董偉仁　張存新

(浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，杭州310058)

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·教學(xué)園地·

免疫學(xué)技術(shù)開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革初探①

董偉仁張存新②

(浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，杭州310058)

免疫學(xué)是研究免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的學(xué)科[1]，近年來(lái)，這門既古老又年輕的學(xué)科正蓬勃發(fā)展，成為當(dāng)今生命科學(xué)的前沿學(xué)科和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的支撐學(xué)科之一[2]，并以其研究的深度和應(yīng)用的廣度成為溝通生物學(xué)基礎(chǔ)和臨床研究的重要橋梁[3]，其理論及技術(shù)已經(jīng)輻射、滲透到生命科學(xué)的各個(gè)學(xué)科。免疫學(xué)不但已成為高等醫(yī)學(xué)院校的重要基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程，也成為綜合類高校生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)本科生的主干課程之一[4]。

免疫學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)是將理論知識(shí)與實(shí)踐技能、抽象思維與感性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的過(guò)程，旨在提高學(xué)生對(duì)免疫學(xué)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，掌握系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，尤其是提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

實(shí)驗(yàn)課具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性和科研性的特點(diǎn)，是理論教學(xué)不可替代的重要教學(xué)內(nèi)容。近年來(lái)，根據(jù)學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要，我們對(duì)《免疫學(xué)技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了反復(fù)研討和論證，以該課程所面臨的問(wèn)題為切入點(diǎn)，積極嘗試綜合性實(shí)驗(yàn)課的改革。

1免疫學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問(wèn)題

1.1課程內(nèi)容的前沿性近些年，生命科學(xué)以及生物技術(shù)突飛猛進(jìn)，免疫學(xué)技術(shù)也迅猛發(fā)展，若免疫學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的更新與自身發(fā)展不匹配，會(huì)極大地限制學(xué)生的自主創(chuàng)新精神，降低課程的教學(xué)效果[4]。以抗血清制備為例，在項(xiàng)目改革前，實(shí)驗(yàn)通常以減毒或無(wú)毒細(xì)菌、綿羊紅細(xì)胞為抗原，學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容未能與時(shí)俱進(jìn)，建議課程引入抗原表位預(yù)測(cè)等前沿知識(shí)。

1.2課程內(nèi)容的系統(tǒng)性由于課程的部分實(shí)驗(yàn)具有操作周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大、可重復(fù)性差等缺點(diǎn)，既占用了寶貴的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又未必能取得理想的教學(xué)效果，課程系統(tǒng)性較差，因此，非常有必要對(duì)其進(jìn)行精簡(jiǎn)和優(yōu)化。以抗血清制備為例，在項(xiàng)目改革前，學(xué)生只能初步完成給定抗原的抗血清制備和效價(jià)的測(cè)定工作，無(wú)法進(jìn)行抗體純化和特異性檢測(cè)等操作，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性較差。

1.3課程內(nèi)容的探索性實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要形式，其地位和作用是其他任何方式都無(wú)法替代的，探索性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)能培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。然而，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，為了確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率，課程組教師通常會(huì)降低探索性實(shí)驗(yàn)的所占比例，甚至取消探究性實(shí)驗(yàn)，這種模式往往導(dǎo)致課程內(nèi)容與科研動(dòng)態(tài)相脫節(jié)，亦不利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。如傳統(tǒng)的抗血清制備技術(shù)操作流程長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)單一，整個(gè)免疫過(guò)程覆蓋了免疫學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的絕大部分時(shí)間，所獲得的抗體也無(wú)法進(jìn)行有效的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，往往是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還難以取得較好的效果[3]。因此，教師需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行積極探索。

1.4課程內(nèi)容的實(shí)用性由于受國(guó)內(nèi)外濃厚科研氛圍的影響，許多學(xué)生都是帶著課題或奔著課程的實(shí)用性來(lái)選課，學(xué)生大多希望以可溶性抗原，甚至以所參與科研項(xiàng)目的功能蛋白為免疫原來(lái)制備抗血清，以更符合科研實(shí)際，達(dá)到上課與科研兩不誤，這就對(duì)課程的實(shí)用性提出了極高的要求。而在課程內(nèi)容改革前，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)常圍繞抗血清制備技術(shù)，對(duì)抗原預(yù)測(cè)、抗體純化和抗體檢測(cè)性工作則鮮有涉及。

針對(duì)上述問(wèn)題，通常的改革方向?yàn)椋簩?duì)一些操作時(shí)間長(zhǎng)、效果差、應(yīng)用不廣泛的免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精簡(jiǎn)，從而縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間并提高實(shí)驗(yàn)成功率。同時(shí)，結(jié)合目前免疫學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，課程加大免疫沉淀、流式細(xì)胞術(shù)、免疫熒光、競(jìng)爭(zhēng)ELISA、免疫印跡等應(yīng)用非常廣泛的現(xiàn)代免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)的比重，使學(xué)生掌握更多、更先進(jìn)和更實(shí)用的免疫學(xué)技術(shù)。以抗血清制備為例，課程通常舍棄抗血清制備實(shí)驗(yàn)，或利用系列課程將抗血清制備和檢測(cè)相銜接，不利于學(xué)生充分認(rèn)識(shí)體液免疫應(yīng)答的發(fā)生過(guò)程及其一般規(guī)律。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，本教研室以系統(tǒng)性、完整性為指導(dǎo)思想，通過(guò)探索和優(yōu)化課程內(nèi)容，嘗試“以兔抗血清制備與檢測(cè)為課程主線”的綜合性實(shí)驗(yàn)改革方向，對(duì)《免疫學(xué)技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行積極的教學(xué)改革，筆者就近幾年的教學(xué)實(shí)踐體會(huì)進(jìn)行分析討論。

2開(kāi)設(shè)綜合性免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)課的嘗試

(1) 基于專業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選修我院《免疫學(xué)技術(shù)》的學(xué)生大多來(lái)自生命科學(xué)學(xué)院、動(dòng)物科學(xué)學(xué)院和農(nóng)學(xué)院，其專業(yè)具有前沿性、基礎(chǔ)性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，我們以“系統(tǒng)性”為設(shè)計(jì)原則，以兔抗血清制備與檢測(cè)為課程主線，最終形成抗原表位預(yù)測(cè)、兔抗血清制備、效價(jià)測(cè)定、抗體純化和特異性檢測(cè)的綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其中，“抗原表位預(yù)測(cè)”內(nèi)容的設(shè)定系參考學(xué)生的建議，使課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，符合當(dāng)下的科研實(shí)際需求，課程實(shí)用性強(qiáng)，亦有利于學(xué)生理解抗原的概念和掌握體液免疫應(yīng)答規(guī)律；“兔抗血清制備”系固有課程內(nèi)容，通過(guò)多次免疫操作環(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技巧，有助于對(duì)皮下和皮內(nèi)免疫方式形成深刻的認(rèn)識(shí)，有利于強(qiáng)化“緩釋”的概念；“抗體純化、抗體效價(jià)測(cè)定和特異性檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)不僅涉及免疫學(xué)基本原理，也是基礎(chǔ)研究須掌握的實(shí)驗(yàn)技能。本教改課程以學(xué)科的專業(yè)特點(diǎn)為切入點(diǎn)，將免疫學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐操作緊密結(jié)合，在“系統(tǒng)性”的指導(dǎo)原則下開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)方案的教學(xué)嘗試，課程亦是一個(gè)完整的科研項(xiàng)目，有利于學(xué)生科研思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練，提高其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為將來(lái)科研工作的開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2) 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)效率由于免疫學(xué)的新方法和新技術(shù)層出不窮，為了將最新的研究成果應(yīng)用在課程中，同時(shí)提高學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力和創(chuàng)新能力，我們嘗試將上課模式從傳統(tǒng)的“以教師講授為主”轉(zhuǎn)變成“以問(wèn)題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以教師為導(dǎo)向”的PBL(Problem-Based Learning)啟發(fā)式教學(xué)方法。如：抗原表位預(yù)測(cè)是一個(gè)仍在不斷發(fā)展的學(xué)科，課程改革以教師講授基本原理為主，學(xué)生在課堂上按常規(guī)方法進(jìn)行嘗試后，課后自行尋找新的抗原表位預(yù)測(cè)軟件，并比較不同軟件的異同，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并完成知識(shí)要點(diǎn)檢索、匯總和比較等科研環(huán)節(jié)的初步訓(xùn)練。又如：由于課程增加了抗原表位預(yù)測(cè)等理論性強(qiáng)、探索性強(qiáng)的授課內(nèi)容(第1～3周)，以及多肽抗原合成和偶聯(lián)的環(huán)節(jié)(公司合成，第4～6周)，若按常規(guī)8周的抗血清制備周期，要在最后2次課(第15～16周)來(lái)完成抗體純化和檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)，可行性低，并嚴(yán)重影響教學(xué)效果。是故，“有效縮短抗血清制備周期”首當(dāng)其沖。在教改課程的首堂課上，我們以“兔抗血清制備中免疫方法和免疫流程的優(yōu)化”為科學(xué)命題，將班級(jí)學(xué)生分成若干組，每組4～5名學(xué)生，以組為單位，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱資料，2周后各小組分別闡述各自的候選方案，再經(jīng)班級(jí)討論后采用1～2個(gè)優(yōu)化策略，從而縮短抗血清制備周期，為課程的順利開(kāi)展做好鋪墊。

綜上，近5年來(lái)，以系統(tǒng)性、完整性為指導(dǎo)思想，通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的探索和優(yōu)化，我們大幅縮短了抗血清的制備周期，建立了“以兔抗血清制備與檢測(cè)為課程主線”的教改方案，即：抗原表位預(yù)測(cè)(第1周和第3周)、多肽合成與偶聯(lián)(第4～6周)、抗血清制備(第7～11周)、抗體純化與效價(jià)測(cè)定(第12周)、抗體特異性檢測(cè)(第13～16周)。在上述實(shí)驗(yàn)期間(第2周、第4～6周和第8～9周)，完成“B淋巴細(xì)胞分離與轉(zhuǎn)化試驗(yàn)/T淋巴細(xì)胞分離及E玫瑰花環(huán)試驗(yàn)”、“巨噬細(xì)胞吞噬功能實(shí)驗(yàn)”、“淋巴細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)”等細(xì)胞免疫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)安排緊湊有條理，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

(3) 構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，完善考核機(jī)制實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的反饋，既能反映學(xué)生的科學(xué)思維能力和實(shí)驗(yàn)操作水平，又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此次教改對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方法進(jìn)行了改革，建立了相應(yīng)的課程考核評(píng)價(jià)體系，以考核學(xué)生知識(shí)與技術(shù)的掌握情況為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)原理的理解程度、對(duì)問(wèn)題的剖析以及對(duì)結(jié)果的分析能力，以學(xué)生是否具有獨(dú)立思考和提出命題的能力作為考核的關(guān)鍵，踐行“授之以漁”的教學(xué)理念。課程同時(shí)考核學(xué)生的書寫與語(yǔ)言表達(dá)能力，尤為關(guān)注學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神，以求對(duì)學(xué)生做出較全面的評(píng)價(jià)。評(píng)分項(xiàng)目設(shè)定如下：由于兔抗血清是科學(xué)研究甚至本科教學(xué)中常涉及的工具，如本院《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》需使用酵母蔗糖酶的抗體，但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)目前商品化抗體的效果不佳。為此，兔抗血清制備技術(shù)可以將這兩門課程結(jié)合起來(lái)，在“原料”和“成品”上互通有無(wú)，讓學(xué)生制備的抗體有“用武

表1免疫學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程評(píng)估體系

Tab.1Evaluation system for Experimental Technology of Immunology

AssessmentWeight(%totalmarkforunit)SummativeassessmentClasspresentation30(a)Corporationstudyincludingliteraturereviewandgroupdiscussion(15%).(b)Presentationskillsincludingexpressionability(10%)andeffectivenonverbalcommunication(5%).Coursepaper70(a)Formula(10%).(b)Appropriateexpression,languageorganiza-tionandclearthesisstatement(10%).(c)Experimentalresultsanddataprocessing(20%).(d)Abilityofliteraturereview,analysis,andin-tegratingtherelevantinformation(30%).

之地”，同時(shí)節(jié)約學(xué)院的教學(xué)經(jīng)費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)課程的可持續(xù)發(fā)展，見(jiàn)表1。

3結(jié)語(yǔ)

《免疫學(xué)技術(shù)》綜合性探究實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，通過(guò)增加抗原表位預(yù)測(cè)、抗體純化和特異性檢測(cè)等“虛實(shí)”結(jié)合、學(xué)生興趣濃厚的知識(shí)與技能訓(xùn)練，形成具有一定前沿性、系統(tǒng)性和實(shí)用性的課程框架；并從傳統(tǒng)的授課方式調(diào)整為以課題為導(dǎo)向、學(xué)生為主體的啟發(fā)式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生的良好互動(dòng)，課堂氣氛活躍；建立學(xué)生綜合素質(zhì)的考核體系，尤其關(guān)注學(xué)生的質(zhì)疑精神和創(chuàng)新意識(shí)。這種理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐操作相結(jié)合的教學(xué)改革，通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)來(lái)促進(jìn)學(xué)生深刻理解免疫學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生深入體會(huì)科研的研究過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和積極鉆研的意識(shí)，提高學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新精神，實(shí)現(xiàn)教學(xué)研的有機(jī)統(tǒng)一。在教學(xué)效果上，學(xué)生對(duì)教改后的課程認(rèn)可度高。同時(shí)，通過(guò)與相關(guān)課程的合理銜接，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的互通有無(wú)，促進(jìn)課程的可持續(xù)發(fā)展。

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[收稿2015-06-20修回2015-09-28]

(編輯許四平)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.05.031

作者簡(jiǎn)介：董偉仁(1982年-)，男，博士，助理研究員，主要從事免疫學(xué)技術(shù)教學(xué)及研究工作，E-mail:dongweiren@zju.edu.cn。

中圖分類號(hào)R392

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號(hào)1000-484X(2016)05-0737-03

①本文為浙江大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目成果。

②通訊作者。