免疫学实验教学存在的问题及其虚拟仿真实验的应用探讨

徐诗瑶 乐涛

[摘 要] 免疫学实验是综合探究性实验之一，它所涉及的反应往往位于分子层面，具有不可见性，对于学生而言其过程较难想象和理解。文章分析了当前本科免疫学实验教学在课程内容设置、教学模式等方面存在的问题，以及以虚拟仿真实验为教学资源的实验教学模式的优势和劣势，希望为今后免疫学实验教学提供新的思路。

[关键词] 虚拟仿真;免疫学实验教学;教学改革

[基金项目] 2019年度重庆市教委/教育教学改革项目（YJG183068）;2019年度重庆市研究生教育优质课程“高级免疫学”（No.0207050030）;2019年度重庆师范大学教改项目（201829）

[作者简介] 徐诗瑶（1998—），女，重庆开州人，重庆师范大学生命科学学院2016级生物科学（师范）专业本科生，研究方向为生物学;乐 涛（通信作者）（1970—），男，河南人，博士，教授，主要从事病原微生物学与免疫学研究。

[中图分类号] G640    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）36-0387-02    [收稿日期] 2020-02-19

免疫学实验能使学生深入理解免疫学知识，是掌握免疫學实验仪器设备使用、探索实验科学理论的基本方法[1]。然而，随着技术的发展，传统教育模式和陈旧教材内容已满足不了社会对人才的实际要求，因此本科免疫学实验教学需要进行改革。

一、免疫学实验教学存在的问题

免疫学实验教学中主要存在三个方面的问题，即课程内容不合理、课程时间不稳定、教学模式陈旧，本文以重庆师范大学生命科学学院免疫学实验课程为例进行分析。

1.课程内容不合理。重庆师范大学生命科学学院免疫学实验课程教学内容包括验证性实验、探究性实验和综合性实验，其中验证性实验课时较多。如沉淀实验一类的基础实验，虽是经典免疫学技术中的重要内容，但对于学生而言，不管是理论还是操作都相对简单，在课程安排上投入过长的时间会挤占科研或其他技术的教学。在探究性实验中，一般开展的是酶联免疫吸附等基础实验，事实上，探究性实验和综合性实验往往因实验时间长、实验设备不足等因素而较少或不展开[2]。对于学生而言，设备不足而导致的分组实验，使得学生不能每人都上手操作，并且分组使一套设备多人使用，造成分工不均，造成部分学生不能参与实验，教学效果不佳。

2.课程时间不稳定。目前，高校实验教学与理论教学脱节普遍存在。一方面是因为理论课程教授过快，对于实验课程相关理论内容涉及过少，因放假等原因造成的实验课先行，致使学生在上实验课时缺少理论基础，教师在实验课上需耗费一定时间讲授理论知识从而占据了实践操作的时间。另一方面，实验课程时间因实验内容难度不同而不能合理灵活利用。在实验教学时间不充分的情况下，对于简单实验来说，一个课时的时间绰绰有余，对于复杂实验来说则不得不分段进行，有时过程中某些步骤直接由实验老师帮助完成，造成实验步骤缺失，不能掌握完整的实验步骤从而不能形成连续的记忆，实验掌握不充分。

3.教学模式陈旧。传统教学模式下，实验教学是由教师讲解实验，包括实验基本内容、详细步骤以及实验结果，实验项目的选择、实验所用试剂的选取均由实验教师完成，有些实验因缺少设备而进行分组实验，部分学生偷懒不进行实验，实验后则抄袭其他同学实验报告。这种教育模式下学生往往按图索骥，不会提前预习和主动对实验中产生的问题进行思考，没有重复实验也没有再次考核。由此可见传统教育模式易导致学生过度依赖教师，不利于学生实验基本操作技能的训练，也不利于学生创新思维的发展。

二、免疫学虚拟仿真实验的应用优势和劣势

1.应用优势。利用虚拟仿真实验进行开放性实验的辅助教学，将虚拟仿真实验作为公共教学资源，同时引入翻转课堂，实现以学生为中心的学习过程，打破了传统的教学模式[3]。作为一种可以学习知识但还未大规模引用到本科教学的新方式，它可以更好地帮助学生理解实验原理，熟练掌握实验内容，可以实现具象化、远距离、交互式的教学。如在双向琼脂扩散试验中，将球形抗原、“Y”形抗体具体形状可视化，将抗原抗体结合反应过程以及在凝胶中移动形成沉积线的过程可视化，使肉眼看不到的科学现象可视化，从而帮助学生更好地探究微观世界。画面以及互动可以使学生更快、更深入地理解知识，加深印象，减轻实验教师大量的理论教学工作，将教学重点放在实际操作技能的提升上，进行更深层次更多次的实训。

虚拟仿真实验软件对于学生而言可以随时随地自学，实验中涉及免疫学知识的片段教学，可以通过电脑和网络进行虚拟演示。软件在实验前运用可以起预习作用，例如帮助学生了解实验、理清实验流程、引导学生思考;在实验中运用可以起辅助作用，例如在实验进程中提示其关键步骤和易错点与难点;在实验课后运用可以起到复习作用，例如帮助学生巩固实验，随时随地复习查看，为期末考试提供一定参考。而自学后学生能合理掌握理论知识，实际的技术操作则可以通过实验课进行专门练习，形成线上线下双教师课堂。

2.应用劣势。目前在高校推广虚拟仿真技术还存在许多问题与挑战，例如产品内容不完善，开发的虚拟仿真实验项目往往只涉及学科一个基础实验或一个片段，未涉及实验后的实验报告填写以及检测等步骤，在教学评价上也未能完全实现评价自动化。由此可见，由单个板块构成的虚拟仿真实验不能完全取代实验教学。其次是教学方式落后。在虚拟仿真实验中，学生可以进行学习，但在教学过程中教师也要发挥重要作用。在虚拟实验过程中，了解学生学习情况与应用情况，做好引导与问题解决，在实际实验时要注意观察虚拟实验的效果，做好反馈。但受传统教学的影响，在校老师多采用讲解式教学，学生忽略了对实验的重视。同时年龄较大的教师无法适应新式教学，使得虚拟仿真实验软件无法达到最优效果。

三、免疫学虚拟仿真实验的发展前景

至今虚拟仿真实验项目还属于创新摸索阶段，虽然资源的开发和技术的普及还需要很长探索和实践，但在信息技术不断发展的前提下，虚拟仿真实验无疑会对高校的教学效果产生深刻影响。教育部从2013年开始历时3年，在全国高校建设了300个国家级虚拟仿真实验教学中心，覆盖大多数部属高校和一大批地方高校和军队院校[4]。在生物学方面，四川大学、华中农业大学、东北师范大学、重庆师范大学等大学都对生物学不同专业开发了一系列实验。国家每年在实验教学中心建设上投入的经费以及学院对于项目的研究与深入，使得我国高等院校信息化网络教学发展迅速。与此同时，我国5G时代也在加速到来，5G技术的发展可以进一步联系移动设备，减少延迟、卡顿现象，优化学习场景，使虚拟仿真实验可以随时随地、不受外界条件限制进行。虚拟仿真实验应用于教育是信息化时代的必然趋势，随之而来的以虚拟仿真技术为基础的课程内容和教学创新需要进一步的探讨。

参考文献

[1]陈永富.免疫学实验教学改革与实验考核办法初探[J].检验医学教育，2007，14（1）：17-19.

[2]王纯伦，胡凤婵，李垒.高职高专免疫学检验实验实训课教学改革探讨[J].实践·探索·改革，2019，（22）：194-195.

[3]官杰，王琪，王慧，等.《医学免疫学》课程实施翻转课堂与形成性评价的实践及思考[J].中华医学教育探索杂志，2018，17（7）：654-656.

[4]教育部.教育信息化十年发展规划（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.