发布时间:2024-01-18 14:48:08
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的免疫学基本原理样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
1 实验教学内容的优化
免疫学实验课的内容比较广泛。在以前的实验课内容安排上,我们主要以必做实验为主,这部分实验大多以验证性的基础实验内容为主,对所需仪器材料、基本原理方法进行分类强化训练,重点让学生掌握免疫学实验的基本知识、基本方法和基本技能,并要求达到熟练程度。这部分内容是训练学生免疫学实验基本操作技能所必须的,内容规范,逻辑性强,但缺乏灵活性和创新性。为进一步拓宽学生的知识范围,培养学生独立思考和创新能力,我们对实验教学内容进行了优化改革,删除一些纯属验证理论和不具备基本操作训练而又非不可缺少的项目,例如双向琼脂扩散试验、环状沉淀实验等;删除一些操作繁杂,影响因素多,现在少用或不用的实验项目,例如补体结合试验等;删除与别的学科重复而且又可在别的学科中训练的项目,例如血型鉴定及交叉配血试验,在生理学中已重点讲解且通过实验掌握,就没有必要再做,以免造成时间上经费上的浪费,同时可以留出时间保证重点内容。在实验内容上除了开展一些必要的验证性实验外,还应大范围增设一些综合性和设计性较强的实验项目,积极培养同学们的综合实验能力和创新能力。免疫学新技术日新月异的进展,必然冲击免疫学实验课,为使学生站在学科发展的前沿,了解掌握诊断疾病,研究病因的方法及免疫学高新技术,我们把教研室和硕士点开展的一些较新科研方法手段应用于实验教学中,充实了实验内容,提高了实验技术层次和实验质量,如免疫荧光技术、Western blot等等。通过优化教学内容,保证教学内容的先进性和科学性,调动了学生学习的积极性。
2 实验教学方法的选择
(1)“项目―导师制”教学法
“项目―导师制”是指用设计性、综合性实验代替不合理性的、公理性的、淘汰性的验证性实验,这种实验形式类似于科研课题,由指定导师指导。每1实验项目的实验讲义为1个实验单行本,内容包括实验概述,实验目的和意义,实验方法和步骤,实验方法与路线的变更,实验注意事项,实验结果、结论、讨论等内容。实验内容丰富、完整、技术含量高。实行“项目―导师制”,将传统的30人1班改为10人1组上实验课,这样能增加学生的实践机会,提高学生的动手能力;将实验室定时开放改为全方位开放,有利于学生充分利用教学资源,缓解扩招后学生增加与实验室和实验设备不足的矛盾。
采用“项目―导师制”实验教学,教师带领学生首先复习书本上的有关理论知识,并通过多种方式诸如图书馆、光盘、网络等查阅与本实验有关的理论内容、新技术、新方法,通过查阅练习,一方面使学生们对自己所要做的实验目前在国内外的进展有个大概了解,另一方面使学生们掌握了文献的查阅的手段及方法,为日后进行科研活动打下良好的基础。查阅文献以后,在教师的指导启发下,设计实验技术路线,独立配制实验所用的各种试剂,完成各项实验步骤。实验课采用启发式教学,不仅使学生学会知识,而且会学知识,培养他们探求科学知识的兴趣和欲望,开发他们的潜能,充分调动他们的积极性和主动性。在这种教学模式下学习,学生的实验技能和创新思维能力得到了提高,科研素质得到了培训,心理和意志也得到了磨练。
由于“项目―导师制”实验课教学是采用自然科学基金课题负责的方式,以课题负责人著名,经校内外同行专家审定后,供学生选取(选教师和选教学内容)。这样使得教师变被动授课为主动授课,树立竞争和忧患意识。它提倡教师树立认真负责的教学理念,督促教师尽职尽责,要求教师不断丰富本专业的知识,加大拓宽专业知识面和知识视野,娴熟地掌握本专业的一些高精尖的实验技能与技巧,不断积累科研实践经验,走在教学科研的最前列。学生通过选教师和选教学内容,参与实验的全过程,增强了学生学习的主动性,开阔了视野,拓宽了知识面,激发了学生学习的积极性和创新意识。
每学期我们所开设的免疫学实验项目中都有近1/3采用“项目―导师制”教学法,通过与传统实验教学法比较,在调动学生学习的积极性和提高实验教学质量方面效果显著。
(2)示教与实验操作相结合
由教师演示或学生操作一些经典的验证性实验还是必要的。通过此类实验使学生明确实验的目的、要求和原理,思考应选用的条件和器材,设计实验的程序、步骤,并能得出正确的结果,这对学生也是一种基本功训练,对学生进行设计性实验能力的培养有着重要的意义。另外对于部分经典的、操作性要求不高的实验可通过课前采用多媒体教学手段在实验课时播放,这样学生可在较少的课时内加深对理论的理解和了解基本的实验方法和操作技术,为开设综合性实验及设计性实验打下良好的基础,同时解决教师示教时学生看不清、耗时费力、教学效果差等问题。多媒体实验示教教学既可增加学生做实验的兴趣,又能大幅度提高实验教学效果。
(3)基础实验与临床实际相结合
免疫学是应用性较强的学科。免疫学实验课教学的主要目标,是使学生了解免疫学科的科学研究方法和手段,掌握基本的实验技能和基本原理,培养学生的思维,并能将免疫学的理论与方法应用于将来临床实践。这决定了免疫学实验课同临床结合的重要性及必然性。学生们在学习过程中对涉及到临床的知识,均表现出浓厚的兴趣。因此,为提高免疫学实验课的教学质量和教学效果,我们在实验内容上从临床实际入手进行更新与扩展,在免疫学实验教学过程中注意和临床实例联系起来,如补体溶血作用试验,在验证理论知识的基础上,可举急性肾小球肾炎的例子说明。急性肾小球肾炎的发病机制是由于外来抗原(如链球菌感染)与肾小球基底膜存在有共同的抗原决定簇,当机体产生针对外来抗原的抗体的同时,此抗体也可作用于肾小球基底膜,引起抗原抗体反应,并激活补体,从而导致免疫损伤,使肾小球基底膜结构和功能的改变,出现蛋白尿、血尿等。由于在此过程中补体被消耗,从而导致血液中补体含量下降。据此可通过测定血液中的补体含量来辅助诊断急性肾小球肾炎。
总之,实验教学是理论知识与实验技术应用的综合,不仅培养学生的动手能力,更重要的是培养学生思考和分析及解决问题的能力,为今后工作打下坚实的基础。随着科学的发展,时代的需要,我们还将不断改革、不断总结、不断创新,把免疫实验教学的水平不断提高。
参考文献:
[1]刘秀英.加强师资队伍建设,培养跨世纪人才.医学教育,1997,4(1):27.
[2]毛立群,王越,杨静等.医学免疫学实验教学改革的初步探索.山西医科大学学报,2003,5(5):507-508.
[3]于江.医学免疫学实验课教学改革初探.基础医学教育,2001,4(4):330.
[4]袁桂峰,陈森洲.医学免疫学实验教学改革的设想.华夏医学,(14)5:694-695.
[5]高治平.新型医学机能实验教学模式的建立与探索.医学与社会,2001,14(1):60.
【关键词】免疫算法;计算机免疫学;克隆选择远离;免疫响应模型;优化方法
0 引言
在生命科学领域中,人们已经对遗传(Heredity)与免疫(Immunity)等自然现象进行了广泛深入的研究。20世纪60年代Bagley和Rosenberg等学者在对这些研究成果进行分析与理解的基础上,借鉴其相关内容和知识,特别是遗传学方面的理论与概念,并将其成功应用于工程科学的某些领域,收到了良好的效果[1]。遗传算法在迭代过程中,存在随机地、没有指导地迭代搜索,因此种群中的个体在提供了进化机会的同时,也无可避免地产生了退化的可能。由于遗传算法的交叉和变异算子相对固定,导致在求解一些复杂优化问题时,容易忽视问题的特征信息对求解问题时的辅助作用。
由于遗传算法在模仿人类智能信息处理方面还存在严重不足,导致国内外研究者力图将生命科学中的免疫概念引入到工程实践领域,通过相关的知识与理论,构建新的智能搜索算法,从而来提高算法的整体性能[2-3]。为了实现上述目标,研究人员将免疫概念及其理论应用于遗传算法,在保留原算法优良特性的前提下,力图有选择、有目的地利用待求问题中的一些特征信息或知识来抑制其优化过程中出现的退化现象,这种在遗传算法基础上诞生的新智能算法称为免疫算法(Immune Algorithm)。
1 免疫算法的发展历程
Immune(免疫)是从拉丁文Immunise衍生而来的,在早些时期,人医学专家就注意到传染病患者在病愈后,对该病有不同程度的免疫力。在医学研究领域,免疫是指机体接触抗原性异物的一种生理反应[4]。免疫系统有能力自动产生很多不同抗体,免疫系统的控制机制会自动完成调节功能,从而自适应产生满足一定需求的抗体[5]。如果上述过程能连续反复地进行,就能构成对自身的免疫,人体就会通过所有淋巴细胞的作用实现了调节机制。图1描述的是生物免疫系统的组成结构。
当外部病原体或细菌侵入机体时,免疫细胞能够识别“自体”和“非自体”,迅速清除和消灭异物,确保机体的安全性。生物免疫系统的这种能力,具有多样性、耐受性、大规模并行分布处理、自组织、自学习、自适应、免疫记忆和鲁棒性等特点,根据这种自然现象,人们设计了免疫算法,近年来该算法受到国内外众多学者的高度重视。
由生物引发的信息处理系统可以分为:人工神经网络,进化计算和人工免疫系统。其中,人工神经网络和进化计算已经被广泛地应用于各个领域,并产生了巨大的经济效益和社会效益。近年来,随着人们对免疫系统机理的进一步揭示,关于人工免疫系统的理论研究和应用研究倍受关注,一些研究成果已经被广泛用于机器学习、故障诊断、机器人行为仿真和控制、网络入侵检测和函数优化等众多领域,表现出卓越的性能和效率。
2 免疫算法的基本原理
基本免疫算法基于生物免疫系统基本机制,模仿了人体的免疫系统。基本免疫算法从体细胞理论和网络理论得到启发,实现了类似于生物免疫系统的抗原识别、细胞分化、记忆和自我调节的功能[6]。如果将免疫算法与求解优化问题的一般搜索方法相比较,那么抗原、抗体、抗原和抗体之间的亲和性分别对应于优化问题的目标函数、优化解、解与目标函数的匹配程度。图2显示的是克隆选择原理示意图。
免疫算法是基于生物免疫学抗体克隆的选择学说,而提出的一种新人工免疫系统算法-免疫克隆选择算法 (Immune Clonal Selection Algorithm,ICSA)。该算法具有自组选择学习、全息容错记忆、辩证克隆仿真和协同免疫优化的启发式人工智能。由于该方法收敛速度快,求解精度高,稳定性能好,并有效克服了早熟和骗的问题,成为新兴的实用智能算法。免疫算法的基本实现步骤如下:
(1)随机产生一定规模的初始抗体种群A1,并令进化代数k=0;
(2)对当前第k代抗体群Ak进行交叉操作,得到种群Bk;
(3)对Bk进行变异操作,得到抗体群Ck;
(4)对Ck进行接种疫苗操作,得到种群Dk;
(5)对Dk进行免疫选择操作,若当前群体中包含最佳个体,则算法结束并输出结果;否则,跳转到步骤(2)。
3 免疫算法的改进与优化
人工免疫系统是模仿自然免疫系统功能的一种智能方法,是继人工神经网络、进化计算之后新的智能计算研究方向,是生命科学和计算机科学相交叉而形成的交叉学科研究热点。
在进化计算基础上,动态阈值免疫算法是一种适合于求解优化多参问题的动态阈值方法。该方法结合抗体间的相似度确定初始阈值,通过构造阈值递减函数约束动态阈值的衰减幅度,避免产生相似的抗体,有效克服免疫克隆选择算法优化多参问题时产生的近亲繁殖和早熟收敛问题
自适应免疫算法(Adaptive Immune Algorithm, AIA)属于一种动态的免疫优化算法。该算法的交叉算子随着群体规模动态变化,同时选择概率也是随着抗体的浓度进行动态更新。AIA算法能较好地跳出算法的局部最优值,从而在一个更大的范围内找寻最优解。自适应免疫算法引入了领域的概念,通过扩展和突变操作对多个可行解进行领域搜索,实现了在局部和全局范围内同时寻优。
一种基于局部高斯变异算子的免疫克隆选择算法(Immune Clonal Selection Algorithm Introduced into Local Gaussian Mutation Operator,ICSA-LGMO)是混合免疫算法[7]。在该算法执行过程中,高斯变异继承了高斯分布具有的集中性、对称性和均匀变动性等优良特征,具有较好的局部搜索能力。该算法的改进措施主要是通过构造并引入局部高斯变异算子指导抗体基因变异,利用局部高斯变异的小步长不断地自适应调整与变换,实现抗体基因在局部区域上的扰动,搜索原抗体附近比原抗体更好满足问题的新抗体和基因,从而形成新的抗体。
4 结论
生物信息系统的计算能力受到国内外专家学者的普遍关注。近年来,以神经计算、进化计算、DNA计算及免疫计算等仿生计算为代表的计算智能技术得到了空前的发展,掀起了仿生计算的新。在未来信息学科发展领域,免疫算法及其相关的智能优化算法将会扮演着越来越重要的角色。
【参考文献】
[1]M. Kaya, Multi-objective genetic algorithm based approaches for mining optimized fuzzy association rules, Soft Comput, 2006, 10(7): 578-586.
[2]Hisao Ishibuchi,Takashi Yamamoto. Fuzzy rule selection by multi-objective Genetic local search algorithm and rule evaluation measures in data mining[J].Fuzzy Sets and Systems, 2004, 141(2):59-88.
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[4]T. Hong, C. Chen, Y. Wu, Y. Lee, A GA-based fuzzy mining approach to achieve a trade-off between number of rules and suitability of membership functions, Soft Comput[Z]. 2006, 10(11): 1091-1101.
[5]Weisheng Dong,Guangming Shi,Li Zhang. Immune memory clonal selection algorithms for designing stack filters[J]. Neurocomputing, 2007, 70(3): 777-784.
关键词:免疫学;实验教学;教学改革;科研兴趣
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)42-0261-02
免疫学不仅是医学院校的主干课程,也是生命科学中发展十分迅速的学科,它不仅已渗透到医学的各基础学科,融入了临床医学领域之中,而且极大地促进了生命科学、生物技术和生物产业的发展,成为当今极为重要的前沿学科。1]和其它基础学科一样,免疫学也是一门以实验为主的科学,实验教学在这门课程中同样有着举足轻重的地位。一般本科生的免疫学实验内容包括抗原抗体反应和免疫功能检测,具体的实验可以根据需要进行改动。由于实验课是动手操作课程,学生在课程上拥有较多的自由,因而相对于理论课来说,学生对实验课的兴趣更大一些。为了充分利用学生的这一特点,从而激发他们对科研的兴趣,我们有必要对一些传统的、过时的实验教学方法进行改革,以下是笔者对这一问题进行探讨后的部分经验。
1.通过让学生自己给自己上课的方式激励他们全面掌握实验的内容和原理。要做到这一点,一定要求学生上实验课前对实验内容进行预习。由于本科生以前很少有接触免疫学实验的机会,如果上课前不要求他们先进行预习,很可能会出现上课时一头雾水的情况。预习后,就会对将要做的实验有个大体了解,有不懂的地方他们会在实验课时给予特别注意,这样有针对性地听课效果就会更明显。为了让学生们主动预习实验内容,可以采取以下一些激励机制。比如:让预习得好的同学上讲台讲解实验的内容和原理,把他们预习过程中的感受和遇到的问题分享给大家,并把他自己认为实验时要着重注意的地方也讲出来,在做完实验后,再让大家对先前同学的讲解做个评价,如果大部分同学都认可那位同学的讲解,那就应该给予好的实验分数或别的奖品作为表扬,一堂实验课可以安排三位同学进行这样的讲解。这样的好处是:学生们提出的问题和他们认为要引起重视的问题都是从本科生自身理解力参悟出来的,不会出现重点和难点与实际情况不符而使有些基础差的同学对实验失去兴趣的情况。还有一个好处就是,由于是学生自己到讲台与同学们共同讨论和分享经验,所以他们在台上的演讲能力会得到提高,而且会想方设法提高自己的理论知识以使自己的表述更清楚和为大家所接受。笔者曾对此方法在同学中的认可程度做过调查,结果很令人兴奋。调查的问题包括两个:一个是"你是否对同学上讲台进行互动的方法满意?"选择项是:A.非常满意;B.满意;C.比较满意;D.不满意。五个实验班共120人(24人一个班)中,有112份调查卷表示非常满意这样的授课方式,赞成率达93.3%,其余8份也选了B。这说明学生是非常想展示自己的,由此可以推知,他们对实验课前的预习也会认真对待。由于学生能够认真预习,那么实验课时他们就会很快掌握所做实验的原理和步骤,对预习中遇到的问题会认真分析,并在实验过程中对此特别细心地观察,这无形中就会使他们对实验的兴趣大大得到提高,从而对科研的兴趣也增强了。接着的一个问题就是"你觉得实验课的学习对提高科研兴趣有帮助吗?"选择项是:A.非常有帮助;B.有帮助;C.帮助不大;D.没有任何帮助。结果97位同学选了A,占80.9%,20位选B,占16.7%,认为帮助不大的只有3位,占2.5%。以上结果告诉我们,通过适当的激励机制和合理的教学方法充分发挥学生主动性预习实验内容的方法对提高学生的科研兴趣是非常可取的。学生的科研兴趣是慢慢积累起来的,只有从学生的角度去考虑,在他们自己觉得有兴趣的情况下才能使这一老生常谈的话题变得实际起来。
2.多给学生动手操作的机会,以此激发他们学习免疫学技术的兴趣,这样他们就会怀着更大的热情去探索免疫学技术是怎么应用于科研当中的。在本科生的实验教学当中,往往会遇到实验器材不够用而导致有些学生无法亲自动手操作的现象。要解决这个问题,可以先与准备实验的老师进行商量,看是否能够适当增加实验材料。如果有条件的限制,那么就从实验内容的选择方面着手,尽量选取那些实验材料简单,耗材成本较低,但又能让学生尽可能掌握免疫学基本原理的实验。我们教研室就是根据这样的原则,选取了一些基本能保证每个学生都能参与的实验。通过与那些只能有几个同学参与进去的实验对比,同学们都纷纷表示,只有能亲自操作实验才能加强对做科研的初步认识,对那些不能亲自动手的实验大家觉得既容易被遗忘掉,又提不起太大的兴趣。所以,要通过实验教学培养学生的科研兴趣,一定要尽可能让学生都参与到实验的操作过程中来。
3.在整个实验课上,要抓住一切机会,只要有可能就要给学生传授科研思想。在现代生命科学和医学研究当中,以免疫学理论为基础的检测和分析技术随处可见,如:对蛋白进行定性、定量、定位分析中的免疫印迹(Western Blotting)、酶联免疫吸附(ELISA)、免疫组织化学(Immunohistochemistry)等,检测细胞用的流式细胞术(FACS)和免疫荧光术(Immunofluorescence)等。这些技术的共同点就是都利用了免疫学中的抗原抗体反应原理。学生了解了免疫学技术在科研中的重要性后,对科研的兴趣也就自然加强了。由于免疫学实验授课目的是通过几个精选实验的讲解和实际操作,初步培养学生的科研能力,那么在教学当中就要有针对性地加强他们分析问题和解决问题的科研基本素质。课堂讨论的方式完全可以使学生的这一能力得到很大提高。举例来说:实验中通常会设置阴性对照和阳性对照,那么在样品的孵育过程中我们就可以和学生一起讨论设置这些对照的重要性,并把可能出现的错误结果大致做个假设,这样,在观察结果时,由于已经对可能出现的问题有了初步判断,学生对结果的分析就会变得非常简单,对出现的假阳性和假阴性结果会很快找出其原因。笔者的经验表明,这样的教学方法可以培养学生独立思考问题和解决问题的能力。
实验是对所学理论知识的直观认识、自然规律的直接体现,是科学研究中理论验证和基本数据的来源,在教学和科研中具有不可替代的重要地位。2]对大学本科生来说,由于实验资源和经费的限制,往往使大部分理论验证和现象解释的实验无法进行,所以在实验教学过程中更多地只能选取那些具有演示性和模拟性的实验,这就更加要求任课教师要有能充分激发学生学习兴趣的能力,要在有限的实验课时间里尽量让学生掌握学科的前沿进展和发展趋势,通过不同的教学方式加强学生对科研的兴趣。学生的科研兴趣是培养出来的,在实验教学过程中,要大胆进行改革,从学生自身的角度考虑问题。学生是很愿意配合老师的教学工作的,老师要因势利导,在不知不觉间把学生往科研的正确方向引导,为他们今后的科研道路奠定好基础。
参考文献:
[1]龚非力,主编.医学免疫学(第3版)[M].北京:科学出版社,2009.
报考时间
甘肃嘉峪关2020年4月自考时间安排在:4月11日星期六(上午9:00--11:30;下午14:30--17:00);4月12日星期日(上午9:00--11:30;下午14:30--17:00),具体开考专业及课程考试时间安排见附表。
附件:2020年4月甘肃省高等教育自学考试开考专业及课程考试时间安排表
一、专科(含基础科段) 时间
专业 4月 星期六(4月11日) 星期日(4月12日) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 020203会计 12656*思想和中国特色社会主义理论体系概论
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免疫学是当前生命科学中一门富有活力并具备巨大发展潜力的学科。该学科具有高理论性、高技术、多边缘、多交叉的特点,是生命科学的重要分支之一。但本课程内容多,涉及面广,较为抽象,学生难于理解和记忆。作者在教学过程中做好充分的课前准备,将多种教学方法融合于教学实践中,旨在唤起学生对免疫学的学习兴趣,提高教学质量。
关键词:
免疫学;课程;教学改革
进入21世纪以来,随着我国社会经济的快速发展和经济结构的战略性调整,社会对高素质人才的需求愈来愈迫切。明确地提出了希望全国广大教师“牢固树立改革创新意识,踊跃投身教育创新实践,为发展具有中国特色、世界水平的现代教育作出贡献”[1]。教育的质量最终要由社会来评价和检验,在科学技术突飞猛进、知识经济已现端倪的今天,判断教育是否成功,只能看培养出的学生是否具有创新精神和创新能力[2]。高等学校要把提高教学质量作为教育改革发展最核心最紧迫的任务[3]。免疫学(Immunology)是当前生命科学中一门富有活力并具备巨大发展潜力的学科。随着科学研究的发展,免疫学作为是生命科学的重要分支之一[4],还在不断地深入与革新中。免疫学课程内容多,涉及面广,相对较为抽象,难于理解和记忆。基于此,本文针对免疫学的授课提出一系列教学方法,望为以后的免疫学教学改革提供一些参考。
一、课前做好充足的准备
备课是老师根据学科课程标准的要求和本门课程的特点,结合学生的具体情况,选择最合适的表达方法与授课顺序,保证学生能够最有效地接收知识。目前南阳师范学院生物工程专业研究生所学的免疫学,是基于ThaoDoan、RogerMelvold等人主编,吕昌龙主译的《图解免疫学》。该教材不仅内容全面、信息量大、知识性强、逻辑性强,并且有精心设计描绘的插图和表格,生动形象地阐述了免疫学抽象难懂的理论知识,有效地精练了累赘的文字叙述。本书共分为四个单元,二十个章节,计划讲授36个学时。前三个单元重点阐述基础免疫学的内容,最后一个单元重点阐述临床免疫学的内容。如何在有限的学时内把教材内容系统的传授给学生,并使其牢固掌握,这需要我们每一位教师在备课过程中深入研究教学大纲,结合本专业学生特点,抓住所需要讲授的课程重点与难点。在备课的同时,也应该注意到学生个体间的差异,了解本专业学生的学习背景。
二、灵活运用多种教学方法
现代教育理念认为,真正的教育应当是以人为本的教育,把人作为发展的主体与动力,把挖掘人的潜能、开发人的聪明才智作为出发点和落脚点。教学方法的改进是教学内容圆满完成的保障。免疫学知识点繁杂,专有名词多,学生普遍存在不好理解,把握不住重点的问题。在教学过程中,充分发挥教师和学生的主观能动性,开展多种多样的互动教学,培养学生兴趣,提高学习效率。研究生相对本科生来说专业基础较好,上课人数相对较少,非常便于开展互动式教学,比单纯的讲授法传授知识模式更加生动,提高学生的学习效率。
1.应用PBL教学方法。以问题为导向的教学方法(Problem-BasedLearning,PBL)是基于问题式学习,与传统的灌输式和填鸭式教学方法有很大的不同。这种模式主要以学生为主体,以讨论的形式完成教学,能够更多地调动学生的主观能动性与自我学习的能力;培养学生分析问题和解决问题的综合能力。对于免疫学教学来说,讲授每一块知识时都会留给学生一些问题,如肿瘤在发生发展过程中的免疫逃逸方式、如何治疗免疫缺陷与过敏反应等问题,让学生们自己思考,查阅更多的信息,进行分析讨论。对于一些重点难点问题,如抗原受体多样性的产生,细胞因子的作用模式等,在授课过程中还会留出单独的专题讨论课,可将学生分成3人一组的若干小组进行讨论,学生可以各抒己见,每组派一名代表对该组的观点进行总结汇报。力图营造一个轻松和谐的讨论氛围,调动学生的积极性与团队合作意识。
2.灵活运用多媒体教学。免疫学是一门十分抽象,难于理解与记忆的生命科学。单靠教师的机械式讲解往往很难让学生理解并运用。对于知识点碎片化的章节,如果能让学生直观地看到,再加以讲解,效果会事半功倍。如在讲解器官移植与免疫排斥时,可以采用直观法,通过播放教学视频,让学生亲眼看到器官移植的大致过程与后期排斥反应等症状的出现及药物干预,让学生直观地看到自身免疫耐受的突破所造成的严重临床后果;在讲解补体系统三种激活途径参与的分子与调节分子时,可制作小动画让学生观看,利于学生直观理解激活过程的发生与发展;在讲解抗体多样性产生的遗传机制时,可用幻灯绘图或摆模块的方式,讲诉基因片段重排的过程。
3.注重指导学生自学。在课堂教学中贯彻少而精的原则,适当开展自学、课堂讨论和教师小结,以培养学生积极参与教学和独立思考的能力。研究生免疫理论课教学与其他学生层次的教学不同,大多数研究生在本科阶段已经接触过免疫学的基础理论知识,再结合生物工程专业的特点和培养要求,对某些较为易懂的概念性内容如免疫器官、组织与细胞、免疫应答与免疫调节等概念性知识,可安排学生自主学习来完成教学目标。在指导学生阅读教材的同时,针对本专业特点,结合教授内容让学生阅读与学科相关的新发现、新信息,指导学生利用学校图书馆资源及网络资源,查找更多更新的相关资料。免疫学是一个“很年轻”的学科,与其他自然学科不同的是,各体系内容建立的较晚,有些认识随着近年科学研究的深入,不断出现革新甚至“”。在教学的同时,讲授者要对课本的知识进行及时的完善与补充,结合学生自学产生的“疑问”对于解答,可起到事半功倍的效果。对于一些免疫学相关的科学研究热点,诸如“肿瘤免疫逃逸”、“治疗性抗体”、“肿瘤免疫细胞治疗”等等,可结合课程相关内容进行拓展与延伸。由于课程时间有限,研究生的生物学理论知识普遍较扎实,在讲授这些内容的时候可以只讲述原理与发展动向,具体由感兴趣的学生进行课下学习,培养学生的自主查阅资料的能力,对学生正在参与的科研项目也会起到启发思路与开拓视野的作用。
三、强化与其他有关学科知识的联系
免疫学理论性强,涉及面广,与许多生命科学学科都有交叉。在讲授或指导学生自行学习时,注意与其他学科(如微生物学、病原生物学、疫苗学等)的连接,激发学生的学习兴趣,为以后的科研奠定一定的基础。如将免疫学与微生物感染、发病病程,以及血清学诊断结合起来,使得知识点繁多的枯燥课程内容变得更加丰富生动;讲授抗体产生与初次、再次免疫时,可结合临床使用疫苗的注意事项、免疫程序、佐剂选择等等,可帮助学生在理解本学科内容的同时理解相关学科。多学科的交叉,可扩大不同专业背景的学生的知识收获面,提高免疫学课程的价值。
四、增加实验课,培养学生综合能力
免疫学是一门实践性很强的学科,实验课的开设非常重要。实验课不仅可以验证和巩固学生在理论课上学到的知识,还可以训练学生的基本实验技能,提高学生的动手能力,更能培养学生的科学思维能力。我校应对研究生开设免疫学实验课,这对其科研能力与科研思维及实验设计能力的培养是所必需的。免疫学实验课可通过引导研究生发现问题、探索分析解决方案,来培养科学思维能力,为以后的科研道路打下坚实的基础。由于免疫学涉及到的抗原抗体反应、补体结合等知识点抽象并且难以理解,结合实验,对学生深入理解理论知识大有助益。同时,很多免疫学实验的基本原理都是相似和相通的,在理论课程教学的时候,可适当增添免疫学实验的拓展内容;结合开展的免疫学实验,让学生对免疫学实验体系有更系统的认识,达到“举一反三”、“触类旁通”的效果。除了免疫学基础实验以外,以“抗原抗体反应”为核心的生物医学实验有很多,诸如单克隆、多克隆抗体的制备,免疫印迹与免疫荧光,免疫共沉淀等;对于生物学和医学研究生来说,这些技术与方法与科研工作的完成是息息相关的,对于有条件的院校,可以开展相关实验及配套理论讲解。
五、完善考核方式
考核是教学过程中的必要环节,是检验教学质量的重要方法。考核评价可以更好地激励学生学习,同时可以让教师找到在教学中的不足之处,加以改正与完善,为以后的教学打下良好的基础。我校现行的免疫学考核制度主要是以笔试体现的理论成绩为主,这种评价方式比较机械与片面。因此,我们应积极寻求多样化的考核制度,如增加动手能力的考核、开放性问题的考核,可增加学生进行科研专题的汇报与讨论,或者进行实验操作与结果分析,这些考核方式可从全面、综合素质来评价学生,提高学生的学习能力与综合素质,避免培养“死读书,读死书”的研究生。总之,免疫学教学改革是促进学科发展、改善教学质量的必然要求。只有我们在教学内容、教学方法及教学考核等方面深入改革,充分调动学生的主观能动性,同时老师做好合理的引导,加强对学生创新能力、实践能力和思考能力的培养,增强教学双方的互动和联系,才能更有效地提高免疫学的教学质量,为生物医药事业发展培养更多具有良好职业素质的新型技能型人才。
参考文献:
[1]张力.推动教育事业科学发展的指针———深入学习贯彻关于教育的重要论述[N].中国教育报,2013,9(10):10.
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[3]刘延东.深化高等教育改革走以提高质量为核心的内涵式发展道路[J].中国高等教育,2012,(11):3-9.
(一)教学定位模糊。目前,有些高职院校对口生的基础课程与本科院校学生的基础课程开设的学期、理论课课时数、实验课课时数等基本相同,没有专门针对高职护理专业对口生医学基础课量身定制的教学模式,专业基础课的基础性、服务性、应用性体现不充分,造成教学整体效果不好,教学质量低。因此,在基础医学课的教学中,教师应该明确教学定位,即为社会培养出具有自主学习能力和适应环境能力、熟练的护理技能、良好的沟通水平的高端技能型护理专业人才。
(二)教学方法不当。“病原生物与免疫”是一门抽象难学的课程,学生会觉得枯燥,不想学,由此导致教师不知道该如何教,最终形成一种恶性循环。如果教师为完成教学内容而满堂灌,就会造成教师讲的越多,学生学到的越少;如果教师讲得面面俱到,重点未突出,难点未讲透,学生就会感觉模糊不清,并且容易使课堂教学死气沉沉。因此,找出适合学生的教学方法势在必行。
(三)理论教学与实验教学相脱节。理论教学与实验教学应该是统一的、互相依托和互相促进的,但是,在很多高职院校,二者往往是脱节的。传统的教学模式基本上都是先讲述理论知识,再进行实践项目,目前,多数高职院校“病原生物与免疫”理论课时数多,实验课时数偏少,导致理论教学和实验教学衔接不好,从而影响了学生的学习效果。
(四)考核方式单一。很多高职院校的考核方式依旧采用试卷形式,且考试一般在学期末举行,学生考试的结束也意味着本门课程学习的结束,对于考试前和考试中存在的教学问题,教师和学生无法进行交流,教师从学生那里得不到有效的反馈信息,导致教学效果得不到质的飞跃,因此,要全面地评价教学效果,就要从日常教学,考核的内容、形式等方面进行改革,制定出一套切实可行的、能充分发挥考试功能并实现高职教育教学目的的考核制度。
二、“病原生物与免疫”课程教学改革措施
(一)课程章节课时分配的改革。免疫学是研究免疫系统的结构与功能、免疫应答的过程与机制以及在疾病防治诊断中的应用的一门科学。它对疾病的预防起着至关重要的作用,学习免疫学能够使学生在临床工作中具有独立的工作能力和思考能力。因此,应该增加免疫学的课时数。80%的临床疾病都是由于病原微生物感染所引起的,病原生物是引起疾病的重要因素,因此,应该了解病原生物引起疾病的原因、机理机制、常见疾病及防治原则,再结合临床实际及护理专业特点,强化护理学生在护理过程中的注意事项,使学生职业能力得到提高。因此,我们增加了微生物的课时数。
(二)理论课结构比例的改革。
1.删除临床已经不用的内容。例如:“病原生物与免疫”课程教材中依旧有检测临床疾病的旧方法,对这部分内容可予以删减。
2.减少临床上比较少用或者未涉及的知识点。教学重点应该落实在实用性上,强调理论知识的实用性。例如:细胞因子这部分不需要讲得面面俱到,只需要讲授细胞因子的基本作用即可。
3.重组各章节内容。免疫学是非常抽象的一部分内容,学生对细菌、病毒、寄生虫没有一个基本概念上的认识,多数学生听不懂,理解不了。因此,我们将课程内容的先后顺序进行了调整,先讲细菌总论、病毒总论、寄生虫总论,在学生对抗原有了一个基本的认识之后,再讲免疫学,这样有利于学生理解抗体、补体等抽象的知识点。
(三)实验课结构比例的改革。“病原生物与免疫”这门实验课程的主要目标是培养学生的无菌意识和无菌操作技术。实验课课时少,不利于学生无菌观念的强化和无菌操作习惯的养成,因此,应增加实验课的学时。我们将微生物学的实验由两个学时增加到六个学时,让学生观察房间角落、自己手上的细菌等,使学生认识到细菌无处不在,无孔不入。
(四)教学方法的改革。教学方法的改革非常必要,对于不同的教学章节内容,采取不同的教学方法与手段,不仅能满足学生今后学习专业知识的需求,还能提高学生的积极性和创造性,取得较好的教学效果。通过各种教学方法,如病例教学法、PBL教学法等多媒体教学法,组织学习兴趣小组或基础知识技能竞赛等,提高护理学生学习医学基础课的兴趣,使其在学习中潜移默化地实现“要我学”到“我要学”的转变。
(五)考核方式的改革。为了能够比较全面、客观地考核学生的学习效果,“病原生物与免疫”课程采用多元评价的方法,即卷面成绩60%+平时考勤和平时作业20%+实验考勤和实验报告20%=100%,其中,实验考核是检验学生掌握实验技术的重要手段,这种考核手段更能促进学生牢固掌握实验的基本原理和操作,也改变了一部分学生认为实验课是理论课附属的观念,提高了学生对实验课的重视程度,使学生的知识水平、能力水平、素质水平得到全面提高。
三、“病原生物与免疫”课程教学改革的意义
1 把握全局,注意激发学生学习兴趣
医学免疫学第一章的内容为绪论,在整个免疫学教学过程中起到举足轻重的地位,讲好了可以在很大程度上影响学生对整个免疫学的学习情绪。托尔斯泰说过:“成功的教学所需的不是强制,而是激发学生的学习兴趣”。兴趣是最好的老师,是激发学生自主性学习的内在驱动力。人们只要对某种事物产生兴趣,就会乐此不疲地学习。因此,笔者在首次授课时有目的、有针对性的事先准备数个分别在预防、诊断和治疗方面具有代表性的问题,比如为什么在日常的生活中大家需要接种疫苗,通过多次接种后为什么可以预防相应病原体的感染?同学们在以往的体检中“乙肝两对半”的检测代表的是什么含义,其阴阳性有何意义?再有为什么个别同学在食堂打饭时不买虾或螃蟹等我们大家均喜好的美味?通过以上数个例子使得同学们对免疫学在临床实践的实用性产生浓厚的兴趣,迫切通过在往后各章节的学习找寻答案。在接下来的免疫学课程教学中除要坚持系统性和完整性之外,在首次授课时注意把握全局,进行免疫学的概要介绍,使同学掌握免疫学知识体系的总体框架,在初步了解机体免疫系统的基本组成同时,认识到免疫应答可分为固有免疫与适应性免疫两大类,这二者是相辅相成、密不可分的。适应性免疫又根据参与的细胞类型和效应机制的不同分为B细胞介导的体液免疫应答和T细胞介导的细胞免疫应答两种类型,通过树枝状总体框架结构的介绍,让同学在随后的学习过程中始终把握这一全局观,进行扩展和深入,起到提纲挈领,化繁为简,事半功倍的效果。
2 充分利用现代化教育手段,提高教学效果
随着科技的进步,计算机的普及,通过应用多媒体课件辅助教学成为常态,如何充分利用好该教育手段,提高教学效果,确是一个需花费大量精力思考的过程。多媒体课件是将动画、图像、声音等形式结合在一起,以清晰、生动的画面将抽象的问题以动画的形式表现出来,使抽象复杂的内容简单化。这一手段使教学过程变得生动、直观、易于理解,减少信息在大脑中的加工转换过程,充分表达教学意图,激发学生的学习兴趣,帮助学生更好地理解所学内容。免疫学中较多内容前后联系紧密,其机制复杂而抽象,如果仅是通过简单的线条图进行口述讲解,学生往往会感到抽象,理不出头绪。笔者在制作免疫学多媒体课件时,通过多种手段把这些过程制成动画,或采用英文原版书配套的flas以及在互联网上下载一些形象生动的机制图,将这些元素重新整合,力求使讲授内容更生动活泼,更形象具体化,更容易为学生所理解和接受。例如:在讲解到淋巴结的功能时,如果只是根据教材从头到尾将功能叙述一遍,学生常难以理清其发生部位及相互关系,甚至感到茫然。通过多媒体动画演示,能够清楚地显示T、B淋巴细胞如何以淋巴结作为免疫应答发生的场所进行应答:即抗原通过什么途径进人淋巴结,APC在何处捕获、处理抗原,并提呈给Th细胞,效应性T细胞到何处发挥效应,以及效应性Th细胞如何协助B细胞活化,进而产生抗体。该动画从时间与空间等几个方面描绘了T、B细胞应答的过程,提醒同学们通过动态的观点去理解问题,并使复杂的过程变得一目了然,能有效地将前后知识有机的联系在一起,极大地激发了学生学习外周免疫器官淋巴结的兴趣,既降低了教学难度,又使学生对教学内容记忆深刻,对学生掌握淋巴结的功能来说,起到了事半功倍的效果。
3 合理运用多种教学方法,灵活教学
医学免疫学教学的困难之处是其理论深奥,机理复杂,专业知识横向面广、纵向面深,相互交叉形成复杂的网络知识结构。长期以来“填鸭式”、“灌输式”的教学方法,使初次接触者难以掌握其基本知识和理论。要想让学生理解这些错综复杂的免疫学知识,把握住根本,可根据教学内容合理运用多种教学方法,通过灵活教学提高教学效果。
采用启发式的教学方法,着重激发学生的兴趣和探究激情,引导学生探究和体验知识的发生过程,还原本来的科学思维活动,使由单纯讲授知识本身转向同时启发学生获得知识的方法和科学思维方法,在医学免疫学教学的过程中有意识地前后多联系、多引导,适时提出问题,让学生带着问题去学习,而不是教师直接向学生传授“答案”。这样才能使学生的求知欲由潜伏状态转入活跃状态,才能充分地调动学生思维的积极性和主动性,从而达到理想的教学效果。例如在讲“超敏反应”前,先对一些日常生活中常见而不知其机理的现象进行提问:为什么有的同学吃海鲜后会腹痛、腹泻?为什么给不同血型的患者输全血后会发生输血反应?为什么右眼贯通伤后需及时摘除,否则左眼也会发炎?应该如何进行防治?这些启发性提问方式会非常有效地激发学生的好奇心,使他们带着问题进入新内容的学习,迫切地探知这些现象背后的奥秘。同时也引导学生整合、运用所学过的知识,去分析、阐明现象的本质,从而使他们从感性认识上升为理性认识。
讨论式教学则可以增强学生综合分析能力。由于医学免疫学抽象深奥而且逻辑性强,较难理解,为此笔者在每次课结束前预留部分时间,对已学知识提出问题,在课堂内进行针对性讨论,拓宽学生思考问题的思维,提高综合分析问题的能力,从而更有利于学生理解、记忆、掌握。例如在学习完“免疫应答”后,布置一道综合讨论题,“细菌感染人体后如何引起细胞免疫应答,详述其过程?”由于教材中没有现成的答案,需要同学们去查阅相关文献并结合在基础免疫学所学的内容去思考、分析,然后在课堂上进行集中讨论。针对同学们的答案,教师逐一分析讲解,指出答案的立论依据,分析其优缺点。通过这种教学模式,让学生主动参与到教学过程中,激发学生去思考、学习,从而提高了学生分析解决问题的能力。
教师灵活采用启发式、讨论式等多种形式的教学方法,通过问题设计、思维引导、双向交流的形式,鼓励学生运用基础性知识展开联想,各抒己见,集思广益,有效地调动了学生学习的积极性,促进了学生积极思考,激发了学生的潜能,通过师生互动、双向交流的形式,鼓励学生质疑批评和发表独立见解,教学生独立学习和思考问题的方法,逐渐将学生引入“会
学习”的境界,对于培养学生主动获取知识、分析问题和解决问题的能力,培养学生创新意识、激活学生创新思维起到了积极的作用。
4 紧密联系临床,构建通往临床的桥梁
医学免疫学虽然是一门医学基础课,但其内容与临床各学科联系尤为紧密,归根结底还是要为临床课程服务,要与临床相结合。在教学中,应注重在讲授免疫学各章节时适时与临床实践、与自身机体相结合,使学生认识到学习免疫学理论知识的重要意义,既有利于激发学生的求知欲,又为以后走上临床岗位打下基础。例如,讲到“补体激活的经典途径”时,可以结合临床上异型输血所导致的溶血现象进行讲授;当讲到“异嗜性抗原”这一知识点时,可联系临床上A群溶血性链球菌感染机体所导致的肾小球肾炎或心肌炎;针对“各类免疫球蛋白的生物学特性”这一知识点,提问为什么血清中检出IgM提示新近发生感染,并且可用于感染的早期诊断;而对于“细胞因子各论”的教学,提出为什么粒细胞巨噬细胞集落刺激因子可用于肿瘤化疗后的辅助治疗,其机制是什么等与临床联系紧密的例子。由此,使教学变得不再枯燥乏味,同学们在课堂上积极思考、讨论,通过联系以往所学知识给出相应答案,也许有些想法过于简单或机械,但是可以明显地感受到同学们勤于思考、勇于探索的热情,不仅极大提高了学生的学习积极性,而且还启发研学生用理论知识去解决临床问题。医学免疫学其内容相对枯燥抽象,其知识环环相扣、难以理解,通过联系临床教学可以加强学生对基本理论的掌握,同时相关临床内容本身又是对教材的说明和补充,临床实例具有鲜活的真实性,可以极大地吸引学生的注意力,调动起学生的学习热情。通过临床实例分析,会对学生产生强化和巩固基本知识的作用,还能培养学生综合分析能力和逻辑推理能力。
5 精选实验教学内容。加强动手能力的培养
关键词:酶联免疫吸附分析 综合性实验 教学
中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(a)-0149-02
食品分析是食品科学与工程专业重要的专业基础课程之一。食品分析实验课是食品分析教学的重要组成,是锻炼学生实验操作能力,分析解决问题能力的重要教学途径之一。酶联免疫吸附分析(ELISA)技术涉及有机化学、食品化学、生物化学和免疫学等综合知识内容,在食品分析学中开展ELISA综合性实验,不仅利于提高教学质量,而且能锻炼学生综合技能运用能力。
1 ELISA综合实验在教学中开展的意义
酶联免疫吸附分析技术是一种固相免疫分析方法,因其具有灵敏、快速、特异性强等特点,迅速发展,在食品安全检测领域应用越来越广泛,成为食品中小分子有害因子主要的快速筛查技术手段[1]。目前,对于食品中的农药、兽药残留,生物毒素,致病微生物等有害物质的分析,市面上已有商品化的ELISA试剂盒[2]。但本科教学极少开展ELISA教学,学生对其原理和操作了解较少,缺乏实验机会,相关知识的理解主要停留在理论教学水平。在食品专业开设ELISA实验课程,已成为一项非常必要的实验教学内容。有助于帮助学生学习对相关知识点的学习及掌握,提高学生对生物分析技术的认识,了解免疫分析技术在食品安全领域应用的优势及重要性,并锻炼学生动手能力,培养学生的综合素质。
2 ELISA实验的原理
ELISA技术是用酶标记的抗原或酶标记的抗体为主要试剂,通过复合物中的酶催化底物呈色反应来对被测物进行定性或定量的一种免疫分析方法[3]。其原理是把抗原或抗体结合到某种固相载体表面,并保持其免疫活性,在测定时,将受检样品(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应,形成抗原抗体复合物,用洗涤的方法使固相载体上的抗原抗体复合物与其他物质分开,最后结合在固相载体上的酶量与样品中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化变为有色产物,通过定性或定量分析有色产物即可确定样品中待测物质的含量[4-5]。目前ELISA 的分类方法众多,主要技术类型有双抗体夹心法、间接法、捕获法、竞争法。在食品安全检测领域,竞争法为主要类型[6]。检测原理示意图见图1。
3 实施过程及具体实验步骤
根据笔者的教学经验,该综合性实验约需教学时数,10~12学时,具体操作过程如下。
(1)带教老师讲述ELISA的原理,应用及注意事项。
(2)通过观看酶联免疫吸附实验操作视频,了解整个实验流程及操作要点。
(3)将学生分组,每组3人,开展ELISA综合实验。
(4)实验操作结束,带教老师与学生共同讨论分析实验结果。
具体的实验操作步骤如下:
以测定牛奶和鱼肉中的氯霉素为例,采用酶标抗原的直接竞争法,介绍本实验具体实验步骤。
(1)包板:将抗体用包被液稀释一定的倍数,加入96孔酶标板中,100 μL/孔。37 ℃孵育,过夜。
(2)封板:洗板两次,加入封闭液120 μL/孔,37 ℃孵育,3小时。
(3)样品前处理:封板时,分别对样品牛奶和鸡肉进行前处理。
(4)烘干:将封闭好的板倒掉封闭液,37℃烘干。
(5)加样:加标准品/样本50 ?L/孔,然后加入酶标记物50 ?L/孔,再振荡混匀,用封板膜盖板,37 ℃条件下反应30 min。
(6)显色:洗板4~5次,每次浸泡30s,拍干。每孔加入底物缓冲液50 ?L,再加底物液50 ?L,轻轻振荡混匀,37 ℃或室温环境避光显色10 min。
(7)测定:每孔加入终止液50 ?L,轻轻振荡匀,设定酶标仪于450 nm处测定吸光度值。
(8)结果判定:以标准品百分吸光率为纵坐标,以氯霉素标准品浓度(ng/mL)的半对数为横坐标,绘制标准曲线图。将样本的百分吸光率代入标准曲线中,从标准曲线上读出样本所对应的浓度,乘以其对应的稀释倍数即为样本中氯霉素实际浓度。
4 结语
ELISA实验是一个综合性实验,涉及到有机化学,食品化学,生物化学以及免疫学等方面的相关知识。因此,学生通过本实验,可以取得以下效果:(1)巩固理论知识,加强对相关知识的理解,并对该技术在食品安全检测领域的重要性有一定的认识。(2)结合视频及具体实验操作,了解整个实验的操作流程。(3)学生之间分组进行实验,加强相互协作及团队意识。
在食品科学与工程、食品营养、食品质量与安全、生物工程等专业的食品分析实验课中,我们为部分同学开设了ELISA综合实验,检测过的对象包括氯霉素、盐酸克伦特罗、三聚氰胺、和孔雀石绿等。本实验内容丰富充实,实验现象生动有趣,深受学生的欢迎。
参考文献
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