免疫學實驗教學存在的問題及其虛擬仿真實驗的應用探討

徐詩瑤 樂濤

[摘 要] 免疫學實驗是綜合探究性實驗之一，它所涉及的反應往往位于分子層面，具有不可見性，對于學生而言其過程較難想象和理解。文章分析了當前本科免疫學實驗教學在課程內容設置、教學模式等方面存在的問題，以及以虛擬仿真實驗為教學資源的實驗教學模式的優勢和劣勢，希望為今后免疫學實驗教學提供新的思路。

[關鍵詞] 虛擬仿真;免疫學實驗教學;教學改革

[基金項目] 2019年度重慶市教委/教育教學改革項目（YJG183068）;2019年度重慶市研究生教育優質課程“高級免疫學”（No.0207050030）;2019年度重慶師范大學教改項目（201829）

[作者簡介] 徐詩瑤（1998—），女，重慶開州人，重慶師范大學生命科學學院2016級生物科學（師范）專業本科生，研究方向為生物學;樂 濤（通信作者）（1970—），男，河南人，博士，教授，主要從事病原微生物學與免疫學研究。

[中圖分類號] G640 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0387-02 ? ?[收稿日期] 2020-02-19

免疫學實驗能使學生深入理解免疫學知識，是掌握免疫學實驗儀器設備使用、探索實驗科學理論的基本方法[1]。然而，隨著技術的發展，傳統教育模式和陳舊教材內容已滿足不了社會對人才的實際要求，因此本科免疫學實驗教學需要進行改革。

一、免疫學實驗教學存在的問題

免疫學實驗教學中主要存在三個方面的問題，即課程內容不合理、課程時間不穩定、教學模式陳舊，本文以重慶師范大學生命科學學院免疫學實驗課程為例進行分析。

1.課程內容不合理。重慶師范大學生命科學學院免疫學實驗課程教學內容包括驗證性實驗、探究性實驗和綜合性實驗，其中驗證性實驗課時較多。如沉淀實驗一類的基礎實驗，雖是經典免疫學技術中的重要內容，但對于學生而言，不管是理論還是操作都相對簡單，在課程安排上投入過長的時間會擠占科研或其他技術的教學。在探究性實驗中，一般開展的是酶聯免疫吸附等基礎實驗，事實上，探究性實驗和綜合性實驗往往因實驗時間長、實驗設備不足等因素而較少或不展開[2]。對于學生而言，設備不足而導致的分組實驗，使得學生不能每人都上手操作，并且分組使一套設備多人使用，造成分工不均，造成部分學生不能參與實驗，教學效果不佳。

2.課程時間不穩定。目前，高校實驗教學與理論教學脫節普遍存在。一方面是因為理論課程教授過快，對于實驗課程相關理論內容涉及過少，因放假等原因造成的實驗課先行，致使學生在上實驗課時缺少理論基礎，教師在實驗課上需耗費一定時間講授理論知識從而占據了實踐操作的時間。另一方面，實驗課程時間因實驗內容難度不同而不能合理靈活利用。在實驗教學時間不充分的情況下，對于簡單實驗來說，一個課時的時間綽綽有余，對于復雜實驗來說則不得不分段進行，有時過程中某些步驟直接由實驗老師幫助完成，造成實驗步驟缺失，不能掌握完整的實驗步驟從而不能形成連續的記憶，實驗掌握不充分。

3.教學模式陳舊。傳統教學模式下，實驗教學是由教師講解實驗，包括實驗基本內容、詳細步驟以及實驗結果，實驗項目的選擇、實驗所用試劑的選取均由實驗教師完成，有些實驗因缺少設備而進行分組實驗，部分學生偷懶不進行實驗，實驗后則抄襲其他同學實驗報告。這種教育模式下學生往往按圖索驥，不會提前預習和主動對實驗中產生的問題進行思考，沒有重復實驗也沒有再次考核。由此可見傳統教育模式易導致學生過度依賴教師，不利于學生實驗基本操作技能的訓練，也不利于學生創新思維的發展。

二、免疫學虛擬仿真實驗的應用優勢和劣勢

1.應用優勢。利用虛擬仿真實驗進行開放性實驗的輔助教學，將虛擬仿真實驗作為公共教學資源，同時引入翻轉課堂，實現以學生為中心的學習過程，打破了傳統的教學模式[3]。作為一種可以學習知識但還未大規模引用到本科教學的新方式，它可以更好地幫助學生理解實驗原理，熟練掌握實驗內容，可以實現具象化、遠距離、交互式的教學。如在雙向瓊脂擴散試驗中，將球形抗原、“Y”形抗體具體形狀可視化，將抗原抗體結合反應過程以及在凝膠中移動形成沉積線的過程可視化，使肉眼看不到的科學現象可視化，從而幫助學生更好地探究微觀世界。畫面以及互動可以使學生更快、更深入地理解知識，加深印象，減輕實驗教師大量的理論教學工作，將教學重點放在實際操作技能的提升上，進行更深層次更多次的實訓。

虛擬仿真實驗軟件對于學生而言可以隨時隨地自學，實驗中涉及免疫學知識的片段教學，可以通過電腦和網絡進行虛擬演示。軟件在實驗前運用可以起預習作用，例如幫助學生了解實驗、理清實驗流程、引導學生思考;在實驗中運用可以起輔助作用，例如在實驗進程中提示其關鍵步驟和易錯點與難點;在實驗課后運用可以起到復習作用，例如幫助學生鞏固實驗，隨時隨地復習查看，為期末考試提供一定參考。而自學后學生能合理掌握理論知識，實際的技術操作則可以通過實驗課進行專門練習，形成線上線下雙教師課堂。

2.應用劣勢。目前在高校推廣虛擬仿真技術還存在許多問題與挑戰，例如產品內容不完善，開發的虛擬仿真實驗項目往往只涉及學科一個基礎實驗或一個片段，未涉及實驗后的實驗報告填寫以及檢測等步驟，在教學評價上也未能完全實現評價自動化。由此可見，由單個板塊構成的虛擬仿真實驗不能完全取代實驗教學。其次是教學方式落后。在虛擬仿真實驗中，學生可以進行學習，但在教學過程中教師也要發揮重要作用。在虛擬實驗過程中，了解學生學習情況與應用情況，做好引導與問題解決，在實際實驗時要注意觀察虛擬實驗的效果，做好反饋。但受傳統教學的影響，在校老師多采用講解式教學，學生忽略了對實驗的重視。同時年齡較大的教師無法適應新式教學，使得虛擬仿真實驗軟件無法達到最優效果。

三、免疫學虛擬仿真實驗的發展前景

至今虛擬仿真實驗項目還屬于創新摸索階段，雖然資源的開發和技術的普及還需要很長探索和實踐，但在信息技術不斷發展的前提下，虛擬仿真實驗無疑會對高校的教學效果產生深刻影響。教育部從2013年開始歷時3年，在全國高校建設了300個國家級虛擬仿真實驗教學中心，覆蓋大多數部屬高校和一大批地方高校和軍隊院校[4]。在生物學方面，四川大學、華中農業大學、東北師范大學、重慶師范大學等大學都對生物學不同專業開發了一系列實驗。國家每年在實驗教學中心建設上投入的經費以及學院對于項目的研究與深入，使得我國高等院校信息化網絡教學發展迅速。與此同時，我國5G時代也在加速到來，5G技術的發展可以進一步聯系移動設備，減少延遲、卡頓現象，優化學習場景，使虛擬仿真實驗可以隨時隨地、不受外界條件限制進行。虛擬仿真實驗應用于教育是信息化時代的必然趨勢，隨之而來的以虛擬仿真技術為基礎的課程內容和教學創新需要進一步的探討。

參考文獻

[1]陳永富.免疫學實驗教學改革與實驗考核辦法初探[J].檢驗醫學教育，2007，14（1）：17-19.

[2]王純倫，胡鳳嬋，李壘.高職高專免疫學檢驗實驗實訓課教學改革探討[J].實踐·探索·改革，2019，（22）：194-195.

[3]官杰，王琪，王慧，等.《醫學免疫學》課程實施翻轉課堂與形成性評價的實踐及思考[J].中華醫學教育探索雜志，2018，17（7）：654-656.

[4]教育部.教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）[A/OL].（2012-03-29）[2017-12-18]htp：//www.moe.edu.cn/public-files/busines/htmlfiles/moe/s5892/201203/133322.html.