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免疫学基本原理赏析八篇

时间:2024-01-18 14:48:08

免疫学基本原理

免疫学基本原理第1篇

【关键词】免疫学;教学;体会;教学方法

医学免疫学作为医学院校的一门重要的基础课程, 其内容抽象复杂, 与其他学科交叉性强,同学们普遍反映医学免疫学知识苦涩难懂,再加上在中医院校课时又少,如何利用有限课时让学生掌握系统的免疫学知识,本人就近几年的教学经历,谈几点体会。

1 课程的时间和内容的安排很重要

免疫学与微生物学关系甚密,医学微生物学是免疫学的基础,所以免疫学应该在微生物学开过后再开设,否则很难进展。如病原生物对人类来说是抗原,那么学过微生物学的同学很快就会联想到病原生物有哪些种类及特点等有助于对抗原的理解;另外讲到医学上的重要抗原时,肯定会提到动物免疫血清,如破伤风的抗毒素等,在微生物学中已经学过破伤风梭菌致病是分泌的外毒素致病的,在紧急预防或治疗中要用到破伤风抗毒素, 因为是动物体血清,所以对人来说既是抗体也是抗原,在用时要做皮肤试验等等。又如我们在微生物学的学习中了解了很多的致病微生物,会致我们人类各种疾病,是挺可怕的,尤其是病毒。而在免疫学一开始就会讲免疫系统的功能,第一大功能就是免疫防御,主要就是抵御病原微生物的入侵,那么学生就会意识到虽然病原微生物可怕,但是由于我们具有免疫系统,所以也不是那么容易得病的。总之,微生物知识的学习对免疫学知识的理解很重要,所以在开课顺序上要注意。

中医院校免疫学的学时很少,只有二十几节,要想利用这短暂的时间让学生掌握系统的免疫学的知识,在内容安排上要详略得当,详讲的有:免疫学绪论、抗原、免疫球蛋白、免疫系统与免疫应答、超敏反应、免疫学在医学中的应用中的免疫预防;略讲内容有:补体、主要组织相容性复合体、细胞因子等,这样以免疫应答为核心的系统的免疫学内容基本包括。虽然课时少,但是通过以上的学习,便于学生理解掌握。

2 以提问开头,让学生带着平时生活中的疑问来听课

疑问是思维的“启发剂”,它能调动学生思维的主动性和积极性,是开启学生思维器官的钥匙[1]。鉴于免疫学是一门实用课程,与在教学中需要学生掌生活联系紧密,所以在教学中需要学生掌握的内容我们最好以问题的形式提出来,同时密切联系临床知识,给学生一个主动思考的空间,激发起他们的求知欲,然后再来介绍课程内容就可起到事半功倍的效果。比如在讲同种异型抗原时,首先让学生思考我们人与人之间跟抗原有关的的不同之处,为什么我们输血的时候要遵循同型相输的原则,又如O型血到底是不是万能献血者等等问题,激发起学生的好奇心之后再展开讨论和学习,使得学生通过学习认清这些现象的本质,为今后临床课的学习打下坚实的基础。再如我们在用抗生素如青霉素类药物时,为啥要做皮试,为啥选真皮层与表皮层中间的部位做,在没有异常的情况下再通过另外一个部位静脉来进行输液治疗。所有的上面的这些疑问可能很多同学在日常生活中就会有,但可能不清楚是免疫学的知识。带着这些很想搞清楚的问题,听课的效果不言而喻。

3 注意免疫学各章节间的紧密联系,树立整体系统观念

免疫学各章节之间的联系是非常紧密的,所以在第一次上就要给学生提到这一点,不像微生物学知识,章节间联系不是很多,如果学生在前面某一环节没有学好,那么后续课程的学习就会有困难,缺乏连贯性,这也是免疫学相对难学的主要原因之一。抗原、抗体、主要组织相容性复合体、细胞因子、免疫系统(免疫器官、免疫细胞、免疫分子)等是基础,而免疫应答则是基础免疫的核心,围绕这一核心就可以将前面的基础内容联系起来, 其中抗原是进行免疫应答的启动因素,抗体是免疫应答的效应物质,免疫系统则是免疫应答的执行官,另外,在免疫应答过程中,免疫细胞的活化又受主要组织相容性复合体的限制等,通过这些,让学生意识到免疫学整体观念, 我们每个人的免疫系统都是非常严密的网络系统,任何一个环节出问题可能就会影响到整个网络,甚至出现免疫性疾病。这些基础知识的学习,是以后临床工作的+理论指导。,

4 重视实验课,培养学生动手能力,为临床和科研工作打基础

免疫学是一门实践性非常强的学科,理论课与实践课是相辅相成、不可分割的两部分,通过系统的理论学习让学生掌握免疫学的基本知识,将这些理论知识运用到医疗实践当中去是我们的主要目的。如临床中最常做的血型鉴定,肉眼可直接观察结果,其理论就是我们免疫学的凝集反应;另外乙肝五项的测定方法是免疫学中的ELISA技术,通过这些实验让学生意识到免疫学知识在临床中应用的广泛性。在实验课教学中,让每一个学生都有独立操作的机会,培养他们的动手能力,且将实验成绩纳入学科总评成绩中。通过全方位的基本知识、基本技能的训练有效提高教学质量,为临床科研工作打基础。

5 情感教学,激发学生的学习兴趣

情感教育在学生的学习中作用显著。如在教学中适时地用卡-介苗的研制者卡-介二氏、白求恩等的动人故事及历代为攻克医学难关而做出牺牲的科学家的感人事迹去感染学生,让学生意识到医疗职业的重要性,对激发他们的学习积极性、树立牢固的专业思想,起到潜移默化的作用[2,3]。

参考文献:

[1] 魏微,李群. 关于医学免疫学教学的几点体会. 安徽医药,2007,11( 3) : 275-276.·

免疫学基本原理第2篇

关键词 免疫学 课堂教学 教学方法

随着现代免疫学的发展,免疫学不仅涉及医学各个领域,且逐步与理、工、农等学科相互渗透,并已成为生物类专业的学科基础课。但是免疫学的理论性很强,内容深奥抽象,免疫应答过程复杂,且知识点繁多,加上高职学生基础相对较薄弱,学习的主动性和毅力不够,初次接触免疫学知识反映课程难度较大,甚至逐渐失去对该门课程的学习兴趣。因此,如何帮助学生提高他们对免疫学的学习兴趣,从而使其更好的掌握免疫学内容,一直是提高免疫学教学质量的一个关键问题。笔者结合三年多的教学实践,总结了如下方法:

1优化教学内容

免疫学作为医学和生物学的基础学科之一,已涌现出了一些内容丰富、语言精炼的优秀教材。然而,目前大多数免疫学教材的编写模式都已基本趋于一致,适用于高职院校生物类专业的非医类免疫学教材不多。结合学生的具体情况,笔者在教学过程中选择华中师范大学出版的《免疫学》(非医类)作为本校生物技术及应用专业和微生物技术及应用专业免疫学理论教材。该教材涵盖了免疫学所涉及的免疫学基础、免疫学病理和免疫学应用的全部教学内容,语言简明扼要,论述深入浅出,更符合本专业学生的学习特点。通过对教材内容进行严格细致的剖析,结合生物专业其他课程的特点后对授课内容进行优化。比如对于偏向于医学生的免疫学病理板块内容则适当简化,通过给学生布置课后思考题并结合课堂讨论的方式完成相关内容的学习和考核。对于在生物专业其他可能涉及到的内容,如细胞凋亡与免疫则安排学生自学,该类知识点既要求学生有细胞生物学等生物学相关课程的扎实基础,同时还要对免疫系统和免疫应答的过程有全局意识,对于初次接触免疫学的高职学生来说,单纯在课堂上讲授很难达到效果。而对于免疫学基础(包括免疫细胞和免疫分子等)和免疫学应用(免疫学检测)等与生命科学密切相关的知识点进行详细讲述。尽可能的用简单的语言帮助学生掌握免疫学的基本概念,熟悉免疫系统的各个组分及特性,理解免疫应答的基本过程。

2理论联系实际

免疫学是生物类的基础课程,其学习内容与人类健康和许多临床现象,在讲课时可以联系实际生活,用学生感兴趣的事物或话题来吸引其注意力,既可调动学生学习的积极性,又将理论的知识生动化。例如,学生对于不同血型和献血的基本原则都很熟悉,在讲到“同种异型抗原”这个概念时以ABO血型作为例子进行说明:虽然同为人类,不同血型的个体之间进行输血会出现溶血反应,这种溶血反应实际上是受血个体对供血者的红细胞的一N免疫反应,因为供血者红细胞表面所含的决定血型的蛋白与受血者的不同,为此受血者的免疫系统将外来的红细胞表面蛋白识别为”异己”即抗原。这里决定血型的红细胞表面蛋白在不同个体(人)之间不相同,而这些血型蛋白正是“同种异型抗原”的典型代表。不仅让学生掌握了免疫学相关内容,同时还帮助他们理解常见临床现象的本质。类似的例子还有伤口为什么会出现红肿热痛?年老和年幼者为什么易患病?为什么兄弟姊妹间进行器官移植配型的成功率更高?等等。在教学过程中将这些临床现象与免疫学知识点联系起来,从现象到本质,能够加深学生对理论内容的印象,提高学生的学习兴趣,增强教学效果。

3巧用比喻联想

免疫学是一门理论性很强的基础学科,且概念抽象难懂,在进行免疫学教学时,如果照本宣科,课堂气氛往往比较沉闷,且学生往往由于难以理解授课内容而逐渐失去学习的积极性。此时,在教学过程中以恰当而形象的比喻来解释专业术语和免疫现象,对提高学生的记忆效率和学习兴趣有很大的帮助。比如,在绪论讲解免疫的概念时,将抗原比喻为一个国家的敌对势力,那么看不见、摸不到的免疫系统比喻为国家机器,学生则能很好理解免疫应答就类似于革命战争,而生物学效应就是战争结局。这样的比喻不仅帮助学生快速理解了现代免疫学中的免疫概念,增强了绪论课的教学效果,并且对学生理解后期的免疫器官和免疫分子也有帮助作用。学生在后期相关知识点的学习中也可以触类旁通,例如在讲授多种免疫分子的时候,学生提出分泌型抗体就像是士兵(免疫细胞)掷出的手榴弹,而一些膜表面分子就类似于免疫细胞手上的各种武器,发挥着不同的作用。类似的比喻还有很多,例如将MHC分子拟人化,NHC-II类分子的两条肽链就类似于人的两条腿,站在细胞膜上(泥潭)上比较稳固,但MHC-I类分子只有一条腿(肽链),为了站的更稳,MHC-I类分子则需要找一个帮手即%[2微球蛋白的帮助;将五种免疫球蛋白比喻为五兄弟;将T淋巴细胞和B淋巴细胞的相互作用过程想象成2个人在进行信息交流和互动等等。通过类似的直观比喻,不仅可以吸引学生的注意力,更帮助学生更好的理解和记忆。

总之,免疫学作为生物专业的专业基础课,在具体教学过程中,教师应根据学科发展和学生特点,因材施教。教师应以充分调动学生的学习积极性为核心目的,通过多种教学手段,提高教学质量。

参考文献

免疫学基本原理第3篇

在本科免疫学实验教学中,凝集反应、沉淀反应、补体参与的免疫反应、免疫标记技术、细胞免疫功能测定等实验是经典实验,也是医学生必修实验。由于课时数的限制,以往实验教学模式是技术人员将一些耗时长的实验环节事先完成,学生按照课本指示完成其中一些操作。结果导致学生难以理解各个孤立的实验项目之间的有机联系以及实际意义,难以掌握实验的基本操作技能,也缺乏继续学习的兴趣和积极性。为了改变这些弊端,我们以医学免疫学基本理论和基本技能为主线,将传统的实验内容设计为一个系统的整体性研究项目,包括了从抗原制备动物免疫、免疫血清采集和分离、抗体效价测定和功能分析、免疫酶标记技术测定等一系列实验项目。根据实验教学的指导思想及目的,本项目设置了两大主体实验,“绵羊红细胞抗血清(溶血素)的制备及效价观察”和“牛血清白蛋白抗血清的制备及效价观察”。前者是颗粒性抗原,后者是可溶性抗原,制备的抗血清检测方法均不同。这两大实验从脱纤维绵羊红细胞的制备和牛血清白蛋白抗原浓度、免疫佐剂的配制,免疫程序、途径的设计,抗原剂量、动物注射次数的掌握、免疫时间间隔的确定,家兔心脏采血,抗体的提取,直至运用直接凝集法、电泳检测技术、双向扩散实验等检测相应抗体效价等一系列实验活动,将以往单个独立的实验贯穿起来,组成一个大实验,基本知识和基本技能训练融于项目之中,增强了学生动手能力,促进大学生科技创新活动展开。

2实验教学模式改革

为了改变由实验指导老师“抱着走”的传统教学方法,我们在本次实验改革别注重对学生自主学习能力的培养。实验开始前,将实验课件挂在教研室的网站供学生提前预习,学生们利用课余时间到图书馆查阅相关资料并设计实验方案。根据不同的抗原、免疫途径和剂量,有意识地将每班分成三个实验小组,从两种免疫抗原———颗粒型抗原和可溶性抗原入手,使学生在进入实验时就必须搞清楚这两种抗原的概念,促使学生不得不翻阅书本和查阅资料。在弄懂了实验原理和方法的基础上,学生自己设计方案,在带教老师的指导下,着手实施实验步骤,分析实验中出现的问题,以确保学生在实验时能够全面理解免疫概念、方法、效应机制等问题。本实验免疫的抗血清由于动物机体的差异,免疫的抗血清效价均不同,每一组的抗血清检测结果均未知,这就避免了同学之间抄袭实验报告的情况。“连贯性模块式”教学综合运用病原生物学、免疫学、生物化学、分子生物学、实验动物学等实验技术和方法;采用课堂内外相结合,学生为主体、以组为单位的项目制教学模式。具体实施过程中学生以小组为单位,利用课余时间来完成部分实验,学生对配制试剂、动物免疫、血清制备等过程都亲自操作,掌握了实验项目的整体性和连续性。开展本项目第2、3次实验上课要连续,不能隔周,因为凝集反应中的绵羊红血球要求新鲜配制,心脏抽取的溶血素要马上测定效价,补体参与的免疫反应试验要在第3次实验课完成,第2次和第3次实验课程安排时间要在同一天,分上下午完成,第4次实验安排免疫酶标、金标记技术测定和细胞免疫功能测定,在第5次实验开始前,学生继续利用这段业余时间进行可溶性抗原的免疫工作来提高抗体效价。对流免疫电泳和双向琼脂扩散试验则安排于最后阶段的功能检测实验中。本实验项目的每一个步骤都是学生自己安排,大大提高了学生继续学习的兴趣和积极性,培养了学生实践能力和协同能力,增强其在今后工作中的责任心和使命感。

3实验教学评价体系改革

本次改革的另一重点是对学生成绩评定系统的改革。每个学生在完成项目教学后要求撰写一份规范的研究小论文,成绩评定采用百分制。评分标准包括:方案设计、实验操作和习惯、团队合作能力、数据记录和分析、综合分析和科学思辨能力等内容。学生通过实验设计、实验记录、实验报告、实验讨论、结果报告这一系列的项目实施锻炼后,学习的主动性和积极性有明显的提高。

4实验教学改革的思考

免疫学基本原理第4篇

[关键词] 自然免疫 计算机免疫系统 网络安全

一、引言

随着信息时代的到来,电子邮件、网络银行、网络书店、网络社区等网络服务的兴起,以及各种专业网络的建立,网络信息的安全问题显得越来越重要。存取控制、防火墙、密码访问等传统方法已无法胜任新形式下抗病毒技术发展的需要。迫切需要研究和发展新的病毒检测技术,克服传统检测方法的缺陷。

二、自然免疫系统概述

免疫学家认为“免疫就是识别我(self)和非我(nonself),并消灭非我,是为了保证机体完整性的一种生理学反应。”

人类的自然免疫系统主要包括皮肤、生理条件、先天性免疫系统和适应性免疫系统几部分,自然免疫系统是一个多层防御系统,皮肤是预防疾病的第一道防线;生理条件是第二道防线;一旦病原体进入机体,就遇到第三、第四道防线----先天性免疫系统和适应性免疫系统。先天性免疫系统是生物在发育和进化过程中逐渐建立起来的一系列天然防御功能。适应性免疫系统在初次应答后,一部分b细胞转变成记忆细胞,当再次遇到同一抗原刺激后,唤醒记忆细胞,抗体迅速增殖杀死抗原。

适应性免疫系统主要包括两类用于检测病原体的淋巴细胞:进入胸腺的t细胞和进入法氏囊的b细胞。胸腺中t细胞在生成过程中要经历一种称为“否定选择”的检查过程,胸腺中包括了人体大部分self细胞的样本,淋巴细胞与这些样本进行匹配,凡是对人体自身细胞具有免疫能力的淋巴细胞都将被杀死,只有那些存活下来的淋巴细胞才能离开胸腺,到全身的各淋巴组织和循环系统中,参与人体的免疫作用。b淋巴细胞在法氏囊中进行分化、发育, b淋巴细胞分泌的免疫分子(即抗体)能够识别并结合抗原,并依靠其它免疫细胞和分子的合作,最终将抗原清除。

三、计算机免疫学概述

自然免疫系统保护生物体不受外来有害细胞的侵袭,其作用与计算机安全系统有着惊人的相似。表现在下列三个方面:保护高度复杂且动态变化的系统,抵御外来的入侵;保证自身系统的正常功能;保证防御机制不会严重损害系统。

生物和计算机系统存在着根本的区别,基于计算机安全系统与自然免疫系统之间的相似性来产生一个有效的计算机安全系统是比较困难的。但自然免疫系统的一系列组织特征可以用来指导计算机安全系统的设计,这些特征包括:

1.分布性:生物免疫系统的各组成成分分布于生物体的全身,这种机制保障了系统的高度可靠性,计算机免疫系统要实现鲁棒性就要实现分布检测。

2.多层性:生物系统对生物体的保护是从皮肤到生理条件,再到免疫细胞的多层保护机制,计算机免疫也要实现对系统从网络级、主机级、文件级到进程级的多层保护。

3.多样性:生物免疫系统中,免疫细胞的多样性保证了当有抗原侵入机体时,能在机体内选择出可识别和消灭相应抗原的免疫细胞,进行免疫应答,最终清除抗原。计算机免疫系统中各个子系统的安全实现方式不同,保证一个站点或网络受到攻击破坏时,其它站点或网络极少受到同样的攻击和破坏。

4.适应性:生物免疫系统一方面学习识别新的抗原,另一方面,检测到新病原时,通过免疫记忆保留对新病原的识别和反应。计算机免疫系统也应该有相似的适应性,既能识别新的入侵,又能记忆以前受到的攻击。

5.动态性:生物免疫系统中约有108个淋巴检测器,能识别出约1016种不同的抗原,并且大约10天左右淋巴细胞会全部更换一次。借鉴这一特性,计算机免疫系统在病毒检测中,可不必包括所有可能的入侵的检测器集合,而是使检测器集合能随时间动态变化。

四、计算机免疫学应用于网络安全的研究现状

目前,国际上开展“计算机免疫学”的研究主要集中在国防、军事、安全部门的应用上,比较有代表性的有:

1.美国新墨西哥大学的forrest研究小组在深入分析生物免疫与机制的基础上,提出了一种计算机免疫系统模型,并给出了相应算法——否定选择算法。其实验结果显示,这种方法能够很容易地发现未知病毒感染,进一步提高计算机系统的安全性。

2.ibm研究中心的kephart等人通过模拟生物免疫系统的各个功能部件以及对外来抗原的识别、分析和清除过程,设计了一种计算机免疫模型和系统,该系统主要是设计“饵”程序来捕获病毒样本,提取病毒特征,并设计相应的病毒清除程序。

3.普度大学的spafford和wright-pafferson afb空军技术学院的marmelstein都深入分析了计算机病毒的研究意义、研究方法和安全性要求,并给出了相应计算机免疫系统模型。

4.日本丰桥科学技术大学的ishida也对基于免疫系统的计算机病毒防御技术进行了深入地研究,并应用多agent技术与实现方法,在计算机网络中进行计算机病毒的监测和清除工作,同时给出了针对网络特点将被病毒感染的文件和系统修复的方法。

国内在计算机免疫方面的研究刚刚起步。武汉大学提出了基于多的计算机安全免疫系统检测模型及对self集构造和演化方法,并在“self”、“nonself”的识别规则上进行研究,提出用演化挖掘的方法提取规则,在基于系统调用的基础上建立了位串识别器,借鉴食物链的一些特征,建立一种多识别器协同识别模型;武汉大学与北方交通大学合作,提出了基于主机安全扫描的计算机免疫系统检测;北方交通大学提出了一种基于免疫入侵检测模型,并将随机过程引入计算机免疫研究;南京航空航天大学对利用免疫机理进行抗病毒技术进行了研究;北京理工大学自动控制系从控制论的角度论述了计算机免疫和生物免疫的相似性,提出计算机防病毒领域中应用多控制技术构筑计算机仿生物免疫系统的可行性和实用性。

五、计算机免疫学应用于网络安全的发展前景

网络安全是一个立体纵深、多层次防御的综合体系,对于异常入侵、病毒等都可以从自然免疫机制中获得不少启发。未来值得关注的研究方向将有以下方面:

1.分布式反馈控制:利用自然免疫系统高度分布性与并行处理的机制,在计算机入侵检测系统的框架上采用分布式结构,检测时联合获取各方数据进行分析,并采取联动式防御措施,高效地应对各种复杂的攻击。

2.采用混合式入侵检测:与传统设计思想中单纯的系统架构不同,混合式入侵检测是多层次的,在系统结构上采用基于主机与基于网络的混合架构;在检测算法上使用异常检测与误用检测结合的混合模式;在检测方式上应用实时检测与基于时间间隔检测混合互补的策略。

3.多特性防护系统:当前许多信息安全系统都借鉴了自然免疫系统的一些特点,但同时具有所有特点的信息安全系统还没有出现,朝着这一方向努力,研究一个鲁棒的、分布的、自适应的信息安全防护系统有着极其重要的现实意义。

4.基因计算机:基于免疫原理的基因计算机系统有更强的辨别和保护能力,它通过对基因码的检测来判断数据的合法性,只有与基因码相吻合的收发端才能操纵数据,基因码是自动生成的,不能人为进行干预,具有很好的安全性能。

六、结束语

计算机免疫技术发展很快,国内外越来越多的人在从事理论的研究与设计,随着自然免疫学科、智能模拟技术的发展,一定能建成功能更强大的计算机免疫体系,解决越来越严重的计算机病毒问题,成为网络安全技术的主流。

参考文献:

[1]somay ji a. ,et al. principles of a computer immune system. in new security paradigms worshop’97,1998:75~82

[2]forrest s, hofmeyr s, somaryaji a. computer immunology[j]. communications of the acm, 1997,40(10):88~96

[3]forrest s, perelson f, allen i, it al. self-nonself discrimination in a computer [a]. los alamitos, ca: ieee computer society press, 1994:202~212

免疫学基本原理第5篇

[关键词]自然免疫计算机免疫系统网络安全

一、引言

随着信息时代的到来,电子邮件、网络银行、网络书店、网络社区等网络服务的兴起,以及各种专业网络的建立,网络信息的安全问题显得越来越重要。存取控制、防火墙、密码访问等传统方法已无法胜任新形式下抗病毒技术发展的需要。迫切需要研究和发展新的病毒检测技术,克服传统检测方法的缺陷。

二、自然免疫系统概述

免疫学家认为“免疫就是识别我(Self)和非我(Nonself),并消灭非我,是为了保证机体完整性的一种生理学反应。”

人类的自然免疫系统主要包括皮肤、生理条件、先天性免疫系统和适应性免疫系统几部分,自然免疫系统是一个多层防御系统,皮肤是预防疾病的第一道防线;生理条件是第二道防线;一旦病原体进入机体,就遇到第

三、第四道防线----先天性免疫系统和适应性免疫系统。先天性免疫系统是生物在发育和进化过程中逐渐建立起来的一系列天然防御功能。适应性免疫系统在初次应答后,一部分B细胞转变成记忆细胞,当再次遇到同一抗原刺激后,唤醒记忆细胞,抗体迅速增殖杀死抗原。

适应性免疫系统主要包括两类用于检测病原体的淋巴细胞:进入胸腺的T细胞和进入法氏囊的B细胞。胸腺中T细胞在生成过程中要经历一种称为“否定选择”的检查过程,胸腺中包括了人体大部分Self细胞的样本,淋巴细胞与这些样本进行匹配,凡是对人体自身细胞具有免疫能力的淋巴细胞都将被杀死,只有那些存活下来的淋巴细胞才能离开胸腺,到全身的各淋巴组织和循环系统中,参与人体的免疫作用。B淋巴细胞在法氏囊中进行分化、发育,B淋巴细胞分泌的免疫分子(即抗体)能够识别并结合抗原,并依靠其它免疫细胞和分子的合作,最终将抗原清除。

三、计算机免疫学概述

自然免疫系统保护生物体不受外来有害细胞的侵袭,其作用与计算机安全系统有着惊人的相似。表现在下列三个方面:保护高度复杂且动态变化的系统,抵御外来的入侵;保证自身系统的正常功能;保证防御机制不会严重损害系统。

生物和计算机系统存在着根本的区别,基于计算机安全系统与自然免疫系统之间的相似性来产生一个有效的计算机安全系统是比较困难的。但自然免疫系统的一系列组织特征可以用来指导计算机安全系统的设计,这些特征包括:

1.分布性:生物免疫系统的各组成成分分布于生物体的全身,这种机制保障了系统的高度可靠性,计算机免疫系统要实现鲁棒性就要实现分布检测。

2.多层性:生物系统对生物体的保护是从皮肤到生理条件,再到免疫细胞的多层保护机制,计算机免疫也要实现对系统从网络级、主机级、文件级到进程级的多层保护。

3.多样性:生物免疫系统中,免疫细胞的多样性保证了当有抗原侵入机体时,能在机体内选择出可识别和消灭相应抗原的免疫细胞,进行免疫应答,最终清除抗原。计算机免疫系统中各个子系统的安全实现方式不同,保证一个站点或网络受到攻击破坏时,其它站点或网络极少受到同样的攻击和破坏。

4.适应性:生物免疫系统一方面学习识别新的抗原,另一方面,检测到新病原时,通过免疫记忆保留对新病原的识别和反应。计算机免疫系统也应该有相似的适应性,既能识别新的入侵,又能记忆以前受到的攻击。

5.动态性:生物免疫系统中约有108个淋巴检测器,能识别出约1016种不同的抗原,并且大约10天左右淋巴细胞会全部更换一次。借鉴这一特性,计算机免疫系统在病毒检测中,可不必包括所有可能的入侵的检测器集合,而是使检测器集合能随时间动态变化。

四、计算机免疫学应用于网络安全的研究现状

目前,国际上开展“计算机免疫学”的研究主要集中在国防、军事、安全部门的应用上,比较有代表性的有:

1.美国新墨西哥大学的FORREST研究小组在深入分析生物免疫与机制的基础上,提出了一种计算机免疫系统模型,并给出了相应算法——否定选择算法。其实验结果显示,这种方法能够很容易地发现未知病毒感染,进一步提高计算机系统的安全性。

2.IBM研究中心的Kephart等人通过模拟生物免疫系统的各个功能部件以及对外来抗原的识别、分析和清除过程,设计了一种计算机免疫模型和系统,该系统主要是设计“饵”程序来捕获病毒样本,提取病毒特征,并设计相应的病毒清除程序。

3.普度大学的Spafford和Wright-PaffersonAFB空军技术学院的Marmelstein都深入分析了计算机病毒的研究意义、研究方法和安全性要求,并给出了相应计算机免疫系统模型。

4.日本丰桥科学技术大学的Ishida也对基于免疫系统的计算机病毒防御技术进行了深入地研究,并应用多Agent技术与实现方法,在计算机网络中进行计算机病毒的监测和清除工作,同时给出了针对网络特点将被病毒感染的文件和系统修复的方法。

国内在计算机免疫方面的研究刚刚起步。武汉大学提出了基于多的计算机安全免疫系统检测模型及对Self集构造和演化方法,并在“Self”、“Nonself”的识别规则上进行研究,提出用演化挖掘的方法提取规则,在基于系统调用的基础上建立了位串识别器,借鉴食物链的一些特征,建立一种多识别器协同识别模型;武汉大学与北方交通大学合作,提出了基于主机安全扫描的计算机免疫系统检测;北方交通大学提出了一种基于免疫入侵检测模型,并将随机过程引入计算机免疫研究;南京航空航天大学对利用免疫机理进行抗病毒技术进行了研究;北京理工大学自动控制系从控制论的角度论述了计算机免疫和生物免疫的相似性,提出计算机防病毒领域中应用多控制技术构筑计算机仿生物免疫系统的可行性和实用性。

五、计算机免疫学应用于网络安全的发展前景

网络安全是一个立体纵深、多层次防御的综合体系,对于异常入侵、病毒等都可以从自然免疫机制中获得不少启发。未来值得关注的研究方向将有以下方面:

1.分布式反馈控制:利用自然免疫系统高度分布性与并行处理的机制,在计算机入侵检测系统的框架上采用分布式结构,检测时联合获取各方数据进行分析,并采取联动式防御措施,高效地应对各种复杂的攻击。

2.采用混合式入侵检测:与传统设计思想中单纯的系统架构不同,混合式入侵检测是多层次的,在系统结构上采用基于主机与基于网络的混合架构;在检测算法上使用异常检测与误用检测结合的混合模式;在检测方式上应用实时检测与基于时间间隔检测混合互补的策略。

3.多特性防护系统:当前许多信息安全系统都借鉴了自然免疫系统的一些特点,但同时具有所有特点的信息安全系统还没有出现,朝着这一方向努力,研究一个鲁棒的、分布的、自适应的信息安全防护系统有着极其重要的现实意义。

4.基因计算机:基于免疫原理的基因计算机系统有更强的辨别和保护能力,它通过对基因码的检测来判断数据的合法性,只有与基因码相吻合的收发端才能操纵数据,基因码是自动生成的,不能人为进行干预,具有很好的安全性能。

六、结束语

计算机免疫技术发展很快,国内外越来越多的人在从事理论的研究与设计,随着自然免疫学科、智能模拟技术的发展,一定能建成功能更强大的计算机免疫体系,解决越来越严重的计算机病毒问题,成为网络安全技术的主流。

参考文献:

[1]SomayjiA.,etal.Principlesofacomputerimmunesystem.InNewSecurityParadigmsWorshop’97,1998:75~82

[2]ForrestS,HofmeyrS,puterImmunology[J].CommunicationsoftheACM,1997,40(10):88~96

[3]ForrestS,PerelsonF,AllenI,ital.Self-NonselfDiscriminationinaComputer[A].LosAlamitos,CA:IEEEComputerSocietyPress,1994:202~212

免疫学基本原理第6篇

关键词:生命科学院;免疫学;教学方法

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)06-0189-03

Immunology Teaching in Colleges of Life Sciences

Lv Dan

(College of Life Sciences,Anqing Normal University,Anqing 246133,China)

Abstract:Immunology plays a great role in the development of modern medicine and acts as the frontier science of life sciences.It's necessary and important to learn immunology for undergraduates from college of life sciences. In order to inspire students' learning interest,make sense of the complicated concept and mechanism,and master the general view of immunology,teaching methods should be optimized,learning patterns should be changed,and finally the teaching effect can be improved.

Key words:College of life sciences;Immunology;Teaching method

免疫学起源于抗感染免疫,从人类与烈性传染病的争斗中产生。进入20世纪50年代后,遗传学、细胞生物学、生物化学、尤其是分子生物学等学科的蓬勃发展,推动着免疫学的快速发展。免疫学已成为生命科学的前沿学科,免疫学理论及基于免疫学原理的检测技术在生命科学和医学的各个领域得到广泛应用。因此,生物学相关专业学生学习免疫学十分必要。

由于免疫学知识内容抽象、概念繁多、机制复杂,同时学生缺乏相关医学教育背景,故历届均有许多学生反映免疫学为较难学习的课程之一,在学习过程中出现畏难情绪、丧失学习的积极性,学习效果不理想。如何调动学生学习的积极性、主动性,提高学生自主学习能力,使生物学专业学生牢固掌握免疫学基础知识,促使教学效果达到事半功倍,笔者结合自己的实际教学情况,谈几点体会。

1 绪论章节在教学中的重要地位

兴趣是学习的内在驱动力。成功的教学所需的不是强制,而是努力激发学生的学习兴趣,让学生积极进行自主性学习。第一堂课对于激发学生学习兴趣至关重要[1]。

免疫W的发展史就是一部人类与传染病抗争的历史剧,并且一直延续到今天,而未来人类依然会为彻底打败传染病而不懈努力。通过具体实例介绍,以故事的形式阐述免疫学的发展历程,并介绍具有卓越贡献的免疫学家以及免疫学相关的诺贝尔奖项。从学生的学习反馈结果看,尽管这些不是免疫学学习的重点内容,但是通过两个学时的故事介绍,可以极大的吸引学生的注意力,让其置身于免疫学的成长历程中,能在很大程度上激发学生对免疫学的学习兴趣和对科学研究的兴趣。

免疫学知识内容复杂,但有很强的内在联系和严谨的逻辑性。首次授课时,除了介绍免疫学的发展史外,还需把控全局,进行免疫学的纲要介绍,让学生初步了解免疫学知识的组成体系,包括免疫系统组成及基本职能、免疫应答的类型等。通过总体框架结构的介绍,让学生理解:在今后的学习过程中,每一个章节的知识模块都不是独立、单一存在的,而是紧密联系、密不可分的整体,从而使学生有站在一定高度把握免疫学知识的全局观,便于后续授课过程中,帮助学生整理思维,逐步深入,更好的掌握理解学习内容。

此外,在首次授课时,可以准备一些生活中与免疫相关的问题:大家都接种过疫苗?那么为什么接种疫苗可以预防相应病原体的感染?大家有献血经历吗,生活经验告诉你,要同血型输血,为什么?你知道自己的血型吗,如何检测自己的血型呢?大家可能都有过感冒了要注射青霉素的经历,在注射之前,医生会给你做一次皮试,这又是为什么?通过这些生活中大家都切身经历的实例,使得学生对免疫学的实用性产生浓厚的兴趣,并带着问题进行后续章节的学习,寻求答案。

2 免疫学理论与其他学科、生活实际的结合

与生科院其他课程相比,免疫学与临床实践有着更为密切的联系,是一门与我们自身息息相关的课程。生科院的学生对医学知识了解较少,但是大家对这方面知识的学习有浓厚的兴趣。在教学过程中,可以从形象生动、可接触到的生活实例出发,引出相关的理论,进一步利用免疫学基础知识解释并且协助解决生活中可能碰到的一些医学问题。例如,在讲到补体系统时,可以提出问题“为什么血型不同会引起溶血反应?”,基于前面章节学习的血型抗原及抗原-抗体反应的相关知识,让学生带着问题学习补体系统的级联反应及其功能,最后引导学生利用所学的免疫学知识解释不同血型输血如何引起溶血反应。

另外,基于免疫学原理的检测技术在其他学科有广泛的应用,掌握免疫学知识,理解其在其他学科或者在今后科研过程中的作用,增加知识的实用性。同时,这些技术也可以帮助解决临床上的许多问题,例如讲授抗体以及抗原―抗体反应时,可以介绍一些免疫学的检测技术在某些疾病(如乙肝两对半的检测)诊断和疗效评价所起的作用,抗体也可以直接用于疾病治疗,如PD-1抗体用于肿瘤的治疗。

通过实例、应用价值的介绍,将其与免疫学理论知识密切联系起来,可以极大地提升学生学习的兴趣,也会使抽象的理论知识内容更加具体化,浅显易懂,让学生意识到免疫学知识并非书本上呆板的文字,掌握这些知识在自己以后的生活、工作中有极大的用处,进而调动学生学习的主动性。

3 讨论式教学手段的适当运用

大学教育不应是简单的知识灌输,更重要的是培养学生自我学习的能力、解决实际问题的能力以及培养创造性思维能力,为他们今后完成知识更新、进行终生学习、解决工作中的问题、或从事科学研究等工作奠定坚实的基础。

在教学过程中采用讨论式教学方式,可培养学生的自学能力,增强教师与学生之间、学生与学生之间的交流,激发教学双方的积极性、主动性;同时,通过语言交流,进行思维碰撞,对于扩展学生的思维、增强学生的创造力有很大的帮助。讨论要基于合适的问题,教师提出的问题要紧扣教学大纲,学生可以依据所学和将要学的知识,并通过相关资料的查阅,对问题进行分析并得出初步结论。例如,对于超敏反应这一章节的教学就可以利用讨论式教学方式进行。通过介绍I型超敏反应(过敏反应)的机制,提出问题:如何预防和治疗I型超敏反应。学生在了解过敏反应发生过程和机制的基础上,可通过联系生理学和已有的相关免疫学知识,来设计可能进行的方案,然后相互交流讨论,讨论小组拿出最后方案进行全班交流,教师在学生讨论结果的基础上进行总结、补充,最终得出可能的防治方案。对于II型超敏反应,教师可先提出新生儿溶血症的病例,请学生联系已有的免疫学知识,对其发生机制进行解释,并通过查阅相关资料后,相互之间进行讨论,最终理解新生儿溶血症发生机制及预防措施,进而理解II型超敏反应的机制。笔者在教学实践中使用这种方式进行教学,不仅调动了学生学习的主动性、培养学生的创造性思维,同时,相较于灌输式教学模式,学生能更牢固的掌握自己总结出来的知识,教学效果良好。

4 学科前沿和研究动态的补充介绍

本院免疫学教学主要内容设置为免疫学的基础知识,包括免疫系统组成、免疫应答过程及调节机制等内容,并简要介绍免疫学技术的研究应用、免疫病理的相关知识。

随着分子生物学的快速发展,目前免疫学的基础研究已经深入到分子和基因水平[2],由于本院学生是在学习了《细胞生物学》《分子生物学》以及《遗传学》等课程以后才接触免疫学课程,因此,可以在清晰讲授免疫学基础知识的基础上,适当选取内容相关的最新研究进展加以介绍,最好选择目前免疫和临床研究的热点。例如,在讲授主要组织相容性复合物(MHC)这一章节时,可以介绍一些器官移植时配型的原理或个体间亲缘关系的鉴定方法及原理,这也是社会热点问题。在讲授免疫调节章节时,可以借助2016年发生的“魏则西事件”引入免疫治疗的概念,补充讲述目前免疫治疗的研究进展及应用前景,一方面可以借此提高W生的学习兴趣,另一方面可以通过知识介绍,让学生对免疫治疗有正确的认知,对网络信息有甄别能力,以此对这一引发广泛社会效应的事件有正确的判断评价,进而培养学生正确的社会价值观。

5 思维导图在免疫学教学中的应用

思维导图是英国著名心理学家东尼.博赞所创立的一种组织性思维工具,并逐渐发展成为一种思维工具和学习方法,可以有效提升学习效率。免疫学知识概念繁多、内容复杂,但又有很强的内在联系和严谨的逻辑性,所以将思维导图引入免疫学学习,让学生利用图像、色彩或文字将思路梳理成系统模块[3],使学生从整体上把控学科内容,有利于学生打开学习思路、拓展思维、在理解的基础上对知识点融会贯通;同时,绘制思维导图的过程中,加入了学生自身的创造力和想象力,寓学于乐,能够极大地提升学生的学习兴趣。教学过程中,要求学生课前预习,进行简单的知识梳理;一个章节内容学习结束后,对预习的知识进行修正、贯通,绘制小的思维逻辑图;在所有章节内容学习完成后,将所有知识进行融合,搭建整体的知识结构导图。

思维导图凭借其完整性、逻辑性、系统性帮助学生扎实免疫学基础,可以全方位激发学生思维的发散,促进学生形成一套自己的思维方式,也能激发学生的学习兴趣、提升成绩。同时,对于教师,将这一内容纳入学生成绩评定的内容之一,多元化成绩评定方式,有助于教师教学行为的规范、学生良好的学习行为和习惯的养成。

6 结语

免疫学是一门与临床密切相关的学科,同时也是生命科学的前沿学科,其原理和检测技术在基础研究的各个领域有广泛应用。因此,生命科学院的学生学习免疫学课程重要且必要。如何在缺乏医学背景知识的条件下,使学生有学习免疫学的兴趣,并能够取得较好的学习效果是我们应该积极思考解决的问题,教师需要不断探索和实践,以实现教育目标。

参考文献

[1]袁桂峰,刘菁,梁爽,等.生物技术专业免疫学教学的改革与实践[J].基础医学教育.2011,13(5):404-406.

免疫学基本原理第7篇

关键词:生命科学院;免疫学;教学方法

中图分类号G642.0文献标识码A文章编号1007-7731(2017)06-0189-03

免疫学起源于抗感染免疫,从人类与烈性传染病的争斗中产生。进入20世纪50年代后,遗传学、细胞生物学、生物化学、尤其是分子生物学等学科的蓬勃发展,推动着免疫学的快速发展。免疫学已成为生命科学的前沿学科,免疫学理论及基于免疫学原理的检测技术在生命科学和医学的各个领域得到广泛应用。因此,生物学相关专业学生学习免疫学十分必要。

由于免疫学知识内容抽象、概念繁多、机制复杂,同时学生缺乏相关医学教育背景,故历届均有许多学生反映免疫学为较难学习的课程之一,在学习过程中出现畏难情绪、丧失学习的积极性,学习效果不理想。如何调动学生学习的积极性、主动性,提高学生自主学习能力,使生物学专业学生牢固掌握免疫学基础知识,促使教学效果达到事半功倍,笔者结合自己的实际教学情况,谈几点体会。

1绪论章节在教学中的重要地位

兴趣是学习的内在驱动力。成功的教学所需的不是强制,而是努力激发学生的学习兴趣,让学生积极进行自主性学习。第一堂课对于激发学生学习兴趣至关重要[1]。

免疫學的发展史就是一部人类与传染病抗争的历史剧,并且一直延续到今天,而未来人类依然会为彻底打败传染病而不懈努力。通过具体实例介绍,以故事的形式阐述免疫学的发展历程,并介绍具有卓越贡献的免疫学家以及免疫学相关的诺贝尔奖项。从学生的学习反馈结果看,尽管这些不是免疫学学习的重点内容,但是通过两个学时的故事介绍,可以极大的吸引学生的注意力,让其置身于免疫学的成长历程中,能在很大程度上激发学生对免疫学的学习兴趣和对科学研究的兴趣。

免疫学知识内容复杂,但有很强的内在联系和严谨的逻辑性。首次授课时,除了介绍免疫学的发展史外,还需把控全局,进行免疫学的纲要介绍,让学生初步了解免疫学知识的组成体系,包括免疫系统组成及基本职能、免疫应答的类型等。通过总体框架结构的介绍,让学生理解:在今后的学习过程中,每一个章节的知识模块都不是独立、单一存在的,而是紧密联系、密不可分的整体,从而使学生有站在一定高度把握免疫学知识的全局观,便于后续授课过程中,帮助学生整理思维,逐步深入,更好的掌握理解学习内容。

此外,在首次授课时,可以准备一些生活中与免疫相关的问题:大家都接种过疫苗?那么为什么接种疫苗可以预防相应病原体的感染?大家有献血经历吗,生活经验告诉你,要同血型输血,为什么?你知道自己的血型吗,如何检测自己的血型呢?大家可能都有过感冒了要注射青霉素的经历,在注射之前,医生会给你做一次皮试,这又是为什么?通过这些生活中大家都切身经历的实例,使得学生对免疫学的实用性产生浓厚的兴趣,并带着问题进行后续章节的学习,寻求答案。

2免疫学理论与其他学科、生活实际的结合

与生科院其他课程相比,免疫学与临床实践有着更为密切的联系,是一门与我们自身息息相关的课程。生科院的学生对医学知识了解较少,但是大家对这方面知识的学习有浓厚的兴趣。在教学过程中,可以从形象生动、可接触到的生活实例出发,引出相关的理论,进一步利用免疫学基础知识解释并且协助解决生活中可能碰到的一些医学问题。例如,在讲到补体系统时,可以提出问题“为什么血型不同会引起溶血反应?”,基于前面章节学习的血型抗原及抗原-抗体反应的相关知识,让学生带着问题学习补体系统的级联反应及其功能,最后引导学生利用所学的免疫学知识解释不同血型输血如何引起溶血反应。

另外,基于免疫学原理的检测技术在其他学科有广泛的应用,掌握免疫学知识,理解其在其他学科或者在今后科研过程中的作用,增加知识的实用性。同时,这些技术也可以帮助解决临床上的许多问题,例如讲授抗体以及抗原—抗体反应时,可以介绍一些免疫学的检测技术在某些疾病(如乙肝两对半的检测)诊断和疗效评价所起的作用,抗体也可以直接用于疾病治疗,如PD-1抗体用于肿瘤的治疗。

通过实例、应用价值的介绍,将其与免疫学理论知识密切联系起来,可以极大地提升学生学习的兴趣,也会使抽象的理论知识内容更加具体化,浅显易懂,让学生意识到免疫学知识并非书本上呆板的文字,掌握这些知识在自己以后的生活、工作中有极大的用处,进而调动学生学习的主动性。

3讨论式教学手段的适当运用

大学教育不应是简单的知识灌输,更重要的是培养学生自我学习的能力、解决实际问题的能力以及培养创造性思维能力,为他们今后完成知识更新、进行终生学习、解决工作中的问题、或从事科学研究等工作奠定坚实的基础。

在教学过程中采用讨论式教学方式,可培养学生的自学能力,增强教师与学生之间、学生与学生之间的交流,激发教学双方的积极性、主动性;同时,通过语言交流,进行思维碰撞,对于扩展学生的思维、增强学生的创造力有很大的帮助。讨论要基于合适的问题,教师提出的问题要紧扣教学大纲,学生可以依据所学和将要学的知识,并通过相关资料的查阅,对问题进行分析并得出初步结论。例如,对于超敏反应这一章节的教学就可以利用讨论式教学方式进行。通过介绍I型超敏反应(过敏反应)的机制,提出问题:如何预防和治疗I型超敏反应。学生在了解过敏反应发生过程和机制的基础上,可通过联系生理学和已有的相关免疫学知识,来设计可能进行的方案,然后相互交流讨论,讨论小组拿出最后方案进行全班交流,教师在学生讨论结果的基础上进行总结、补充,最终得出可能的防治方案。对于II型超敏反应,教师可先提出新生儿溶血症的病例,请学生联系已有的免疫学知识,对其发生机制进行解释,并通过查阅相关资料后,相互之间进行讨论,最终理解新生儿溶血症发生机制及预防措施,进而理解II型超敏反应的机制。笔者在教学实践中使用这种方式进行教学,不仅调动了学生学习的主动性、培养学生的创造性思维,同时,相较于灌输式教学模式,学生能更牢固的掌握自己总结出来的知识,教学效果良好。

4学科前沿和研究动态的补充介绍

本院免疫学教学主要内容设置为免疫学的基础知识,包括免疫系统组成、免疫应答过程及调节机制等内容,并简要介绍免疫学技术的研究应用、免疫病理的相关知识。

随着分子生物学的快速发展,目前免疫学的基础研究已经深入到分子和基因水平[2],由于本院学生是在学习了《细胞生物学》《分子生物学》以及《遗传学》等课程以后才接触免疫学课程,因此,可以在清晰讲授免疫学基础知识的基础上,适当选取内容相关的最新研究进展加以介绍,最好选择目前免疫和临床研究的热点。例如,在讲授主要组织相容性复合物(MHC)这一章节时,可以介绍一些器官移植时配型的原理或个体间亲缘关系的鉴定方法及原理,这也是社会热点问题。在讲授免疫调节章节时,可以借助2016年发生的“魏则西事件”引入免疫治疗的概念,补充讲述目前免疫治疗的研究进展及应用前景,一方面可以借此提高學生的学习兴趣,另一方面可以通过知识介绍,让学生对免疫治疗有正确的认知,对网络信息有甄别能力,以此对这一引发广泛社会效应的事件有正确的判断评价,进而培养学生正确的社会价值观。

5思维导图在免疫学教学中的应用

思维导图是英国著名心理学家东尼.博赞所创立的一种组织性思维工具,并逐渐发展成为一种思维工具和学习方法,可以有效提升学习效率。免疫学知识概念繁多、内容复杂,但又有很强的内在联系和严谨的逻辑性,所以将思维导图引入免疫学学习,让学生利用图像、色彩或文字将思路梳理成系统模块[3],使学生从整体上把控学科内容,有利于学生打开学习思路、拓展思维、在理解的基础上对知识点融会贯通;同时,绘制思维导图的过程中,加入了学生自身的创造力和想象力,寓学于乐,能够极大地提升学生的学习兴趣。教学过程中,要求学生课前预习,进行简单的知识梳理;一个章节内容学习结束后,对预习的知识进行修正、贯通,绘制小的思维逻辑图;在所有章节内容学习完成后,将所有知识进行融合,搭建整体的知识结构导图。

思维导图凭借其完整性、逻辑性、系统性帮助学生扎实免疫学基础,可以全方位激发学生思维的发散,促进学生形成一套自己的思维方式,也能激发学生的学习兴趣、提升成绩。同时,对于教师,将这一内容纳入学生成绩评定的内容之一,多元化成绩评定方式,有助于教师教学行为的规范、学生良好的学习行为和习惯的养成。

6结语

免疫学是一门与临床密切相关的学科,同时也是生命科学的前沿学科,其原理和检测技术在基础研究的各个领域有广泛应用。因此,生命科学院的学生学习免疫学课程重要且必要。如何在缺乏医学背景知识的条件下,使学生有学习免疫学的兴趣,并能够取得较好的学习效果是我们应该积极思考解决的问题,教师需要不断探索和实践,以实现教育目标。

作者:吕丹

参考文献 

[1]袁桂峰,刘菁,梁爽,等.生物技术专业免疫学教学的改革与实践[J].基础医学教育.2011,13(5):404-406. 

免疫学基本原理第8篇

关键词:问题情境;免疫调节;概念

在中学生物教学中,在脱离生物情境下学生虽然获得生物学概念,但是学生对知识理解不透彻,无法将知识和技能有效地迁移到多种情境中。如果教师把要掌握的概念通过合理精心的问题情境设计,通过观察、分析、综合、归纳来帮助学生理解生物学概念,优化学生的认知结构的整体性。笔者通过“免疫调节”第一节课时为例,探讨如何利用问题情境在生物教学中对概念的构建和知识网络的完善。

一、创设问题情境,导入新课

“免疫调节”内容多而复杂,学生学习会比较困难。教学时,可以以艾滋病问题为切入口,设置问题情境,导入新课。

播放视频“总理看望阜阳艾滋病孤儿和患者”以及艾滋病相关图片,学生参照课本资料讨论:(1)艾滋病的发现、艾滋病病毒、艾滋病的主要病症及其主要病症及其危害性有哪些?(2)目前全球及我国艾滋病的发展现状以及如何采取预防措施?(3)艾滋病传播有哪些途径?(4)我们应如何对待艾滋病病人?面对艾滋病,我们能够做些什么?(5)艾滋病的病因是什么?艾滋病的死因是什么?为什么艾滋病病人最后往往是患不同的疾病而死亡?

通过与社会热点紧密联系,创设问题情境,为发现新知识创设认知环境,激发学生的兴趣和求知欲。其中(1)~(4)的感知性问题通过感性认识使学生对艾滋病有更多的了解,认识到艾滋病的发展的严峻形势以及每个人的责任和义务。通过(5)过渡性问题让学生在解决前面问题时揭示艾滋病与人体免疫系统的关系,引入对免疫系统功能的学习,达到教学目标。

二、创设问题情境,突破核心概念

1.利用生活现象创设问题情境

在免疫系统的防卫功能的学习中,让学生分析:(1)我们吃的食物有病原体,空气中有病原体,一般情况我们不得病,人体是通过哪些途径来抵御病原体的攻击?(2)大面积烫伤的病人护理不当时,容易被感染,为什么?(3)不小心手被划伤,伤口出脓了,什么原因造成的?(4)人被HIV感染后也并不立即得病,一般有几年时间的潜伏,这是什么原因?

问题(1)难度不大,学生通过阅读教材归纳出人体的三道防线以及三道防线的各自的特点。问题(2)~(4)通过从生活实际出发,把理论知识还原为生活中实实在在的问题情境,促进学生理解、记忆和迁移,通过问题设问,加强学生对三道防线的认识、理解和运用。对免疫系统的防卫功能有了进一步的了解,就会提升解决问题的能力。然后,通过表格明确非特异性免疫和特异性免疫的区别。通过问题(4)承上启下,引出核心概念体液免疫和细胞免疫的学习。

2.利用多媒体动画创设问题情境

在体液免疫和细胞免疫的教学中,如果照本宣书,学生对特异性免疫的过程,两者的联系与区别会混为一谈,为了理清两者的思路,借助体液免疫和细胞免疫的动画,在讲解体液调节时,设置以下问题:(1)大多数抗原进入内环境后首先被什么细胞处理?(2)T细胞起了什么作用?(3)抗体的本质是什么?它是怎么产生的?它是如何起作用的?最后抗原是怎样被消灭的?(4)用文字和箭头来描述体液调节的过程?(5)出过水痘的个体以后不会再出水痘,主要与哪一种细胞有关?出过水痘的人还会感染其他传染病,体现了抗体的什么特性?(6)“接种疫苗,预防疾病”是常识,试画出抗体浓度变化的曲线?

通过(1)~(3)过渡性的问题,层层递进,让学生了解在体液免疫中各个细胞的作用,为问题(4)做好准备。在教师的适当的提示下,当学生完成问题(4),体液调节的过程就呈现出来,每个成分的作用以及它们之间的联系一目了然。通过问题(5)和(6),对体液免疫的实质有了进一步掌握,有利于实现新知识的内化和认知结构的构建。

在讲到细胞免疫时,除了了解细胞免疫的过程,同时注重各个细胞的作用如:(1)吞噬细胞在其中起什么作用?效应T细胞有没有接触抗原?你能说出记忆细胞的作用吗?细胞免疫的结果是什么?最后抗原是如何消灭的?同时,让学生比较体液免疫和细胞免疫的过程,归纳以下问题:(2)试说出免疫过程需要哪些成分的参与?

通过对体液免疫的学习分析、分类和归纳后,学生有了一定的认知,通过引导学生类比推理,总结细胞免疫的过程,学生在解决问题(1)后加深了对整个特异性免疫的认识以及记忆细胞的功能,理解液免疫和细胞免疫概念,建立特异性免疫基本过程的概念模型,突破核心概念,同时,得到思维的培养和能力的培养。在对问题(2)的分析,体现体液免疫和细胞免疫的联系时,学生对免疫系统的组成产生了兴趣,为免疫系统的学习做好了铺垫。

教学中借助图片、视频、动画等媒体信息创设问题情境,能使抽象的问题直观化、生动化,唤起学生的思维,学会解决问题的方法,使问题解决能力得到提高。

3.承上启下,创设问题情境

通过简单的问题串形式,熟知免疫系统的组成从器官水平、细胞水平和分子水平进行归类。(1)什么是免疫器官?它包括哪些器官?(2)什么是免疫细胞?包括哪些细胞?它们有什么不同?(3)什么是免疫活性物质?它包括哪些?(4)当我们体内有炎症时,扁桃体会肿大,有时颌下等部位还出现淋巴结肿大,你知道这是为什么吗?

在问题(1)~(3)中,通过多变的问题形式,从不同水平了解了免疫系统的组成,使学生对免疫系统的功能有了更为整体性的理解。通过问题(4)体现免疫系统各水平层次的作用,便于学生把握其在稳态实现中的作用。

根据情境材料的逻辑结构及其知识发生过程的一般规律,依照学生认知结构的基础及其认知发展规律,教师编制出一系列目的明确、难易相当的问题,能促进认知能力的发展,使学生不会感到高不可攀,帮助他们理解概念,完善知识体系。

三、总结问题,构建概念模型

在分析免疫调节的功能时,结合人体内环境稳态调节的机制“神经―体液―免疫调节网络”,总结免疫调节的作用,完善免疫调节的概念图,可以让学生在问题中思维细化,通过概念图的构建,知识前后联系,高度综合。(1)免疫调节建立在什么物质基础上?(2)免疫系统包括组成、功能和应用,组成包括哪些?有什么功能?其中防卫功能体现在哪方面?教师板书如下:

最后的总结中,通过问题的形式概括出概念,使学生对免疫调节中的内容进行归类,最终构建完整的知识体系。

在问题情境的设置中,学生会积极地去熟悉课本知识,整理知识。通过概念图,寻找概念之间本质的联系,使学生的基础知识体系和框架逐步得到完善并得到夯实。

参考文献:

[1]缪美芳,王孟雨.高中生物学问题情境创设中问题系统的构建[J].生物学教学,2013,38(2):13-14.