時間:2024-01-10 14:57:15
序論:在您撰寫發育生物學研究方向時,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。
關鍵詞:生物科學 健康教育 專業建設方向
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)03(b)-0044-02
生物科學代表著21世紀自然科學的前沿,是孕育關鍵性突破的學科之一。生物科學是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主。海南醫學院是一個地方性本科醫學院校,為了適應地方經濟的發展需求和學校本身的發展,我校于2009年開設了生物科學專業,學制四年,同時,為了適應就業市場的需要,將生物科學專業設定為健康教育方向。
在專業開設之初,我們通過對一些院校的調研后發現,多數學校的生物科學專業普遍存在著沒有明確的學科定位,專業設置雷同,沒有具體的研究方向和針對性等現象。在教學過程中僅僅以理論課教學為主,缺少實驗教學和專業實踐。這種不顧自身特色和條件,追求時髦,一哄而起,搞形式主義的辦學,既保證不了教學質量,擴大不了辦學規模,又不能辦出其自身特色,也極大的浪費了教育資源。
本文在總結以上專業建設方面遇到的問題和分析國內醫學院校生物科學專業建設與就業市場趨勢的基礎上,闡述了我校在生物科學專業建設的一些做法和體會,以期為醫學類院校生物科學專業建設提供發展思路。
1 明確學科定位
在教育部2001年頒布的“高等學校本科專業目錄”中與生命科學有關的專業主要有三個:生物科學,生物技術和生物工程。許多學校都設置有其中的二個或者二個以上的該類專業。因此,人才培養方案中應使這三類專業有所區別。生物科學是一門基礎學科,它是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主;生物技術是應用自然科學及工程學原理,依靠生物作為反應器,將物料進行加工,以提品為社會服務的技術,它是側重理科,理工管結合的復合型專業,以培養應用性人才為主;而生物工程則是生物技術研究中側重于后期產品處理的部分,是側重工科,理工管結合的復合型專業,仍以培養應用性復合型人才為主。這一分類特點決定了生物科學是基礎性學科,其他兩門應用性學科是在其基礎上,結合其他學科的研究成果發展出來的。
生物科學包括了微生物學,生物化學,細胞生物學,免疫學,育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科,同時又與化學,化學工程學,數學,微電子技術,計算機科學等生物學領域之外的尖端基礎學科相結合,從而形成一門多科學互相滲透的綜合性學科。因而作為生物科學專業的本科生經常面臨哪些基本知識,基本理論應該優先掌握的困惑;而作為教師也經常需要考慮哪些基本知識,基本理論應該優先重點向學生講授,如何培養出適應時展,緊隨世界潮流的生物科學專業人才。在一般綜合性大學中,這個專業的人才是以研究性的培養模式進行培養的,在一般本科醫學院校生物科學專業辦學總體思路是:“夯實基礎,拓寬知識面,立足于現代生物科學技術改造提升傳統產業,因地制宜,辦出特色,面向現代生物技術產業主戰場培養應用型,復合型生物科學人才”。
海南醫學院是地方性醫學院校,其辦學宗旨是為地方培養實用技術應用型人才,因此,生物科學專業建設不能像綜合性大學一樣,而應該從生物科學基礎理論入手,在專業方向上選擇由生物科學衍生的相關實用技術性方向,以就業為導向,培養適應市場需求技術型人才。從應用的角度來認識,生物科學是人類對生物資源的利用,改造并為人類提供服務的一門學科。在此認識的基礎上才能建立科學可行的教育體系,科研體系和管理體系。目前這三個體系涉及的主要研究領域和方向有如下幾個方面:(1)生物化工與材料;(2)環境與環境生態;(3)農業生物技術;(4)生物醫學醫藥工程;(5)食品生物技術;(6)能源生物技術;(7)生物制藥;(8)基礎生物技術;(9)生物工程技術仿生;(10)生物戰劑及其防御;(11)生物檢測檢驗技術。從以上專業方向發展分析,適合醫學院校生物科學應用技術型的專業方向有生物醫學醫藥工程、生物制藥和生物檢測檢驗技術。其中適合我校生物科學發展方向的是生物檢驗檢測。
綜合以上分析,我校的生物科學專業的學科定位是:以培養應用型人才為主的專業,是理工管結合,以理為主的新興復合型專業。通過培養使學生具有扎實的生物科學理論知識,掌握生物技術基本實驗技能,了解學科發展前沿,能在工業,醫藥,食品,環保等行業的企業,事業和行政管理部門從事與生物檢驗檢測有關的應用研究,技術開發,生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
2 完善課程體系設計
2.1 擴大基礎課教學,增加選修課比例,優化課程體系結構
調整課程結構是課程體系優化的前提?;A課程一般都具有較高的穩定性和較寬的適應性,是培養和發展學生智能,增強畢業后發展潛力的重要基礎。為此要特別注意加強公共基礎,專業基礎課的教學。同時根據生物科學畢業生去向和我校的學分管理制度,我們在構建生物科學專業課程體系中,大量增設選修課,主要涉及人體解剖生理學,藥理學,細胞生物學,藥物化學,生物技術制藥,微生物檢驗等。通過增設選修課,可以增加專業基礎知識,加強素質教育與能力培養,拓寬專業口徑,使學生更能適應市場需求。
2.2 重視教學內容的改革
在改革課程結構的同時,重視課程內容的調整。教學大綱是進行課堂教學的基本依據,編好教學大綱是進行課堂教學的關鍵環節,對規范課程教學和保證教學質量具有重要意義。課程內容的改革要從教學大綱著手,通過調查,研究和討論,對每門課編制出切實可行的教學大綱,大綱強調突出重點,難點,加強了實踐環節,強調實驗,實習基本技能的掌握。細化各章內容,明確課程交叉內容所屬,例如基本原理部分前面課程已講授,后面應用的課程時就不再細講,確保課程內容不重復,實驗內容不雷同。
2.3 增強師資隊伍建設
根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下,加強專業基礎課和專業課老師在教學及科研方面能力的提升。對年輕教師特別是非生物背景的教師進行了全方位的培養。建議全體在崗教師加速知識結構調整和知識更新。高素質師資隊伍的建設,有利于推進課程體系和教學內容的改革。為該學科專業的發展奠定了堅實基礎。
2.4 加強實習及畢業環節教學體系的建設
進行素質教育是時代對高等教育人才培養的基本要求。素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。教學實踐環節在培養學生的工程實踐觀念,提高學生的素質,啟迪學生的創新思維,開發學生創新潛能,鍛煉學生創新能力,鞏固理論知識,提高學生實踐動手能力與獨立工作能力,以及培養學生理論聯系實際,分析問題,和解決問題的綜合能力方面具有其它教學環節無法替代的重要作用。在實習及畢業教學環節中,我們主要做了以下兩方面的工作:
(1)制定生產實習的動態監控措施及成績評定體系。評價指標體系是搞好評價工作的基礎,它不僅是對生產實習進行評價的依據,而且會對實習教學環節中的各項工作起到引導和推動作用。因此,一個科學的評價指標體系不僅應能客觀,全面地反映實習教學的水平及其效果,而且還應遵循科學性和可操作性。根據上述原則,我們設計了生產實習評價指標體系。修改,制訂了詳細而具體的生產實綱。摒棄了傳統的提綱式指導大綱,改為具體的以車間或工段為單位的實習要求內容和指導,讓學生充分明確實習的內容和要求,同時,可起到督促實習指導教師的作用。
(2)規范畢業設計(論文)開題報告,提高畢業設計(論文)質量。以表格形式,要求本科畢業論文之前,充分明確該課題的背景、意義、主要研究內容方法、技術路線、工作進度和技術指標等內容,并在全院范圍內進行公開的,正規的開題報告,給該專業的師生提供了一次較好的學術交流機會,有助于拓寬學生的專業視野,活躍學術氣氛,全面提升生物科學專業的畢業設計(論文)質量。與此同時,我們還制定了畢業設計(論文)批改方案,以規范畢業設計(論文)的撰寫,提高畢業設計(論文)質量。
參考文獻
[1] 高等教育司編.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹[M].北京:高等教育出版社.
[2] 蔡婀娜,李夏蘭,陳宏文.生物工程專業實驗課教改探討[J].高等理科教育,2000(4):48-50.
[3] 劉斌,吳茜茜,吳克,等.開放實驗室培養生物工程學生能力[J].合肥聯合大學學報,2000(4):12-13.
[4] 吳克,蔡敬民,張潔,等.生物工程學科發展中的人才培養模式探索[J].生物學雜志,1999,16(5):35-36.
[5] 趙晴.加強課程建設切實提高教學質量[J].高等理科教育,2001(6):75-78.
[6] 周滿生.當前國際教育改革的若干動向和趨勢[J].比較教育,1999(6):17-21.
[7] 林連兵,陳朝銀,余旭亞,等.把課程教育融于網絡教學之中[C]//發展與探索.2001云南省現代教育技術優秀論文集,昆明:云南科技出版社,2002.
[8] 余旭亞,林連兵,李濤,等.多媒體與實驗教學相結合的理論與實踐[M]//發展與探索―― 2001云南省現代教育技術優秀論文集.昆明:云南科技出版社,2002.
關鍵詞 發育生物學;實驗實踐;教改;擬南芥
中圖分類號 G642 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)10-0326-02
Research on Experimental and Practical Teaching of Development Biology Using Arabidopsis thaliana as Material
HUANG Yong CHEN Dong-hong RUAN Ying
(College of Bioscience and Biotechnology,Hunan Agricultural University,Changsha Hunan 410128)
Abstract To improve the teaching quality of the experiment and practices of development biology in higher agricultural institutions,firstly this paper reviewed the achievements of this course. And then,the content of experiment and practice of developmental biology were constructed used Arabidopsis thaliana as material. It was approved that the method brought more advantage to students.
Key words development biology;experimental and practical;reform;Arabidopsis thaliana
發育生物學是在傳統胚胎學的基礎上,隨著生化與分子生物學、細胞生物學、遺傳學等相關學科的發展和進步,形成的一門新興學科[1]。發育生物學主要研究生物個體發育過程中的原理及調控機制,具有發展迅速、更新快等特點[2]。發育生物學是本科高年級的專業基礎課、必修課。目前,國內使用的發育生物學教材多樣化,而且還沒有適合本科生使用的實驗教材,即使有些院校開設了一些實驗,但內容常取決于授課老師的研究方向,隨意性較大,不夠規范合理,學科和理論體系不完備[1-3]。
湖南農業大學生物科學技術學院發育生物學實驗面向本部及國際學院生物科學專業,但目前為止尚無實驗教材?;谝延械慕虒W經驗、本校及本院的研究內容與研究優勢,以模式植物擬南芥為材料,建立“發育生物實驗技術”體系,充分發揮實驗課的作用與優勢,不僅達到鞏固理論知識的目的,而且盡量發揮學生學習的主動性,激發學生的學習興趣和創造力,培養學生的科研能力與創新意識。項目已在我校2012―2014級生物科學專業學生中連續實施3屆,取得了良好的效果。
1 發育生物學實驗實踐教材
發育生物學實驗教材較少,常參考或借用動物胚胎學、解剖學、分子生物學、細胞生物學等課程的實驗指導。適用于專業科研人員的指導書主要有吳秀山主編的《現育生物學實驗指南》[4]。適用于本科教學的主要有林丹軍主編的《發育生物學實驗》[5],張蕾、趙潔主編的《植物發育生物學實驗指導》[6]。前者包括動物發育模式的形態學觀察及發育機制的實驗,后者重點介紹了發育相關的分子生物學研究方法和技術,涉及植物開花、傳粉、受精、胚胎發育及植株形成等不同發育階段的細胞和分子機理。我校發育生物學實驗已經開課3屆,但尚未有合適的教材。
2 發育生物學實驗實踐內容教改研究
發育生物學是一門理論性與實驗并重的學科,但目前很多學校發育生物學教學普遍存在著理論教學和實驗教學相分離的問題。開設的實驗課孤立于理論教學,甚至根本不開實驗課,純粹的理論教學使發育生物學變得更加晦澀難懂[7]。發育生物學實驗具有涵蓋面廣、綜合性強,發展速度快、架構不成熟,注重實驗設計、實驗結果不確定等特點[8]。常規實驗內容主要包括模式動物胚胎發育過程觀察、結構解剖等部分,與動物學或胚胎學部分重疊。董 巍等將實驗分為模式動物飼養和胚胎早期發育、發育生物學常用基本實驗技術、發育生物學研究中的經典和綜合性實驗3個層次,設計了一系列綜合性實驗[8]。丁乃崢等將實驗內容設計成不同的模塊,各專業根據需要選擇性進行,實驗內容涉及基礎性、綜合性、設計性、研究性等層次[3]。李巧峽等則以花背蟾蜍為唯一材料設計了胚胎外部形態觀察、內部結構觀察、不同處理對胚胎發育的影響及角膜誘導及免疫組化研究4個綜合性實驗,讓學生根據自己基礎知識及興趣點選擇相應的課題,自主完成實驗設計、實施及總結過程,取得了良好的效果[9]。
植物及相關學科的研究在我校具有明顯比較優勢,農作物相關基礎理論與應用研究在國內處于領先地位。緊密結合科研方向、發揮專業優勢,構建以植物為主的發育生物學實驗技術體系具有重要意義。本課題成員的研究方向包括植物開花發育、配子發育、表觀遺傳調控、抗性與發育等多方面,在擬南芥發育生物學領域積累了大量的經驗,取得了較好的研究成果。項目組織課題組成員共同撰寫實驗實踐教學大綱與講義、制定教學計劃、組織實施、課程考核,建立并完善課程體系。主要實驗內容包括擬南芥野生型及突變體表型觀察及數據統計;擬南芥配子發育的細胞學觀察;載體構建及擬南芥遺傳轉化、篩選等。設計驗證性試驗2~4個,如擬南芥野生型及sdg8突變體表型觀察;綜合性實驗7~10個,如擬南芥野生型及sdg2突變體雄配子體發育過程觀察。
3 發育生物學實驗實踐實施方案教改研究
發育生物學實驗技術實施方式與其他生物學科實驗技術類似,每次實驗常集中在2個或4個學時內進行,內容多為驗證性。賈偉章等利用不同的模式生物開展實驗教學,開設了海膽、文昌魚、斑馬魚、蛙等相關實驗教學內容,開設綜合性實驗,采用班級和分組教學的形式[10]。將教學實驗與科研實驗相結合是提高教學與科研水平的重要方式。如丁乃崢等在開放實驗室的基礎上,利用模塊教學實現了從基礎性實驗到研究性實驗的教學模式[3]。董 巍等在分層次實驗基礎上,與相關的課題組合作,將科研內容充實到實驗教學中,實現將科研實驗向教學實驗的內向轉化。同時在導師的指導下,讓學生承擔部分科研任務,實現探索性教學實驗向科研的外向轉化[8]。
傳統的發育生物學實驗多以大班方式進行,僅有少數學生有機會動手,效果有限。本校目前生物科學專業20~28人/班,人數相對較少,將學生進行課題分組,設置開放實驗室。發育生物學實驗周期長,但每次實驗不全需要4課時。項目將嘗試向本科學生開放實驗室,在完成既定任務的基礎上,學生可以自主安排其余時間。目前已有3個課題組在本實驗室開展實驗,并在《植物生理學報》上發表了論文[11]。
4 考核體系的改革
實驗課程傳統的考核體系存在考核內容局限性大、評價方式單一等問題[12]。針對之前設計的課題,以小組形式考核。成績由3個部分構成:科研課題進展(50%)+研究報告/論文撰寫(30%)+PPT/Poster匯報(20%)。鼓勵學生發表科研論文。
5 結語
生物學實驗教學是生物學教育中重要的教學環節,也是培養學生實踐和分析能力的必要手段[13]。發育生物學是當今生命科學領域中發展最快的前沿學科之一,是現代生物學的帶頭學科[14]。建立健全適合我校現狀的發育生物學實驗技術體系,對于我校生物科學專業人才培養具有重要意義[15]。
6 參考文獻
[1] 張紅衛.發育生物學[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2] 彭樹英,李俊,金顯文.對發育生物學教學模式的探討[J].安徽農業通報,2009,15(2):199-200.
[3] 丁乃崢,李善妮.淺論融會發育生物學知識的人體解剖生理學教學[J].生物學雜志,2011,28(1):103-105.
[4] 吳秀山.現育生物學實驗指南[M].北京:化學工業出版社,2007.
[5] 林丹軍.發育生物學實驗[M].北京:科學出版社,2011.
[6] 張蕾,趙潔.植物發育生物學實驗指導[M].武漢:武漢大學出版社,2010.
[7] 周景明,祁艷華,王愛萍.生物技術專業發育生物學教學改革與研究[J].洛陽師范學院學報,2012,31(8):66-68.
[8] 董巍,張媛,樊啟昶,等.改革創新發育生物學實驗教學的實踐與思考[J].高校生物學教學研究(電子版),2014,4(1):46-50.
[9] 李巧峽,李保中.以花背蟾蜍為材料進行發育生物學綜合性實驗的設計[J].四川動物,2010,29(5):638-639.
[10] 賈偉章,余雪松,李浩明.淺談對發育生物學教學內容與課程體系的認識[J].科教文匯,2013(9):69-70.
[11] 易吉明,黃婷,黃勇,等.小立碗蘚MADS-box基因家族的系統進化分析[J].植物生理學報,2015,51(2):197-206.
[12] 彭安,向本瓊,張根發,等.大學生物開放性和設計性實驗教學探討[J].中國大學教學,2007(3):55-57.
[13] 喬守怡.生物類實驗教材改革的思考與展望[J].生命世界,2009(5):26-27.
從“十一五”期間起,學科進一步拓寬研究領域,把糖尿病發病機制研究方向作為本學科發展的重點,尤其在胰腺β細胞功能障礙的分子機制研究領域取得了顯著的成績,形成了鮮明的特色和優勢。學系擁有一系列先進的分子生物學及功能基因組學研究的技術和儀器設備,具有良好的實驗條件和堅實的研究基礎。目前,該系的主要研究方向為糖尿病發病機制研究,胰腺β細胞生長發育調控的分子機制研究,神經系統損傷修復的信號轉導研究。每個方向目前均承擔國家自然科學基金等項目的科研任務,包括科技部973課題1項,科技部新藥重大專項1項,國家自然科學基金面上項目和青年基金項目11項,教育部科學技術研究重點項目1項,省科技廳國際合作項目1項,省科技廳自然科學基金重點招標項目1,項省科技廳自然科學基金2項,江蘇省衛生廳招標項目1項,省高校自然科學研究計劃自籌經費項目1項,在研課題總經費達1000余萬元。近5年來,以第一完成單位在國際學術刊物發表SCI論文40多篇,影響因子5以上5篇。近年還獲得江蘇省科技進步二等獎一項以及中國專利一項。
學系現有教師17人,其中高級職稱8人,講師7人,技術人員2人,博士生導師2人,碩士生導師3人。教師隊伍中12人有博士學位,3人博士在讀。學科帶頭人韓曉教授是江蘇省人類功能基因組學重點實驗室主任,曾獲美國國際青少年糖尿病研究基金會資助(JDRF),2003年元月回國定居,被南京醫科大學聘為教授、江蘇省人類功能基因組學重點實驗室學科帶頭人。目前主持國家自然科學基金3項,國家重大基礎研究計劃科技部973課題1項,科技部新藥創制重大研究計劃1項,以通訊作者發表SCI論文20余篇。獲江蘇省科技進步二等獎、“333”中青年科學技術帶頭人、江蘇省“六大人才高峰”C類資助,國家發明專利1項。
生物化學與分子生物學系非常重視研究生的培養,已畢業十多位博士研究生和二十多名碩士研究生,這些畢業生分別工作在國內外科研機構、大學、醫院、政府部門和醫藥企業,就業率100%。
本系每年承擔本校研究生和本、??茖W生的大量教學任務。本科生雙語教學內容已達10%,碩士研究生接近25%。該系教師憑借多年豐富的教學經驗,編寫了供不同層次學生使用的多種專業教材。包括主編和參編高教出版社《研究生分子生物學》(2006),人衛出版社《生物化學》(第七版,本科教材,2006),東南大學出版社《生物化學與分子生物學》(2007),科學出版社《醫學分子生物學》(2008)等。曾榮獲2002年省教育廳頒發的優秀研究生教學獎。
本系還積極開展對外交流和合作,已接受國外訪問學者6名,并分別與美國匹茨堡大學,賓州州立大學,希望城國家醫學中心糖尿病研究所、法國醫科院內分泌實驗室以及法國科學研究中心胚胎發育實驗室、弗吉尼亞大學醫學院等建立了國際合作關系并開展國際交流合作項目。
摘要從教學內容、教學過程和考核方式等方面介紹了研究生細胞分子生物學課程的教學開展與體會,為適應多研究方向的研究生培養要求、提高教學效果提供參考。
關鍵詞研究生;細胞分子生物學;教學;內容;考核
揚州大學碩士研究生培養方案課程設置將細胞分子生物學作為生物學一級學科的學位課程,包含植物學、動物學、生理學、水生生物學、微生物學、遺傳學、發育生物學、細胞生物學、生物化學與分子生物學、生物物理學、生態學等11個生物學二級學科。揚州大學是江蘇省屬重點綜合性大學,目前設有27個學院,11個生物學二級學科分散在生物科學與技術學院、農學院、獸醫學院、醫學院,各二級學科的研究方向也較廣泛,如何適應這種多學院、多學科和多研究方向的碩士研究生培養要求,提高教學效果,揚州大學不斷進行嘗試、改革,構建了適合各二級學科培養目標要求的細胞分子生物學教學體系,現將這門課程的教學內容、教學過程和考核方式介紹如下。
1細胞分子生物學的教學內容
細胞分子生物學是隨著細胞生物學和分子生物學發展而興起的一門較新的學科,是一門在分子水平上研究基因對細胞活動調控以及各種細胞結構的形成和功能執行的科學[1]。對生物學專業的研究生來講,本科階段都學過細胞生物學和分子生物學這2門課程,因此研究生所開設的細胞分子生物學課程體系應該和本科生的課程體系有所區別。由于傳統的細胞分子生物學教材與細胞生物學和分子生物學在內容上有很多雷同,若采用這些教材,很容易使研究生對該門課程失去興趣。揚州大學將該門課程的教學內容分為4個部分:細胞結構、細胞遺傳、細胞代謝與調控、細胞發育,該校沒有選擇任何固定教材,僅僅指定少數最新出版的教材作為參考書,如韓貽仁主編的分子細胞生物學[2]、Gerald Karp主編的Cell and Molecular Biology:Concepts and Experi-ments等[3]。
2細胞分子生物學的教學過程
揚州大學細胞分子生物學的授課對象差異比較大,學生的來源和專業背景也不同,在教學過程中,筆者嘗試使用開放式教師、開放式教學和開放式課堂的教學方法。
2.1開放式教師
以往的研究生課程都是由固定的教師一上到底,由于教師的精力有限,不可能對細胞生物學各個領域的前沿知識都熟悉。為了解決這一問題,揚州大學采用不固定教師上課的制度,跨學科跨學院請資深教師進行授課,確保學生能夠了解該領域的基本知識與前沿動態。設置的4個部分教學內容中,每一部分由1~2位專業教師負責主講,教師可結合自己的專業背景,根據不同教學模塊,設置具體的教學內容,不拘泥于任何教科書進行授課。有些教師的研究方向是植物,對植物細胞分子生物學的研究進展和前沿動態比較熟悉,講授植物細胞分子生物學可以做到深入淺出,而對動物細胞分子生物學的講授效果會比較差,因此主講教師可選擇來自植物、動物、微生物、病毒等研究方向的老師。對于學生,有些是來源于農學院,其背景知識和興趣側重在植物方面,而有些來源于醫學院或獸醫學院,其背景知識和興趣側重在動物方面,這就要求選擇具有不同學科背景的教師。開展開放式的教學方式,滿足不同學生的要求。
2.2開放式教學
由于細胞生物學是生命科學的前沿學科之一,因此在把握現有教材和參考資料的基礎上,教學過程中要結合實際將細胞生物學相關領域的新進展、新知識、新方法介紹給學生,拓寬學生知識的深度、廣度,培養其對未來工作的適應能力。
在每一個教學模塊中,教師可通過不同的教學方式講解不同側重點的專題。如細胞結構部分包括講了2個專題,一個是細胞內膜系統:結構、功能、蛋白質分選和膜泡運輸,另一個是細胞骨架與細胞運動。內膜系統一般是指內質網、高爾基體、細胞核、溶酶體和液泡(包括內體和分泌泡)5類細胞器膜的總稱,而廣義的內膜系統概念也包括線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細胞核等細胞內所有細胞器膜的總稱。在本科細胞生物學教學過程中,這些細胞器的形態結構、功能和發生是分別獨立介紹。雖然這些細胞器具有各自獨立的結構和功能[4],但它們又是密切相關的,尤其是它們的膜結構是可以相互轉換的,轉換的機制則是通過蛋白質分選和膜泡運輸來實現的。在講授內膜系統時,可通過蛋白質合成這條線將這些相關內容串聯起來講述。由于核糖體在蛋白質合成上與內膜系統互為一體,因此將核糖體也加入進來,同時向上講可以提及細胞核中核糖體大小亞基及mRNA的合成,向下還可講述細胞膜上的蛋白功能,從而用蛋白質合成一條線將細胞的三大結構即細胞膜、細胞質和細胞核聯系了起來。同時,也啟迪研究生自己去找線索,找出一根主干,將盡可能多的內容串起來。又如細胞骨架對于維持細胞的形態結構及內部結構的有序性以及在細胞運動、物質運輸、能量轉換、信息傳遞和細胞分化分裂等一系列方面起重要作用,因此對細胞骨架的研究是近代生命科學中最活躍的研究領域之一,它的快速發展主要得益于大型分析儀器的應用和實驗方法技術的改進。在這一部分內容的教學中,可重點向學生講解細胞骨架的研究方法,包括每種方法的原理、基本過程和結果分析,以最新的國外權威期刊上發表的細胞骨架方面的論文為例,向學生介紹細胞骨架的研究是如何開展的。
2.3開放式課堂
研究生課堂和本科生課堂相比,講授內容量非常大。筆者一般會在課后將課件提供給學生,使他們在課堂上不用花太多精力記筆記,而是將主要精力集中到聽課上,跟著教師的引導考慮問題,這樣使其思維保持很高的興奮度,且感到疲勞。在嚴格遵守課堂紀律的前提下,在上課時要盡量調動學生的積極性,以開拓學生的思維,培養創造性。課后要讓學生自己閱讀指定或推薦的原始文獻,或者讓他們自己到網上查閱自己感興趣的問題,以此可培養學生閱讀文獻、查找資料、進行科研的能力。
3細胞分子生物學的考核方式
作為生物學一級學科碩士研究生的學位課程,細胞分子生物學的考核以考試為主,考慮到研究生學習細胞分子生物學課的目的主要是為了提高學生利用學到的細胞生物學知識解決課題研究中的問題,實用性較強,因此筆者選用開卷考試的形式,所出的試題都是綜合性的分析題,在考場內學生可以查閱任何參考資料,但參考資料中沒有現成的答案,促使學生綜合運用所學知識,通過仔細分析才能得出答案。這種考核方式一方面提高了學生獨立思考問題和解決問題的能力,另一方面也使教師了解了學生對這門課程的掌握情況,檢驗教學質量,很大程度上促進了以后教學的開展。
4參考文獻
[1] 王石平,金安江.分子細胞生物學研究性教學模式的改革實踐與思考[J].華中農業大學學報:社會科學版,2008(2):134-137.
[2] 韓貽仁.分子細胞生物學[M].2版.北京:科學出版社,2001.
針灸專業 神經生物學 研究生
目前,我國的高等中醫院校教育體系中,在繼承和發揚祖國傳統醫學理論方面取得了舉世矚目的成績,中醫中藥學得到了前所未有的快速發展。然而在研究生教學中,普遍存在著偏重于應用,而對研究生階段學生科研能力的培養顯得不足,缺少對與專業相對應的基礎醫學理論教學的重視程度,使學生在自身的學科領域學習過程中不能夠全面系統的熟悉或掌握理論知識,從而缺乏融會貫通的科研創新能力。因此增添必要的關系密切的知識尤為重要,而神經生物學正好切合了這種需求。
一、現有針灸專業開設課程需要基礎神經生物學補充
針灸是通過神經免疫內分泌網絡良性調節相應臟腑變化的,而現有研究生課程設置中尚需補充這方面的基礎理論知識。我院在研究生課程設置上,除了必修的針灸推拿專業基礎課外,開設了實驗動物學、醫學統計學等基本課程,另外還專門開設了分子生物學和實驗針灸學。分子生物學是研究細胞成分的物理、化學的性質和變化以及這些性質和變化與生命現象的關系,如遺傳信息的傳遞,基因的結構、復制、轉錄、翻譯、表達調控和表達產物的生理功能,以及細胞信號的傳導等基本生命機理知識,不包含神經系統講解。實驗針灸學介紹現代針灸研究方法、針灸學基礎理論的現代研究成果,針刺效應和機理的現有研究成果。但是,對研究生來講,培養科研能力是教學重點,對于針灸基礎科研,目前主要探索針灸機理,就需要從基礎神經生物學知識到系統神經生物學,以及與此有關的現代實驗技術這些知識體系。從以上對目前針灸學研究生階段教學的課程開設的梳理我們可以看到,在傳統的針灸學基礎課程,和分子生物學和實驗針灸學課程基礎上,補充對針灸機理研究關系密切系統全面的知識尤為重要,是深入研究針刺機理的需要。
二、神經生物學為針灸基礎研究提供系統的理論知識
神經生物學是涉及神經系統的神經形態學、神經生理學、神經病理學、神經化學和神經發育學等學科的綜合性科學,為針灸機理研究準備了相關的知識體系。分篇講述了神經系統的結構,系統介紹有關神經元和突觸功能活動的基本內容和當前發展,介紹感覺生理、運動調控、自主調節、神經免疫調節以及高級整合活動等系統的結構基礎和發生機制。介紹視覺、聽覺、平衡覺和化學覺等特殊感官的結構基礎和活動原理,從神經系統的老化開始,介紹有關臨床基本病理過程的一般發病機制和防止策略。這些與我們針灸推拿專業研究的領域和主要應對的疾病密切相關。例如,①針灸療法在神經系統疾病如腦梗塞后遺癥、脊髓神經損傷、腦癱、運動損傷等疾患的康復上有明顯的優勢的機理,探索針刺對神經系統后遺癥康復訓練機理中神經元和突觸功能活動的變化;②研究針刺機理認為穴位及其循行路線與神經和血管以及血管周圍的自主神經叢有密切聯系;③研究表明針刺針感可能是直接刺中了穴位中感受器裝置中的小神經束、神經干(支)、游離神經末梢、某些包裹感受器、血管壁上的神經裝置等,引起感受器的興奮,后者將針刺刺激轉換成相應的神經沖動,該信號沿一定的外周和中樞路徑逐步傳入到腦的高級部位,然后導致針感的形成,有針感就是針刺得氣產生肌電,其繼發沖動傳入中樞形成針感。上述這些重要機理的進一步探索都離不開神經生物學中的神經系統功能解剖、神經元膜的分子構造、神經元膜的靜態電特性、神經元膜的動態特性、神經元通訊的生理學、基礎神經生物學中神經化學、神經系統可塑性、神經發育等系統知識。另外,在針灸領域里,對熱點問題――對經脈穴位與臟腑相關發生機制研究表明,針感和針刺效應的產生有賴于神經結構與功能的完整性,針灸作用與神經-體液-免疫網絡調控密切相關,這可能是經脈穴位與臟腑相關的物質基礎。還有,已經得到國內外認可的針刺鎮痛研究,也基于神經生物學中感覺系統的解剖和功能,等等。這些研究結果都與神經生物學中系統神經生物學感覺功能、運動功能、自主神經調節神經內分泌免疫功能等系統知識密切相關。
三、神經生物學為針灸臨床研究提供系統理論基礎
針灸臨床研究涉及了神經生物學的神經病理生理知識。神經生物學作為前沿學科,同樣包含了臨床神經生物學,比如從神經變性和再生、神經系統老化、缺血缺氧性腦病、精神疾病全面系統的知識。而我校針灸專業研究生的涉及到研究方向基本包含了上述病理變化,如針灸診治腦血管疾病的研究與經驗總結,針灸診治抑郁征的研究,血管性癡呆的研究,脊髓病及周圍神經病的研究等。這些針灸臨床研究方向同樣是中醫針灸研究的熱點,臨床神經生物學的系統知識為針灸臨床研究奠定科學的理論基礎。
四、神經生物學是基礎研究與臨床應用結合的橋梁
針灸專業研究生將來從事神經內科、康復、保健等有關的專業,是以神經科學知識為背景的。這些領域包括神經系統疾病如腦梗塞后遺癥、脊髓神經損傷、腦癱、運動損傷等,針灸療法對這些疾患都有明顯的康復優勢。從業中他們可能更為關注與這些疾病相關的基礎研究與臨床應用的結合,關注神經系統疾病研究方面的新成果和新動態,來發展針灸理論和針灸臨床應用。而關注的焦點都與神經生物學一脈相承,如神經膠質細胞與神經退行性疾病,神經干細胞在中樞神經系統疾病中的應用,離子通道與神經系統疾病、毒物和藥物,神經遞質釋放的調控及神經遞質功能異常,中樞神經系統的發育及其常見畸形,學習與記憶的機制、細胞凋亡與神經系統疾病、疼痛的中樞機制與臨床等。因此,在神經生物學教學中,將神經生物學的基礎知識與臨床疾病密切聯系起來,為將來從事臨床神經科學工作,打下必要的理論基礎,更為重要是還有利于將來加強基礎研究與臨床工作的結合,促進基礎研究成果向臨床轉化。
總之,在國內中醫院校創建科研教學型大學的形勢下,針灸專業必須跟上不斷創新的步伐,在繼續發揚我國針灸傳統技術的前提下,全面科學的推動針灸專業的發展,需要科學合理的安排知識結構。通過上述對神經生物學與針灸專業關系的探討,不難看出,在針灸專業教學尤其是研究生教學階段,讓學生全面了解和掌握神經生物學的理論知識,不僅有利于提高研究生的科研水平,而且有利于推動中醫針灸的發展。
參考文獻:
1.基本概念很重要
分子生物學中有很多名詞會讓初學者感到不可理喻,有的學生即使對其有專業感覺也很難把它說清楚,這直接導致學生分子生物學學習障礙的產生。所以老師要做的第一件事就是向學生教授概念,澄清概念和鑒別概念。(1)教授概念如果這個概念是學生在其他科目中沒有接觸到的全新概念,老師就需要對其給出一個鮮明準確的定義,這點是每個老師都應該做到的,比較常規,此略。(2)澄清概念主要指的是幫助學生理順概念間的相互關系。例如:染色體,染色質,核小體,螺線管,超螺線管,DNA(RNA),蛋白質這一組名詞,我們應該掌握他們的內在聯系。染色體是由DNA(RNA)和蛋白質組成的。染色體的基本組成單位是核小體,一個個核小體成串排列在染色質細絲上。核小體是DNA(RNA)纏繞在八聚體蛋白被壓縮成1/7的結果,核小體纏繞成螺線管又壓縮了1/6,進一步壓縮成1/40的超螺線管,超螺線管再壓縮到1/5成為染色單體??梢钥吹饺旧w,染色質,核小體,螺線管,超螺線管的組成都是DNA(RNA)和蛋白質,只不過在不同情況下存在不同形態而對應不同名稱而已。對于很多同學來講,這種概念的澄清是非常必要的。(3)鑒別概念剛才說的是同一物質不同形態的名稱問題,這里指的就是完全一樣的內涵對應不同名字的問題。例如:在真核生物基因表達調控內容中,通用型轉錄因子與一般輔助因子,同源域與同源盒等等,雖然說法不同但表示相同的內容。這些情況如果老師對學生缺乏交待,會造成大部分學生概念認識上的混亂。如果在分子生物學授課過程中能夠使學生對基本概念有一個清晰明確地認識,后續的教學任務才有望順利完成。
2.建立知識體系
以比較權威的分子生物學教材——北京大學教授朱玉賢的《現代分子生物學》——為例,分子生物學的教學內容分以下章節:染色體與DNA;從DNA到RNA;從mRNA到蛋白質;分子生物學研究法;原核基因表達調控模式;真核基因表達調控規律;疾病與人類健康;基因與發育;基因組與比較基因組學。分子生物學的核心基礎知識集中體現在前六部分,后面內容更多的是前面知識的綜合運用。當課程進行到真核基因表達調控規律一般內容的時候,筆者會幫助學生回首前面的所有內容,并將其納入到此為止揭示出的理論框架中來,即真核基因表達調控的核心內容是順式作用元件與反式調控因子之間相互作用的過程。這說明什么呢?DNA經過轉錄和翻譯生成蛋白質,真核基因表達調控是蛋白質因子與DNA序列間作用,原核生物雖以操縱子為模型來講述其調控過程,但實際上也是通過蛋白質因子與DNA的作用來完成的。雖然真核生物與原核生物各個方面存在很多不同,但我們看到了其大同的一面,這樣我們就可以把有關DNA,蛋白質以及一切從不同角度對真原核生物表達調控進行描述或分類的內容都鑲嵌到這個框架相應的位置上。如果學生做到了這一點,他會有豁然開朗,別有洞天之感,分子生物學理論學習道路上的一切陰霾就此消散。至于基因治療,發育生物學,免疫學等是在此基礎上結合其他課程內容,對分子生物學知識的綜合運用,研究方向相對獨立,只要學生有了前面的知識框架基礎,再來看這些內容,會多少找到用公式原理解應用題的感覺。在筆者的分子生物學理論教學過程中,一直把知識體系的建立放在重中之重的位置,這比要求學生掌握很多細節知識更重要。
3.培養學生用哲學方式看問題
張凌云,博士,39歲,現任北京林業大學副教授,碩士生導師。僅僅翻開她的簡歷,我們就目睹了一位林業科研人的成長軌跡:1997年本科畢業于河北農業大學園藝學院,2000年碩士畢業于山東農業大學園藝學院,2003年博士畢業于中國農業大學農學與生物技術學院,2003-2006年任職于中科院植物研究所生物學博士后流動站。2006年,進入北京林業大學工作。2010-2011年在美國加州大學伯克利分校做訪問學者。
目前,張凌云博士的主要研究方向為經濟林果實發育的細胞與分子生物學,裸子植物有性生殖生物學。2005年獲得全國百篇優秀博士學位論文獎勵,2006年入選教育部“跨世紀優秀人才支持計劃”,2008年獲中國林學會第二屆梁希青年論文獎二等獎,2009年榮獲第十屆中國林業青年科技獎,2010年獲北京林業大學第二屆科教之星。SCI刊物Plant cell reports,Physiologia Plantarum審稿人。主持和參加國家自然科學基金面上項目及省部級項目多項。發表研究論文30余篇,其中多篇發表在PlantPhysiology,
Journal of ExperimentalBotany.Plant Cell and Environment,Plant Cell and Physiology等國際重要刊物上。SCI收錄17篇。獲得授權國家發明專利4項,參編教材1部。
然而,采訪中,年輕有為的張凌云博士卻與記者想象不同。她溫文爾雅,謙遜低調,迫使人只能從她講述的科研攻堅歷程中去描摹這樣一位為了林業科研不懈奮斗的巾幗科研人。
醉心經濟林果實發育分子機理研究
經濟林是我國森林資源的重要組成部分,也是生態效益、經濟效益和社會效益相結合最好的林種。長期以來,經濟林為我國工業、農業、醫藥、國防等諸多領域提供了大量的原材料,為滿足人民生活需求、增加農民收入、促進區域經濟發展發揮了重要作用。
以高科技手段促進我國經濟林發展,是張凌云博士一直以來的使命和追求。近年來,她深入經濟林果實同化物運輸和卸載領域,通過長時間摸索,成功建立了羧基熒光素探針活細胞示蹤一激光共聚焦造影技術,首次將羧基熒光素酯CFDA引入木本果實韌皮部實時追蹤同化物的卸載情況。該技術系國際首創,解決了熒光物質難以引入木本植物韌皮部的難題,實現了木本植物碳水化合物卸載的實時追蹤,大大加速了木本果樹同化物運輸與品質調控研究進程。
以經濟林中重要栽培品種為突破口,實現科技興林,張凌云做出了不懈努力。她的團隊利用激光共聚焦顯微技術,結合細胞生物學技術、免疫定位技術和蛋白印跡等手段,系統地研究了蘋果、葡萄、核桃、棗等果實中同化物卸載路徑及機制,實現了技術和理論的雙重突破,為果實同化物運輸和經濟林分子育種奠定了堅實的理論基礎。其主要研究成果發表于Plant Physiology等國際重要刊物上,受到國際范圍內的廣泛關注,多次應邀在國內外學術會議上做報告。
積極開拓裸子植物有性生殖生物學
裸子植物是林業生產上的主要用材樹種,我國用在建筑、造船、家具上的木材,大部分是松柏類植物,如東北的紅松,南方的杉木。裸子植物又是重要的工業原料植物,在人民生活中都有重要的用途。然而,由于自然環境的變化,我國一些裸子植物正日益成為瀕危物種。因此,通過開展繁殖理論與技術的研究,以緩解珍稀瀕危植物的生存危機成為諸多科研工作者努力的方向。
多年來,張凌云博士鎖定裸子植物花粉管極性生長分子機理開展了深入的探討,并取得了不俗的成績。在青桿花粉中首次克隆到微管蛋白同源基因PwTUA1和PwHAP5轉錄因子,并對其功能和調控機理進行了深入研究。發現PwTUA1在調控和提高花粉萌發率和花粉管生長速率方面起著重要作用,并受到鈣和硼的誘導,為縮短裸子植物生殖周期提供了新的思路;克隆到編碼CCAAT框結合蛋白類型的轉錄因子PwHAP5,首次證實該轉錄因子具有調控花粉管發育及抗逆的雙重功能。上述主要研究結果發表在國際重要刊物Journal of Experimental Botany上,大大豐富了花粉管極性生長理論,有望通過生物工程手段加速裸子植物分子育種,縮短生長發育周期,為提高珍稀、瀕危及花粉萌發困難的裸子植物有性生殖能力提供了重要的理論依據和科學參考。
林業科研領域的巾幗英才
由于扎實的探索和不懈的付出,十幾年來,張凌云博士始終堅守在林業科研的第一線,潛心研究,在我國經濟林果實發育分子機理及裸子植物有性生殖生物學領域取得了卓越的成績,受到國際學術界的高度認可與好評,并受邀擔任中國植物學會植物結構與生殖生物學會理事,《自然科學進展》和《電子顯微學報》審稿人,《生命世界》雜志編委;國家自然科學基金評審專家等。
科研需要不斷突破,張凌云從來不會放松對自己的要求。目前,由她主持的國家民口科技重大專項課題已經結題。在針對該專項開展了一系列研究中,她帶領課題組在我國特色植物臘梅、四翅濱黎、青桿等植物中獲得具有自主知識產權的、具有較大應用前景的高抗、多抗基因多個,并對其進行了功能研究。相關成果發表在Journalof Experimental Botany等期刊上。申請或授權國家發明專利11項。超額完成項目任務。他們從青桿花粉中首次克隆到編碼CCAAT框結合蛋白類型的轉錄因子PwHAP5,并對其功能和調控機理進行了深入研究。應用實時定量PCR發現PwHAP5基因主要在針葉、花粉部位表達,并受到鈣離子的誘導。進一步實驗證明,該基因在花粉萌發初期表達量開始升高,在花粉管發育的整個時期都進行高表達。利用基因槍轟擊過表達PwHAP5改變了青桿花粉管生長方向,而PwHAP5RNAi的花粉管卻生長正常,生長未受到影響。進一步,應用酵母雙雜交和雙分子熒光互補實驗篩選并證實了PwHAP5可以和PwFKBP12進行互作,并參與花粉管發育過程。轉基因研究發現,該基因參與了植物抗旱、鹽等多種逆境脅迫過程。該研究首次證實HAP5轉錄因子在調控花粉管發育及生長方向調控以及抗逆方面發揮了重要作用。