональной сферы в профессиональном становлении начинающих специалистов имеет большое значение [7]. В контексте настоящей работы это позволяет рассматривать диагностическую игру как форму занятия, которая поддерживает активность студентов, снижает дистанцию между теорией и практикой и помогает воспринимать биохимию как дисциплину, связанную с будущей профессиональной деятельностью. Полученные результаты подтверждают положительную динамику по субъективным показателям: интересу к дисциплине и оценке усвоения материала.

При этом полученные результаты не следует трактовать как прямое доказательство объективного повышения уровня знаний.

Ограничения исследования связаны с особенностями его дизайна: использовалась анкета собственной разработки, не проходившая предварительную валидацию; исследование не включало контрольную группу студентов, обучающихся только в традиционном формате практического занятия; анонимный характер анкетирования не позволил сопоставить индивидуальные ответы одних и тех же студентов до и после игры, поэтому результаты анализировали как две независимые выборки. Кроме того, число анкет до и после занятия различалось, что также следует учитывать при интерпретации полученных данных. В настоящей работе можно говорить о положительной динамике отношения студентов к дисциплине и субъективной оценки усвоения материала после проведения клинико-биохимической диагностической игры. Однако именно эти показатели важны для образовательного процесса, поскольку интерес к предмету и вовлеченность создают условия для более устойчивого изучения сложных фундаментальных тем. Минимальная динамика по вопросу о необходимости биохимии для будущей медицинской профессии объясняется высоким исходным уровнем данного показателя. Большинство студентов уже до игры признавали профессиональную значимость дисциплины, поэтому основной эффект игры проявился не в изменении представления о важности биохимии, а в повышении субъективной доступности материала и интереса к его изучению. Для оценки влияния игры на качество освоения биохимии в дальнейшем целесообразно дополнить исследование объективными образовательными показателями: тестированием до и после занятия, отсроченной проверкой сохранности знаний, а также сравнением результатов студентов, обучавшихся в игровом и традиционных форматах.

Заключение

Проведение клинико-биохимической диагностической игры сопровождалось положительной динамикой групповых оценок отношения студентов к изучению биохимии. После игрового занятия увеличилась средняя оценка интереса к предмету и субъективная оценка усвоения материала. Наиболее выраженные изменения касались восприятия усвоения темы: доля максимальных оценок по этому показателю увеличилась с 38,4 до 72,4%.

Полученные данные позволяют рассматривать клинико-биохимическую диагностическую игру как перспективный элемент практического занятия по биохимии. Данный формат может способствовать демонстрации связи фундаментальных биохимических знаний с клинико-лабораторной диагностикой и повышению вовлеченности студентов в работу с биохимическими показателями крови и мочи.

Вместе с тем результаты настоящего исследования отражают субъективное восприятие студентами предложенного формата занятия и не позволяют напрямую оценить влияние игры на уровень знаний, клиническое мышление или профессиональные компетенции. Для дальнейшей оценки эффективности методики целесообразно использовать парное анкетирование, контрольную группу, тестирование до и после занятия, а также отсроченную оценку сохранности знаний.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)