医学免疫学实验教学改革与探索①

任书荣 闫志勇 张 蓓 王秋波 王 静 吕 锐 张艳丽（青岛大学基础医学院，青岛 266071）

实验教学是医学免疫学教学中的重要环节，通过实验教学可加深学生对理论知识的理解，提高动手操作能力。现代免疫学检测技术正在不断发展和完善，已经成为当今生命科学主要的研究手段之一，为病原体检测和免疫功能判定提供了重要的方法和手段［1］。适时将先进的免疫学检测方法引入实验教学可提高学生的学习兴趣、开拓其科研思路、提升其创新能力。本实验室针对传统免疫学实验教学过程中存在的部分教学内容陈旧、新技术新理论渗透不足、学生实验成绩区分度不高等诸多问题，多年来不断对免疫学实验教学进行探讨、改革和完善，旨在形成一套行之有效的新型免疫学实验教学模式，调动学生对免疫学实验课程学习的积极性、主动性，增强学生的科研思维能力和解决实际问题能力，提高学生的综合素质［2-3］。

1 保留经典，夯实基础

传统的免疫学实验包括凝集反应、沉淀反应、补体参与的反应和中和反应实验，这些实验在免疫学发展过程中发挥了重要作用，是各类现代化检测方法的基础，其中许多实验方法因存在测定灵敏度低、操作繁琐、重复性差、耗时长等局限性，实际应用日益减少，逐渐被现代化免疫标记技术所取代，但也有些检测方法有其不可替代的一面，迄今仍有广阔的应用空间［4］。各院校实际开展的此类免疫学实验项目有所不同［5-6］。本实验室本着保留经典，对学生进行强基训练的目的，保留血型鉴定实验、对流免疫电泳实验和补体参与的溶血实验，让学生实际操作，使学生充分掌握凝集反应、沉淀反应、补体溶血反应的本质，了解凝胶的性质、制备过程和电泳的基本操作技术，融会贯通蛋白质两性电离的特点、电泳过程中电场力和电渗的影响等多学科知识，为将来进一步学习深造打下基础。删除单相免疫扩散实验、双相免疫扩散实验、试管凝集反应等实操实验，改为示教形式，使学生能够在较短的时间内了解实验原理及应用即可。

2 增加流式细胞术检测T细胞亚群实验

流式细胞术（flow cytometry，FCM）是基于流式细胞仪的一项快速、精确、高通量针对颗粒性物质的特征和功能进行多参数定性、定量分析和分选的新型技术。随着学科的交叉和融合，FCM 已经成为当今生命科学研究和实践中不可或缺的重要手段，FCM 作为一项重要的新型免疫学实验技术有必要传授给学生［4］。鉴于此，本实验室积极向学校申请购买流式细胞仪和相关试剂，结合本学科内容，开展T细胞亚群检测实验项目。通过该实验不仅使学生了解FCM 这一先进的技术，还可使学生充分理解和掌握淋巴细胞表面标志、单克隆抗体和CD 的概念，以及T 细胞亚群的分类依据等免疫学基本理论知识。此外，鼓励学生积极献血，鼓励学生亲自动手采集同伴血液进行实测，通过检测自身免疫功能，将所学理论知识实际应用于自身免疫功能的分析，极大地提高了学生的参与感和兴趣。

鉴于流式细胞仪仪器精密、价格昂贵且数量有限的实际情况，实验过程中采用不同实验小组错时、轮流进行实验操作的方式。带教老师集中讲解仪器操作方法和注意事项，首先指导第一个实验小组实际操作，之后由前一个小组指导下一个小组进行操作，教师总体把控，保障实验顺利进行。通过这种方式可使每个学生均能对FCM 有切身的体会，并增强学生学习的积极性，探索“以学生为中心”的免疫学实验教学模式。对于新型实验技术，百闻不如一见，本实验室通过FCM 检测T 细胞亚群实验，使学生对“高大上”的流式细胞仪输出的图像有了实质性的直观认识，极大地提高了同学们对实验结果的分析能力，使学生在基础教育阶段真正地学习到将来用得上的技术，对于文献的阅读和理解将起到较大的帮助作用。

3 改进吞噬细胞吞噬功能检测方法

传统检测吞噬细胞吞噬功能的实验是将待测细胞和细菌、鸡红细胞或酵母细胞等颗粒性异物混合孵育、涂片、染色，在光学显微镜下观察并计数吞噬细胞及吞噬的异物，通过计算吞噬百分率和吞噬指数反映待测细胞的吞噬能力。该实验操作繁琐，结果不稳定，学生在有限的实验课时内较难获得理想结果。本次教学改革中，教研组自创性地采用绿色荧光蛋白标记的大肠杆菌DH5α（GFP-DH5α）作为吞噬颗粒，让学生实际操作测定巨噬细胞的吞噬功能。GFP-DH5α 可长期传代培养，易于获取，待测细胞吞噬该菌后，无需染色，可直接采用荧光显微镜观察吞噬细胞的吞噬现象（图1）。与传统的吞噬实验相比，其操作步骤简单，结果稳定，不存在染色深浅不一造成的误差，除可用荧光显微镜观察结果外，还可使用流式细胞仪定量分析吞噬细胞吞菌能力。同学们亲自在荧光显微镜下观察到被吞噬的发出黄绿色荧光的GFP-DH5α如茫茫太空中的繁星闪烁，非常兴奋，极大地提高了学生的实验兴趣和课程的吸引力。本实验融合了免疫学和微生物学知识，在融合性、创新性实验方面进行了有益的探索。

图1 巨噬细胞吞噬GFP-DH5α实验Fig.1 Manifestation of macrophage phagocytizing GFPDH5α

4 加强生物安全知识培训和日常病原生物学实验室规章制度的执行考核

生物安全意识是医学教育者的基本素养之一。随着全球重大卫生事件的频繁发生，国家和相关部门不断出台政策、制定规范、加强管理。免疫学实验过程中经常用到一些临床采集的血清或全血标本，这些标本可能存在活的病毒、细菌等，具有潜在的传染性风险。由于学生对其中的病原微生物的危害认识不足，易将免疫学实验等同于其他普通操作性教学实验，在实验活动过程中常常忽视自我防护和对环境的保护意识［6］。因此，在实验开始时，教师即向学生讲授生物安全知识，强调病原生物学实验室规章制度，并将其执行情况列为日常考核指标，根据课堂纪律、实验室管理制度的执行、垃圾分类及污染物品处理等情况，由实验室技术人员在实验课结束时以班级为单位给各班评分，作为平时分数的一部分计入课程总成绩。免疫学实验过程涉及损伤性实验，如血型鉴定，指导学生严格进行伤口消毒、包扎，戴一次性橡胶手套进行下一步实验操作，保护自身安全，防止疾病的传播。

5 引入形成性评价考核模式

传统的免疫学实验教学从属于医学免疫学课程，实验成绩作为医学免疫学成绩的一部分，在整个课程总成绩中占比较低（10%～20%）［7-8］。实验考核方式多以实验报告和课堂出勤为主，一般要求学生课下完成实验报告，并在规定的时间内提交。存在部分学生为获得较高成绩篡改实验数据或抄袭实验结果较好同学实验报告的情况，教师很难辨别，造成大部分学生实验报告成绩得分较高，主要集中在81～90 分和91～100 分，学生之间成绩区分度很小（图2A），导致学生对实验课不重视。为改变这种现象，本校教学改革中将免疫学实验和微生物实验合并为一门独立的病原生物学实验课程，该实验课程单独计分和考核，成绩由平时成绩（50%）和期末实验考试成绩（50%）组成。平时成绩包括综合素质成绩（10%）、虚拟实验成绩（15%）和实验报告成绩（25%），综合素质成绩根据课堂纪律、实验室管理制度的执行、卫生值日、垃圾分类及污染物品处理、实验报告是否按时提交等进行评价，虚拟实验测试在线进行，实验报告成绩由带教老师批改得出。期末实验考试均在每班最后一次实验课进行，包括笔试和技能测试，实验考试内容由具有多年教学经验的教师根据教学大纲要求组建试题库，考试采用从题库中随机抽取试卷的方式，以避免出现不同班级试题重复和泄题的现象。

图2 2021年度各专业免疫学实验报告成绩（A）和实验期末考试成绩（B）分析Fig.2 Analysis of scores of experiment report（A）and terminal examination（B）of Immunology in different majors in 2021

通过对不同专业学生的免疫学实验期末考试成绩进行统计分析，发现各专业学生的成绩基本呈正态分布，各分段内均分布一定比例的学生（图2B）。与实验报告成绩相比，采用多题多卷实验考核形式明显提高了不同学生之间实验成绩的区分度。通过对不同专业学生的成绩进行分析对比，可了解各专业学生的学习情况，反馈教师的教学质量，以便在今后的教学过程中进行修正。分析本次考核结果数据发现，临床医学专业学生中，八年制学生的成绩较五年制学生偏低，高分（91～100 分）频次的学生比例减少，而低分（0～60 分）频次的学生比例增多。然而八年制临床医学生的入学成绩明显高于五年制，一年半过后成绩却出现下滑，其中原因需要引起教师的重视与思考。通过任课教师与学生座谈沟通，发现主要是因为八年制学生为本硕连读，没有进一步的升学压力而放松了对自己的要求，需要教师帮助学生树立正确的观念，告诫学生免疫学实验是科研训练的必备基础课，对进一步深造的学生来说尤其重要，引起学生足够的重视。首次实验时即告知学生这种考核方式，提高了学生学习的积极性和主动性。

6 分层拓展

为使学生获得更多实践机会，本实验室鼓励学有余力的学生参与实验教学准备工作和申请创新性开放性实验。欢迎学生来实验室和实验教师共同对将要开展的实验从实验目的、实验材料、实验步骤等多方面进行讨论、设计和预习，分析预实验过程中出现的各种现象及原因，从而增加学生实验操作机会，了解课堂实验背后实验材料和试剂的获取方式，提高分析问题和把控全局的能力。实验室还为具有创新创业热情的大学生提供实验操作平台，开展创新创业课题的研究。教师指导学生运用所学医学专业知识，提出自己感兴趣的免疫学问题，通过查阅相关资料并结合实验室具体条件进行实验设计、撰写开题报告，在教师的指导下进行具体实验操作，获得实验结果并撰写结题报告，这种开放性实验可提高学生的团队协作能力和科研创造力。

7 结语

免疫学实验技术在基础研究和临床应用中均占有重要地位，本校基础医学实验教学中心不断探索更适合医学生免疫学实验教学的新模式。在实验内容方面，分别选取各类传统实验中1～2 个经典实验让学生亲自动手操作以进行强基训练，同时紧跟时代发展，增加流式细胞术实验，加强科研和高技术领域训练，改进吞噬细胞功能检测实验培养学生的创新意识。在此基础上进行分层拓展，鼓励学有余力的同学发挥主观能动性，参与实验教学准备工作与创新性实验，增强科研素质能力的培养。实验过程中重视生物安全知识培训，并引入形成性评价考核模式。新型教学模式可促进学生实验学习的积极性，加强生物安全意识，提高不同学生间学习成绩的区分度。实验教学改革是一个长期不断实践和不断完善的过程，对于其中某些教学环节仍需要加强多学科沟通，增加综合性实验，力求提高学生的综合素质，获得更好的教学效果［6，9］。