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[关键词]食品专业 本科 免疫学
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-5843(2013)04-0174-02
[作者简介]匡华,彭池方,徐丽广,宋珊珊,胥传来,江南大学食品学院(江苏无锡214122)
“免疫学”是一门理论性和应用性很强的学科,已广泛渗透到生命科学的各个领域。食品学科作为典型的交叉学科,与医学、生物技术等学科密切相关。随着食品科学的发展,目前对食品营养、食品功能、膳食摄入与健康、食品分析等方面的研究已成为食品科学以及预防医学等学科的重要研究内容。因此,国际上食品科学发展较好的院校非常重视食品科学教学中基础生命科学知识的教学,其中,最受重视的就是免疫学基础。
一、课程设置
免疫学课程最大的特点就是内容抽象、枯燥,毫无医学相关知识和临床经验的食品专业本科生几乎对免疫学缺乏感性认识,学习起来较为困难。
江南大学食品专业学生在基础课程阶段开设了生物化学(理论讲授56学时,实验课程32学时)、微生物学(理论讲授48学时。实验课程32学时)、食品营养(理论讲授24学时.实验课程16学时)和食品化学(理论讲授40学时)等相关课程。为学习免疫学知识打下了一定基础。江南大学食品学院的免疫学课程开设在第7学期,只开设了理论讲授课程。共计16个学时.相对于其他兄弟院校,没有开设免疫实验课程,而且学时数量也偏少。例如:暨南大学食品专业开设免疫学理论课程40学时,实验32学时;陕西师范大学食品专业免疫学理论学时36,实验课程18学时。其他如西北农林科技大学、内蒙古农业大学等食品专业都在开设免疫学理论课程在同时开设了免疫实验课,总学时数远远多于江南大学食品学院的课时安排。
江南大学食品学院的免疫学课程安排在大四的第7学期,这距离生物化学、微生物学、食品营养学等相关课程相关背景课程的开设已经过了1年的时间,此时,学生对于生化或微生物方面的知识大多已经淡忘,给课程的讲授增加了难度。而国内其他院校都安排在了大二或大三阶段(即第4至第6学期),这个时间安排在生物化学及微生物等相关基础课程之后,非常有利于学生的学习。
免疫学是一门抽象的理论型学科,也是一门实践性很强的课程,实验教学在免疫学教学中尤为重要。而且,学生对直接的感性认识印象更为深刻。因此.我们认为,食品专业本科生免疫学课程开设时间不宜过晚,应该在生化、微生物等基础课程之后开设,并辅以适当的试验课程,这将会对学生的认知起到较大的推进作用。
二、课程理论讲授内容的选择
免疫学内容纷繁芜杂,理论深奥。一般来说,医学本科生的免疫学是专业核心的骨干课程,其讲授分为基础免疫学、免疫学试验和临床免疫学等3个部分。目前我们对国内高校使用的“食品免疫学”的教材进行了梳理、归纳,主要教材包括:化学工业出版社出版、江南大学胥传来主编的《食品免疫学概论》;中国农业大学出版社出版、顾瑞金主编的《食品免疫学概论》;化学工业出版社出版、江汉湖主编的《食品免疫学导论》;中国轻工业出版社出版出版、宋宏新主编的《食品免疫学》,以及合肥工业大学出版社出版、范远景主编的《食品免疫学》等,这些教材基本都覆盖了医学免疫学的全部内容。而在一些非医科大学中,免疫学理论课学时数开设相对较少,如此众多的内容,让学生在较短的时间内掌握实在很困难,使其望而生畏。在教学过程中,如果教师一味强调学科的完整性而将内容全面展开,势必加重学生的负担,挫伤学生学习的兴趣。
此外,各种教材在章节顺序的编排上也存在着较大的差异。本科学生平时在学习中比较容易接受一些宏观概念。而对微观上一些概念的理解感到很难。因此我们认为,在章节的顺序上应遵循从宏观到微观,有重点、有层次地展开教学内容。讲授内容一般包括:绪论和免疫系统(2个学时)、免疫细胞和免疫分子(4个学时)、免疫应答(4个学时)、食品免疫检测技术(2个学时)、食物过敏及预防(2个学时)及功能性食品与健康(2个学时)。讲授内容应摒弃较为晦涩难懂的主要组织相容性复合物及细胞因子等知识,而将涉及这些内容的书籍和教材推荐给学生,让他们在课后阅读参考。
开设免疫学课程的目的是让学生理解并掌握免疫学的基本原理.从而指导日后他们可能从事的食品研发、食品加工和食品检测工作。我们在食品专业免疫学的讲授中发现,本科生对于大量出现的各种医学名词、定义和关系很难一下子弄清楚。因此,根据学科和专业特点明确教学重点,适当地精简内容,是改善教学效果的重要途径之一。
三、课程实验内容的选择
免疫学课程的实验教学具有与理论教学同等重要的作用,既可巩固理论知识,又可为以后的研究和实践奠定扎实的基础。国内医科专业学校由于安排了足够的实验学时,可以就抗原抗体反应、免疫细胞检测、免疫分子检测、临床免疫(超敏反应)等内容安排凝集实验、沉淀实验、免疫电泳、补体结合实验、免疫标记实验、抗体制备实验、免疫细胞分离实验、淋巴细胞功能检测实验,以及免疫分子测定等实验内容。
对于食品专业本科生的教学而言,由于受课时的限制,使得他们对基础知识的掌握程度不高,因此在讲授内容上,不能照搬医学院免疫学实验课程的全部内容,而应根据“免疫学”这门学科特点将课程分为掌握、熟悉、了解三个层次进行教学。“掌握”的内容要求理解透彻,能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念;“熟悉”的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论,并能适当应用;“了解”的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。
实验教学工作不仅要培养学生的操作技能,还应该侧重于学生分析问题、解决问题及创新能力的培养,并根据理论讲授的内容进行优化和调整,力求简明实用。为此,我们建议在实验教学内容中开设抗原抗体凝集和沉淀反应实验(可设置4个学时)、抗体制备实验(可设置8个小时)、酶免疫测定实验(可设置8个学时)等内容。
免疫学是一门综合性和实践性很强的学科,免疫学实验技术已广泛应用于医学诊断和生物学研究。随着免疫学理论的进展及相关学科新技术在免疫学的应用。近年来诞生了不少免疫学新技术。这些技术不仅推动了免疫学的发展。也是疾病诊断、疗效评估和探讨疾病机制和治疗的重要手段。为此,不同学校可根据本校对仪器和设备资源的具体占用情况,采用现场讲授和演示的方式对免疫电泳技术、免疫印迹技术,以及流式细胞仪技术进行介绍,使学生了解其检测过程和应用目的。通过本课程的学习,使学生掌握免疫学的基本概念、基本理论、基本实验原理及操作技能,具有一定的分析问题和解决问题的能力。
四、讲授方式
1 医学免疫学内容比较复杂抽象,看不见,摸不着,不直观[1]
比如说免疫分子这一章节,凡参与免疫应答的体液因子都称为免疫分子,包括免疫球蛋白、补体系统和细胞因子三大类。这三大类分子都很抽象,知识点很零碎,往往让教师感到很难讲,无法用形象的、具体的语言直观的讲给学生,从而让学生觉得这些内容很难、很枯燥、不好记忆,对这门课程产生厌学情绪。这时就需要教师有效地合理的利用多媒体教学,来克服医学免疫学知识比较复杂抽象这一情况。教师可将学生难以想象和理解的抽象内容、复杂的变化过程等采用动画、图片、声音等形式展现出来,将抽象转化为具体,深奥转化为浅显,枯燥乏味转为生动形象,从而有利于学生对学习内容的理解。教师应该突出重点难点,切忌面面俱到。同时,教师可以采用启发式教学方法,充分调动学生学习的主动性和积极性。根据教材内容的内在联系,精心设置一系列问题,层层深入地引导学生沿着合乎逻辑的思路进行思考,这种方法比将知识直接告诉学生更能激起学生的探索兴趣,调动学生的学习积极性。这样学生对所获取的知识理解更深,记忆更牢,同时也培养了学生的思维能力,开发了智力。
2 各章节内容独立但又联系密切,知识由浅入深,环环相扣
教师在讲授部分内容时, 必然会涉及到后面章节将要详细介绍的很多概念, 比如我们在第一章讲述抗原时,必然会涉及到抗体、致敏淋巴细胞等专业名词,但教师不可能在这一时间详细的给学生讲述所涉及到的后面章节的内容,这往往使教师觉得很难教。而这些概念对于学生来讲都是陌生的,教师在讲授的时候只讲本节概念,而对于后面章节内容不过多展开讲授,这就使得学生感到概念多,头绪不清,压力较大,从而在课程的开始就产生畏难情绪,对本学科失去兴趣。针对这种情况,教师应该在每次课前都拟定好本次课的目的、重点和难点,以及突出重难点的方法,特别是要把抽象的概念具体化、形象化,用学生们能听懂的语言或者实例来表达和阐述。比如当给学生介绍抗原的概念时,我们往往会提到抗原是一类能刺激机体免疫系统启动免疫应答,并能在体内或体外与免疫应答产物(抗体或效应T细胞)发生特异性结合的物质[2]。很显然这里面提到的免疫应答和抗体都在后面的章节讲到,这时我们就可以把免疫应答比喻成一场战争,而这场战争的入侵者就是抗原,防御者就是免疫系统。用这些简单易懂的语言来表达,学生就可以更好的理解明白,同时在提到某些暂时不能展开讲授的知识点时,应该向学生说明这些知识点,现在可能不易接受,但随着课程的进展,知识的增加,就会逐渐理解这些知识点。在学习该门课程前,应该让学生全面浏览教材内容,了解本课程的特点,有针对性的获取更多相关的知识信息,这样有利于提高学生课堂学习效率,能更好的掌握基本知识,克服畏难情绪。
3 医学免疫学与其它基础学科有着联系的密切
教师在讲授医学免疫学时,因讲授的内容和这些学科的知识紧密相联,但解剖生理、生物化学、医学遗传学这些课程有时被安排在同一学期学习,这往往使教师觉得难教。因为学生没有全面的相关背景知识,每讲一个知识点就会涉及到其他学科的内容,这时就会让学生觉得难以消化,总是似懂非懂。这就要求教师应该全面掌握相关学科的相关知识,经常了解与免疫学相关学科的交叉内容的进展,若讲课过程中涉及到医学后期课程内容,尽量简明扼要讲解,并提醒学生在学习过程中务必注意各学科之间的密切联系性,不能孤立地学习某一学科知识。引导学生利用课余时间到图书馆或者通过网络了解相关背景知识,学会融会贯通,学以致用,把似懂非懂的问题弄清楚,这也培养了学生的自主学习能力。
4 医学免疫学发展迅速,知识更新快也是难教难学的原因之一
关键词:免疫学;食品专业;积极性;互动
中图分类号:G622
文献标识码:A 文章编号:16749944(2017)09023402
1 引言
作为生命科学和医学的基础性、支柱性学科,免疫学非常重要。免疫学与基础医学、临床医学、微生物学、分子生物学、生物化学、营养学等学科均有一定的交叉。目前在苏州大学,免疫学也是食品系学生的必修课程之一[1,2]。然而,由于专业背景的差异,食品系学生在学习免疫学的过程中有着不同于医学专业学生的规律和特点。而且近10多年来,免疫学的发展更是日新月异,基础理论不断修正和更新,新的免疫学技术不断涌现。这就要求免疫学专业教师必须采取合适的策略和方法,才能够取得理想的教学效果。笔者同时承担着医学专业和食品专业学生的免疫学n程,在教学过程中总结了一些经验和教训,在此与大家共同分享授课过程中的一些心得与体会。
2 教学方法分析
2.1 以日常生活中的实例调动学生的学习积极性
免疫学理论知识较为抽象、内容繁杂、概念和英文缩写较多,即使对于医学背景的学生来说,学习上也存在着一定的难度,部分同学对免疫学学习兴趣低下,学习效果不理想[3~5]。因此,调动食品专业学生学习免疫学的兴趣,是提高授课效果的关键因素之一。笔者认为,可以结合日常生活中的实例,讲解背后的免疫学原理,这样有助于提高学生的学习兴趣。比如,笔者在讲授“超敏反应”时,以日常生活中的花生和鸡蛋过敏为例,先给学生介绍基本症状,再结合生理学和免疫学知识详细讲解引起超敏反应的机制。然后又拓展到花粉过敏、螨虫过敏等其它常见的过敏性疾病。这样,一方面贴近实际生活,另一方面也与食品系学生的专业背景相符合,提高了他们学习免疫学的兴趣。又如,在讲授“免疫缺陷病”章节关于“人免疫缺陷病毒导致获得性免疫缺陷综合征”时,通过讲解骨髓移植治疗HIV感染的病例,一方面复习了HIV病毒入侵T细胞的机制;另一方面鼓励学生多学习免疫学知识以及其它学科的知识,并灵活运用到工作和生活中。在讲授免疫耐受时,通过实验分组的讨论,让学生了解科学实验的构思及逻辑。通过讲述一些伟大免疫学家取得的成就及其研究过程,激发学生对免疫学的的主动学习热情和兴趣。
2.2 运用多媒体课件,使抽象的理论丰满生动
在科学技术飞速发展,知识成倍增长的信息时代,各种新式的教学手段和方法层出不穷。怎样使免疫学那些“看不见、摸不着”的概念和抽象的理论具象化、生动化,是对课件的基本要求之一,也是教学方法研究的重点之一。笔者认为,在课件中应该尽量减少文字,多以图片及动画的形式,详细、系统、精确地展示免疫学的基本理论。比如通过图片演示免疫细胞结构时,可以通过不同形状和颜色去区分不同的细胞器;讲解T细胞活化过程时,通过动画、视频的方式一步步演示T细胞活化的步骤,并且在关键步骤要有颜色深浅的区分。在讲解淋巴细胞的黏附与迁移时,则首先要通过图片讲解黏附分子的结构和相应的配体,然后通过视频一步步讲解淋巴细胞在趋化因子的驱动下,引起黏附分子构象的变化,从而将不同的淋巴细胞募集到特定的免疫器官。多媒体手段的引入,使抽象的理论变得形象具体,有利于学生对这些理论的理解及记忆,激发学生的学习热情。
2.3 重点传授免疫学的学习方法,引导学生主动学习
在免疫学知识快速更新,各种信息呈现爆发式增长的信息时代,免疫学理论不断地扩充。因此,作为教师也要不断整合新知识、更新旧理论,提高自身的知识水平。应深刻认识到,只依靠老师的讲解和传授是不可能把免疫学的全部知识教授给学生的。因此,让学生掌握学习方法,引导学生主动学习已经成为各个大学阶段学习的基本要求之一。教师不仅仅要在课堂上传授书本上的理论知识,而且还要传授给他们学习方法,培养他们自我学习的能力。苏州大学的老师都非常重视提高学生的自学能力。在笔者的授课过程中,主要从以下几个方面来培养学生的自我学习、自我管理能力。首先,从今后的学习和工作角度,强调免疫学理论知识的重要性,让学生了解到,几乎所有的疾病都与免疫系统有一定的关系。其次,摘取顶级期刊的最新的研究结果,向学生展示免疫学的重要性。再次,向学生推荐一些免疫学的经典著作,包括中文以及英文的经典教材。最后,给学生推荐一些免疫学论坛的网址和链接,让学生自己通过互联网去查阅免疫学资料。通过学习方法的传授,增强了学生的学习能力,达到了“授之以渔”的教学目的。
2.4 及时复习并增强课后互动
在每节课开始前,都要对上次课的重点内容进行复习,这样可以不断加深对免疫学知识的理解和记忆。如在讲解T细胞受体时,首先回顾B细胞受体的结构,引出T细胞受体的内容;在讲解了T细胞受体结构后,将其与B细胞受体进行比较,分析二者在结构上的相似性和差异,可以增强学生对两种受体结构的理解和记忆。在“淋巴细胞的分化发育”章节,着重讲解T细胞和B细胞在中枢发育的相似之处和不同之处,通过视频动态呈现B细胞和T细胞发育的过程。在讲授过程中,及时提出问题,如“外周淋巴结中是αβT细胞多还是γλT细胞多?为什么?”。通过这种互动,将原本比较枯燥的TCR胚系基因图以及难以理解的T细胞发育过程变得生动、形象,大大提高学生学习的效果和兴趣。在讲解理论知识时,幽默、风趣、形象的比喻,能够快速地活跃课堂气氛、吸引学生的注意力。生动的比喻带给学生对免疫学抽象概念的形象理解,比如在讲解“细胞因子的分泌方式”时,笔者将“自分泌作用方式”比喻成自己挣钱自己花;“旁分泌作用方式”比喻成自己挣钱朋友花;“内分泌作用方式”比喻成自己挣钱多了,就去做慈善,让边远地区的人民一起花。这使得免疫学课程的节奏变得生动、活泼、轻快,使学生易于接受免疫学的理论知识。课后,通过手机、电子邮件及微信、QQ等软件,进行实时互动与交流。在互动的同时,鼓励学生自主学习免疫学理论知识,并用免疫学理论知识去解释日常生活中及临床上的现象,做到学以致用。这些课中、课后的交流与互动手段,充分调动了学生的主观能动性和学习兴趣,提高了免疫学的教学与学习效果。
3 结语
对食品专业的学生而言,免疫学是一门相对深奥、抽象、逻辑性强的课程。这就要求我们在教学中贯彻“教师主导,学生为主体”的教育理念。运用各种新颖的教学方法与手段,在预习、复习及课堂教学的各个环节,培养和激发学生的学习兴趣。在充分调动学生的学习兴趣的同时,引导学生主动学习,形成良好的互动氛围,营造良好的课堂气氛,提高教学效果。近10年来,免疫学新理论层出不穷,许多免疫学现象有了新的、更合理的解释,甚至有的理论被重新改写。这些对于教授免疫学的教师来说是一种挑战,要求我们要与时俱进,时刻主动学习新理论、更新知识。在将新理论传授给学生的同时,也要让学生掌握免疫学的学习方法,让他们自己完成知识的整合、更新,为其进一步深入学习、研究打下一个坚实的基础。
参考文献:
[1]郑源强,包玉龙,丁 枫,等.研究生医学免疫学实验教学改革与探索[J].中国免疫学杂志,2015(31):548~550.
[2]杜 冰,任 华,祁 灵,等.免疫学技术实验教学改革初探[J].中国免疫学杂志,2014(30):404~405.
[3]林巧爱,薛向阳.提高医学免疫学教学效果探讨[J].基础医学教育,2011(13):407~409.
关键词:医学;微生物;免疫学;教学
医学基础课是医学院校各专业的一个非常重要的组成部分,基础课学不好,那么在学习临床课时就会有困难。因此,各学校非常重视医学基础课的教学,然而,在诸多的基础课中,多数学生却对医学微生物学及免疫学缺乏足够的重视。这其中原因很多,来自学校、教师、学生等各个方面。主要原因是医学微生物学所研究对象是体积微小,内容琐碎复杂;而免疫学内容大多是深入到分子水平、概念多、抽象、前后章节内容环环相扣、逻辑推理性强。因此在课程教学中难度较大。笔者在十几年的教学实践中积累了一些经验,就如何提高学生对医学微生物及免疫学课程的重视以及教师在教学过程中的一些注意事项,提高教学质量,笔者从以下几方面谈几点体会。
一、提高学生对微生物学及免疫学课程的认识
在课程安排上,微生物学及免疫学课程在大多数医学专业课程中,都设为考查课。主观上,学生在开始学习时,就缺乏足够的重视,认为考查课程很容易过关,不用下功夫学。教师要正确引导学生,向学生讲清楚,医学是一门系统性很强的学科,各学科间有着密切的联系,中间缺少哪一环节都不行。否则,在今后的学习工作中,就有可能遇到困难。
二、教师对教材的深入理解
中专教材的特点是简而精,许多内容是概括性的讲述,学生对某些知识的理解就有困难,教师要根据实际情况,对有些问题向学生做更进一步地阐述。例如,在讲授免疫学时,就根据认知规律按抗原、免疫器官、免疫细胞、免疫分子、免疫应答、免疫学应用的顺序进行讲解。而微生物部分将以前要求掌握的脊髓灰质炎病毒改为了解内容,将奈瑟氏菌属、人类免疫缺陷病毒、密螺旋体属等内容改为掌握;增补冠状病毒、禽流感病毒、霍乱弧菌O139.大肠杆菌O157及朊粒等较新的内容;增补新发现的“超级细菌”内容;结合学生大多来自农林牧区的特点,特将布鲁菌属、森林脑炎病毒作为掌握内容。另外,在细菌学各论的讲解中,教材都没有讲细菌的分类,我们在讲细菌学各论之前,先把细菌的命名法,分类法给学生讲清楚,这样学生在以后的学习中,就清楚了种、型、亚型、株等之间的关系。这样医学微生物学及免疫学教学就会突出重点、循序渐进。力求做到了教学的先进性与实用性。
三、采用多种方法提高学生学习的兴趣
近年来进入中专学校的学生大多学习基础差,因此,学生对基本概念和基本理论的理解能力差;对物质结构的空间想象力差;逻辑思维能力和解决问题的能力差;因此造成大多数学生对学习兴趣低,成绩差。
因此,在讲绪论和新的学习内容时,我都精心设计,激发学生对所要学的内容产生浓厚的兴趣,以调动学生们学习积极性和主动性。例如:在讲Ⅰ型超敏反应一节时,笔者导入一些人在日常生活中因冷热、接触某些食物(牛奶、鸡蛋等)、花粉、紫外线等而过敏;甚至母亲因接触婴儿含有青霉素的尿液而使母亲过敏性休克而死亡的案例;又另外讲授了蚕豆过敏症、面食过敏症、蔬菜过敏症等的临床表现。提高学生们的兴趣与求知欲,授课效果相当好。
授课内容紧贴生活实际,能提高教学效果。例如:在讲消毒灭菌这一节内容时,就湿热和干热哪种消毒效果好进行提问,让同学们以日常生活体会(移动温度较高的物品时用干手巾还是湿手巾)进行讨论并总结。
基础课的内容是相互联系的,教师在授课过程中,要联系其他学科的一些内容,以加深对医学微生物学及免疫学内容的理解。例如:在讲授补体系统激活途径前,就生理学内容中的输血时为什么要做和怎么做交叉配血实验进行提问。这样提高学生的学习兴趣,使学生带着问题听课,教学效果好。
四、加强综合应用的训练,注意归纳总结
1.1一般资料
对象为我校护理专业2008级护理18班和19班为实验班(组),2008级护理20班和21班为对照班(组),实验组106人,对照组为l09人,两组学生间入学成绩、平时成绩、年龄结构差异无统计学意义,具有可比性。
1.2方法
两组均采用教育部职业教育与成人教育司推荐教材“技能紧缺人才培养培训教材”陈慰峰主编的《医学免疫学》进行授课,授课时间、授课计划、授课教师均相同,实验组采用暴露思维过程结合多媒体教学方式,对照组单纯采用多媒体教学方式。
2、教学效果评价
课程结束后,对实验组学生以问卷的形式进行调查,发放调查问卷106份,收回l09份,调查结果见下表1;比较实验组和对照组学生病案分析及期末考试成绩,用x±s表示,采用t检验进行统计学分析。
3、分析与体会
免疫学是一门研究生物体对抗原物质免疫应答理论及其方法学的生物医学科学,学科的内容抽象、更新快,与医学各学科的关系密切。免疫学与医学的任一学科结合即形成一门边缘学科,如与病理学结合为免疫病理学,与药理学结合为免疫药理学,与毒理学结合为免疫毒理学,类似的诸如感染免疫学、临床免疫学、肿瘤免疫学、移植免疫学、血液免疫学、放射免疫学、神经免疫学、生殖免疫学,免疫学本身也已派生出许多分支学科,如免疫生物学、免疫遗传学、免疫化学、免疫生态学等[1,2],免疫学技术作为一种方法学对医学科学研究的发展具有很大的推动作用。在教学过程中,教师应抓住这些特点,最大限度地激发同学的创新意识与创造灵感,使他们能把这些意识和灵感带到即将或正在开展的科研工作之中。免疫学作为飞速发展的机能学科,其自身特点是理论深奥,机理复杂,专业知识横向面广、纵向面深,相互交错形成复杂的网络知识结构。专业理论通常是概念中富含概念,用定义来解释定义,抽象难懂不易理解。要想教好免疫学,核心是要解决好学生的学习思路和学习方法,一旦学生的学习思路跟不上或出现思维上的误区,必然导致学生产生对免疫学学习的惰性心理,使免疫学教学无法顺利进行。
从本次问卷调查的结果可以看出,93.10%的学生认为对课堂知识的理解能力有提高,94.8%学生认为对问题的分析综合能力有提高;认为对理论联系实际能力的占98.3%,认为对沟通能力和对自学能力分别为93.1%和96.5%。实验组病案分析成绩77.22±9.01,期末考试成绩79.64±8.20;对照组则分别为73.03±11.84和76.59±7.39,统计学有明显差异。与传统教学方法相比,暴露思维过程教学方法是一条可行之路,值得深入探讨。
1)暴露教师的思维体现在:
①转变教学观念,综合实际情况分析学好教材。将免疫学知识、理论与临床实际结合起来进行综合分析、锻炼学生的思维能力,对现代免疫学新进展、尤其是分子免疫学内容要适当的加入,学习新的免疫学知识。
②全面分析教材特点,用好教材。由于各个版本的教材都各具特色,因此,在教学中应以一本为主,其他的教材可作为资料,在备课时作为参考。
③在现有普通高等教育的基础上拓宽知识面,加强素质教育,培养自学能力,为他们的可持续发展奠定基础。结合实际,使学生更容易接受。
④根据标准,理清概念,适当拓展教材的内的研究以优化教学设计,丰富教学内容,扩大学生视野。明确疾病的概念,利于同学掌握、理解和应用。
⑤部分内容过多、过细,少部分内容较偏、较难。因此,教学中应删繁就简、概括归纳,在复习回顾的基础上,重点讲授重要的基础理论,加强学生基本技能训练的力度和基础理论服务临床免疫学的力度。总之,教学内容的深度、难度必须做到既把握教学大纲要求,又要适合大多数学生的知识水平的接受能力,这样才能激发他们的学习积极性,否则会降低他们的学习兴趣,影响学习效果。
2)学生思维暴露体现:改变学生学习方式,激学生学习兴趣。要改变学生的学习方式,关键教师本身要转变观念,积极倡导探究性学习方,给学生提供各种机会和主动参与教学过程的平台。
①在教学中要精心设计和创造富有感染力的教学情景,诱导学生产生猜想,提出问题,充分调动学生的良性思维,培养学生的求知欲和好奇心,充分调动学生的学习兴趣和积极性。学习有了兴趣,教学过程就有了动力及活力,俗话说:“良好的开端是成功的一半”,在师生初次见面的第一堂课上,教师留给学生的印象十分重要,应该把该门课的学科性质、重点内容、教学目的等讲清楚。其中,应特别向学生强调学习这门课程后会有什么收获,这一点对成教学生尤为重要。
②在教学中还可运用类比法,设定情景,引导学生进入学习状态。在讲解免疫的三大功能时,笔者设置了这样的情景:将免疫系统比喻为国家的国防体系维护国家的和平与安宁,如免疫防御――军队的作用,阻挡外敌入侵或把入侵者消灭并赶出国门;将现实生活中的常识用于解释看不见摸不着的免疫理论,形象生动,通俗易懂,课堂气氛也很活跃轻松,消除了学生听说免疫学难学而产生的畏惧心理。新课导入是教学过程的起始环节,它的一个重要艺术特征就是引起学生兴趣,富有艺术性的导入,可以诱发学生的期待心理,唤起学生的注意心理,激发学生带着浓厚的兴趣进入新的教学情境。
③设计合理教学模式。
摘要:
“免疫学”课程是生物、医学、药学类专业的重要专业基础课程,内容丰富,交叉性、实践性强。我们将目前主流的移动社交媒体软件———微信应用于“免疫学”理论课的教学,进行了初步的教学改革实践。用微信引导学生学习“免疫学”课程、提供交互学习环境、评价学习效果,把更多的课堂教学时间用于讲解课程的重点、难点和引导学生讨论,初步实现微信辅助的“免疫学”混合教学模式,以提高学生的学习兴趣和自主学习能力,改善教学效果。
关键词:
免疫学;微信;混合教学
“免疫学”课程是国内外综合性大学、医学院校以及师范类高校生物、医学和药学类专业本科生、研究生的重要专业基础课程。近年,我们在总结多年教学经验的基础上对“免疫学”课程教学的内容和形式进行了初步的改革探索,借助目前主流的移动社交媒体软件———微信的力量,逐步构建一个便捷、轻量级的互动学习平台,让学生更有效地完成课前知识的获取、课堂知识的学习和课后知识的内化,目的是提高学生的学习兴趣和自主学习能力、改善教学效果。
1“免疫学”课程的特征和存在的问题
免疫学是一门多边缘、多交叉的学科,在抗体生产、检验检疫、医学检验、农业研究、微生物研究、基因工程与分子生物学研究等方向中都有大量应用。我国政府近年来大力扶持人类和动物疫苗、生物制剂、免疫细胞等免疫产业发展。以广东省为例,在广州、深圳、东莞等地区已形成产学研结合的完整产业链,每年都有不少高校毕业生进入相关高新技术企事业单位从事技术工作。因此“免疫学”课程不仅要让学生掌握基础知识,还要为学生在后续多门课程和生产实践中运用免疫学原理打下坚实基础。“免疫学”课程涉及的概念和技术多而复杂,缺乏实践基础的学生很难充分理解和掌握理论知识。如何在有限的课堂教学时间里做到深入浅出、循序渐进,把复杂、枯燥的专业知识和研究思路生动有趣地呈现给学生,如何在课外引导学生积极完成知识内化,是“免疫学”课程教学的难点。广州大学生命科学学院开设的相关课程包括“免疫学技术”和“免疫学基础”,是生物技术专业和生物工程专业每年200余名本科生的专业基础课,是两个专业后续多门理论、实验课程和专业实习必须具备的知识基础。作为一门发展迅速、紧密结合生产实践的大学专业基础课程,“免疫学”应该在完成教学大纲规定的教学内容的基础上,尽可能向学生提供学科的研究思路、应用实例和最新进展。我国“985工程”“211工程”高校“免疫学”课程的课时一般为36理论课学时+16实验课学时(理学)或48~64理论课学时(医学)。作为地方高校,在本科培养模式改革减少总学时、压缩理论课学时的趋势下,目前广州大学两个专业的“免疫学”课程各设32学时,未设置实验课时。教学学时不足、缺乏实验课设置引发了不少问题:“免疫学”的不少内容在课堂上只能一带而过,教师没有时间详细讲解、分析和拓展,学生很难深入理解多而分散的小知识点之间的联系,容易遗忘和混淆;课堂外也缺乏教师的直接引导,学生的自主学习程度和知识内化水平低,很难在后续的学习和实践中应用“免疫学”的知识和技术。
2移动社交媒体微信辅助“免疫学”课程教学的价值
2.1有助于提高学生的课程参与度
2015年1月,微信的使用人数已超过5亿,与QQ并驾齐驱,成为移动互联网上最主要的社交沟通工具。据《微信2015年数据研究报告》统计,微信的主要用户群体是18~26岁的青年,20%的微信用户是大学生,55.2%的用户每天打开微信10次以上。高用户黏性使微信成为用户获取资讯的主要渠道,而用户在微信上获取资讯的最主要方式是公众号(41.1%),80%的微信用户关注了公众号。根据我们在广州大学城高等院校的小范围调查,98%以上的本科二至四年级学生使用微信,每日多次的使用频率让微信成为大学生日常生活中不可分割的部分。作为辅助移动教学的平台工具,微信特别适合免疫学这类知识点繁多的课程。我们建立了“免疫学课程”微信公众号和微信群,以引导学生更多地参与课程学习。学生可以随时随地用一两分钟甚至几秒钟的时间在微信上浏览教师推送的学习资源,进行碎片化学习,使学习不再受时间和地点的限制,有助于提升课程的参与度。通过微信开展移动教学,学生和教师都无需安装新软件,学生通过查看微信公众号和微信群参与学习,学习和社交可以无缝对接,无疑会提高学生对教学内容的接触频率;教师通过微信官方网站或微信手机版便捷地管理、控制移动教学的全过程。微信的手机版、PC版和网页版界面简洁易操作,有助于提升学习的体验和乐趣。
2.2有助于改善课堂教学效果
我们采用混合教学模式,通过微信推送的形式向学生提供丰富、智能化的互动学习体验,让学生对课程内容更感兴趣。教师课前用微信推送免疫学的基本概念和思考题,引导学生利用零散时间自主学习基础内容。在课堂上由课前思考题引出课堂讲授内容,有针对性地解决师生在微信群中讨论时提出的问题,将更多的课堂时间用来引导学生思考“免疫学”课程的重点、难点,将课堂灌输式教学逐渐转变为启发式教学;用微信进行快速的实名制投票和小测验,可以代替传统的课堂点名,提高课堂效率;在课外,通过微信公众号课堂总结、布置作业、答疑解惑,促进知识的融会贯通,可以充分调动学生主动分析、解决问题的积极性,有助于增加课程的吸引力和课堂的凝聚力,改善课堂教学效果。
3微信辅助“免疫学”课程教学的方法
3.1使用微信的功能,让所有学生加入“免疫学”课程移动学习平台
移动教学开展的前提是让全体学生加入课程学习,并保证在微信平台中能有效地识别用户(学生)的身份信息。我们设置了“免疫学”课程的“微信教学班”和“传统教学班”。对于“微信教学班”,教师在第一次课的课堂上通过多媒体向学生介绍“免疫学”课程的微信公众号、微信群及其使用方法,让学生通过扫二维码“摇一摇”“附近的人”或者搜索的方式加入微信移动学习平台。同时要求学生向微信公众号发送姓名、班级、学号,在微信群中修改昵称,便于教师在微信管理后台中建立起身份识别信息。
3.2用微信公众号的推送功能,引导学生课外自主学习、课内启发性学习
我们选择紧扣“免疫学”课程特色的教学内容,用学生感兴趣的方式设计课堂内外的学习内容。在本科生专业课课堂教学时间不足的情况下,我们根据课程进度,通过微信平台按时间点推送学习资源,引导学生在课外形成主动利用微信平台自主学习的习惯,将课堂时间更多地留给重点、难点和交流讨论,使学生从被动接受转变为主动思考理解课程内容。比如,我们将“疫苗接种”内容按知识体系的先后和难易程度分为相互关联的4个模块:疫苗接种原理、抗体和细胞介导的保护作用、免疫接种和疫苗制备。教师使用微信公众号的群发功能,在课前推送课程进度、资源列表、思考题和学习任务表,以问题的形式让学生在课前预习“疫苗接种”4个模块的基础知识,明白需要在什么时间学习什么资源。有了课外自主学习的基础,就可以将更多的课堂时间用于启发学生思考,让学生更多地通过重温科学发现的过程、接触学科前沿来深入理解课程内容。课堂上教师用EdwardJenner发明牛痘接种的故事和现代多种疫苗的特征引入重要概念,用感染后抗体和细胞介导免疫的时间轴动画形象地介绍抗体和细胞与感染作斗争的过程,让学生简单地讨论、总结,再用脊髓灰质炎疫苗的发展历程将4个模块的基础知识联系起来,此时通过微信推送小测验,引导学生总结、思考疫苗的特征。最后以当前广泛使用的Salk株脊髓灰质炎灭活疫苗为例讲解疫苗制备,尽可能以生动有趣的形式将教学内容展示给学生。在课堂讲授的最后,通过PPT和微信推送的形式,针对4个模块的内容给出拓展阅读的链接,要求学生在课外利用本校图书馆资源,通过中国知网、万方、PubMed、Elsevier等文献数据库查阅相关文献,以拓展学生的知识面,查阅的效果在下一节课上通过提问或课堂小测验的方式检查。对“疫苗接种”感兴趣的同学以调查报告、小论文的形式提交课程大作业,作业评分计入课程期末成绩。
3.3通过微信群提供交互学习环境,激发学生学习“免疫学”课程的主观能动性
在“免疫学”课程微信群中,师生、生生之间可以随时交流与讨论,将学习与日常的交流整合在一起,改变传统教学中单一的知识传授模式,从单向传授变为多向交流,有助于拉近师生之间的心理距离,培养学生之间相互协作的精神,营造良好的学习氛围,提高学生学习本课程的兴趣。希望私下提问的学生也可以随时在微信公众号平台上留言,教师通过查询留言进行一对一的解答。比如,课堂教授和微信推送使不少学生对“疫苗接种”产生了浓厚兴趣,超过60%的学生在微信平台、微信群中参与了讨论,近20%的学生就亲友的疫苗接种史、疫苗的生产流程撰写了课程小论文。
3.4按需推送图文、视频、语音等免疫学资源,解决学生个性化的学习需求
我们借助微信初步实现了“免疫学”课程教学的个性化、定制化。“免疫学”课程涉及的概念和技术多而复杂。根据教学目的,教师选择合适的学习资源,其形式包括微课视频、动画、图片、语音、文字等,其内容除了免疫学基础知识,还包括理论课堂上因学时不足难以兼顾的拓展内容。考虑到学生在学习进度、学习要求上的差异,“免疫学”课程的教师在微信公众号中提供了不同深度、广度的学习资源,供学生自由使用。“免疫学”课程微信公众号的功能菜单有“作业”“课程资料”“拓展资料”3个栏目,每一个栏目下有若干子菜单,例如“课程资料”栏目下有“参考书”“课程课件”“课下思考”“技术方法”子菜单,学生点击后会收到推送的图文、视频、音频等消息,再根据学习需要选择阅览或参与互动。“课程课件”“课下思考”栏目承载了课程的基本内容,是学生必修的学习资源。由于课堂教学时间和教学条件不足无法在课堂上讲授的课程内容,如实验操作视频、前沿技术、学科进展等,可以作为拓展学习内容放在“拓展资料”和“课程资料”中的“技术方法”里,供学有余力的学生点击学习。
3.5用微信跟踪、控制和评价学习过程,提升教学效果用微信辅助
“免疫学”课程教学的效果最终需要量化。我们设置了问卷、测验、作业、讨论参与度等评价指标,借助微信的投票、链接外部网页、自动统计的功能,每学期收集1~2次问卷、4~6次随堂小测验结果,通过微信群的消息记录和混合教学过程中的课堂表现评价学生的讨论参与度,结合1~2次大测验和1次大作业的成绩,综合评价微信辅助“免疫学”课程的教学效果。用微信平台收集反馈评价不受时间、地点、学习进度的限制,能降低学生参与的门槛和教师的工作量。学生可以在“免疫学”课程微信公众平台内提交问卷、测验、作业,主动获取学习资料,在微信群中就学习过程中遇到的问题与老师同学们交流,形成自主学习的习惯。学生还可以通过微信,对教师授课的方式方法等提出建议或意见,使教师能够根据学生的学习动态调整教学策略,保证师生的教学活动是一个有效的“环路”。第一堂课建立起的实名信息保证了所有学生在课程微信平台上进行的操作都是实名制的,教师可以方便地在管理后台上查到统计信息,获取学生参与交流协作、提交作业测评的数据,了解学生使用课程微信平台的频率和参与讨论、测验的结果,评价学习效果和学习深度并纳入平时成绩的考核中。这样,教师可以方便、及时地了解学生的知识掌握程度和学习需求,对知识内化过程中出现的问题给予帮助,这种反馈对提高教学效果有十分积极的作用。初步实践的结果显示,“免疫学”课程“微信教学班”的大多数评价指标优于“传统教学班”。
4总结
用微信辅助“免疫学”课程教学是利用信息技术促进传统教学方式变革和实现教育教学创新的一次初步尝试。我们在多年教学的经验基础上,针对“免疫学”课程的特殊性,用目前主流的移动社交媒体软件微信设计构建相应的免疫学课堂支撑系统,并结合实际课程研究该支撑系统对课程课堂教学的影响。广州大学生命科学学院用微信辅助“免疫学”课程教学的初步实践显示,微信能提高学生的课程参与度,帮助教师了解学生的学习情况和兴趣点,解决学生个性化的学习需求,使教师能够及时调整教学策略、激发学生的学习兴趣和主动性,最终有效地提高了“微信教学班”的课堂参与度和学习成绩。微信也特别适合翻转课堂的教学,可以将教学内容和课程要求通过微信推送给学生,要求学生在课前完成教学内容的学习,将课堂时间全用于引导学生参与讨论。虽然我们将微信初步应用于“免疫学”课程的教学,取得了部分结果,但还需要优化实践中遇到的一些问题,比如,部分学生自主学习时间不足,如何促进他们在课外自主学习;极少部分学生不习惯用微信辅助学习,如何激发他们的兴趣、让他们参与到微信学习的群体中来。今后我们将继续深化课程改革,进一步研究如何更好地借助微信的力量提高“免疫学”混合教学模式的教学效果,逐步实施“免疫学”翻转课堂教学模式改革。
参考文献:
[1]袁磊,陈晓慧,张艳丽.微信支持下的混合式学习研究———以“摄影基本技术”课程为例[J].中国电化教育,2012,(07):128-132.
[2]宁熙平,郝刚,吴鸿.基于培养自主学习能力的植物学课程教改结果分析[J].高校生物学教学研究(电子版),2015,(3):13-16.
[3]林娟,周选围,吕红.翻转课堂在大学通识课程“改变生活的生物技术”的教学实践探索[J].高校生物学教学研究(电子版),2015,(1):6-11.
[4]陈婷,施菁,崔勤敏,等.基于微信的混合式教学在药物分析课程教学中的运用[J].浙江医学教育,2015,(4):13-15.
[5]吴思茗,左扬扬,孟琦.基于微信及微信公共平台的翻转课堂模式探究[J].中国医学教育技术,2015,29(1):44-47.
[6]王晓玲.微信与QQ支持下基于任务驱动的协作学习之比较研究[J].电化教育研究,2013,(11).
[7]钟志荣.基于QQ群的网络学习共同体构建及其应用[J].中国电化教育,2011,(08):92-95.
【摘要】理论免疫学用数学的方法来研究和解决免疫学问题,以及对免疫学相关的数学方法进行理论研究的一门科学。随着高通量方法和基因组数据的出现,理论免疫学从受体交联和免疫原理、Jerne的相互作用网络和自我选择等经典建模方法开始向信息学、空间扩展模型、免疫遗传学和免疫信息学、进化免疫学、分子生物信息学和表遗传学、高通量研究方法和免疫组学等方面转变。
【关键词】免疫学, 理论;数学模型;生物数学
Advances of theoretical immunology
JIN Yan
(Basic medical college, Liaoning Universtity of Traditional Chinese Medicine, LIAONING Shenyang, 110032,)
【Abstracts】Theoretical immunology is to develop mathematical methods that help to investigate the immunological problems, and to study the mathematical theory on immunology. With the advent of high-throughput methods and genomic data, immunological modeling of theoretical immunology shifted from receptor cross linking, Jerne interaction networks and self-non self selection, toward the informatics, spatially extended models, immunogenetics and immunoinformatics, evolutionary immunology, innate immunity and epigenetics, high-throughput research methods and Immunomics. Immunology, Theoretical; Mathematical Models; biomathematics
理论免疫学[1](Theoretical Immunology)是指用数学的方法来研究和解决免疫学问题,以及对免疫学相关的数学方法进行理论研究的一门科学。理论免疫学是免疫学与数学交叉的边缘学科,也称数学免疫学(Mathematical Immunology),是生物数学的一个分支。由于免疫现象复杂,从免疫学中提出的数学问题往往也十分复杂,需要进行大量计算工作,因此从近年兴起的复杂系统研究的角度来讲[2],理论免疫学也称复杂免疫学(Complex Immunology)。理论免疫学的任务就是揭示免疫系统运行的规律和机制,及其病理机制。数学模型(Mathematical Models)和数据分析是理论免疫学的主要方法,计算机是研究和解决理论免疫学问题的重要工具。
虽然从上个世纪中期,数学模型已经开始应用于免疫学,但传统的模型大部分是基于微分方程[3]、差分模型和元胞自动机(Cellular Automata)[4]。这些传统模型以少数成份(一种受体和一种抗原,或两个T细胞群之间等)参与的简单动力学为主要研究内容。直到2000年,人们才开始对免疫学的复杂性进行数学建模。随着高通量方法(High Throughput Methods)和基因组数据(Genomic Data)的出现,理论免疫学开始转向信息学(Informatics)方面[5]。与分子免疫学的生物信息学(Bioinformatics)分析一样,当前免疫学研究中与复杂性有关的主要研究目标大多集中在高通量测量计划和系统免疫学(System Immunology)或免疫组学(Immunomics)计划。在数学模型水平上,分析方法也从以微分方程为主的简单系统转向广泛应用Monte Carlo模拟(Monte Carlo simulations)。这种向更多分子和更多计算的转变态势与复杂系统涉及的所有研究领域出现的转变极为相似。同时,理论免疫学中另一个重要转变是,人们关注焦点从对外源性的适应性免疫系统的转向更多考虑固有免疫系统的平衡。
1理论免疫学经典模型
免疫学是生物学的一个领域,很早就认识到了数学建模和数学分析方法的作用。早在上个世纪60年代和70年代,数学模型已经应用于免疫学的不同领域,例如:抗原-受体的相互作用、T和B细胞群动力学、疫苗接种、生发中心动力学、病毒动力学和免疫系统对病毒的清除[6]等。现在的许多免疫学原理和观点都是数学模型的结果。
1.1 受体交联和免疫原理
受体交联[7-9](Receptor Cross Linking)和免疫原理(Immunon Theory)是由Alan Perelson提出、Carla Wofsy作了进一步分析。这个原理根据的事实是,低价抗原不能激活B细胞,而高价抗原(即抗原拥有多个重复基序)即使在抗原密度非常低(3-4目)的情况下也能够激活B细胞。Sulzer和Perelson[10-13]据此发展了这个理论和数学模型并提出,抗原能够聚集B细胞受体,从而激活B细胞。这个结论是B细胞免疫的基础之一。
尽管数学模型对免疫学发展的贡献的例子还有很多,但是免疫网络(Immunological Networks)的概念和自我选择(Self-Non Self Selection)问题占有相当重要的地位。
1.2 Jerne的相互作用网络
假设受体库(Receptor Repertoire)是满的,即受体库中每一个分子都有其相对应的受体,并且这些受体可以特异性地与其它受体相互作用。Jerne据此提出免疫调节网络[14](Regulatory Immune Networks)的存在。抗原激活的淋巴细胞可产生新受体,这些受体对于其它淋巴细胞来说是抗原,等等,以此类推。这个网络的概念对理论学家来说很有吸引力,特别是在提出神经网络(Neural Networks)中的认知行为(Cognitive Behavior)概念之后,提出了更多的免疫网络模型[15][16]。有人用元胞自动机和布尔网络(Boolean networks)建立大尺度行为(Large Scale Behavior)模型,有人用常微分方程(ODEs)来建立自身调节网络模型(Local Regulatory Networks)。随着时间的推移,人们对Jerne网络学说逐渐失去了兴趣,其主要原因是Jerne网络学说的理论模型和实际的实验证据没有很好的相关性。
1.3 自我选择
调节性网络实际上是理论免疫学中自我选择这个大课题的一部分。假设表达自身反应性受体的淋巴细胞被机体清除(阴性选择)。大多数阴性选择可能是由于中枢性耐受(Central Tolerance)所导致的(T细胞在胸腺,人和小鼠的B细胞在骨髓)。阴性选择机制失败可导致自身免疫性疾病。人们通过多种途径对自我选择展开研究。有人从分子的角度和基于特殊的选择机制来研究,而有人则建立了更为复杂的模型,例如Polly Matzinger的危险模型[17][18](Danger Model)和Irun Cohen的侏儒模型[19-27](Homunculus Model)。这些模型都是想反映真实的复杂系统,尽管仅通过检测免疫系统的成分,人们是无法接近问题的实质,但是他们的尝试拓宽了我们的视野。直到今天,关于获得和打破(自身免疫性疾病)耐受的途径,也没有一个公认的解释。
2理论免疫学的现代模型
理论免疫学的模型和问题现在正逐渐向分子理论免疫学方向发展。这种理论方向的演变与大量基因组全序列的检测、分子生物学工具的巨大进展、高通量测量技术的发展、空间分布(Spatial Distribution)作用的测量和建模能力的发展等实验技术的发展是分不开的。同时,计算机处理能力和建模技术的发展也是影响现论免疫学的重要因素。
2.1 Immsim、Simmune和其它复杂模型
免疫学中,最大胆的尝试可能就是建立一个免疫系统的系统模型。第一个建立这样模型的尝试是上世纪80年代由IBM公司Philip Seiden开发的IMMSIM模型[28-31]。其设计的主要目的是为了在计算机上进行免疫应答试验。IMMSIM采用了克隆选择原理的基本观点,认为免疫细胞和免疫分子独立地识别抗原,免疫细胞被竞争地选择,以产生更好的识别抗原的克隆种类。IMMSIM模型的基础是空间扩展的元胞自动机,它用位串(或比特流,Bitstrings)代表受体、抗原和MHC分子的可变性。到目前为止,抗原和受体多样性的位串表示方法已被许多其他研究者[32,33,34]所采用。IMMSIM包括了适应性免疫系统的所有主要成份:CD4和CD8 T细胞、B细胞及其相应的受体,MHC Ⅰ类和Ⅱ类分子和一些细胞因子。但是IMMSIM模型仍然是对免疫系统的粗略描述。因此,人们在此基础上又进行了其它的开发。
第一个较有影响的是由Martin. Meier-Schellersheim开发的Simmune[35-36]。这个系统尝试建立一个足够宽广和复杂的平台,从而能够对免疫学的任意实际过程进行模拟。它不仅是一个特殊模型,更是一个建模技术或语言。
还有应用了Monte Carlo模拟[37-38]或称免疫模拟(Immunosi m)、状态图[39](State-Charts)等多种数学模型,试图涵盖免疫系统所有可能细节并建立动力学模型。在这个方向上,最有影响的是Sol Eforni的模型。此模型尝试提供胸腺空间扩展动力学的完全模拟,并以此来研究细胞选择[40]。这些综合模拟的优势在于他们涵盖了当前免疫学的所有细节。但是这些模型也有缺点,他们过于复杂,因此对于所观察到的动力学变化,我们无法充分理解其原因及模型对参数变化的敏感性。
2.2 空间扩展模型
从分子水平上讲,免疫学复杂系统分析的最大进展是细胞内分子定位[41](Molecule Localization)测量技术。免疫突触(Synapses)的发现就是利用了该技术。人们建立了多个细胞膜动力学模型,用来解释突触的形成以及突触的分子动力学。细胞膜动力学模型也应用于B细胞。这些模型中,有的是假设一个固定的细胞膜在二维晶格上(2D Lattice),有的假设一个自由漂浮的细胞膜[42-44]。另一个研究方向的是受体动力学,以及受体与其它细胞膜成份,比如Src家族激酶和脂筏[45](Lipid Rafts),之间的相互作用。目前此领域的所有模型都是以广泛的数值模拟(Numerical Simulation)为基础的。
空间扩展模拟的另一个领域是生发中心动力学的模拟。经典模型主要采用ODEs来描述一或两个总体的均匀动力学[46](Homogenous Dynamics),而现代模拟主要应用Monte Carlo模拟[47-49]来研究多空间扩展或者均匀总体之间的相互作用,但是也有一些是采用ODEs。
2.3 免疫遗传学和免疫信息学
不同基因组的排列和不同等位基因的序列使免疫遗传(Immunogenetic)数据库得到了全面的发展[50-51]。免疫遗传数据库IMGT储存了多个物种的T和B细胞受体基因序列(B细胞H链和T细胞β/δ链的V、D和J基因,L链/α链/γ链的V和J基因)。该库也包括了最新的MHC分子的基因序列(包括经典和非经典的)。另外,IMGT数据库还包括了大量的淋巴细胞受体重排序列。
这样庞大的数据库是伴随着免疫信息学(Immunoinfor matics)工具的大量发展而建立的。其中包括用于junction分析[52]、免疫基因对准(Immunogene Alignment)以及系统发育的工具[53-55]。所有这些工具的基础都是将生物信息学理念应用于免疫学。免疫遗传数据库日渐显现的重要性表明,免疫学建模逐渐向基因化方向转变。
2.4 进化免疫学
与B细胞重排受体多重序列的测量一样,多细胞生物中免疫基因的不断积累,使免疫系统发育学(Immuno-Phylogenetics)得以快速发展。目前研究的主要焦点是适应性免疫系统的起源。适应性免疫是免疫系统的一部分,通过随机基因重组以适应新病原体。很明显,在软骨鱼类(Cartilaginous Fish)分化之前,适应性免疫最早出现于有腭脊椎动物(Jawed Vertebrates)。然而,这样一个复杂系统起源的来源还不清楚。T细胞受体结构域(Receptor Domain)和B细胞受体结构域之间的相似性、RAG1和RAG2分子(RAG1和RAG2可起到随机连接基因的作用,又称重组激活基因)在重排过程中的关键作用及其物理性相邻(Physical Proximity),使许多研究者认为,淋巴细胞受体重排的起源是转座子(Transposon)横向转移到原始免疫受体(Primeval Immune Receptor)中。这个领域中使用的主要工具是系统发育分析(Phylogeny Analysis)及其相关的所有数学模型[56]。
另一个系统发育概念和方法的应用是B细胞的体超变异[57](Somatic Hyper Mutations,SHM)分析。在生发中心反应过程中,通过活化诱导胞嘧啶脱氨酶(Activation-Induced Cytidine Deaminase,AID),B细胞的受体基因发生超变异。随着克隆性增殖,B细胞受体基因平均每分裂一次就发生一次超变异,导致突变克隆的产生。这些克隆表现为微进化(Micro-Evolution),可以很容易地在实验室中研究。对B细胞系统发育树(Phylogenetic)以及它们与其它因素关系的分析,比如老化和自身免疫疾病,也已开始研究[58]。
2.5分子生物信息学和表遗传学
在分子生物信息学(Molecular Bioinformatics)和表遗传学(Epigenetics)的研究过程中[59],随着分子信息研究水平不断提高,在免疫学中应用模型水平的精细程度也不断提高。免疫学的一个特殊方面是需要将信号转导(Signal Transduction)与基因重排结合起来建模。现已建立了不同条件下的B和T细胞内的基因重排过程和淋巴细胞信息转导的模型[60-61]。从分子角度来讲,另一个重要的分子建模是在抗原提呈给T细胞之前,对抗原处理过程的分析。
2.6高通量研究方法
免疫学是典型的、以免疫假说和免疫原理为基础的研究领域。免疫学是最晚转向以数据为基础的、目前已在其它生物学领域中应用的高通量方法。近5年,在这一领域已取得了很大的进展。这些进展是依靠来自生物学其它领域的经典基因表达的自适应和定位技术[62][63],以及针对免疫学的新技术的发展取得的。免疫学领域主要依靠实验手段,但实验所取得的结果却是应当属于理论免疫学的范畴,并且与复杂科学密切相关。
在基因重排过程中应用荧光原位杂交技术[64](FISH techniques)来定位基因是一个令人兴奋的、对免疫学来说更具有针对性的研究进展。这些测量手段使我们在研究基因重排过程中,能够确定受体不同部分之间的相互作用。
另一个对免疫系统来说具有针对性的工具是抗原芯片(Antigen Chips)的发展。这些芯片可同时测量B细胞对成百上千种抗原的应答,并提供整个免疫系统的系统表达[65]。在这类分析中使用的主要数学工具是聚类方法(Clustering Methods)。
2.7 免疫组学
目前,在理论免疫学中,最璀璨的研究领域可能就是新产生的免疫组学。这个年轻的学科已经拥有了自己的杂志《immunomic research》(省略)。免疫组学的主要目标是全方位地研究免疫系统[66][67]。这个领域采用实验与理论相结合的工具。免疫组学目前正在研究的项目有:全部T细胞抗原决定基检测;全B细胞抗体库的定义及其在不同情况下的变化方式;自身免疫性疾病相关的所有基因位点的检测。这个新生领域的成果还有限,但是在不到10年内,免疫学建模将会从基于预定假设(Predefined Hypotheses)的理论问题研究转向对免疫系统受体和靶目标充分认识的、具有针对性的建模。
当前,理论免疫尚处于探索和发展阶段,许多方法和理论还很不完善,它的应用虽然取得某些成功,但仍是低水平、粗略,甚至是勉强的。许多更复杂的免疫学问题至今未能找到相应的数学方法进行研究,还有一些免疫核心问题还存在争议。这就需要未来的医学工作者具备更多的数学知识,对免疫学和数学都有更深入的了解,这样才有可能让免疫学研究更多地借助数学的威力,进入更高的境界。
参考文献
[1] 漆安慎, 杜婵英. 免疫的非线性模型. 上海: 上海科技教育出版社, 1998:iv.
[2] Raina S. Robeva, James R. Kirkwood, Robin L. Davies, et. al. An Invitation to Biomathematics. 北京: 科学出版社, 53-129.
[3] 马知恩. 种群生态学的数学建模与研究. 安徽: 安徽教育出版社, 1996: 5-40.
[4] 陈兰荪, 孟新柱, 焦建军. 生物动力学. 北京: 科学出版社, 2009: 77-177.
[5] 李涛. 计算机免疫学. 北京: 电子工业出版社, 2004: 147-203.
[6] 陆征一, 周义仓. 北京: 科学出版社, 2004: 58-73.
[7] A. S. Perelson and C. DeLisi. Receptor clustering on a cell surface. I. Theory of receptor cross-linking by ligands bearing two chemically identical functional groups. Math. Biosci. 1980, 48:71.
[8] A. S. Peielson. Receptor clustering on a cell surface. II. Theory of receptor cross-linking by ligands heaiing two chemically distinct functional groups. Math. Biosci. 1980, 49:87.
[9] A. S. Perelsoii. Receptor clustering on a cell surface. III. Theory of receptor cross-linking by multivalent ligands: descriptioii by ligand states. Math. Biosci. 1981, 53:1.
[10] Perelson, A. S., and C. DeLisi. Receptor clustering on a cell surface. I. Theory of receptor cross-linking by ligands bearing two chemically identical functional groups. Math. Biosci. 1980, 48:71110.
[11] Perelson, A. S. Receptor clustering on a cell surface. II. Theory of receptor cross-linking by ligands bearing two chemically distinct functional groups. Math. Biosci. 1980, 49:87110.
[12] Perelson, A. S. Receptor clustering on a cell surface. III. Theory of receptor cross-linking by multivalent ligands: description by ligand states. Math. Biosci. 1981, 53:139.
[13] Perelson, A. S. Some mathematical models of receptor clustering by multivalent ligands. In Cell Surface Dynamics: Concepts and Models. A. S. Perelson, C. DeLisi, and F. W. Wiegel, editors. Marcel Dekker, New York. 1984, 223276.
[14] N. K. Jerne. Towards a network theory of the immune system. Ann. Immunol. (Inst. Pasteur), 1974(125C), 373-389.
[15] Coutinho A. "The network theory: 21 years later". Scand. J. Immunol. 1995, 42 (1): 38.
[16] Campelo F, Guimares FG, Igarashi H, Ramírez JA, Noguchi S. "A Modified Immune Network Algorithm for Multimodal Electromagnetic Problems". IEEE Trans. Magnetics2006,42 (4): 11111114.
[17] Polly Matzinger and Galadriel Mirkwood. In a fully H-2 incompatible chimera, T cells of donor origin can respond to minor histocompatibility antigens in association with either donor or host H-2 type. Journal of Experimental Medicine, 1978(148): 84-92. [18] Matzinger P. The danger model: a renewed sense of self. Science 2002; 296: 3015.
[19] Cohen IR, Young DB. "Autoimmunity, microbial immunity and the immunological homunculus." Immunol Today 1991; 12(4):105-10.
[20] Cohen IR. "The immunological homunculus and autoimmune disease," in Molecular Autoimmunity, ed. Talal N., Academic Press, USA 1991, pp.438-453.
[21] Cohen IR. "The cognitive paradigm and the immunological homunculus." Immunol Today 1992; 13(12):490-4.
[22] Cohen IR. "The meaning of the immunological homunculus." Isr J Med Sci 1993; 29(2-3):173-4.
[23] Cohen IR. "Kadishman’s Tree, Escher’s Angels, and the Immunological Homunculus," in Autoimmunity: Physiology and Disease, eds. Coutinho A, Kazatchkine MD. Wiley-Liss, Inc.1994 pp.7-18.
[24] Cohen IR. "Peptide therapy for Type I diabetes: the immunological homunculus and the rationale for vaccination." Diabetologia 2002 Oct;45(10):1468-74.
[25] Gonzalez G, Montero E, Leon K, Cohen IR, Lage A. "Autoimmunization to epidermal growth factor, a component of the immunological homunculus." Autoimmun Rev. 2002 Feb;1(1-2):89-95.
[26] Cohen IR. "Immune system computation and the immunological homunculus." MoDELS 2006, in O. Niestrasz et al. (Eds). Springer-Verlag, Berlin, pp. 499-512, 2006.
[27] Cohen IR. (2007) "Biomarkers, self-antigens and the immunological homunculus." J. Autoimmun., 2007 Dec;29(4):246-9.
[28] Roberto Puzone, B. Kohler, P. Seiden, Franco Celada: A Discrete Models of Cellular/Humoral Responses. ACRI 2000: 117-125.
[29] Roberto Puzone, B. Kohler, P. Seiden, Franco Celada: IMMSIM, a flexible model for in machina experiments on immune system responses. Future Generation Comp. Syst. 2002, 18(7): 961-972
[30] Stefania Bandini, Franco Celada, Sara Manzoni, Roberto Puzone, Giuseppe Vizzari: Modelling the Immune System with Situated Agents. WIRN/NAIS 2005: 231-243.
[31] Stefania Bandini, Franco Celada, Sara Manzoni, Giuseppe Vizzari: Modelling the immune system: the case of situated cellular agents. Natural Computing 2007, 6(1): 19-32.
[32] De Boer, R.J. and A.S. Perelson (1994) T cell repertoires and competitive exclusion. J. theor. Biol. 169, 375-390.
[33] Perelson, A. S.1989. Immune network theory. Immunological Reviews 110, 5-36.
[34] Sulzer, B., De Boer, R.J. and A.S. Perelson (1996) Crosslinking reconsidered. I Binding and crosslinking fields and the cellular response. Biophys. J. 70, 1154-1168.
[35] Meier-Schellersheim M, et al. Key role of local regulation in chemosensing revealed by a new molecular interaction-based modeling method. PLoS Comput Biol. 2006;2(7):e82.
[36] M. Meier-Schellersheim, G. Mack. SIMMUNE, a tool for simulating and analyzing immune system behavior. 1999 cs.MA/9903017.
[37] Meyer-Hermann M. A mathematical model for the germinal center morphology and affinity maturation. J Theor Biol 2002;216:273300.
[38] Kleinstein SH, Singh JP. Why are there so few key mutant clones? The influence of stochastic selection and blocking on affinity maturation in the germinal center. Int Immunol 2003;15:871884.
[39] Efroni S, Harel D, Cohen IR. Toward rigorous comprehension of biological complexity: modeling, execution, and visualization of thymic T-cell maturation. Genome Res 2003;13:24852497.
[40] Efroni, E., Harel, D. & Cohen, I. R. 2003 Towards rigorous comprehension of biological complexity: modelling, execution and visualization of Thymic T cell maturation. Genome Res. 13, 24852497.
[41] Alexandros Pertsinidis, Yunxiang Zhang, Steven Chu. Subnanometre single-molecule localization, registration and distance measurements. Nature, 2010 466(7), 647651
[42] Nudelman G, Louzoun Y. The role of lipid rafts in cell surface BCR antigen binding dynamics. EMBC 2004. Conference Proceedings, 26th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society.
[43] Nudelman G, Louzoun Y. Cell surface dynamics: the balance between diffusion, aggregation and endocytosis. Syst Biol (Stevenage) 2006;153:3442.
[44] Chakraborty A. How and why does the immunological synapse form? Physical chemistry meets cell biology. Sci STKE 2002;2002:PE10.
[45] Li QJ, et al. CD4 enhances T cell sensitivity to antigen by coordinating Lck accumulation at the immunological synapse. Nat Immunol 2004;5:791799.
[46] Kesmir C, De Boer RJ. A mathematical model on germinal center kinetics and termination. J Immunol 1999;163:24632469.
[47] Kleinstein SH, Singh JP. Toward quantitative simulation of germinal center dynamics: biological and modeling insights from experimental validation. J Theor Biol 2001;211:253275.
[48] Meyer-Hermann M, Beyer T. Conclusions from two model concepts on germinal center dynamics and morphology. Dev Immunol 2002;9:203214.
[49] Meyer-Hermann ME, Maini PK. Cutting edge: back to ‘‘one-way’’ germinal centers. J Immunol 2005;174:24892493.
[50] Lefranc MP. Nomenclature of the human immunoglobulin kappa (IGK) genes. Exp Clin Immunogenet 2001;18:161174.
[51] Bromley SK, et al. The immunological synapse. Annu Rev Immunol 2001;19: 375396.
[52] Monod MY, Giudicelli V, Chaume D, Lefranc MP. IMGT/JunctionAnalysis: the first tool for the analysis of the immunoglobulin and T cell receptor complex V-J and V-D-J JUNCTIONs. Bioinformatics 2004; 20(Suppl.):I379I385.
[53] Ruiz M, Pallares N, Contet V, Barbi V, Lefranc MP. The human immunoglobulin heavy diversity (IGHD) and joining (IGHJ) segments. Exp Clin Immunogenet 1999;16:173184.
[54] Ruiz M, et al. IMGT, the international ImMunoGeneTics database. Nucleic Acids Res 2000;28:219221.
[55] Lefranc MP, et al. IMGT, the international ImMunoGeneTics database. Nucleic Acids Res 1999;27:209212.
[56] Mehr AJ, Ardakani MJ, Hedayati M, Shahraz S, Mehr EJ, Zali MR. Age-specific seroprevalence of hepatitis A infection among children visited in pediatric hospitals of Tehran, Iran. Eur J Epidemiol 2004;19:275278.
[57] Kleinstein SH, Louzoun Y, Shlomchik MJ. Estimating hypermutation rates from clonal tree data. J Immunol 2003;171:46394649.
[58] Eason DD, Cannon JP, Haire RN, Rast JP, Ostrovd DA, Litman GW. Mechanisms of antigen receptor evolution. Semin Immunol 2004;16:215226.
[59] Gay NJ, Gangloff M, Weber AN. Toll-like receptors as molecular switches. Nat Rev Immunol 2006;6:693698.
[60] Mehr R. Modeling the meta-dynamics of lymphocyte repertoires. Arch Immunol Ther Exp (Warsz) 2001;49:111120.
[61] Mehr R, Edelman H, Sehgal D, Mage R. Analysis of mutational lineage trees from sites of primary and secondary Ig gene diversification in rabbits and chickens. J Immunol 2004;172:47904796.
[62] Argyropoulos C, et al. Mining microarray data to identify transcription factors expressed in naive resting but not activated T lymphocytes. Genes Immun 2004;5: 1625.
[63] Choi YL, et al. DNA microarray analysis of natural killer cell-type lymphoproliferative disease of granular lymphocytes with purified CD3-CD56? fractions. Leukemia 2004;18:556565.
[64] Singh N, Bergman Y, Cedar H, Chess A. Biallelic germline transcription at the kappa immunoglobulin locus. J Exp Med 2003; 197:743750.
[65] Quintana FJ, Hagedorn PH, Elizur G, Merbl Y, Domany E, Cohen IR. Functional immunomics: microarray analysis of IgG autoantibody repertoires predicts the future response of mice to induced diabetes. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(Suppl.): 1461514621.
[66] Lauwerys BR, Wakeland EK. Genetics of lupus nephritis. Lupus 2005;14:212.
关键词 免疫学 实验教学 改革与思考
中图分类号:G642 文献标识码:A
随着现代科学与技术的迅速发展,免疫学已成为连接生物学与医学的重要纽带,成为生物学及医学的基础课,在许多生物学专业均已开设了免疫学课程。但由于生物学专业学生背景与医学专业学生背景不同,且免疫学课程本身理论内容抽象,名词概念新颖繁多,内在联系紧密,新理论新方法很多,致使学生在学习本门课程时倍感吃力。实验教学是免疫学基础教学中极其重要的一个组成部分。它既可验证有关理论,又可帮助学生理解和巩固基本概念,强化操作技能,还可培养学生严谨的科学态度和实事求是的作风。笔者在从事免疫学教学中发现多数学生存在着重理论轻实践的思想,认为理论学习是硬任务,而实验操作是软任务,对实验课不够重视。因此,如何上好实验课并努力提高实验课的水平,对提高免疫学的理论教学质量起着至关重要的作用。笔者针对所开设的实验课程进行了改革,取得了一定的效果。
1 实验教学改革的必要性
传统的免疫学学习,对实验教学并没有引起足够的重视。实验课在教学中一直处在辅助的位置,传统意义上的实验课,教师在讲授完各个章节的相关理论知识以后,让学生根据上课讲的理论进行机械式的实验操作,学生收获很小,不利于调动学生的主观能动性和创造性,因此,必须对实验教学进行改革。
2 实验教学内容的改革
2.1 原实验教学内容及弊端
生物学专业的免疫学教学大纲里规定了三个必开的实验课,依次是凝集反应、沉淀反应和免疫血清的制备。以往的实验课开课前,为了满足前两个实验的需要,实验老师都是先从公司购买相应的抗原和抗体,在实验课上学生根据老师的讲解重复实验步骤,观察实验结果。学生上完实验课就忘了做的什么,更不用说掌握实验原理了。对于第三个实验,实验老师先把抗原制备好,由学生免疫实验动物,到了采血时间后,让学生采血测抗体水平。由于学生不够重视,采集的免疫血清往往效价不高甚至没有抗体产生。显而易见,传统的上课方式在购买试剂及实验动物上花费了不少实验经费,而实验三所制备的抗体又没有合理利用,这样就造成了双重浪费。而且老师基本上包办了实验准备的各个环节,学生只是在课堂上机械的操作,看实验结果,达不到预期的实验效果。
2.2 实验教学的改革
鉴于原实验教学的种种弊端,笔者考虑将实验课进行改革。
首先,实验顺序的调整。既然前两个试验需要抗原抗体,而第三个实验是制备抗体,何不将三个实验的开设顺序调整一下,先进行第三个实验,制备的抗体再用于第一和第二个试验?这样就节约了购买抗原抗体的费用。
其次,实验模式的改变。传统的实验三属于综合性实验,但只有4学时,用于制备抗体时间不足,将其转变为设计性综合性实验,将实验过程融入到理论教学的课外时间。教师在讲解完抗原的全部理论后,即由学生制备抗原,免疫实验动物,并自行管理实验动物。鼓励学生对实验进行自主设计,将实验的整个过程、实验结果记录好,实验结果的好坏在实验一和实验二里呈现出来。所有实验结果最后以实验报告的形式呈现出来。这样做的好处是,学生在自主实验的过程中,能够根据学到的理论知识,根据实验变化的实际过程进行相关的调节,既能培养学生解决实际问题的能力和动手操作能力,还能够培养学生的创新能力。
3 实验改革的效果及思考
本次实验改革,学生普遍认为很好,不仅调动了他们的实验动手的积极性,而且使他们系统地理解了免疫学的基础知识。对于学校来说,大大节约了实验经费。
在进行设计性综合性实验时,其时间与内容都经过了细致的编排,能够激发学生的学习兴趣,能让学生在以后的学习中善于带着问题去学习,能够将所学的理论知识有机结合起来,让学生跳出传统实验的束缚,给学生更大的发挥空间。设计性实验还有占用学时少,知识量大的特点。设计性实验所占的课时不多,但是学生为了能够做好设计性实验,需要在课后查阅大量的与设计性实验相关的资料,学生要提前设定在实验中要遇到的问题,这样,原先的被动接受就转变为积极主动的学习。开展设计性实验往往需要几个同学一起合作来完成整个实验,因此可以培养学生的团队协作精神,所有的同学一起努力才能圆满完成整个实验。
但要做好实验改革,也需要注意以下几点:
(1)充分准备。要想实验能够顺利进行,教师必须做好充分准备,这不仅包括实验材料的准备,也包括理论知识的准备,不管是教学老师还是实验老师,都必须有扎实的理论技术功底,才能指导学生。
(2)正确引导。实验前要给学生讲解实验(下转第78页)(上接第76页)理论,要求学生提前了解实验理论及步骤,知道每一步要干什么。
(3)精心策划,周密实施。教师在指导学生操作练习时的表率作用和严谨的科学态度,对提高学生操作练习基本功,培养学生今后开展教学或科研工作可产生不可低估的作用。教师在指导学生操作练习时必须对学生的操作加强指导使其掌握正规的操作要领。
(4)良好沟通。在实验进行过程中,教师要紧密跟进,与学生要很好地沟通,发现问题及时纠正,保证实验进程及效果。
4 结语
作为教师,要重视实验课的教学效果。教师要通过不断地学习来充实提高自己,不但要有热忱而且一丝不苟的工作态度和非常强的责任心,还要有敬业精神、奉献精神和相互间的协作精神,以教师的人格魅力去影响和教育学生,从而进一步提高免疫学的教学质量。
参考文献
[1] 邵桂兰.加强实验教学提高病原生物学与免疫学基础教学质量[J].中等职业教育,2011(12).
[2] 李琳.病原生物学及医学免疫学实验课分级教学及教学模式初探[J].华北煤炭医学院学报,2005,7(4).
一、启发式提问的方法
1.利用生活事例提问。问题是产生思维的动因,是深入学习的起步。学生头脑中有了疑问,才会开动思维,深入探究。因此,在教学中可以利用设问、质疑等方式来创设问题情境,启发学生思维,引导他们进入新知识的学习[3]。如在课程开始时,先讲解每一个人出生后预约的接种流程,提问为什么接种疫苗可以产生保护作用,为什么不同的疫苗有不同的性状和接种方法?使学生产生疑问,开始思考,再因势利导,抓住时机讲解抗原的免疫原性和抗原性,以及影响机体对抗原应答的影响因素等重点知识。这样通过联系生活事例的提问就能很好的引入新课,使学生留下深刻的印象,达到较好的教学效果。
2.通过概念对比提问。医学免疫学是一门理论性很强的学科,概念、学说的提出都是通过大量的实验研究和学术讨论得到的。如何能够帮助学生们更深入的理解和掌握概念和学说,一直是影响教学效果的一个重要环节。通过提问可以有效地帮助学生们积极思考特定的概念和学说的形成过程。例如在讲解免疫球蛋白章节时,先讲免疫球蛋白,丙种球蛋白再讲抗体,IgG,并提问免疫球蛋白和丙种球蛋白的区别,免疫球蛋白和抗体的区别。这样从学生已有的知识出发,利用启发式提问,引导学生思考、分析概念之间的不同,再结合临床上的剖析、归纳,就会使学生对所学概念有清晰的理解,有效克服抽象和难以记忆的困难,避免了概念上的混淆,达到预期的教学效果。
3.结合临床案例提问。医学免疫学是一门应用性很强的学科,许多临床疾病的发病学说都比较复杂,学生难以有效整合基础免疫学的知识,灵活地分析临床病例。如何能加深学生对临床疾病的理解和掌握,是关乎学生们以后临床技能和素质的一个很重要的问题。应用临床典型案例,结合基础免疫学的重点和临床技能要点来设计相应的问题,使得基础和临床免疫学的教学相得益彰,相互促进,有机整合。例如在讲解典型药物过敏性休克案例时,预先设计了如下三个问题:1.该患儿发病的机制是什么?2.应该采取哪些治疗措施?3.该病例对医护人员有何借鉴?另外,在案例中的病人角色或者职业特点也可用于相关知识的提示和联系。例如在讲解接触性皮炎时,引用手术大夫因橡胶手套而致的过敏案例。这样又可起到调节情绪、集中注意力的作用。
二、启发式提问的意义
1.效果评估,直接反馈。一个新知识的教学结束后,教师必须及时进行教学效果的检测,从而发现问题,尽快进行矫正补救。启发式提问是简便易行,及时有效的一种检测方法。例如,在学习适应性免疫应答章节时,学生往往对T、B淋巴细胞的活化信号混淆不清。为了检测学生对T、B活化过程涉及分子的掌握熟练程度,可在这免疫细胞章节内容讲完后,或者适应性免疫应答开始时,向学生提出几个相关问题。根据学生的回答,教师就可以及时了解学生对适应性免疫细胞章节主要内容是否真正的理解和掌握,取得前面教学的反馈信息,对教学效果作出评价,从而适当调整适应性免疫应答章节的教学进度。
2.因材而异,因人施教。对于比较复杂的综合性问题,涉及的知识面比较广,教师可根据具体内容适当采用“化繁为简”的方法,设计若干深度不同的问题进行提问,以便学生进行思考与讨论。同时,通过提问,教师也可根据学生对具体问题的理解能力及掌握程度的不同,给予适当的启发引导,或给予及时的矫正补充,以满足不同层次的学生需求。
3.活跃气氛,畅通情感。提问是师生在课堂上实现互动交流的重要方法。在提问和解答的过程中,教师与学生一起分析问题、讨论问题,并给予学生认真的指导、热情的鼓励。在这种轻松活跃的气氛中,教与学互动性强,师生心情舒畅,教与学的兴趣和积极性都有很大的提高,思维也更加敏捷,教学效果也得到提高[4]。通过启发式提问和其它教学方法的有机结合[5],能够使师生进入了积极的“双向发挥”状态,为保证医学免疫学教学的顺利完成,提高教学效果创造了良好的条件。
三、启发式提问的效果
1.考试成绩。在2007级本科的八个班中做了分组实验,对照组全部理论课36学时均为传统式系统授课,实验组在传统式授课的过程中,特意设计40个启发式的问题,适时地引导学生思考。对期末考试试卷,主要选取与解决实际问题能力相关的10个选择题和1个论述题进行分析,发现对于与临床案例相关的考题,实验组的平均成绩好于对照组,而对其它试题成绩的分析没有统计学差异。