時間：2023-03-21 17:12:45
序論：在您撰寫生物學機制論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
盡管肌體對應外部的感受系統繁多、各部分組織及器官復雜多樣,但這些神經系統進入腦內后布局合理、活動有序.如腦干中來自不同部位的7種神經系統,因運動和感受功能不同進一步細分為19個腦神經核,并分別對應于肌體各運動和感知組織及器官[4].這些神經核團或許運用振蕩頻率的差異進行功能分類或區域劃分.上述5部分假設模型基于以下的理由提出:首先,早在20多年前,德國的有關研究人員首先在貓的視皮層觀察到振蕩現象[8-9].之后,其他研究人員在貓、免、猴的視、聽、海馬等不同部位都發現了振蕩現象.實驗發現,神經元發出的脈沖并不隨機出現,而是和皮層局域的振蕩“同步”發放.這些振蕩波并不很規則,而更像一個隨手畫出的粗糙的波.當使用2個電極作記錄時,場電位還存在同位相振蕩現象[10-11].也有實驗表明,同步振蕩可以出現在大腦兩半球皮質之間[12].對于振蕩現象,許多人認為感覺通道中對同一物體的不同特征敏感的神經元,可能通過40Hz的同步振蕩把它們整合(捆綁)起來,形成一個完整的物體概念[13-20].Crick與科赫合作研究視覺意識時還將這一觀點進一步推廣,認為這些與γ振蕩(35~75Hz)同步發放,可能與視覺覺知的神經相關聯[21].近年來,運用功能磁共振成像(fMRI)等技術,神經同步振蕩現象在認知以及記憶等方面也有著廣泛的研究[22-24].其次,腦干中的復雜結構是神經解剖學一直未找到合理解釋的一個謎.位于腦干的網狀結構在神經系統中發揮的功能和作用,早在10多年前就已引起許多研究者的關注,他們中的大部分人認為:所有的感覺神經都有分支通向網狀結構,網狀結構對于“喚醒”大腦皮層的功能起重要的作用,所以網狀結構對意識起重要作用[25].現有的醫學教課書都將腦干稱之為神經中樞區域,分布于肌體全身的12對神經,包括視神經進入大腦后幾乎無一例外地終止于各自的一個神經核團,對于這些神經核團均稱其為特異結構或稱“疑核”.第三,長期以來,在醫療實踐中被習以為常的腦電圖測定中的某些怪現象,也可在本假設模型中獲得解釋.視網膜獲取的電信號經外側膝狀核振蕩后,形成的電波向外發送:眼睛一睜,15~25Hz的β腦電波立即出現;眼睛閉合,視網膜信號消失,神經核的振蕩也就停止,電波頻率重又回到8~12Hz的α波.而困倦或睡眠狀態,電波頻率就落在1~4Hz的δ頻率段[1],這是肌體對外的神經感受器停止工作后,其所對應的所有神經核團不再需要發送電波的顯著跡象.1~4Hz是肌體自身活動所形成的神經核發放的電波頻率段.電荷振蕩產生電磁波是物理學的基本特性之一,通過同步振蕩形成電波符合生物進化規律.人體從外部采集的大量信息,進入大腦后不再存在任何介質可用于電信號傳導.覆蓋在頂部的端腦與脊髓延伸的腦干之間,所有神經系統均不具備足以傳導大量信息的連接介質.信號的形成、傳遞和加工必須在生物學的范疇內考慮.而許多研究者在實驗和理論上提出的腦內信息多次傳遞折返形成意識的理論模型,明顯地違背生物學中細胞保持穩定這一法則,將意識研究引到不可知論之中.需要特別說明的是:視網膜就是一個接收電波(人類可接收的波長為380~780nm[6])信號的神經組織.本模型提出的腦干中“特性不明”的網狀結構接收電波信息只是換了個位置,僅是一個“同位等效”的邏輯推理,最終當然需要實驗加以證明.
2意識功能區感知神經活動原理及其物理學依據
從臨床實踐中已知,腦干網狀結構受到損傷會導致不同程度的意識障礙,甚至深度昏迷,一些鎮靜藥物就是通過阻滯該系統傳入通路而達到鎮靜[4].某些患者因腫瘤治療,為了處理腫瘤的惡性擴散,作為最后一種方案切除腫瘤所在的整個左半球大腦,沒有遺留下任何大腦皮層.手術導致了最嚴重的全面失語癥.但病人的核心意識未受損傷,不只是清醒和有注意力,有時還能使用手勢表達問題,主導情緒與當時的情景非常協調[26].
2.1網狀結構具有意識感知功能的擬合特性
腦干中的網狀神經結構不僅在解剖學上符合意識功能區的最佳位置布局選擇,而且其結構特點也非常有規律性:(1)神經元胞體形狀和大小各異,小的只有12~14μm,大的可達90μm,這些細胞被纖維分隔成許多小群,核團不易辨認.(2)纖維來源和走向縱橫交錯.(3)纖維聯系廣泛,平均每個神經元表面有7000~8000個突觸[4].網狀結構中的每個尺寸的神經細胞分別對應一個固定的電波頻率范圍起作用,正像視網膜中每個神經元可捕獲一種固定波長的光波一樣.網狀結構的布局形式非常擬合于同時接收不同頻率組合的電波信號.
2.2從視網膜接收到意識感知的信號轉換
為了證明意識和記憶是2個獨立的功能區,現以視覺系統的意識形成為例進行分析.視網膜上約有60種不同類型細胞,1億個左右視桿細胞和500萬個視錐細胞[1],眼睛一睜開,視網膜通過3條通路約150萬根神經節細胞的軸突每秒大約輸出1000萬bit以上的視覺信息[1],大量信息傳輸的下一站是外側膝狀核,之后沒有下一站,通過神經纖維介質傳導的電信號就此終斷.神經解剖中還有小部分纖維走向由視網膜出發后不經過外側膝狀核而與腦內上丘和頂蓋前區等組織相連,稱為視第2通路[6].這種信息通路很容易被理解為腦內各神經組織活動時起同步觸發器作用.大腦該如何處理視網膜源源不斷的信號,并最終形成視圖意識？外側膝狀核通過有節律(如25Hz)的振蕩活動將電信號進行整合,以特定頻率向外發送電波信號.電波進入意識感知區后,腦干部位的網狀神經結構中廣泛分布的大量12~90μm大小不同的神經元正好對應這一由視圖轉換后的電波信號,眾多獲得對應波長感知的神經元組合形成的綜合感受就是眼前的一幅圖景.這種視圖感知意識也可以看成從視網膜到腦干網狀結構的信號轉換和神經元功能轉換,相當于一種映射.外側膝狀核振蕩頻率25Hz是一個待定值,筆者采用電影發展史上的經驗數據,即電影放映速度從每秒16禎到24禎改進后,畫面的軸動(俗稱卓別琳動作)現象消失,動作變得流暢.外側膝狀核每隔40ms(1000ms/25)發送1次電波恰似一個速度開關,將自然界3×105km•s-1的光速(電磁波)轉換成生物學意義上的神經元的機械運動速度.外側膝狀核振蕩電波除了被網狀結構感知,同時也被大腦皮層記憶神經元接收.如果大腦皮層記憶神經元中已儲存了相同的視圖信息,則電波信號與記憶神經元之間因同頻諧振的特性使得記憶神經元被激活,即同頻諧振波幅疊加的物理學特性確保了發送信號與儲存類同信息的神經元達到了準確無誤對接.被激活的記憶神經元轉而又向外發送電波,皮層記憶神經元發送的電波信息讓意識區網狀結構神經元感知到曾經有過的體驗—–熟悉.如果電波信息完全是新的,即視覺畫面從未見過,則電波所含的內容成為新的一個記憶事件儲存.
3大腦皮層記憶神經元的信息儲存原理及其生物學依據
3.1基于模型假設的記憶信息儲存原理
生命誕生初期,記憶神經元的原始狀態可形象地認為“空白”.當意識感知到的電波同樣作用于“空白”神經元時,腦內的神經化學遞質與電波共同作用改變了神經元的結構,比如增加了許多樹突和樹棘,這就形成了神經元記憶儲存的最初架構.神經元的結構改變并不符合“生命活動的最高目標是保持結構穩定”這一鐵的規則,在電子顯微鏡下可以發現,一個單細胞的生命體也以最大的努力保持內部平衡以達到生命的延續.穩定和平衡是神經元的最大目標,也是生命活動的最大任務[26].被增生樹突樹棘的神經元處于不穩定狀態,恢復原狀的活動使神經元產生了與記憶儲存時類同的電波信號.初始階段,神經元活動強度較大,其產生的信號強度也大,所以剛形成的記憶很容易得到恢復,且回憶的準確度也高.隨著時間推移,神經元慢慢降低活動強度,產生的信號變弱,部分增生的樹突或樹棘丟失了,但電波的總體架構沒有變,能模糊記得某件事,而不那么準確.時間無限延長后,神經元恢復原狀的成功率增加,直至基本復原,我們小時候的大量記憶事件就是這樣被遺忘了.心理學上的記憶曲線變化規律符合神經元樹突樹棘增生和丟失的生物學機制過程,人類在實踐中歸納出的經驗是可以用科學的內在規律進行解釋的.被改變結構的神經元若再次受到同樣的意識電波作用,神經元的結構改變將被強化,多次被改變被強化就成了新的穩定結構.樹突棘具有可塑性,在學習過程中可能發生新的樹突棘[7].比如你新認識的朋友,再次相遇,二三次及以后的意識電波作用在同一神經元上,神經元會增加許多新的樹棘和分叉的樹突,甚至還發現與別的神經元新增加“突觸”,即一個神經元的軸突或樹突與后一個神經元的樹突形成突觸相連,因為新的記憶事件慢慢成為老的記憶事件后,信息的容量擴大了,記憶的細節豐富了,內容拓展了.大腦回憶的事件總是相關聯的內容一起出現,這是記憶神經元發放時,通過同步振蕩確保了以“突觸”相關聯的神經元在時間次序上起到先后排隊作用.此外,與原有事件相關的內容總是容易記住.心理學實驗中強調有意義的事件或關聯性的事件一起記憶效率更高就是這種生物學機制的作用.時間推移造成記憶模糊總是發生在細節內容方面,即樹突樹棘的丟失.記憶的初始架構非常重要,如大家知道一個人成長初期的啟蒙教育很重要,一個好的行為習慣也是從入門教育開始.這些被人們普遍認可的規律背后就是記憶神經元初始架構形成的不可改變性的生物學機制.
3.2記憶儲存的生物學依據
為了進一步解釋筆者的假設模型,從神經解剖學的角度比對神經元結構的許多固有特性,可進一步說明記憶儲存的生物學特性.一個胞體直徑5~150μm的神經元,平均表面約有6000~10000個棘[7],不同種類的神經元的樹突形態和大小各不相同、一般樹突從胞體的發起部較寬,其后分支和變細,長度不等,一般較短.樹突上最突出的特征是帶有大小不同的伸出物,稱為樹突棘,可呈細長形體、蘑菇形、粗短形等不同形狀.樹突棘極大地擴展了樹突與其他神經元形成接觸的機會,且在學習記憶過程中樹突樹棘會有數量和形狀上的變化[6].另外,20世紀70年代,紐約A1bertEinstein醫學院的Purpura等發現了樹突結構的重要的線索.他們用高爾基染色法研究智障兒童的腦,發現其神經元的樹突結構發生了明顯的改變.智障兒童的樹突上少了很多樹突棘,而僅有的少量樹突棘又異常細長.進一步觀察發現,樹突棘改變的程度與智力遲鈍的程度成正相關.Purpura指出智障兒童的樹突棘與正常胎兒的樹突觸棘非常相似[27].
3.3記憶信息處在不斷變化中
意識形成的電波結構組合每一單位時間都在變化,因此記憶神經元的結構也隨之變化.如果按照現代信息儲存概念,一個人一生中形成的天量數據幾乎很難用任何人造的設備可以完整儲存.自然進化恰恰在關鍵的時候出乎預料.記憶神經元的儲存方式與意識當下形成的電波,在電波的框架結構(電波頻率組合及次序)相似性上解決了難題.當后一個意識電波形成的框架結構與記憶神經元中已儲存電波的框架結構相似度比較高時,新的電波就在原有記憶神經元或神經元組合上找到了“歸宿”.新電波與原儲存電波之間的差異部分,通過樹突樹棘的增生就輕易地解決了記憶儲存的擴容.
3.4記憶信息的恢復原理
意識電波與記憶神經元之間運用物理學中的諧振原理很容易地解決了現代信息技術中很難解決的尋址速度難題.人們用無線收音機很容易在浩翰無邊的空間找到自己需要的廣播電臺,相同的原理,一個儲存了信息的神經元就是一臺固定頻率組合的收發機,下一次只要大腦中出現同樣的電波,對應的神經元就會立即動作—–接收,接收到的電波信息與儲存的信息不完全相同,故樹突樹棘又有新的變化;變化又產生了新的不穩定,之后神經元就轉為反對變形活動—–發送.用傳統的概念表述就是神經元被激活,被激活(被變形)的神經元一定會比其他神經元發放更高電位的信號.大腦的這種機制確保了意識的高效率工作,在茫茫人海中,無論你走到哪里,當你偶遇老同學時會不假思索地叫出對方的稱呼,并感知到老同學與你相處時的幾乎所有的經歷,此時意識概念和意識閃念都在起作用,如果相遇者是曾經戀愛過的男女朋友,此時或許你的心跳會突然加快,臉色跟著變化,肌體內形成的是一種意識體驗.就在見到老同學的當下,你的記憶神經元的儲存信息也在變化,比如老同學頭發白了,人老了.所以意識當下的電波結構在化學神經遞質的共同作用下,又一次對同一個單位的記憶神經元進行新的結構改變,如樹突或樹棘又在增加.而這次新增的記憶信息容易保存,原因就在儲存老同學的神經元早已成為一種新的穩定結構,不再向“空白”復原,這就成了永久記憶.
3.5記憶儲存與“小人圖”的關系
記憶神經元不僅儲存下大腦活動時的顯性意識,如你的所有生活經歷,它還儲存了肌體活動形成的固有的動作習慣信息(傳統上稱為無意識活動),應該稱為隱性意識.Penfield繪制的“小人圖”就是肌體各部位動作信息儲存的對應位置.“小人圖”中手和頭部,尤其嘴唇所占空間面積特別大[28],就是因為肌體在長期的生活經歷中過多地活動了這2個部位保留下來的記憶儲存.可以預言,一個因意外事故造成上肢被截,日后學會用腳干活,尤其學會用腳做針線活、彈鋼琴者,其“小人圖”中腳對應的皮層空間位置一定很大,而手則很小.個體成長期間學會走路、學會用筷子、用手與腳干各種高難度的事,均是經過長期反復練習后,動作對應的電信號被儲存到皮層記憶神經元,之后在日常生活中方可運用自如.跳水、體操等各種技巧性動作的運動員在極短的時間內將一個非常復雜的動作做得完美無缺,正是通過長期的訓練,這一連串動作電波組合被記憶神經元穩定地儲存下來,之后才能夠達到各關節協調自如.臨床實踐中,醫學專家已把意識與記憶的工作原理很好地運用在患者身上了.央視《走近科學》(2013-11-11)曾介紹北京武警總醫院神經科醫生運用大腦干細胞移植技術成功將一些下肢無法站立的腦癱患者治愈,并讓其學會走路.大腦干細胞移植并獲得增生確保了下肢運動神經形成的電信號有了儲存的位置.而帕金森疾病則是患者對應的記憶神經元功能降低,致使以往儲存的信息不能獲得穩定的發放.目前醫學上采用一種電子信號發生器—–電子藥,通過導線將一定的頻率信號送至大腦皮層相應位置,剌激記憶神經元,這種強制神經元工作的治療方法,在初期階段已顯示出非常好的效果.
4意識與記憶之間的互動關系
1通過“饑餓教學”提高教學難度
“饑餓教學”的知識應有一定的難度，學生必須付出一定的努力才能完成，否則不能激起學生的求知欲。例如，在學完“伴性遺傳”后，出示例題(2010年江蘇省高考題第29題)，鼓勵有興趣的學生課后完成:遺傳工作者在進行遺傳病調查時發現了一個甲、乙兩種單基因遺傳病的家系，系譜如圖所示，請回答:(所有概率用分數表示)(1)甲病的遺傳方式是。(2)乙病的遺傳方式不可能是。(3)如果II4、II6不攜帶致病基因，按照甲、乙兩種遺傳病最可能的遺傳方式，請計算:①雙胞胎(IV1與IV2)同時患有甲種遺傳病的概率是。
②雙胞胎中男孩(IV1)同時患有甲、乙兩種遺傳病的概率是。女孩(IV2)同時患有甲、乙兩種遺傳病的慨率是。此題完全沒有超出教材知識范圍，掌握了課堂所學解遺傳概率問題的方法，完全能夠做出來;此題為高考題，且具有一定的難度，對學生來說是一個挑戰，能引起學生征服此題的“饑餓”，學生都想通過做出此題來證明自己的解題水平;此題具有相當的綜合性，將各種遺傳概率問題集中到一起，能起到很好的訓練作用。
2通過“饑餓教學”提高學生的靈活性
摘 要：隨著素質教育的不斷深入，新的課程標準也得了全面貫徹實施。高中生物教師面對新課程的目標要求，應當改變傳統的教學方法，優化教學內容，注重教學的實際性。本文具體闡述了新課程背景下高中生物的教學方法，以提高課堂教學的效率。
關鍵詞：新課程;高中生物;教學方法;探討
新課程背景下高中生物教學區別于傳統的生物教學，它既要滿足傳授學生學生基本的生物學知識和研究方法，還要通過新的課程標準的基本觀點，培養學生正確的“三觀“，從而達到提高學生生物學科知識水平和正確情感態度的教學目標。針對這些教學目標傳統的教學方法已經不能滿足要求，必須探索新的教學方法以適應新課程的教學標準。筆者結合豐富的實際教學經驗，從現階段高中生物教學存在的問題入手，對新課程背景下高中生物教學方法進行簡單的探討。
1 新課程背景下高中生物教學存在的問題
1.1 忽視對學生現代意識的培養，只注重知識技能的傳授
由于受到應試教育的影響，高中教師在實際授課中偏重生物基本知識與基本技能的傳授，往往不重視甚至忽視提高學生的生物科學素養，忽視培養學生的現代意識。新課程背景下高中生物一個重要的教學目標就是培養學生的現代意識，隨著新課程教學的不斷推進，對綜合素質的人才要求越來越高。所以，高中生物教師要認識到培養學生現代意識的重要性，這也是培養合格人才的關鍵。
1.2 現有生物教學方法過于單一
目前，許多生物教師仍沿用傳統的教學方法，即“教師講、學生聽的”授課方法，很少運用有效的教學方法教導學生。教學中還經常有教師“滿堂灌”，缺少師生之間的互動，也沒有給學生理解吸收知識的時間，更無法形成活躍的課堂氛圍。有些教師雖然領悟到新課程生物教學的內涵，也根據學生的實際情況及教學內容開展探索式教學，但由于種種原因導致新的教學方法流于形式化、表面化。因此，要達到新課程的教學標準，就需要教師不斷探索新的教學方法，充分理解高中生物新課改的內涵，發揮學生學習的主動性與創新性。
1.3 高中生物教學中課程資源匱乏
現階段，高中生物教學沒有充分體現出新課程的內涵，忽視對學生的科學素養和學習能力的培養。教師在多媒體輔助教學時，所用的課件大多都是考試的知識點，沒能按照新課程的標準要求來制作課件，更沒有給學生提供生物科技比較前沿的相關資料。有些教師不按教學目標要求，不能充分引導學生利用網絡搜集相關資料。導致學生學習生物的興趣與積極性得不到激發，教學效果與教學目標得不到。
2 新課程背景下高中生物教學方法的探討
2.1 采取興趣教學法
新課程標準背景下，興趣教學的理念被提出，并很快被學生接受，取得了一定的效果。俗話說興趣是最好的老師，學生會積極主動的學習自己感興趣的學科，而且比較容易接受該科的知識。在課間我們經常會聽到學生議論說他們喜歡某位教師，聽課興趣高;不喜歡某位教師，聽課時老是昏昏欲睡，其實這就是興趣教學的一個方面，而這一教學方式也類似于情感教學法。
新課程背景下的生物是以實驗為基礎的學科，能很大程度上培養和和發揮學生的智力因素。而傳統的教學方法追求向學生不斷灌輸知識，極大降低了學生的學習興趣。在打造興趣教學理念時，要根據學生實際的認識水平和心理因素，科學合理的設問，以此激發學生的發展思維，增強課堂活躍程度，提高學生分析問題和解決問題的能力。比如提問“為什么班上有些人的大拇指彎曲度很大，有的就很小?”讓同學們試著彎曲大拇指，發現許多學生的彎曲度都很小。在課堂上可以提出很多這樣的問題，利用學生感興趣的話題帶動學生學習，激發他們的學習動機，培養他們的問題意識。
2.2 大力開展探究式教學法
在新課程背景下的高中生物教學，大力開展探究式教學是必不可少的。在新課程標準下，提倡探究式學習，學生可通過自主、合作、探究的方式，主動參與到活動中，增強獲取知識的能力。高中生物教師在實行探究式教學時，要根據學生興趣選擇一些探究式問題，引導學生以自主討論為主要的學習方式。通過這些方法讓學生在教師的指導下，發現問題進而探索問題，提高學生的探究能力。與此同時還可以根據教學內容創設問題，讓學生獨自思考，然后根據搜集的資料進行分析，得出解決的方法。
2.3 板書教學與多媒體技術相結合的教學法
多媒體技術的運用是新課程背景下的必然趨勢，也是衡量一個教師現代化程度的標尺。新課程背景下如果僅僅靠傳統的板書教學，高中生物教師不但任務重，而且教學效果也不理想，有些教學內容是板書無法書寫的，沒有多媒體技術的介入學生掌握起來很困難。多媒體技術可以把一些比較抽象的生物知識直觀的放映出來，學生可以和熒幕形成一種直接的對流，不僅增加了教和學的信息量，還培養出學生觀察事物的能力。例如，在講動植物細胞結構時，可以通過多媒體技術把完成的細胞剖面圖展示給學生，這樣教師在講解相關知識點時更加容易，學生更加直觀的觀察到動植物細胞內部的結構。
2.4 以發展性評價促進學生發展的教學法
建立有效的評價體系促進學生發展，提高教學質量，促進學校發展，也是新課程的重要內容之一。教學評價在新課程中有質量監控和導向作用。通過建立評價體系，可以有效的提高教師的教學水平和學生的綜合素質，這樣的體系能為素質教育的的實施提供保障，充分發揮評價體系促進發展的功能，讓評價的過程成為促進教學發展的魚提高的過程。評價體系的建立并不是舍棄考試制度，而是要端正目的，要學生明白學習最終是成為一個適應時代要求的高素質的公民， 而不是為了應付考試。通過建立這樣的評價體系，讓學生明白自己學什么，學習的目的是什么，以此提高教學的效率。
3 結語
綜上所述，新課程背景下高中生物的教學是一項長期的系統工程，高中生物教師要充分認識到這個工程的艱巨性，做好相應的準備。不斷提高自身素質，以培養學生的現代意識為目標，采取興趣教學法、大力開展探究式教學法等，只有這樣才能提高高中生物教學的教學水平，實現高中生物課程教學目標。
參考文獻
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1.實驗內容開放園藝植物生物技術實驗教學本著豐富實驗教學內容、革新實驗教學方式的核心原則，以培養學生創新能力為最基本的目標，提出以下園藝植物生物技術開放式實驗教學模式。實驗性質由驗證性實驗過度為綜合性、設計性實驗。傳統教學中驗證性實驗占總實驗學時的80%以上，采用開放性實驗教學，驗證性實驗壓縮到20%以內，增加了綜合性、設計性實驗內容。
2.實驗場地開放實驗場地是制約學生開展創新性實驗的主要原因。以國家級植物生產類實驗教學中心為平臺，采用開放式實驗室運行機制，結合學科點開放實驗室，為學生自主選擇和設計實驗提供了良好的條件。實驗室配2～3名研究生協助管理，儀器設備采用預約登記制度，使用前須經專人培訓合格后才能使用。實驗耗材按實驗計劃，由實驗室統一提供。
3.實驗時間開放以3～4人為一個實驗小組，以小組為單位安排實驗時間，實驗室一次可以同時安排6個小組開展實驗。實驗時間由以前固定時間，改為課程理論授課3周開始至學期末前1周結束。學生可以根據自己的課程安排，合理選擇實驗時間。實驗室時間采用預約制，由實驗室管理人員統一安排。上班時間由實驗室管理人員負責實驗室，節假日和晚上由研究生協助管理實驗室，為學生開展開放實驗提供充足的時間。
二、開放式實驗教學取得的效果
1.實驗教學方式開放，激發學生興趣在大多數同學印象中園藝植物生物技術實驗教學以實驗方法、手段、技術為主要內容，這些內容過于抽象，通過授課形式講授或單獨的驗證性實驗，學生理解效果很差，很難達到掌握實驗內容的目的。任何研究都是從好奇和懷疑開始的，通過典型的生物技術實例，如柑橘細胞融合獲得原生質體雜種、植物遺傳轉化獲得轉基因植株，人類基因組測序及園藝植物基因組測序的不斷完成，生物信息學預測基因的功能分析等，這些實例在網絡上的介紹與視頻非常多，通過網站瀏覽和視頻觀看，讓同學們真正了解生物技術的神秘與貼近生活的兩個方面，將抽象的概念轉化為切實可行的操作行動。
2.實驗時間及空間開放，提高動手能力實驗室的開放，即儀器設備和時間概念上的開放，在一定程度上可以解決實驗人數多、實驗室及儀器設備嚴重不足的問題。例如，生物分子實驗室的定量PCR儀、PCR儀、離心機、核酸儀、電泳儀、紫外投射儀等，實驗時間一旦開放，學生可以用充裕的時間來把實驗獨立完成，不會被課程所限制。通過開放實驗室，本科生可以在課余時間多次進入實驗室。同時，研究生可以一對一或一對三的帶領本科生進行實驗，開展相關的擴展實驗內容，開闊視野，提高動手能力，還可以更好地參與教師的科研項目，增加教師和學生的交流機會。
3.實驗內容開放，自主設計試驗在教學內容上打破原有的實驗課程結構體系，優化實驗內容組合與創新，注重設計性、綜合性實驗，充分利用網絡資源、視頻資源及生物公司的廣告資源，提高學生的技術應用能力和創新能力的培養，促進學生在學習能力、創新能力和社交能力等綜合能力的培養。根據專業培養目標和實驗條件，突出實用性，根據學校實驗條件提出以下實驗內容進行選擇與優化。通過開放實驗教學內容，學生打破傳統的擬定學時的驗證實驗內容，充分利用學生的自主性進行大量的設計性、綜合性實驗教學。學生在學校提供的實驗條件的前提下，自選實驗內容，自定實驗步驟，自選儀器設備，自己處理和分析實驗結果、實驗數據，給學生提供了創新思維的自由空間。這將有利于激發學生的自覺性和主動性，有利于培養學生的創新能力。自覺接受現代教育技術新的成果，把信息技術與學科有機的融合在一起，為學生創設良好的學習情景，突出雙向性、參與性、互動性。在實驗操作環節，鼓勵學生獨立完成操作，獨立分析結果，發現問題。
4.實驗結果靈活，革新考核與評價體系通過綜合性、設計性實驗，學生將與老師的課堂交流轉變為通過面對面、QQ、微信等其他平臺，對實驗進展隨時進行分析、討論及總結，并且學生通過查閱相應的資料，最后得出科學合理的實驗結果。開放式綜合性、設計性實驗，實驗結果的不確定性也避免了同學之間相互抄襲、模仿。因此，既增加了學生動手操作的機會，又有利于學生系統的掌握園藝植物生物技術的實驗方法和技能及分析與解決問題的能力。開放式實驗教學除在以上方面進行開放外，同時也革新了實驗教學的考核與評價體系，與以往實驗成績包括實驗課堂成績與實驗報告成績之外，在實驗教學方面補充了實驗設計、實驗準備工作、結果分析與討論的考核內容，形成了實驗方案撰寫(20%)+實驗前的準備(20%)+實驗過程(30%)+實驗結果分析(30%)的實驗教學考核體系，評價方式分為優、良好、中等、合格，不及格五種不同的方式。
【關鍵詞】泡桐屬;化學成分;生物活性
玄參科泡桐屬Paulownia植物,全屬共有7種,分別是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],蘭考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒葉泡桐(P.catalpifoliaGongTong),臺灣泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的變種。除東北北部、內蒙古、新疆北部、等地區外全國均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老撾也有分布,有些種類已在世界許多國家引種栽培。作為一種優質木材,它不僅在工農業方面有廣泛用途,同時它還是一種常用的中草藥,其花、葉、皮、根、果古時就有其藥用記載。如《本草綱目》記述:“桐葉……主惡蝕瘡著陰,皮主五痔,殺三蟲?；ㄖ鞲地i瘡,消腫生發[1]?！薄端幮哉摗芬惭?“治五淋,沐發去頭風,生發滋潤?！苯陙磲t學研究發現其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降壓止血,同時還具有殺蟲作用。
1化學成分
泡桐屬植物的化學成分研究始于20世紀30年代初。日本學者最先對泡桐屬植物的化學成分進行了研究,1931年MascoKazi等從泡桐葉的樹皮和樹葉中分離得到糖苷類化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分離得到了丁香苷。隨著科學技術的發展,各種色譜分離方法和現代波譜技術應用于天然產物的研究,從泡桐屬植物中不斷發現新化合物。該屬植物中所含化學成分類型主要有環烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黃酮、倍半萜、三萜等。其中許多化合物被證明具有一定的生物活性。
1.1苯丙素類化合物苯丙素類化合物在泡桐屬植物中分布較為廣泛。主要有:(1)木脂素(四氫呋喃駢四氫呋喃類):細辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],異泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚類:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。
1.2環烯醚萜類富含環烯醚萜類成分是泡桐屬植物的一大特征,在該屬植物中多以成苷的形式出現,廣泛分布于桐木、桐皮、桐葉中,花中還未見文獻報道。泡桐屬中的環烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的環戊烷型、環戊烯型和7,8環氧戊烷型,顯示了其在植物分類學上的意義。其取代基位置比較固定,一般1位羥基與1分子葡萄糖成苷,8位為甲基或羥甲基。另外,Soern等從成年毛泡桐的葉部獲得兩個5,6位為雙鍵的環烯醚萜苷,同時,他還發現成年和幼年的毛泡桐中環烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。
1.3倍半萜類李志剛等[15]從毛泡桐的花中分到7個落葉酸型的倍半萜,為首次從該屬植物中分到倍半萜類化合物,可能與該類激素促進開花,抑制種子發芽有關,其他部分未發現。
1.4甘油酯類杜欣等[16]從毛泡桐的花中還分到了甘油酯類的化合物及其苷。
1.5其他成分從該屬植物中還分離出黃酮類、二氫黃酮類、三萜(主要為熊果酸及其苷[17])、生物堿、多酚、單糖、鞣酸、脂肪酸等多種成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]對泡桐花的精油成分作了色譜、質譜分析,研究了其中的蛋白質、氨基酸、微量元素等營養成分,利用GC/MS技術鑒定出許多長鏈及芳香族化合物。
1.6植物激素王文芝等[19]對河南蘭考泡桐的根、莖、葉中的植物激素進行了研究,利用HPLC技術分離鑒定出了激動素、反式玉米素、激動素核酸等8種激素。
2生物活性
2.1抗菌作用芝麻素對結核桿菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果實的注射液(醇提取后用醋酸鉛沉淀去雜質制成),體外實驗時對金黃色葡萄球菌及傷寒桿菌、痢疾桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、布氏桿菌、革蘭菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。從泡桐屬植物中分到的紫葳新苷Ⅰ對金黃色葡萄球菌和乳鏈球菌均有抑制作用,最小濃度為150μg/ml,并認為其角甲基是抗菌必要基團[21]。魏希穎等將泡桐花的黃酮提取物作了體外抑菌實驗,發現其對金黃色葡萄球菌作用最強,而對黑曲霉、啤酒酵母、產黃青霉無明顯的抑制作用[22]。
2.2治療氣管炎泡桐果及花治療慢性氣管炎有一定療效,臨床治療1341例,有效率為81%,其中臨床控制率7%,顯效25%[23]。
2.3消炎作用泡桐花可用于治療炎癥感染,臨床報道用其治療16種疾病計244例,均有一定療效,其中對上感、支氣管肺炎、急性扁桃體炎、菌痢、急性腸炎、急性結膜炎的療效較好,治療中未發現不良反應和副作用[4]。實驗中通過觀察泡桐花浸膏對哮喘豚鼠肺病理組織學的影響發現泡桐花浸膏能明顯延長豚鼠誘喘潛伏期,優于地塞米松(P<0.001);對肺組織炎性細胞浸潤有明顯的抑制作用。能減輕炎癥反應對哮喘豚鼠肺組織結構的破壞[24]。李寅超等通過實驗發現泡桐果總黃酮及揮發油可通過抑制支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒細胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘氣道變應性炎癥的作用[25]。
2.4止血作用泡桐屬植物中所含丁香苷有明顯止血作用。本品注射液用于手術70例,良效(明顯止血)30例,占42.9%,有效(出血減少)26例,占37.1%,無效14例[26]。
2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半數致死量為21.4g生藥/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情況及體重均無異常,內臟病理檢查未見中毒性病理形態改變。家兔急性、亞急性毒理實驗中,泡桐果煎劑對心、肝、腎、脾、胃均無毒性病理改變。家兔灌服泡桐花浸膏或靜脈注射,一般情況及食欲、體重、白細胞等均無明顯變化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自覺癥狀、體溫、脈搏及白細胞數等均無明顯改變,但有輕度血壓下降[4]。已有報道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、清除自由基、延緩骨骼肌疲勞、DNA堿基修復、抗凝血、抗血小板凝聚等多種生理活性。從泡桐屬植物的樹皮和莖部分離得到一個新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),對hela癌細胞有抑制作用,對polio病毒的brunhildeⅠ型EC50為0.1μg/ml對leonⅢ型EC50為0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯類化合物被認為與該植物的顏色改變有關[28]。
2.6殺蟲作用泡桐素、芝麻素可增強殺蟲劑除蟲菊酯的殺蟲作用,可有效殺滅蚊蠅及其幼體[29]。
2.7其他作用泡桐屬植物還具有止咳、平喘、祛痰、治手足癬與燒傷、消腫、生發等功效[4]。
從以上可知,泡桐屬植物化學成分療效顯著且具多樣化,但對該屬植物的成分研究多集中于毛泡桐種,其他種涉及較少,而對部位的研究則多為桐葉,皮、根,莖次之,花研究的最少。對生物活性的研究則不夠深入,其有效部位及有效成分有待進一步確定。
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讓學生獲得思維的動力，占有充足而必要的具體材料，這僅是為了開展思維活動的條件，而要使學生的思維活動能積極開展，還有賴于教師的正確引導。這就要求教師要善于依據教材的內在聯系和因果關系，科學地設置問題情境，有計劃地提出問題，引導學生按一定的思路去分析、判斷和推理，且及時地回收學生的反饋信息，了解學生學習困難的關鍵，立即反思，對癥下藥，改進教學。
如何才能科學地設置問題情境，正確地運用問題材料，以利于學生思維活動的積極開展呢？這應考慮到設置問題的“四性”和“四度”。
設置問題的“四性”
下面以“鯽魚”一節課為例談談設置問題的“四性”。
1．準確性
教師提出的問題要用詞準確，語言清楚，切忌顛三倒四，含糊不清，不合邏輯，使學生無法領會教師給出的學習信息，給學生的思維設置不必要的障礙。例如，在講述“鯽魚”一節時，我先指導學生復習已學過的七門動物，然后提問：它們有哪些共同的特征？在提問后，根據學生的回答總結出：這七門動物身體里都沒有由脊椎骨組成的脊柱，因此都屬于無脊椎動物。有些動物的身體里有由脊椎骨組成的脊柱，這類動物就是脊椎動物。魚類是脊椎動物中最低等的動物，于是就順理成章引入“魚綱”這一課題。
2．具體性
教師提出的問題要具體，不可模棱兩可，容納的概念太多。例如，“鯽魚的身體怎樣？”這類的提問，使學生不知從何著手。應將問題具體化，可提問“鯽魚的身體呈什么顏色？分為幾部分？體表有什么覆蓋著？”等。
3．啟發性
教師提出的問題應是要求學生運用已學過的知識分析、判斷和推理才能回答的問題。通過對鯽魚的外部形態的學習，可提出“鯽魚在外部形態上有哪些與水中生活相適應的特點？”這樣設問符合學生從具體到抽象的認識規律，不僅能使學生認識教材內容組成間的聯系，并且通過分析和綜合有助于培養學生的思維能力。
4．趣味性
教師提出的問題最好有趣、有味。有趣，才能使學生對教師提出的問題產生興致；有味，才能使學生覺得教師提出的問題內容精湛，值得品味。如按照課文中〔小實驗〕的方法步驟做實驗，可提問學生“剪掉每一種鰭的鯽魚，它們在游泳姿態和速度上有什么變化？”這樣寓意深刻、富有情趣、耐人尋味的提問，最易激發學生對知識的探求欲，促進學生思維活動的積極開展。
設置問題的“四度”
1．難度
教師設置的問題應具有一定的難度，即需要學生深思熟慮，而又是力所能及的問題。這樣才有利于學生自發地產生探索問題、尋求答案的內心需要?！半y而偏”或“淺而易”的提問都會挫傷學生思維的積極性。
2．跨度
教師設置的問題要集中，能抓住關鍵，扣準重點。問題之間應有內在聯系和因果關系，使之環環相扣，學生的思維才能通暢如流。如在講述“呼吸作用”一節時，我先通過提問，復習光合作用的實質和意義。在提問后，根據學生的回答總結出：光合作用的實質是把無機物合成有機物，并把光能轉化為化學能，貯藏在有機物中。這些能量是生命活動所必需的，那么這些能量是怎樣釋放出來而用于生命活動的呢？于是順理成章引入“呼吸作用”這一課題。
3．梯度
教師設置的問題要由小到大，由簡到繁，由易而難，層層遞進，步步深入。這樣才能使學生進入角色，去尋求知識真諦。如在講述單子葉植物綱和雙子葉植物綱的主要區別時，我先采用復習提問的方法，讓學生對種子、根、莖、葉、花各章里已學過的相關知識進行回憶，這就是把大問題分解為小問題；然后通過對這些知識的重新綜合，就能使學生更好地理解單子葉植物綱和雙子葉植物綱的主要區別。這樣層層設問，環環相扣，極大地調動了學生的學習積極性，進而培養了學生的思維能力。
4．密度
［關鍵詞］畢業設計；存在問題；創新培養；改進措施
前言
畢業設計是大學生在大學階段全部學習成果的總結，是學生為完成學業必修的科目之一。其寫作涉及一個學生的專業、社會科學、人文科學等各個方面的知識，同時也是研究能力、信息采集能力、調查研究能力、分析和解決問題的能力、表達能力的體現。所以對畢業設計進行總結、研究，對提高教學質量、提高學生素質、加強教學管理、搞好課程評估都具有重大意義。
1學校機務類學生畢業設計（論文）中存在的問題及原因
中國民用航空飛行學院對畢業設計（論文）歷來都很重視，為了加強畢業設計工作，提高畢業設計的質量，學院于2007年特制定機務專業的畢業設計管理細則。但是，畢業設計（論文）的質量仍不理想，主要表現在以下幾個方面。
1．1畢業設計（論文）選題缺乏理論意義、實踐意義，創新性不高
該校的畢業設計管理規定指出：畢業設計（論文）的選題范圍和深度應符合學生理論知識和實踐技能的實際情況；鼓勵在實習單位符合條件的工程技術人員承擔學生的畢業論文指導工作，研究、解決工程實踐中遇到的問題。而現在的即將畢業的學生忙于找工作、進行畢業實習、考研究生等，往往不能把精力集中于寫作方面。學生在選題上的考慮時間就不足，沒有充分的時間準備，沒有好的開始，就會造成對畢業論文質量的影響。論文選題視野不開闊，學生做相同題目的太多，原創性不夠，以至于很多文章都是東拼西湊，資料陳舊，缺乏理論意義和實踐意義，創新性不夠。
1．2畢業設計（論文）抄襲問題嚴重
由于部分的學生選題相同或相近，導致學生獨立完成畢業論文的能力不夠，相互影響，給學生參照別人成果的機會，有些同學還會抄襲已經畢業的學生論文，只需要改動里面的一些數據即可。而且學生很多選偏理論性題目，不愿意去做調查性的課題，由于缺乏數據支撐，沒有定量分析，沒有體現用數據來說話的科學精神，所以往往只有定性分析。同時，大多數學生的理論功底不足，無法正確理解理論要點，更不用說創新了。長此以往，學生就很容易陷入全盤照抄各種文獻資料、胡亂拼湊了。
1．3畢業設計（論文）指導教師把關不嚴
該校的畢業設計管理規定指出：指導教師一般應選擇有豐富教學經驗、具備一定科研能力的講師以上職稱的教師或工程技術人員擔任，不具備以上條件但在相關崗位上連續工作時間超過三年，經學院教學委員會審查批準后也可指導畢業設計（論文）。當指導教師為院外人員時，實行雙導師管理，分別負責在院外和院內時的指導工作。然而，現在由于畢業學生人數急劇增加，教師人數不足，平均每人指導學生人數不低于6人，教師的精力有限，導致了對學生管理放松，對畢業論文的質量把關不嚴格，大大降低了畢業論文質量。
2提高畢業設計（論文）質量的措施
2．1增加激勵機制，提升學生創新積極性
該校對指導具有創新意義的畢業設計的教師應給予獎勵，以讓更多的指導教師都參與到畢業論文創新的指導中來。隨著大學生創新創業項目的增加，讓項目帶動論文，達到提高畢業設計質量的目的。近兩年來，該校大力加強校企聯合培養指導，這種模式指導畢業設計不僅使學生得到了針對性的實踐教育，這樣的畢業設計貼近公司的生產實習和需要。同時這種模式由單一的校內導師制轉變為校企雙師制，既提升了畢業設計的質量，又增強了企業人才的競爭優勢，實現校企雙贏。同時論文答辯是否通過與學生自己的工作簽約掛鉤，也讓學生更加認真的對待畢業設計，增強了學生完成畢業設計的動力。
2．2加強教育，構建良好的畢業論文撰寫的校園環境
加強對學生的誠信教育，在畢業論文撰寫過程中，要樹立誠信的思想，提醒學生尊重他人的勞動成果，培養學術道德和科研道德，并讓學生了解畢業論文抄襲后果的嚴重性。并且在論文格式（在畢業設計管理規定中）、字數要求、參考文獻不低于15篇中文、5篇英文等表層檢查的基礎上，繼續加強畢業設計的過程和質量監控。學校每年將以畢業學生人數的10％評選出優秀的畢業設計（論文），得到相應的證書與獎勵，增強學生的積極性，構建良好的畢業論文撰寫的校園環境。
2．3精心組織，對畢業設計質量嚴格把關
為了避免指導教師工作過于集中和畢業生就業的沖擊，彌補學生時間的不充足，學校進行開放式選題，學生可與老師自行商量擬定題目，并將開題的時間提前到四年級的上半學期，并且規定學生與指導老師見面指導次數不少于12次，這樣學生有更充裕的時間撰寫論文，指導老師也不會因為指導的學生人數過多而放松對學生的管理以及論文質量的把控。學校將部分到各分院機務崗位實習的學生，畢業設計就分配給機務骨干人員指導，不僅提高了畢業論文的效率，而且學生還可帶著問題參加生產實習，并在具體的實踐活動中進行調查研究，或者結合實踐立題，增強立題的現實意義。
3總結
畢業設計（論文）的主要目的在于培養學生的科研實踐能力和動手能力，運用所學專業理論知識和技能，提升對本專業領域問題的觀察能力、思維能力、分析能力、判斷能力、創新能力、文字表達能力和解決實際問題的能力，因此，在指導方法上應該注重采取循序漸進的引導方式，讓學生通過自己獨立思考，養成勇于探索、嚴肅認真的科學態度和嚴謹求實的工作作風，自行查找資料，找出問題的答案，為學生今后從事機務專業領域的相關工作和撰寫學術論文奠定良好的基礎。
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