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篇1

[關(guān)鍵詞] 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)；改革；實(shí)踐

[中圖分類號] R-05 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] C [文章編號] 1674-4721（2012）07（c）-0175-01

現(xiàn)代分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，給生命科學(xué)帶來日新月異的變化，而且這門以實(shí)驗(yàn)為主的前沿學(xué)科已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)的新形式下，努力把學(xué)生培養(yǎng)成具有現(xiàn)代意識(shí)、國際視野、創(chuàng)新能力和良好職業(yè)素質(zhì)的醫(yī)學(xué)人才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)[1]。臨床醫(yī)學(xué)七年制分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的目的，不僅驗(yàn)證理論知識(shí)，掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，還應(yīng)致力于學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦能力，科研能力,創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和對結(jié)果進(jìn)行分析、比較、綜合并做出科學(xué)的解釋，是我們的最終目的。因此，如何提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)水平，把常規(guī)的科研方法以及新技術(shù)傳授給學(xué)生，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握實(shí)驗(yàn)技能，提高科研素質(zhì)，成了我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷探索的內(nèi)容[2]。近年來筆者在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行了一些嘗試性改革，并取得了一定的成績。

1 改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高科研素質(zhì)

1.1 基本技能訓(xùn)練

針對七年制學(xué)生畢業(yè)授予碩士學(xué)位這一特點(diǎn)，為了使學(xué)生受到基本的技能訓(xùn)練，在實(shí)驗(yàn)課中，筆者改變以往由教師在實(shí)驗(yàn)課前，為學(xué)生準(zhǔn)備好各種試劑及器材的做法，讓學(xué)生自己動(dòng)手計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所需的藥品的數(shù)量，儀器設(shè)備等，凡是實(shí)驗(yàn)中涉及的物品清洗、高壓滅菌、菌種接種和保存以及試劑配制均由學(xué)生自己完成。這樣不但培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，而且還使學(xué)生懂得了實(shí)驗(yàn)中每一步驟的作用及注意事項(xiàng)。在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，為以后的臨床實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

1.2 綜合能力的培養(yǎng)

科研過程是一個(gè)創(chuàng)新的過程，許多分子生物學(xué)技術(shù)的改進(jìn)和完善就是科學(xué)工作者創(chuàng)新的結(jié)果。為了適應(yīng)醫(yī)學(xué)學(xué)科的發(fā)展，加大分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容改革的力度，我們開設(shè)了綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：從人血中基因組DNA的提取開始，通過PCR技術(shù)擴(kuò)增看家基因（γ－actin）片段，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳，回收特定的PCR產(chǎn)物，然后進(jìn)行連接、轉(zhuǎn)化、篩選、工程菌的接種培養(yǎng)，保存以及重組質(zhì)粒的提取、酶切、鑒定。這一綜合性實(shí)驗(yàn)，是以基因工程流程為主線，一環(huán)緊扣一環(huán)。學(xué)生通過這一實(shí)驗(yàn)過程，不但把理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，而且極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使科研思維得到了鍛煉，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。另外在實(shí)驗(yàn)課上，還安排了分子生物學(xué)基本技術(shù)、PCR技術(shù)及引物設(shè)計(jì)、DNA測序等教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)學(xué)生的掌握情況詳略講解，并采取多媒體等技術(shù)手段，使枯燥的實(shí)驗(yàn)理論變成了生動(dòng)有趣直觀的教學(xué)形式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和熱情。

2 更新教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的興趣

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，借助電子技術(shù)的現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，利用大型儀器，多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔教學(xué)，是當(dāng)今教學(xué)改革的發(fā)展趨勢。為此，我們對分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段進(jìn)行了大膽的改革，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容改革的需要，把學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察，由原來的紫外透射儀，改為使用凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理及結(jié)果分析，使學(xué)生能夠形象、直觀地在屏幕上看到每組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行對比，同時(shí)向?qū)W生展示標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果，通過分析、對比發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)驗(yàn)過程中的許多不足，從而激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的極大興趣和愛好，培養(yǎng)從事科學(xué)研究的動(dòng)手和動(dòng)腦能力，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和分析解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)[3]。

3 改革考核方法，提高綜合素質(zhì)

為了全面提高和培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，收集處理信息能力，總結(jié)分析、獲取知識(shí)能力，語言文字表達(dá)能力以及解決實(shí)際問題能力，我們改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫模式（目的、原理、步驟、結(jié)果分析等），全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束后以科研論文的形式提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而且要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后，提出對此次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排有什么建議和意見，并用所學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這一舉措，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)和開拓了學(xué)生的科研思維，使學(xué)生的科研能力明顯提高。實(shí)驗(yàn)成績?yōu)?00分，包括實(shí)驗(yàn)過程操作記錄30分，科技論文50分，平時(shí)操作10分，課堂表現(xiàn)10分。

總之，通過醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，學(xué)生對分子生物學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，參與實(shí)驗(yàn)的自覺性和積極性得到了很大提高[4-6]，不僅掌握了分子生物學(xué)的基本理論與實(shí)驗(yàn)技能，而且也提高了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 姚娟，隋建峰. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核模式的探討[J]. 山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12（5）：519-520.

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[5] 劉友勛，黃娟. 《分子生物學(xué)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J]. 讀寫算（教師版）：素質(zhì)教育論壇，2011，（7）：114-115.

篇2

關(guān)鍵詞： 分子生物學(xué) 理論教學(xué) 教學(xué)效果

分子生物學(xué)是研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用，即從分子水平上認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)的一門新興邊緣學(xué)科。分子生物學(xué)也是一門開放性的學(xué)科，隨著生物學(xué)研究的發(fā)展，其理論和技術(shù)體系也在不斷地更新和完善。作為當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并正在與其它學(xué)科廣泛交叉與滲透的重要前沿學(xué)科，分子生物學(xué)已經(jīng)成為高等院校生物科學(xué)、生物技術(shù)和生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課和主干課程。如何根據(jù)這門學(xué)科的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，是每個(gè)高校分子生物學(xué)授課教師都深切關(guān)注的教研難題。現(xiàn)就自己對分子生物學(xué)課程執(zhí)教三年來的體會(huì)，將提高分子生物學(xué)理論教學(xué)效果的幾點(diǎn)措施總結(jié)如下。

1.關(guān)注學(xué)科前沿研究進(jìn)展，及時(shí)補(bǔ)充和更新教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生知識(shí)面

生命系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了研究生命本質(zhì)的分子生物學(xué)的發(fā)展是一個(gè)漫長的過程。在這漫長的研究歷程中，隨著新知識(shí)、新理論的不斷涌現(xiàn)，新問題也不斷被提出；新問題的提出又促進(jìn)了研究技術(shù)的不斷更新。所有這些都決定了分子生物學(xué)研究的快速發(fā)展，也使分子生物學(xué)這門課程具有了前沿性的特點(diǎn)。而作為知識(shí)載體的教材，其編寫需要一個(gè)過程，加上編者知識(shí)面的局限性，學(xué)科前沿研究成果不可能被及時(shí)、全面地編入其中。例如關(guān)于真核生物基因組中的轉(zhuǎn)座子的種類，目前，幾乎所有版本的分子生物學(xué)教材，包括近年來新編的一些版本［1］，都只將其分成“DNA transposons”（DNA轉(zhuǎn)座子）和“retrotransposons”（反轉(zhuǎn)座子）兩大類，而沒有提到第三類“Polintons”（自我合成的DNA轉(zhuǎn)座子）；事實(shí)上，第三類轉(zhuǎn)座子是在2006年報(bào)道出來的一種新類型，其無論從DNA大小、結(jié)構(gòu)，還是轉(zhuǎn)座機(jī)制等方面都與前兩類有很大的不同［2］。這就要求教師的講課內(nèi)容不能局限于教材，而應(yīng)該關(guān)注學(xué)科前沿，經(jīng)常查閱文獻(xiàn)資料，及時(shí)地補(bǔ)充和更新教學(xué)內(nèi)容，例如腫瘤的基因治療、生物芯片、后基因組計(jì)劃、RNAi等分子生物學(xué)的新進(jìn)展［3］，從而使學(xué)生能夠及時(shí)、全面地了解和掌握分子生物學(xué)的新知識(shí)，拓展知識(shí)面。當(dāng)然，新內(nèi)容的補(bǔ)充與有限的學(xué)時(shí)數(shù)會(huì)有沖突，這就需要根據(jù)學(xué)時(shí)數(shù)靈活壓縮基礎(chǔ)理論內(nèi)容，如在許多生物化學(xué)教材中都有的DNA結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)翻譯等內(nèi)容。

2.根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

愛因斯坦說“興趣是最好的老師。”如何根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣是提高分子生物學(xué)教學(xué)效率、開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力的關(guān)鍵。分子生物學(xué)是人類從分子水平研究生命的本質(zhì)，徹底認(rèn)識(shí)自己，了解自己，深入探索生命與自然的奧秘，全面改造和改良人類生存環(huán)境與生存質(zhì)量的自然科學(xué)，是生物學(xué)科最具活力的科學(xué)，在推動(dòng)社會(huì)生活各領(lǐng)域的持續(xù)高速發(fā)展方面具有重要的影響。分子生物學(xué)的這種影響力，如果單憑教師口頭上的講述，顯得有點(diǎn)輕描淡寫，是很難在學(xué)生心目中留下深刻印象的。多媒體教學(xué)方式的運(yùn)用，通過把書本知識(shí)轉(zhuǎn)換為直觀形象的、圖文并茂的、情景交融的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件，使理論知識(shí)的表達(dá)更加形象、直觀，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性；甚至可以播放一些與生命熱點(diǎn)問題相關(guān)的科幻影片來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加深學(xué)生對這些問題的理解。例如，關(guān)于基因工程的安全性與倫理道德問題，一直都是很有爭議的問題，可以在課堂上提出來討論，也可以播放一些相關(guān)的科幻影片，如“侏羅紀(jì)公園”、“逃出克隆島”等，讓學(xué)生自己判斷。這樣等于給了學(xué)生一個(gè)獨(dú)立思考的空間，使學(xué)生的腦筋都開動(dòng)起來，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是非常有益的。此外，多媒體教學(xué)方式的使用，還可以增加單位學(xué)時(shí)的授課信息量，提高課時(shí)利用率，解決內(nèi)容多而課時(shí)少的矛盾。

3.采用動(dòng)畫式教學(xué)，加深學(xué)生對復(fù)雜分子機(jī)理的理解和掌握

分子生物學(xué)是在分子水平上對生命機(jī)制的一個(gè)詮釋，而生命機(jī)制又是由很多錯(cuò)綜復(fù)雜的微觀過程綜合體現(xiàn)的，如基因的轉(zhuǎn)座、表達(dá)與調(diào)控等。這些微觀的過程都是肉眼無法觀察到的；口頭講述也是比較抽象的；即使是對照課本或黑板上所畫的靜態(tài)圖講解，也很難細(xì)致地描述一個(gè)復(fù)雜的連續(xù)過程，不容易讓學(xué)生理解。動(dòng)畫式教學(xué)，借助多媒體技術(shù)，可以將聲音、文本、圖片等組合制作成課件，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)、使抽象難懂的微觀生命過程具體化、可視化，便于學(xué)生理解和掌握，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而有助于提高理論教學(xué)效果。

4.應(yīng)用雙語教學(xué)，避免概念混淆，提高英文文獻(xiàn)閱讀能力

目前的分子生物學(xué)教材的編寫內(nèi)容大多都是根據(jù)英文教材、英文文獻(xiàn)資料翻譯而來的；對于同一個(gè)專業(yè)詞匯的翻譯，不同的編者可能翻譯的結(jié)果略有差異，這樣就會(huì)造成一定的概念混淆。例如，“operator”一詞，有的教材將其譯為“操縱序列”［4］，有的教材將其譯為“操縱基因”［5］，有的教材將其譯為“操縱區(qū)”［1］，這樣就容易造成混亂，給“教”和“學(xué)”都帶來不便。另外，分子生物學(xué)也是一門發(fā)展迅速的前沿科學(xué)，新知識(shí)、新技術(shù)在不斷地涌現(xiàn)，而且這些研究成果的報(bào)道絕大多數(shù)都是用英文撰寫。學(xué)生要想了解、吸收和借鑒學(xué)科前沿知識(shí)的最新動(dòng)態(tài)，就要具備良好的閱讀英文文獻(xiàn)的習(xí)慣和能力。鑒于以上情況，在教學(xué)過程中就需要靈活運(yùn)用漢語與英語交替進(jìn)行的雙語教學(xué)模式。當(dāng)然，考慮到學(xué)生的外語水平和接受雙語教學(xué)的能力直接影響雙語教學(xué)實(shí)施的效果，這里所說的雙語教學(xué)并不是追求嚴(yán)格意義上的雙語教學(xué)的形式［6］，而是在課堂上盡量創(chuàng)造較多的使用英語的語言環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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［3］戚曉利，張麗敏，薛春梅.分子生物學(xué)教學(xué)改革的探索［J］.生物學(xué)雜志，2003，20，（6）：51-52.

［4］特納等著.劉進(jìn)元等譯.分子生物學(xué)（第2版）［M］.科學(xué)出版社，2001：221.

篇3

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；雙語教學(xué)；模式建設(shè)

中圖分類號：G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1674-120X（2016）08-0039-02收稿日期：2015-12-22

分子生物學(xué)是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)及其重要性和規(guī)律性的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界向主動(dòng)地改造和重組自然界轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。雖然分子生物學(xué)是近二十年才被寫入高校生物類及相關(guān)專業(yè)本科及研究生培養(yǎng)大綱，但其作為和實(shí)驗(yàn)結(jié)合十分緊密的課程之一，不但是生物科學(xué)和其他生物技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課，而且廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)領(lǐng)域。

但是分子生物類課程中有關(guān)原理部分講起來很單調(diào)復(fù)雜，學(xué)生不太容易理解。加上本課程的講授在河南師范大學(xué)（以下簡稱“我?！保┥茖W(xué)學(xué)院僅有36個(gè)學(xué)時(shí)，如何在較短時(shí)間的教學(xué)中讓學(xué)生加深對分子生物學(xué)原理的印象，主動(dòng)理解、掌握相關(guān)知識(shí)，并訓(xùn)練思維能力是這門課程中亟須解決的問題。此外，國際上多數(shù)有影響力的分子生物相關(guān)期刊、書籍均使用英文出版，國際學(xué)術(shù)會(huì)議和學(xué)術(shù)交流也多以英語為工具進(jìn)行交流。因此，學(xué)生迫切希望在這門課程上能夠有專業(yè)的語言環(huán)境，提高自我學(xué)習(xí)與獲取信息的能力，以更快地了解分子生物課程發(fā)展的最新趨勢，并增強(qiáng)查閱外文文獻(xiàn)的技能。

2001年8月， 教育部印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高〔2001〕4號），要求各高等學(xué)校積極推動(dòng)使用英語等外語進(jìn)行教學(xué)。鑒于此，關(guān)于分子生物學(xué)的教學(xué)改革――雙語教學(xué)在很多高校開展起來，這對于提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)能力的創(chuàng)新人才，提高學(xué)生競爭力等均具有重要的實(shí)踐意義。

一、高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)的內(nèi)涵及目的

根據(jù)《朗曼應(yīng)用語言學(xué)詞典》所給的定義，雙語教學(xué)是指在學(xué)校里使用第二語言或外語進(jìn)行各門學(xué)科的教學(xué)[2]。我國目前推崇的雙語教學(xué)是指除漢語外，用英語作為課堂主要用語進(jìn)行學(xué)科教學(xué)的活動(dòng)。它要求用準(zhǔn)確、流利的英語進(jìn)行知識(shí)講解，但不絕對排除漢語，以避免由于語言障礙造成學(xué)生對專業(yè)知識(shí)的理解困難而影響教學(xué)效果。

通過雙語課程的教學(xué)，讓學(xué)生在扎實(shí)掌握分子生物學(xué)基本概念和原理的同時(shí)，能增強(qiáng)在分子生物學(xué)專業(yè)英語方面的綜合運(yùn)用能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索研究的能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型人才。我校開展雙語教學(xué)示范課程，雙語教學(xué)圍繞為學(xué)生出國留學(xué)和考研兩方面服務(wù)展開。教學(xué)過程中需要引導(dǎo)學(xué)生閱讀專業(yè)文獻(xiàn)，或者選擇英美報(bào)刊上的文章進(jìn)行閱讀和翻譯，這樣既可以提高學(xué)生的專業(yè)分析能力，又能提高他們的英語能力。

二、高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)模式的建設(shè)

教育部與財(cái)政部期望各高等學(xué)校充分利用示范課程的資源和經(jīng)驗(yàn)，不斷提高雙語教學(xué)質(zhì)量，不斷探索與國際先進(jìn)教學(xué)理念和教學(xué)方法接軌的、符合中國實(shí)際的雙語課程教學(xué)模式，為全面提高我國高等教育教學(xué)質(zhì)量做出新成績。為此，我校生命科學(xué)學(xué)院建設(shè)了分子生物學(xué)的雙語教學(xué)示范課程，建設(shè)內(nèi)容包括以下幾方面。

1分子生物學(xué)雙語師資的培訓(xùn)與培養(yǎng)

為推進(jìn)分子生物學(xué)雙語教學(xué)課程的建設(shè)，學(xué)院要提高對分子生物學(xué)雙語教學(xué)工作的重視程度，對師資儲(chǔ)備不足問題給予重視。首先，應(yīng)加強(qiáng)雙語教學(xué)師資隊(duì)伍的培養(yǎng)工作；努力提高雙語教學(xué)教師的教學(xué)能力；教學(xué)經(jīng)費(fèi)適當(dāng)向雙語教學(xué)課程建設(shè)等方面傾斜。例如，鼓勵(lì)并支持雙語教學(xué)師資參加國際雙語教學(xué)相關(guān)會(huì)議及培訓(xùn)項(xiàng)目，及時(shí)與各高校進(jìn)行交流，可以聘請外籍教師對雙語教學(xué)負(fù)責(zé)人進(jìn)行培訓(xùn)，提高教師外語水平，始終保持學(xué)校雙語師資的先進(jìn)性。

2先進(jìn)分子生物學(xué)雙語教材的引進(jìn)與建設(shè)

由于分子生物更新速度快， 所以在教材建設(shè)上我們比較重視教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性、新穎性與啟發(fā)性。在教材方面，中文教材為朱玉賢等編著的普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材《現(xiàn)代分子生物學(xué)（第4版）》；英文教材選用了內(nèi)容簡潔的英國經(jīng)典分子生物學(xué)教材Molecular Biology（Turner主編），該教材涵蓋了分子生物學(xué)絕大多數(shù)的基本知識(shí)點(diǎn)，且篇幅較短，特別適合本科生使用。另外本課程除了指定的教材外， 爭取能編寫與教材配套的英文版雙語教學(xué)講義，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)研究內(nèi)容， 提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

3立體化雙語教學(xué)手段的建設(shè)

PBL（Problem Based Learning）教學(xué)法，是一種以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，主要通過以問題為中心、學(xué)生為主體、教師為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，以提高學(xué)生系統(tǒng)分析問題、解決問題的綜合能力[3]。PBL教學(xué)法具體做法：學(xué)生課前閱讀雙語教學(xué)內(nèi)容，課堂則主要以問題為中心，學(xué)生以雙語提問并相互解答問題，教師以雙語提問并解答疑難點(diǎn)。而傳統(tǒng)教學(xué)法的具體做法：不刻意要求學(xué)生課前閱讀雙語教學(xué)內(nèi)容，教師雙語授課，采取“灌注”或“填鴨式”的方法，使學(xué)生被動(dòng)接受雙語教學(xué)相關(guān)知識(shí)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接受PBL教學(xué)方法的學(xué)生在英語專業(yè)句法、英語專業(yè)文章閱讀方面明顯優(yōu)于接受傳統(tǒng)教學(xué)方式的學(xué)生。因此，有必要提倡分子生物學(xué)專業(yè)教師多采用PBL授課方法進(jìn)行雙語教學(xué)。

4優(yōu)秀分子生物學(xué)雙語教學(xué)課件的制作

全英式教學(xué)課件使用英文原版教材，要求高，難度大，難以確保取得理想的教學(xué)效果。經(jīng)過實(shí)踐，教師應(yīng)該制作中英文對照課件幫助學(xué)生理解，這樣可以面向所有學(xué)生，十分利于雙語教學(xué)的推廣與普及。另外，教學(xué)課件中盡量多選用形象、精美的圖片，將高深的抽象概念轉(zhuǎn)變成直觀的圖像、動(dòng)畫，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。注意搜集一些標(biāo)準(zhǔn)英文配音的分子生物學(xué)動(dòng)畫或者視頻，形象地把一些分子生物學(xué)過程展示給學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。

三、高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)存在的問題及思考

雖然應(yīng)教育部要求，各高等學(xué)校積極推動(dòng)使用英語進(jìn)行教學(xué)，各高校逐漸開展雙語教學(xué)模式，但在高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)工作中依然存在各種問題，如教學(xué)體制不完善、師資儲(chǔ)備不足、教學(xué)條件不夠優(yōu)越、學(xué)生英語能力參差不齊等。就此提出以下建議：一是學(xué)院要提高對雙語教學(xué)工作的重視程度；二是加強(qiáng)雙語教學(xué)師資隊(duì)伍的培養(yǎng)；三是努力提高雙語教學(xué)教師的教學(xué)能力；四是加強(qiáng)對雙語教學(xué)工作的管理；五是教學(xué)經(jīng)費(fèi)適當(dāng)向雙語教學(xué)課程建設(shè)等方面傾斜。

四、總結(jié)

本文從高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)模式的建設(shè)各方面進(jìn)行了探討，另外指出目前高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)存在的問題，并給出了建議。需要指出的是，高校分子生物學(xué)雙語教學(xué)只有將教師教學(xué)能力、學(xué)生學(xué)習(xí)能力及所需的硬件設(shè)施盡可能協(xié)調(diào)好，才能達(dá)到培養(yǎng)與國際接軌的生物分子學(xué)專業(yè)人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

朱玉賢，張毅，鄭曉峰，等現(xiàn)代分子生物學(xué)（第4版）北京：高等教育出版社，2013.

篇4

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn) 生物化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是生命科學(xué)研究的重要手段，是生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的重要的實(shí)踐性課程，該課程的教學(xué)效果直接影響學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，尤其是對相關(guān)專業(yè)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量（如論文質(zhì)量和研究生的實(shí)驗(yàn)技能）至關(guān)重要。而生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是通過微觀領(lǐng)域的深入研究不斷地揭示了各種生命奧秘，因此學(xué)生了解生命本質(zhì)必須能夠進(jìn)入微觀世界，傳統(tǒng)的教學(xué)手段對微觀世界的動(dòng)態(tài)變化的展示卻顯得不夠充分，但信息技術(shù)提供了這種可能。運(yùn)用多媒體課件教學(xué)，動(dòng)態(tài)模擬，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，把學(xué)生的思維帶進(jìn)微觀世界模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中，誘導(dǎo)學(xué)生觀察思考，相互討論，共同探究規(guī)律，較好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)就是基于信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)上構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，使現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)的概念

虛擬實(shí)驗(yàn)的概念，最早在1989 年由美國的William Wolf教授提出，用來描述一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。虛擬實(shí)驗(yàn)概念的提出至今僅為十多年的時(shí)間，但因其廣闊的應(yīng)用前景，國內(nèi)外有很多組織都已經(jīng)開展了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究和建設(shè)工作，特別是在國外一些著名的大學(xué)，已有較多建好并投入使用的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)、人工智能、生命科學(xué)、化學(xué)、物理、生物工程、通訊、3DCAD、圖形圖像、農(nóng)業(yè)科學(xué)等教學(xué)、科研領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)在虛擬實(shí)驗(yàn)方面開展的工作還不多，已有部分高校初步建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室。例如：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了網(wǎng)上虛擬土壤作物系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬植物在三維空間中的生長發(fā)育狀況，探討虛擬植物模型在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵問題。縱觀近年來虛擬實(shí)驗(yàn)室在國內(nèi)高校的發(fā)展和應(yīng)用， 可以看出虛擬實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地改變了人們對實(shí)驗(yàn)室的看法。由于它不但能有效地降低實(shí)驗(yàn)成本， 提高實(shí)驗(yàn)效率， 而且可以實(shí)現(xiàn)異地協(xié)作和實(shí)驗(yàn)資源共享， 因此這種實(shí)驗(yàn)方式也越來越受到國內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)的重視和青睞， 成為強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的一個(gè)重要發(fā)展方向。

虛擬實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)與分子生物學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐意義

生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般都是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，往往是教師介紹相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理，學(xué)生則按照教材所示實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，對于實(shí)驗(yàn)過程中具體的細(xì)節(jié)尚處于一知半解狀態(tài)；而且，生物化學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所用試劑費(fèi)用較高，教學(xué)經(jīng)費(fèi)往往不允許學(xué)生進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，一些較為前沿的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和所需儀器的限制無法開設(shè)；另外，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，往往需要較長的等待時(shí)間如PCR擴(kuò)增時(shí)要等待1個(gè)多小時(shí)、SDS-PAGE時(shí)電泳要等待1小時(shí)左右，后面的凝膠染色、脫色又有很長時(shí)間等待，有限的課程實(shí)驗(yàn)時(shí)間只能開設(shè)非常有限的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜上所述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，卻難以達(dá)到預(yù)期效果。

虛擬實(shí)驗(yàn)則可以很好地解決上述問題，開展虛擬實(shí)驗(yàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境由虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)、虛擬器材庫和開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)組成。虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)類似，可供學(xué)生自己動(dòng)手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。教師利用虛擬器材庫中的器材自由搭建任意合理的典型實(shí)驗(yàn)，或?qū)嶒?yàn)案例，學(xué)生既可以在虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上動(dòng)手操作，又可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)的操作能力、分析診斷能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生更易獲得相關(guān)的知識(shí)，科學(xué)的指導(dǎo)和敏捷的反饋。

二、生物化學(xué)與分子生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用現(xiàn)狀

目前，相當(dāng)部分的物理與化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室逐漸運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是有關(guān)于生命科學(xué)的相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)均尚處于建設(shè)之中。原因有多方面的，如生命科學(xué)現(xiàn)象比較復(fù)雜，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)也就相對較為復(fù)雜；生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目繁多，有時(shí)候?qū)嶒?yàn)材料的選擇、方法的選擇不同就是不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要建設(shè)一個(gè)相對較為完善的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工作量非常大，需要耗費(fèi)大量的人力物力；另外，生物化學(xué)與分子生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)需要計(jì)算機(jī)工程和生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)人才共同努力才能完成的一項(xiàng)工作，而大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中兩個(gè)學(xué)科之間交叉得比較少，也就是專業(yè)課程老師的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相對較為薄弱，而計(jì)算機(jī)工程的專業(yè)人士的生物化學(xué)與分子生物學(xué)背景又相對欠缺。因此，生物化學(xué)與分子生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)尚有待于探索和研發(fā)。

三、展望

虛擬實(shí)驗(yàn)輔助生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種全新的嘗試，能提升課程學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。但是，由于生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的復(fù)雜性，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的研發(fā)尚處于起步階段，其進(jìn)一步開發(fā)需要投入很大的人力和物力，需要計(jì)算機(jī)工程和生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)人才共同努力才能完成。綜上所述，針對課程特點(diǎn)合理選用開發(fā)技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和應(yīng)用，使虛擬實(shí)驗(yàn)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益的、必要的補(bǔ)充。

【參考文獻(xiàn)】

[1]易杰，高東輝. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)類教學(xué)體系和課程體系構(gòu)建的思考，現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2009，18（2）：2485-2486.

篇5

關(guān)鍵詞:啟發(fā)式教學(xué) 分子生物學(xué) 實(shí)踐

中圖分類號:G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0178-02

20世紀(jì)90年代起,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,多媒體教學(xué)以直觀,信息量大為突出優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐步取代了大學(xué)以往的板書、掛圖以及多種教學(xué)媒體綜合使用的地位。由于分子生物學(xué)不僅是生物學(xué)的前沿與生長點(diǎn),它與生物學(xué)的幾乎所有學(xué)科都有交叉。因此,分子生物學(xué)所涵蓋的內(nèi)容非常豐富,信息量也足夠大。而多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)正好符合分子生物學(xué)的特點(diǎn),而且還可以針對分子生物學(xué)中理論性強(qiáng),抽象和不可視等導(dǎo)致的教學(xué)“難點(diǎn)”,通過多媒體教學(xué)的直觀、生動(dòng)的媒體動(dòng)畫展現(xiàn)出來,取得了可喜的成績。但是,幾年的教學(xué)實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)一些問題,比如由于授課信息量過大,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)主動(dòng)性減小、從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極思考問題的能力有所減弱,對授課質(zhì)量也有一定的影響[2]。針對這一問題,通過直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等啟發(fā)式教學(xué)法的嘗試,并與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合,取得了較好的效果。

1 直觀性啟發(fā)法 引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)

分子生物學(xué)中有一些概念屬于文字簡單,含義抽象。對于這種概念的講解,如果忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律、理解能力、知識(shí)水平,不調(diào)動(dòng)學(xué)生開動(dòng)腦筋、積極思考,而是把現(xiàn)成的概念直接灌輸給學(xué)生,學(xué)生只學(xué)到一些死知識(shí),只會(huì)死記硬背,學(xué)習(xí)處于一種完全被動(dòng)的狀態(tài)。如果采取直觀性啟發(fā)教學(xué)法,就可達(dá)到對概念的深入理解和對多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通的效果。什么是直觀性啟發(fā)教學(xué)法呢？所謂直觀性啟發(fā)教學(xué)法就是通過展示與知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)的實(shí)物、數(shù)學(xué)模型、教具等具體事物,有計(jì)劃、有目的、有順序、有組織、認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行觀察、記憶,從而使學(xué)生從形象思維逐步過渡到抽象思維的一種方法[3]。比如在講解基因家族概念時(shí),不直接給出基因家族的概念,而是通過多媒體展示一組組蛋白(組蛋白1、組蛋白2A、組蛋白2B、組蛋白3和組蛋白4)的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)圖片,并通過具體的例子(幾種生物的組蛋白在DNA中排列方式)進(jìn)行引導(dǎo),讓學(xué)生從組蛋白的來源、功能和結(jié)構(gòu)幾方面思考,從中得出這一組組蛋白規(guī)律性的內(nèi)涵:其來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)。同時(shí),指出像這一組組蛋白的基因就是一個(gè)基因家族。這樣,學(xué)生通過積極思維不僅對基因家族概念有了深刻理解,同時(shí)還掌握了組蛋白的結(jié)構(gòu)和在DNA上排列方式等有關(guān)的知識(shí),以及這些知識(shí)之間的相互關(guān)系,還學(xué)會(huì)了對問題進(jìn)行歸納總結(jié)。

2 設(shè)疑啟發(fā)法,引起和強(qiáng)化學(xué)生興趣

設(shè)疑啟發(fā)法在啟發(fā)式教學(xué)中是應(yīng)用最廣泛的一種方法,設(shè)疑啟發(fā)法,又稱問題啟發(fā)或質(zhì)疑啟發(fā)法,是運(yùn)用一定的教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的疑問,激起學(xué)生求知的要求,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[4,5]。分子生物學(xué)的教學(xué)過程中運(yùn)用設(shè)疑啟發(fā)法也可起到非常好的效果。例如,B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是沃森和克里克1953年提出的,從此,分子生物學(xué)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在講解B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)講到它是由10對核苷酸組成一個(gè)螺距,每個(gè)螺距高為3.4nm等。如果這時(shí)直接講DNA的長度計(jì)算這時(shí),同學(xué)們只能被動(dòng)的聽,可能會(huì)顯得平鋪直敘,枯燥！如果采用設(shè)疑啟發(fā)法,教師通過提出問題:如果有一個(gè)1000個(gè)核苷酸對的DN段,請問你可以計(jì)算出它的長度嗎？同學(xué)們這時(shí)會(huì)由被動(dòng)變主動(dòng),主動(dòng)的思考問題,并根據(jù)已經(jīng)講過的10對核苷酸的長度為3.4nm,計(jì)算出兩個(gè)核苷酸之間的距離為0.34nm。知道了兩個(gè)核苷酸之間的距離就很容易得出任何DNA分子的長度了！此時(shí),再進(jìn)一步提問:接下來同學(xué)們能計(jì)算1000個(gè)核苷酸的DNA的分子量是多少嗎？同學(xué)們思考后回答:不能！教師問:為什么？同學(xué)回答:單個(gè)核苷酸的分子量不知道！教師答:這個(gè)問題回答的非常好,如果老師告訴你們4種核苷酸的平均分子量為330Da,你們可以計(jì)算嗎？同學(xué)們馬上回答:能！這樣,同學(xué)們就在,“生疑—質(zhì)疑—釋疑”的過程中掌握了DNA的結(jié)構(gòu)、長度和分子量之間的關(guān)系,學(xué)的靈活、記得牢固。為了進(jìn)一步強(qiáng)化同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步設(shè)疑:當(dāng)先給某一DNA的分子量時(shí),同學(xué)們能否計(jì)算出其長度、核苷酸對數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)(螺距數(shù))呢？同學(xué)們有了前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),通過思考后很自信地回答:能！通過設(shè)疑啟發(fā)法的應(yīng)用,同學(xué)們自然達(dá)到觸類旁通,舉一反三的效果,整個(gè)過程中不僅很好的引起了學(xué)生的興趣,而且還進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 程序啟發(fā)法[6]的運(yùn)用,調(diào)動(dòng)學(xué)生解決問題

與基因家族概念不同,由于生命活動(dòng)的復(fù)雜性,有些知識(shí)并不是運(yùn)用一般規(guī)律就可以解釋的。例如,我們都知道,蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,通常一個(gè)氨基酸是由三個(gè)核苷酸組成的一個(gè)密碼子進(jìn)行編碼的,也就是說DN段有多少核苷酸組成,意味著其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸的最大容量為核苷酸的數(shù)目除以3。但是,也有例外,ΦX174是一種噬菌體,其基因組為單鏈DNA,本身只有5375個(gè)核苷酸,按3個(gè)核苷酸編碼一個(gè)氨基酸計(jì)算,基因組全部的核苷酸都用來編碼氨基酸,最多也只能編碼1792氨基酸的蛋白質(zhì),如果按氨基酸的平均分子量為110Da計(jì)算。該分子編碼的蛋白質(zhì)的總分子量為19.7萬；但是,當(dāng)ΦX174感染大腸桿菌后共合成11個(gè)蛋白質(zhì)分子,總分子量為25萬左右,相當(dāng)于6078個(gè)核苷酸所容納的信息量。是什么原因?qū)е吕碚撏评砼c實(shí)際情況之間的差異呢？要解決這個(gè)知識(shí)難點(diǎn),采用啟發(fā)式教學(xué)中的程序啟發(fā)可以得到較好的結(jié)果。所謂程序啟發(fā)法也稱“有序啟發(fā)”,按課題內(nèi)容的規(guī)律性和教學(xué)過程的規(guī)律性,設(shè)計(jì)一套符合學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律的程序,也可設(shè)計(jì)程序性練習(xí),把復(fù)雜問題分解,分散難點(diǎn),降低思維梯度,用前一問題啟發(fā)后一問題,用后一問題深化前一問題,層層剖析、環(huán)環(huán)相扣,最后實(shí)現(xiàn)整體突破。因此,對于上面問題可以先從學(xué)生已經(jīng)掌握的遺傳密碼這一知識(shí)入手。遺傳密碼是將DNA或RNA序列以三個(gè)核苷酸為一組的密碼子轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列,以用于蛋白質(zhì)合成。在教學(xué)過程中先進(jìn)行這樣的啟發(fā):對DNA或RNA的閱讀方式不同時(shí),會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？同學(xué)們自然會(huì)得出“用不同方式去閱讀DNA或RNA序列時(shí),導(dǎo)致編碼的蛋白質(zhì)大小和數(shù)量都可能是不同的”！接著教師可進(jìn)一步啟發(fā):按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有沒有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì)？這時(shí),可能有兩種回答,教師可以請回答正確的一組同學(xué)陳述他們的理由,最后給出例子進(jìn)行論證。最后得出:按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì),這就是導(dǎo)致ΦX174噬菌體能夠編碼超出自身容量的更多的蛋白質(zhì)的原因。進(jìn)而導(dǎo)出重疊基因的概念。在這個(gè)教學(xué)過程中還可以請一些同學(xué)論述自己的觀點(diǎn),從中發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對這一知識(shí)理解的正確與否,以便教學(xué)過程中更有針對性。

4 討論啟發(fā)法的運(yùn)用,激發(fā)學(xué)生的智慧

為了啟發(fā)學(xué)生的智慧,活躍課堂氣氛,還可引入啟發(fā)式教學(xué)中的討論啟發(fā)法。所謂討論啟發(fā)法是以問題為中心,以討論為形式,可收到互相啟發(fā)、集思廣益之效果。討論的問題最好是無標(biāo)準(zhǔn)答案的開放型的問題,學(xué)生的思維引發(fā)的越新穎越獨(dú)特越好,問題應(yīng)具有代表性、典型性和啟發(fā)性[7]比如:先有雞還是先有蛋?這是一個(gè)千古難解的哲學(xué)和科學(xué)之謎。同樣,在生命起源時(shí),究竟是先有蛋白質(zhì)還是先有核酸呢？這也是科學(xué)領(lǐng)域中還未徹底解決難題！這是因?yàn)閺默F(xiàn)在的生命現(xiàn)象中,既可以找到先有蛋白質(zhì)的例子:DNA復(fù)制過程和RNA轉(zhuǎn)錄過程都有大量的酶(蛋白質(zhì))參與,換句話說:沒有酶(蛋白質(zhì)),DNA的復(fù)制是不可能進(jìn)行的；同時(shí),又可以找到先有核酸的證據(jù):核酶是一種RNA,它可以在沒有蛋白質(zhì)和DNA存在的情況下進(jìn)行自我剪切,自我催化作用。因此,在學(xué)習(xí)了一定分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后,可以將這個(gè)命題交給同學(xué)們,讓同學(xué)們在討論的過程中回顧已學(xué)DNA復(fù)制過程、RNA轉(zhuǎn)錄過程、蛋白質(zhì)合成、RNA及核酶相關(guān)的知識(shí),互相啟迪、互相印證、互相碰撞集思廣益,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)智慧。

5 避免走進(jìn)誤區(qū)

前面我們用到了直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等幾個(gè)方面,都涉及到“提問”這一環(huán)節(jié),但要注意的是,“提問”并不是啟發(fā)式教學(xué)方法的簡單內(nèi)涵,“提問”并不完全等于啟發(fā),啟發(fā)的效果也不取決于提問的次數(shù)。所以,我們要善用提問又不可濫用提問,更要杜絕那種“三句半式”的問題,回答是簡單的“是”與“不是”,這種絕不是啟發(fā)式教學(xué),徒有其形而無其實(shí),沒有任何可取之處。因此,教師要經(jīng)常運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué),還要運(yùn)用得法,就可以使全體學(xué)生的思維都處于警戒的敏銳狀態(tài),甚至閃出智慧的火花。從這一點(diǎn)看,教師更要做到思想活躍、思想解放,只有這樣的教師才能培養(yǎng)思維敏捷而深刻的學(xué)生。這種教學(xué)方法與素質(zhì)教育的目標(biāo)是一致的。

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篇6

2006年11月12日星期天，在南港中央研究院的活動(dòng)中心，有一個(gè)三天的研討會(huì)，研討會(huì)的主題是“二十一世紀(jì)分子生物學(xué)：傳承、整合和展望”。這個(gè)研討會(huì)的舉行，是為配合中研院分子生物所設(shè)立二十年慶，也回顧臺(tái)灣在分子生物科學(xué)發(fā)展的過往和瞻望未來。

分子生物學(xué)的濫觴，可以追溯到一九四年代，在那個(gè)物理科學(xué)當(dāng)紅的時(shí)期，小尺度的生物學(xué)研究多是由物理學(xué)家，以物理方法進(jìn)行研究。生物學(xué)大約每十年就會(huì)有一個(gè)嶄新的研究方向，經(jīng)過一九五―六年代的醞釀發(fā)展，奠定了分子生物學(xué)的研究基礎(chǔ)；到了一九七年代，DNA重組研究成熟之后，這個(gè)學(xué)科得到快速發(fā)展。

分子生物學(xué)相對于傳統(tǒng)的生物學(xué)來說，算是一種比較“現(xiàn)代”的生物學(xué)。傳統(tǒng)生物學(xué)偏重于敘述現(xiàn)象，即使有探討其下的生物機(jī)制，也是利用一些比較抽象的概念，沒有一個(gè)扎實(shí)的分子基礎(chǔ)；分子生物學(xué)則著重在這一塊，利用物理與化學(xué)技巧，為生物研究提供分子層面的研究基礎(chǔ)。

臺(tái)灣的生物研究一直都是以傳統(tǒng)生物學(xué)為主，直到一九八年代，才有人注意到海外生物學(xué)的研究風(fēng)向有所轉(zhuǎn)變，因此開始構(gòu)思建立分子遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的研究據(jù)點(diǎn)。當(dāng)年第一批從海外學(xué)成歸來為分生所創(chuàng)建工作貢獻(xiàn)心力的前所長沈哲鯤表示，當(dāng)時(shí)臺(tái)灣分子生物學(xué)的基礎(chǔ)幾近于零，假如不建立起分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，接下來所有的生物學(xué)發(fā)展，甚至包括醫(yī)學(xué)在內(nèi)，都會(huì)欠缺必要的技術(shù)，實(shí)在是非做不可的事情。雖然起步的時(shí)機(jī)比起歐美各國自然是晚了許多，不過遲做總比不做好。

臺(tái)灣分子生物學(xué)草創(chuàng)時(shí)期的帶頭人物，當(dāng)屬在一九六年代，于美國加州理工學(xué)院做DNA重組博士后研究的王倬。他說當(dāng)時(shí)臺(tái)灣的分子生物研究幾乎是一片荒田，延攬海外學(xué)人歸來就成為必要且唯一的選擇。在美國加州大學(xué)柏克萊分校做了十一年研究，一九七七年轉(zhuǎn)往哈佛大學(xué)的王倬，回憶起當(dāng)年找人的過程，說那時(shí)候臺(tái)灣在美國發(fā)展的幾位分子生物學(xué)者，在某一次聚會(huì)里表示，如果王倬回臺(tái)灣指導(dǎo)分生所的創(chuàng)建工作，他們也很愿意跟著一起回來共襄盛舉，王倬覺得這是一個(gè)很難得的機(jī)會(huì)，放掉實(shí)在可惜。

當(dāng)時(shí)在哈佛大學(xué)研究成就杰出，已被認(rèn)為是DNA拓樸結(jié)構(gòu)學(xué)的開山鼻祖，二十世紀(jì)世界上核酸結(jié)構(gòu)研究方面最著名十位科學(xué)家之一的王倬說，他從臺(tái)灣大學(xué)化學(xué)工程系畢業(yè)到美國念書，覺得自己在臺(tái)灣接受這么久的基礎(chǔ)教育，總該回來做一點(diǎn)事，“把債還掉”。于是便答應(yīng)了回臺(tái)協(xié)助分生所的創(chuàng)建工作，從而帶動(dòng)了一波回歸。

一九八六年中研院院內(nèi)新落成了一棟白色的分子生物實(shí)驗(yàn)大樓，王倬帶領(lǐng)著他的五個(gè)子弟兵劉枋、謝道時(shí)、涂振北、周寄梅以及沈哲鯤，以及七位由海外學(xué)成回歸的年輕研究人員鐘邦柱、譚鳴輝、黃昭蓮、孫以瀚、陳枝乾、賴明宗與鄭淑珍，為臺(tái)灣的分子生物研究奠定了根基。在當(dāng)時(shí)造型新穎的分子生物研究實(shí)驗(yàn)大樓里，王倬和他帶領(lǐng)的年輕研究人員半夜在燈火通明實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行研究工作，是臺(tái)灣分子生物學(xué)起步的動(dòng)人景象。

王倬之后，黃周汝吉和吳瑞接續(xù)主持研究所的大計(jì)，后來更有何潛和王正中的接續(xù)回臺(tái)主持所務(wù)，給中研院分子生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。

那時(shí)回臺(tái)幫忙的幾位學(xué)人，在美國都還有教職或研究職，無法全職投入，因此議定幾個(gè)人采取“輪值”的方式，每個(gè)人輪流回來主持一年。這是不得已的妥協(xié)辦法，而且由于各人的研究領(lǐng)域不盡相同，不免使人擔(dān)心分生所的研究方向也會(huì)跟著“輪值”變化，如此每年一改，成不了氣候。

關(guān)于這一點(diǎn)，當(dāng)年回臺(tái)幫忙的院者也都心知肚明，彼此有著共識(shí)，只待分生所的組織健全，有了常態(tài)性的行政所長，輪值制度就可以隨時(shí)淡出運(yùn)作，不一定要把人輪完。事實(shí)上確是如此，在沈哲鯤擔(dān)任分生所的第一任所長職務(wù)后，許多人對分生所研究方向飄忽不定的疑慮，也逐漸的煙消云散了。

王倬認(rèn)為，在中央研究院成立分生所對臺(tái)灣學(xué)術(shù)界的意義，在于它引起了大家對分子生物學(xué)的重視，也提供了學(xué)生對分子生物學(xué)認(rèn)識(shí)的一個(gè)渠道。分生所早期有一項(xiàng)與清華大學(xué)合作，在清華大學(xué)開設(shè)分子生物學(xué)相關(guān)課程的計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃對于臺(tái)灣生物學(xué)界的發(fā)展有沖擊性的深遠(yuǎn)影響，時(shí)至今日，臺(tái)灣的生物學(xué)研究得以跟上現(xiàn)代潮流的腳步，分生所當(dāng)年率先在校園進(jìn)行教育，功不可沒。

不過也有人認(rèn)為分生所可以做得更多，比方說帶動(dòng)臺(tái)灣的生物科技發(fā)展，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的競爭力。然而科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并非一蹴可及，必須要有厚實(shí)的研究傳統(tǒng)，以及充沛的研究新鮮血液，才能夠水到渠成；單靠一個(gè)學(xué)術(shù)研究所就要為整個(gè)生物科技產(chǎn)業(yè)負(fù)責(zé)任，既非分生所所能為，恐怕也不是該所創(chuàng)立的初衷。

（二）

分生所目前共有研究員、博士后研究員與研究助理約六百人，每年預(yù)算有兩億多元新臺(tái)幣；就每個(gè)實(shí)驗(yàn)室平均可分得的資源來說，這個(gè)規(guī)模大約相當(dāng)于一個(gè)分子生物學(xué)比較發(fā)達(dá)的美國州立大學(xué)。分生所自我評估，認(rèn)為目前分生所擁有的資源與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，大約與美國的加州大學(xué)戴維斯分校以及北卡羅萊納大學(xué)兩所大學(xué)旗鼓相當(dāng)；不過與校內(nèi)設(shè)有大型研究中心的美國重點(diǎn)大學(xué)相比，仍然是只能望其項(xiàng)背。

雖然在整體研究資源上，分生所有其力有未逮之處，但是卻可以在單個(gè)的研究項(xiàng)目上，做重點(diǎn)式的突破，比方說利用老鼠、果蠅或線蟲這類基因體較為單純的動(dòng)物，進(jìn)行一些醫(yī)學(xué)相關(guān)的研究。舉凡肌肉萎縮癥、肥胖癥、RNA剪接等等，都是分生所目前達(dá)到國際水平的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。

分生所二十周年所慶研討會(huì)的主題之一就是要討論分子生物學(xué)下一階段的方向。一般分子生物學(xué)界認(rèn)為，目前看起來比較具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯宽?xiàng)目，包括生物早從受精卵開始的發(fā)展過程，探討在其發(fā)育過程中細(xì)胞內(nèi)的各種生物機(jī)制(發(fā)展生物學(xué))，生物演化的分子結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)(結(jié)構(gòu)生物學(xué))，以及醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)。

分子生物學(xué)跟細(xì)胞生物學(xué)或育生物學(xué)類似，盡管計(jì)算上的觀念各有千秋，但都是一種小尺度的研究工具；這些新興的學(xué)科里面，有太多未知的事實(shí)與現(xiàn)象有待探索。沈哲鯤指出，現(xiàn)代的生物學(xué)主要是一種“發(fā)現(xiàn)”的科學(xué)，包括2006年獲頒諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的RNAi研究，是屬于發(fā)現(xiàn)既有的生物機(jī)制(參見《知識(shí)通訊評論》四十六期一文)；真正創(chuàng)新的部分，大約只限于發(fā)現(xiàn)了某個(gè)現(xiàn)象或機(jī)制之后，如何創(chuàng)造出一些技法來解決、解釋它們而已。舉例來說，分子生物學(xué)就分子層面來對癌細(xì)胞分裂情況進(jìn)行觀察，試著找出是哪些分子分裂太多，為何如此分裂，從而再試圖發(fā)展予以控制的手段。沈哲鯤說，有個(gè)觀念，將其驗(yàn)證，最后再發(fā)展出應(yīng)用技術(shù)，整個(gè)分子生物學(xué)約略就是這么一回事。

至于結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展，由于電腦運(yùn)算能力的發(fā)展突飛猛進(jìn)，如今分子生物學(xué)才可以做到許多以前無法做到的事，解出大分子的結(jié)構(gòu)，以三維空間的圖像具體呈現(xiàn)。“解讀”是結(jié)構(gòu)生物學(xué)里很重要的一環(huán)，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家從晶體分析中得到一種特定模式，據(jù)此解出對應(yīng)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)手上的生化結(jié)果或基因結(jié)果，來判斷這個(gè)結(jié)構(gòu)是否可以正確解讀特定模式。不是每一次的猜測都正確無誤，不過隨著研究技法持續(xù)進(jìn)步，出錯(cuò)的機(jī)率逐漸減低。王倬特別指出，解讀方法各人不同，有過度保守的，也有過度樂觀的，這都是一種嘗試的方向；不過若要建立起某種客觀性，所做的解讀總要可以接受檢驗(yàn)(testable)。

當(dāng)然還有在傳播媒體的報(bào)導(dǎo)里最熱門的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，如干細(xì)胞研究等。值得一提的是，以往的醫(yī)學(xué)應(yīng)用是對病癥“添加”一些元素上去，比方說將特定病毒注入病人體內(nèi)，期望達(dá)到某種生理反應(yīng)，然而這種技法后來卻頻頻出現(xiàn)各種副作用；隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步，現(xiàn)在有時(shí)候可以采取某種“減”法，像比較新穎的轉(zhuǎn)殖過程(transgenic process)，利用細(xì)胞內(nèi)的揀選機(jī)制，鎖定認(rèn)為會(huì)引起不良生理反應(yīng)的分子，將它敲掉(knock out)，這種新技法或許有助于降低副作用出現(xiàn)的機(jī)率。

不過醫(yī)學(xué)研究并非沒有底限。舉例來說，即使已經(jīng)有了可能管用的技法，對于人類腦部進(jìn)行操作性的分子處理，仍然有許多生物倫理上的爭議；因此盡管腦部生物學(xué)幾乎是眾所公認(rèn)的未來研究趨勢大熱門，但是分子生物學(xué)對于人類腦部的研究，可能會(huì)因此僅限于描述其生物機(jī)制，無法進(jìn)行太深入的實(shí)驗(yàn)。

（三）

無論分生所的下一階段工作具體內(nèi)容為何,做研究的時(shí)機(jī)是否成熟至關(guān)緊要。王倬指出，分子生物學(xué)一開始著重“簡化” (reduction)，將復(fù)雜的生物現(xiàn)象拆解成各個(gè)不同的機(jī)制，予以解釋、處理；之后再進(jìn)行“整合”(integration) ，將謎題已解的各個(gè)生物機(jī)制重新組合，以達(dá)到特定的應(yīng)用目的。當(dāng)年先著重簡化研究的時(shí)機(jī)很正確，現(xiàn)在開始進(jìn)行整合研究的時(shí)機(jī)也很正確。

王倬記得早在他還在仿DNA重組的博士后研究時(shí)，就有人提議要做神經(jīng)生物學(xué)，然而在當(dāng)時(shí)欠缺對相關(guān)基礎(chǔ)機(jī)制了解的情況之下，進(jìn)行神經(jīng)生物學(xué)研究的條件還不成熱，那時(shí)候若往這個(gè)方向發(fā)展，會(huì)走許多冤枉路。這也是分生所接下來選擇研究方向，需要特別留意的一點(diǎn)。

另一個(gè)分生所需要考慮的，是它要提供哪一種類型的研究環(huán)境。幾乎所有的科學(xué)研究發(fā)展都有兩種型態(tài)，一種是個(gè)別的研究者基于本身的興趣或天分，在前無古人的情況下自辟一條嶄新的研究途徑，就好比物理學(xué)上的量子跳躍(quantumleap)一樣，其獨(dú)創(chuàng)性固然耀眼奪目，卻包含有相當(dāng)程度的機(jī)動(dòng)性在內(nèi)，是可遇而不可求的。另一種研究型態(tài)，則是進(jìn)行一個(gè)極有潛力領(lǐng)域的計(jì)劃研究，收獲雖然可期，但眾人皆知，不會(huì)有什么意外的驚喜。王倬認(rèn)為理想中的分生所應(yīng)該要兼容并蓄，因?yàn)樗J(rèn)為這兩種研究特質(zhì)是互補(bǔ)的而非互斥，一個(gè)研究環(huán)境若是過度偏向其一，做出來的研究也會(huì)有所缺漏。

王倬認(rèn)為臺(tái)灣分子生物學(xué)的研究(可能也是整個(gè)臺(tái)灣科學(xué)界的普遍現(xiàn)象)，有時(shí)太過小心謹(jǐn)慎，比較具有風(fēng)險(xiǎn)性的研究主題都乏人問津，大家盡做“保證有東西會(huì)出來”，很安全的研究。這或許是研究環(huán)境文化的不同，不過科學(xué)政策也有相當(dāng)程度的影響，比方說“國科會(huì)”據(jù)以提供研究經(jīng)費(fèi)的評價(jià)方式，本質(zhì)上就不大鼓勵(lì)研究員去做三年內(nèi)不一定會(huì)有成果的前沿研究。臺(tái)灣的研究人員其實(shí)并不乏處理大型難題，進(jìn)行創(chuàng)新研究的能力，但是研究政策是否有給予他們適當(dāng)?shù)恼T因與支持就顯得非常重要。

有鑒于此，王倬指出如果臺(tái)灣的分子生物學(xué)日后要招攘研究人員，最好找比較年輕的，既敢挑戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)性較高的研究，也比較有登峰造極的機(jī)會(huì)。他認(rèn)為在分子生物學(xué)的領(lǐng)域，一般人研究最輝煌的時(shí)刻，是在三十五歲到四十五歲之間；不過最近似乎有一種“晚出道”的趨勢，近期研究成名的學(xué)者，多是年過四十。

沈哲鯤則認(rèn)為，臺(tái)灣分子生物學(xué)研究的弱勢在于起步晚，實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量也少，各研究員手頭上都有很多正在進(jìn)行的工作，出現(xiàn)了像RNAi這么顯赫的大發(fā)現(xiàn)之后，鮮少能有余力對其進(jìn)行后續(xù)研究。像美國這類實(shí)驗(yàn)室眾多的國家，就有機(jī)會(huì)全力支持下屬的研究員進(jìn)行后續(xù)研究，功成名就自然也就不在話下。在大環(huán)境無法支持設(shè)立較多的實(shí)驗(yàn)室，先天條件不如人的情況下，除了做重點(diǎn)式的專業(yè)研究以外，如何通過科學(xué)政策的擬定，減輕研究人員手頭工作的負(fù)擔(dān)，讓他們有時(shí)間去做一些額外的研究，應(yīng)該是科學(xué)研究管理部門應(yīng)該思考的問題。

篇7

21世紀(jì)是生命學(xué)科突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)代，分子生物學(xué)是生命學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的必不可少的一門學(xué)科，它已經(jīng)廣泛滲透到生物學(xué)的所有領(lǐng)域，是生命科學(xué)領(lǐng)域的首要、重要的學(xué)科。分子生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)較多，而且內(nèi)容抽象、難懂，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，如何提高教學(xué)效果，這些是幾乎所有分子生物學(xué)教師的疑惑和難題。同時(shí)，分子生物學(xué)作為生命學(xué)科的專業(yè)主干核心課，已經(jīng)引起大專高校的強(qiáng)烈重視。由于該學(xué)科的復(fù)雜性和抽象性，其教學(xué)方法和理念是非常重要的。筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾點(diǎn)建議。

1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和總結(jié)

分子生物學(xué)是一門抽象復(fù)雜的學(xué)科，首先要讓學(xué)生明白這門課主要講哪些內(nèi)容，幫助學(xué)生建立完善的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)。我校分子生物學(xué)課程是生物技術(shù)和生物制藥專業(yè)的核心課，要求學(xué)生必須掌握該學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)。分子生物學(xué)課程是以遺傳的中心法則為主線，由DNA RNA 蛋白質(zhì)這條主線貫穿整本教材（見圖1），DNA作為第一主要層次，包括DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制等內(nèi)容，每個(gè)層次都有相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。基因表達(dá)內(nèi)容是以前面知識(shí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，進(jìn)一步拓寬和深化知識(shí)內(nèi)容。分子生物學(xué)的內(nèi)容是前后相互貫通、環(huán)環(huán)相扣、由淺到深，每個(gè)章節(jié)內(nèi)容不是獨(dú)立存在的，前一章節(jié)是后一章節(jié)內(nèi)容的鋪墊。所以要想學(xué)好分子生物學(xué)，必須腳踏實(shí)地、一步一個(gè)腳印地去學(xué)。

2多媒體的教學(xué)方式，使抽象知識(shí)形象化

分子生物學(xué)是從分子水平來研究生物的生命現(xiàn)象和規(guī)律，研究對象是核酸和蛋白質(zhì)生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和遺傳規(guī)律。它涉及的概念、基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)方法和應(yīng)用實(shí)踐，具有一定程度的抽象性和復(fù)雜性。因此，學(xué)生對這些抽象復(fù)雜的分子生物學(xué)知識(shí)很容易產(chǎn)生犯難或畏懼情緒，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

板書教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，可以明顯提高教學(xué)質(zhì)量和效果。多媒體教學(xué)以其圖文并茂、信息量大、內(nèi)容形象等優(yōu)點(diǎn)已在教學(xué)中廣泛使用。多媒體教學(xué)能夠?qū)⒊橄髲?fù)雜的內(nèi)容和規(guī)律通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的圖像形象地展示出來，使抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體且易理解的知識(shí)。不僅軟化了學(xué)生的疑惑和不解，而且拓展了學(xué)生的知識(shí)視野。比如DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的合成等內(nèi)容，光憑語言描述很難讓學(xué)生理解，但是通過多媒體方式以動(dòng)畫來演示這些過程，給學(xué)生以真實(shí)感，讓學(xué)生很容易掌握和接收所學(xué)的知識(shí)難點(diǎn)。所以，多媒體教學(xué)手段在分子生物學(xué)教學(xué)中的使用，既激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)思維，又提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論結(jié)合，提高學(xué)生的操作能力

分子生物學(xué)教學(xué)包括理論課和實(shí)驗(yàn)課，我們在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容上安排最基本、最常用、最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如基因組DNA的提取、PCR擴(kuò)增、瓊脂糖凝膠電泳、總RNA的提取、感受態(tài)細(xì)胞的制備及轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)技術(shù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)要讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)原理，在操作過程中給學(xué)生詳盡的解釋具體步驟的用途，同時(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，不僅掌握儀器設(shè)備的使用說明、如何配置溶液，而且能夠獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作步驟。并且將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和所學(xué)的理論知識(shí)緊密聯(lián)系起來，這樣一來，學(xué)生就會(huì)把課本的基礎(chǔ)知識(shí)加深理解得以掌握。還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力和創(chuàng)造能力，為將來的學(xué)習(xí)和科研奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

我校有本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)項(xiàng)目，這項(xiàng)措施就是為了滿足本科生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。學(xué)生可以充分發(fā)揮想象，在學(xué)習(xí)的過程中，大膽提出新的創(chuàng)新項(xiàng)目，在老師輔導(dǎo)下，親自寫項(xiàng)目申報(bào)書，親自設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容，并且親自操作，來完成項(xiàng)目。這些實(shí)踐培養(yǎng)方案有力地推動(dòng)了本科生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力，從而有利于學(xué)校的學(xué)科建設(shè)和學(xué)風(fēng)意識(shí)，為將來培育出更優(yōu)秀的人才做準(zhǔn)備。

4理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)事件相結(jié)合，加深學(xué)生理解內(nèi)容

老師在授課的過程中，舉一些現(xiàn)實(shí)事例或日常發(fā)生的話題，和理論知識(shí)相結(jié)合，能夠大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的興趣。例如，在講解基因突變會(huì)引起編碼蛋白功能的變化時(shí)，血紅蛋白基因的一個(gè)堿基突變，引起相對應(yīng)的氨基酸序列發(fā)生變化，使血紅蛋白由正常球形變?yōu)殓牭缎停M(jìn)而失去或降低運(yùn)載氧的能力，出現(xiàn)貧血癥狀。再如DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)，如果DNA處于伸展?fàn)顟B(tài)，那么人的DNA長度可以繞地球旋轉(zhuǎn)一周，而實(shí)際上DNA處于超螺旋壓縮狀態(tài)位于小小的細(xì)胞核內(nèi)。所以用形象的實(shí)例和比喻學(xué)生就容易理解難懂苦澀的理論知識(shí)。

老師可以將自身科研內(nèi)容和權(quán)威雜志上的最新研究成果引用到所講的知識(shí)點(diǎn)上，讓學(xué)生懂得這些枯燥的理論知識(shí)不是天方夜譚，而是實(shí)實(shí)在在地存在我們的身邊事件。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和科學(xué)研究的興趣。

5結(jié)語

篇8

    1.1類比教學(xué)的概念。所謂類比法,它通過對已知事物的性質(zhì)和特點(diǎn)的分析而對另一事物的特性做出推斷,找出二者之間的相似性,以此達(dá)到認(rèn)識(shí)新的事物,解決新問題的目的。類比主要包括雷同性類比、反意性類比和夸張性類比三種。類比法運(yùn)用于教學(xué)即是類比教學(xué),指在教學(xué)過程中,老師通過知識(shí)之間的相關(guān)性幫助學(xué)生理解和掌握新知識(shí),通過類比,用學(xué)生耳熟能詳?shù)某Ｓ檬挛飦碚f明新知識(shí)的性質(zhì)、特點(diǎn),是新的知識(shí)在學(xué)生頭腦中具體化和熟悉化,幫助學(xué)生的理解、掌握和運(yùn)用。

    1.2類比法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢。對于教學(xué)主體而言。在教學(xué)過程中,在生物化學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)過程中,概念的講解是必不可少的基礎(chǔ)過程,但是往往枯燥無味,難以提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使用類比教學(xué)能夠?qū)⒊橄蟮母拍罹唧w化和生活化,讓講解過程變得輕松有趣,讓知識(shí)變得通俗易懂。對學(xué)生來說,也能夠用已有經(jīng)驗(yàn)來解釋新的知識(shí),建立新舊知識(shí)點(diǎn)之間的有效聯(lián)系,避免用死記硬背的方法完成學(xué)習(xí)任務(wù),達(dá)到減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),提升學(xué)習(xí)效率的目的。另一方面,對于生物化學(xué)和分子生物學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)而言,類比教學(xué)具有明顯優(yōu)勢。生物化學(xué)和分子生物學(xué)設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)較為龐雜,需要對理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系起來進(jìn)行交叉闡述,且這些知識(shí)以概念理論為主,很大一部分是要求學(xué)生記憶的基礎(chǔ)性知識(shí),學(xué)生掌握不牢固對其以后的學(xué)習(xí)會(huì)造成很大的困難。使用類比教學(xué),能夠幫助學(xué)生將各種知識(shí)聯(lián)系起來,舉一反三、觸類旁通的鞏固舊知識(shí)和掌握新知識(shí),具有很好的教學(xué)效果。

    2、類比法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)組織中的應(yīng)用

    前文已經(jīng)詳細(xì)分析了類比法在生物化學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢,那么,具體在教學(xué)過程中應(yīng)如何操作?下面將進(jìn)行具體闡述。

    2.1了解類比教學(xué)的特點(diǎn),挖掘教材的類比因素。在具體的教學(xué)實(shí)踐中,教師所能運(yùn)用的類比例子并不多,這需要教師在備課的時(shí)候有意識(shí)的發(fā)掘各種能夠進(jìn)行類比教學(xué)的因素,否則,僅僅憑借上課時(shí)的靈感,隨便舉例、打比方,這樣的類比教學(xué)是不科學(xué)的,對課堂效果只會(huì)起到相反的作用。因此,對于教師而言,應(yīng)當(dāng)深入了解類比教學(xué)的特點(diǎn),形成系統(tǒng)科學(xué)的類比教學(xué)的相關(guān)知識(shí),在對兩種事物進(jìn)行類比分析時(shí),不要拘泥于事物之間的顏色、形狀等表面屬性的相似性的比較,更應(yīng)對二者的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行仔細(xì)推敲和分析。對于挖掘出來的類比關(guān)系,也不能隨意使用,需用討論和反推等方式進(jìn)行合理驗(yàn)證,保證在教學(xué)過程中所使用的類比教學(xué)方法的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

    2.2科學(xué)使用類比教學(xué)法,提高教學(xué)的科學(xué)性。在生物化學(xué)和分子生物學(xué)教學(xué)過程中使用類比法進(jìn)行教學(xué),不僅僅是一種教學(xué)方式和手段的變化,更要求教師對這種教學(xué)方式有更深入的了解,在教學(xué)過程中科學(xué)的使用,充分體現(xiàn)類比教學(xué)的優(yōu)勢地位。在課堂上,教師要清楚的呈現(xiàn)兩類知識(shí)之間的類比關(guān)系,對二者的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能等作出詳盡的講解,幫助學(xué)生梳理二者之間的相似性與相異性,使學(xué)生更好的理解和掌握知識(shí),能夠做出基本的判斷和推理,做到舉一反三,觸類旁通。同時(shí),在教學(xué)過程中,可以鼓勵(lì)學(xué)生自己提出類比關(guān)系,對他們所提出的類比關(guān)系進(jìn)行討論,分析類比的可行性和科學(xué)性,對于錯(cuò)誤的類比關(guān)系做出糾正和進(jìn)行重點(diǎn)講解,對正確的類比關(guān)系做出鼓勵(lì),這樣可以加深學(xué)生對類比因素的了解,讓知識(shí)掌握的更加牢固。

    2.3重視類比在預(yù)測和推理方面的作用,培養(yǎng)學(xué)生推理和自學(xué)能力。對于生物化學(xué)和分子生物學(xué)的教學(xué),類比法不僅在講解知識(shí)、提高教學(xué)效果方面有很大的作用,更重要的是能夠探索更多的未知領(lǐng)域,培養(yǎng)出“像科學(xué)家一樣學(xué)習(xí)”的學(xué)生。在進(jìn)行類比教學(xué)過程中,教師不僅自己能夠擴(kuò)展知識(shí)面,而且能幫助學(xué)生以新的眼光看待知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的推理和預(yù)測方面的能力,使他們自己在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)各種問題,獨(dú)立進(jìn)行思考,并對自己的結(jié)論進(jìn)行推理、預(yù)測和驗(yàn)證,最終依靠自己的力量解決問題。這樣的過程,就是科學(xué)的思維習(xí)慣的形成過程,也是推理能力、實(shí)踐能力和自學(xué)能力不斷提高的過程。

篇9

    中心法則作為分子生物學(xué)最基本、最重要的理論之一，對當(dāng)代分子生物學(xué)的發(fā)展起到了極大地推動(dòng)作用。然而，在分子生物學(xué)領(lǐng)域，自其產(chǎn)生到現(xiàn)在一直存在著很多爭議。作為一個(gè)科學(xué)假設(shè)的中心法則，對其進(jìn)行系統(tǒng)的語義分析有益于這一理論的意義澄清。那么在什么樣的一個(gè)基底上對其進(jìn)行語義分析？我們認(rèn)為這一基底應(yīng)該是語境論。

    結(jié)構(gòu)學(xué)、生物化學(xué)和信息學(xué)路線是一直較為公認(rèn)的分子生物學(xué)研究中三條主要的路線。[1]中心法則的產(chǎn)生是以生化——信息學(xué)方法為基礎(chǔ)的。其產(chǎn)生的模式是假說演繹的，即先利用有限的證據(jù)提出一個(gè)假說，然后根據(jù)假說演繹出若干理論，最后等待證據(jù)檢驗(yàn)所演繹的結(jié)論，其過程是假說——演繹——檢驗(yàn)。伴隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，這一演繹——檢驗(yàn)的過程不斷循環(huán)往復(fù)。正是在這種循環(huán)往復(fù)的過程中，中心法則的語形發(fā)生著不斷地轉(zhuǎn)變。同時(shí)，在此過程中，不斷有新的生物學(xué)概念的提出，不斷有新舊生物學(xué)概念的更替。在這里既包括新的概念的提出及其所被賦予的特定意義，又包括同一概念在不同的研究范圍中所包含的不同的生物學(xué)意義。也就是說，在這一過程中中心法則的語義不斷地發(fā)生變遷，而這種變遷是在分子生物學(xué)縱向語境的不斷變化中實(shí)現(xiàn)的。

    1　中心法則的語義變遷

    自克里克在1958年提出中心法則至今，中心法則已經(jīng)經(jīng)過了半個(gè)多世紀(jì)的豐富和發(fā)展。我們可以將其發(fā)展的整個(gè)過程大致分為三個(gè)階段：克里克最初提出的經(jīng)典的中心法則；20世紀(jì)70—80年代被修正和豐富的中心法則；20世紀(jì)末基因組及后基因組時(shí)代下的中心法則。

    最初被克里克描述的中心法則如圖1所示。

    

    圖1　最初被克里克描述的中心法則圖

    箭頭表示在三大類生物大分子DNA、RNA和蛋白質(zhì)間信息傳遞或流動(dòng)所有可能的方向。它揭示了生命遺傳信息的流動(dòng)方向或傳遞規(guī)律。結(jié)合當(dāng)時(shí)的理論背景和認(rèn)識(shí)論背景，克里克對所描述的中心法則做了進(jìn)一步的分析，最終提出了中心法則最初的基本形式：

    

    上式描述了由堿基→氨基酸→蛋白質(zhì)這一基本過程。對這一過程中代碼的語義分析，必然無法脫離整個(gè)理論的語義結(jié)構(gòu)。因?yàn)?，在以上所描述的過程中，任意一次結(jié)構(gòu)的上升，都必然會(huì)伴隨著其代碼的語義調(diào)整。在中心法則中，堿基位于一個(gè)基礎(chǔ)的層面，成為生物學(xué)解釋與物理、化學(xué)解釋的紐帶。例如，在化學(xué)中GAA是作為氨基乙酸的代碼，然而，在生物學(xué)中，它卻表示對應(yīng)于谷氨酸的遺傳密碼。當(dāng)我們對其結(jié)構(gòu)上升，多個(gè)連續(xù)的三聯(lián)體堿基序列自然也就對應(yīng)多個(gè)連續(xù)的氨基酸序列。當(dāng)堿基序列發(fā)生變化時(shí)，也就必然地導(dǎo)致氨基酸序列發(fā)生變化。有序列的堿基鏈和氨基酸鏈又分別構(gòu)成了DNA和蛋白質(zhì)。自此，就構(gòu)成了最初的中心法則：蛋白質(zhì)作為生物性狀形成的工作分子是由構(gòu)成DNA的堿基序列所決定，我們把這種堿基序列稱之為遺傳信息。同時(shí)，由于當(dāng)時(shí)生物學(xué)理論背景及研究對象的限制，自然決定了中心法則從DNA到RNA到蛋白質(zhì)嚴(yán)格的單程信息流路線，以及從DNA序列到RNA序列到蛋白質(zhì)氨基酸序列嚴(yán)格的共線性。

    由上可以得到，單一的堿基符號的語義形成是在中心法則整個(gè)的語義結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的，堿基序列在生物學(xué)語境中的語義表達(dá)同樣也無法脫離中心法則的語義結(jié)構(gòu)。而整個(gè)中心法則的語義實(shí)現(xiàn)又是在當(dāng)時(shí)特定的語境下完成。也就是說，特定語境的確立，決定了中心法則的語義解釋，確定了中心法則在當(dāng)時(shí)語境下的解釋伸縮度。

    隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，1970年Temin等在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA逆轉(zhuǎn)錄酶，說明了RNA到DNA逆向轉(zhuǎn)錄的可能性。[2]之后，又有人發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核里的DNA還可以直接轉(zhuǎn)譯到細(xì)胞質(zhì)的核糖體上，不需要通過RNA即可以控制蛋白質(zhì)的合成。[3]此時(shí)，中心法則被修正為如圖2所示。

    

    圖2　修正后的中心法則圖

    而中心法則的語義解釋，也就由之前的“嚴(yán)格的單程式”變遷為一種“中途單程式”。從20世紀(jì)70年代開始，分子生物學(xué)家對真核生物進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)了基因上存在的非編碼序列，從而產(chǎn)生了內(nèi)含子與外顯子的區(qū)別。20世紀(jì)80年代末，分子生物學(xué)家又報(bào)道了多種RNA編輯的類型。這些都說明了蛋白質(zhì)序列在DNA序列上的非連續(xù)性及非對應(yīng)性。這又要求中心法則的語義解釋由之前的“嚴(yán)格共線性”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;非共線性”。這都是由于分子生物學(xué)縱向語境的變化，導(dǎo)致了中心法則語義邊界的改變，從而使其語義的解釋范圍及解釋伸縮度發(fā)生改變。理論背景及認(rèn)識(shí)論背景的不同，便造成了中心法則概念的語義擴(kuò)張。這種語義的擴(kuò)張通過再語境化的功能，繼而又成為其它生物學(xué)理論的語義語境。中心法則的理論發(fā)展，就是在這種語境轉(zhuǎn)變，或者說是再語境化的過程中不斷實(shí)現(xiàn)其語義轉(zhuǎn)變。

    在分子生物學(xué)中，還有非DNA分子模板(如細(xì)胞模板、糖原以及一些細(xì)胞級的非分子模板)、朊病毒等的出現(xiàn)。雖然，這些只是出現(xiàn)在離體實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)只屬于尚未定論的科學(xué)預(yù)測。但是，它們強(qiáng)力說明著：在生物系統(tǒng)中，信息流的傳遞是多元和多層次的，它們在細(xì)胞中構(gòu)成了一個(gè)精密的時(shí)空框架，中心法則僅僅只是這些信息流中的一條或者說是一條主流；在中心法則的信息流中，非DNA編碼的滲入，使得DNA僅作為DNA編碼的一個(gè)起點(diǎn)，而不是遺傳信息流的唯一源頭；同時(shí)，在信息流的傳遞過程中，非模板式的序列加工，使得信息流并不是模板流。[4]這些似乎對中心法則都構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。然而，我們并不能抹殺它的合理性地位。中心法則的提出是以當(dāng)時(shí)病毒、細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)材料為依據(jù)。它所指出的DNA、RNA、蛋白質(zhì)間的信息傳遞是符合分子生物法則的。鑒于當(dāng)時(shí)理論背景和認(rèn)識(shí)論背景的限制，我們應(yīng)該是在其三大分子的框架性語境下對其進(jìn)行語義解釋。當(dāng)分子生物學(xué)推進(jìn)到真核細(xì)胞時(shí)，中心法則的信息流其實(shí)已經(jīng)處于另一個(gè)完全不同的時(shí)空框架中，這時(shí)我們應(yīng)對其進(jìn)行語境下降，在單個(gè)基因?qū)用婊蛘呤歉偷膶用鎸ζ溥M(jìn)行語義解釋。而面對當(dāng)代基因組語義研究的問題，或許我們還要對其進(jìn)行語境上升，在基因組層面、細(xì)胞層面甚至是更高的層面對其進(jìn)行語義解釋。

    綜上所述，對中心法則的語義解釋應(yīng)該放在分子生物學(xué)發(fā)展的縱向語境下進(jìn)行。中心法則的語義變遷就是在這一縱向發(fā)展過程中，一次次不斷地語境化與再語境化的過程中實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，我們對中心法 則的語義理解也還必須在一種橫向的特定的語境下進(jìn)行，而不是僅僅只在分子生物信息較窄的概念下進(jìn)行。只有這樣才不會(huì)導(dǎo)致中心法則的語義局限性。而作為科學(xué)理論的中心法則語義被局限，自然會(huì)導(dǎo)致其作為研究方法的意義局限性。這也就引出了本文接下來所要談?wù)摰囊粋€(gè)問題：在傳統(tǒng)意義下，作為研究方法的中心法則的意義及其局限性。

    2　作為研究方法的中心法則的意義及其局限性

    中心法則是一個(gè)關(guān)于DNA、RNA、蛋白質(zhì)三大分子的信息傳遞的科學(xué)理論。在它的解釋之下，信息不能由蛋白質(zhì)向下傳遞到DNA，而是DNA被轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA再翻譯成蛋白質(zhì)。更進(jìn)一步講是，“信息從DNA向上傳遞到RNA、蛋白質(zhì)，進(jìn)而延伸到細(xì)胞、多細(xì)胞系統(tǒng)”。[5]然而，不僅于此，中心法則還作為一種研究的方法，被用于許多研究計(jì)劃，用以解決基因組的語義問題。

    基因組研究的核心問題是研究作為生命系統(tǒng)發(fā)展和運(yùn)行基礎(chǔ)的基因組調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的意義。一個(gè)基因組意義的理論問題便是一個(gè)基因組語義問題。部分地講，這種語義是將基因組序列轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)性意義的語義代碼。由于生物系統(tǒng)是在不同層次被組織，所以一個(gè)基因組的語義會(huì)由于該序列片段所處的本體論、功能及組織層次的不同而產(chǎn)生不同的語義聯(lián)想意義。因此，如何獲得一個(gè)基因組語義的元理論問題便成為基因組和蛋白質(zhì)組研究的戰(zhàn)略問題。

    目前，許多關(guān)于基因組研究的方法論都是遵循一種自下而上的策略。這種研究的方法正是受到了中心法則的啟示。也就是說，中心法則為還原論者研究基因組提供了方法論基礎(chǔ)。這種還原論方法論的前提是，在我們要進(jìn)一步了解下一個(gè)層次的信息時(shí)，我們必須在理論上和實(shí)際中都要對每一個(gè)更低、更微觀層面的信息和本體論的知識(shí)有所把握。這就好比說，當(dāng)我們要獲得一個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)時(shí)，我們首先要掌握構(gòu)成這一蛋白質(zhì)的氨基酸信息，再獲得核酸信息。然而，即便是掌握了基本的核酸信息，由于基因和細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一系列的相互作用的部分，而使得從核酸到蛋白質(zhì)信息的過程特別復(fù)雜。

    一個(gè)以中心法則為方法的研究項(xiàng)目，最大的弱點(diǎn)是其驚人的復(fù)雜度。這種自下而上的還原論策略存在的問題是，尋找到一個(gè)解決路徑的搜索空間非常巨大。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，解決一個(gè)問題的關(guān)鍵往往就在于能夠解決這個(gè)問題的可能路徑的空間。這樣一系列的可能路徑被稱為搜索空間。一個(gè)問題的一種解決方法就是一個(gè)路徑在這樣一種搜索空間中實(shí)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)或解決。一些問題擁有巨大的搜索空間，從而使得其在實(shí)際層面上幾乎不可能被解決。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中講，這就是所謂的NP——complete問題。[6]這些問題的復(fù)雜程度，足以使現(xiàn)階段最快的計(jì)算機(jī)癱瘓?；蚪M和細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的研究正是面臨這樣的問題，它們涉及成千上萬的相互作用的部分。遵循一種自下而上的策略進(jìn)行研究，必然在其過程中呈現(xiàn)出一系列的NP——complete問題。

    然而，在實(shí)際的研究過程中，研究者形成的研究策略都是依據(jù)關(guān)于更高層次的生物信息的知識(shí)。“即使在平常的實(shí)驗(yàn)決策和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，研究者的行為都是在一個(gè)關(guān)于現(xiàn)象的系統(tǒng)知識(shí)，即一個(gè)更高層次的語境中進(jìn)行的。”[7]在這些系統(tǒng)問題的研究過程中，研究者預(yù)先假設(shè)這些知識(shí)可以對他的研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供一個(gè)更寬的方向。更為重要的是，這樣就使得這個(gè)研究有了其自身的意義。這種高層次、系統(tǒng)性的信息給出了這個(gè)研究或?qū)嶒?yàn)為什么要進(jìn)行的理由。

    這種知識(shí)在人工智能的研究領(lǐng)域被稱為啟發(fā)性知識(shí)。啟發(fā)性知識(shí)被定義為可以減少搜索空間的信息。因此，在這種情況下，科學(xué)家就利用這種啟發(fā)性的、系統(tǒng)層面的生物學(xué)知識(shí)，去減少那些非正式的、直覺的、先驗(yàn)的搜索空間，從而來解決他的問題。在我們所說的基因組語義的問題中，啟發(fā)性信息可以減少基因組語義的搜索空間，可以減少基因代碼可能解釋的空間。

    例如，在信息的傳遞方面，根據(jù)中心法則，信息是不能從蛋白質(zhì)到RNA再到DNA向下傳遞的。然而，在系統(tǒng)層面，信息可以從蛋白質(zhì)向下傳遞到DNA。細(xì)胞信號就是一個(gè)例子。正是由于一系列的蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用，蛋白質(zhì)與RNA的相互作用，導(dǎo)致了DNA轉(zhuǎn)錄的被激活。因此，從系統(tǒng)層面來講，中心法則僅僅介紹了細(xì)胞信息系統(tǒng)中許多種可能的信息傳遞路徑中的一種。實(shí)際上，存在細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞路徑和細(xì)胞間的信息傳遞路徑。這些路徑構(gòu)成了細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的信息傳遞網(wǎng)。然而，它們又都是通過細(xì)胞的基因組信息來組織著細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的信息傳遞。

    所以，我們必須有意識(shí)地去區(qū)分作為科學(xué)理論的中心法則和作為研究的方法的中心法則。否則，我們就有可能錯(cuò)誤地提前認(rèn)為，由于信息不能向下傳遞，我們就不能自上而下地由高層次的信息得到低層次的信息。多細(xì)胞以及單細(xì)胞中信息傳遞的二元性，就使得基因組語義的研究策略，跳出了傳統(tǒng)意義下中心法則的局限性。

    現(xiàn)階段關(guān)于基因組理論的大部分研究，都是遵循傳統(tǒng)意義下的中心法則，在一個(gè)嚴(yán)格的自下而上研究策略下進(jìn)行的。替代這種研究策略，我們主張同時(shí)考慮一種自上而下的互補(bǔ)性策略。我們認(rèn)為，一種能夠整合高層面的系統(tǒng)層面與低層面的基因組信息層面的研究策略，對于解決基因組語義問題是非常必要的。傳統(tǒng)意義下的中心法則對于基因組語義研究已經(jīng)不再是充足的組織模式。那么是否存在一種路徑，在細(xì)胞和多細(xì)胞的語境下，利用高層次的系統(tǒng)信息去理解基因組？我們認(rèn)為是存在的。正如上文所言，這時(shí)候我們就需要對傳統(tǒng)意義下的中心法則進(jìn)行語境上升，在細(xì)胞與多細(xì)胞的層面對其進(jìn)行語義理解。同時(shí)，在方法論層面，我們也就同樣可以嘗試一種自上而下的研究范式，來補(bǔ)充之前的嚴(yán)格的自下而上的方法論研究策略。

    3　中心法則方法論意義研究的新路徑

    什么是一個(gè)自上而下的研究策略？

    在一個(gè)自上而下的研究策略下，我們可以在抽象概念的層面來討論多細(xì)胞的發(fā)展過程。在抽象概念層面的討論，可以使我們獲得更多關(guān)于系統(tǒng)層面的現(xiàn)象。假設(shè)有一個(gè)軟件系統(tǒng)，并且在這個(gè)軟件系統(tǒng)中可以設(shè)計(jì)一個(gè)人工基因組，同時(shí)在這個(gè)系統(tǒng)中該基因組可以產(chǎn)生一個(gè)人工有機(jī)體。然后，我們可以使這個(gè)人工基因組盡可能地模仿自然基因組的主要的系統(tǒng)屬性。比如，該系統(tǒng)是否能夠模擬多細(xì)胞的發(fā)展、細(xì)胞信號的傳遞等？在該系統(tǒng)中進(jìn)行特定位點(diǎn)的基因突變，是否能得到自然基因組下的相似效果，如畸形發(fā)展、癌變等？這一系列問題的實(shí)現(xiàn)，就 使得我們可以確認(rèn)該系統(tǒng)能夠反映自然基因組的一些基本特征。然而，我們可能需要一種更為精確的相關(guān)性。但是，如果我們能夠使得人工基因組與自然基因組相關(guān)聯(lián)，那么我們就得到了從一個(gè)基因組翻譯到另一個(gè)基因組的開端。如圖3所示。

    

    圖3　基因組翻譯模擬圖

    圖3所模擬的是生物體內(nèi)的基因組和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中多細(xì)胞有機(jī)體之間的關(guān)系。圖中的“翻譯關(guān)系”指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及生物體系統(tǒng)中基因組之間的“句法關(guān)系”。中間的“語義關(guān)系”表示的是用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的多細(xì)胞有機(jī)體語言翻譯出生物體中的基因組。下面的“一致性關(guān)系”應(yīng)該包括系統(tǒng)之間暫時(shí)的和動(dòng)態(tài)的形態(tài)學(xué)之間的一致性。

    這就好比將英語翻譯成漢語。我們需要知道這些被翻譯的單詞是什么，如何在句子中使它們相關(guān)聯(lián)。這就是語言中的句法。但是，首先我們需要知道語言的語義。也只有當(dāng)兩段話的意思相同的時(shí)候，對于一個(gè)詞、一句話或者一段話的翻譯才是充分的。

    這樣我們就通過計(jì)算機(jī)代碼的語義獲得了基因組的語義。然而，在這個(gè)過程中，并不妨礙我們同時(shí)使用自下而上的研究策略。“在人工智能中，合并自上而下和自下而上的研究路徑是較優(yōu)的研究策略之一。當(dāng)兩種研究路徑，分別自上而下與自下而上在中間合并時(shí)，便形成了一種解決路徑。”[8]

    在這里需要注意的是，無論是低層次的本體論層面(如生物化學(xué))，還是高層次的關(guān)于信息和本體論的層面，對于研究生物過程而言，沒有哪一種是固有的更為優(yōu)越的。關(guān)于細(xì)胞和多細(xì)胞現(xiàn)象的正確的高層面的信息，沒有必要一定要被還原成更低層面的本體論視角。很多情況下，高層面的系統(tǒng)知識(shí)反而能夠幫助我們限定研究的搜索空間，促進(jìn)我們?nèi)ダ斫飧蛯用娴纳镞^程。因此，對于一個(gè)系統(tǒng)不同層面信息的理解，能夠使我們獲得更多、更全面的關(guān)于該系統(tǒng)的知識(shí)。

    所以，在細(xì)胞或者多細(xì)胞系統(tǒng)的層面，中心法則可以被簡單的描述為：基因組→蛋白質(zhì)組。我們也沒有必要必須將其還原到DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的層面。

    4　結(jié)語

    隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，其理論在不斷地遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)。在這樣的一個(gè)背景下，如何去構(gòu)造、理解和解釋分子生物學(xué)，語義分析成為一種十分重要的科學(xué)方法。首先，“語義分析方法本身作為語義學(xué)方法論，在科學(xué)哲學(xué)中的運(yùn)用是‘中性’的，這個(gè)方法本身并不必然地導(dǎo)向?qū)嵲谡摶蚍磳?shí)在論，而是為某種合理的科學(xué)哲學(xué)的立場提供有效的方法論的論證。”[9]“語義分析方法在例如科學(xué)實(shí)在論等傳統(tǒng)問題的研究上具有超越性，在一個(gè)整體語境范圍內(nèi)其方法更具基礎(chǔ)性；其次，作為科學(xué)表述形式的規(guī)則與其理論自身架構(gòu)是息息相關(guān)的，這種關(guān)聯(lián)充分體現(xiàn)在理論表述的語義結(jié)構(gòu)之上，對其邏輯合理性的分析就是對理論真理性的最佳驗(yàn)證；第三，生物學(xué)理論表述的多元化特征使得語義分析應(yīng)用更加具有靈活性。”[10]

    正如中心法則，其語義的實(shí)現(xiàn)無法脫離其整個(gè)理論的語義結(jié)構(gòu)。在整個(gè)理論中，每一次結(jié)構(gòu)的上升或者下降，都會(huì)帶來其代碼的語義調(diào)整。同時(shí)，生物體是一個(gè)多層次的、有組織的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，在這個(gè)不同層次被組織的復(fù)雜系統(tǒng)中，任何一個(gè)代碼的語義都會(huì)由于其指稱實(shí)體所處的本體論、功能及組織層次的不同，而產(chǎn)生不同的語義聯(lián)想意義。因此，對中心法則進(jìn)行語義研究是有益于其意義澄清及理論分析的。然而，這種語義研究應(yīng)該在分子生物學(xué)發(fā)展的縱向語境下進(jìn)行。因?yàn)?，中心法則的語義變遷正是在分子生物學(xué)縱向發(fā)展的語境化與再語境化得過程中實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，我們也只有在某種特定的語境下對中心法則進(jìn)行語義解釋，才不會(huì)導(dǎo)致其語義的局限性。

篇10

關(guān)鍵詞:分子生物學(xué)；食品；微生物

1分子生物學(xué)的概念闡述

分子生物學(xué)作為一種基礎(chǔ)性學(xué)科，將分子作為一種物質(zhì)來研究生命的相關(guān)現(xiàn)象，比如構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)，能夠發(fā)生何種物理和化學(xué)變化。在進(jìn)行探究的過程中，這種學(xué)科代表了人們由探究生命的出現(xiàn)和進(jìn)化，可以得到生命所表達(dá)的重要意義。

2分子生物學(xué)在食品微生物檢測中的應(yīng)用意義

分子生物學(xué)的各項(xiàng)研究成果已經(jīng)滲透進(jìn)了人們的實(shí)際生活中，而且起到了促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，和為全世界解決實(shí)際問題的作用。比如將酶催化產(chǎn)生的反應(yīng)和原因運(yùn)用到各類化學(xué)工業(yè)活動(dòng)中，人工進(jìn)行酶的模擬并生成新的催化劑，不僅能針對性地解決問題，還可以在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)新的革命。除了在化學(xué)方面有所益處，對食品安全方面也有巨大意義，它能夠更新微生物檢測技術(shù)，提升了食品安全，保障了食品加工過程中產(chǎn)品的質(zhì)量和人的健康。

3基于分子生物學(xué)方法的食品微生物檢測技術(shù)研究

3.1以電泳為主導(dǎo)技術(shù)的DNA圖譜技術(shù)

由于排列順序不同的DN段會(huì)在變性劑濃度不同的情況下發(fā)生改變，利用不一樣的解鏈行為，使排列順序不同的DN段會(huì)停留在不同位置的凝膠上這一特性，提出了DGGE技術(shù)來檢測核酸序列，在被變性劑染色成功后，會(huì)在凝膠的各個(gè)位置上出現(xiàn)條帶狀物體。這種技術(shù)已經(jīng)被越來越多相關(guān)企業(yè)運(yùn)用，進(jìn)行食品微生物的抽離或測定，檢測微生物的數(shù)量等。J.Theunissen和T.J.Britz等人2004年在南非對含益生菌對食物進(jìn)行了DGGE技術(shù)檢測[6];MilicaNikolic等人則在南非自制的山羊奶干酪中進(jìn)行了PCR-DGGE檢測。在DGGE之后出現(xiàn)的NA指紋圖譜技術(shù)，也叫做溫度梯度凝膠電泳，不同于DGGE的凝膠中使用尿素和甲酰胺濃度梯度的方法，溫度梯度凝膠電泳使用了溫度梯度和在引物的5′端增加3050bpGC片段的新技術(shù)。這種新的方式可以有效地統(tǒng)計(jì)出某一區(qū)塊內(nèi)，微生物的數(shù)量和品種，還可以檢測出其他未知的腸道細(xì)菌，雖然Zoetendal等人已將這項(xiàng)TGGE技術(shù)運(yùn)用在了人糞樣微生物的探究分析中，但是針對食品的運(yùn)用還很少。

4隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA技術(shù)(RAPD)

通過將隨機(jī)的引物進(jìn)行PCR反應(yīng)，并加重靶細(xì)胞DNA的比例進(jìn)行分析，這一方法被稱為RAPD分析，它能夠讓研究人員了解DN段的大小和數(shù)量，再根據(jù)DNA在不同基因組中的差異做出判斷。這種方式能夠?qū)⑷緿NA基因定位成目標(biāo)對象，可以辨識(shí)極小的差別，非常適合運(yùn)用在研究成果少，特點(diǎn)不明顯的或是DNA序列不凸顯的真菌和乳酸菌的研究中。G.Spano等人利用RAPD-PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)了隱藏在紅葡萄酒中的植物乳桿菌，Walczak等人利用RAPD分析法得出了非生產(chǎn)用酵母菌株與標(biāo)準(zhǔn)清酒假絲酵母菌株具有相近的遺傳特質(zhì)。此外，針對葡萄球菌、大腸埃希氏、沙門氏菌和志賀氏菌等研究，都采用了這種技術(shù)方法。

5基因探針檢測方法

1968年，華盛頓卡內(nèi)基學(xué)院的Britten等人研究提出了核酸分子雜交技術(shù)，也叫做基因探針技術(shù)，這種技術(shù)的提出為分子生物學(xué)的DNA分析方法奠定了基礎(chǔ)，也成為了全球范圍內(nèi)被使用最多的分子生物學(xué)技術(shù)?；蛱结樖且环N具有特定標(biāo)記的基因碎片，具有檢測功能的原理是采用了堿基的配對，通過退火讓兩條互補(bǔ)的核酸單鏈成為雙鏈。這種檢測技術(shù)可以用來檢測食品微生物，具有方便快捷，直接有效的特點(diǎn)，使食物免遭致病性微生物的損害。病原體其本身具有特殊的核酸碎片，利用已經(jīng)做好分離和標(biāo)志的核酸探針，將與需要檢測的樣品結(jié)合過的標(biāo)記物進(jìn)行監(jiān)測，如果檢測的樣品中本身就有確定的病原體，那么探針和核酸序列就會(huì)有所結(jié)合。這種基因探針檢測技術(shù)的優(yōu)勢在于，能夠非常靈敏地檢測出不同，而且還具備了組織化學(xué)染色的特點(diǎn)，即可被見的特性和可定位的特點(diǎn)，所以能夠檢測出食品中的致病性細(xì)菌。就現(xiàn)在來說，世界各地都提出了各種能夠檢測食品微生物的基因探針，比如說Moseley等人提出的生物素標(biāo)記的沙門菌基因探針，以及Kerdahi等人提出的能夠測試出單核細(xì)胞增生的李斯特菌的，來自非放射性DNA探針，還有陳倩等人能夠檢測出ESIEC大腸桿菌的，根據(jù)HPI毒力島基因生成的rp－z探針。另外還有已轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馍唐返幕蛱结樤噭┖?。美國的GENETRAK公司采用特殊的基因探針對沙門菌、李斯特菌和大腸桿菌的rRNA進(jìn)行檢驗(yàn)[6]，最后得出了脫氧核糖核酸雜交篩選比色法。主要檢驗(yàn)方式分為以下幾步:

(1)需要一種與細(xì)菌rRNA相反的基因探針和一份完成增菌培養(yǎng)的樣品，細(xì)菌溶解之后與帶有熒光素標(biāo)記的探針互相雜交。此時(shí)樣品中存在靶細(xì)菌rRNA，則帶有熒光素和多聚脫氧腺嘌呤核苷酸(polydA)的探針互相雜交將成立。

(2)將包被多聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸(polydT)的固相載體測桿與雜交溶液反應(yīng)，如果polydA和polydT間的堿基出現(xiàn)配對，那么雜交核酸分子就被固體載體獲得，并將這種分子培養(yǎng)在辣根過氧化酶－抗熒光素接合劑中，使探針上的熒光素與結(jié)合劑溶合。

(3)固體載體首先放置在酶底物－色原溶液，再由辣根過氧化酶與底物反應(yīng)，最后用酸終止，在450nm處計(jì)量吸光度的多少，就能確定樣品中是否存在靶細(xì)菌。

6基因芯片

上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的基因芯片技術(shù)，也就是DNA微陣列(DNAmicroarray)，使用微加工技術(shù)構(gòu)建出能將人工產(chǎn)生的基因片段，緊密結(jié)合的、排列有序的出現(xiàn)在硅片等載體上。再根據(jù)被熒光檢測系統(tǒng)掃描過的，和標(biāo)記樣品雜交后的芯片，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析檢測，得出定性、定量的結(jié)果。由于基因芯片技術(shù)能夠高度地自動(dòng)處理大量信息，所以能夠快捷準(zhǔn)確地檢測食品安全。運(yùn)用基因芯片技術(shù)進(jìn)行病原體檢測的有:Berger等人進(jìn)行的12株嗜酸乳桿菌檢測;Wang等人進(jìn)行能夠具有超強(qiáng)特異性和靈敏度的肺炎鏈球菌檢測;高興等人對痢疾志賀菌、鼠傷寒沙門菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌、肉毒梭菌、肺炎鏈球菌、布氏桿菌、嗜肺軍團(tuán)菌等16種病原細(xì)菌進(jìn)行檢測。但就目前的技術(shù)來說，基因芯片的應(yīng)用還不夠完善，首先，基因芯片所需的設(shè)備價(jià)格不低，制作成本很高，普通實(shí)驗(yàn)室沒有足夠的經(jīng)濟(jì)能力可以負(fù)擔(dān)。其次，基因芯片的特異性還不夠明顯，假陽性和假陰性會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)程度產(chǎn)生影響。最后，基因芯片技術(shù)在進(jìn)行過程中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)和參數(shù)還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對可重復(fù)性會(huì)產(chǎn)生影響。只有不斷完善自身解決上述問題，基因芯片技術(shù)才能被更廣泛地運(yùn)用在全世界的各個(gè)領(lǐng)域。伴隨著全球食品貿(mào)易的發(fā)展，檢測食品病原菌也越來越重要，只有更方便快捷地完成食品安全檢測，將分子生物學(xué)的檢測方法運(yùn)用于日常生活，才能更好地發(fā)揮這項(xiàng)學(xué)科的魅力，研究出真正實(shí)用的食品病原微生物快速檢測方法。

參考文獻(xiàn)

[5]陳倩,程伯琨.基因探針檢測食品中具有HPI毒力島的ESIEC大腸桿菌[J].食品科學(xué),2000,21(7):35．