獸醫(yī)免疫學(xué)研究性學(xué)習(xí)模式的建立與實(shí)施①

李麗敏 張 薇 韓 夢 劉益昆 王 晶 王 帥 張義明 徐瑞濤 孟 欣 王家鑫河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院保定071000

2018年習(xí)近平總書記在全國教育大會上明確指出,高等教育必須堅持立德樹人,堅持深化教育改革創(chuàng)新,堅持把服務(wù)中華民族偉大復(fù)興作為教育的重要使命,堅持把教師隊伍建設(shè)作為基礎(chǔ)工作。李克強(qiáng)總理強(qiáng)調(diào)“優(yōu)化高校區(qū)域布局、學(xué)科結(jié)構(gòu)、專業(yè)設(shè)置,堅持以教學(xué)為中心,突出創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力,培養(yǎng)更多創(chuàng)新人才、高素質(zhì)人才”。提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,為教師團(tuán)隊育人提出了新的要求。而且社會變革和畜牧業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型所帶來的疾病防控新問題,也要求本教研室必須改革創(chuàng)新獸醫(yī)免疫學(xué)的教學(xué)模式。十幾年來,本教研室先后采用開放互動式教學(xué)模式、情境教學(xué)模式和自主式實(shí)驗技術(shù)訓(xùn)練模式開展獸醫(yī)免疫學(xué)教學(xué)實(shí)踐,取得了良好的效果[1-2]。但因?qū)W科交叉發(fā)展起來的免疫學(xué)所具有的不一般的“深度、難度和挑戰(zhàn)度”,無論是原985高校,還是地方院校,師生同感其“難教”和“難學(xué)”。然而,由于免疫學(xué)成就在臨床實(shí)踐中所展現(xiàn)的突出作用,引來很多學(xué)生的熱切關(guān)注和強(qiáng)烈的求知欲,希望參加研究生課題研究的學(xué)生越來越多,這為開展研究性學(xué)習(xí)提供了主觀上的可能。從“認(rèn)知”與“知識形成”的關(guān)系考慮,本教研室認(rèn)為,借助幾個檢測固有免疫和適應(yīng)性免疫功能的基本實(shí)驗,組成一個研究方法體系,用以研究一個獸醫(yī)免疫學(xué)的前沿課題,將各個實(shí)驗所獲得的實(shí)驗結(jié)果加以系統(tǒng)整合,不僅可獲得獸醫(yī)免疫學(xué)的新知識,而且也能增強(qiáng)對獸醫(yī)免疫學(xué)基本知識的學(xué)習(xí)效果。

研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,通過親自參加科學(xué)研究來實(shí)踐運(yùn)用知識并獲得知識的一種學(xué)習(xí)模式。通過縝密的組織與科學(xué)的實(shí)施,在探索與研究過程中使學(xué)生獲得產(chǎn)生新認(rèn)知的組成元素,然后以此為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生開展符號學(xué)習(xí)、信息加工學(xué)習(xí)、認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、認(rèn)知-接受學(xué)習(xí)、頓悟?qū)W習(xí)和建構(gòu)主義學(xué)習(xí),最后建立起以科學(xué)實(shí)驗為基礎(chǔ)的研究性學(xué)習(xí)模式,以增強(qiáng)學(xué)生的元認(rèn)知能力。由此不難看出,研究性學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面、由淺入深、由簡單到復(fù)雜的高階學(xué)習(xí)有效途徑,可有效化解學(xué)習(xí)的難度,并具有自主探究、協(xié)同合作、實(shí)踐多樣、開放綜合、重在過程的特點(diǎn)[3]。學(xué)生通過參與一個包含著某一門課程全部基本知識的科學(xué)研究項目實(shí)踐,從具體的實(shí)踐中去感知,去發(fā)現(xiàn),并通過大腦皮質(zhì)對這些現(xiàn)象進(jìn)行加工整合,形成對具體事務(wù)的概念或判斷,最終實(shí)現(xiàn)知識的創(chuàng)造和自身綜合能力的形成。本文主要介紹我們以“(food-and-mouth disease,FMD)病毒樣顆粒(virus-like particle,VLP)疫苗對機(jī)體免疫功能的影響”為研究課題所開展的研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐。

1 資料與方法

1.1 資料 參加研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐的本科生主要為2016級動物醫(yī)學(xué)和動物藥學(xué)專業(yè)的大二學(xué)生。

1.2 方法 由于工業(yè)革命帶來的世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型,家畜不再作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成要素,而變成人類優(yōu)質(zhì)食物的主要來源,它們被大規(guī)模、高密度地飼養(yǎng)在一個圈舍內(nèi),由此促使獸醫(yī)學(xué)由個體獸醫(yī)學(xué)發(fā)展成群體預(yù)防獸醫(yī)學(xué),各種傳染病成為既影響畜牧業(yè)生產(chǎn)效益,又影響人類食品安全和公共衛(wèi)生的全球性問題。眾所周知,疫苗是預(yù)防傳染病最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法之一。所以,預(yù)防獸醫(yī)學(xué)就成為世界獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的“重中之重”的學(xué)科。免疫學(xué)知識不僅是研制新疫苗的重要基礎(chǔ),而且評價疫苗的臨床效果和疫情監(jiān)測也都離不開免疫學(xué)知識。

臨床實(shí)踐表明,一個優(yōu)良的疫苗不僅要適當(dāng)激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答,使機(jī)體產(chǎn)生中和抗體、活化T細(xì)胞,并能形成有效的免疫記憶。而這些生物學(xué)過程都是建立在固有免疫應(yīng)答首先被疫苗啟動的基礎(chǔ)上。所以,免疫接種這樣一個看似很平常的臨床干預(yù)行為,實(shí)則反映著臨床工作者的免疫學(xué)知識水平和對免疫學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力。為此,本教研室從當(dāng)今世界獸醫(yī)臨床實(shí)踐出發(fā),選擇了至今尚無有效疫苗的A類動物傳染病——FMD作為疫苗研制的目標(biāo)疾病,并以VLP作為疫苗的抗原形式,研究接種——FMD VLP疫苗所誘導(dǎo)的動物免疫功能改變,由此展開獸醫(yī)免疫學(xué)的研究性學(xué)習(xí)。

本次研究內(nèi)容、研究目標(biāo)和研究方法既要基于本科生的實(shí)際來確定,又要反映獸醫(yī)免疫學(xué)的基本內(nèi)容,并兼顧國家新獸藥審定標(biāo)準(zhǔn)。由于FMD VLP是一種可溶性抗原(VLP和佐劑IMS206按照4∶1乳化,小鼠頸背部皮下接種,免疫劑量50μg/只,首免后10 d進(jìn)行二次免疫,二次免疫后10 d進(jìn)行下述試驗),所以選用雙向瓊脂擴(kuò)散實(shí)驗來檢測外周血中和抗體；用巨噬細(xì)胞吞噬實(shí)驗反映該抗原對動物固有免疫功能的影響；用淋巴細(xì)胞增殖實(shí)驗反映疫苗接種后細(xì)胞免疫功能的變化；用遲發(fā)型超敏反應(yīng)實(shí)驗檢測細(xì)胞免疫記憶是否形成；用溶血空斑試驗檢測脾臟B細(xì)胞產(chǎn)抗體的能力；用ELISA檢測外周血中細(xì)胞因子的含量變化。以上實(shí)驗所獲得的各種數(shù)據(jù)就是代表免疫學(xué)知識的“符號”,對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)整理歸納,就可獲得機(jī)體對FMD VLP抗原免疫應(yīng)答的新認(rèn)識。在這種新認(rèn)識的形成過程中,學(xué)生們完成了符號學(xué)習(xí)、信息加工學(xué)習(xí)、認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、認(rèn)知-接受學(xué)習(xí)、頓悟?qū)W習(xí)和建構(gòu)主義學(xué)習(xí),從而使他們的認(rèn)知能力和創(chuàng)新思維能力得到顯著增強(qiáng)。同時,也使他們的團(tuán)隊精神、合作意識、科學(xué)信念和自信心得以樹立或加強(qiáng)。

針對動物藥學(xué)專業(yè),本教研室設(shè)置了“柴胡皂苷和番瀉苷A對機(jī)體免疫應(yīng)答的影響”這個研究項目,用溶血空斑實(shí)驗評價機(jī)體B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體能力,用ELISA評價抗體產(chǎn)生水平,用巨噬細(xì)胞吞噬實(shí)驗評價機(jī)體固有免疫功能,從而實(shí)現(xiàn)從固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答角度評價兩個藥物對機(jī)體免疫應(yīng)答的影響。通過項目的實(shí)施,既促進(jìn)了免疫學(xué)知識的系統(tǒng)整合,也實(shí)現(xiàn)了免疫學(xué)與中藥藥理學(xué)的學(xué)科交叉,對學(xué)生創(chuàng)新能力的形成產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用。

1.2.1 成績評定盡管研究性學(xué)習(xí)在設(shè)計上兼顧了免疫學(xué)體系的主要方面,但還有多個方面的基本知識未能涵蓋,例如抗體分子結(jié)構(gòu)、模式識別理論、主要組織相容性復(fù)合體與抗原提呈理論等。因此課程考核采用形成性評價考核體系。即不僅對研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行專門評價考核(包括試驗計劃的制訂、實(shí)驗成敗的比例、論文寫作等),還要把平時成績、期末考試成績、實(shí)驗報告成績等加權(quán)后給一個總成績。此外,更注重學(xué)生平時表現(xiàn)的評價,包括出勤率、課堂學(xué)習(xí)中的參與度、創(chuàng)新設(shè)計與答辯能力、Summary寫作等。于是,獸醫(yī)免疫學(xué)的最終考試成績就按照以下公式產(chǎn)生,即課程總成績=理論成績(期末考試×90%+平時成績×10%)×50%+實(shí)驗成績(實(shí)驗計劃×30%+學(xué)術(shù)論文×30%+創(chuàng)新設(shè)計×30%+平時表現(xiàn)×10%)×50%。

1.2.2 實(shí)施效果評價 研究性學(xué)習(xí)模式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,從而很容易與學(xué)生達(dá)成共同愿景。實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合,增強(qiáng)了責(zé)任意識與擔(dān)當(dāng)精神,充實(shí)了學(xué)生的興趣內(nèi)涵,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變,尤其是牢固樹立了學(xué)生的科學(xué)信念和忠誠于科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。為了系統(tǒng)評價研究性學(xué)習(xí)實(shí)施的效果,進(jìn)行了問卷調(diào)查,內(nèi)容包括研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)及研究性學(xué)習(xí)對免疫學(xué)理論學(xué)習(xí)的作用。前者包括提高創(chuàng)新思維能力、促進(jìn)團(tuán)隊協(xié)作能力、提高綜合解決問題的能力、提高主動學(xué)習(xí)能力、提高對所學(xué)理論知識的整合能力等；后者包括加深對理論知識的理解、促進(jìn)理論知識的應(yīng)用、增強(qiáng)理性思辨能力、增強(qiáng)學(xué)生對免疫學(xué)與其它學(xué)科的交叉融合、促進(jìn)先進(jìn)理論知識的臨床轉(zhuǎn)化、實(shí)驗成功所產(chǎn)生的自豪感對專業(yè)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用等。共發(fā)放問卷180份,回收有效問卷165份(動物醫(yī)學(xué)95份,動物藥學(xué)70份)。

2 結(jié)果

對收回的有效調(diào)查問卷進(jìn)行統(tǒng)計分析,得到如下結(jié)果(表1)。由表1可以看出,動物醫(yī)學(xué)專業(yè)和動物藥學(xué)專業(yè)有達(dá)94.54%的學(xué)生認(rèn)為研究性學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)團(tuán)隊精神；超過89%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)施研究性學(xué)習(xí)可以增強(qiáng)大家的學(xué)習(xí)主動性,充分認(rèn)識到自己的責(zé)任和擔(dān)當(dāng),從源頭上逐步養(yǎng)成了學(xué)生的職業(yè)精神,拓展了學(xué)生對通過探索達(dá)到既定目標(biāo)的思路,很好地培養(yǎng)了學(xué)生探索未知的能力、毅力和勇氣,也培養(yǎng)了學(xué)生們的合作意識和團(tuán)隊精神。研究性學(xué)習(xí)對理論學(xué)習(xí)方面的影響,90%左右的學(xué)生認(rèn)為該模式可以循序漸進(jìn)地深化學(xué)生對免疫學(xué)理論知識的理解,增強(qiáng)認(rèn)知能力和發(fā)現(xiàn)能力。近84%的學(xué)生認(rèn)為該模式可以促進(jìn)知識的建構(gòu)能力、系統(tǒng)整合能力和對理論知識的應(yīng)用能力,增強(qiáng)創(chuàng)新思維能力。75%以上的學(xué)生認(rèn)為可有效地促進(jìn)理性思辨能力的形成和發(fā)展,加強(qiáng)免疫學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合,特別是有83.15%以上的學(xué)生認(rèn)為研究性學(xué)習(xí)能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論知識的能力。學(xué)生們切身體會到研究性學(xué)習(xí)不同于傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí),它不再是以教師為中心,而是充分尊重學(xué)生的主體地位,讓學(xué)生按照他們自己的項目設(shè)計主動探尋知識,真正做到理論聯(lián)系實(shí)際,知行合一,同時鍛煉了學(xué)生的思維能力和實(shí)踐能力。正是這種學(xué)習(xí)過程,才使他們在戰(zhàn)勝了一次次失敗之后獲得了真正屬于他們的成功,從而使他們在心靈深處為自己感到自豪!所以,研究性學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)“知識”發(fā)現(xiàn)、“方法”習(xí)得與“態(tài)度”形成的有機(jī)結(jié)合的有效教學(xué)手段,同時也提高了學(xué)生們的綜合能力和專業(yè)思想水平,為其日后發(fā)展成為創(chuàng)新型人才打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 研究性學(xué)習(xí)模式的教學(xué)效果評價(%)Tab.1 Assessment of teaching effect of research learning model(%)

3 討論

為增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后解決復(fù)雜科研問題或臨床問題的能力,在原有的開放互動式教學(xué)、情境教學(xué)模式與自主式實(shí)驗訓(xùn)練模式的基礎(chǔ)上,以項目形式開展了研究性學(xué)習(xí)。近幾年實(shí)踐使教師團(tuán)隊深深體會到,研究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵在于項目開始前的精良整體設(shè)計:包括研究問題的提出與凝練、研究目標(biāo)定位、研究內(nèi)容確定、研究方法的選擇、探索過程的逐步實(shí)現(xiàn),以及最終成果的落地途徑[4]。在本項目建立的研究性學(xué)習(xí)模式中,從理論課授課開始就將與免疫學(xué)有關(guān)的臨床問題介紹給學(xué)生,并在課堂上講授的適當(dāng)環(huán)節(jié)對課題所涉及的知識體系做出提示和引導(dǎo),讓學(xué)生初步認(rèn)識所面對的科學(xué)問題(包括認(rèn)識問題和實(shí)踐問題),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)對免疫學(xué)知識的渴求。同時,讓學(xué)生從中國知網(wǎng)下載一些有關(guān)論文閱讀,深入發(fā)現(xiàn)更多細(xì)節(jié)問題,并進(jìn)行討論分析,以增強(qiáng)學(xué)生的理性思辨能力,為實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的和諧發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

為與上述教學(xué)組織理念相適應(yīng),對實(shí)驗教學(xué)的方式做了很大改變,以項目形式將本科教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗項目整合在一起,使其承擔(dān)項目功能,不僅很好地彌補(bǔ)了原有自主式實(shí)驗中各個實(shí)驗之間缺乏聯(lián)系的缺點(diǎn),而且還可發(fā)揮實(shí)驗技術(shù)創(chuàng)造知識的作用,這種改變對學(xué)生最具有吸引力,從而使他們變得比以往更加積極主動,嚴(yán)肅認(rèn)真,一絲不茍。由2017級動物醫(yī)學(xué)專業(yè)對免疫學(xué)很感興趣的學(xué)生組成的項目團(tuán)隊,針對FMD VLP疫苗“黏膜免疫增強(qiáng)劑”的世界難題開展了研究性學(xué)習(xí)。主要從重組質(zhì)粒提取、HEK-293T細(xì)胞轉(zhuǎn)染、VLP純化鑒定,到黏膜免疫增強(qiáng)劑的正交設(shè)計展開研究。另外,亦為動物醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生設(shè)計了“探索巨噬細(xì)胞應(yīng)答FMDV免疫原的表觀遺傳學(xué)機(jī)制的研究性學(xué)習(xí)”項目,以染色質(zhì)可接觸性測序技術(shù)檢測FMDV VLP通過與巨噬細(xì)胞清道夫受體結(jié)合所引起的染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性變化,闡釋巨噬細(xì)胞應(yīng)答的表觀遺傳學(xué)機(jī)制,發(fā)現(xiàn)疫苗設(shè)計的新靶標(biāo)。通過項目的實(shí)施,不僅使學(xué)生的視野得到了開闊,而且還為學(xué)生畢業(yè)后從事前沿科學(xué)研究工作建立了技術(shù)儲備。由此不難看出,研究性學(xué)習(xí)加深了學(xué)生對免疫學(xué)理論知識的整體認(rèn)知,促進(jìn)了對理論知識的融合應(yīng)用和認(rèn)知——發(fā)現(xiàn)能力的形成,使學(xué)生的思維更加有邏輯,在實(shí)踐向認(rèn)識的轉(zhuǎn)變過程中獲得新知識,收獲從未有過的成功喜悅和知識超越的自豪,從而堅定科學(xué)信念。同時,研究性學(xué)習(xí)也是充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的有效手段,并可以挖掘?qū)W生的認(rèn)知能力與發(fā)現(xiàn)能力。由此不難看出,研究性學(xué)習(xí)過程可非常有效地解決現(xiàn)有教學(xué)模式所存在的問題,并賦予免疫學(xué)教學(xué)“高階性、創(chuàng)新性和較高挑戰(zhàn)度”的特點(diǎn),使學(xué)生的心智得到扎實(shí)穩(wěn)健的發(fā)展。正如我國古代哲學(xué)家荀子所云“不聞不若聞之,聞之不若見之,見之不若知之,知之不若行之,學(xué)至于行而止矣。行之,明也,明之為圣人[5]”。

通過與參加研究性學(xué)習(xí)的學(xué)生交流得知,他們大多表示研究性學(xué)習(xí)課堂改變了以往的教育教學(xué)方式,真正樹立以“學(xué)生為本”的教育觀念。從實(shí)驗前期準(zhǔn)備到實(shí)驗具體講授操作,都以學(xué)生為主導(dǎo),在這一過程中提高了學(xué)生的自信心、組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊合作能力和對免疫學(xué)知識的整合能力。負(fù)責(zé)某一模塊實(shí)驗的學(xué)生對該實(shí)驗內(nèi)容的印象更深刻,認(rèn)識更加充分,對免疫學(xué)知識更加全面的掌握,這都比老師直接“給予”知識讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握效果好；極少部分學(xué)生表示一切由學(xué)生主導(dǎo)的課堂有些缺乏專業(yè)性,有些知識傳遞錯誤也在所難免。但總體上來看,研究性學(xué)習(xí)帶來的是一次新的教育改革。

幾年的實(shí)踐使教師團(tuán)隊認(rèn)識到,研究性學(xué)習(xí)還需要教師在理論教學(xué)過程中根據(jù)所講授的內(nèi)容安排激活學(xué)生思考的情境,提出引起學(xué)生思考的科學(xué)問題,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和進(jìn)取精神[6]。此外,研究性學(xué)習(xí)還需要學(xué)生自主地參與問題的提出、論證、準(zhǔn)備實(shí)驗、實(shí)驗實(shí)施、結(jié)果觀察與歸納總結(jié)等環(huán)節(jié),由此從探索實(shí)踐中獲得知識構(gòu)成元素,并進(jìn)一步加工成對研究對象的新認(rèn)知,增強(qiáng)元認(rèn)知能力。當(dāng)然,研究性學(xué)習(xí)對實(shí)驗員老師的要求會更高,他們不僅需要了解授課教師的實(shí)驗設(shè)計思路,還需要根據(jù)設(shè)計思路來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)備實(shí)驗,需要比以前的教學(xué)模式付出更多的時間與精力。令人倍感欣喜的是學(xué)生們深感此模式讓他們的校園生活變得相當(dāng)充實(shí),情志得到了有效的歷練,心智實(shí)現(xiàn)了健康發(fā)展。總之,研究性學(xué)習(xí)模式有助于學(xué)生對獸醫(yī)免疫學(xué)基本理論知識的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的增強(qiáng),培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知-發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)能力,并在實(shí)踐中鍛煉心智,增強(qiáng)理性思辨能力和社會擔(dān)當(dāng)能力,樹立科學(xué)信念,也有利于學(xué)生們開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐,特別是在未來面對各種復(fù)雜問題能做出有意義的選擇。