翻轉(zhuǎn)課堂與沉浸式教學法在免疫學教學中的實踐與探索

武春燕 陳德坤 穆楊

摘? 要：目前，高等農(nóng)林類院校本科階段的多個專業(yè)都開設(shè)了免疫學課程，這是一門與多學科交叉融合且專業(yè)性強的基礎(chǔ)課程，具有內(nèi)容豐富但抽象難懂、概念眾多但難以簡單概括、應(yīng)用性強但理論復雜等特點。傳統(tǒng)的“漫灌知識式”的教學，使免疫學的教學效果受到嚴重制約。為更好地服務(wù)于免疫學的課程建設(shè)與教學發(fā)展，西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院免疫學教研團隊通過建立以學生為中心的教學改革模式，以小班制授課為基礎(chǔ)，融合線上教學與線下翻轉(zhuǎn)課堂教學法和沉浸式教學法，引導學生高效吸收和靈活應(yīng)用免疫學知識，培養(yǎng)學生的思辨意識及創(chuàng)新能力，在實現(xiàn)新時代的人才培養(yǎng)探索的同時，也為同類型課程的教學改革提供了理論依據(jù)與參考。

關(guān)鍵詞：免疫學;教學改革模式;翻轉(zhuǎn)課堂教學;沉浸式教學

中圖分類號：G642.421? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）17-0115-04

隨著時代的發(fā)展和社會的進步，為更好地服務(wù)于生物類學科的學科建設(shè)和發(fā)展，免疫學作為一門重要、與多學科交叉融合的專業(yè)課程，在我國高等農(nóng)林類院校本科階段的多個專業(yè)均有開設(shè)，如生命科學學院、食品學院、動物科學學院和動物醫(yī)學院等[1-3]。根據(jù)培養(yǎng)學生的方向不同，免疫學課程大綱的側(cè)重點也有所不同，需要授課教師在課程內(nèi)容的編排上具有一定靈活性和差異化。生命科學學院生物技術(shù)專業(yè)學生報考研究生和就業(yè)的方向廣泛，相當大比例的學生有開展基礎(chǔ)醫(yī)學類學習和科研的意愿。而免疫學課程是醫(yī)學類本科教學的核心基礎(chǔ)課程，具有內(nèi)容豐富但抽象難懂、概念眾多但難以簡單概括、應(yīng)用性強但理論復雜等特點。因此，為積極推動本課程的教學改革，建立以學生為中心，豐富授課方式，升級實驗教學環(huán)節(jié)的教學模式，轉(zhuǎn)被動接收為主動學習，培養(yǎng)并提升學生的思辨創(chuàng)新能力，在新時代生物類學科中免疫學課程教學過程中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂與沉浸式數(shù)學法是必要的改革方式。

傳統(tǒng)免疫學課程的教學方式一般為：首先以免疫系統(tǒng)中免疫器官與組織、免疫細胞和免疫分子各章節(jié)內(nèi)容講解具體的知識點;其次糅合以上知識內(nèi)容，將其歸入天然免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答的兩大體系，講授免疫系統(tǒng)通過血液和淋巴循環(huán)將免疫器官中不同免疫細胞和免疫分子以某種作用方式而實現(xiàn)免疫應(yīng)答的過程;再次以特殊的免疫現(xiàn)象（感染免疫、自身免疫病、腫瘤免疫等）為例，呈現(xiàn)免疫應(yīng)答與調(diào)節(jié)、免疫病理和免疫耐受的發(fā)生過程及作用方式。這種“漫灌知識式”的傳統(tǒng)教學方法，如果學生課前未充分預(yù)習，容易導致學生在課堂上被動聽講和被動接收，使教學效果受到嚴重制約。

為符合新時代高等教育下的本科生教學培養(yǎng)方針，經(jīng)過本教學團隊的多年努力，目前將本科生免疫學課程的教學模式確立為選課制、小班制教學，將理論課與實驗課相結(jié)合，線上教學與線下翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom Learning， FCL）和沉浸式教學法（Immersive Situational Teaching Method， ISTM）相融合?，F(xiàn)將教學實踐經(jīng)驗和嘗試展開的教學探索介紹如下，以期為該課程的教學改革工作提供理論和方法上的支持。

一、翻轉(zhuǎn)課堂在免疫學教學中的探索

翻轉(zhuǎn)課堂作為一套完備的教育思想和先進的理念體系，將傳統(tǒng)教學中師生的角色互換，由“以教師為中心”轉(zhuǎn)化為“以學生為中心”，凸顯學生在知識學習中的重要性，提升學生在知識學習中的成就感，以此調(diào)動學生學習的積極性，實現(xiàn)制定的教學目標并滿足教學評價要求[4]。該教學模式通常為：學生在教師的引導下先行自學，再進行課堂上的互動，通過師生、生生間面對面的討論、交流，深入理解并解決疑惑。整個學習過程有利于培養(yǎng)學生的思辨意識及創(chuàng)新能力。

（一）小班制翻轉(zhuǎn)課堂強化學生動手能力

小班制更適合翻轉(zhuǎn)課堂教學法的實施，教師面對數(shù)量更少的教學目標（學生），不僅能夠保障學生獲得來自教師更多的關(guān)注和答疑時間，而且可以給予學生足夠的自由度，更好地對知識進行認知與理解，有助于提升課程的教學效果[5]。免疫學作為理論性和實踐性均較強的課程，以小班制進行翻轉(zhuǎn)課堂教學具有積極意義：1. 在翻轉(zhuǎn)課堂PPT展示環(huán)節(jié)，由于學生數(shù)量相對較少而設(shè)置主題相對較多，小班制可保證所有學生參與到授課內(nèi)容的設(shè)計和準備過程中，有助于提升學生的積極性和認同感，教師也能夠更準確、更清晰地掌握每位學生對課程知識的理解程度，更高效地針對學生的差異化制定合適的學習計劃，兼顧學生的學習興趣;2. 在虛擬仿真實驗教學環(huán)節(jié)，小班制可保證所有學生獲得親自動手和實踐的機會，教師在實驗過程中可以實現(xiàn)對每位學生進行精準指導、有效交流，做到“將課堂上的問題在課堂中消化”，以動手操作加深對理論知識的理解。

（二）利用網(wǎng)絡(luò)平臺提升翻轉(zhuǎn)課堂的前期準備與教學呈現(xiàn)

翻轉(zhuǎn)課堂教學法的良好實施，需要學生做到課前的充分預(yù)習、反復觀看并理解視頻課件和課程內(nèi)容，才能在課堂中實現(xiàn)師生間的問答式互動。但考慮到學生實際的課業(yè)壓力，無法保障對每門課程、每章內(nèi)容的充分預(yù)習。為了更好地激發(fā)學生自主學習的意識，避免教師“揠苗助長式”或“丟包袱式”地將學習的主導作用轉(zhuǎn)移給學生，應(yīng)通過充分評估學生自主學習的水平，選取免疫器官與組織、免疫細胞、抗原與補體系統(tǒng)的四章內(nèi)容開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學工作。

以抗原一章為例，教師課前將教學大綱和教學內(nèi)容上傳至學校網(wǎng)絡(luò)教學平臺，還可適當傳輸一些教學視頻和綜述性論文等教學資源，方便學生提前下載、預(yù)習。通過QQ課程群，教師可將課程內(nèi)容提前歸納為若干知識點，將學生分組并以小組為單位，圍繞某一知識點準備課堂上呈現(xiàn)的PPT（如講解“影響抗原免疫原性的各因素”的知識點，可引導學生基于“亞單位疫苗的開發(fā)”進行思考）。通過平臺小測試，教師在課堂上可先行了解學生的預(yù)習效果，接著由各組學生進行PPT演講。在每一組結(jié)束后，師生間展開對內(nèi)容的討論，可進行一定的知識拓展及延伸，以滿足有更深知識需求的學生。所有PPT展示完畢后，教師留出適當時間對學生的展示內(nèi)容進行點評及總結(jié)，并可通過網(wǎng)絡(luò)教學平臺布置課后討論（如設(shè)計并優(yōu)化疫苗方案），便于學生完成課后的知識整理，實現(xiàn)“理論聯(lián)系實際”的過程。通過以上綜合體系的實施，可真正實現(xiàn) “基礎(chǔ)化知識—進階性知識—學科熱點” 的全覆蓋，不僅符合所有學生的學習進度，能最大化地保留學生的學習熱情，而且可以實現(xiàn)學生對知識的有效傳遞、高效吸收和靈活應(yīng)用，達到提升教學成效的目標。

二、沉浸式教學在免疫學教學中的實踐

沉浸式教學，描述的是一種“在教師教學、學生學習過程中雙方積極投入”的狀態(tài)[6]，教師以“源自課本的知識”為基礎(chǔ)，進一步通過動畫圖像式、聯(lián)系實際式、動手試驗式、案例概括式等多種教學形式將學科的點、線、面一一展示，為學生提供身臨其境的學習體驗，使學生感受到具象化的、貼近日常的、體驗感強的以及上下銜接的知識內(nèi)容，達到“學透其知識、理解其意義”的層次。這種教學方式對授課教師的要求相對較高，不僅需要教師具備高超的授課能力，而且需要教師在理論知識和科研能力方面均有較好的基礎(chǔ)。教師將自身的科研素養(yǎng)融入教學，從學科發(fā)展的視角，通過生動的方式、鮮活的示例，帶領(lǐng)學生了解免疫學知識的寬度和厚度，使學生熱愛并學好課程，理解教學的真諦。這是教育部始終堅持“高校教授應(yīng)承擔一定本科教學工作量”的深層次含義，也是大師課之所以廣泛受到學生歡迎、使學生感到受益匪淺的原因[7]。要想讓學生學透知識，教師必須先講透知識。文學類課程的講授，需要教師具備相當?shù)膶I(yè)素養(yǎng)，科學類課程也是如此。

（一）沉浸式教學法的優(yōu)點

1.基于圖像的具象化教學促進學生對抽象內(nèi)容的掌握

免疫學是一門講述機體免疫系統(tǒng)（免疫器官、免疫細胞和免疫分子）的組織結(jié)構(gòu)和生理功能的科學，內(nèi)容繁多且抽象。通過具象化的教學，使學生對知識內(nèi)容有畫面感，可以更好地掌握原本抽象的概念和原理。由于免疫學屬于發(fā)現(xiàn)類的自然科學，通過早期及初級教育已經(jīng)很好地鋪墊了學習基礎(chǔ)，還有信息時代日益增多的科普類書籍和微信公眾號的加入，都為建立免疫學的學習興趣奠定了基礎(chǔ)。因此，在高等教育中，教師需要解決如何使學生理解免疫現(xiàn)象后的原理，以及掌握免疫系統(tǒng)中各種免疫細胞是如何通過免疫分子的作用實現(xiàn)在免疫器官中建立免疫應(yīng)答反應(yīng)，并在“病灶”中清除異常的過程以及方式。其中有宏觀的（免疫系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用）、也有微觀的（免疫分子引起的細胞信號轉(zhuǎn)導作用）。在這個過程中，教師可以使學生了解免疫系統(tǒng)中各組分特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，將組成結(jié)構(gòu)與功能作用相聯(lián)系。當學生真正掌握了內(nèi)在的“因果”關(guān)系后，對于貫通和升華免疫學的知識就有了質(zhì)的差別。具象化的教學正是以電鏡照片、示意圖以及動畫模擬等圖像方式，增強了學生對免疫器官、免疫細胞和免疫分子的組成和結(jié)構(gòu)的認識，輔助學生建立對抽象知識的畫面感。

教師在備課時可準備適當比例的英語課件并加強對專業(yè)英文詞匯的引入，將有助于學生減少由直譯所帶來的對理解概念含義、專業(yè)知識的隔閡，有助于學生更好地適應(yīng)本專業(yè)研究生階段的學習和科研。

2. 結(jié)合現(xiàn)實的體驗式教學培養(yǎng)學生的思辨和創(chuàng)新意識

與自身聯(lián)系緊密、容易共情的內(nèi)容，往往能夠贏得受眾的關(guān)注并激發(fā)進一步了解的意愿。免疫學課程作為一門與人類健康密切相關(guān)的課程，通過日常所見舉例作為前導引出課程主題，是一種常用的授課方式。以免疫細胞一章為例，可提示學生回憶，感冒后在醫(yī)院檢查時是否觀察過自己的血項檢測以及檢測中的淋巴細胞、單核細胞以及粒細胞的數(shù)量和占比。進一步提出問題引起學生思考，如這些免疫細胞的功能是什么，它們出現(xiàn)含量升高或降低的變化時代表什么，以及為什么醫(yī)生能夠通過觀察它們的變化而制定治療方案……以這種生活的事例作為教學前導，一方面能夠引起學生的興趣，做好學習引導;另一方面能夠使學生通過現(xiàn)象了解免疫學原理，完成教學任務(wù)。

提升實驗教學環(huán)節(jié)，增強參與和體驗感，可為沉浸式教學構(gòu)建更具多元化的教學資源，為學生營造更為直接的學習情境[8]。為符合實驗經(jīng)費預(yù)算，可重點就實驗進行教學探索。以上述血項檢測為例，可設(shè)置流式細胞術(shù)觀察小鼠免疫細胞的實驗，LPS刺激小鼠（模擬細菌感染）后以試劑盒標記小鼠血液中各免疫細胞，流式細胞分析儀檢測并比較感染組和對照組中各免疫細胞的數(shù)量差異，以此加深學生對各類免疫細胞功能的理解。還可以通過科創(chuàng)訓練使有興趣的學生繼續(xù)鍛煉，達到培養(yǎng)本科生思辨意識及創(chuàng)新能力的目的。

3. 引入互動討論式專題深化學生對課程及學科的理解

當課堂上的知識無法有效協(xié)調(diào)教學和實際生活、工作應(yīng)用之間的關(guān)系，就會造成課程學習的必要性和意義有所減弱，此外也容易降低學生對課程學習的積極性。這對許多課程的發(fā)展都是極其不利的，尤其免疫學這種實踐性很強的課程建設(shè)工作。免疫學學科從生物學大類中分支不過百余年，但由于該學科與人類健康密切相關(guān)，以及顯微鏡與分子生物學等研究技術(shù)的革新，促使該學科在近三十年間發(fā)展迅速，新理論、新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。因此教材內(nèi)容不斷更新，也給學生的學習增加了難度。教師需要建立對授課內(nèi)容的有效貫通，引導學生將課程知識總結(jié)概括，與其他章節(jié)的內(nèi)容相聯(lián)系，才能掌握免疫學的內(nèi)核。

教師可以將有承上啟下作用的章節(jié)以專題討論的形式，組織學生進行再學習。以MHC與抗原提呈章節(jié)為例。學生在免疫細胞章節(jié)中已經(jīng)了解到樹突狀細胞的概念，在對本章的學習中，進一步對樹突狀細胞在起始獲得性免疫應(yīng)答發(fā)揮的作用有了深層次理解，因此可對本章再開展專題討論課的學習。在專題討論中，可通過對樹突狀細胞類型及功能的繼續(xù)了解，明確在具體的免疫學事件（抗病毒感染或免疫耐受）中，不同類型的樹突狀細胞在其中發(fā)揮的作用，舉例說明樹突狀細胞為代表的免疫細胞療法的建立和發(fā)展過程。由此幫助學生由淺入深，依次掌握重點知識、理清課程脈絡(luò)并了解學科焦點，實現(xiàn)對其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）沉浸式教學法的探索與思考

沉浸式教學作為智能時代的新型教學形態(tài)，將抽象的內(nèi)容具體化、可視化，為學生營造出一種體驗感強、便于獲得直接經(jīng)驗的學習情境[6]，但也向教師提出新的挑戰(zhàn)，教師要在不斷優(yōu)化并豐富教學資源的同時，充分理解學生的學習難點和痛點，進一步有針對性地提出積極有效的教學改革方案，探討學生能否通過體驗式、探索式的學習方法掌握學科和課程內(nèi)容，進而實現(xiàn)新時代本科教學的培養(yǎng)目標。

免疫學教學過程中還面臨“不敢教得深”的痛點。過度基礎(chǔ)的知識是不適宜學生學習的，而過多的基礎(chǔ)知識也難以喚起學生對學科的尊重。長久以來，學生對免疫學的反饋除了有知識點太多且難懂之外，就是記憶性的東西太多，學不好是因為記憶力差，此結(jié)果是授課教師最不希望的。免疫學作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，與多學科緊密交叉，與日常生活息息相關(guān)，在當今醫(yī)學領(lǐng)域始終處于前沿科學。學好這門課程，對今后想從事基礎(chǔ)醫(yī)學、生物制藥領(lǐng)域的學生非常重要，不應(yīng)該使學生有“通過簡單記憶和背誦就能學好免疫學”的淺薄印象。而是否能融會貫通地使學生理解并掌握免疫學，需要教師充分發(fā)揮“認真鞏固理論知識和深度挖掘有效的教學方法”的授課藝術(shù)。

大量課程課時的壓縮，是對教師如何最大限度地平衡足夠的知識輸出量和最佳的教學效果提出考驗。在設(shè)置教學大綱時只能涵蓋免疫學中最經(jīng)典的知識內(nèi)容，但對所有內(nèi)容的精講是不現(xiàn)實的。只有充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，不斷進行智能化、虛擬化教學資源的開發(fā)，制作精品課程并完善線上資源數(shù)據(jù)庫，滿足學生的好奇心和學習興趣，才有可能促使學生利用課余時間加強對免疫學課程的學習，通過不斷推動學生主動學習、有目標地學習，才能提高高等農(nóng)林類院校的本科生教學質(zhì)量和競爭力。

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基金項目：西北農(nóng)林科技大學本科教育教學改革研究項目“《免疫學》沉浸式教學法以促進學生思辨創(chuàng)新能力的教學改革研究”（項目編號：JY2103052）;西北農(nóng)林科技大學本科生免疫學全英文課程建設(shè)項目（2020）。

作者簡介：武春燕（1985—），女，博士，西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院博士生導師，副教授，研究方向為動物重大疫病致病機制及免疫防控;陳德坤（1964—），男，博士，西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院博士生導師，教授，研究方向為動物重大疫病免疫防控;穆楊（1974—），女，博士，西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院博士生導師，副教授，研究方向為動物重大疫病發(fā)病機制、疾病診斷與病原檢測新技術(shù)和新型抗體制備與應(yīng)用。