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在本科免疫学实验教学中,凝集反应、沉淀反应、补体参与的免疫反应、免疫标记技术、细胞免疫功能测定等实验是经典实验,也是医学生必修实验。由于课时数的限制,以往实验教学模式是技术人员将一些耗时长的实验环节事先完成,学生按照课本指示完成其中一些操作。结果导致学生难以理解各个孤立的实验项目之间的有机联系以及实际意义,难以掌握实验的基本操作技能,也缺乏继续学习的兴趣和积极性。为了改变这些弊端,我们以医学免疫学基本理论和基本技能为主线,将传统的实验内容设计为一个系统的整体性研究项目,包括了从抗原制备动物免疫、免疫血清采集和分离、抗体效价测定和功能分析、免疫酶标记技术测定等一系列实验项目。根据实验教学的指导思想及目的,本项目设置了两大主体实验,“绵羊红细胞抗血清(溶血素)的制备及效价观察”和“牛血清白蛋白抗血清的制备及效价观察”。前者是颗粒性抗原,后者是可溶性抗原,制备的抗血清检测方法均不同。这两大实验从脱纤维绵羊红细胞的制备和牛血清白蛋白抗原浓度、免疫佐剂的配制,免疫程序、途径的设计,抗原剂量、动物注射次数的掌握、免疫时间间隔的确定,家兔心脏采血,抗体的提取,直至运用直接凝集法、电泳检测技术、双向扩散实验等检测相应抗体效价等一系列实验活动,将以往单个独立的实验贯穿起来,组成一个大实验,基本知识和基本技能训练融于项目之中,增强了学生动手能力,促进大学生科技创新活动展开。
2实验教学模式改革
为了改变由实验指导老师“抱着走”的传统教学方法,我们在本次实验改革别注重对学生自主学习能力的培养。实验开始前,将实验课件挂在教研室的网站供学生提前预习,学生们利用课余时间到图书馆查阅相关资料并设计实验方案。根据不同的抗原、免疫途径和剂量,有意识地将每班分成三个实验小组,从两种免疫抗原———颗粒型抗原和可溶性抗原入手,使学生在进入实验时就必须搞清楚这两种抗原的概念,促使学生不得不翻阅书本和查阅资料。在弄懂了实验原理和方法的基础上,学生自己设计方案,在带教老师的指导下,着手实施实验步骤,分析实验中出现的问题,以确保学生在实验时能够全面理解免疫概念、方法、效应机制等问题。本实验免疫的抗血清由于动物机体的差异,免疫的抗血清效价均不同,每一组的抗血清检测结果均未知,这就避免了同学之间抄袭实验报告的情况。“连贯性模块式”教学综合运用病原生物学、免疫学、生物化学、分子生物学、实验动物学等实验技术和方法;采用课堂内外相结合,学生为主体、以组为单位的项目制教学模式。具体实施过程中学生以小组为单位,利用课余时间来完成部分实验,学生对配制试剂、动物免疫、血清制备等过程都亲自操作,掌握了实验项目的整体性和连续性。开展本项目第2、3次实验上课要连续,不能隔周,因为凝集反应中的绵羊红血球要求新鲜配制,心脏抽取的溶血素要马上测定效价,补体参与的免疫反应试验要在第3次实验课完成,第2次和第3次实验课程安排时间要在同一天,分上下午完成,第4次实验安排免疫酶标、金标记技术测定和细胞免疫功能测定,在第5次实验开始前,学生继续利用这段业余时间进行可溶性抗原的免疫工作来提高抗体效价。对流免疫电泳和双向琼脂扩散试验则安排于最后阶段的功能检测实验中。本实验项目的每一个步骤都是学生自己安排,大大提高了学生继续学习的兴趣和积极性,培养了学生实践能力和协同能力,增强其在今后工作中的责任心和使命感。
3实验教学评价体系改革
本次改革的另一重点是对学生成绩评定系统的改革。每个学生在完成项目教学后要求撰写一份规范的研究小论文,成绩评定采用百分制。评分标准包括:方案设计、实验操作和习惯、团队合作能力、数据记录和分析、综合分析和科学思辨能力等内容。学生通过实验设计、实验记录、实验报告、实验讨论、结果报告这一系列的项目实施锻炼后,学习的主动性和积极性有明显的提高。
4实验教学改革的思考
自2007年初,在医学精英教育理念的指导下,我们制定了课程建设的基本规划。首先明确培养目标,即通过本课程的基本技能训练,希望学生掌握医学形态学研究思维方式和基本方法,并在实际工作中触类旁通、灵活运用。因此,我们将该课程设置为临床七年制试验班三年级学生必修的学科基础课,学分2分,40学时,理论实验各20学时。开课时间定在为期6周的基础科研训练之前进行。考核内容包括本课程理论课和实验课,各占总成绩的50%。
2多层次的教材建设
在开课之初,我们沿用了原有的校编教材,并在此基础上进一步完善教材建设。2008年8月,我校与华中科技大学共同主编的卫生部“十一五”规划教材《组织化学与免疫组织化学》,由人民卫生出版社出版。《组织化学与免疫组织化学》作为一部适用范围较广的教材,目前已经在全国十几所院校使用。同时,我们提供《电镜技术》、《实验动物学》等辅助教材目录供学生参阅。
3合理优化教学内容
《组织化学与免疫组织化学》(第1版)教材涵盖的内容较多,我们结合学系的科研优势和实验技术的实用性,合理优化教学内容,制定了理论课和实验课教学大纲。理论课教学中,每个章节选择最具有代表性的技术或实验原理进行讲解,可以通过自学消化理解的内容、目前已不常用的技术或实验方法,或与其他学科如电镜技术、实验动物学等交叉的内容均不纳入授课范围。此外,我们还结合新技术发展和学科新动态,与时俱进地调整教学内容,逐年补充最新的实验技术或相关内容,例如多个公司推出的En-Vison、MaxVision、EliVisionTMplus和Polink-2plus等新的免疫组化染色方法,改良的Alexafluor系列荧光素和美国BIOTIUM公司最新开发的CF系列荧光素等。在教学过程中,则根据课程组成员的科研特长安排授课内容,将科研成果引入教学过程。作为一门医学实验技术,熟练应用这门技术进行科学研究是最终的目的,因此,实践过程对于学生来说尤为重要。我们设置的实验课教学精选了石蜡、冰冻组织切片标本制作和HE染色技术;碱性磷酸酶染色技术;免疫组织化学SP法染色技术和显微摄影技术。此外,为了提高学生的实战能力,我们还安排了实验设计及课堂讨论的环节。
4独具特色的实验教学模式
三年级的临床七年制试验班学生还处在基础课学习阶段,虽然学习了与科研相关的基础知识,但是并没有真正接触科研工作。为了防止“纸上谈兵”,我们在完成理论课教学和实验技术实践之后,还特意安排了一次独具特色的实验设计及课堂讨论进行“模拟练兵”,通过设计自己感兴趣的小实验,深化学生对实验设计的基本思路和方法的理解和掌握。具体内容分为三部分:引言(研究背景)部分包括该领域国内、外主要研究进展概要、实验目的和意义,大约500字;材料与方法部分包括实验对象(人或动物)、主要试剂和仪器设备,突出体现免疫组织化学或免疫荧光组织化学技术选用的抗体种属来源和显色试剂,以及详细的操作流程;结果部分对预期结果进行简要的分析。学生通过自由组合分成大约10个小组,每组3-4人,利用3个学时对设计的实验以PPT的形式进行答辩,由3-4名老师作为评委,对实验设计进行提问和点评,各组学生进行自评和组间互评,最后授课教师进行总结。这种独具特色的实验教学模式深受学生欢迎。在讨论的过程中,学生的积极性和主动性被充分地调动起来,通过“查阅文献-实验设计-小组答辩-评委提问-解答讨论-总结归纳”这个循序渐进的过程,学生对组织化学与免疫组织化学这门技术的应用范围和适用原则有了深刻的体会和认识。
5合理的考核方式及评定标准
本课程理论和实验考核各占总成绩的50%。理论课考核我们尝试了多种题型,包括选择题、填空题、判断对错、问答题、叙述题和综合运用型试题,采用开卷考试和闭卷考试两种形式。最终,我们选择了闭卷考试的形式,题型确定为选择题、判断对错、问答题,并且已经建立了完整的试题库。综合运用型试题以开卷的实验设计考核替代,占总成绩的20%,其中引言8分,实验材料和方法6分,预期结果与结果分析6分。实验课中标本制备和染色占总成绩30%,HE染色标本、碱性磷酸酶染色和免疫组织化学染色各占10分。染色切片标本经显微摄影后提供照片,照片显示的阳性结果与预期结果相符为4分;照片清晰为3分;照片颜色纯正、构图美观大方3分。
6学生反馈及后续调查
在针对临床七年制(试验班)的教学反馈和教师的自反馈调查中,我们发现无论学生还是教师对本课程的满意度均逐年提高,该课程最终得到学生的积极响应和高度认可。最重要的是,我们在教学过程中为学生开启了科研之门。经过组织化学与免疫组织化学的学习,试验班学生的科研素质和科研能力得到了显著提高,大部分学生能够将所学到的组织化学与免疫组织化学技术应用于为期6周的基础科研训练中,并且能够积极参与吉林大学“大学生创新创业训练计划”项目的申请。由于经过本课程培训的学生能够敏锐地感受科研热点,合理地将组织化学与免疫组织化学技术应用于实验设计,实验方案设计具有一定可行性,体现一定程度的创新性和创造力,所以中标率明显高于其他班级的学生。
7结语
多媒体辅助教学是将计算机、投影仪等现代媒体设备应用于授课过程中,将文本、声音、图像、动画、视频等多种信息进行有机结合的一种教学形式。近年来,教育部高度重视将多媒体应用于实际教学中,以保证教学效果,提升教学质量。运用多媒体辅助教学,有以下优点:一是教学过程形象具体、生动深刻;二是课堂内容丰富,表现形式多样化;三是教学环境的个性化与教学过程的交互性。多媒体其难以比拟的优势,无疑为抽象难懂的免疫学教学提供契机。但教师容易过度依赖多媒体,成为课件单纯的讲解者,忽视和传统有效教学手段的配合,也对老教师授课带来挑战。相比板书和手绘图,多媒体课件授课节省时间,课堂的节奏会加快,易出现学生思维及理解吸收进度不一的情况。另外,多媒体设备在偏远地区的普及仍存在困难。
二、基于问题式学习教学模式
免疫学引入PBL的教学理念较以往的教学模式存在根本区别。传统的教学模式教师处于主导地位,学生少有时间及能力分析解决问题,忽视了学生主观能动性。PBL教学模式以问题为中心,老师根据课堂的内容,结合临床案例给出问题,如流行性感冒期间,健康人群免疫系统如何抵抗病毒感染?乙肝疫苗为什么要多次注射?引导学生围绕问题求索学习,强调学生的实践能力、自学能力、探索能力及团队合作精神的综合培养。PBL教学模式不仅可以让学生全面掌握基础理论架构和基本知识,而且让学生发现医学免疫学的发展规律,养成发展性的思维模式。PBL教学模式在免疫学应用有一定的特殊性,作为基础学科,医学院校教学安排较早,学生缺乏基础医学理论知识支撑,实行有难度。该教学模式对学生的自学能力及课时安排也提出较高要求。因此,在免疫学教学实践中,需要根据学情逐渐探索行之有效的方法对PBL进行应用。
三、转化医学理念教学模式
转化医学也称转化研究,是近年新提出的理念,强调将基础研究与临床应用紧密结合,使两者之间建立更为直接的关系。未来医学想要取得突破性进展依赖学科之间的相互交叉结合,转化医学理念的出现有效地弥补了基础研发与临床治疗之间的鸿沟,注重学科间多层次、深层次的整合与合作,避免基础与临床的脱节现象,符合当前医学教育改革的整体方向。医学免疫学是桥梁学科,具备转化特性,在教学过程中应注重教学内容的及时更新,适时调整教学内容及方法,贴合临床应用,靶向授课,增强内容的实用性和针对性。免疫应答是免疫学的核心内容,完整的机体免疫应答几乎涵括了免疫学大部分知识,是学习的重难点,牵涉的内容多且零散。传统的教学方法讲解难以让学生掌握知识点之间的连贯性和系统性,应用转化医学则可以以学生感兴趣的临床常见病为例,与相关章节相结合,激发学生兴趣,如新生儿溶血症的发生与免疫学抗原章节相结合;器官移植排斥反应与HLA的关系;系统性红斑狼疮与自身抗体的关系等等。转化医学应用于免疫学教学最大的阻碍是:基础免疫学教师长期从事教学工作,教学能力强却脱离临床实践,知识体系单一,缺乏实践性、应用性,存在一定的缺陷;临床免疫学教师有丰富临床经验,教学力量却较弱。如何平衡两者之间的优劣势有待继续摸索。
四、融入建构主义理论的教学模式
20世纪60年代,瑞士心理学家皮亚杰首次提出建构主义,80年代开始,渐渐在教育领域得以应用。建构主义理论重新诠释了学习的内涵,它最基本的理念是:知识是由学习者主动建构而来,并非被动接受和灌输,不同个体对客观存在的事物的理解不尽相同。建构主义学历理论强调学习的主体是学生,学生是信息认知和加工的执行者,教学和学习的过程中,每个人都隐含着自己对知识的理解,因为个人先前的经验知识与心理结构,学习过后,其原有的知识结构被转换、重组或者改造。免疫学理论枯燥,填鸭式讲解难以达到预期教学效果。建构主义理论应用于免疫学教学实践,有助于学生创新性思维和发散性思维的提高。讲授免疫学理论过程中,将教学过程分阶段逐级进行,注重充分调动学生主观能动性,让学生参与学习过程中,达成学员自我建构的目的。每完成一阶段学习后,提出综合性问题巩固所学知识,在学习过程中学生以小组讨论的方式,提高自行分析并解决问题的能力,在新旧知识的不断积累、冲突下,逐步完成免疫学的整体建构。这种教学模式不仅对学员的自学能力、自制力提出较高要求,教师的教学理念也须随之改变。对于已经习惯被动学习的学生,如何更好地提升教学效果有待完善。
五、框架式教学模式