將計算機輔助教學應用于疫苗學課程的初步探索

（1.東北農業大學，哈爾濱150030；

2.哈爾濱工程大學哈爾濱工程大學船舶工程學院多體船技術國防重點學科實驗室，哈爾濱150001；

3.東北農業大學國家乳業工程技術研究中心國家乳品中心，哈爾濱150030）

摘要：疫苗學是一門集微生物、傳染病、免疫學、流行病學、生物化學、分子生物學為一體的多學科交叉綜合學科，因此，疫苗學涉及的知識面廣、涵蓋的知識量大、需要掌握的知識點繁多， “一支粉筆、一塊黑板、一本教科書”的傳統教學方式很難達到教學目的和效果。利用多媒體技術節約了傳統的板書時間，可進行高密度的知識傳授、大信息量的優化處理， 大大提高課堂效率，使學生在有限的時間內獲取大量的知識， 解決課時不足的問題

關鍵詞：疫苗學課程；學科內容；計算機輔助教學

中圖分類號：G622.421 文獻標志碼：Ａ文章編號：１６７３－２９１Ｘ（２０11）23－０277－02

疫苗是一類應用最廣的生物制品，是人類預防疫病的重要武器。從防患于未然的角度，疫苗免除了眾多傳染病對人和動物生命群體的威脅。

疫苗學是一門研究疫苗的基本理論和研制開發技術的學科。其內容主要包括以下幾個部分：疫苗的作用機制；疫苗的分類和主要品種介紹；疫苗的研究開發策略和程序；疫苗的生產工藝和質量控制；疫苗的流通與使用；疫苗的政策法規以及市場發展趨勢分析。

隨著科學技術的發展，疫苗一方面已經從傳統減毒或滅活疫苗發展到基因重組疫苗、亞單位疫苗、合成肽疫苗、轉基因植物疫苗；另一方面，隨著人們對醫療水平要求的不斷提高，疫苗已從傳統的預防性疫苗發展到治療自身免疫病和腫瘤等疾病的治療性疫苗，甚至是干預人類生殖過程的避孕疫苗。此外，隨著人類基因組計劃的完成與多種病原微生物基因組的闡明，人類已進入后基因組或蛋白組時代，尤其是反向疫苗學的興起，使得疫苗的研發與生物信息學密切相關[1]。

因此，現代疫苗學的學科內容較以往更為豐富并且學科結構也發生了變化。疫苗學教學也面臨著多學科交叉信息量大、新理論不斷涌現以及教學內容與生物信息技術聯系緊密等方面的問題，傳統的教學手段和方式已經很難達到教學目的并滿足學生的要求。

計算機輔助教學（Computer Aided Instruction ，簡稱CAI）是在計算機輔助下進行的各種教學活動，綜合應用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術，克服了傳統教學方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率，實現最優化的教學目標。

將計算機輔助教學應用于疫苗學教學當中，因其具有信息量大、內容形象直觀、感染力強的優點，使得教學過程更加高效和生動，收到了良好的教學效果。

一、計算機輔助教學在疫苗學教學中的優勢

1.利用CAI可以有效地加大教學密度，提高單位教學時間的知識含量

疫苗學是一門集微生物、傳染病、免疫學、流行病學、生物化學、分子生物學為一體的多學科交叉綜合學科，因此，疫苗學涉及的知識面廣、涵蓋的知識量大、需要掌握的知識點繁多， “一支粉筆、一塊黑板、一本教科書”的傳統教學方式很難達到教學目的和效果。

利用多媒體技術節約了傳統的板書時間，可進行高密度的知識傳授，大信息量的優化處理， 大大提高課堂效率，使學生在有限的時間內獲取大量的知識， 解決課時不足的問題，使教師在完成教學大綱所要求內容的同時，還有能講授本領域的最新進展，拓寬學生的視野。但同時也應該注意如果每次教學活動的信息量過大往往也會引起副作用，即造成學生感知、注意、 記憶、 思維等認知過程的疲勞，使學生的注意力分散，降低學生的認知欲求。因此還需要及時掌握學生的課堂學習情況， 合理把握教學密度，適時控制教學進程[1]。

2.CAI文、 圖、 聲、 像并茂，形象直觀，有利于豐富教學內容、突破教學的難點

一般《疫苗學》的教材多以文字材料為主，單調乏味而且比較抽象，不利于學生理解和記憶。利用計算機多媒體技術無論是文字材料還是聲音材料、 圖像材料，都可以進行有機結合，制作出精美的多媒體課件，這樣制作出來的多媒體教學以豐富的色彩和良好的視覺效果改變了過去傳統教學的沉悶氣氛， 教學內容圖、 文、 聲、 像并茂，更能激發學生對講授內容的興趣， 還可以增加學生的感性認識， 便于學生從整體上把握知識的系統性， 使感性認識上升到理性認識。

在講述疫苗抗原純化工藝內容時涉及到一些膜分離及層析技術，學生普遍反映難以理解和記憶。但將膜分離過程及各種層析技術的原理制作成FLASH動畫，將靜態的原理轉換成動態的演示過程，就會使抽象的知識形象化，寓教于樂，有利于培養和激發學生的學習興趣，幫助學生理解重點和難點，增進學生運用知識點的能力[2]。如：在講解疫苗純化過程中，膜分離技術中的筒式過濾除菌時，將筒式濾器的裝置圖采用幻燈片展示，并詳細地介紹濾膜的檢查、 使用注意點， 使學生對疫苗制劑的除菌過濾過程有了感性認識。又如：在講解基因工程疫苗發酵液純化時，以往學生對分子層析技術的理解存在一定的困難，但利用FLASH動畫模擬了該層析過程，學生在觀看模擬動畫后普遍對該層析技術的原理和實際應用的掌握更加迅速牢固。

3.利用計算機多媒體系統在情景模擬上的優勢，引入疫苗工程的相應軟件系統模擬生產過程，打破實訓基地教學資源的局限

疫苗學教學中，常涉及到一些疫苗制造設備的使用以及疫苗制造工藝的設計。以往主要是聯系疫苗制造企業，讓學生進行參觀實習，但由于很多企業的生產車間是密閉潔凈環境，為了保證藥品的質量對于進入人員有嚴格的限制，使得學生無法近距離觀察或者親自動手實踐。

而對于學校在教學經費有限難于建成GMP級別中試規模教學車間時，利用計算機的情景模擬功能將疫苗生產工藝中涉及到的儀器設備的鏈接、原料投放步驟、質檢步驟等等加以模擬重現。尤其對于疫苗生產設備利用計算機三維模擬軟件進行講解，更有利于學生對儀器設備的工作原理以及內部構造有清晰的認識，既彌補了無法近距離觀察和操作儀器的缺憾，同時也可避免傳統參觀實習中無法對設備內部結構進行認識的不足[3]。

現代疫苗制造設備都是集約化數字控制，通過在實踐教學環節中將一些工廠中正在使用的控制軟件界面與相應的儀器模擬程序結合，就可以模擬實際的工廠生產操作環境，使學生不用出校門就能感受到現在化疫苗制造車間的生產環境，有效地縮短了學生畢業后走上新崗位的適應期。

4．充分利用互聯網資源構建《疫苗學》的教學平臺

利用互聯網有效地整合一些與教學相關的資源留給學生課余進行深入的學習，是一行之有效的彌補課時不足的措施。同時該教學平臺的資源，也可作為對學生創新能力的培養的一種手段。

《疫苗學》其中很重要的部分就是對抗原的研究，主要研究內容是B細胞表位、Th表位、Tc表位的預測與評估。目前有很多白質抗原性分析軟件，可以幫助學生進行疫苗抗原的設計和篩選，如：InsightII、OMIGA、UWGCG、ANTHEPROT、AMPHI、Tepitope、TSites、EpiMer、EpiMatrix等。

數據庫是高校師生教學及科研中進行信息檢索的重要工具，為高校教學和科研活動的開展起到積極的文獻保障作用。目前，互聯網擁有的收費數據庫和免費的數據為《疫苗學》提供了豐富的教學資源。通過教學平臺中所涵蓋的致病微生物毒力基因數據庫及免疫原數據庫如：EMBL Database、ImMunoGeneTics、GenBank、HIV Database、KABAT、中國微生物資源數據庫群等。

二、疫苗學課多媒體件制作注意事項

1．要注意信息的取舍，避免“大而全”

幻燈片的制作要符合教學對象和教學活動實際需求，對于所選擇的內容要看是否需要， 信息量過大過全，往往分散了學生的學習精力，妨礙了其對基礎理論、基礎知識和基本技能的掌握。同時，單位時間內課堂信息量過大、教學密度過大，使學生在聽課時思維處于過度緊張狀態，沒有足夠的時間理解、消化、吸收，沒有時間記筆記，以致失去學習的興趣。

2．要注意多媒體課件的形式，避免過于花哨

多媒體集聲、像、動畫于一體， 有豐富多彩的視聽效果，可以增強教學的直觀性和生動性。但在課堂設計和運用時，不要片面地追求花哨的視聽效果， 不可一味追求表面上的效果，能用的素材都恨不得一下全部展示出來。如果課件充斥著花哨的背景、新穎的按鈕、不恰當的背景音樂，教學時學生的注意力就容易被吸引到畫面上，而對課件展示的重要知識卻毫不在意，偏離了課堂教學的主航道。

三、教學活動中應用疫苗學多媒體課件注意事項

1．幻燈片的播放與板書的有機結合

多媒體技術也對教學產生了積極的效應，對于提高教學質量、提高教學效率，創設教學情景和優化教學環境起到了非常重要的作用，在很大程度上改變了傳統教學中教和學的方式。課堂需要通過多媒體引入課外學習資源，引導學生入情入境地體驗、親歷學習過程，但同時也離不開教師形象直觀的板書[4]。

在具體的教學活動中必須將二者有機的結合起來，發揮二者的優勢。過分依賴多媒體也會導致教學手段的單一。

例如：在教學活動中，板書更有利于學生理清知識結構，好的板書設計可從教學內容中選出關鍵性的詞語，展示知識見的內在邏輯。由此，學生能提綱挈領地掌握知識。教師在分析知識點時，可以隨著講解的進度把知識結構的布局標在黑板上，使學生對整個知識系統的脈絡有一個整體的把握。另外，以板書形式呈現的內容具有持久性的特點，可以較長時間保留在黑板上，對于接下去的教學環節也有鋪墊作用。此外，書寫板書也利于師生間的交流，不僅教師的手寫字會讓學生倍感親切，教師的書寫態度也能對學生起到潛移默化的作用。板書的內容可以隨著課堂活動的展開而隨意增加，因此，它比多媒體更適合于課堂提問和討論等環節。在課堂上，學生會提很多問題，也會有很多精彩的發言。這些發言和問題完全可以記錄到黑板上，然后再逐一討論，這比播放事先準備的課件更具有針對性，更能收到良好的效果。

2．強化教師在教學活動的主導地位

教師在課堂中的主導地位是多媒體所無法取代的，但如果教師一味地依賴多媒體，只是在講臺上擺弄多媒體課件而不深入講解，也沒重難點的板書，“只見機器不見人”，學生眼睛始終盯著屏幕，這是一種繁瑣的單調。

“教師在大部分時間內，往往是手握鼠標，面對機器，形同屏幕解說員”，全然忘記了學生這個主體。這樣的教學表面看似熱鬧，實則學生面對屏幕心靜如水，收獲寥寥，降低了學習效果。有時候或許課堂氣氛熱熱鬧鬧，學生也很活躍，而老師忽視了教學密度，課后學生的腦子里也還是空蕩蕩的。任何情況下，教師都應該是課堂的主導者，所以老師的作用不能等同于放映員，多媒體教學也不能陷入華而不實的境地。

3．突出教學主體，把握好運用多媒體的時機

學生不是器皿等待被填滿，而是燃料等待被點燃。在教學活動中，要時刻牢記學生的主體地位；在課堂教學中， 學生也是知識處理的參與者和加工者。課堂上的教學活動都應服務于學生這一主體， 不能一味地進行知識的灌輸，而是要多給學生提供討論和訓練的機會，培養學生主動學習的意識。例如：在疫苗抗原設計的環節，學生進行上機操作，確保每個同學都能應用相應的軟件對疫苗抗原進行分析和篩選。同時由此及彼，通過布置課后作業，讓學生深入了解疫苗設計的基本程序。通過建立網上互動平臺的疫苗學課程論壇，活躍學生的思維，及時了解學生在學習中遇到的各種問題，把握學生的個性化需求。

此外，還要把握運用多媒體的最佳時機。在課堂教學中， 當學生處于學習欲望最強烈、最需要幫助的時候， 運用多媒體對學生進行啟發和點撥， 會取得令人滿意的效果。例如：當講解疫苗的分類時，通過多媒體表格列舉各類疫苗的抗原制備方法、免疫效力、生產成本，可使學生對不同種類的疫苗的特點有一個橫向的比較，留下較為清晰的印象。

參考文獻：

[1] 陸芳，盧會志.學生認知活動規律在多媒體教學中的應用[J].泰安教育學院學報岱宗學刊，2010，（2）：64-65.

[2] 何書英.將計算機輔助教學應用于生物制藥工藝學課程[J].藥學教育.2005，21（1）：49-50.

[3] 祝宏，劉永瓊，巨修練，胡學雷.制藥工程專業畢業設計模式的創新及實踐[J].藥學教育2005，21（5）：17-19.

[4] 周敏娟，張利順.多媒體+板書=成功的一節課[J].科學教育，2006，（6）：63.