免疫学技术开设综合性实验的教学改革初探①

董伟仁　张存新

(浙江大学生命科学学院，杭州310058)



·教学园地·

免疫学技术开设综合性实验的教学改革初探①

董伟仁张存新②

(浙江大学生命科学学院，杭州310058)

免疫学是研究免疫系统结构与功能的学科[1]，近年来，这门既古老又年轻的学科正蓬勃发展，成为当今生命科学的前沿学科和现代医学的支撑学科之一[2]，并以其研究的深度和应用的广度成为沟通生物学基础和临床研究的重要桥梁[3]，其理论及技术已经辐射、渗透到生命科学的各个学科。免疫学不但已成为高等医学院校的重要基础医学课程，也成为综合类高校生命科学相关专业本科生的主干课程之一[4]。

免疫学技术实验课程的教学是将理论知识与实践技能、抽象思维与感性认识相结合的过程，旨在提高学生对免疫学理论知识的感性认识，加深对教学内容的理解，掌握系统性的实验技能，培养严谨的科学态度，尤其是提高学生分析与解决实际问题的能力，最终实现学以致用。

实验课具有直观性、实践性、综合性和科研性的特点，是理论教学不可替代的重要教学内容。近年来，根据学科发展和人才培养的需要，我们对《免疫学技术》实验教学进行了反复研讨和论证，以该课程所面临的问题为切入点，积极尝试综合性实验课的改革。

1免疫学技术实验教学面临的问题

1.1课程内容的前沿性近些年，生命科学以及生物技术突飞猛进，免疫学技术也迅猛发展，若免疫学技术实验课内容的更新与自身发展不匹配，会极大地限制学生的自主创新精神，降低课程的教学效果[4]。以抗血清制备为例，在项目改革前，实验通常以减毒或无毒细菌、绵羊红细胞为抗原，学生普遍反映课程内容未能与时俱进，建议课程引入抗原表位预测等前沿知识。

1.2课程内容的系统性由于课程的部分实验具有操作周期长、技术难度大、可重复性差等缺点，既占用了宝贵的实验时间，又未必能取得理想的教学效果，课程系统性较差，因此，非常有必要对其进行精简和优化。以抗血清制备为例，在项目改革前，学生只能初步完成给定抗原的抗血清制备和效价的测定工作，无法进行抗体纯化和特异性检测等操作，实验系统性较差。

1.3课程内容的探索性实验是进行科学探究的主要形式，其地位和作用是其他任何方式都无法替代的，探索性实验的开设能培养学生的科研意识。然而，在实际教学过程中，为了确保学生实验的成功率，课程组教师通常会降低探索性实验的所占比例，甚至取消探究性实验，这种模式往往导致课程内容与科研动态相脱节，亦不利于实现教学目标。如传统的抗血清制备技术操作流程长，技术相对单一，整个免疫过程覆盖了免疫学技术实验课程的绝大部分时间，所获得的抗体也无法进行有效的检测和评价，往往是费时费力，还难以取得较好的效果[3]。因此，教师需要对课程内容进行积极探索。

1.4课程内容的实用性由于受国内外浓厚科研氛围的影响，许多学生都是带着课题或奔着课程的实用性来选课，学生大多希望以可溶性抗原，甚至以所参与科研项目的功能蛋白为免疫原来制备抗血清，以更符合科研实际，达到上课与科研两不误，这就对课程的实用性提出了极高的要求。而在课程内容改革前，实验设计常围绕抗血清制备技术，对抗原预测、抗体纯化和抗体检测性工作则鲜有涉及。

针对上述问题，通常的改革方向为：对一些操作时间长、效果差、应用不广泛的免疫学实验进行精简，从而缩短实验时间并提高实验成功率。同时，结合目前免疫学技术的发展趋势，课程加大免疫沉淀、流式细胞术、免疫荧光、竞争ELISA、免疫印迹等应用非常广泛的现代免疫学实验的比重，使学生掌握更多、更先进和更实用的免疫学技术。以抗血清制备为例，课程通常舍弃抗血清制备实验，或利用系列课程将抗血清制备和检测相衔接，不利于学生充分认识体液免疫应答的发生过程及其一般规律。为了培养学生的创新意识，提高学生的综合素质，本教研室以系统性、完整性为指导思想，通过探索和优化课程内容，尝试“以兔抗血清制备与检测为课程主线”的综合性实验改革方向，对《免疫学技术》实验课程进行积极的教学改革，笔者就近几年的教学实践体会进行分析讨论。

2开设综合性免疫学实验课的尝试

(1) 基于专业特点，设计实验内容选修我院《免疫学技术》的学生大多来自生命科学学院、动物科学学院和农学院，其专业具有前沿性、基础性和实践性强的特点。为了实现课程目标，我们以“系统性”为设计原则，以兔抗血清制备与检测为课程主线，最终形成抗原表位预测、兔抗血清制备、效价测定、抗体纯化和特异性检测的综合性实验内容。其中，“抗原表位预测”内容的设定系参考学生的建议，使课程内容与时俱进，符合当下的科研实际需求，课程实用性强，亦有利于学生理解抗原的概念和掌握体液免疫应答规律；“兔抗血清制备”系固有课程内容，通过多次免疫操作环节让学生掌握实验技巧，有助于对皮下和皮内免疫方式形成深刻的认识，有利于强化“缓释”的概念；“抗体纯化、抗体效价测定和特异性检测”实验不仅涉及免疫学基本原理，也是基础研究须掌握的实验技能。本教改课程以学科的专业特点为切入点，将免疫学理论知识和实践操作紧密结合，在“系统性”的指导原则下开展综合性实验方案的教学尝试，课程亦是一个完整的科研项目，有利于学生科研思维的培养和训练，提高其分析问题和解决问题的能力，为将来科研工作的开展打下坚实的基础。

(2) 优化实验方法，提高实验效率由于免疫学的新方法和新技术层出不穷，为了将最新的研究成果应用在课程中，同时提高学生的文献查阅能力和创新能力，我们尝试将上课模式从传统的“以教师讲授为主”转变成“以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向”的PBL(Problem-Based Learning)启发式教学方法。如：抗原表位预测是一个仍在不断发展的学科，课程改革以教师讲授基本原理为主，学生在课堂上按常规方法进行尝试后，课后自行寻找新的抗原表位预测软件，并比较不同软件的异同，有利于调动学生的学习积极性，并完成知识要点检索、汇总和比较等科研环节的初步训练。又如：由于课程增加了抗原表位预测等理论性强、探索性强的授课内容(第1～3周)，以及多肽抗原合成和偶联的环节(公司合成，第4～6周)，若按常规8周的抗血清制备周期，要在最后2次课(第15～16周)来完成抗体纯化和检测等实验，可行性低，并严重影响教学效果。是故，“有效缩短抗血清制备周期”首当其冲。在教改课程的首堂课上，我们以“兔抗血清制备中免疫方法和免疫流程的优化”为科学命题，将班级学生分成若干组，每组4～5名学生，以组为单位，引导学生主动查阅资料，2周后各小组分别阐述各自的候选方案，再经班级讨论后采用1～2个优化策略，从而缩短抗血清制备周期，为课程的顺利开展做好铺垫。

综上，近5年来，以系统性、完整性为指导思想，通过对课程内容的合理设计以及对实验方法的探索和优化，我们大幅缩短了抗血清的制备周期，建立了“以兔抗血清制备与检测为课程主线”的教改方案，即：抗原表位预测(第1周和第3周)、多肽合成与偶联(第4～6周)、抗血清制备(第7～11周)、抗体纯化与效价测定(第12周)、抗体特异性检测(第13～16周)。在上述实验期间(第2周、第4～6周和第8～9周)，完成“B淋巴细胞分离与转化试验/T淋巴细胞分离及E玫瑰花环试验”、“巨噬细胞吞噬功能实验”、“淋巴细胞凋亡实验”等细胞免疫实验，实验安排紧凑有条理，提高了实验效率。

(3) 构建评价体系，完善考核机制实验考核是实验教学质量的反馈，既能反映学生的科学思维能力和实验操作水平，又能充分调动学生的学习兴趣。此次教改对传统的实验考核方法进行了改革，建立了相应的课程考核评价体系，以考核学生知识与技术的掌握情况为出发点，重点考察学生对原理的理解程度、对问题的剖析以及对结果的分析能力，以学生是否具有独立思考和提出命题的能力作为考核的关键，践行“授之以渔”的教学理念。课程同时考核学生的书写与语言表达能力，尤为关注学生的自主学习能力和创新精神，以求对学生做出较全面的评价。评分项目设定如下：由于兔抗血清是科学研究甚至本科教学中常涉及的工具，如本院《生物化学实验》需使用酵母蔗糖酶的抗体，但实验中发现目前商品化抗体的效果不佳。为此，兔抗血清制备技术可以将这两门课程结合起来，在“原料”和“成品”上互通有无，让学生制备的抗体有“用武

表1免疫学技术实验课程评估体系

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”，同时节约学院的教学经费，从而实现课程的可持续发展，见表1。

3结语

《免疫学技术》综合性探究实验的开设，通过增加抗原表位预测、抗体纯化和特异性检测等“虚实”结合、学生兴趣浓厚的知识与技能训练，形成具有一定前沿性、系统性和实用性的课程框架；并从传统的授课方式调整为以课题为导向、学生为主体的启发式教学模式，实现了教师与学生的良好互动，课堂气氛活跃；建立学生综合素质的考核体系，尤其关注学生的质疑精神和创新意识。这种理论学习、实验设计和实践操作相结合的教学改革，通过一个系统性实验来促进学生深刻理解免疫学知识，让学生深入体会科研的研究过程，激发学生的科研兴趣，同时培养学生自主学习和积极钻研的意识，提高学生的科研能力和创新精神，实现教学研的有机统一。在教学效果上，学生对教改后的课程认可度高。同时，通过与相关课程的合理衔接，可实现教学资源的互通有无，促进课程的可持续发展。

参考文献：

[1]曹雪涛.免疫学研究的发展趋势及我国免疫学研究的现状与展望[J].中国免疫学杂志,2009,25(1):10-23.

[2]刘娟,曹雪涛.2013年国内外免疫学研究重要进展[J].中国免疫学杂志,2014,30(1):1-13.

[3]刘琦.免疫学技术实验教学改革初探[J].实用全科医学, 2007,5(8):708-709.

[4]吴艳峰,曹雪涛.关于免疫学实验课教学改革的几点思考[J].中国免疫学杂志,2011,27(5):468-470.

[收稿2015-06-20修回2015-09-28]

(编辑许四平)

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

作者简介：董伟仁(1982年-)，男，博士，助理研究员，主要从事免疫学技术教学及研究工作，E-mail:dongweiren@zju.edu.cn。

中图分类号R392

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)05-0737-03

①本文为浙江大学生物实验教学中心探究性实验教学改革项目成果。

②通讯作者。