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分子生物学范文1
关键词:分子生物学;教授;应用性
【中图分类号】G633.91
引言:
我国的生命学科建立相比于其他学科来说比较晚,经过半个多世纪的教学内容和教学方式的探索,在分子生物学教学中取得了很大的进步和成就。同时,分子生物学科也成为我国比较重要的前沿学科之一,为我国的生命学科作出了巨大的贡献。对于生物学科的学生来说,掌握这么学科是十分重要的,对于后续的其他学科学习也有着很大帮助。作为很多专业的必修科目,学生在学习分子生物学时一定程度上会感觉到这门学科的困难性。所以在教学技巧上我们要讨论如何提高学生对这门学科的理解,同时怎样才能提高学生对这么学科的兴趣,这样才能让我们的教学质量得以提高。
1. 教学中存在的主要问题
由于属于生物学科中比较重要的位置,同时也是比较难理解的一门课程,所以学生在学习中以及教师在教授这门课程中都存在着很多问题,主要表现在以下几个方面:
1) 思想认识:很多学生对于分子生物学科的认识度不高,认为这门课程比较难懂,而不去学习,没有认识到这是一门作为后续学科的基础学科,没有给予足够的重视。
2) 教学内容:现在很多国内开设分子生物学的院校在教学内容的选取以及主线的确定上都没有达成一致,存在很多种类型的主线编排模式,层次不齐。
3) 教学方法:教学方法上,主要都是采取填鸭式教育方式,没有给学生更生动、形象地描述出这门课程的精彩所在,让学生没有足够的兴趣去学习,教学方法也显得很单调,导致教学质量严重下降。
4) 其他问题:还有诸如实验设备不能满足教学需求、师资水平有限以及给予学生的实训机会较少等诸多问题,这些都直接影响着教学的质量以及教学的效果。
2. 采取的教学改进措施
针对这些问题,我们在经过长时间的调研基础之上,分别提出了应对以及改进的措施,这些措施对于我们分子生物学教学有着很大的帮助。
2.1合理选取教学内容以及制定教学方式
分子生物学是一门专业性很强的学科,所以在教材的选取中一定要有明确的目的性。很多学生在接触分子生物学之前并没有太多的预备知识,所以考虑到这一点,在教材的选取中,一定要做到难易适中,教材的难易程度直接影响着学生对该课程的兴趣以及学习的信心。
在教学内容的安排上要做到科学化。本门课程最开始面临的比较晦涩的问题就是教学学时和实验学时的安排以及教学内容的安排。随着科技的不断进步,分子生物学与越来越多的学科产生相互融合、相互渗透的现象,这也导致很多学科与分子生物学科在内容上有一定的重复性。针对这个问题,我们只要把握两个要点就能够将教学内容合理进行安排:
其一是重点内容要突出。尽管很多学科与分子生物学科在内容上有所重合,但是在重点内容上还没有其他学科渗透进来,所以突出重点是主要应对策略,而分子生物学中很多基础问题,譬如"核酸结构"、"生物大分子相互作用"等问题上在很多生物相关学科中都有涉及,在本门课程中只需要简单复习即可。
其二就是要求教师提炼出与其他学科紧密联系的知识点,将学科知识的重复点淡化,而在有限的学时内,要多介绍本学科的发展动态和一部分新概念,提高课程的授课质量。
2.2培养学生的学习兴趣
兴趣是学习的最好老师,尤其是对这些专业性很强的学科来说,兴趣甚至堪比一把打开学科的万能钥匙。从表面形式上来看,我们只是给学生传授一门新的学科,但是从深层次来看,我们培养的其实是学生的科研兴趣,激发他们的学习欲望。只有兴趣使然才能够让学生更好地投入到科研中,取得一定的成果。
2.3提高教学效率
为了提高授课的质量,我们就要采取一定的手段在有限的学时中提高教师的授课效率以及学生的学习效率。多媒体教学是现在提高教学效率比较普遍使用的一种方法。
分子生物学是一门内容丰富、应用性强的学科,在亚显微分子水平上有着很大的运用。而在教学中不能让学生很直观地看到,可以教学起来比较抽象,单凭教师一张嘴是无法让学生深入理解。而多媒体教学的应用很大程度上解决了这一难点,能够让抽象复杂的内容在多媒体课件中更加具体化和简单化,让学生更容易理解。我们举一个简单的例子。
同时,建立相关的网络资源库,让学生在课后可以拓展自己对本课程知识范围的拓展,也能帮助学生对一些知识点的理解。
2.4科研带动教学
实战是对我们所学技能最好的考验,而科研就是分子生物学科中的实战。对于学生来讲,课本的知识理解地再深刻,与实际操作都有着一定差异,而分子生物学科作为一门应用性很强的学科,一定要通过让学生参与科研任务让学生把所学的知识,通过自己发散思维的加工应用到实践中去,才能体现学生对本门课程的掌握程度。
我们教授分子生物学给学生最终的木笔是要培养出有着娴熟操作能力以及具有创新思维的科研工作者,所以分子生物学科的科研任务,教师要选择一些简单但是能够将学生所学知识运用的来让学生参与进来。同时,也可以通过拨出一定科研经费,由教师带领学生,让学生体验整个科研的过程,包括立项、试验阶段以及到最后的答辩。教师在这个过程中起到一个引导帮助的作用。同时,科研带动教学的方法也能够提高学生对本门课程的学习兴趣。
2.5改革实验教学
实验教学是分子生物学一个重要组成部分,是对课堂理论教学成果的延伸,而作为一门应用型学科,实验教学部分尤为重要。
在实验前的课堂教学中,教师尽量只是教给学生基本的实验过程,而实际的操作过程由学生自己去动手实现。学生在这个实验过程中能够体验到获得成果的乐趣以及通过实验掌握一项操作技能,提高学生解决实际问题的能力。对实验中的突发问题,教师也可以交由学生自行解决,这样才能够让学生更加记忆犹新。
3. 结语
对于国内各大院校在分子生物学中表现出来的若干问题,上述办法通过在部分试点院校的改革实践,取得了不错的效果。尽管如此,我们依然要明白分子生物学作为一门专业性很强以及基础性很强的学科,其理论性和实践性的联系上需要更加紧密。所以在今后的教学过程中,我们的教师还需要通过自身的经验不断去改进本门课程的教学策略和方法,把我国分子生物学的教学水平提到一个新的高度。
参考文献:
[1]秦新民,多种教学方法相结合的分子生物学教学改革初探[J],科技信息,2010(13):531-532
分子生物学范文2
分子生物学技术:可应用于遗传性疾病的研究和病原体的检测及肿瘤的病因学、发病学、诊断和治疗等方面的研究提高到了基因分子水平。
生物学定义:生物学是研究生命现象和生物活动规律的科学。据研究对象分为动物学、植物学、微生物学、古生物学等;依研究内容,分为分类学、解剖学、生理学、细胞学、分子生物学、遗传学、进化生物学、生态学等;从方法论分为实验生物学与系统生物学等体系。
(来源:文章屋网 )
分子生物学范文3
关键词:分子生物学实验;教学改革;教学手段
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)37-0272-03
分子生物学课程是现代生物科学的前沿和交叉学科。分子生物学实验是分子生物学研究的重要手段和组成部分,是分子生物学教学的有力补充,学好分子生物学实验课程对于培养学生的动手能力,强化理论教学效果具有重要作用。分子生物学与其他学科的交叉也主要体现为分子生物学实验技术的应用[1]。分子生物学实验技术涉及很多现代生物技术中的核心技术,掌握分子生物学实验技术已成为农学、林学、医学、生物学等各学科的基本需要[2-5],因此各个高校一般都将分子生物学实验课程作为生物类专业学生的专业基础课,紧抓教学质量,以期培养出更适应社会需求的人才。我国也早在2007年1月,由教育部财政部下发了教高[2007]1号《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》、教高[2007]2号《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》等相关文件,明确提出要高度重视实践环节,提高学生实践能力,加强实验、实习等教学环节,着力培养学生创新精神和创新能力[6]。四川大学作为全国最早开设分子生物学实验课程的学校之一,对该课程一直非常重视,每年投入大量的经费
改善实验室的教学条件,为了适应新时代的需求,经过多年的教学实践,分子生物学实验课程也不断在教学内容,教学方法、考核方式等方面进行大力的改革。
一、分子生物学实验教学改革前现状分析
(一)教学内容系统性、完整性不够强
分子生物学实验课程改革前实验教学内容多为验证性实验,如:植物基因组DNA、总RNA及质粒的提取、琼脂糖凝胶电泳、目的基因的PCR扩增、目的基因的酶切及与载体的连接、感受态细胞的制备、重组子的转化与鉴定等实验,实验内容虽然都是现代生物前沿基础技术,而且具有一定的连贯性,但每次实验都是单独授课,学生只需按照步骤完成实验即可。这样授课的弊端就是学生上完课后并不能把理论知识与实验技术有机结合,缺乏思考,遇到实际科研问题时不能运用所学技能解决,缺乏拓展性、创新性思维的训练。
(二)教学手段简单,学生学习积极性差,教学效果不明显
改革前实验课程采用的教学形式单一,很难调动学生学习的积极性。一般是教师确定实验的目的和方案,实验员准备好实验所需试剂和仪器,学生只需在规定的时间内进行操作,完成实验方案,上交实验报告。这种程序化、被动式的教学导致学生对分子生物学实验课程教学目的不明、学习兴趣不高,产生学习上的倦怠心理。
分子生物实验课程开设在本科二年级下学期,实验操作中用到的仪器精密度较高,价格昂贵,实验试剂加入的量均为微量级别,这与学生在此之前所做的实验完全不同。虽然在上课时教师反复强调实验的操作步骤和注意事项等方面,但很多细节学生不能及时掌握,实验中容易出现试剂种类加错,试剂加入量不准确或错误操作仪器等,导致实验失败甚至仪器损坏等问题。此外,实验课程一般设置是每周一次或隔周一次,学生不能经常练习,巩固加深实验技术,有些知识刚学会,还没完全掌握,到下一次实验时已记不清如何操作,导致教学效果不明显。
(三)考核方式相对单一,不能全面反映学生学习的真实情况。
改革前该课程的学生学习成绩的评定标准为课堂上实验操作考核只占总成绩的20%,考勤占10%,实验报告占70%。但教师在对学生成绩评定过程的研究中发现由于分子生物学实验课程是生命科学学院全体学生的专业必修课,开设的班级多,每次课学生人数较多,课堂上老师并不能关注到每个学生,学生成绩的评定主要还是根据实验报告中结果的好坏与报告的质量来定,以至于学生中形成一种思维:只要实验报告写的页数多,图片精美,讨论深刻就能得高分,实验过程中操作是否规范,是否动作标准并不重要。这使得很多学生对实验技术的学习流于应付,不能达到学习该课程的目的。
这些问题严重影响了分子生物学实验课程的教学质量,也使得学生忽视实验技能的提高,思维趋于懒惰,缺乏科研的自主性、创新性。分子生物学实验课程作为一门实践性的专业基础学科,教师不只要注重学生动手能力的锻炼,也要培养学生勤于思考的习惯和分析处理问题的能力。
二、分子生物学实验教学改革方式
为了改变以上的缺点,改进教学模式,提升教学质量,提高学生学习的积极性、主动性和创造性,达到分子生物学实验课程的学习目的,在学校及学院的支持下我院分子生物学实验课程组对本门课程进行了全面改革,以学生为本,开发多样化学习方式[7],学生由被动式学习转为自主探究性学习[8],改进课程考核方式等。经过近两年的试验,效果明显。实验课程的主要改革内容如下:
(一)学校加强经费投入和师资力量建设,提高教师教学能力
四川大学生命科学学院历来重视实验中心的建设,目前分子生物学实验室设备固定资产达到300多万元,实验教师均具有博士学位,教辅人员的学历也在硕士研究生及以上。学院鼓励教师积极参加国际、国内各种教学研讨会,与全国的同行进行教学交流,学习其他兄弟院校的先进经验,提高教学能力。此外,该课程每年还给教师配备了研究生助教,多人同时在课堂上进行指导,及时发现并纠正学生实验操作中的错误,帮助其形成良好的实验习惯,掌握正确的实验操作方式。
(二)拍摄实验操作视频,便于学生课前课后反复学习
为了让学生更清楚实验操作的方式及仪器的正确使用方法,教师将分子生物学实验中涉及的实验内容和仪器使用按照模块化的方式分别进行视频拍摄,并结合多年教学经验,在视频中增加了学生实验中易错环节的提示,对初学者进行指导。学生在上课前就能清楚知道每个实验的正确操作方法及注意事项,上课时有意识地加强学习,降低实验失败率,提高课程训练效率。
(三)建立课程网站和虚拟实验室,加强师生间及学生间的联系,提高学习的积极性
为了有效整合教学资源,拓展教师的教学方式、教学空间,提升教学质量,提高学生的学习兴趣和自主学习能力,培养学生的独立能力及科研素质,加强师生之间的互动,使课程教学内容与教学活动完整呈现,我们建立了分子生物学实验的课程网站,将实验操作视频、动画、图片、PPT等资料放置其上,供学生自由学习。此外,我们还注重师生间课后的联系与互动,利用网络平台收集和批改学生作业,对学生学习中遇到的问题及时在网上作答,方便学生的学习,促进其对相关知识的理解与把握。
随着社会新形势的发展对人才要求的提高,传统的实验教学受课程开设的时间、地点、人力和财力等问题的限制,不能显著提高教学质量,设计型和探究型实验更难以开展。为解除此类限制课程教师还建立了虚拟实验室,提供可操作的虚拟实验仪器和试剂,学生既可通过实验仿真平台动手操作,又可自己设计实验,利于培养学生的实验设计能力,分析解决问题的能力,科学探究精神和创新意识,学生对于科学知识的学习、探究、运用更有自主性[9,10]。
(四)重视实验内容的系统性,提高大学生的创新能力
教学内容上整合原有的分子生物学课堂小实验,创建系统分子生物学综合大实验[11],给定选择题目后由学生自行选择并设计综合大实验流程。第一次上课教师只需要讲解进入实验室的要求与注意事项,给定几个备选大实验题目,提供模块化实验视频,由学生课后学习视频,自行选择题目并设计大实验流程。第二次课程为实验设计的展示,学生分别用PPT展示、讲解自己的设计,由其他同学对其设计的流程进行提问,讨论其设计是否合理,是否能继续优化,最后确定最终流程。第三次课程开始动手能力的培养,是前期课程知识的应用与实践。对于实验中出现的问题,首先要学生自己设法提出解决方案,并于实验完成后师生共同讨论实验中的得失与感悟。实验内容的系统化后整个过程学生都参与其中,将学到的理论知识运用到实际的科研问题中,充分强调学生在实验中的主体地位,不仅使学生养成总结和反思的习惯,也大大提高学生的创新能力。因此,综合大实验能够充分挖掘学生的潜能,对培养学生独立思考能力,实验动手能力以及解决实际问题的能力具有重要的意义。
(五)加强课程考核方式改革,提高学习积极性,科学检验学习效果
实验课程中提高学生的主动性和积极性,不仅需要教学内容和手段的提高,还要有科学合理的考核方式的配合[12]。为了充分检验学生的学习效果,改变学生“轻操作重报告”的观念,避免出现“高分低能”的现象,我们将课程考核方式变为:实验流程设计占总成绩的30%,实验操作占40%,实验结果占10%,实验报告占20%。实验流程的设计充分考核了学生对实验目的,原理等的认识及对整个课程系统性的把握,能正确地将分子生物学实验涉及的方法有机结合,真正达到课前自学的目的。这部分内容是作为作业在第二次上课讨论各自的实验设计前上交,教师及时评定成绩。讨论后学生便清楚自己所获得的分数,督促其后续工作认真努力,也有利于教师及时了解学生自学情况和对实验整体的把握情况,可以有针对性地对学生进行辅导。
在实验操作课程中,由于学生在课余时间自学教学视频,因此在课堂上教师的主要角色由知识的传授者转变为实验操作过程的监督者,实验的讲授时间缩短,有针对性地增加实验技能的指导时间。为了公平评价每个学生,在实验中教师为学生准备了胸牌,上面清楚地记录了每个学生的姓名及学号,方便教师监督其操作过程是否符合规范,及时纠正错误。该过程成绩由于在总成绩中所占比例较重,激发了学生在课前的学习热情,提高了学习效果。
在实验完成后,分子生物学实验课程还增设了实验内容相关问题的讨论和抢答环节,鼓励学生积极思考,提升了学习的趣味性,巩固学习效果。
三、分子生物学实验教学改革效果
经过两届学生的实验教学,分子生物学实验教师对两个年级349名学生进行了调查,学生的实验技能与实验素质普遍提高,科研能力明显增强。学生普遍认为新的课程形式更能调动其实验积极性,锻炼其科研思维能力,提高实验操作的动手能力,并改变其“做的好不如写的好”的错误观念,全面客观体现学生的学习效果,学生在课程中收获较多。
四、结束语
高等教育肩负着培养数以万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命。提高高等教育质量,既是高等教育自身发展规律的需要,也是办好让人民满意的高等教育、提高学生就业能力和创业能力的需要,更是建设创新型国家,构建社会主义和谐社会的需要。分子生物学发展迅速,为了培养高素质人才,适应社会需求,实验课程的教学方法应不断更新。改革是一个需要不断摸索与改进的过程,希望在此基础上我们不断总结工作中的得失,开创新的方法,培养更多具备创新精神、科学思维及实践动手能力的人才。
参考文献:
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分子生物学范文4
关键词:分子生物学;内容整合;教学方法
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0157-02
21世纪是生命科学的世纪,分子生物学是生物科学专业的一门专业基础课,是生命科学及相关农业、医药科学领域中最具活力的学科之一。是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的学科。它是生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞生物学以及信息科学等学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的;同时它又是基因工程、蛋白质工程等学科的基础。掌握分子生物学的基本理论和基本技术成为步入21世纪生物殿堂的一个必备条件。由于分子生物学尚有许多内容未形成定论,仍处于实验阶段,所以要求学生以正确的、客观的、发展的观点来学习,同时也要求教师收集素材,充分利用各种教学手段,讲授新近科学研究取得的成果。使学生获得应用分子生物学方法分析问题和解决问题的能力。为以后生命科学类专业课的学习和未来从事与生命科学相关的教学、科研工作打下坚实的基础。为适应分子生物学飞速发展的新形势,笔者对《分子生物学》的教材选用、教学内容、教学方法与手段、教学考核和成绩评定等方面进行了积极摸索,使这一学科的教学活动有声有色,效果明显。
一、慎选教材
符合学生的认知能力,符合发展趋向的一本好的教材有利于教与学走向成功,教材的选用直接影响教学效果和学生学习的质量。分子生物学作为20世纪后半叶发展起来的一门前沿学科,许多新知识、新技术不断涌现,具有更新快、突飞猛进的势头,国内外新版教材也不断面世,因此,选用教材是实现教与学双赢的重要前提。据此,我们经过反复比较选用了蒋继志编著的《分子生物学》(科学出版社,2011版)一书作为学习课本,这本书的特点是知识结构清楚,内容详细,通俗易懂,使用了简明清晰的图例,对学生的理解很有帮助。与此同时,并推荐朱玉贤等编著的《现代分子生物学》(2002版)、P.C.Turner等编著的《Molecular Biology》(2002版)、R.F.Weaver编著的《Molecular Biology》(2000版)、卢圣栋主编的《现代分子生物学实验技术》(2002版)等教材作为参考。这些教材知识体系编排系统及叙述方法深入浅出,课外参考题灵活多样,有很高的参考价值,可以拓展教材的知识面对教与学十分有利。
二、在确定教材后,我们考虑整合教学内容
如何在有限的时间里向学生传递更多的分子生物学基础理论知识与前沿发展动态,培养创新、实用型人才成为本科教学的重要研究课题。针对这一问题,我们根据几年的教学经验及学生学习的特点,对分子生物学内容进行了整合和补充。在探讨原版教材内容、概念进行讲解的同时,对讲授内容要做到:(1)精泛结合;(2)详略适当。具体做法是:我们将其原理部分分为六大块:核酸的结构与功能、DNA的复制、DNA转录、DNA翻译、DNA表达调控及DNA的损伤、修复、重组与突变。其中第一块内容“核酸的结构与功能”与《生物化学》内容存在交叉,如DNA的结构、核酸的变性等可以略讲,而DNA分子的发夹结构、回文序列、RNA的种类、分子杂交技术、小RNA等新知识点,需详细讲解。其中第二、三、四、五块内容则应该作为重点内容重点介绍,并通过介绍原核生物与真核生物的区别加深学生对其的理解。对重点细讲内容我们将其分为六块进行教学:分别为核酸的提取与纯化、PCR、分子标记、分子杂交、生物芯片技术、基因敲除。其中第一块、第二块内容是分子生物学技术的基础内容,原理必须作为重点进行讲解,而其他四块内容主要结合实例进行讲解。如分子标记在辅助育种、基因定位、遗传图谱中的应用,分子杂交在筛选克隆基因、制作酶切图谱和疾病的诊断中的应用。由于这部分内容比较深奥,学生认知能力有限,因此部分内容可做探究内容组织学生攻关。同时还增添分子水平上的新知识、新进展、新热点进行阐述。如通过中国期刊网、万方数据库、维普及国外的一些知名数据库如Sceience、Nature、Genetics等知名数据库的查阅,为学生讲授肿瘤的基因治疗、DNA指纹法、转基因动物、生物芯片、人类基因组计划、后基因组计划、RNAi和microRNA等的新进展[1]。使教学内容与国际接轨,开阔学生的视野与思路,激发学生学习的热情。
三、改进教学方法
同志曾说过:我们的任务是过河,但是没有桥或没有船就不能过,不解决桥和船的问题,过河就是一句空话。教学方法是完成教学任务、实现教学目标和提高教学质量的关键所在。改进教学方法是教学改革的中心环节。改进教学方法的着眼点就放在如何调动学生的兴趣上,使其积极主动地学,笔者的方法主要有以下几种。
第一,丰富教学手段。笔者认为教学过程不仅仅是教师讲、学生听,还要运用一切现代教学手段吸引学生的眼球、调动学生的思维并使其当堂消化教学内容。比如鉴于课程内容复杂、抽象,难以理解的实际,为避免先学后忘的现象,我们利用板书结合多媒体课件、形象的图片并配合动画、模具、挂图等多种教学手段,使教学内容由复杂变简单,由静态的变为动态的,形象直观而具表现力,从而激发学生的创造性思维,调动学习积极性。需要指出的是随着许多院校办学条件的提高以及国家对多媒体使用的大力提倡,有些教师在使用多媒体时存在一些误区,即照着多媒体一字一字的念,一旦离开多媒体就没法继续讲课,这不仅不利于学生的理解,而且还会打消学生学习的兴趣。因此我院提出在使用多媒体课件内容时要避免课件和板书内容重复,并且尽量只在需要用图片、动画或相关流程、例题说明问题时使用。如我们讲到DNA聚合酶III的组成及其各部分功能时,可以通过动画显示出β夹子如何与DNA核心酶作用共同完成DNA复制的动态过程。在讲解southern杂交过程时可以播放相应的动画说明杂交的过程。
第二,灵活教学过程。备课中要备内容、备方法、备学生,在教学中要灵活使用教学方法。(1)提问式教学,可以有效地提高课堂教学质量。提问可以在课前、课中或课后提出。课前提问不仅可以督促学生温习旧的知识,同时也可以促使其预习新的内容,使学生集中注意力,激发其求知欲。如在讲授核酸的提取中,可以先问“高中时所学的DNA提取是怎样的步骤,那么它和现在学的有什么区别呢?”学生带着问题听课,效果会更好一些。在课堂教学中也可以根据学生听课的注意力集中情况随时安排提问,激发学生学习的热情,活跃课堂气氛。如在讲授PCR(聚合酶链式反应)时,可以提问:“DNA复制的过程如何?它们有什么异同点?”。课后提问可以让学生在课后有针对性地反思和探究。如在学习完载体的种类后,可以让学生自己用表格归纳在实际应用中如何选用载体,目前经常用到的有哪些,为什么,等等。学生可以通过查阅资料,加深对载体的认识。(2)类比法教学。如在讲授基因重组时,可以将限制性内切酶比喻为“剪刀”,将连接酶比喻为“针线”,将载体比喻为“交通工具”,将外源基因和载体的连接的过程比喻为补补丁的过程,使学生通过实际生活中的例子更好地理解抽象的概念,感受科学的魅力所在,增加了学习的信念。(3)启发式教学。在介绍著名科学家发现科学理论的思路、过程及验证方法,让学生明白科学其实就在我们的身边,只要勇于动脑、努力探索,一定能有所发现。(4)我们鼓励中青年教师教学中进行双语教学,一些简单的专业英语词汇或句子要求教师用英语描述,为以后专业英语的学习打下坚实的基础。
第三,我们还强调教学与科研互动,将教师已有科研项目、课题及成果引入课堂,吸引和引导学生参加科研创新训练。例如,在讲授克隆时,结合教师承担的科研项目“文冠果代谢酶基因的克隆”进行讲解,告诉学生如何做科学研究等,加深对课本理论的理解及应用。在讲解DNA测序时,教师将科研项目“根瘤固氮的研究”引入进行讲解,试问学生大豆能够固氮,但是固氮能力不同,这是为什么呢,这是由于不同的大豆品种固氮基因不同引起的,这主要体现为基因序列的不同,那么我们怎么才能知道基因序列的不同呢,这需要进行测序,就像人类基因组计划要测出人类的基因序列一样。而测序的方式有很多……这样深入浅出的讲解使学生不仅了解了测序的目的,同时还知道了如何应用所学知识,大大提高了其对分子生物学学习的兴趣。
四、考核方式
传统的《分子生物学》课程考核为闭卷考试,考核内容以课本为本,题型较为局限,不仅满足不了教育改革中培养综合素质人才的要求,而且不能更好地使理论基础与实践前沿结合[1]。造成死读书、读死书的学生大有人在的现象。为了避免这种急功近利的风气并更好地适应时代的要求。我们对课程考核做了如下改革:首先对于理论课采用多种方式进行考核,包括平时出勤占10%的比重、课堂回答问题和课后作业占20%的比重、论文占20%的比重、期末闭卷考试占50%的比重。每次都要批改学生作业,批改后在上下一节课时要针对问题进行讲解;论文要求学生针对最新研究成果进行阐述,题目可以根据自己的心得体会自拟。这样一方面调动了学生自学的积极性,另一方面使教师在一定程度上了解了学生学习的效果,使得考核兼具灵活性和客观公正性。
五、结束语
分子生物学作为一门前沿学科,贯穿在整个生物理论课中,在21世纪新型学科中起着举足重轻的作用,对其课程进行改革也是势在必行的。教师要不断加强自身素质,培养高素质人才,满足社会对生物人才的需求。
分子生物学范文5
白血病是一种常见的基于造血干细胞恶性发生的肿瘤疾病。据报道,在中国地区白血病的死亡率占恶性肿瘤中的第六位,死亡率占儿童肿瘤的第一位。白血病是一组临床异质性疾病,根据患者年龄不同,细胞形态、细胞遗传学异常程度不同预后和存活率有显著差异,因此对于白血病早期诊断,准确评估和治疗都有很重要的意义。传统白血病诊断方法以形态学检测为主要手段,由于其主观因素影响大,速度慢,精度、重复率不高,容易误诊或漏诊。现代诊断方法为形态学、免疫学、分子生物学和遗传学综合诊断,即MICH方法。随着临床研究的不断深入,分子生物学技术以其简单,快速,敏感,特异,试剂稳定,危害性小的显著优势,在诊断、治疗白血病,监测微小残留病的应用中发挥了重要作用,为白血病精细分层[1]实现个体化治疗[2],提高患者的治疗效果提供了重要依据。应用于白血病的诊断分子生物学技术已经成为一个热门话题,在本文中,将对最近白血病在分子生物学技术诊断方面的研究进行讨论。
1.白血病的发病机制
现代研究显示,环境因素和遗传因素是造成白血病的主要发病机制。由于电离辐射,化学致癌物,病毒等环境因素引起的遗传物质染色体和基因的突变,癌基因点突变激活和肿瘤抑制基因的失活、损耗也是很重要的发病机制。有些患者可由一些血液疾病发展为急性白血病。
2.诊断方法
目前,大多数涉及白血病的相关基因已被克隆,通过直接或间接检测这些融合基因可以进行白血病的分子诊断。特定染色体异常和基因的突变可作为诊断疾病的发展和预后的重要指标。目前较为常用的分子生物学诊断技术有荧光原位杂交(FISH),实时荧光定量PCR(QR-PCR)、比较基因组杂交(CGH),基因芯片和全基因组测序[3]。
2.1 荧光原位杂交(FISH)
FISH是1980年后发展起来的一种间接基因定位方法。该法采用标记的单链DNA探针与其互补的DNA发生退火、杂交,通过观察染色体上的荧光信号,来检测分裂中期或间期细胞上的核 DNA 位置反映相应基因的状况,可应用于临床各种标本的检测。由于其直观,快速,灵敏,方便灵活,可量化,在白血病的诊断,治疗监测,预后和检测微小残留疾病等方面正成为一种不可缺少的重要手段。[4][5]
目前,常用的商品化单序列探针有PML-RARα[t(15;17),见于M3,AML1-ETO[t(8;21),见于M2b],BCR-ABL[t(9;22),见于CML和ALL],TEL- AML1[t(12;21),见于儿童前B-ALL]等已经应用于临床。临床常采用多标记探针,可以大大提高检测效率,multicolor-FISH与现代高通量方法对确定新肿瘤相关基因组区域有影响研究。[6]
Soriani S等[7]介绍了微波荧光原位杂交技术,它是一种新的快速检测PML-RARα重排的实验室诊断方法,30 min即可获得结果。结合了细胞快速收获,荧光原位杂交和微波束三种技术,大大提高了z测效率。
2.2 实时定量PCR(RQ-PCR)
RQ-PCR技术是在常规PCR反应体系中添加了荧光染料或荧光标记探针,然后进行PCR过程,检测体系中荧光强度的变化。根据标准物质的CT值(即在PCR扩增过程中,PCR启动后荧光信号由本底进入指数生长期的拐点对应的周期数目)建立标准曲线,然后通过标准曲线对待检模板进行评估定量分析。RQ-PCR[8]作为新兴的精确基因定量技术,灵敏,特异,技术成熟,操作简便,重复率较高,Dolz S等[9]发现是AML重组融合基因的灵活和敏感可靠的筛选试验方法。评估治疗反应、检测癌细胞的数量,对监测MRD具有很大意义[10]。以此作为临床诊断、评估检测标准,对患者及早进行临床干预,从而指导后期治疗,进而提高长期生存率有重要的临床价值。
Malik D等[11]报道他们采用RQ-PCR研究儿童急性淋巴白血病时发现一种新分子miR-2909-KLF4轴,通过它能够区分儿童急性B细胞和T细胞白血病,这可作为一种新的诊断或预后评估的标记。
Bennour A[12]等通过分析45例阳性慢性粒细胞白血病,采用多重RT-PCR分析,结果快速、可靠。
2.3 比较基因组学
比较基因组杂交(CGH)1992年提出的,是用于检测整个肿瘤基因组DNA增加或减少的有力的工具。虽然CGH分析不能提供有关染色体变异的精确信息,但它不需要肿瘤组织培养或核型分析。
曹琪等[13]研究表明CGH是一种快速、简单和有效的方法,可用于检测ALL中大片段染色体区域或染色体数目的改变。特别适用于染色体培养失败及形态差的情况。然而,CGH的应用范围有其局限性,只有与常规细胞遗传学分析、FISH和其它分子生物学工具相结合,才可以全面地阐明基因组的异常。
李莉[14]研究的微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization,array CGH)是一种高分辨率、高通量、高效率的全基因组筛查技术,可以检测到亚显微染色体的异常、精确定位,有效地弥补了现有方法的局限性,在非平衡染色体畸变方面作用显著。
2.4 基因芯片技术
基因芯片技术[15]是一高通量的基因检测技术,具有高灵敏度和精确定量检测的优势,有很好的应用前景,近几年得到越来越多的研究。在白血病基因检测中,有利于白血病融合基因的发现和监测微小残留病的监测,追踪同一患者中多个融合基因、治疗中融合基因变异等情况。基因芯片是新一代分子诊断试剂的主要发展方向。目前,基因芯片技术大规模的临床应用还存在着缺陷,基因芯片临床诊断还未实现,尚处于探索研究阶段。现存在于市面上的主要是低灵敏度和较差特异性的诊断芯片。由于基因芯片技术上仍需攻关和辅助诊断设备昂贵等原因,预计定量PCR技术在未来一段时间内仍占主导地位。
3.Y束语
分子生物学技术具有高效,灵敏,特异性好的优势。不同的诊断方式有不同的优缺点,综合运用对于复杂或特殊白血病的诊断具有很好的效果。[16][17]
在人类基因组计划的基础上,随着对白血病研究的逐步深入,白血病的异质性融合基因和特异性片段越来越多的被发现,遗传信息的深入和高通量的诊断技术的发展会导致越来越多的分子靶标将被应用于血液疾病的预防,预测,诊断,治疗和评估。近年来的热门研究miRNA与肿瘤的相关性也在血液肿瘤学方面有了重要发现。Ahmad N 等[18]发现miRNA的失调与肿瘤的起始事件的推动密切相关,可作为多发性骨髓瘤(MM)转移和耐药性评估的重要指标。
分子生物学技术检测的标准化是影响该技术诊断效果的重要因素,制定标准规范的临界值,选择特异、灵敏、标准化的分子标记[19]都将是影响分子生物学技术在白血病诊断中的关键。
参考文献
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chronic phase[J].Transfus Apher Sci,2013,49(2):116-119.
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[4] Selvi N,Kosova B,Hekimgil M,et al. Molecular Evaluation of t(14;18)(bcl-2/IgH) Translocation in Follicular Lymphoma at Diagnosis Using Paraffin-Embedded Tissue Sections[J].Turk J Haematol,2012,29(2):126-34.
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[8] Bartley PA,Latham S,Budgen B,et al. A DNA Real-time Quantitative PCR Method Suitable for Routine Monitoring of Low Levels of Minimal Residual Disease in Chronic Myeloid Leukemia[J].J Mol Diagn,2014,29:S1525-1578(14)00243-8.
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[10] Matsuda K.Evaluation of minimal residual disease using allele (mutation) -specific PCR[J].Rinsho Byori.2014,62(6):552-559.
分子生物学范文6
关键词:生物化学与分子生物学;微课;教学
生物化学与分子生物学是一门在微观水平上研究生物现象,从分子角度探讨生命本质,研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节的学科。它既是生命科学的基础,又是生命科学的前沿[1]。由于生物体内分子结构、功能、数量或存在部位的改变以及某些生化反应的紊乱均可导致疾病的发生,因此,该课程也已经成为现代医学教育的重要组成部分,在医学知识培养体系中也占据着重要地位。由于该课程内容抽象、繁杂,学习难度较大,为了取得良好的教学效果,教师需要不断更新教学理念,积极探索新的教学方法,提高教学水平。“微课(MicroCourses)”一词是由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师DavidPenrose于2008年提出。在我国,微课的概念首先由广东省佛山市教育局教育信息中心胡铁生提出[2]。按照教育部全国高校教育网络培训中心的定义,微课是指以10-20分钟的视频为主要载体,记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动[3]。因其具有目标明确、针对性强和教学时间短等特点,自2011年以来,微课教育模式已在全国高校、中小学范围内广泛应用,在各学科领域内根据课程的教学特点不断发展创新,满足了广大学习者的各种需求[4]。
一、生物化学与分子生物学教学现状和存在的问题
(一)生物化学与分子生物学理论课教学现状及问题
生物化学与分子生物学是一门抽象的学科,它的研究对象包括糖、蛋白质、脂质、核酸等生物大分子,以及这些大分子体系间的相互作用。这些概念和现象存在于微观世界,无法对其进行直接观察,因而使学生觉得抽象、枯燥无味。单凭课堂上教师照本宣科、平铺直叙的文字讲授,既难激发起学生的学习兴趣,也不利于学生对知识的透彻理解。由于生物体内的所有反应都呈动态形式,制作动画视频将这些复杂反应过程直观清晰、形象生动的呈现在学生眼前,能够促进学生对晦涩难懂的知识的理解,获得良好的学习效果。但对于一些复杂、冗长的生化过程,例如从DNA的复制到蛋白质的合成等,制作成一个详细的动画视频后,播放时长在10分钟左右。假如学生仅在课堂学习时观看一次视频,学习效果类似于走马观花,容易过目即忘。而受课程学时数和学习进度的限制,教师在课堂上多次播放以加强学生对内容的理解和掌握的做法并不现实。此外,生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域,新技术、新突破日新月异,层出不穷。及时了解相关领域的最新发展动向,既能帮助学生开阔视野、拓宽知识面,激发他们的学习兴趣,也可以给他们的学习和科研带来启发。但由于本科教材通常存在一定的时滞性,许多新技术和新进展未能在其中体现,或仅仅是简单提及。而且由于学时的限制,教师也不能在课堂上进行介绍和讲解。
(二)生物化学与分子生物学实验课教学现状及问题
随着现代分子生物学研究技术在生物和医学研究领域中的广泛渗透和应用,生物化学与分子生物学实验课已成为生物学、医学学习中一门重要的实验课程。开展实验课,不仅能帮助学生理解和掌握枯燥的基本原理,为今后学习其它相关专业课程奠定扎实的基础,还能锻炼学生的动手能力和独立思考问题、解决问题的能力,对培养学生严谨求实、勇于创新的综合科研素质有很大帮助。生物化学与分子生物学实验课教学的传统方式是以教师为主导的,教学流程通常包括:课前教师预实验,准备实验仪器和试剂,课内教师讲解实验步骤、演示操作,学生独立实验、撰写实验报告,师生共同分析、讨论实验结果。学生实验获得成功的一个重要因素就是具备正确、规范的实验操作技能,这也是实验结果准确和可信的重要保证。同时,生物化学与分子生物学实验中常常要用到一些专用的仪器,学生的不当操作不但有可能损坏仪器,造成不必要的经济损失,还可能引发安全事故。因此,教师不仅要教会学生正确的仪器使用方法和操作手法,而且要督促学生熟练掌握。此时,课堂上教师的亲身示范和演示就十分重要,要特别强调各个步骤的注意事项,对可能出现的错误操作进行特别提醒。但目前的实验课教学,通常是一名主讲老师在讲台上示范,三十名左右的学生在旁观摩。受视线和视野遮挡的影响,学生容易遗漏或忽视一些操作细节,而为了保证学生的实验进度,教师也无法多次示范。
二、微课的特点及其在生物化学与分子生物学教学中的应用
(一)微课的特点
微课的核心组成部分是教学视频,记录的是教师围绕特定的重点、难点和疑点问题,或某项技能进行教学的过程,除此之外,还包括与教学主题相关的教学设计、学生反馈、教师点评等辅教学资源。微课的教学时间较短,通常在10分钟左右。较短的时间有利于学生自由选择课余时间进行学习,满足学生的个性化需求,帮助学生合理有效地利用课余时间,解决学时少与教学内容多的矛盾。微课资源容量较小,一般在几十兆左右,视频格式多为支持网络在线播放的rm,wmv,flv等,适合在互联网和移动通讯网络间传播,方便学生下载到电脑、手机等终端设备上,随时随地进行学习。微课主题突出、内容具体,一个课程一个主题,直观、形象、简明、快捷,避免了课堂教学中可能发生的无关内容,帮助学生在较短的时间内获取更多有用信息。结合课程特点,作者利用微课在生物化学与分子生物学的理论和实验课教学中进行了一系列探索和应用。
(二)微课在生物化学与分子生物学理论课教学中的应用
在讲授一些复杂的生化过程和生命活动现象,例如从DNA的复制到蛋白质的合成,逆转录病毒的作用原理,原核生物的操纵子调控原理、真核生物的基因表达调控时,作者预先根据讲授内容制作好动画视频,并在每个重要的知识点或每个反应阶段处设置“过关问答”环节。微课上传至教学平台后,学生可根据自身对学习内容的掌握情况,反复观看、揣摩,并将“过关问答”的答案通过教学平台反馈给教师。这样,教师可以通过反馈信息了解学生学习的薄弱环节和教学难点、疑点,在课堂教学时能够有的放矢的进行讲授。而经过课外的预先学习和课堂上教师的重点讲解,学生也能够更好的消化、吸收这些知识难点。以讲解聚合酶链式反应原理为例,在以往的课堂教学中,作者是通过动画视频向学生演示反应过程,着重于学生对反应原理的掌握。通过微课教学,让学生预先自主学习动画视频并反馈信息后,作者发现,对大部分学生来说,这部分内容的学习难点和疑点不在于反应原理,而是对反应中提及的“模板”“、正义链”“、反义链”概念的正确理解。因此,作者在课堂教学中注重了对这几个概念的辨析,从而更好的帮助学生理解和掌握这部分内容。对于教材上简单提及、或是还没有来得及在教材中出版的学科新技术、新进展、新动向,作者按照不同专题制作成一系列微课,例如基因测序技术专题、蛋白质组学专题、RNA干扰技术专题、干细胞治疗技术专题、诺贝尔奖专题等。学生可以根据自己的兴趣有选择的观看、学习,并通过教学平台与作者进行讨论、互动。这种学习形式极大的提高了学生学习生物科学的兴趣,丰富了他们的课堂外生活,使学习不再拘泥于传统课堂,增进师生互动,寓教于乐。
(三)微课在生物化学与分子生物学实验课教学中的应用
在实验教学中,针对一些基本实验操作,如洗刷玻璃器皿、称量固体药品、滴加液体试剂、酸碱滴定、过滤、萃取,以及一些常规仪器,如移液枪、离心机、电子天平、电子pH滴定仪、电泳仪等的使用,作者将它们的规范操作过程和正确使用方法分别录制成一系列演示视频上传至教学平台。每堂实验课前,学生根据实验将要使用的仪器,选择相应的视频进行观看学习。通过这种方式强化学生基本技能和基本操作的训练,培养他们严谨、规范的实验习惯。对于大型实验,以SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳实验为例,该实验耗时长、过程复杂,教师通常只能在课堂上演示一次。但由于该实验需要一定的操作技巧,且影响实验结果的因素众多,大部分学生很难在规定时间内获得预期的实验结果。作者在进行预实验时,将整个实验过程录制下来制成微课,并在一些影响实验结果的关键问题,例如玻璃板的清洁、配置平整的分离胶,避免灌胶过程中出现气泡等予以重点强调;在灌胶,插、拔样品梳,点样等需要注意操作技巧的步骤时,采用近距离拍摄,放大细节,便于学生清楚的观看。通过这种方法,作者节约了课堂上的讲解时间,在实验过程中能够更好的辅助和诱导学生,使学生成为实验课的主体,有更多的时间独立完成实验,提高实验课的质量。
三、微课在生物化学与分子生物学教学应用中需要注意的问题
虽然都是借助于现代多媒体制作技术,都是通过网络教学平台传播,但微课并不等于传统的视频课程。传统教学视频往往是一堂课的复制,是一对多的教学情景,包含多个知识点,含有复杂众多的教学内容,更注重教师教的技巧。而微课是模拟一对一的教学情景,既注重教师教的技巧,更注重学生学的效果,时间短、容量小,内容精,适合学习者自主学习、探究学习。在微课教学实践中,作者发现,要获得好的教学效果,微课的时间要短,不宜超过15分钟,以保证在普通人注意力集中的时间范围之内,否则就变成了普通的视频课程,是另一个课堂教学。其次,微课内容要精,尽可能只有一个主题、一条线索,例如讲解一个生化反应过程、演示一项实验操作。直接切入主题,开门见山,在这一个主题上突出重点,避免无意义的说教和可有可无的旁证侧引,不要引发学生新的疑问。再次,在制作视频时,要考虑到学习者通常是面对电脑、平板电脑或手机屏幕学习,距离不会超过半米。过大、过密的字体和图片,容易给人造成一种压迫感,使人疲劳;过小、过疏的字体和图片,则容易分散学习者的注意力,影响学习效果。因此,教师在制作视频时要注意调整画面的排版,以达到最佳的视觉效果。最后,微课的形式要多样,除了某个主题的教学视频外,还应根据情况设计相关的学生反馈、教师点评的辅微课。微课既要注意趣味性,让学生乐于学,也要增强师生互动性,让微课教学不仅仅成为一种新的学习途径,也成为教师获得有效反馈信息的平台,实现教学相长。
四、结束语
当代大学生学业任务繁重,如何提高学习效率对教师和学生都是一个挑战。作为一名合格的教师,需要不断探索新的教学方法,勇于创新,并注重教学理论和实际应用的结合。从作者将微课应用与生物化学与分子生物学理论和实验课教学的效果来看,这种灵活的学习形式有助于激发学生学习兴趣,实现自主学习,利用“碎片时段”,延长有效学习时间,拓宽师生交流互动的渠道,获得良好的学习效果。随着移动互联网络技术的飞速发展,相信微课这种小而精、低门槛的教学方式不但将在高校、中小学教学中发挥巨大作用,也将促进社会优质教育资源共享和全民教育的普及。
作者:肖文娟 刘泽寰 林蒋海 龚映雪 单位:暨南大学
参考文献:
[1]黄诒森,张光毅.生物化学与分子生物学[M].北京:科学出版社,2008.
[2]胡铁生.微课:区域教育信息资源发展新趋势电化教育研究[J].2011,10:62-63.