分子生物学的应用范文

时间:2023-12-29 17:07:05

分子生物学的应用

分子生物学的应用篇1

一、PCR技术的应用

聚合酶链式反应(PCR)是一种于生物体外合成DNA片段的技术,其主要的循环模式就是高温变性、低温退火、适温延伸。现今,全球每年借助PCR技术诊断病人几千万。其重要程度可见一般,就目前而言,PCR技术在医学的各领域都有应用,像免疫学、肿瘤学、遗传学等已经必不可少,而且PCR技术可以保证样品的检测更加的可靠、准确,省时省力节约资本,经济效益显著。相比于医学检验传统的培养检测,实时荧光定量、连接酶链反应等灵敏度更高、特异性更好,所以应用也更加广泛。

二、分子生物遗传器的应用

分子生物传感器是传感、分子生物诊断相结合的产物。可借助生物固定技术,利用相应的识别元件与待测物特异性反应,而最后通过换能器就可输出结果,这样定量和定性分析就可以同时进行,即快捷又准确。并且该技术的应用范围很广,像小分子物质、核酸、微蛋白等都可检测。近两年,随着分子生物学技术的进步,高精密度的生物传感器也是层出不穷,他们的出现使临床病原微生物检测更加的简便快捷高效,当然性价比也是更高。目前常见的传感器主要有压电、光学、电化学等生物传感器,这其中在病原微生物检测中光学应用最多,并且结合了表面、荧光等技术的光学生物传感器还可以快速检测毒素、污染物等,应用十分较广。

三、分子生物芯片技术的应用

生物芯片技术是近前来发展迅猛,该技术集合了化学、微电子学、计算机、生物学等前沿技术,开发研究价值巨大,前景可观。并且随着该技术的逐渐研究深入,它的自动化程度也是越来越高,并且操作也是变得更加的简单方便,是“后基因组计划”研究的有力工具。而且随着人类蛋白质计划的启动,传统生物技术难以满足当今的发展需求,所以生物芯片技术应运而生。从狭义视角来看,该技术即是微阵列芯片,不仅包含了蛋白质、cDNA、小分子等物质的微阵列,它同时也包含了寡核酸的微阵列。该技术的识别核心就是它的分析基本单位也就是以点阵形固定的识别分子,点阵的点都可作为一个独立的传感器探头。芯片分子可与检测物结合,借助酶标、荧光就可显示记录,之后我们就可以根据其强度进行相关的分析。该技术在广义视角来讲就是可以分析、处理的生物分子固体薄型器件。在科学研究、临床诊断筛查中作用显著,当然该技术还可以适用高效率、高通量的肿瘤学研究,同时在临床医学检验中也是应用显著,像细菌/病毒、遗传病、免疫病、肿瘤检测中,都是具有很高的应用前景。当然相较于欧美发达国家,我国在这方面的研究起步晚,应用少。但是从2008到2018年间我国的相关市场规模持续扩大,所以该技术的发展前景十分广阔。生物芯片源于DNA杂交探针及半导体技术,是二者结合的产物。分子间特异性作用就是其主要的检测原理,尤其是在生命科学的中的基因、细胞、蛋白质等组分信息的准确获得中可以发挥巨大的作用,当然这也是其在临床诊断、治疗中发挥作用的前提。该技术的发展是我们对疾病的认知程度更高,不过随着时代的变换,技术的换代,分子生物芯片技术只有更加的完善和简便,它才可以满足医学检验的长期动态需求。

四、分子生物纳米技术的应用

分子生物纳米技术一直作为生物领域的研究热点,就目前而言,分子生物检测技术虽较为成熟,但并其结果也存在偏差的可能性,所以准确度更高的技术应用价值就会更大。总体来看,分子生物纳米技术涉及领域较多,不仅包含纳米电子、材料、药物、动力等学科,还与计算机、探针等学科密切相关。现今该技术可以通过特定的刺激依靠自组装法实现新材料的构建目的,这对于医学检验以及临床治疗方面优势显著,属于一项新的突破性技术。五、分子蛋白组学的应用蛋白组学是基因组学后的另一组学,发展快速,是在蛋白层面的研究科学,相关机制的研究也正在全面展开。随着当今主动预防和诊治的盛行,这也促进了生物标志物广受关注,成为热点。该技术以人类基因组以及对应的病原体测序为基础,以基因序列编码框架为起点,进行了相关的研究。这其中癌基因的发现和应用就使该技术又取得了极大的进步,但是该技术在早期诊断、治疗时尚有缺陷,还不完善。但是该技术在肿瘤检测中的应用价值得到了所有研究者的认可,在后续研究中,它若能配合其它技术,降低成本,提高敏感度,将会获得更大程度的应用。

六、存在问题和发展前景

现如今,分子生物学技术虽已经成为医学检验的主要手段之一,但是该技术的问题依旧较多,像繁杂、仪器价格高昂,成本高等问题。第一,检验项目选择少。临床未结合实际;第二,疾病诊断对检验结果依赖性太高。综合分析不易,分子生物学技术的检测结果易引起假阴或阳性,导致错过最佳治疗期。

七、总结

分子生物学的应用篇2

关键词: 分子生物学 经典实验 教学应用

现代分子生物学在60余年的发展历程中,许多已被公认的理论与机制是通过一些非常著名的经典的实验发现或验证的。比如证明DNA是遗传物质的肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验;又如DNA半保留复制机制的验证及冈崎片段的发现等[1]。这些实验设计精巧、论述严密,其中有的研究方法现在仍然在分子生物学的研究中使用。通过对这些经典工作的分析与回顾,可以为科研工作者提供解决问题思路提供帮助,也可以帮助本科及研究生在专业学习中了解研究方法,提高对相关理论的掌握程度。在实际教学中,许多教师以对研究实例的分析作为课堂教学的手段[2][3]。

但也有一些实验并不像前述的那些例子那么众所周知,特别是一些学科跨越较大、研究思路或方法已很少应用在现在的科研实践中、非主要的理论成果等的理论证明过程中。这些结论在多数分子生物学的教科书中一般都是一句带过或者根本不提及其研究的过程。但如果仔细分析这样的一些研究论文,则仍然可以从不同角度帮助相关学科学习人员对该研究点的理解与掌握。

本文以三个教学实例为主线,探讨经典实验的分析在分子生物学课堂教学中的应用。

1.提高学生学习的兴趣

生物学科理论知识的学习,尤其是《分子生物学》和《生物化学》,因其研究对象都是在分子水平上,看不见摸不着,很难形成感性认识。而且这两个学科知识涵盖面广,理论框架繁复。特别是《分子生物学》主要讲述分子的结构与作用机制,单纯以传统的课堂讲授的方式授课,会给学生枯燥无味的感觉。另外,《分子生物学》部分内容在初中、高中的生物课程中都或多或少地有所涉及,国内外生物院系的相关专业许多专业基础课如《普通生物学》、《遗传学》等课程也与《分子生物学》有内容重复的地方[4][5]。这些重复的内容给学生“复习”的感觉。而单纯通过增加学习的深度区分这些不同的课程的内容会加重烦躁的情绪。

通过引入一些经典实验过程及其结果分析的内容,可以在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣,增进对这部分知识的了解。比如,“DNA是遗传物质”的论点就主要是在几个主要的实验基础上得到最后的确证的。在“分子生物学研究历史”章节中,从最早的核酸发现开始,让学生了解分子生物学发展之初的研究基础与背景,引导他们通过讨论及问答解决“验证什么是遗传物质”这一命题;然后将这一命题的验证过程中包括肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验等几个重要的实验设计思路、原理、讨论一一阐述,并与学生的思路相比较。通过这种方法,可以有效地把纯粹的理论学习置入该理论产生的时代,通过“侦破”式的线索游戏,提高学生的学习兴趣。

另外,近年来诺贝尔生理与医学奖及化学奖许多奖项都授予了与分子生物学相关的一些工作,如2012年山中伸弥的多能干细胞的诱导等;通过介绍这些工作,既可以提高学生的学习兴趣,又可以把国际上的研究热点与分子生物学的发展方向介绍给他们[6],[7]。

2.启发学习过程中的创新思维

随着近年来基础教育的改革,学生创新思维不断得到发展,但应试的压力迫使中学阶段的教育在大多数的中学课堂遵循着以往的课堂讲授的方式,学生也更适应“老师讲,学生记”的灌输式的教育方式。如何在本科专业教学中进一步启发学生的创新思维是一项长期任务。

《分子生物学》本身是尚不完善的专业学科,新的知识新的发现和新的研究方法层出不穷。如小RNA的研究是近些年来分子生物学的研究热点[8]。小RNA的干扰作用的研究历史以故事的形式讲述,继而采用启发的方式引导学生讨论这一作用在研究中的应用[9]。通过这一启发过程,学生会充分了解在现代生物学研究中理论与技术的相互促进发展,鼓励他们对已有的知识充分思考,建立基础研究与社会应用间的联系,提高创新思维的主动性。

3.综合不同学科知识,开启学生进入科研殿堂之门

现代分子生物学在研究过程中综合了生物化学、遗传学、物理学、计算机科学等不同学科的技术与方法,目前的生物学研究也需要具备多学科知识的复合型人才。但限于实验条件与各学校的特点,大部分的教学实验室,尤其在多数地方性院校,几乎不可能具备条件让学生接触所有相关的实验过程,比如分子生物学最基本的放射性标记、分子杂交等。让学生知道这些技术、了解这些技术的原理与应用范围,对发展他们的科研思维具有重要意义。但仅通过幻灯片、多媒体等形式只能把这些方法的操作过程或仪器设备展示给学生,而不能让学生了解这些方法具体能做什么、得到什么样的结果、结果如何分析,等等。在经典的一些科研实例中,却不乏综合了多学科知识的精妙设计,对这些实例的分析可以具体地把其中使用的一些方法与技术的作用、结果分析等展示出来。

对于“mRNA的合成方向是5’―3’”这一过程的证明,早期发表的文献中便使用了多种不同的方法[10][11]。包括同位素标记、细菌生长曲线绘制、RNA的提取与纯化、RNA的浓度测定、RNA的碱水解等多种微生物学、生物化学的方法经过两个实验路线被串联起来,简单的方法却得到了可信的重要结论[11]。通过分析,学生认识到科学研究过程中结果讨论的严密性,认识到今天的许多成果与结论得来不易,改变他们“眼高手低”的惰性思想;另外,使他们认识到拓宽知识面在生活、工作中的必要性。

4.提高学生的检索能力和逻辑思维能力

学生自主学习的能力是他们走上社会后应对复杂环境的有力武器,对自主学习能力的培养要贯穿于整个教学工作过程。在教学实践中,一些细心的学生提出的一些有意义的问题,引导他们利用网络和图书馆资源,通过检索相关文献,得出问题的答案;最后与老师的结果对比印证。这种方法在提高学生自学能力的同时,提高了他们文献检索的专业技能,为他们未来的工作提供了一种新的工作方法。

仍以“mRNA的合成方向是5’―3’”这一问题为例。有学生在学习转录一章的内容后,想了解这一结论是通过什么方法获得的。但多个版本的《分子生物学》教学参考书中并没有提及这个问题。通过一些中文搜索引擎,也只能得到一些对这个问题并不确切的回答,只能查阅到在证明这个问题的过程中利用C14标记U。学生提出问题:起始和终止都有U,没办法证明转录的过程就是从5’到3’啊?

这个问题被作为课后作业布置给全班同学。在这个作业中,附带提醒学生注意这一问题作为研究热点所处的时间段,然后针对这个时间段通过学术检索系统检索最权威的文献。结果学生通过谷歌的学术搜索搜到了1960年表的两篇最相关的文献[11]。讨论后经过综合,这一验证过程可以描述如下:大肠杆菌在耗光培养基中所有的U后,0℃培养以放慢其mRNA合成的速度;加入放射性标记的U,在不同的时间点取细菌提取RNA,测定放射性掺入RNA的速度;用碱水解的方法从3’末端水解mRNA,最后检测水解后的单核苷酸及RNA的放射性。如果转录是从3’向5’方向的,那么单核苷酸中的放射性与RNA中放射性的比值会随着细菌培养时间的增加而减小;如果转录是从5’向3’方向,则这个比值会随着培养时间的增加而增加。实验的结果证明转录的方向是从5’向3’的。

通过这个作业,学生了解了专业文献检索中的一些方法,同时对前人工作中的逻辑推理过程也有了一定了解。另外,这个过程还帮助学生回顾了微生物培养中的生长曲线、RNA的生物化学性质等其他相关学科的知识。

总之,在《分子生物学》的教学过程中,充分利用经典实验的分析,可以在多方面强化教学效果,提高学生学习与掌握分子生物学基础知识与技能的能力。当然,这个过程要求任课教师充分了解学科发展历史和前沿,也需要系统的教学参考书籍、教学方案及媒体的支持。这需要一线教学工作者付出巨大努力,结合自己的科研,建立适合分子生物学这一重要的专业课程自身特点的教学方法,为国家与社会的发展培养更优秀的人才。

参考文献:

[1]Weaver.R.F著.郑用琏译.分子生物学[M].科学出版社,2010.

[2]蒋桂林.生物教学中的策略教育[J].生物学杂志,1999,16,(3):36-36.

[3]李科友,朱海兰.创新理念,培养能力[J].微生物学通报,2011,38,(2):250-255.

[4]梁顺祥,何涛,李淑娟,等.农林院校《遗传学》与相关课程间教学内容的重复及解决途径[J].遗传,2011,33(9):1023-1026.

[5]王子健,张超,刘群红.生物化学和分子生物学课程整合的教学探索[J].基础医学教育,2011,13(12):1061-1063.

[6]张凯,邱念伟.与分子生物学有关的诺贝尔奖简介[J].生物学通报,2012,47(8):59-62.

[7]王长林,陈岩,魏力军.诺贝尔生理学或医学奖在“普通生物学”教学中的应用[J].微生物学通报,2013,40(011):2123-2127.

[8]王云,罗勋,刘天骄,等.小RNA的生成机制与功能[J].生物学杂志,2011,28(2):58-61.

[9]谢兆辉.小RNAs作用机制的研究进展[J].遗传,2009,31(12):1205-1213.

[10]Maitra U,Hurwitz H.The role of DNA in RNA synthesis,IX.Nucleoside triphosphate termini in RNA polymerase products[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1965,54(3):815.

[11]Goldstein A,Kirschbaum J B,Roman A.Direction of synthesis of messenger RNA in cells of Escherichia coli[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1965,54(6):1669.

分子生物学的应用篇3

关键词:lackboard;生物化学;试题库;教学改革

生物化学与分子生物学是生命科学的前沿学科,在分子水平探讨生命的本质。该课程对于医学本科生是基础必修课,可以培养学生观察、理解、分析和解决问题的能力,而且是学生后续专业课程的基础,对于科研能力的培养更是具有深远的影响。但该课程内容系统性、联系性强,知识点较抽象性,难度较大[1]。

随着计算机网络技术的飞速发展,利用网络进行教学和辅导教学已经成为当前教育技术和教学活动中的一种重要形式[2]。为了加强教学管理,提高教学质量,特别是针对独立学院大部分学生,他们入学分数较低,学习能力和主动性比一本、二本学生要差,我们对于独立学院学生学习生物化学与分子生物学,采用了多媒体教学和随堂测验相结合的教学模式[1]。上课时间的有限性使我们萌生了建立网络教学题库,让学生随时随地可以使用并且和老师交流想法,随后在已有的教学模式上,我们进一步着手建设完整网络试题库,并在教学中使用,效果良好。

1 BB网络平台介绍

"BB"平台 (Blackboard Learning System MLTM,简称 Blackboard或BB)作为一个界面非常友好的教学管理系统软件平台, 教师可以用它创建、和管理课程的网络内容, 为传统教学的课程增加在线内容,甚至可以开发基本或完全没有面授环节的网络课程[3]。BB网络教学平台的使用,在全球范围内已经有超过2800所大学及其他教育机构,其中包括著名的美国普林斯顿大学、哈佛大学、斯坦福大学、西北大学、杜克大学等,我国也有200多所大学使用该平台。该网络教学平台具备以下4个独立的功能模块:内容资源管理模块、在线交流模块、考核管理模块和系统管理模块。

2题库建设

依托BB平台的考核管理模块,我们建立了完整的总试题库,在总体库的基础上又分立了预习题库、复习题库、以及测试题库。

2.1题库的选题要求 以严格的遵循教学大纲和指定的教材为基本原则选择收集试题;即将入选试题库的试题要经过细致的筛选和更正,生物化学的学科进展快,很多的内容又经过了重新的界定:酶的新名称、呼吸链产生ATP的数量改变、新定义的概念等等,按照现有教材的内容更改试题的术语,删除更改模棱两可的答案,根据一定的质量指标筛选;入总题库的试题量要足够大,题量不足,难以按照教学需求筛选组成所需小题库,也难以自动生成不同难度层次的测试试卷;各类小题库选题时要考虑各个章节的重点和难点试题比例适中。

2.2试题的选择 首先参考本教研室老师编写的"生物化学实战考试题解",这本习题2005年由人民军医出版社出版,学生使用至今,由于封面主色调为绿色,俗称"绿皮书"。根据历届学生使用情况,从中选择典型的、足以考察各个知识点的试题,重新整理归纳,以星号数量标记难易程度:无星号表示基础题、一颗星号表示难、两颗星号表示较难,当然这也意为着基础题是所有专业必须掌握,二本以上要求做有星号的题目,将来有研究生学习要求的学生去测试两颗星号的题目。其次是每年使用过的试卷,由于这些试卷在一本、二本、三本不同层次、不同专业考试中反复测试使用过,对每题都有分析记录,如该题的答题正确率、问答题的得分率等,为选题提供了必要的依据,通过统计分析,确认难度系数,统一放入总题库后,筛选适当的试题入小题库。还可借鉴各兄弟院校和西医综合考试中的试卷及习题集,以满足试卷库广度的需要。最后由于生物化学与分子生物学是一门发展迅速的学科,每两年就会出引进学科最新进展出版新教材,针对这些知识还可以由出题经验丰富的老教师,根据具体教学的实际情况,结合大纲要求出题,以弥补现成试题的不足之处,完善试卷库。

2.3总试题库建设操作 进入课程的"控制面板",点击"测试"区的"题库管理器",再点击"添加题库"按钮,在界面输入题库名称和说明,我们按照总试题库的原则,依次以章节名称命名(第一章蛋白质、第二章酶等)进行题库的添加。本科生的医学试题主要是名词解释、单选题、填空题和问答题四类,按题目类型和题目难度分别建立子题库,接下来就可以将对应的题目添加入题库中去。

以"单选题"为例,按"单选题"按钮,就会出现添加单选题的界面。题干输入"问题文本"框里。在"答案"区设置答案数为5,在出现的5个选答案框内依次输入相应的答案。点击正确答案之前的圆框,填上实心表示该选项是正确答案。对于单选题,只能选一个正确答案,如果是多选题可以点击多个圆框。在"类别和难度"中添加相应星号数量,填完各项后就"提交",返回到"题库"界面。填空题和单选题添加方法相类似:在"问题文本"框里输入题干,在"答案"区设置答案数,在出现的相应数量答案框内依次输入相应的答案,在"类别和难度"中添加相应星号数量,填完后"提交",返回到"题库"界面。名词解释是作为"简答题"添加,添加方法也类似:进入添加简答题的界面,在"问题文本"框里输入题目,在"答案"区输入答案,在"类别和难度"中添加相应星号数量即可点击"提交"。问答题是以"论述题"的方式添加,添加方法和简答题完全相同。

最后每个相应的库中会出现所有添加的题目。对于每个题目都可以进行"修改"或"删除",注意最后按"确定"进行确认,最终还可以对该题库进行"导出"存盘,或"修改"或"删除"。

2.4各级子库的建立 根据学习的目的不同,分别建立上课前的预习题库、上课结束后的复习题库、以及阶段性的测试题库。课程预习往往是盲目,学生随意翻翻不如不看,上课前的预习题库主要是以基础概念为主的名称解释和选择题,使学生快速浏览预习的过程中掌握最简单的知识点,有效节省了预习时间。平时没有考试压力,学生在上课结束后就不及时记忆知识点,到真正考试时,往往已经遗忘,考试时时间紧、压力大,学生为了考试过关,以押题、押重点的形式复习,考完既忘,没有达到学习的目的,复习题库主要以单选题和填空题为主,并且设置使用时间,记录学生使用频率,计入学生平时成绩,督促学生课后及时复习。生物化学与分子生物学的学习分为四个部分:生物大分子结构和功能、物质代谢与调控、生命信息的传递与调控和分子生物学技术与应用。每学完一部分内容,利用测试题库让学生进行阶段性测试。测试题库主要以名称解释、选择题和问答题为主,让学生加强知识记忆,并且融会贯通。

进入"控制面板"界面,点击"测试"区内的"测试管理器",进行"添加测试",然后测试取一个名字,比如"预习第一章蛋白质",然后提交。提交后会出现"测试编辑器"界面,在"添加"菜单里面"取自题库"选择相应题型,在"创建设置"中设置题目的分值。若需选择某题,就在某题前面打勾;若想全不选用,可点击界面上方的全选框。选完题目后"提交",单击"确定",测试建立就完成了。

3子试题库的应用

3.1测试题的 进入"控制面板"界面,点击"内容区"的"创建内容",名称命名为预习、复习、测试三部分,每部分添加测试,此时"添加测试"框会出现已经建立的测试。选择你要添加的测试(比如"预习第一章蛋白质"),然后"提交"-"确定"-"修改"测试界面。进入"修改测试"修改每道题的分值;点击"修改测试选项" 点击"测试可用性",其中"将链接设置为可用"必须选择是,否则测试不能用;为测试添加通知可选"为此测试添加新通知"。课后复习设置"不限次尝试",并且不限制答题时间;预习和阶段性测试设置"有限次尝试"3次,在"设置计时钟"设置答题时间。设置"显示开始时间",学生在特定时间看到试题。"自我评估选项"区,则选择复习和阶段性测试包括在平时成绩簿中。"测试反馈"区选择在测试完成后向学生反馈此次测试的 "分数",以及学生自己提交的"答案"及"正确答案"等。在"测试显示"区选择将所有的题目都同时显示出来。"随机排列问题"选项中,除预习是随机选择问题出现次序,其他是按照测试中题目的顺序出现。设置完了后"提交","确认"后就返回到"作业"界面,在该测试旁点击"管理",随后出现"管理该测试"界面点击"选择性",设置时间,选择"所有用户小组",点击"提交"后完成设置。

3.2测试的应用 老师把学生的信息以Excel表格的形式交给BB平台的管理员,导入BB平台的相应课程中,学生以学号登入BB平台,就可以选择进入相应的课程,在作业区中看到相应的测试。测试完成后一定要"提交"否则没有成绩。通过BB平台,对于客观题(选择题)可以自动判分,学生可及时看到成绩,而主观题由老师进行给分。实时的测试可以提高学生的学习兴趣,体会成功的喜悦。老师可以点击"控制面板"的"测试"区进入成绩查看、管理成绩,也可点击"下载成绩",以Excel表格形式保存。老师可以通过实时的测试结果,检查学生学习的效果,及时调整教学进度,收集学生错误率高的题目,上课及时解答学生问题。

4总结

BB网络平台的出现,在空间上提供远距离的学习机会,拓展了课堂学习的空间;在时间上提供在不同时候进行学习的机会,增加了课堂外学习的时间。BB网络平台的医学生物化学与分子生物学教学题库建立,使得试题一次录入可多次重复使用,减少了教师教学出题的负担,实时的测试以及电子成绩单的使用可以让教师随时了解学生的学习情况,在教学中具有较明显的优势,适合实际教学,在本科阶段教学中取得良好的教学效果。

参考文献:

[1]吴娟娟,朱蕙霞,贾辛.生物化学与分子生物学教学模式对比研究[J].生物学杂志,2014,29(2):106-107.

[2]董战玲,翁启芳,许闽广.利用Blackboard推进生理学课程的网络答疑[J].海南医学院学报, 2008,14(6):795-796.

分子生物学的应用篇4

[关键词]:交互式电子白板 生物教学 应用一、传统多媒体教学的局限性

随着信息技术的不断更新和优化,多媒体技术的不断普及,教学中使用多媒体是一件十分普通的事情了。传统的多媒体教学在实际教学过程中会有一定的局限性。

1.单向性。多媒体教学主要是通过多媒体这个工具,讲解课堂中需要讲解的内容,有了这一工具,教师在课堂上的板书也变少了很多,肢体的表达、语言的讲解方面变少了,在课堂上与学生之间的互动也变少了。整个课堂可能讲解的内容比较多,涉及的内容也比较杂,但其实学生真正听进去的并不多,没有真正地完全理解。学生也会过多的依赖于多媒体,而没有与教师进行过多的沟通。

2.单一性。利用传统的多媒体教学,针对相同的教材,网上都有很多固定的教学课件,有些教师为了节省自己的工作量,直接从网上下载相关课件,不加修改,直接在课堂上讲述。这样的课程教学没有针对性,教学没有按照自己的班级情况制定合理的教学计划。甚至有些老师自己并没有在课前对课件中的内容进行详细解读,在实际教学中面对学生提出的问题,教师也可能回答不出来,造成一种难堪。

二、交互式电子白板在高中生物教学中的优势

1.帮助教师创设良好的教学环境,引导学生参与课堂教学。交互式电子白板教学与传统多媒体教学存在较大的不同,针对教师课堂中使用的课件,学生可以自由更改教师课件的内容,也可以对其他学生的答案进行修改和批注。交互式电子白板内部含有较多的课程资源,这些资源包括文字、图像、音频等等,交互式电子白板的引入,不仅可以像多媒体那样播放相关视频同时也可以借助内部的资源,进一步讲解课堂的内容,深化学生对知识点的了解。对于生物中的知识点,通过展现生物现象的发生过程、实验操作过程和实验现象,从而促使学生进行科学地观察、独立的思考,极大提高学生参与课堂的积极性。生物中的很多知识都是十分神奇的,如果不让学习具体的了解,可能他们内心会存在很大的疑虑,对于后续知识点的学习会有很大的阻碍。例如,生物中讲解生殖发育这一相关课程时,此时可以借助交互式电子白板的优势,将一个人从受精卵开始的成长发育的全过程全面地展示给学生看,从而激发学生的学习兴趣。

2.帮助深化教材,拓展学生视野。高中生物的教学不同于其他的学科,生物中蕴含的知识点多种多样,而且很多是需要通过实验观察才能了解的现象。如果课堂上过多的注重理论知识点的传授,学生的掌握程度可能不怎么好。但是在教学的过程中通过穿插相应的图片和实验,深化教材所讲的内容,有助于帮助学生更好地理解相应的知识点。将文字和实际生物学现象联系起来,不仅可以对教材的内容进行补充、深化、拓展,同时也可以更加清晰地阐述生物现象的发生过程,有助于学生的进一步理解。

例如,在课堂上讲解细胞分裂这一章节的内容时,如果在课堂上直接讲述,学生很难理解。人的肉眼是无法看到细胞的,只有借助相应的教学设备,才有可能让学生观察清楚。高中生物课堂的时间是非常有限的,教师也不可能在课堂上让所有的学生通过设备观察细胞的分裂情况,而且细胞分裂的时间十分缓慢,即使整个课程是在实验设备充足的情况下,课程的进度还是会受到影响。

3.实现课堂的互动教学。传统的教学都是以教学为中心,学生在课堂上主要是听老师讲课。这样的教学模式不利于学生的自主学习。现如今课堂教学主要是以学生为主体,教师作为课堂的指导者,在学生面前树立榜样。学生根据课堂的教学指标,自主进行思考,对于不懂的问题及时向老师请教,构建一种互动式的教学模式。课堂上学生可以自主走下座位、走上讲台,在白板上阐述自己的想法、分享自己的观点,教师也可以根据学生的表现及时掌握相应的情况。鼓励更多的学生走向讲台,有助于拓宽学生的思维。教师可以根据教学的安排准备相应的教学素材和习题,学生在白板上根据个人需要选择合适的素材与习题进行练习。通过使用互交式电子白板的教学,不仅有助于提升学生的积极性,主动参与到课堂教学中,同时也可以大大增进学生与老师之间的沟通和交流,在班级中营造一种良好的学习氛围。从而促进学生知识、技能的全面发展。

三、交互式电子白板在高中生物教学中需要注意的问题

交互式电子有它自身固有的优势,因而现如今被更多的企业了解和推崇。但是在使用交互式电子白板教学的过程中,也有很多需要注意的问题。互式电子白板的成本高是一个不容忽视的问题,它综合了计算机、投影仪等于一体的功能齐全的高科技设备,而且现在市场上的交互式电子白班的价格昂贵,整套设备的价格在万余元到十几万元不等。对于很多偏远地区的学校来说,这个价格太贵了完全不能承受,设备的购买虽然国家会给予相应的补贴,但毕竟补贴的力度有限,学校要承担大部分的费用。

四、结语

综上所述,交互式电子白板的出现是现代科技进步的产物。随着教育改革的不断深入,教育要求的不断提高,在今后的教学中,交互式电子白板的应用会越来越普及。交互式电子白板在高中生物教学中不仅提升了学生的学习兴趣,同时为课堂教学提供了更好的展示平台,增进了教师与学生的交流,从而推动教学水平的进一步提高。

参考文献:

[1]杨进福.交互式电子白板在高中生物教学中的应用[J].理科考试研究,2014,(11).

分子生物学的应用篇5

关键词:分子生物学;研究生;PBL教学;仿真技术

中图分类号:G642.4?摇 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2014)15-0109-02

分子生物学是研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科[1]。是生物类及医学各专业研究生的必修课程。在分子生物学的教学中强调学生对实验技术和原理的掌握,长期以来笔者和广大的相关教育工作者都发觉在分子生物学的教学中存在诸多问题。改变传统的理论及实验教学模式迫在眉睫,我们在本校2012及2013级研究生该课程的理论教学中大胆引进PBL(Problem-Based Learning)教学法,在实验教学中加入虚拟仿真实验技术,这些改革和尝试取得了较好的教学效果。

一、PBL教学模式在医学生研究生分子生物学理论教学中的应用

以问题为基础的教学法(problem―based leaming,PBL)于1969年在加拿大的麦克玛斯特大学首创后在高校各个专业的教育中得到广泛的应用,并根据各国、各学科的特点发展为不同形式的PBL[2]。我国高校的研究生教育目前普遍的实际情况仍采用以大班级为形式、以学科为界限组织理论教学。长期存在教学内容与课时数矛盾及理论与实践脱节等问题,笔者在长期的分子生物学理论教学实践中越来越感觉到这种单一的教学模式已经远远跟不上时代。故在近两届研究生的分子生物学理论教学中积极引进PBL教学模式,现将教学情况介绍给大家。

1.教学内容的选择。以“寻找并验证与乳腺癌发病机制相关的基因”作为PBL教学内容,教材为高等教育出版社出版、朱玉贤主编的《现代分子生物学》第4版。选择这个内容进行PBL教学最好在该课程进行到教学中期的时段开始,此时分子生物学研究法(上)(下)等内容已学完,学生从理论上基本掌握了分子生物学的核心技术,如何应用这些技术,通过PBL教学可以让同学们把这些知识活学活用,融会贯通并解决他们在各自开题报告中如何书写技术路线及研究方案的问题。

2.教学前的准备。为了充分掌握PBL教学,笔者查阅了大量有关PBL教学的相关文献和资料,并到上海相关培训机构进行了培训。PBL作为一种开放式的教学模式,对教师自身素质和教学技巧都有很高的要求,在实施该问题的PBL教学之前合理安排教学过程,明确教学目标,拟定教学大纲。把该内容设计整理成三段式PBL教学计划,第一个阶段引导学生整理出一个大概的思路,对乳腺癌的发病机制有一个认识,让学生掌握查找文献掌握文献的能力;第二个阶段设计实验找出目标基因,引导学生充分利用之前所学的分子生物学研究方法(上)中的技术,合理设计实验;第三个阶段引导学生利用分子生物学研究方法(下)中的技术,设计相关技术路线对所选基因进行功能分析。教学目的是帮助学生完成一份开题报告。

3.学生分组及讨论。将参加PBL教学的36名2013级研究生分成4个组,按照不同专业及性别合理组合,每组9人,选定组长和秘书,组长由学生自己推选。讨论前把题目提前发给学生,准备一周左右,期间学生自行分配任务,任务完成以笔记形式交付,进行讨论的时间以教学计划安排的课时时间为准,讨论由组长主持,教师旁听,讨论以每个阶段的问题为核心,以1名同学发言为主,其他学生补充或修正,秘书负责记录。若问题经由讨论可以解决,教师负责总结归纳和评价,如不能解决,教师可做适当的引导和启发,如果仍不能解决,或出现新的问题,适当放宽准备时间,增加讨论课时。三个阶段的问题进度可能会出现不一致的现象,教师尽量把总的讨论课时控制在计划课时以内。整个过程中要坚持以学生为主,教师尽可能地隐身于后,作为旁观者对其进行评价。但如果发现学生偏题太远,教师也可以适时给予纠正。期间PBL教学没完成一个阶段的学习,导师要对每一组的讨论过程及结果及时做出评价和归纳总结,对表现好的学生进行表扬和高分评价,表现差的学生给予鼓励,使其争取能在后面的阶段弥补自己的不足。

4.PBL效果评价。为了客观地对PBL的教学效果进行评价,采取了两种评价模式,一是成绩测试,以闭卷考试的方式来检验学生对分子生物学核心内容的掌握程度;二是设计师生互评的问卷进行调查分析。结果和往届没有经过PBL教学的学生成绩进行对比分析,结果显示经过PBL教学,学生成绩普遍有所提高,师生评价教学效果好。

二、仿真技术在医学研究生分子生物学实验教学中的应用

分子生物学技术实验教学是教学过程的重要组成部分,是学生理解理论知识、探究客观现实规律不可缺少的途径。作为信息技术发展的产物,虚拟实验具有透明性、互动性、自主性及可扩展性等特点,能为目前实验教学中迫切需要解决的问题提供策略和方法。

我们购买了部分由南京医科大学与南京凡超科技有限公司共同开发研制的生化与分子生物学虚拟实验教学软件[3],包含有总RNA的提取、RT-PCR扩增、质粒小量制备实验等。该软件是图、文、声及活动影像4种功能兼备的实验教学工具。其中每个步骤中关键知识点还以选择题的方式插入播出,学生在课堂上只需按照提示按照实验步骤顺序循序渐进,既模拟操作了整个实验过程,也巩固了相关技术理论知识。

软件中使用的实验试剂、仪器、工具都来自于实验室中的实景照片,在虚拟实验操作过程中设计了一系列在实验中容易出错的场景,如果操作不当,同样得不到正确的结果,同时界面上还会给出一个醒目的提示,让学生在学习操作的过程中对错误的认识会留下深刻的印象。通过课堂上对各个实验的虚拟操作,让学生在理论上和技术要点上能做到“纸上谈兵”后,进入实验室后,大部分实验学生能够独立完成。受过这样训练的研究生在进入自己的课题实施过程中普遍反映实际操作起来还是不够熟练,但是实验的原理掌握得很牢靠,实验中出了问题,研究生也能够进行主动思维和分析去解决问题。在传统的实验教学环境中结合虚拟学习环境,通过自身的参与,加深理论知识的理解并锻炼科学的思维方式,这样的教学模式在实践中得到了广大师生的好评。

三、结语

自20世纪50年代随着各种生物技术如重组DNA技术、聚合酶链式反应(PcR)技术、转基因技术、分子诊断技术等的建立,分子生物学已渗透到生命科学的各个研究领域,并逐渐地影响和改变着人类的生活[4]。医学领域分子生物学研究快速的发展,使人类对疾病的认识、诊断和治疗已经从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。所以医学研究生分子生物学理论及其技术的学习和应用成为他们解决医学难题的强有力工具,并成为衡量其论文质量的一个重要指标。为了提高教学质量,笔者和教研室各位教师在不断提升个人的科研及教学素养的同时,努力探索新的教学方法并积极引入教学过程中。实践证明,PBL教学方式在我校研究生教育改革中的推行具有重大的意义,在培养学生解决问题能力、创新能力和自主学习能力方面具有巨大的潜力。但是,任何一种教学模式都不能解决所有的问题,所以我们要广开思路,不断接受和学习新的教学方式,如虚拟实验的构建,仿真技术在实验教学中的应用等。相信通过我们不断地努力一定可以提升我们的教学质量,为国家培养出大量的创新型人才。

参考文献:

[1]朱玉贤,李毅,郑晓峰,等.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2013.

[2]曹博,程志,曹德品,等.PBL教学模式在医学教学改革中的应用[J].中国高等医学教育,2007,(7).

[3]韩志芬,管冬元,郭春荣,等.分子生物学虚拟实验教学软件的应用[J].实验室研究与探索,2011,30(6).

分子生物学的应用篇6

长期以来人们凭借形态特征和数量变化来进行植物抗污染生态分化研究,但对许多深入的研究却无能为力。目前,分子生物学技术日趋成熟并已大量运用于污染进化生态学研究中。这些技术的引入为传统分化进化研究打开了新局面,为进一步从本质上揭示污染条件下植物进化提供了可能。只有将分子生物学技术引入植物抗性进化研究中,将宏观与微观结合起来我们才有可能使许多问题得以解决[19]。同工酶、等位酶电泳技术的完善,作为第一代分子生物学标记的rflp技术,以及近年来pcr技术的成熟和rapd技术在国内外迅速发展,为实现上述研究提供了迅捷可靠的工具。

分子生物学的应用篇7

关键字:微电子技术生物医学

中图分类号:TN4文献标识码: A

一、引言

生物医学电子学是由微电子学、生物和医学等多学科交叉的边缘科学,为使得生物医学领域的研究方式更加精确和科学,所以将电子学用于生物医学领域。在生物医学与电子学交叉作用部分中最活跃、最前沿、作用力最大的一项关键技术就是微电子技术。特别是随着集成电路集成度的提高和超大规模集成电路的发展,元件尺寸达到分子级,进入了分子电子学时代,用有机化合物低分子、高分子和生物分子作芯片,它们具有识别、采集、记忆、放大、开关、传导等功能,更大大促进了医学电子学的发展。下面将主要从生物医学传感器、植入式电子系统、生物芯片这三个方面结合当前国际上最新进展来介绍两者之间的关系与发展。

二、生物医学传感器

生物医学传感器的作用是把生物体和人体中包含的生命现象、状态、性质、变量和成分等生理信息(包括物理量、化学量、生物量等)转化为与之有确定函数关系的电信息。生物医学传感器是生物医学电子学中最关键的技术,它是连接生物医学和电子学的桥梁。主要可分为如下几类:电阻式传感器,电容式传感器,电感式传感器,压电式传感器,光电传感器,热电式传感器,光线传感器,电化学传感器以及生物传感器等。它通过各种化学、物理信号转换器捕捉目标物与敏感膜之间的反应,然后将反应程度用连续的电信号表达出来,从而得出被检测样品的浓度。生物医学传感器的微型化和集成化是其中最重要的发展方向之一,其主要原因:1)它是实现生物医学设备微型化、集成化的基础;2)将使得生物医学测量和控制更加精确――达到分子和原子水平。是生物体成分(酶、抗原、抗体、激素、DNA) 或生物体本身(细胞、细胞器、组织),它们能特异地识别各种被测物质并与之反应;后者主要有电化学电极、离子敏场效应晶体管( ISFET ) 、热敏电阻器、光电管、光纤、压电晶体(PZ) 等,其功能为将敏感元件感知的生物化学信号转变为可测量的电信号。因而它具有快速大量处理信息的能力,和诊断精确的特点。

常见的生物医学传感器主要可分为以下几种:电阻式传感器,电感式传感器,电容式传感器,压电式传感器,热电式传感器,光电传感器以及生物传感器等。

医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。在临床医学中,酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物传感器,广泛应用于:药物分析、肿瘤监测、血糖分析等。

三、植入式电子系统

植入式电子系统是一种埋植在人体或生物体内的电子设备,它用来测量生命体内的生理、生化参数的变化,或用来诊断与治疗一些疾病,即实现在生命体自然状态下体内直接测量和控制功能或者代替功能残缺的器官。随着高可靠性、低功率集成电路的发展,植入式电子系统的能源供给方式的多样化,无毒性生物相容性等性能优良的生物材料研究的深入,以及显微外科手术水平的不断提高,使得植入式电子系统得到飞速的发展,植入式电子学已成为生物医学电子学中一个极为重要的组成部分。

植入电子系统主要包括:植入式测量系统、植入式刺激器、植入式药疗(控制)装置、植入式人工器官及辅助装置等设备。采用植入式电子测量与控制装置主要具有如下优点:1、可保证生物体在处于自然的生理状态条件下对各种生理、生化参数进行连续的实时测量与控制;2、采用植入式测量装置后可大大减少各种干扰因素,因此体内的各种信息不需经皮肤测量就可得到更加精确的数据;3、便于对器官和组织的直接调控,能获得理想的刺激和控制响应,有利于损伤功能的恢复和病情的控制;4、可以用来治疗某些疾病, 比如癫痫、瘫痪等;5、用来代替某些器官的功能,比如肾脏、四肢、耳蜗等。

植入式电子系统在微电子方面研究的关键技术主要有:1、植入式天线的设计技术。主要是解决效率与天线微型化之间的矛盾;2、RF射频电路的设计技术。射频电路是植入体内部分与体外部分通信的关键电路;3、低功耗植入式集成电路设计技术,它一方面是要保证植入式系统在有限能源的前提下能在体内长期稳定工作,另一方面是电路产生过多热量会对生命体本身造成危害;4、植入式系统的能量供给技术。由于经常把把植入体内设备拿出体外进行充电是不实际的,目前一般采用下述四种方式给体内供能:植入式电源、红外线偶合供能、射频供能或者是利用体内其他能量的转换,比如温差供电,利用血液中氢和氧进行燃料电池反应或利用生物体自身的机械能等;5、微弱信号的提取技术。生物信号都是微弱信号,而且往往存在着背景噪音都很强大的情况;6、一些前沿的数字信号处理技术的应用。比如利用人工神经网络技术与线性预测技术来通过脑电实时控制多自由度的假肢的研究,以及基于小波变换的语音信号处理技术应用于人工耳蜗等;7、植入式电子系统的制作与封装技术。主要研究的是如何利用生物相容性优良的生物材料来对集成电路进行封装,这样既能保证植入到体内的系统不会对生命体造成危害,也能保证其能在人体环境中长期稳定地工作。

四、生物芯片

生物芯片是根据生物分子间特异相互作用的原理,将生化分析过程集成于芯片表面,从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子固着于硅片、玻璃片(珠)、塑料片(珠)、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。因此生物芯片技术又称微陈列技术,含有大量生物信息的固相基质称为微阵列,又称生物芯片。生物芯片在此类芯片的基础上又发展出微流体芯,亦称微电子芯,也就是缩微实验室芯片。

生物芯片的第一个应用领域是检测基因表达。但是将生物分子有序地放在芯片上检测生化标本的策略是具有广泛的应用,对基因组DNA进行杂交分析可以检测DNA编码区和非编码区单个碱基改变、确失和插入,DNA杂交分析还可用于对DNA进行定量,这对检测基因拷贝数和染色体的倍性是很重要的。因此生物芯片对于基因工程的发展具有重大意义。

五、结束语

现代和未来的信息社会中,信息处理系统要对自然和社会的各种变化做出反应,首先需要通过传感器将外界的各种信息提取出来并转换成信息系统中的信息处理单元(即计算机)能够接收和处理的信号。微电子技术在这些领域中起的关键作用,生物医学的发展对微电子技术也起了巨大促进作用,这两者相互促进,,微电子技术的发展将为生物医学带来巨大的变革,同样生物医学也将会给微电子技术的创新提供崭新的思路。

参考文献:

谢翔;张春;王志华微电子技术在生物医学中的应用与发展 [期刊论文] -电路与系统学报2003(2)

分子生物学的应用篇8

[关键词]医学分子生物;实验教学;教学改革;医学检验

21世纪是生命科学的世纪,生命科学的发展伴随着探究技术的提升和人才的培养。在科学发展过程中,分子生物学的理论和技术已与生物学,医学和药学等众多领域交叉、融合,是提高探究技术水平和人才质量的一门重要学科[1],因此,作为医学人才培养的医学院校,医学分子生物学是不可缺少的一门学科。目前,我校仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设医学分子生物学的理论和实验教学。本文总结了一些在医学分子生物学实验课教学过程中的心得和体会,希望通过不断的反思和改进培养出满足社会和人民需要的高素质人才。

1医学分子生物学实验课的主要特点

医学分子生物学是一门理论与实践相结合的医学基础学科,以核酸和蛋白质为研究对象,利用先进的分子生物学实验技术对临床疾病进行诊断,特别是进入21世纪后的短短几年,无论是疾病发生、发展机制的阐明,患病风险的预测与评价,还是疾病的早期诊断和个体化医疗的开展,都愈来愈依靠和依赖分子生物学[2],常见检测内容包括微生物检验[3]、肿瘤诊断[4-5]、遗传病诊断[6-8]和人体各类免疫疾病[9]等。

临床中应用医学分子生物学技术的項目很多,但目前学院针对医学生开设的分子生物学实验项目有限,例如小鼠肝组织DNA提取和保存,琼脂糖凝胶电泳检测核酸,PCR技术等。然而,医学分子生物学技术发展迅速,传统的医学分子生物学实验室仅结合学院现有的条件开展分子生物学实验教学项目,内容陈旧,技术简单,缺乏临床结合,不利于学生动手能力和创新能力的培养。随着分子生物学的不断发展,越来越多的高等学校将分子生物学设为必修课和选修课。我们作为国家医学人才培养的摇篮,随着技术的更新和发展,国家和社会对医学分子生物学重视程度的增加,这对老师和学生提出了更高的要求,教师应不断更新教学内容和实验技术,学生应掌握理论知识和实验技术,设计实验紧密结合临床,紧跟科学技术发展的步伐。

2目前医学分子生物学实验教学面临的问题

2.1分子生物学实验室建设不足

医学分子生物学是21世纪研究的新兴学科,主要以核酸和蛋白质分子为研究对象,对实验室的条件和设备的投入要求较高,然而目前学院对分子实验室建设的重视程度不高,通常与其他学科共用实验室,实验环境达不到标准,仪器共用、陈旧且破损,使得分子实验不能顺利开展;分子实验的目的是通过将理论知识应用于实践进而培养学生的动手能力、结果分析能力和创新能力,但分子实验试剂和耗材均需进口,价钱昂贵,在实验试剂和耗材使用方面不能满足人人均有,导致大部分学生没有参与实验,降低了学生对分子生物学实验课的积极性。分子生物实验均需要低温高速离心,为了提高分子实验结果的成功率,低温高速离心机是分子生物学实验室必备的,且每个教室最少配备一台低温高速离心机。在核酸电泳检测过程中,需要使用溴化乙锭(EB)或其替代物染色,而溴化乙锭为强致癌物质,因此,实验室需要设置EB专用实验台,避免学生操作不当引起实验隐患;对于核酸电泳结果均要在紫外灯下检测,紫外灯下不利于实验结果的分析,也不能确保所有学生都能观察到实验结果,准确分析实验结果,学院应在学生教室配备多媒体,将每个实验结果直观地展现给学生,让学生观察并分析,带动学生的积极性,因此,为了培养社会和国家需要的创兴型人才,学院应该加强分子实验室的建设,建立单独的分子生物学实验室,对相应仪器和耗材的采购应给予大力支持。

2.2实验用品准备不规范

分子生物学实验对试剂和耗材洁净度高,且试剂名均为英文,分子生物学这门课程的理论和实验内容在学院的开设时间较晚,现在从事分子实验耗材准备的老师专业和英语水平有限,在实验试剂、耗材和仪器准备过程中空难重重,且准备不全面,影响实验的顺利开展。为了促进分子生物学实验顺利进行,降低实验准备中试剂和耗材的损失,实验室或代课教研室应对实验技术老师进行规范性培训,如RNA提取过程中使用的吸头和离心管均为无RNase,学生实验开始前应组织实验老师了解实验条件的严格性,在口罩和手套配备齐全的基础上,将吸头放置配套的吸头盒内,而不是随意将吸头倒在一次性手套上,这将误导学生对分子生物学实验严谨性的认识。学院也可以相应的引进分子生物学背景的实验技术老师从事教辅或教学工作,这对于分子生物学实验顺利而准确的进行起到重要作用。

3医学分子生物学实验课教学心得

3.1完善分子生物学实验内容和指导手册

分子生物学是跨越生物、医学、农学乃至药学的一门新型学科,优质的分子生物学实验课程开设离不开与相关专业的紧密渗透[10]。目前我院仅对医学检验专业和医学实验技术专业开设分子生物学实验,这就要求教师结合学生的专业和发展方向设计实验内容。只有结合学生的专业才能更好的将理论和实际相结合,激发学生的积极性。在目前教学中,只能依据实验室的环境和设备的变化,结合教学老师主持的科研课题开展一些简单的分子生物学实验,而忽略了结合学生的专业开设特色的实验内容。由于固定的实验材料和内容多变,没有完善的分子生物学实验指导手册,这使学生对即将做的实验毫无头绪,降低了学生学习分子生物学的积极性,不利于学科的发展和创新人才的培养。

3.2建设师资队伍

分子生物学实验内容设计,实验方法的使用以及实验结果的解析与教学老师的知识背景和能力具有紧密的联系,也是确保良好教学质量的关键。目前我们生物与分子生物学教研室的老师分别承担国家自然科学基金,省级科学基金、省级教育厅课题以及校级课题等多项科研项目,且均为硕士研究生以上学历,具有较扎实的分子生物学理论基础和熟练的分子生物学技术,可以巧妙灵活的为学生设计相关的分子实验内容。但是分子生物学内容和技术更新换代,学院可以提倡或执行“送出去,引进来”的政策,让教师得到全面的提高,让学生拓宽眼界享受先进的知识课堂。

3.3提高学生的重视度

分子生物学是一门抽象难懂的技术学科,学生对分子生物学的理论和技术应用了解的并不多,所以学生对分子生物学理论学习和实验操作均表现为消极,应付的心态。导致学生对分子生物学不重视态度的原因之一,是学生没有了解到分子生物学在临床或是研究生生活中的重要性。目前,我们教授的学生为大三学生,已经有了很强的思考能力,对自己的发展有了一定的规划,为了提高学生对分子生物学的重视程度,学院可以安排学生进入实习单位,比如医院,检测单位或是一些科研机构,让学生在实实在在的生活中了解分子生物学的中重要性以及操作过程的规范性;也可以举办学生经验交流会,让学院已经毕业工作的学生、实习的学生或者读研究生继续深造的学生分享分子生物学的重要性,提高学生的自主学习能力和对分子生物学由衷地热爱。

3.4增加多媒体教学

多媒体课堂教学已成为理论课上必不可少的教学手段,但在实验教学中应用的较少。分子生物学是通过多种先进技术手段研究核酸等生物大分子的功能、形态结构及其重要性和规律性的科学[11]。其内容抽象,枯燥无味,实验结果无法直观地展现给学生,使学生很容易产生厌学的情绪[12]。为了提高教学质量,我们应该利用多媒体将一些难懂的分子生物学技术原理和过程通过动画、幻灯片和视频等直观地展现给学生,如大肠埃希菌质粒的提取和检测,PCR技术的原理和操作过程等,使学生在轻松愉快的氛围下,快速掌握分子生物学知识。实验结果检测过程中,我们可以通过多媒体将检测的结果展示给学生,让学生观察讨论,给出依据并提出相应的答案,教师通过分析学生的討论结果,了解学生的思维动态,并给出正确结果。根据学生的反馈,板书教学结合多媒体展示利于学生对知识的认知和掌握。

3.5开放实验室

要想成为一名国家需要的优秀人才,除了掌握扎实的理论知识,具有熟练的实验室操作技能,同时也要具备活跃的创新思维。因此,为了更好地培养学生的各方面能力,实验室可以结合实际课程开放实验室,让学生查阅文献,巩固理论知识,应用实验课上的分子生物学技术结合临床疾病设计实验,给学生提供更多的动手机会,培养学生的自主学习能力和创新能力[13-15],同时提高学生对分子生物学课程的兴趣和重视。在开放实验室期间,至少安排一位指导教师,既规范学生的操作技能,又可以帮助学生分析实验结果,这样培养学生的思考能力和分析问题的能力。目前学校仅对医学检验专业和医学实验技术开设医学分子生物学实验课,开放分子生物实验室,不仅让已学习分子生物学的专业的学生巩固理论知识和实验课内容,也为其他医学生提供了学习机会和创新平台。

3.6鼓励学生参与教师科研

生命科学的研究离不开分子生物学技术,目前学校的教师均有自己的研究课题,学生可以适当参与教师的科研工作,了解分子生物学的重要性,增强学生学习的主动性和积极性。学校也为学生开设大学生创新项目,学生将学习的分子生物学理论和实验技术结合临床设计实验,大大地发挥学生的主观能动性,激发学生的求知欲和创新能力。科研和教学的相互结合,相互渗透,不仅丰富了分子生物学实验教学的内容,也提高了学生的综合素质和科研思维[16],为国家和社会培养更优秀的人才。

3.7改革实验成绩评定方法

常规的实验成绩评定是根据学生提交纸质的实验报告进行评定,然而,医学分子生物学实验课不仅仅评定学生掌握的理论知识,同时考察学生们的动手能力、分析结果能力、创新能力等,因此,将医学分子生物学实验成绩评定内容分为实验理论测评和实验操作技能测评,实验理论测评包括实验原理,实验步骤以及实验内容的应用,这样有利于学生自主学习医学分子生物学并加深对分生生物学的认识;实验操作技能的测评:考察学生的实验设计能力、动手操作能力、实验结果分析能力。经过观察实验课堂学生的表现,部分同学主动参与到实验课堂中,而其他同学仅仅是旁观者,通过实验成绩评定的改革,提高学生实验设计能力、自主动手能力和分析问题能力,为国家和社会培养创新人才具有重要的意义。

4总结

医学分子生物学实验课程已经是高等院校开设的一门重要学科,是医学检验的一项重要检测手段。良好的实验环境,必备的实验仪器和完善的实验体系结合先进的、可持续的检测技术才能培养出国家需要的高素质人才。

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