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1997年教育部正式批準(zhǔn),在高等院校設(shè)立生物技術(shù)專業(yè),并于1998年頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》,規(guī)范了生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、主要課程和學(xué)制。專業(yè)課程包括微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、分子主要生物學(xué)及基因工程、細(xì)胞工程、微生物工程和生物化學(xué)工程,涵蓋了生命科學(xué)和生命工程的基本知識(shí)和技能,并以此構(gòu)成了生物技術(shù)專業(yè)課程的基本框架。醫(yī)學(xué)院校是醫(yī)學(xué)生物技術(shù)人才培養(yǎng)的重要基地,臨床醫(yī)學(xué)也是醫(yī)學(xué)生物技術(shù)應(yīng)用的主戰(zhàn)場(chǎng),醫(yī)學(xué)生物技術(shù)與臨床醫(yī)學(xué)相互依存、相互促進(jìn),缺少基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能的生物技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生,在未來(lái)的實(shí)際工作中不能很好地滿足醫(yī)藥領(lǐng)域的科研及創(chuàng)新要求。這就提示我們,在醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)臨床醫(yī)學(xué)課程,有著迫切需要和實(shí)際意義。我校生物技術(shù)專業(yè)自招生之初就開設(shè)了臨床醫(yī)學(xué)課程。生物技術(shù)專業(yè)有了臨床醫(yī)學(xué)的指引,人才培養(yǎng)基礎(chǔ)更加扎實(shí),方向更加明確。同時(shí),具有一定臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)的生物醫(yī)學(xué)人才,能夠更好地將自身優(yōu)勢(shì)輻射到傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)專業(yè)上,為臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新視野,開拓新思路,注入新的活力。醫(yī)學(xué)生物技術(shù)已經(jīng)在臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展中發(fā)揮了革命性的作用,如基因工程藥物和疫苗、單抗導(dǎo)向藥物、人工血液代用品等已廣泛應(yīng)用于癌癥、傳染性疾病和一些遺傳性疾病治療。同時(shí),許多臨床新問題、老難題,也越來(lái)越多地依賴于生物技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)疾病的基因定位、組織工程、干細(xì)胞研究方面也都取得了重要成果。顯然,醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)臨床醫(yī)學(xué)課程既是生物技術(shù)學(xué)科發(fā)展的需要,也是臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要。
2醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀和問題
2.1課程體系和教學(xué)內(nèi)容完全照搬臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科教育
課程體系和教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)目標(biāo)的直接反映,是培養(yǎng)人才素質(zhì)、提高教學(xué)質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容,應(yīng)該緊貼生物技術(shù)專業(yè)實(shí)際需求,有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)置。然而,目前大部分醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容完全照搬臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科教育,將內(nèi)科、外科、??平虒W(xué)內(nèi)容按照病因、臨床表現(xiàn)、病理、診斷、治療、預(yù)防等毫無(wú)取舍地灌輸給學(xué)生,呈現(xiàn)教師教學(xué)無(wú)特色、無(wú)重點(diǎn)、無(wú)思路,學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)方向、無(wú)興趣的狀態(tài)。這與學(xué)科設(shè)置初衷和社會(huì)人才需求脫節(jié),不能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力,沒有達(dá)到預(yù)期效果。
2.2課程目標(biāo)不明確,考核要求不嚴(yán)格
目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校對(duì)生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)不夠重視,沒有真正意識(shí)到臨床醫(yī)學(xué)對(duì)該專業(yè)學(xué)生今后發(fā)展的重要意義。醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)課程目標(biāo)應(yīng)該是:使學(xué)生具有一定臨床思維,了解臨床醫(yī)學(xué)前沿和需要,并能在醫(yī)學(xué)發(fā)展和臨床需求中找到生物技術(shù)的落腳點(diǎn)、發(fā)力點(diǎn),運(yùn)用所掌握的生物技術(shù)理論知識(shí)和技能,從事相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā),最終為醫(yī)學(xué)問題的解決開辟新思路、提供新方法。但是目前醫(yī)學(xué)院校對(duì)于生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)課程目標(biāo)認(rèn)識(shí)比較模糊,在教學(xué)過程中需要學(xué)生掌握哪些內(nèi)容、掌握到什么程度沒有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)。考核過程較為敷衍,甚至沒有考核,使臨床醫(yī)學(xué)課程開設(shè)存在“雞肋化”的危險(xiǎn)。
3醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容
醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng),在強(qiáng)調(diào)基本素質(zhì)共性的基礎(chǔ)上,應(yīng)該有不同的培養(yǎng)類型和專業(yè)方向。醫(yī)學(xué)生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容必須體現(xiàn)職業(yè)生涯發(fā)展目標(biāo),尊重學(xué)生多樣性選擇。目前的教學(xué)內(nèi)容和課程體系不能完全符合專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)需要,不能完全適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展需要,不能完全考慮到多樣化、個(gè)性化、專業(yè)化,因此有必要對(duì)醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。
3.1緊貼實(shí)際,重點(diǎn)突出
臨床醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),在課程設(shè)置上除了要整體介紹臨床醫(yī)學(xué)概況外,重點(diǎn)是要篩選出能夠體現(xiàn)生物技術(shù)學(xué)科發(fā)展價(jià)值以及與生物技術(shù)知識(shí)有交集的內(nèi)容,體現(xiàn)出醫(yī)學(xué)生物技術(shù)特色和資源優(yōu)勢(shì),如臨床診斷的新方法,基因診斷、基因治療技術(shù)在腫瘤及其他疾病中的應(yīng)用等;而疾病的臨床表現(xiàn)、物理診斷及常規(guī)治療方法等內(nèi)容應(yīng)該淡化。這樣才會(huì)貼近生物技術(shù)專業(yè)實(shí)際,更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,避免浪費(fèi)學(xué)生有限的精力。
3.2以臨床問題為向?qū)?,以臨床難點(diǎn)為突破
醫(yī)學(xué)生物技術(shù)發(fā)展動(dòng)力就是臨床問題。醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的發(fā)展已為我們解決了一個(gè)又一個(gè)醫(yī)學(xué)難題,開辟了新思路,提供了新方法,已有很多成熟的、新興的生物技術(shù)應(yīng)用于臨床實(shí)踐。因此,應(yīng)將目前臨床上亟待解決的問題和需要突破的難點(diǎn)貫穿在教學(xué)中,引起學(xué)生的思考和學(xué)習(xí)興趣,從而更好地把生物技術(shù)和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合起來(lái)。
3.3著眼前沿,廣泛涉獵
生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新和發(fā)展。臨床醫(yī)學(xué)的最前沿往往與生物技術(shù)的發(fā)展密不可分,因此要把臨床醫(yī)學(xué)中最新的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)引入教學(xué)中,讓學(xué)生體會(huì)醫(yī)學(xué)生物技術(shù)對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要性,增強(qiáng)榮譽(yù)感和使命感。同時(shí),臨床醫(yī)學(xué)不斷進(jìn)展的案例也是很好的教學(xué)事例,讓學(xué)生了解前輩們是如何發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,并推動(dòng)醫(yī)學(xué)科學(xué)向前發(fā)展的。但也要照顧到醫(yī)學(xué)發(fā)展的冷門分支,給學(xué)生拾遺補(bǔ)缺的機(jī)會(huì),在大家忽視的老問題上做出新文章。
4醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)模式
生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)模式應(yīng)該有別于臨床醫(yī)學(xué)專業(yè),要更加突出多樣性、靈活性和自主性,最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,將課程的作用發(fā)揮到最大化。
4.1課堂教學(xué)與課外教學(xué)相結(jié)合,選修和必修相結(jié)合
壓縮課堂教學(xué)時(shí)數(shù),將教學(xué)主戰(zhàn)場(chǎng)放在課外,把更多的時(shí)間交給學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。增加選修課數(shù)量,鼓勵(lì)學(xué)生選擇自己感興趣的方向進(jìn)行探索。生物技術(shù)專業(yè)將來(lái)不從事臨床醫(yī)療工作,對(duì)臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是有重點(diǎn)和有取舍的,這個(gè)選擇權(quán)不應(yīng)掌握在教師手中,而應(yīng)留給學(xué)生。讓學(xué)生在課外通過文獻(xiàn)查閱、學(xué)術(shù)會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)交流等多種形式,學(xué)習(xí)對(duì)未來(lái)職業(yè)發(fā)展有幫助的醫(yī)學(xué)知識(shí)。
4.2大師進(jìn)講堂,將導(dǎo)師范圍擴(kuò)展至臨床學(xué)科
師資隊(duì)伍建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)體系改革的關(guān)鍵。目前生物技術(shù)專業(yè)臨床醫(yī)學(xué)師資結(jié)構(gòu)中,中級(jí)職稱教師比例偏高,真正的大師偏少。應(yīng)該把臨床醫(yī)學(xué)的“大腕”請(qǐng)進(jìn)講堂,因?yàn)樯锛夹g(shù)專業(yè)的導(dǎo)師往往更重視具體的新技術(shù)、新方法,而對(duì)臨床醫(yī)學(xué)前沿需求知之甚少,缺少宏觀思路和頂層設(shè)計(jì)。這些可由臨床導(dǎo)師很好地補(bǔ)充,他們?cè)R床數(shù)十年,對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展、治療的難點(diǎn)要點(diǎn)有更全面、深入的認(rèn)識(shí)。要鼓勵(lì)學(xué)生參與到臨床導(dǎo)師的科研課題及科技創(chuàng)新活動(dòng)中,使其不僅對(duì)原有理論知識(shí)和技術(shù)有更清晰的認(rèn)識(shí),還鍛煉了臨床科研思維能力;使學(xué)生能更準(zhǔn)確地把握現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的脈搏,找到自己感興趣、能鉆研、有出路的研究方向,對(duì)未來(lái)職業(yè)發(fā)展進(jìn)行合理的規(guī)劃。
4.3啟發(fā)為主,傳授為輔
生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生將來(lái)主要從事科研工作,應(yīng)該是臨床醫(yī)生的益友良師。其臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)不應(yīng)以傳授方式為主,而應(yīng)采取引導(dǎo)、啟發(fā)的方式,加入討論及案例教學(xué),讓學(xué)生自己思考問題,用專業(yè)特長(zhǎng)來(lái)分析問題、解決問題。強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力培養(yǎng),在教學(xué)環(huán)節(jié)中啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自由學(xué)習(xí)。在教學(xué)方法和教學(xué)手段改革中,堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際、基礎(chǔ)聯(lián)系臨床的教學(xué)理念,強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程的“四結(jié)合”:密切結(jié)合科研,密切結(jié)合臨床,密切結(jié)合實(shí)踐,密切結(jié)合新進(jìn)展。
4.4考核評(píng)價(jià)與教學(xué)目的相統(tǒng)一
所謂生物醫(yī)學(xué),顧名思義就是將電子學(xué)的知識(shí)和生物學(xué)的相關(guān)知識(shí)以及醫(yī)學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行融合的一種新的學(xué)科領(lǐng)域[1]。然而,在生物醫(yī)學(xué)的研究過程當(dāng)中,由于生物醫(yī)學(xué)的學(xué)科本身具有很高的準(zhǔn)確性和和精準(zhǔn)性要求,因此,微電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)當(dāng)中得到了廣泛的運(yùn)用。
一、生物醫(yī)學(xué)傳感器
在生物醫(yī)學(xué)中,生物體在通常情況下都會(huì)具有相應(yīng)的生命跡象、生命性質(zhì)和生命狀態(tài)以及生命的成分,并且通過一定的變量表現(xiàn)出來(lái),而生物醫(yī)學(xué)傳感器就是把生物體的這些相關(guān)的特征通過電子設(shè)備的轉(zhuǎn)化,將這些信息成為一種函數(shù)關(guān)系,并通過函數(shù)關(guān)系將這些信息表現(xiàn)在電子設(shè)備當(dāng)中[2]。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,主要的醫(yī)學(xué)傳感器主要分為以下幾種,首先是電阻式的生物醫(yī)學(xué)傳感器,其次還有電感式的醫(yī)學(xué)生物傳感器,此外還有電容的醫(yī)學(xué)生物傳感器,除此之外還包括熱電式的生物醫(yī)學(xué)生物傳感器,除了以上的四種傳感器外,常用的醫(yī)學(xué)傳感器還有光電生物醫(yī)學(xué)傳感器和生物傳感器等等。在生物醫(yī)學(xué)的傳感器的發(fā)展當(dāng)中,集成化和微型化的發(fā)展方向是傳感器發(fā)展的比較主要的趨勢(shì)。這種微型化和集成化的特征能夠使生物醫(yī)學(xué)在最大程度上實(shí)現(xiàn)測(cè)量的精確化,甚至可以將這種精確度帶入到分子和原子的水平和高度,使生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展步入空前繁榮的發(fā)展階段。在傳感器的發(fā)展過程當(dāng)中,生物醫(yī)學(xué)傳感器的前進(jìn)軌跡主要有四種基本的方向,首先就是將無(wú)機(jī)物作為研究材料從而進(jìn)行的研究;其次是在對(duì)生物傳感器研究的過程當(dāng)中,根據(jù)有、無(wú)機(jī)物自身的長(zhǎng)處從而對(duì)有、無(wú)機(jī)物材料進(jìn)行融合的傳感器的研究;再次,為了使傳感器在使用的過程當(dāng)中能夠保證自身的精確度,智能化技術(shù)的傳感器也是經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到生物醫(yī)學(xué)當(dāng)中的[3]。最后,在生物傳感器的運(yùn)用過程當(dāng)中,將納米技術(shù)和微電子技術(shù)相融合的傳感器技術(shù)進(jìn)行研究,也是傳感器在未來(lái)發(fā)展當(dāng)中經(jīng)常會(huì)遇到的。生物醫(yī)學(xué)傳感器如下圖所示。
二、植入式電子系統(tǒng)
除此之外,植入式電子傳感器也是在生物醫(yī)學(xué)當(dāng)中經(jīng)常會(huì)遇到的微電子技術(shù)。由于人體的很多生物特征都是在人體的內(nèi)部才能夠發(fā)現(xiàn)的,因此,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,也需要在人體的內(nèi)部植入一定的電子設(shè)備,從而能夠顧實(shí)現(xiàn)對(duì)人體內(nèi)部的生命特征和醫(yī)學(xué)中所需要的其他的人體內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,并根據(jù)測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人體疾病的判斷,并相應(yīng)對(duì)人體的疾病進(jìn)行治療。在這種情況下,植入式電子系統(tǒng)就開始在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,在通常的情況下,可以采取多種方法對(duì)人體內(nèi)植入一些植入式的微電子系統(tǒng),最常見的是將沒有任何毒性的材料植入病人的身體內(nèi),值得注意的是這種材料能夠不會(huì)與生物具有相斥性[4]。
在生物醫(yī)學(xué)微電子技術(shù)的研究當(dāng)中,與植入性電子系統(tǒng)相關(guān)的主要技術(shù)有以下幾種情況。第一種情況是對(duì)植入式電子系統(tǒng)的天線進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù),這種技術(shù)主要是針對(duì)將天線進(jìn)行微型化處理的問題的技術(shù)。第二種情況是對(duì)射頻電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù)研究,這種技術(shù)主要是為了針對(duì)生物體的體內(nèi)和體外之間的通信環(huán)節(jié)所進(jìn)行的技術(shù)。第三種技術(shù)主要是低功耗植入式集成電路的生物醫(yī)學(xué)微電子技術(shù),這種技術(shù)主要是針對(duì)一些電子設(shè)備在生物體內(nèi)由于長(zhǎng)時(shí)間的工作,會(huì)給人體產(chǎn)生過多的熱量,從而影響到生物體健康的一種技術(shù)。第四種情況是指為生物體內(nèi)的電子系統(tǒng)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的能量的生物技術(shù),這個(gè)技術(shù)主要是針對(duì)植入式電子設(shè)備需要能量的供給進(jìn)行設(shè)計(jì)并運(yùn)用的。第五種情況就是對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)備的微弱的電子信號(hào)進(jìn)行捕捉的技術(shù),由于人所處的環(huán)境是十分復(fù)雜的,所以有時(shí)候很難捕捉到植入式微電子設(shè)備的信號(hào),因此,在這種情況下,就需要采用這種對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行捕捉的技術(shù)。最后一種技術(shù)是對(duì)微電子植入技術(shù)進(jìn)行封裝的一種技術(shù),通過對(duì)微電子植入技術(shù)進(jìn)行封裝,從而實(shí)現(xiàn)微電子設(shè)備在人體內(nèi)的健康運(yùn)轉(zhuǎn),并且不會(huì)對(duì)人體造成傷害。下圖為植入式電子系統(tǒng)圖。
三、生物芯片技術(shù)
生物芯片是最近幾十年才開始進(jìn)行廣泛使用的技術(shù)手段,二十世紀(jì)八十年代的時(shí)候,微電子技術(shù)取得了極大的發(fā)展,科學(xué)家將生物的活性分子和有機(jī)功能的分子通過裝配構(gòu)造一個(gè)微型的電子設(shè)備,在這種微型的電子設(shè)備內(nèi)部,包含了對(duì)生物體體內(nèi)的信息進(jìn)行收集的系統(tǒng),和對(duì)生物體內(nèi)的信息進(jìn)行處理的系統(tǒng)以及對(duì)生物體體內(nèi)的信息進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)。從二十世紀(jì)九十年代開始,經(jīng)過了十年的發(fā)展后,生物芯片的發(fā)展進(jìn)入了另外一個(gè)高度,在這個(gè)時(shí)候,生物芯片能夠?qū)Ω鞣N生物體進(jìn)行工作,除此之外,電子芯片甚至還可以對(duì)生物體的細(xì)胞以及生物體內(nèi)的軟組織的基因信息進(jìn)行讀取,因此,生物芯片在這時(shí)候甚至被形象地稱為“人體內(nèi)的小實(shí)驗(yàn)室”。在目前的社會(huì)當(dāng)中,生物芯片技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用,其中比較顯著的生物芯片是基因芯片,如下圖所示[5]。
結(jié)束語(yǔ):
隨著科技水平的不斷提高,微電子技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛地運(yùn)用,尤其是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)、植入式電子系統(tǒng)技術(shù)以及芯片技術(shù)等為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展注入了活力,促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);生物信息學(xué);教學(xué);實(shí)踐
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)47-0123-02
生物信息學(xué)(Bioinformatics)是在生命科學(xué)的研究中,以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的科學(xué),是一門新興的交叉學(xué)科。生物信息學(xué)針對(duì)生物學(xué)問題,發(fā)展各種算法及軟件,對(duì)迅速增長(zhǎng)的浩如煙海的核酸和蛋白質(zhì)序列進(jìn)行收集、整理、儲(chǔ)存、、加工等,目的在于通過生物信息學(xué)手段及分析,逐步認(rèn)識(shí)生命的起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì),破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語(yǔ)言,揭示生物體生理和病理過程的分子基礎(chǔ),為探索生命的奧秘提供合理和最有效的方法或途徑[1]。作為當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,生物信息學(xué)已成為介于生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿的重要學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室的每一項(xiàng)技術(shù),從簡(jiǎn)單的克隆、PCR到基因數(shù)據(jù)分析都需要在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用生物信息學(xué)的方法進(jìn)行處理。因此,對(duì)生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生而言,具備一定程度的理解和應(yīng)用生物信息學(xué)方法和技術(shù)的能力是十分必要的。
目前,國(guó)內(nèi)外許多高等院校相繼開設(shè)了生物信息學(xué)課程,我校也于2007年針對(duì)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)了此門課程。該課程不僅是一門新興的學(xué)科,而且學(xué)習(xí)難度大,理論課內(nèi)容相對(duì)枯燥,如何讓學(xué)生更好地掌握本門課程的內(nèi)容,是教師在教學(xué)過程中值得深思的問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生理解抽象理論知識(shí)的有力手段,在教學(xué)中顯得尤為重要,但由于開設(shè)專業(yè)的特殊性,生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直比較薄弱。本文對(duì)過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析,并針對(duì)問題結(jié)合《基因工程原理》課程以及自己的科研對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和教學(xué)方法上的改進(jìn),取得了一定的成效。
一、過去教學(xué)中存在的問題
(一)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)偏少
生物技術(shù)專業(yè)五年制生物信息學(xué)課程總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí),其中理論48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。生物信息學(xué)課程最主要的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生通過在線程序或利用生物信息學(xué)軟件來(lái)分析生物學(xué)問題的能力,有效解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足,實(shí)際操作時(shí)間少,解決實(shí)際問題能力較弱的問題。
(二)與其他課程聯(lián)系較少
生物信息學(xué)課程開設(shè)在生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)進(jìn)程的第6學(xué)期,此時(shí)學(xué)生已具備普通生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、基因工程原理等生命科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。但是,在生物信息學(xué)理論課和實(shí)踐課學(xué)習(xí)的內(nèi)容,如查閱的文獻(xiàn)、分析的目的則由授課教師自行指定,忽略了與其他課程的聯(lián)系,不利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)課的知識(shí)。
二、教學(xué)體系的改革和完善
(一)增加實(shí)驗(yàn)課教學(xué)學(xué)時(shí)
從2012年起,我校生物技術(shù)專業(yè)由五年制調(diào)整為四年制,同時(shí)在修訂教學(xué)進(jìn)程的時(shí)候?qū)W(xué)時(shí)調(diào)整為理論36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí),理論課結(jié)束后即為該內(nèi)容的實(shí)踐部分,以此增加學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。
(二)將基因工程原理實(shí)驗(yàn)課程與生物信息學(xué)實(shí)踐相聯(lián)系
在基因工程原理的實(shí)驗(yàn)中,我們把家蠅防御素基因作為目的基因,主要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:(1)目的基因的獲得:利用PCR技術(shù)擴(kuò)增已經(jīng)克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因;(2)pSK質(zhì)粒載體的小量制備;(3)目的基因與載體的酶切;(4)目的基因與載體的連接;(5)大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備;(6)重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化;(7)重組子的藍(lán)白斑篩選;(8)菌落PCR鑒定重組子[2]。
在學(xué)生對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉的基礎(chǔ)上,我們?cè)谏镄畔W(xué)的教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生提出問題:家蠅防御素基因現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀是怎樣的?PCR擴(kuò)增目的基因的過程中引物該如何設(shè)計(jì)?獲得陽(yáng)性重組子后我們?nèi)绾闻袛喃@得的插入序列就是目的基因呢?
針對(duì)這樣的疑問,我們結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整:(1)PUBMED獲取文獻(xiàn)信息:由學(xué)生通過PUBMED查找近五年發(fā)表的有關(guān)家蠅防御素基因研究的文獻(xiàn);(2)核酸序列分析:以家蠅防御素基因?yàn)閷?duì)象,分核酸序列的檢索、搜索開放閱讀框(ORF)、限制性酶切分析、引物設(shè)計(jì)、載體序列識(shí)別、核酸序列的比對(duì)、分子質(zhì)量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉(zhuǎn)換共8大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和學(xué)生實(shí)踐操作;(3)蛋白質(zhì)序列分析:同樣以家蠅防御素蛋白為對(duì)象,分蛋白質(zhì)序列檢索、蛋白質(zhì)序列比對(duì)、蛋白質(zhì)基本性質(zhì)分析(蛋白質(zhì)的氨基酸組成、分子量、等電點(diǎn)、親疏水性分析、跨膜區(qū)分析、信號(hào)肽分析)、蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)(蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè))共5大部分內(nèi)容進(jìn)行講解和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。
(三)以科研促進(jìn)生物信息學(xué)的教學(xué)改革
筆者所在課程組主要集中于功能基因組學(xué)的研究,涉及了功能基因的獲取、生物信息學(xué)分析、功能驗(yàn)證等方面的內(nèi)容。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中,參與到教師的科研課題中,學(xué)會(huì)運(yùn)用生物信息學(xué)所學(xué)知識(shí)實(shí)際解決科研問題。學(xué)生可自行完成從文獻(xiàn)的查閱、目的序列的獲?。ㄓ晒矓?shù)據(jù)庫(kù)獲得或?qū)嶒?yàn)室測(cè)序獲得)、基因序列的分析、理論推導(dǎo)氨基酸序列基本性質(zhì)的分析及結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測(cè)、系統(tǒng)發(fā)育分析,如有可能,學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證生物信息學(xué)分析的結(jié)果,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇感興趣的基因、蛋白進(jìn)行課程設(shè)計(jì)研究,實(shí)踐結(jié)束后學(xué)生將結(jié)果以論文形式提交給教師。
三、教學(xué)探索的成效
生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生的重要手段,在該門課程學(xué)習(xí)中有著舉足輕重的作用。在醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)生物信息學(xué)課程的教學(xué)中,立足于生物醫(yī)學(xué)視角的實(shí)踐教學(xué),以與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基因、蛋白質(zhì)等數(shù)據(jù)作為研究的主體,結(jié)合基因工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革生物信息學(xué)的授課內(nèi)容,有利于學(xué)生對(duì)專業(yè)課程知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。同時(shí),結(jié)合生物信息學(xué)研究前沿和自主科研課題成果,形成科研教學(xué)相融合的實(shí)踐性教學(xué),能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新能力。教學(xué)與科研形成相輔相成的互助關(guān)系,科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,明顯充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容,提升了教學(xué)水平和學(xué)生能力。在教學(xué)改革探索過程中,已有學(xué)生參與到課題組的科研工作中,利用所學(xué)的生物信息學(xué)知識(shí),通過指定題目或自主選題,順利完成畢業(yè)實(shí)習(xí)并發(fā)表了科研論文《印鼠客蚤線粒體COⅡ基因的克隆、序列測(cè)定和分子系統(tǒng)學(xué)分析》[3]、《美洲大蠊i型溶菌酶基因的克隆及其功能預(yù)測(cè)》[4]、《致倦庫(kù)蚊防御素基因的克隆與原核表達(dá)及蛋白純化》[5]、《德國(guó)小蠊致敏原Blag 2的Glu 233突變的分子對(duì)接研究》[6]、《伏馬菌素B1特異單鏈抗體的同源建模及分子對(duì)接模擬研究》[7]等,證明生物信息學(xué)課程教學(xué)改革切實(shí)可行。
參考文獻(xiàn):
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我校自2003年開辦生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以來(lái),根據(jù)醫(yī)科院校特點(diǎn),以為醫(yī)療和醫(yī)學(xué)研究服務(wù)為目的,培養(yǎng)能將醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合,從事醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)療電子儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)、操作和管理工作,并且能夠開展生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究的人才[1]。該專業(yè)主要學(xué)習(xí)生命科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息圖像傳輸、處理等有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)以及醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)知識(shí),設(shè)置的主干課程有:“電路原理”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“微機(jī)原理”“生物醫(yī)學(xué)傳感器”“醫(yī)療儀器原理”“信號(hào)與系統(tǒng)”“數(shù)字信號(hào)處理”“生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理”“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”等。另外憑借醫(yī)學(xué)院校的優(yōu)勢(shì)還開設(shè)了一些醫(yī)學(xué)方面的基礎(chǔ)課,生理學(xué)、人體解剖等。為了提高教學(xué)質(zhì)量,更好的達(dá)到教學(xué)效果,所開設(shè)的這些課程基本上都需要做實(shí)驗(yàn)演示,以增強(qiáng)形象性效果和形象性驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在大學(xué)教育中是必要手段。幾乎每門課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都需要用到各種各樣的電子儀器,主要包括示波器、信號(hào)發(fā)生器等。在傳統(tǒng)教學(xué)中基本上都是使用相對(duì)獨(dú)立、功能固定的電子儀器,不能夠隨意更改它們的結(jié)構(gòu)和功能。對(duì)于需要電子計(jì)算機(jī)之類的課程而言,一般都得配備幾十套教學(xué)儀器來(lái)供教學(xué)使用,這些儀器設(shè)備還需要不斷更新維護(hù),教學(xué)成本比較高。另外,在醫(yī)學(xué)院校對(duì)于和醫(yī)學(xué)相關(guān)的專業(yè)課程很多實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作比較困難,效果不理想。中國(guó)的醫(yī)學(xué)教育資源本身很緊張,另外醫(yī)院的設(shè)備多是大型設(shè)備,體積龐大,價(jià)格昂貴,操作使用復(fù)雜,臨床使用要求高,一般院校很難滿足大型醫(yī)療設(shè)備的教學(xué)使用需要。因此,在醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)中就出現(xiàn)很多問題,比如醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的人體生理參數(shù)采集等演示效果不好,所以,傳統(tǒng)的醫(yī)療儀器教學(xué)只能偏重于理論講解,不夠生動(dòng),即使有個(gè)別實(shí)驗(yàn)?zāi)>?其教學(xué)效果也不理想。在當(dāng)前學(xué)校經(jīng)費(fèi)較少的情況下,如果大量增加常規(guī)儀器、儀表的配置,學(xué)校財(cái)力難以支付。這樣容易造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想,對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新及實(shí)踐能力都有一定影響。隨著現(xiàn)代測(cè)試功能和計(jì)算機(jī)技術(shù)的密切結(jié)合,出現(xiàn)的虛擬儀器技術(shù)可以幫助我們克服一些硬件上不能解決的難題,彌補(bǔ)傳統(tǒng)儀器教學(xué)的不足。
2虛擬儀器在課程中的應(yīng)用
2.1虛擬儀器簡(jiǎn)介
虛擬儀器(VirtualInstrument,VI)是一種新興的儀器,一種功能意義上的儀器,在以通用計(jì)算機(jī)為主的硬件基礎(chǔ)上,由用戶自己設(shè)計(jì)定義虛擬的操作面板,測(cè)試功能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)[2]。其實(shí)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)為核心的儀器系統(tǒng)與電腦軟件技術(shù)的密切結(jié)合,將儀器裝入計(jì)算機(jī)。通過軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件融合,通過軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器中的由硬件電路完成的功能,利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制端,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能來(lái)管理儀器系統(tǒng),完成對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析處理等,可以多種形式輸出結(jié)果,少量的硬件模塊則為虛擬儀器的正常運(yùn)行提供信號(hào)I/O接口設(shè)備來(lái)完成不同要求的測(cè)試。虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器沒有的性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間短、開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn),具有很強(qiáng)的靈活開放性。不同領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師都借助虛擬儀器來(lái)解決工作與課題中的實(shí)際問題。所以,虛擬儀器自誕生以來(lái)就在測(cè)量、航空航天、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程教學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等世界范圍的眾多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用[3]。LabVIEW是美國(guó)NI(NationalInstrument)公司推出的一種基于圖形化編程的軟件開發(fā)工具,將功能強(qiáng)大的圖形化設(shè)計(jì)平臺(tái)LabVIEW與相關(guān)硬件結(jié)合應(yīng)用于教學(xué)上,能夠使傳統(tǒng)理論教學(xué)與實(shí)際有效結(jié)合,幫助學(xué)生完成從理論到實(shí)踐的學(xué)習(xí)。LabVIEW軟件平臺(tái)結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡等相關(guān)硬件可以開發(fā)出示波器、信號(hào)發(fā)生器等常用的電子儀器,不僅可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器且擺脫了傳統(tǒng)電子儀器功能單一、更換維護(hù)麻煩等缺點(diǎn)[4]。將基于LabVIEW的虛擬儀器應(yīng)用在教學(xué)中極大提高了教學(xué)效率,已經(jīng)逐漸成為一種新的手段。
2.2在醫(yī)療儀器教學(xué)中應(yīng)用
“醫(yī)學(xué)儀器原理”是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程涉及了醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、傳感器技術(shù)等方面的知識(shí),是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科目。作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生,要掌握常見的醫(yī)療儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理,而且還要具有一定的創(chuàng)新思想和科研水平,有開發(fā)和設(shè)計(jì)高水平的醫(yī)療電子儀器的素質(zhì)[5]。因此做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平和綜合能力的關(guān)鍵。醫(yī)學(xué)儀器原理實(shí)驗(yàn)主要將人體生理信號(hào)的檢測(cè)及處理分析作為教學(xué)內(nèi)容,包括了人體血壓信號(hào)、心電、體溫、呼吸、脈搏等生理參數(shù)的測(cè)量。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào),因?yàn)槿梭w生理信號(hào)比較微弱要先經(jīng)過信號(hào)的放大、濾波等預(yù)處理,再進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡。信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡采集到計(jì)算機(jī)上以后,利用LabVIEW的圖像化語(yǔ)言進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的各種分析,包括數(shù)值分析、頻譜分析等,再通過儀器軟面板把結(jié)果顯示在電腦上。我們以人體呼吸測(cè)量為例,這種設(shè)備一般只在醫(yī)院常見,用于教學(xué)中的儀器基本上沒有。因此講過理論原理后,學(xué)生不能夠真正透徹的明白,無(wú)法滿足教學(xué)上的需要。我們利用少量硬件設(shè)計(jì)結(jié)合LabVIEW軟件編程構(gòu)建了一個(gè)人體呼吸測(cè)量系統(tǒng),采用阻抗式呼吸測(cè)量原理,硬件電路主要涉及放大和濾波環(huán)節(jié),限于篇幅就不詳細(xì)說(shuō)明了。圖1為基于LabVIEW平臺(tái)搭建的呼吸測(cè)量面板圖,針對(duì)學(xué)生教學(xué)取得了很好的效果,同學(xué)們一致反映對(duì)呼吸測(cè)量的原理有了更透徹的認(rèn)識(shí),并且能學(xué)習(xí)新的軟件技術(shù),擴(kuò)展知識(shí)面。在LabVIEW環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)只需要根據(jù)實(shí)際情況,比如是呼吸測(cè)量還是心電測(cè)量等,通過軟件編程及很少的硬件連接便可完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),即節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本,又利于實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新,讓教師和學(xué)生脫離了傳統(tǒng)教學(xué)儀器功能單一的框框,更重要的是可以充分提高學(xué)生積極性和發(fā)揮創(chuàng)造性,像搭積木一樣,根據(jù)不同的測(cè)試需要,在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)基于虛擬儀器技術(shù)的測(cè)試測(cè)量裝備,這樣做還能夠充分的節(jié)省高校技術(shù)資源[6]。
2.3在信號(hào)處理類課程教學(xué)中應(yīng)用
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)設(shè)置的信號(hào)處理類課程主要有:“數(shù)字信號(hào)處理”“信號(hào)與系統(tǒng)”“生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理”等。這些課程中往往涉及大量抽象的概念、公式,老師上課的時(shí)候也只是講解推導(dǎo)公式或證明算法,學(xué)生沒有直觀印象,無(wú)法把函數(shù)公式與實(shí)際波形相聯(lián)系,理解起來(lái)非常困難,從而很大程度的影響了教學(xué)效果。我們以“數(shù)字信號(hào)處理”課程為例作一簡(jiǎn)單介紹?!皵?shù)字信號(hào)處理”是一門理論性很強(qiáng)的,以算法為核心的科目。為了使學(xué)生深入理解教材上提到的理論算法,需要通過仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證那些理論。LabVIEW軟件平臺(tái)的特點(diǎn)之一就是具有豐富的運(yùn)算且靈活高效的信號(hào)處理功能,LabVIEW圖形化信號(hào)處理平臺(tái)由多個(gè)信號(hào)處理與數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)組成,包含小波變換、濾波器設(shè)計(jì)、時(shí)頻分析、圖像處理等工具包,將信號(hào)處理的各種功能轉(zhuǎn)化為VI函數(shù),給使用者提供了方便、簡(jiǎn)單的編程途徑,從函數(shù)庫(kù)調(diào)用這些現(xiàn)成的VI函數(shù)就可以迅速完成信號(hào)處理。學(xué)生能一目了然地看到程序的運(yùn)行情況,也可以比較不同的參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。在數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中濾波器是重點(diǎn)知識(shí),也是教學(xué)難點(diǎn)。在以往的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍對(duì)于濾波器的作用弄不明白,另外根據(jù)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)怎樣設(shè)計(jì)出有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的數(shù)字濾波器也不清楚。在講授濾波器時(shí),在LabVIEW中信號(hào)處理函數(shù)面板中的濾波基本函數(shù)欄進(jìn)行選擇,在虛擬儀器前面板上放置多個(gè)圖形顯示控件,完成對(duì)濾波器的設(shè)計(jì),還可以同時(shí)顯示多個(gè)濾波器的濾波結(jié)果,這種學(xué)習(xí)方式簡(jiǎn)單明了,學(xué)生很容易理解抽象的概念從而掌握所學(xué)知識(shí)。另外LabVIEW圖形化的編程語(yǔ)言有助于學(xué)生在比較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出相對(duì)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理程序,增加了同學(xué)們的自信,提高了其學(xué)習(xí)積極性。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)大的功能可以使其對(duì)學(xué)生開展形象、直觀的教學(xué)方式,靈活的應(yīng)用于教學(xué)中,不僅可以幫助學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)抽象的理論知識(shí),扎實(shí)掌握所學(xué)知識(shí),同時(shí)還可以提高他們的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到最佳教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】 微生物學(xué);檢驗(yàn);技術(shù)
1 前言
對(duì)于醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的檢驗(yàn),雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但是這項(xiàng)工作仍然存在很多問題。比如:微生物標(biāo)本的運(yùn)放不規(guī)范,采集不合理,細(xì)菌檢驗(yàn)的質(zhì)控工作不夠完善,細(xì)菌檢驗(yàn)的過程較長(zhǎng),報(bào)告的方式不夠規(guī)范,且不能滿足臨床的需要等。針對(duì)以上這些問題,我們必須經(jīng)過以下幾個(gè)方面來(lái)解決。
2 做好細(xì)菌室的質(zhì)量控制
對(duì)于實(shí)驗(yàn)室而言,其質(zhì)量控制是重中之重,是對(duì)于提高檢驗(yàn)質(zhì)量和水平的基礎(chǔ)工作。在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行質(zhì)量控制,是所有質(zhì)量控制的根本,主要工作是對(duì)于標(biāo)本的采集和運(yùn)送。實(shí)驗(yàn)室要制定好標(biāo)本指南,從而方便醫(yī)生和患者的實(shí)施。在進(jìn)行標(biāo)本接種前必須先檢查是否合格,對(duì)于不合格的標(biāo)本,要重新采集并檢查。對(duì)于生化反應(yīng)的培養(yǎng)基,試劑和試紙一定要分別選陽(yáng)性和陰性反應(yīng)菌株來(lái)進(jìn)行試驗(yàn),從而保證應(yīng)有的生化反應(yīng)。在對(duì)代謝產(chǎn)物試劑進(jìn)行測(cè)試時(shí),一定要防止細(xì)菌的污染。在觸酶、凝固酶以及氧化酶開瓶后,要保證每周至少用菌株來(lái)進(jìn)行測(cè)試。抗血清在開瓶后也要每周分別用陽(yáng)性和陰性菌來(lái)做測(cè)試。此外,實(shí)驗(yàn)室的所有儀器的運(yùn)行情況,要每天都進(jìn)行監(jiān)測(cè),要求每一儀器都必須有專人的維護(hù)及其保養(yǎng)。在儀器的上面都設(shè)置記錄卡片,每天維護(hù)人員都要將詳細(xì)的情況在上面進(jìn)行記錄,如果發(fā)生問題,相關(guān)人員要立即進(jìn)行搶修。
3 不斷提高檢驗(yàn)人員的素質(zhì)
影響檢驗(yàn)結(jié)果的因素很多,檢驗(yàn)人員的素質(zhì)很重要。提高檢驗(yàn)人員的職業(yè)道德素質(zhì),是保證檢驗(yàn)質(zhì)量的前提條件。要做到以病人的利益為一切事情的準(zhǔn)則。醫(yī)學(xué)的服務(wù)對(duì)象是一個(gè)比較復(fù)雜的群體,所說(shuō)醫(yī)務(wù)人員的職業(yè)道德水平關(guān)系到病人的生命安危。良好的職業(yè)道德可以使檢驗(yàn)的工作人員在實(shí)踐是過程中開拓進(jìn)取,刻苦鉆研,精益求精,不斷的開展新技術(shù)。在實(shí)際的工作中不斷改正錯(cuò)誤,使檢驗(yàn)技術(shù)不斷前進(jìn)。要提高檢驗(yàn)人員的技術(shù)水平。檢驗(yàn)人員一定要在實(shí)際的工作中嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)程,反復(fù)的進(jìn)行操作,盡量避免一切技術(shù)誤差。要不斷的學(xué)習(xí)檢驗(yàn)類的新技術(shù)并積累經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)各種檢驗(yàn)方法,為大力加強(qiáng)檢驗(yàn)質(zhì)量的功能,多應(yīng)用精密度高的檢測(cè)儀器。
4 不斷的加大與臨床的聯(lián)系
各個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)室的技師與臨床人員一定要緊密的聯(lián)系起來(lái),研究相關(guān)的微生物采集、保存與運(yùn)送的要求。要大力宣傳,認(rèn)真的實(shí)施。要不斷的健全標(biāo)本的驗(yàn)收制度,對(duì)于任何不合格的標(biāo)本,一律退回。如果患者使用過抗生素,一定要適當(dāng)用含樹脂的培養(yǎng)基采樣。
臨床醫(yī)生在進(jìn)行開化驗(yàn)單的時(shí)候應(yīng)該跟實(shí)驗(yàn)室人員說(shuō)明相關(guān)患者的推測(cè)性診斷,從而使試驗(yàn)人員選擇合理的試驗(yàn)方法和程序,并能夠很好的指導(dǎo)臨床正確的采集標(biāo)本。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室有結(jié)果后,一定要先通知醫(yī)生,從而使他們能夠更好的評(píng)價(jià)病情和治療方案。此外,實(shí)驗(yàn)室人員對(duì)于疑難病患者,要親自去觀察,并參與病例的討論,接受臨床醫(yī)生就診方面的諸多咨詢。不斷的參加感染性疾病的會(huì)診,對(duì)于診治方面的問題發(fā)表自身的見解,并提出有效治療方案,特別是對(duì)檢出的細(xì)菌耐藥性情況要作出說(shuō)明,并提出耐藥性的警報(bào)和措施。
5 提高自身操作技能,減少主觀誤差
一些操作人員認(rèn)為,微生物限度的范圍定得寬,多一些,少一些菌對(duì)于其影響并不大,所以,他們?cè)诓僮鞯臅r(shí)候便馬虎,隨意。這樣說(shuō)很容易造成供試品再次受到污染,從而不能夠真正的反應(yīng)供試品的染菌情況。所以,每一個(gè)檢驗(yàn)人員一定要明確的了解,在檢驗(yàn)過程中的每一個(gè)空間和環(huán)節(jié),每一個(gè)操作及材料,沒有進(jìn)行滅菌都是具有菌的,都會(huì)對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生影響,所以,要牢記無(wú)菌觀念。
對(duì)于一些檢驗(yàn)人員操作部熟練,且試驗(yàn)的條件控制不是很嚴(yán)格,并且在細(xì)節(jié)上不夠注意,在每次的操作前的消毒工作做的不是很好,留有一些死角。在開啟供試包的包裝工具時(shí),像剪刀、砂輪等器具也應(yīng)該進(jìn)行消毒,實(shí)驗(yàn)時(shí)縮用的器具也要清洗干凈,在滅菌時(shí)不能夠接觸液面,否則會(huì)影響細(xì)菌計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確。以上這些細(xì)小的環(huán)節(jié)都有可能對(duì)于實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差。所以,我們對(duì)于實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行分析,根據(jù)本單位的情況建立適合自身的系統(tǒng),科學(xué)的進(jìn)行規(guī)范,熟練的掌握無(wú)菌技術(shù)的操作,從而得出可靠的結(jié)果。
6 小結(jié)
隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生物和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,特別是醫(yī)學(xué)微生物學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)的大力發(fā)展,對(duì)于我國(guó)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)前,我國(guó)醫(yī)學(xué)微生物的生物學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)還沒有達(dá)到令人十分滿意的程度,所以,我們一定要研究并解決實(shí)際問題,共同奮斗。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:生物化學(xué) 課堂教學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)
生物化學(xué)是生命科學(xué)中發(fā)展極為迅速、滲透性較強(qiáng)的一門重要的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)邊緣學(xué)科,隨著基因診斷與基因治療在臨床醫(yī)學(xué)中的大量應(yīng)用,迫切要求醫(yī)學(xué)生不僅要掌握生物化學(xué)的基本理論,還要熟悉更多的生物化學(xué)及分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。那么,作為醫(yī)學(xué)院校的生物化學(xué)教師在課堂教學(xué)過程中采用怎樣的教學(xué)手段才能教好這門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課呢?眾所周知,課堂教學(xué)是教學(xué)的基本組織形式,是完成教學(xué)任務(wù)的中心環(huán)節(jié),既是科學(xué),也是藝術(shù)。教學(xué)藝術(shù)的主體是課堂教學(xué)藝術(shù),教學(xué)藝術(shù)的研究應(yīng)當(dāng)以課堂教學(xué)藝術(shù)為其主要對(duì)象,課堂教學(xué)中的設(shè)計(jì)藝術(shù)是架設(shè)于教師與學(xué)生之間的橋梁。
一、專心探究導(dǎo)入藝術(shù)
課堂教學(xué)的導(dǎo)入也叫開講,是教師在新課或教學(xué)內(nèi)容開始前引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)的行為。導(dǎo)入的成功與否關(guān)系到后面教學(xué)時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。作為教師應(yīng)該重視并抓好課堂中導(dǎo)入這個(gè)環(huán)節(jié),以促進(jìn)教學(xué)效率,提高教學(xué)質(zhì)量。那么導(dǎo)入的關(guān)鍵在哪里呢?只有當(dāng)學(xué)生喜歡并重視你所教的內(nèi)容,他們的狀態(tài)才能進(jìn)入興奮,才能集中精力激發(fā)思維并引入學(xué)習(xí)的課程。因此,導(dǎo)入的關(guān)鍵要引起學(xué)生的興趣和重視。教師必須首先對(duì)教學(xué)內(nèi)容充分挖掘其重要意義,拓寬思路,傾注熱情,以感染、激發(fā)學(xué)生的興趣,引起學(xué)生的重視。課堂教學(xué)導(dǎo)課的教育功能,表現(xiàn)在激發(fā)起學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣,啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的思維,讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到課堂教學(xué)的最佳狀態(tài)中去。好的導(dǎo)課如同橋梁,聯(lián)系著舊課與新課;如同路標(biāo),指引著學(xué)生的思維和方向。教師精心設(shè)計(jì)導(dǎo)課環(huán)節(jié),可以起到先聲奪人的效果,為整堂課的進(jìn)行打好基礎(chǔ)。實(shí)踐證明,教師對(duì)導(dǎo)課環(huán)節(jié)重視不重視,是否精心地進(jìn)行設(shè)計(jì),其教學(xué)效果是迥然不同的。教學(xué)導(dǎo)課藝術(shù)性的高低,反映著教師審美創(chuàng)造能力所達(dá)到的水平。精彩的導(dǎo)課,往往能夠奠定整個(gè)課堂教學(xué)藝術(shù)成功的基調(diào)。
二、潛心組織語(yǔ)言藝術(shù)
課堂教學(xué)語(yǔ)言藝術(shù)是指教師創(chuàng)造性地運(yùn)用語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)的藝術(shù)實(shí)踐活動(dòng)。教師的教學(xué)語(yǔ)言藝術(shù)水平,對(duì)教師的教學(xué)效果和效率具有決定性的意義。研究表明,學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)同教師表述的清晰度有著顯著的相關(guān),而教師講解得含糊不清則與學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)呈負(fù)相關(guān);教學(xué)語(yǔ)言藝術(shù)的內(nèi)在邏輯性,可使所表達(dá)的內(nèi)容系統(tǒng)、條理,增強(qiáng)語(yǔ)言的說(shuō)服力和論證性;教學(xué)語(yǔ)言藝術(shù)的動(dòng)聽程度,決定著教師語(yǔ)言感染力的大小和學(xué)生的語(yǔ)言接受程度。教學(xué)語(yǔ)言藝術(shù)是教師最主要的教學(xué)手段,它綜合地反映著教師的全部教學(xué)素養(yǎng),應(yīng)該引起教師的高度重視。課堂語(yǔ)言藝術(shù)是課堂教學(xué)中相當(dāng)重要的教學(xué)藝術(shù),教師缺乏了語(yǔ)言藝術(shù),是任何一門學(xué)科教師的悲哀。教師的授課語(yǔ)言首先應(yīng)規(guī)范化,而后講究藝術(shù)化。規(guī)范化的語(yǔ)言應(yīng)發(fā)音準(zhǔn)確、吐字清晰、邏輯性強(qiáng)、不講廢話、不講口頭語(yǔ);藝術(shù)化的語(yǔ)言應(yīng)新穎活潑,抑揚(yáng)頓挫,聲音柔美,親切可人、細(xì)膩動(dòng)人、引人入勝。教師要根據(jù)教學(xué)的實(shí)際,從學(xué)生心理出發(fā),把抽象的內(nèi)容講得具體形象,把深?yuàn)W的問題講得淺顯易懂,化復(fù)雜為簡(jiǎn)單,化枯燥為生動(dòng)。只有這樣,才能使課堂教學(xué)大放異彩。
三、慧心巧用教態(tài)藝術(shù)
課堂教學(xué)教態(tài)包括教師的手勢(shì)、表情、眼神、體態(tài)、儀表等若干方面,在教學(xué)時(shí)教師將之恰當(dāng)配合、靈活運(yùn)用,便構(gòu)成了精妙入微的教態(tài)藝術(shù),有時(shí)甚至能收到“此時(shí)無(wú)聲勝有聲”的效果,達(dá)到師生“心有靈犀一點(diǎn)通”的境界。實(shí)踐證明,教師的精神狀態(tài)直接影響到教學(xué)氣氛的形成和學(xué)生的情緒生活。所以教師講課時(shí)要注意做到情緒飽滿、精神振奮、態(tài)度端莊、和藹可親,以讓學(xué)生“親其師而信其道”。研究也表明,教師的教態(tài)對(duì)教學(xué)語(yǔ)言表達(dá)起著一定的配合、修飾、補(bǔ)充、加深、評(píng)價(jià)等的輔助作用,在課堂中以表情姿勢(shì)助說(shuō)話,可以使教師的表情達(dá)意更準(zhǔn)確、更豐富,更易于為學(xué)生理解和接受,所以教師應(yīng)注意提高教態(tài)藝術(shù)水平。一名好的教師總是運(yùn)用手勢(shì)、表情、聲調(diào)等手段生動(dòng)形象明朗直觀的表達(dá)自己的情感,這是課堂教學(xué)中師生之間交流不容忽視的一種特殊方式,即“非語(yǔ)言交流”。教師備課時(shí)不可能把非語(yǔ)言因素自然流露,教師在講課中無(wú)論是表情還是姿態(tài),完成這些非語(yǔ)言交流靠的是充沛的工作熱情,靠的是傾注于追求最佳教學(xué)效果的一種激情。教師在授課中風(fēng)趣也罷,喜悅也罷,不是勉強(qiáng)裝出來(lái)的,要自然流露,毫無(wú)做作之感。教師的這種真情實(shí)感的表露非但不怕學(xué)生的注視,反而特別希望學(xué)生從中受到感染引起共鳴。實(shí)踐證明,課堂教學(xué)中巧妙地運(yùn)用非語(yǔ)言藝術(shù)會(huì)使授課效果錦上添花。
四、精心設(shè)計(jì)板書藝術(shù)
板書設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)過程中的重要組成部分,是對(duì)教材的分析、概括、歸納、提煉,是教學(xué)目的及要求的體現(xiàn)。被譽(yù)為人類靈魂工程師的人民教師應(yīng)該也必須寫一手好字,這不僅僅是教師基本功和內(nèi)在素養(yǎng)的體現(xiàn),也是贏得學(xué)生欽佩的又一法寶。同時(shí)板書也可以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力,幫助學(xué)生把握重點(diǎn),訓(xùn)練思路。板書要字跡工整、大方、規(guī)范、秀麗,給學(xué)生以美感。課堂教學(xué)板書是教師普遍使用的一種重要的教學(xué)手段和表現(xiàn)形式,是師生在課堂上最簡(jiǎn)易的、利用視覺交流信息的渠道。在一定意義上來(lái)說(shuō),教師高超精湛的教學(xué)板書藝術(shù)是打開學(xué)生智慧之門的鑰匙,是教師教學(xué)風(fēng)格的凝煉和濃縮。教學(xué)板書要書之有效,就得書之有方,講求構(gòu)思與設(shè)計(jì),做到明確要求,書之有用;抓住重點(diǎn)、書之有據(jù);精選詞語(yǔ)、書之有度;確定形式、書之有格;排列先后、書之有序;留有余地、書之有節(jié)。只有這樣,教學(xué)板書才能達(dá)到科學(xué)、精當(dāng)、醒目、規(guī)范、易記的要求,有效克服教學(xué)板書的盲目性、隨意性帶來(lái)的低質(zhì)量、低效率的弊病,并進(jìn)而登上藝術(shù)的殿堂。一個(gè)好板書可培養(yǎng)學(xué)生的審美觀點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,仿佛一件精致的藝術(shù)精品,能磁石般的吸引學(xué)生的注意力,所以精心設(shè)計(jì)板書對(duì)課堂教學(xué)一定會(huì)起到事半功倍的效果。
五、結(jié)語(yǔ)
遺傳學(xué)因?yàn)槭腔A(chǔ)學(xué)科,所以有一部分內(nèi)容是屬于其他學(xué)科交叉內(nèi)容,那么在這些內(nèi)容的教學(xué)方面可以將其進(jìn)行精選,挑重點(diǎn)講述,而對(duì)于遺傳學(xué)中較難理解的教學(xué)內(nèi)容,則選擇優(yōu)化教學(xué)方法,在授課的表述方面進(jìn)行改進(jìn)。也要注意補(bǔ)充一些遺傳學(xué)最新發(fā)展的內(nèi)容,讓同學(xué)們了解遺傳學(xué)的發(fā)展動(dòng)向,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同學(xué)們將會(huì)對(duì)自己所學(xué)習(xí)的方向有一定的認(rèn)識(shí),為今后選擇個(gè)人研究方向奠定基礎(chǔ)。
2多種授課方式相結(jié)合。
2.1多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)相結(jié)合。目前很多課程都傾向于多媒體教學(xué),多媒體教學(xué)有著形式靈活多變,直觀形象的有點(diǎn),但是展示信息時(shí)常常速度過快讓學(xué)生很難抓住重點(diǎn),復(fù)習(xí)也很困難。而傳統(tǒng)的板書教學(xué)雖然展示的信息量小,但卻具有條理性,學(xué)生容易抓住要點(diǎn)。所以我們必須將傳統(tǒng)的板書教學(xué)與多媒體教學(xué)結(jié)合起來(lái),讓這兩種方法互相彌補(bǔ)。
2.2適當(dāng)?shù)牟捎肞BL教學(xué)方法。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),在基礎(chǔ)學(xué)科上使用PBL教學(xué)方法是有著一定的難度的。特別是具有大量推理計(jì)算工作的遺傳學(xué)教學(xué)。但是對(duì)于某些章節(jié)來(lái)說(shuō)還是可以嘗試采用PBL教學(xué)方法。比如在講解生物進(jìn)化章節(jié)的時(shí)候,完全可以先給學(xué)生一個(gè)有關(guān)進(jìn)化的例子,再讓學(xué)生回顧前幾章所學(xué)的知識(shí)來(lái)提出自己的想法。這樣可以提高學(xué)生對(duì)于遺傳學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,有能夠培養(yǎng)他們用遺傳學(xué)的思想來(lái)思考問題,進(jìn)一步檢驗(yàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。
3.1增加綜合性試驗(yàn)比例。目前高校所開展的學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),都是老師先做好了,再講給學(xué)生聽,學(xué)生根據(jù)老師所講的再做,其結(jié)果是每個(gè)人的結(jié)論都相同。這些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過多,實(shí)驗(yàn)結(jié)果在未做之前就已經(jīng)知道,學(xué)生做與不做都已經(jīng)知道了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,實(shí)驗(yàn)過程不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性,不利于學(xué)生的思考和發(fā)現(xiàn)。因此,我們?cè)诒A艚?jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,增開了設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。由老師指定一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題,由學(xué)生自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們自己的主觀能動(dòng)性,同時(shí)教師在某些環(huán)節(jié)上進(jìn)行指導(dǎo),這樣可以提高學(xué)生興趣,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題與解決問題的能力。
3.2與其他學(xué)科一起開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)除了經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外還設(shè)計(jì)到分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。由于分子生物學(xué)也是生物技術(shù)專業(yè)的必修科目,所以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面可以綜合設(shè)計(jì)。這樣避免了開課的重復(fù)性,又能夠讓學(xué)生掌握技術(shù),提高學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。
4改變考核方式,采用多種指標(biāo)評(píng)價(jià)學(xué)生。
目前,在長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院采取的多為上機(jī)考試,考試內(nèi)容死板無(wú)法很好的反映出學(xué)生的水平。所以為了更客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,除了上機(jī)考試外,還應(yīng)參考學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課情況、PBL教學(xué)過程中討論的成績(jī)。最好能讓學(xué)生提出一些感興趣的遺傳學(xué)相關(guān)小課題,讓同學(xué)們自己去查資料,以PPT的形式進(jìn)行講述,然后由老師打分,這樣可以從多個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的能力,并且還能夠提早培育他們閱讀科研論文的興趣與能力。
在體成像技術(shù)的發(fā)展及成像策略的不斷提高,能夠在活的生物體內(nèi)揭示細(xì)胞和分子水平的諸多細(xì)微變化,有助于在生物整體、真實(shí)的體內(nèi)環(huán)境中高時(shí)間分辨率地研究生命過程。針對(duì)某一生物過程的帶有光學(xué)標(biāo)記的報(bào)告基因已被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)的研究,近年來(lái)正被更多地用于在活的動(dòng)物模型中探究人體內(nèi)生理機(jī)能和疾病的生物學(xué)過程。利用熒光蛋白、螢光素酶基因等生物材料標(biāo)記細(xì)胞、病原體和基因,早已被證實(shí)是一種在體內(nèi)設(shè)置“檢測(cè)器”、體外直觀檢測(cè)的非??尚械牟呗訹1]。
1在體生物發(fā)光成像技術(shù)的原理
通過生物技術(shù)將構(gòu)建的以螢光素酶基因作為標(biāo)記基因的載體(重組原核表達(dá)質(zhì)粒、重組真核表達(dá)質(zhì)?;蛑亟M病毒),經(jīng)轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染或感染并篩選得到重組病原菌、細(xì)胞(如免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞等)或重組病毒(如腺病毒、慢病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒等)用于轉(zhuǎn)入小動(dòng)物;或是將含螢光素酶及調(diào)控序列的載體線性化后經(jīng)顯微注射等技術(shù)穩(wěn)定整合于小動(dòng)物基因組制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物[2-4]。標(biāo)記基因的表達(dá)可通過多種調(diào)控元件進(jìn)行調(diào)控,如靶基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子等;標(biāo)記的方法因研究領(lǐng)域、研究目的和實(shí)驗(yàn)策略的不同而各異[4],但最終都是在體內(nèi)組織如血液、肝臟、腦、脾、腎等靶部位因特定生物過程的發(fā)生而伴隨產(chǎn)生有酶活性的螢光素酶。在注入底物即螢光素的條件下,螢光素酶催化底物反應(yīng)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光信號(hào),通過成像系統(tǒng)可以直觀檢測(cè)到光信號(hào)的產(chǎn)生及變化,實(shí)時(shí)反映體內(nèi)發(fā)生的生物過程,如基因的調(diào)控表達(dá)、信號(hào)傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)之間的相互作用、細(xì)胞增殖與分化等。因此,在體生物發(fā)光成像技術(shù)可廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、病毒學(xué)與免疫學(xué)、腫瘤學(xué)等研究領(lǐng)域[5-8]。
2在體生物發(fā)光成像技術(shù)的應(yīng)用
2.1標(biāo)記于腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞等,轉(zhuǎn)入體內(nèi)后進(jìn)行成像
螢光素酶基因作為一種報(bào)告基因,最初應(yīng)用于體外培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)目的基因的表達(dá)研究。在體生物發(fā)光成像技術(shù)的發(fā)展,使其能夠應(yīng)用于在體組織細(xì)胞的表達(dá)研究[9]。螢光素酶是一類生物發(fā)光酶,1種細(xì)胞可同時(shí)被2種具有不同底物的螢光素酶標(biāo)記。例如其一可由一組成性穩(wěn)定表達(dá)的啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng),作為內(nèi)參,反應(yīng)細(xì)胞數(shù)量的變化;另一螢光素酶由要研究的組織特異性啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng),其發(fā)光信號(hào)的變化,在消除細(xì)胞數(shù)量變化的影響后就可反映特定的啟動(dòng)子在動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)活性[10-11]。
2.1.1腫瘤及抗腫瘤研究在體生物發(fā)光成像技術(shù)可直接實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)各種癌癥模型中腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,并可對(duì)癌癥治療中癌細(xì)胞的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和評(píng)估,能夠無(wú)創(chuàng)傷地定量檢測(cè)小鼠整體的原位瘤、轉(zhuǎn)移瘤及自發(fā)瘤。Klerk等[12]研究證實(shí)了利用此技術(shù)測(cè)量腫瘤負(fù)荷具有很高的可靠性。Minn等[13]應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行了乳腺癌肺轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的研究,他們構(gòu)建能夠表達(dá)熒光蛋白、螢光素酶的反轉(zhuǎn)錄病毒載體,并穩(wěn)定轉(zhuǎn)染已獲得的不同亞群腫瘤細(xì)胞,先通過熒光激活細(xì)胞分選術(shù)篩選同一亞群內(nèi)具有相同轉(zhuǎn)染效果(穩(wěn)定表達(dá)外源蛋白即熒光蛋白和螢光素酶,且水平一致)的細(xì)胞,并尾靜脈注射免疫缺陷小鼠,通過檢測(cè)生物發(fā)光的部位和大小,評(píng)價(jià)不同亞群腫瘤細(xì)胞向肺部位的轉(zhuǎn)移情況及其轉(zhuǎn)移能力,再通過檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)各基因的表達(dá)差異來(lái)分析肺轉(zhuǎn)移相關(guān)基因。Gupta等[15-16]又用相似的方法來(lái)研究乳腺癌腦轉(zhuǎn)移相關(guān)基因及乳腺癌肺轉(zhuǎn)移過程中分化基因介導(dǎo)的腫瘤再起始,結(jié)果再次顯示了生物發(fā)光成像技術(shù)應(yīng)用于腫瘤及癌轉(zhuǎn)移機(jī)理研究領(lǐng)域的優(yōu)越性。
2.1.2抗腫瘤免疫及腫瘤細(xì)胞疫苗的研究用帶有生物發(fā)光標(biāo)記基因的小鼠淋巴細(xì)胞或基因修飾的腫瘤細(xì)胞疫苗,可以檢測(cè)放射及化學(xué)藥物治療的效果,并可尋找在腫瘤骨髓轉(zhuǎn)移及抗腫瘤免疫治療中復(fù)雜的細(xì)胞機(jī)制。Cayeux等[17]用螢光素酶基因標(biāo)記基因修飾的腫瘤細(xì)胞疫苗來(lái)免疫小鼠,而用另一種底物不同于前者的5,6-carboxy-succinimidyl-fluorescein標(biāo)記該小鼠內(nèi)一種與腫瘤相關(guān)的免疫細(xì)胞,通過2種不同的標(biāo)記研究了基因修飾的腫瘤細(xì)胞疫苗免疫小鼠后抗原遞呈、免疫細(xì)胞之間的相互作用及不同免疫細(xì)胞在體內(nèi)免疫過程中的作用。
2.1.3藥物促腫瘤細(xì)胞凋亡的研究當(dāng)螢光素酶與抑制多肽以融合蛋白形式在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá),產(chǎn)生的融合蛋白無(wú)螢光素酶活性,細(xì)胞不能發(fā)光,而當(dāng)細(xì)胞發(fā)生凋亡時(shí),活化的caspase-3在特異識(shí)別位點(diǎn)切去抑制多肽,螢光素酶活性得到恢復(fù),由此可用于觀察活體動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞凋亡相關(guān)事件。細(xì)胞凋亡時(shí)被激活的caspase-3/7與DEVD-氨基螢光素(aminoluciferin)特異結(jié)合而被酶解為氨基螢光素,它可被螢光素酶識(shí)別而產(chǎn)生生物發(fā)光信號(hào)。Liu、Hickson等[18-19]利用這一現(xiàn)象設(shè)計(jì)的細(xì)胞凋亡檢測(cè)方法均能夠以極低的DEVD-氨基螢光素量獲得較強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度,因而這一方法可用于評(píng)價(jià)TNFα(α腫瘤壞死因子)、FasL、TRAIL(TNF相關(guān)促凋亡配體)等因素針對(duì)腫瘤的治療效果。
2.1.4胚胎干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究胚胎干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域極具應(yīng)用前景,然而注入活機(jī)體的胚胎干細(xì)胞及其分化細(xì)胞尚存在顯著的細(xì)胞死亡、畸胎瘤的形成、宿主免疫排斥反應(yīng)等障礙。應(yīng)用在體生物發(fā)光成像技術(shù),可對(duì)胚胎干細(xì)胞本身及其在注入機(jī)體后的存活、增殖、分化等生物事件的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行深入研究,從而使上述諸多問題得以解決[20]。
2.2標(biāo)記病原微生物,用于研究感染致病機(jī)制、轉(zhuǎn)移途徑及宿主免疫反應(yīng)等
在感染性疾病的研究中,在體生物發(fā)光成像技術(shù)的應(yīng)用,不僅可以提供疾病進(jìn)程中觀測(cè)病原體在動(dòng)物體內(nèi)的寄居部位、數(shù)量變化及對(duì)外界因素的反應(yīng)等實(shí)時(shí)變化信息,而且更有助于揭示感染體內(nèi)病原體逃逸宿主防御的機(jī)制[21]。對(duì)病原體感染過程非侵入性的檢測(cè)能夠?qū)膊∵M(jìn)程實(shí)時(shí)地提供新的信息,且有可能發(fā)現(xiàn)新的感染位點(diǎn)[22]。Lucker等[23-26]以螢光素酶基因標(biāo)記HSV-1(單純皰疹病毒)并分別侵染Ⅰ類干擾素受體缺失、Ⅱ類干擾素受體缺失、Ⅰ和Ⅱ類干擾素受體均缺失的小鼠,可觀察到HSV-1對(duì)不同干擾素受體缺失小鼠的肝臟、肺、脾、淋巴結(jié)的侵襲,及病毒從血液系統(tǒng)進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)的過程,從而證實(shí)了不同干擾素在HSV-1感染中所起的不同的作用。Lucker等[27]針對(duì)痘苗病毒的類似研究也證實(shí),不同干擾素在機(jī)體感染過程中各自和協(xié)同發(fā)揮的重要作用。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
2.3標(biāo)記于基因治療載體用于探究基因治療機(jī)制和評(píng)價(jià)治療效果
將一個(gè)或多個(gè)目的基因安全有效地轉(zhuǎn)入體內(nèi)靶細(xì)胞可用于基因治療,應(yīng)用螢光素酶基因作為報(bào)告基因構(gòu)建載體,觀察目的基因是否能夠在試驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)持續(xù)高效和特異性表達(dá)。這種非侵入方式具有容易準(zhǔn)備、低毒性及輕微免疫反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。螢光素酶基因也可以插入脂質(zhì)體包裹的DNA分子中,用來(lái)觀察脂質(zhì)體為載體的DNA運(yùn)輸和基因治療情況。Smith等[28]已經(jīng)運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行了HSV作為肝臟疾病基因治療載體的可行性研究。Chou等[29]將帶有螢光素酶基因標(biāo)記的穩(wěn)定表達(dá)肝細(xì)胞癌抗原的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入沙門菌減毒株,并作為疫苗口服免疫模型小鼠,在體成像顯示了體內(nèi)沙門菌成功表達(dá)抗原和沙門菌作為活菌疫苗在體內(nèi)的清除過程。
2.4蛋白質(zhì)間相互作用、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等的研究
蛋白片段互補(bǔ)策略廣泛用于研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)間的相互作用,這種策略在借助在體生物發(fā)光成像技術(shù)后就可以被運(yùn)用到活體動(dòng)物內(nèi),以非侵入、可量化、實(shí)時(shí)地顯示蛋白質(zhì)之間的相互作用[31]。在動(dòng)物體內(nèi)直接觀察細(xì)胞中或活體動(dòng)物體內(nèi)2種蛋白質(zhì)的相互作用,可將Firefly螢光素酶(Fluc)的N端與C端分離開,分別與2個(gè)可能產(chǎn)生相互作用的目的蛋白相連,并使2組蛋白由不同的載體分別誘導(dǎo)表達(dá)。在體的細(xì)胞內(nèi)若2個(gè)目的蛋白能靠近并結(jié)合形成完整的Fluc,則會(huì)產(chǎn)生發(fā)光信號(hào)。Andrea等[32]建立了一種轉(zhuǎn)基因報(bào)告小鼠,由特異啟動(dòng)子(TgG4F(+/-))及其轉(zhuǎn)錄反式作用因子多聯(lián)體蛋白Gal4進(jìn)行調(diào)控。將融合了Gal4BD的p53和融合了VP16的TAg的病毒載體共轉(zhuǎn)入該小鼠的肝臟細(xì)胞,在小鼠肝臟部位觀察到了明顯的發(fā)光信號(hào),顯示p53與TAg的結(jié)合引發(fā)Gal4BD與VP16結(jié)合,結(jié)合的多聯(lián)蛋白順利與啟動(dòng)子TgG4F(+/-)結(jié)合,進(jìn)而引發(fā)Fluc在肝臟組織的表達(dá)。
2.5體內(nèi)干擾RNA及DNA疫苗的研究
目前RNA干擾技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種體外轉(zhuǎn)錄后沉默基因的方法,在體內(nèi)RNA干擾的轉(zhuǎn)錄后表達(dá)沉默可以引起各種廣泛的生物學(xué)效應(yīng),因此生物發(fā)光在體成像技術(shù)有力地促進(jìn)了體內(nèi)RNA干擾的研究和在體內(nèi)利用RNA干擾技術(shù)進(jìn)行其他疾病機(jī)理及生物治療的探索。McCaffrey[33]等通過將表達(dá)螢光素酶的真核表達(dá)載體與針對(duì)螢光素酶基因設(shè)計(jì)的雙鏈小干擾RNA(siRNA)共注射成年小鼠,與對(duì)照組比較,前者的熒光強(qiáng)度明顯減弱,表明針對(duì)性的雙鏈siRNA明顯起到抑制基因表達(dá)的作用。他們還構(gòu)建表達(dá)功能性小發(fā)夾RNA(shRNA)的真核表達(dá)載體,與表達(dá)螢光素酶的載體共注射成體小鼠,與對(duì)照組相比,同樣觀察到長(zhǎng)時(shí)程后熒光強(qiáng)度明顯減弱。RNA干擾技術(shù)成功用于臨床治療須保證雙鏈siRNA有效轉(zhuǎn)入體內(nèi)并維持有效的濃度,而借助在體生物發(fā)光成像技術(shù)則可便捷準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)雙鏈siRNA運(yùn)送方法的效果。Takeshita等[34-36]已利用該技術(shù)分別對(duì)各自所設(shè)計(jì)的不同的雙鏈siRNA運(yùn)送方法進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià),并發(fā)現(xiàn)合理的運(yùn)送方法,如雙鏈siRNA與某些小分子化合物的連接修飾與單獨(dú)的注射雙鏈siRNA相比,前者能使雙鏈siRNA在體內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不被降解。RNA干擾可作為傳統(tǒng)DNA疫苗的補(bǔ)充,被用以在體內(nèi)消除免疫抑制因子表達(dá)。DNA疫苗的效應(yīng)常常因相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑下調(diào)該獲得性免疫反應(yīng)而受到限制。因此,免疫抑制性的信號(hào)途徑的沉默將是DNA疫苗效能得到加強(qiáng)的一種極有潛力的策略。Huang等[37]應(yīng)用在體生物發(fā)光技術(shù)所做的研究結(jié)果顯示,皮下注射編碼shRNA的DNA,可以作為體內(nèi)基因沉默和一種能夠有效提高DNA疫苗效果的手段。
2.6標(biāo)記于轉(zhuǎn)基因載體建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型
2.6.1基因表達(dá)動(dòng)物模型為研究目的基因是在何時(shí)、何種刺激下表達(dá)的,可將螢光素酶基因插入目的基因啟動(dòng)子的下游,并穩(wěn)定整合于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物染色體中,形成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型??捎糜谘芯縿?dòng)物發(fā)育過程定基因的時(shí)空表達(dá)情況,觀察藥物誘導(dǎo)特定基因表達(dá)及其他生物事件引起的相應(yīng)基因表達(dá)或關(guān)閉。Chen等[37]將受胰島素調(diào)控啟動(dòng)子調(diào)控表達(dá)螢光素酶的轉(zhuǎn)基因小鼠制成糖尿病小鼠模型,采用在體生物發(fā)光成像技術(shù)證實(shí)了肝臟組織中含有可生成胰島素的細(xì)胞。研究結(jié)果也證實(shí)了在轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列和反式轉(zhuǎn)錄因子與目的基因相同的情況下,螢光素酶的表達(dá)水平及底物發(fā)光強(qiáng)度能夠真實(shí)反映目的基因的表達(dá)狀況。目前對(duì)于調(diào)控多藥耐藥性基因-1(mdr-1a)表達(dá)的關(guān)鍵因子和胞內(nèi)微環(huán)境的機(jī)制尚不明了,使多藥耐藥性依然成為對(duì)癌癥患者成功化療的一大障礙。為深入研究mdr-1a在體內(nèi)組織中轉(zhuǎn)錄調(diào)控的機(jī)制,Long等[38]通過胚胎干細(xì)胞同源重組、遺傳雜交的手段構(gòu)建了基因型為mdr-1a+/Fluc的轉(zhuǎn)基因小鼠(野生型基因型為mdr-1a+/+)。mdr-1a+/Fluc中Fluc已完全置于mdr-1a開放讀碼框中,其表達(dá)受內(nèi)源性mdr-1a啟動(dòng)子及相應(yīng)各種反式作用因子的調(diào)控,Western印跡等不同方法均驗(yàn)證了該模型mdr-1a的表達(dá)量與Firefly螢光素酶蛋白表達(dá)、發(fā)光強(qiáng)度成正比。該小鼠體內(nèi)Fluc的表達(dá)與mdr-1a的表達(dá)在時(shí)間、所處的微環(huán)境均完全一致,可作為研究各種因素下mdr-1a表達(dá)調(diào)控的理想的動(dòng)物模型。類似的研究所建立的模型能彌補(bǔ)體外細(xì)胞培養(yǎng)不能提供的特定基因表達(dá)的真實(shí)微環(huán)境的缺點(diǎn),也能彌補(bǔ)基因敲除小鼠存在的代償效應(yīng)等不足[39]。
2.6.2各種疾病模型研究者根據(jù)研究目的,將致病基因、病毒及細(xì)菌進(jìn)行螢光素酶標(biāo)記,轉(zhuǎn)入動(dòng)物體內(nèi)形成所需的疾病模型,包括免疫系統(tǒng)疾病、感染疾病等。除可提供靶基因在體內(nèi)的實(shí)時(shí)表達(dá)和對(duì)候選藥物的準(zhǔn)確反應(yīng),還可以用來(lái)評(píng)估候選藥物和其他化合物的毒性,為藥物在疾病中的作用機(jī)制及效用提供研究方法。Hsieh[40-41]等將受前列腺特異性抗原啟動(dòng)子調(diào)控表達(dá)螢光素酶轉(zhuǎn)基因小鼠(sPSA-Luc),與前列腺癌轉(zhuǎn)基因模型小鼠TRAMP雜交,經(jīng)檢測(cè)篩選得到的子代小鼠TRAMP-Luc隨前列腺特異性抗原的表達(dá)穩(wěn)定產(chǎn)生螢光素酶。因此,該小鼠借助在體生物發(fā)光成像技術(shù)已被成功地用于前列腺癌的發(fā)生及轉(zhuǎn)移研究。
3在體生物發(fā)光成像技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代信息技術(shù);生物教學(xué);優(yōu)勢(shì);反思
中圖分類號(hào):G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)21-0250-01
一、現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用在生物教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
1.方便獲取和記憶知識(shí)。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)新知識(shí)主要依賴于教師的講解,而現(xiàn)代信息技術(shù)可以通過視頻、動(dòng)畫、圖片等多種豐富的方式將知識(shí)灌輸?shù)綄W(xué)生的頭腦之中,提高學(xué)生的注意力,提高學(xué)習(xí)的積極性。此外,由于信息技術(shù)的手段豐富多樣,可以使學(xué)生充分動(dòng)用自己的大腦、雙手、雙耳以及雙眼來(lái)記憶知識(shí),達(dá)到最好的學(xué)習(xí)狀態(tài),從而增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的記憶。
2.提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與自主性。初中生物強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)與探究,注重自主性學(xué)習(xí)。在生物教學(xué)過程中運(yùn)用多媒體,有利于師生之間交流,提高教學(xué)效率,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,有效培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力。例如,八年級(jí)第四章分布廣泛的細(xì)菌和真菌中重點(diǎn)是細(xì)菌和真菌的分布以及兩者之間的區(qū)別,教材在講解這部分內(nèi)容時(shí)比較簡(jiǎn)單、抽象,使學(xué)生難以分辨細(xì)菌與真菌的特點(diǎn)、區(qū)別。那么,運(yùn)用多媒體技術(shù),向?qū)W生播放關(guān)于細(xì)菌與真菌的視頻解說(shuō),此外也向?qū)W生展示圖片,加深學(xué)生對(duì)細(xì)菌與真菌的記憶,并且啟迪學(xué)生仔細(xì)探究二者的不同之處。
3.提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。初中生物知識(shí)是基礎(chǔ)性的,強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的記憶,在復(fù)習(xí)的過程中,學(xué)生可以復(fù)制教師的課件,對(duì)已學(xué)過的知識(shí)或者不理解的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí),這樣既減少了教師的工作量,又提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。例如:基因的顯性與隱性這一章節(jié)既是難點(diǎn)又是重點(diǎn),需要大量的習(xí)題進(jìn)行練習(xí)鞏固,然后卻很難對(duì)其掌握牢固,學(xué)生在課下可以復(fù)制教師的課件,然后再次認(rèn)真觀看關(guān)于基因顯性與隱性的音頻以及專家講解的視頻,達(dá)到充分理解這一知識(shí)點(diǎn)的境界,因此進(jìn)行習(xí)題練習(xí),可以很好地掌握、鞏固該知識(shí)點(diǎn)。
4.改變轉(zhuǎn)換信息的手段。比如,快與慢的轉(zhuǎn)換,生物中存在一些現(xiàn)象變化過程過快,不易觀察,運(yùn)用多媒體技術(shù),可控制此變化過程,將其設(shè)置為慢速,從而方便觀察,蛇捕捉獵物時(shí),完成此過程只需零點(diǎn)幾秒,是肉眼所觀察不到的,但是運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬此過程便可使學(xué)生觀察此過程。又比如將抽象變回具體,生物中有許多知識(shí)點(diǎn)是比較抽象、難以理解的,如植物光合作用的原理比較難以理解,可以模擬植物光合作用的過程,使學(xué)生對(duì)植物的光合作用有更形象、直觀的了解,從而更好地理解植物光合作用的原理。
5.方便學(xué)生獲取更多的學(xué)習(xí)資料。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng),可以使學(xué)生更快捷、更廣泛地搜集所需要的學(xué)習(xí)材料,從而獲取知識(shí),解決疑惑,擴(kuò)展自身的知識(shí)面,此外,還可以運(yùn)用一些計(jì)算軟件對(duì)生物實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,從而鍛煉學(xué)生的自主探究能力,生物學(xué)不斷地向前發(fā)展,教材不可避免地會(huì)出現(xiàn)滯后的狀況,這就需要教師不斷汲取新知識(shí),同時(shí)也需要學(xué)生積極地去獲取新知識(shí),教師可以針對(duì)教材中的某一知識(shí)點(diǎn)留下疑問,要求學(xué)生充分利用身邊的資源搜集資料,這樣可以鍛煉學(xué)生的自主探究能力。
二、針對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)在生物教學(xué)中運(yùn)用的反思
縱使現(xiàn)代信息技術(shù)與生物教學(xué)的結(jié)合對(duì)生物的教學(xué)與學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)??墒遣坏貌怀姓J(rèn)仍然有一些問題值得我們認(rèn)真思考:不少地方的教師在教學(xué)過程中過度濫用現(xiàn)代信息技術(shù),完全依賴自身的想法,致使不能充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。因此我們需要注意:信息技術(shù)與實(shí)物教學(xué)并用,大自然才是最好的教材,利用多媒體技術(shù)獲取知識(shí)固然便捷,卻無(wú)法全面地展示知識(shí),有些方面的知識(shí)離不開對(duì)實(shí)物的學(xué)習(xí)。同時(shí),不讓學(xué)生親自做實(shí)驗(yàn)只是單純看視頻,僅僅通過多媒體展示實(shí)驗(yàn)過程,那么實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的結(jié)果也不足以使人信服。此外,由于各種具體情景的限制并不是每一節(jié)課都要求運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù),那么,要依據(jù)具體情況使用現(xiàn)代信息技術(shù),還要防止脫離教材內(nèi)容,要緊扣教材,多媒體形式多樣,有利于吸引學(xué)生的目光,不能使學(xué)生拋知識(shí)于腦后,全神貫注地欣賞豐富多彩的畫面。此外,也要注重板書,這樣可以強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)、突出重點(diǎn),使知識(shí)的脈絡(luò)清晰可見。
除此之外,有不少學(xué)生反映長(zhǎng)時(shí)間關(guān)注多媒體會(huì)使眼睛疲勞、沒時(shí)間做筆記、師生之間變得疏遠(yuǎn)等問題,那么就需要教師在利用現(xiàn)代信息技術(shù)時(shí)需要注意:多媒體課件的制作要真正從學(xué)生的角度出發(fā),根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平、思維習(xí)慣去制作,這樣才能使課件真正幫助到學(xué)生;注意與學(xué)生進(jìn)行溝通與交流,不可過分依賴多媒體進(jìn)行教學(xué),畢竟教師才是主要角色,教師要充分發(fā)揮自身的魅力,通過飽滿的激情、幽默的語(yǔ)言拉進(jìn)與學(xué)生之間的距離,完成教學(xué)目標(biāo),加強(qiáng)與學(xué)生之間的互動(dòng),創(chuàng)造平等、和諧的氛圍,從而達(dá)到共同進(jìn)步的地步。例如:在先天和學(xué)習(xí)行為的教學(xué)中,教師可以首先讓學(xué)生寫出哪些屬于先天,哪些屬于學(xué)習(xí)行為,然后與學(xué)生進(jìn)行思考、討論,從而總結(jié)出先天性學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)行為的特征,這樣的教學(xué)方式比單一的一人講解更容易使人接受,效率更高。
三、結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)代信息技術(shù)引用到生物教學(xué)中給生物教學(xué)帶來(lái)了很大的便利,提升了課堂效率,完成了教學(xué)目標(biāo)。此外,對(duì)學(xué)生生物知識(shí)的學(xué)習(xí)也有不小的幫助,提高學(xué)生提高了學(xué)習(xí)生物的積極性,也鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與探究能力。但是其中也存在一些問題,需要我們對(duì)其予以重視,克服這些問題,從而充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)在生物教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。以上論述僅代表個(gè)人觀點(diǎn),如有不正確之處,望廣大讀者及時(shí)提出批評(píng)與建議。
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