“双一流”医科院校建设背景下医学微生物与免疫学实验教学的优化探讨

李 玲，刘 欢，贺亚玲，侯 隽，陈雪玲

(石河子大学医学院：A.医学教学实验中心；B.病原微生物与免疫学教研室 新疆 石河子 832000)

国务院《统筹推进世界一流大学和一流学课建设总体方案》提出，要坚持以一流为目标，培养富有创新精神和实践能力的创新型、应用型、复合型优秀人才[1]。医学院校学科分布较散, 一级学科体系庞大, 基础临床存在一定的脱节,给医学院校“双一流”建设带来一定阻力[2]，如何避免“大而全”以及“同质化”发展思想，而注重学科建设、强化特色是医学院校“双一流”建设的重要思路。医学微生物学与免疫学作为重要的基础医学主干课程，是基础课程向临床课程过渡的重要纽带[3]，与临床工作密切相关。该学科具有较强的实践性，实验教学更是其重要环节，在促进学生掌握基本实验操作技能、培养动手实践能力、促进理论知识的内化理解，提升创新精神与科学素养等方面具有重要意义，也为后期学习临床常见感染性疾病、传染病的诊断、治疗和预防奠定基础。随着现代医学教育理念的转变和教学改革的不断深入[4]，传统的实验教学模式存在的弊端逐渐显现，难以满足“双一流”建设背景下培养高素质、高层次创新型、应用型卓越医师的要求。如何建设好该“纽带课程”是我校建设一流医学学科的重要课题。因此，针对医学微生物学与免疫学实验教学中存在的问题，本文探讨了所采取的教学优化措施。

1 传统实验教学的主要缺点

1.1 实验内容陈旧单薄，缺少与临床应用的密切联系

医学微生物学实验主要由细菌标本片的观察、细菌的培养、革兰染色、PCR法在细菌鉴定中的应用、病原性球菌的分离与鉴定、肠道杆菌的分离与鉴定组成；医学免疫学实验主要包含直接凝集反应、双向琼脂扩散、对流免疫电泳、补体结合反应、乙肝病毒的检测(Elisa法)、吞噬细胞及淋巴细胞转化等标本片的观察。这些内容除各类标本片的观察外，均为操作简单的基础实验，缺少与临床应用的密切联系，难以激发学生兴趣。另外，受医学微生物与免疫学实验室生物安全条件制约，病毒类实验的开展长期以来是我校微生物与免疫学实验教学的空白。

1.2 师生比低于国家标准，课堂管理薄弱，学生不能充分掌握实践技能

随着医学专业的不断扩招，教师配比数量严重不足，实验教学中1名教师常配比20～28名学生，远低于国家规定的1∶14的标准。受观察角度影响，部分学生看不到、看不清教师示教操作细节。教师示教又类似于直播，不能反复播放观看，学生很容易错过关键操作。另外，学生总是存在粗心的情况，很容易错过关键知识[5]。学生实操过程中，教师难以逐一监督每名学生并纠正其不规范的操作，导致部分学生至课程结束也不能掌握规范的操作技术。较多的学生在经过一学期组织胚胎学实验课训练，再经过医学微生物学实验教学多次标本片观察训练，依然没能掌握显微镜的正确使用方法；经过细胞生物学、医学免疫学多次实验教学，有超过半数的学生通过磕碰的办法安装移液器吸头，约7%的学生过调移液器量程；简单的于酒精灯外焰烧灼灭菌接种环的方法，学生实际操作中错误频出，要么忘记灭菌接种环杆部，要么烧灼灭菌后不停顿冷却直接取菌、要么接种完毕后不再灭菌接种环，以及出现其他错误操作。而且，在实验过程中，学生不免走动，教师花费较多精力也不能较好地维持课堂秩序。

1.3 课堂时间利用率低

一方面，医学微生物学与免疫学实验大多步骤多、操作缓慢，教师逐步示教占用了较多课堂时间；另一方面，部分实验如：PCR在细菌鉴定中的应用、对流免疫电泳试验、补体结合反应等，实验过程中存在较长的等待间隙，一部分时间由教师用于讲解理论知识，大部分时间安排学生自主书写实验报告，而学生缺乏足够的主观能动性，常常是机械地搬抄实验指导，互相之间誊抄答案，或者通过翻看手机等方式消磨时间，导致师生均对实验教学满意度差。

1.4 无菌操作与生物安全意识薄弱

医学微生物学与免疫学实验课程中,学生必然接触未灭活的细菌、真菌、血浆、血清等标本。由于学生对病原微生物或标本的危害认识不足，缺乏生物安全防护意识，易将医学微生物学实验室等同于其他教学实验室(如组织学与胚胎学、病理学等实验室)，在实验活动过程中忽视自我防护和对环境的保护措施[6]。在进入病原微生物与免疫学实验室，学生依然不着工作衣，或者工作衣却不系纽扣、着长袖衣物外穿短袖工作衣；将食物、水杯带入实验室，或将手机等其他物品随手放于实验台面；打碎带菌试管与培养皿不及时报告，私自直接丢弃，或用抹布擦拭细菌污染区域；甚至有女生披散头发，导致绊倒酒精灯引燃头发。学生的无菌观念及生物安全意识普遍薄弱，给师生及实验室环境均埋下了安全隐患。

2 实验教学的优化措施

2.1 整合、删减现有内容，丰富实验内容，增设新实验，填补真菌与病毒实验教学空白

根据教学大纲要求及结合实验教学与临床实际，分别对现有的医学微生物学与医学免疫学实验项目进行组合删减，丰富保留实验项目的内容，并增加新的实验项目。在医学微生物学实验中：①将原有的外界因素对细菌生长繁殖的影响拆分后，其中物理因素(紫外线)与化学因素(消毒剂)的影响部分并入细菌的培养实验章节，药敏实验部分并入病原性球菌鉴定章节；部分标本片的观察穿插在其他相关实验章节；②病原性球菌鉴定中菌种除金黄色葡萄球菌外，在模拟痰液标本中增加表皮葡萄球菌，肠道杆菌的鉴定实验中菌种除痢疾志贺菌外，在模拟粪便标本中增加大肠杆菌、肺炎克雷伯菌，增加分离鉴定难度，也使课堂内容更加丰富。在医学免疫学实验内容中：①删去沉淀反应章节中对流免疫电泳试验，保留双向琼脂扩散试验，并与直接凝集反应章节合并；②改良原有的大体积补体结合反应为酶标孔微量法，即节约补体、Ab、Ag等试剂用量，同时也缩减了37℃恒温培养箱的负荷；此外，摒弃刻度吸管，使用微量移液器使实验操作更为精准细致。与此同时，增加如下新的实验内容：①小鼠免疫器官的观察与脾细胞的分离制备实验；②大小吞噬实操实验(含涂片、瑞氏染色方法)，标本片观察仅用于辅助教学；③人外周血单个核细胞的分离与NK细胞的杀伤实验；④新增体外抗体形成的检测实验(小室法)；⑤细菌染色方法中增加鞭毛、荚膜的染色方法；⑥真菌的培养(白色念珠菌芽管形成)与染色实验(白色念珠菌、酵母菌、青霉、曲霉)；⑦血凝与血凝抑制实验(新城疫病毒)。以期丰富教学内容，学生在实践技能训练实验中得到更好的锻炼，用更为直观具象的试验，促进学生理解内化复杂、抽象的理论知识。另外，⑥与⑦的开展填补了我校在医学微生物与免疫学中真菌类与病毒类实验教学的空白。

2.2 合理利用微视频教学

增设新实验在丰富教学内容的同时，也给教师熟练授课与学生内化并掌握知识带来了一定的挑战。随着信息化技术的高速发展，信息化设备与数字化教学技术为教育教学的改革发展提供了新的契机。教育信息化也是教育现代化的支撑和引领[7]。微视频是指教师根据实验教学内容的重点、难点、实验所用仪器设备以及实验过程中可能出现的问题等为学生的自主学习[8-9]录制的时长30s～20min的小视频，可在手机、电脑等多种视频终端播放，具有形式多样、简单易制、针对性强[10]、短小精悍[11-12]等特点。有学者认为微视频教学简洁明了，符合数字时代学习者的注意模式，是课堂教学的有效补充[5]。因此，笔者同教研室教师拍摄了显微镜油镜的使用、微量移液器的规范化使用、细菌的培养、革兰染色、荚膜染色-肺炎克雷伯菌、鞭毛染色-变形杆菌、细胞计数、单核巨噬细胞的吞噬试验、小鼠免疫器官的观察、溶血空斑-小室法(含脾细胞的分离制备)、鸡胚尿囊腔新城疫病毒的接种等微视频，视频时长均控制在10min以内，且均以第一视角拍摄。所拍摄微视频分别获得国家级、校级各类奖项，视频内容质量有充分的保障。医学微生物学与免疫学实验课堂教学中，教师可根据学生需求反复播放，针对关键节点辅以重点讲授，由于学生可以自主学习，教师有充足的时间巡视教室，了解学生对操作技能的掌握情况并发现问题及时解决[13]。在课下，学生根据自己的预习或复习需求，随时随地通过观看微视频灵活学习。

2.3 紧密联系临床，引入案例教学，提高教学效率

案例分析教学方法所选案例多源于真实情境或事件，该方法有助于培养学生利用现有知识解决问题的能力[14-16]。为了更好地衔接医学理论教学与临床实践，贯彻以学生为中心的教学理念[17]，针对实验操作间隙较长的实验项目，教师在实验操作等候时间段内引入诊断明确、典型的临床案例，引导学生主动思考、根据所学理论与实践知识，查阅资料，分组合作完成综合性实验设计并制作PPT汇报。然后教师对病例进行详细讲解、点评[18]，师生共同对病例加以分析讨论。这样在课堂上就可以做到“理论与实践相结合”[19]，教师也从知识的讲授者转变为教学过程的组织者、引导者[20]。

2.4 加强生物安全知识培训与考核，减少安全隐患

医学生在学习实践过程中不可避免地直接或间接与病原生物接触，生物安全问题不仅影响着教学行为的顺利开展，而且对生态环境和人类健康可能构成潜在风险[6]。为培养医学生形成无菌操作观念，树立生物安全意识，确保师生与实验室安全，本教研室结合大学整顿实验室危化品安全管理工作的契机，依据《高等学校实验室工作规程》[21]《危险化学品安全管理条例》[22]《实验动物管理条例》[23]，①对每间病原与免疫学实验室统一建章立制，并制度与警示标志上墙，做到措施到位，责任到人；②组织师生开展生物安全知识培训，由教务处从题库抽题，组织师生在线测试，考核通过者方可进入实验室工作学习；③规范菌种购买途径，严格按照《中国医学微生物菌种保藏管理办法》[24]设专人负责，专柜保藏管理；危化品入防爆柜双人双锁保管；并规范落实危化品与菌种使用记录(时间、名称、用途、用量、领用人、负责人)及实验室安全运行日志记录；④菌种及危化品试剂在课堂使用中，加大教师巡视力度，监督学生严格遵守操作规程，做到及时发现问题及时处理；⑤实验完毕，菌种及带菌吸管、棉签等物品严格回收并高压蒸汽灭菌处理；⑥实验动物尸体、实验废液、锐器分别集中存放，交由大学相关部门统一处理；⑦提供防护用品：实验室摆放碘伏、棉签、纱布等消毒包扎用品及增设洗眼器，邻近卫生间设喷淋装置。

3 实验教学优化结果分析

经过两个学期近千名学生的医学微生物与免疫学实验教学实践，收集任课教师对各项教学优化措施实施后的反馈意见(表1)，笔者认为：①合理整合、删减原有实验，增加新实验，即淘汰了内容、方法陈旧的实验，又为实验教学注入了新鲜血液，更实现了真菌、病毒实验从无到有的开展，使课堂教学内容更为丰富。更具现代化特征的实验技术也有利于激发学生兴趣，很好地锻炼了其动手操作能力，而更为直观具象的操作体验有助于学生理解复杂、抽象的理论知识。②微视频教学可以成为医学微生物与医学免疫学实验教学的有效补充。课下学生通过观看实验教学微视频，可以对实验目的、材料与方法、步骤等提前有一定的了解，进入实验室后学习与操作目标、时间统筹规划更加明确；课堂微视频教学可以更清晰地显示出实验过程中的重点、难点以及需要注意的操作细节[25]，辅以教师指点，学生更容易在短时间内掌握实验操作技能，理解教师讲授的内容[26]；课后利用微视频复习进一步巩固加强了学生对实践技能的掌握。微视频教学的应用有效促进了学生理论知识与实验操作的结合，推进了新增实验项目的顺利高效开展，也打破了某些实验复杂或生物安全受限而难以开展的壁垒，促进实验教学内容向新领域延伸。③在实验间隙引入案例教学，提高课堂时间利用效率的同时，大大减少了医学生对教师的依赖心理，激发其主动学习的兴趣，增加了学生的参与度，提升了其临床思维能力及利用现有理论与实践知识解决问题的能力。其次，促进了学生团队协作的意识，也一定程度促进了师生教学相长。④制定实验室规章制度，加强师生的生物安全知识培训与考核，规范菌种及危化品使用、增设相应的防护用品等措施一定程度保障了实验室师生及环境安全，提高了师生的生物安全意识，尤其是提高了医学微生物学实验中学生的无菌操作意识，也使其掌握了处理生物污染的方法。总之，这些改革措施对于实验教学及课程的综合学习起到了显著的积极作用，提高了优秀与良好成绩比率(表2)。

表1 各项实验课程改革措施促进教学的调查分析

注：参与调查问卷教师为该实验课前后连续任教教师，共6名，新进教师及调离教师不参与调查。

表2 实验课程改革前后课程成绩比较分析

注：2016级为对照组，2017级为接受实验课程改革组，以t检验进行组间比较，结果以x±SD表示，a表示组间差异显著，b表示组间差异极显著。

4 结语

医学微生物学与免疫学是医学、药学类专业的重要基础课程[1]，是通向临床医学的重要纽带课程，我校该课课程理论教学获得大学教学成果奖一等奖、入选新疆维吾尔自治区及第八批国家精品视频公开课程。但医学微生物理论课程内容繁多、免疫学理论课程抽象复杂，学生识记仍较为不易，而实验课程环节在提升学生动手实践能力，帮助学生理解理论知识点并实践应用，增加学生实践操作经验[27]等方面具有重要意义。改革实践好该课程的实践教学，是理论教学的有效补充，可进一步推动该课程向一流医学学科建设的进程。尽管各项实验教学优化措施取得了较好的效果，但教学改革不是一蹴而就的，也不是一劳永逸的，实验教学中仍不断涌现出如老旧设备的及时维护更新、实验技术人员与任课教师及时高效的沟通、教师队伍的进一步建设，以及改变现有的理论与实践平行排课法，推进以实验为中心，保障实验的连贯性等的种种问题亟待解决。深刻领会“新医科、大健康”发展理念,结合课程特征，更新教育理念、丰富实验教学的内容和形式，探索新的教学方法和手段，大力推进实验教学改革的步伐[26,28]，方能适应双一流医科大学建设背景下，培养更具分析问题、解决问题、协作创新的高素质、高层次应用型医学人才的需求，真正做到面向边疆、辐射中亚培养一流医师，逐步实现我校医科水平的跨步提升。