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分子生物學的未來范文1
關鍵詞: 分子生物學 教學內容 教學方法
分子生物學是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。自20世紀50年代以來,分子生物學的發展日新月異,逐漸成為生物學各學科的前沿與生長點,并正在與其他學科廣泛交叉與滲透,成為生物科學專業非常重要的一門專業必修課。我校是一所師范類的本科院校,在生物科學和生物工程專業都開設了分子生物學課程。本課程不僅向學生介紹分子生物學的基礎理論、基本技術,而且展示了當前分子生物學研究的前沿領域,使學生對分子生物學知識建立系統、整體的認識,從而適應未來21世紀生命科學發展的需要。為了提高該課程的教學質量,培養學生的學習興趣,實現教學目標,我們根據本校學生的情況,從教學內容、教學方法等方面進行了探索性的嘗試。
1.合理選用教材,構建適合師范類生物學專業的教學內容體系
1.1精選教材。
教材是學生獲得知識最主要的來源,也是任課老師上好分子生物學的第一步。教材的正確選取能夠幫助學生更加容易地邁進分子生物學的大門,建立條理清晰、完整的分子生物學知識體系,也能夠幫助任課老師更加有效地開展教學,設計制作多媒體課件。我校為一所師范類院校,分子生物學課程是在第三學年第二學期開設的,在此之前學生已經學習了與分子生物學有部分內容交叉的兩門課程――生物化學和遺傳學,因此對蛋白質、核酸,以及基因的表達都有了一定的知識基礎,對于一些分子生物學名詞也不再陌生,不再產生較大的排斥,這將對接下來分子生物學的學習提供極大的幫助。但由于對知識的理解和掌握能力不同,學生在分子生物學的學習之中必然會產生良莠不齊的現象。因此,精選一本適合的教材對學生更好地理解、掌握知識就顯得尤為重要。分子生物學發展迅速,新知識、新技術不斷涌現,國內外新版教材不斷面世,如孫乃恩的《分子遺傳學》、閻隆飛的《分子生物學》、郜金榮的《分子生物學》、李振剛《分子遺傳學》及本杰明?盧因的《基因VIII》中譯本,我們通過對這些教材的比較和分析,并針對本專業學生的特點,選擇了朱玉賢等主編的《現代分子生物學》,該教材主要介紹了基因的復制、轉錄、表達和調節控制的過程,比較全面系統地講解了基因的本質及其分子機制,內容緊湊、邏輯性強、圖文并茂,具有鮮明的特色,同時所講的內容也很基礎,符合師范類本科生的教學要求[1]。另外,我們在完成教學大綱要求講授的內容同時,針對一些對分子生物學具有濃厚興趣,遠遠不滿足于課本內容的學生,參考國內外其他優秀教材加以補充,力求使所講授的分子生物學知識更加嚴謹、完整、細致,并與國際接軌。
1.2優化教學內容。
在教學內容上做到重點、難點突出,避免交叉重復。由于本課程僅有54學時,因此授課內容務求精練、易懂。對于與生物化學和遺傳學中的交叉內容,如蛋白質、核酸的結構與組成,我們采取復習和提問的方式,讓學生提前回顧和預習,做到溫故而知新,進一步加深對這些內容的記憶和理解,為難點內容的學習打好基礎。同時,可以做到由易到難、循序漸進,使學生在最初接觸分子生物學這門陌生、復雜的課程時得到良好的緩沖,不會出現抵制、厭學情緒。這樣一方面可以突出分子生物學是以生物化學、遺傳學為基礎的特點,另一方面也明確了分子生物學的教學重點,保證了課程的完整性和系統性[2]。
2.教學方法的改革
2.1充分應用現代化教學手段,使抽象內容形象化。
分子生物學內容龐大、復雜、抽象,較難理解,并且涉及大量的實驗技術和操作,很難通過傳統的教學方式使學生較快地理解和吸收。隨著多媒體技術進入課堂,以上問題也就迎刃而解。現代化教學多媒體使高校的教學活動發生了深刻的變革,該技術利用動態畫面展示事物發展的動態或推理的全過程,利用它的圖畫特性將抽象的、理論的東西形象化,將空間、難以想象的內容具體化,還可以在課件中展示自然界的直觀現象、模擬實踐過程和再現研究過程,使學生在學習中感受到樂趣[3]。為此,我們充分應用多媒體技術,通過動畫、圖片等制作生動的課件,并借助動畫、變靜態為動態、全方位、多視角、多層次地進行演示,使抽象難懂的微觀生命過程具體化、可視化,便于學生理解和掌握,從而使學生產生新鮮感,提高學習熱情,增強理論教學效果。例如:原核生物乳糖操縱子的調控機制,涉及很多轉錄因子和DNA序列的結合,學生很難理清,很容易產生枯燥、厭煩情緒。針對以上情況,我們利用Flas來演示各轉錄因子是如何分別與不同的DNA序列相結合,使整個調控過程更加直觀化和形象化,便于學生理解和記憶,也極大地激發了學生的學習熱情[4]。
2.2不實施雙語教學。
所謂雙語教學(Bilingual Teaching)是指同時使用兩種語言――母語及一種外語(在我國主要指漢語和英語)對同一知識進行描述,從而使學生達到理解進而完全掌握并且能夠熟練應用的目的[5]。雖然雙語教學能夠提升生物學人才的培養質量,增強學生直接利用外語從事學習和初步研究的能力,與國際高新技術領域接軌,但是由于分子生物學是生物科學最重要的專業必修課之一,也是引導學生進入嶄新的分子領域的基礎性課程,因此在本科教學有限的課時內強調學生對基礎知識的充分理解則顯得更為關鍵。而只有夯實了分子生物學的基礎知識,才能使學生結合所學的生物化學、遺傳學進行融會貫通,掌握進一步深造并通向更高學府的鑰匙。所以針對師范類院校的本科教學,考慮到教師的自身水平和學生的不同層次,我們偏向于只采用母語進行講授。
2.3理論與實踐相結合,培養學生的實驗操作技能。
分子生物學是一門實踐性很強的學科,除理論教學外還應包括實驗課,因此在分子生物學教學中開設實驗課是十分必要的。實驗教學相對理論教學而言具有較強的直觀性、實踐性、綜合性和創新性,在加強學生素質教育與培養創新能力方面有著重要的、不可替代的作用[6]。我們所采用課程教材《現代分子生物學》中也花費了很大的篇幅來講述現代常用的分子生物學實驗技術,包括核酸的提取與純化、電泳分離與鑒定、細菌的轉化與目標DNA分子的增殖、PCR擴增、蛋白質印跡、噬菌體展示等。由此可見實驗操作技術對于現代分子生物學的重要性。結合各種實驗技術的講解和由此發展起來的最新的分子生物學技術可激發學生的創造性,拓寬學生的視野。學生通過動手操作會增加對所學理論知識的感性認識,同時把所學理論知識運用到實踐中,激發學習興趣,主動地去學習,解決實驗操作中遇到的各種問題,從而加深對分子生物學理論知識的理解、提高動手能力。我們在實驗教學的內容上設置了分子生物學中最常用、最基本的實驗技術,如質粒DNA的提取與酶切鑒定、大腸桿菌感受態細胞的制備及轉化、基因的原核表達、蛋白質的提取與分離、PCR擴增、動物細胞的培養及傳代。在實驗教學的方法上,我們堅持以學生為主、教師為輔的原則,注重學生個人實驗能力的培養,從試驗藥品、試驗器材的準備到試驗具體步驟的制定均由學生獨立去完成。同時,我們還鼓勵學生參與教師的科研工作,包括從立題、設計試驗技術路線、開展科研工作、整理數據到最后撰寫論文的全過程,從而培養學生把理論應用于實踐中,獨立思考、獨立工作的能力,為今后的碩士階段和博士階段的學習打下良好的基礎。
經過幾年的教學實踐,我們逐漸摸索出了分子生物學教學的一些方法和技巧,并通過教學內容和教學方法的改革提高了分子生物學的教學效果,讓學生養成了獨立思考的習慣,樹立了理論聯系實際的作風,端正了實事求是的科學態度。
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分子生物學的未來范文2
關鍵詞：分子生物學；實驗教學；教學改革
中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）03-0186-02
目前，分子生物學實驗技術已廣泛應用到各類生物學專業的科研工作中，成為生物學領域科學研究的基本實驗技能。分子生物學實驗課程是各大院校生物類研究生入學的必修課，此門課程掌握的程度影響著研究生后續科研工作的開展。所以如何讓研究生在學習分子生物學理論知識后盡快掌握扎實的實驗技能成為分子生物學教學實踐的研究熱點。
近年來，針對如何提高我校研究生實驗教學質量的問題，我們曾經走訪考察了北京大學、清華大學和北京師范大學等國內著名大學，學習領會重點知名學校的教學思維和教學內容，結合北京林業大學實際情況和教學特點，在教研室集體多次討論的基礎上，本著注重培養研究生科研素質和科研思維、提高研究生實際動手能力的目的，我們優化了為全校生物科學、生物技術、林學、園林等專業開設的研究生分子生物學實驗技術課程體系，對改革教學內容和教學方法進行了嘗試，并取得了較好的教學效果。
一、分子生物學實驗教學存在的問題
我校原來的分子生物學實驗教學內容比較簡單。實驗內容主要包括一些基本的實驗操作技術：如植物DNA和質粒DNA的提取、RNA分離純化、DNA酶切鑒定及重組、PCR擴增技術、感受態細胞制備、目的基因連接與轉化等等。這些單項實驗彼此間缺乏內在聯系，學生往往會在認真做好了實驗，并得到理想的實驗結果后，反過來請教老師這個實驗的用途是什么。可見由于實驗內容之間存在的不連貫性，學生就可能沒有真正理解和掌握分子生物學實驗課程中的核心問題。后續課程效果調查表明，雖然研究生抱著很大的熱情和期待認真地學完該課程，但實驗結束后，留在學生腦海中的印象模糊，到實驗室進行后續的科研工作時，還是感到無所適從、無處下手。即實驗的效果并沒有充分發揮出來。此外，由于受實驗課時和經費的影響，傳統教學中任課教師會在實驗前為學生做好一切準備工作，如試劑配制、儀器調試，甚至把藥品分裝成小份分發到每個小組。這種做法嚴重地限制了學生上課學習的積極性。由于研究生缺乏學習的主動性，在實驗前沒有做充分準備的預習，產生的后果是實驗結果出來后，學生不知如何分析，實驗中出現的問題也不知如何解決。這種現象嚴重影響了學生對實驗課的興趣，不利于學生動手能力和創新能力的培養。實驗教學的目標不僅要傳承課堂所學的知識及增強實驗技能的訓練，更要在實驗教學中培養學生的科研素質、科研技能和創新能力。為了使研究生真正得到分子生物學實驗技術的鍛煉，有必要對現有的實驗教學體系進行改革，以便真正達到培養研究生的目的。
二、分子生物學實驗教學改革的探索
1.實驗內容的改革。教學體系主要體現在要以科研的理念教育學生，即在教學中首先提出問題，然后引導學生可以用哪些方法和實驗技術來解決問題，而不是在學生學會了實驗技術后，往往會迷惑這些技術可以解決什么問題?；谏鲜鰡栴}，我們教學改革的出發點為注意結合研究生教學以及分子生物學技術的特點，優化原來較為分散的教學內容，以實驗體系要求完整性、系統化、實用性為原則，在原有分子生物學實驗教學工作基礎上，針對我校研究生科研工作的特點，對分子生物學實驗教學體系與教學方法進行了改革的初步探索。在充分調研的基礎上，我們把改革后的分子生物學實驗課程重點放在主要圍繞“綠色熒光蛋白（GFP）基因”展開，整個實驗內容包括原核生物細胞轉化、質粒DNA的分離純化、限制性內切酶對質粒DNA的酶切與瓊脂糖凝膠電泳鑒定、重組技術、PCR基因擴增、蛋白質電泳分離表達蛋白、蛋白質轉移技術、蛋白質分離純化技術等。這些實驗的內容不僅涵蓋了之前所開設的所有基礎驗證性實驗，而且其連貫性和綜合性大大提升。實驗方案初步確定后，老師和相關實驗室的研究生開始預作實驗，發現不適合的地方及時修改，經過反復實驗、討論，我們完成了綜合實驗方案。通過綜合設計性實驗的開設，不僅可以使學生強化課堂所學分子生物學的相關知識，在此基礎上，牢固掌握相關的實驗技能和實驗手段，在注重提高了學生的實踐動手能力的同時，更要注重提高研究生對所學實驗技術的應用能力和分析實驗問題的能力。現在的整個實驗內容涵蓋了分子生物學的基本實驗技術，每個實驗之間都有著非常緊密的聯系，改變了以前分子生物學實驗之間割裂無聯系的狀況。各項實驗相對獨立，但無論在邏輯上還是在時間上，前后都是緊密關聯的。
2.教學方式的改革。在教學方式上，我們做了如下工作：①在每次實驗前，老師都要應集中講解實驗原理，把基礎知識和實驗中要遇到的問題講解透徹，帶領學生仔細分析實驗步驟，并針對關鍵操作、技術難點或容易誤解之處進行詳解，有必要時進行演示，使學生能更好地掌握實驗原理和技術，并要求學生重視實驗課程的預習。②為了保證實驗的連續性，實驗課集中在二周內完成；實驗課全天安排。由于有的分子實驗需要等待的時間較長，為了有效利用研究生的時間，實驗前我們合理安排實驗內容和時間，在開課前把實驗安排和進度告訴學生，使研究生可有效的利用時間。這種安排可使學生在操作時目標明確，也因其與科研的節奏和氣氛相符，而使學生體驗到科研的樂趣而對未來的科研工作產生了向往。③我系的研究生從入學開始就參加了課題組相關實驗技能的培訓。在實驗技能上優于其他專業選課的學生。根據這一優勢條件，我們每年都要安排2~3名學生參加到實驗教學中來，研究生參與實驗教學的好處為：一是學生之間更便于交流；二是同時提高了我專業學生的實驗基本理論和實驗技能，提高了研究生的綜合素質，起到了一舉兩得的作用。④由于其獨特的優勢，多媒體教學在理論教學中已經成為不可缺少的教學工具，而在實驗教學中的優勢卻因條件所限制。自2005年起，生物科學與技術學院的實驗中心開始為各個實驗室安裝多媒體系統。經過幾年的實踐證明，實驗課程采用多媒體網絡教學與實驗教學相結合，利用了教學課時，拓寬了實驗教學的知識面，提高了實驗教學效果，得到了師生的一致認可。使用多媒體實驗課件后，我們可以將復雜的實驗原理以生動的圖像加以簡練的文字表達出來，可以很便捷地控制實驗過程和時間，便于與學生課堂交流，取得了很好的實驗效果。在課堂上，我們經常引導學生到網上檢索實驗中的問題，進一步引申在科研中如何利用網站尋找解決實驗問題的方法，幫助研究生提高在科研中檢索文獻的能力，增加他們的學習興趣。這種實驗方式可以提高研究生解決科研中出現問題的能力，為進入實驗室進行科研研究做好技術上和心理上的準備。在授課過程中，老師要經常有針對性地提出一個問題，引導學生尋找解決這個問題的方式方法。
雖然在分子生物學實驗改革中，我們經過摸索探討取得了一定的成績，但對于大幅度提高學生的綜合能力的目標仍存在很大差距，這就要求我們實驗課教師要在教學過程中不斷進行總結和思考，本著作為教師培養學生的高度責任感，把培養學生作為我們首要的任務，就能將分子生物學實驗教學不斷得以完善。
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分子生物學的未來范文3
1.加強學生操作能力的培養，學以致用
現代醫學培養目標主要是培養具有一定理論水平和較高操作能力的應用型人才[1]，在實驗教學中主要是培養學生的操作能力，操作能力的培養對醫學生而言非常重要[2]。實驗中可以根據理論課上學的一些物質的理化性質或現象（如蛋白質的兩點性，核酸的變性和復性等）學生在教師的指導下自己設計實驗方案，實驗中每4人一組制定實驗目的和條件選擇實驗器材，制定操作程序等，教師可以隨時糾正學生操作出現的錯誤，規范實驗操作，學生必須運用自己掌握的知識進行分析、探討。學生從一些看似簡單的操作中學到了實驗的基本技能，加深了對理論課的理解，提高了學習興趣。同時也增加了學生與老師相互交流的機會。
2.協助生物化學與分子生物學教學，提高學生學習本課程的興趣
在平時學習過程中同學們對生物化學與分子生物學課比較難理解，認為生物化學與分子生物學理論大于實際，對于臨床來說作用不大。實驗課上大多都是驗證性試驗[3]，大多數同學只知其然不知其所以然，因此對生物化學與分子生物學的學習興趣不高。實驗室開放之后，感興趣并且希望進一步擴展知識和技能視野的同學可以來參加實驗，通過與老師討論或者由老師指導設計實驗，他們對理論知識有了更深一步的了解并且可以應用到實際中來覺得非常有收獲。有的同學說道：“自己設計實驗時有一種責任感，需要考慮實驗用到什么原理，如何設計才能得到自己想要的結果，只有真正懂了課堂中所學的生物化學方面的知識才能做到”，“今天我做了細胞核提取核酸實驗，親自提取了DNA，真正看到了遺傳物質，對核酸的理化性質也有了直觀的認識”。因此開放實驗使學生由“被動學習”變為“主動學習”，激發了同學們學習的興趣，對協助本科教學起到了很大的作用。
3.學習實驗設計的方法，培養科學思維的形成
科學人才的培養重在科學思維的培養，要學會如何思考問題和解決問題[4]。在開放實驗過程中，指導教師把實驗設計的方法貫穿到實驗過程中，突出完整的實驗設計流程，使同學們不再是只看著書本的操作步驟機械的進行操作，而是初步掌握實驗設計的基本原則，從而為將來畢業論文設計以及大學生科研創新項目的申報打好基礎。比如在設計實驗時實驗設計的原則是什么，以及設立陰性對照組和陽性對照組有什么意義。在實驗的過程中，同學們提出了許多疑問，包括設計實驗中的問題和實際操作中的很多問題。在與指導教師的交流中，即把實驗設計的概念深深印入了腦海之中，同時也掌握了很多實驗技能，加深了對理論知識的認識。
4.與臨床實踐相結合，提高學生綜合分析能力
生物化學與分子生物學是醫學的一門重要基礎學科，它涉獵到生理學，病理學，微生物和免疫學，遺傳學等多個學科[5]，對于學習、理解和掌握其他醫學課程都有十分重要的作用，在整個醫學學科中具有很強的帶動和輻射作用。通過加強和充實生物化學與分子生物學實驗，學生在生物化學與分子生物學實驗技術方面得到了極大的提高[6]。學生進入實驗室接觸各種實驗測量儀器的機會增加，使在實驗課沒有動手操作的同學能夠大顯身手，既熟悉了實驗內容，又基本掌握了儀器設備的使用。
結 語
迎接未來的科技挑戰，最重要的是要堅持創新，勇于創新。尤其是生物化學與分子生物學學科的發展突飛猛進。所以生物化學與分子生物學實驗開放實驗室的建設需要堅持與時俱進的工作理念[7]。在實驗室的開放程度與實驗需要投人更多資源，實驗室今后要積極完善實驗儀器配備，向更多的本科生開放。增加開放項目以最大限度地滿足學生的需要。通過運用開放實驗室，讓學生自己設計實驗，并且獨立完成，把實驗設計和實驗考核結合起來，實驗完成后撰寫實驗報告或實驗論文，使學生在掌握現論的同時領悟到一切正確的理論均來自實踐。培養了學生科學思維能力和創新精神，使學生在以后的學習和工作中終身受益。
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分子生物學的未來范文4
【關鍵詞】 醫學檢驗；分子生物學；實驗室技術與方法；教學方法
隨著基因克隆技術趨向成熟和基因測序工作逐步完善，后基因時代逐步到來。在結構基因組學，功能基因組學和環境基因組學蓬勃發展形勢下，分子診斷學技術將會取得突破性進展［1］，也給檢驗醫學帶來了嶄新的領域，為學科發展提供了新的機遇。這種以核酸生化為基礎的新技術自發現以來，已逐漸成為醫學領域不可缺的最有價值的診療手段之一［2］，作為醫學檢驗的最新方法，已廣泛應用于檢驗學科的各領域之中；如PCR技術廣泛用于病原微生物感染的檢測和某些遺傳性疾病的診斷。開設《分子生物學檢驗技術》課程對檢驗醫學專業學生實驗技能有促進作用［3］，因此與時俱進地在檢驗醫學專業開設該課程顯得緊迫和必要。
分子生物學技術種類繁多，發展迅速，對于醫學本科生階段來說不可能全部實際操作，事實上也沒有必要，關鍵是要找到一種有效的教學方法。對于醫學檢驗專業本科生我們要以傳授分子生物學中和臨床檢驗診斷關系密切的技術為主，改善檢驗醫學專業知識結構，適應新世紀臨床檢驗診斷的需要，同時啟發學生對生命科學及疾病診斷研究的熱愛［4］。分子生物學實驗課與其他實驗課有相同之處，又有其明顯的特點：實驗過程中的現象與結果往往是看不見，摸不著，如何激發學生的學習興趣，讓學生既體會到生命微觀世界之奇妙，又認識到分子生物學實驗在醫學檢驗的重要性和實用性，使學生獲得知識的同時，得到實驗技能的全面訓練，是我們在分子生物學實驗課教學實踐中不斷努力探索的動力和方向。
1 完善實驗課整體設計
根據醫學檢驗本科生教學以及分子生物學技術的特點，結合本校的實際情況編寫合適的實驗指導書；在教學過程中，優化實驗的整體設計，以完整、系統、實用為原則，經典與先進技術相結合，將分子生物學實驗課程從整體上設計為一個完整的大實驗，實驗之間既獨立，又相互連貫，前一個實驗的結果是下一個實驗的材料；同時開設與臨床應用較密切的實驗項目。如我們在設計遺傳多肽性診斷實驗時就包括DNA的提取、PCR擴增、限制性酶切、凝膠電泳、結果統計分析等方塊。不僅如此，在整個的教學過程中還強調一種總體的設計理念，系統的思維方式，要求學生不僅學會如何去做實驗，更要學會如何去設計實驗、如何籌備實驗，因為他們是未來的醫學檢驗診斷研究人員而非簡單的操作人員。對任何一個實驗，都要求學生認真分析、領會，掌握其原理，尤其是實驗的整體設計思想，逐漸形成一種科學的思維方式，從中吸取其精華，學為己用。而且，通過課外作業的方式讓學生們接觸更多的、課堂上又無法實際操作的實驗技術，這樣既拓展了學生的知識面，又增強了他們的自學能力，為真正走進實驗室做好技術上和心理上的準備。
2 實驗項目及內容的選擇
鑒于以上的設計理念，在實驗項目及內容上進行了精心選擇和合理安排，既注重系統性，又強調實用性，將教學實驗、臨床檢驗與科研實踐相結合。實驗內容更加貼近現代生物技術的發展，使學生了解更多的生物技術在醫學研究及檢驗中的應用；內容的選擇實際上是以一個臨床檢驗診斷或科研項目的分子生物學實驗部分為基礎。如：PCR-RFLP 檢測基因長度多態性分析實驗，就含有基因組DNA的提取、核酸瓊脂糖凝膠電泳、聚合酶鏈式反應、限制性酶切分析等幾個實驗內容?；虻目寺”磉_實驗就包括：質粒DNA的提取、限制性酶切、目的片斷連接、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組質粒轉化大腸桿菌感受態細胞以及表達產物的鑒定等內容。而最后的實驗設計更是要求學生對整套實驗技術及原理的全局把握，讓學生自己思考，如何將學到的知識和技能融會貫通，去解決實際問題。教學方式中充分發揮學生的主觀能動性，發揮他們的想象力和創新精神。適當劃分小實驗課的實驗分組人數，使學生有更多的動手和動腦的機會，注意實驗教學過程的各個環節，嚴格把關，使教學目標得以順利完成。
3 規范實驗教學過程
實驗教學包括備課、預實驗、實驗講課、指導、總結、批改實驗報告等環節，把培養目標嚴格貫穿于整個教學活動中。在規范教學過程中，我們注重積累教學管理經驗，逐步將教學管理制度化、規范化，以提高教學效果。采取的措施是：①新開課之前首先試講，聽課對象是教研組的全體教師和技術人員，對內容安排、授課重點等進行把關。同時，必須做預實驗，熟悉掌握整個實驗流程。第一次帶實驗的年輕教師必須先聽課，并與高年資教師一起帶教，以后再單獨帶教。②堅持集體備課。在開課之前，組織全體教師和技術人員集體備課，理順前后課之間的關系，分清各課內容的主次。實驗技術人員介紹實驗總體安排，強調操作注意事項，教師相互協調實驗的具體步驟，保證在共用儀器時步調一致。③聽取學生反饋意見。組織部分學生座談，面對面聽取學生對教學工作的意見、建議和要求。④改善實驗條件。聯合臨床檢驗科配備了熒光定量PCR儀、冷凍離心機、低溫冰箱、各種電泳儀、恒溫振蕩培養箱、紫外暗箱凝膠分析儀等分子生物學實驗教學必備的儀器和設備，從而保證了分子生物學實驗教學得以完成。
4 實驗教學效果及體會
學生在開始接觸分子生物學的時候總覺得很深奧，在理論講解時總感覺很難理解；特別對于以前沒接觸過分子生物學的醫學檢驗專業學生來說更是如此。但經過整個實驗教學完成后，很多同學都覺得分子生物學實驗技術以及許多看似復雜的原理突然顯得前所未有的清晰、有條理。這其中包括對分子生物學實驗整體流程的全局把握，也包括對有關實驗原理、分子生物學理論及臨床診斷應用有了直觀、全面、現實但又體系的認識。學生感到分子生物學實驗課不僅涵蓋了分子生物學實驗技術的重要內容，而且前后貫通，學到的不僅是幾個實驗的具體操作，而是掌握了一種研究思路和方法以及分子生物學研究當中常用的一整套技術，這是一般零散實驗難以達到的一種效果。
從這幾年的分子生物學檢驗技術實驗教學中體會到，首先教師要做到經驗豐富，實驗準備工作充分，教給學生規范的操作方法，培養學生的實際操作技能。同時，要積極啟發學生的思路，仔細分析實驗步驟以及每步的條件是如何設計出來的，探討其優缺點，如何改進，還有無其他方法，讓學生了解與實驗相關的一系列同類技術，使學生的思路不僅僅局限于一種方法，而是擴展到解決這個問題的多種途徑。盡管他們可能沒有機會將這些方法一一實踐，但開闊了思路，有利于學生在以后的工作中更加靈活自如地選擇應用，做出正確的判斷，而且當面對新的相關實驗技術時也不會束手無策。
5 結束語
分子生物學檢驗技術在教學過程中還有許多問題需要探討解決，比如在教學中如何處理新觀點、介紹新技術、實驗教學的考核、實驗成本昂貴與實驗經費緊張的矛盾，以及師資隊伍的培養與知識結構的更新等，都有待在今后的教學實踐中進一步完善。每一位從事實驗教學工作的教師都應該不斷探索和完善， 使分子生物學實驗教學在醫學檢驗專業人才的培養上發揮更大的作用。
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［2］ 呂建新.分子診斷學在檢驗醫學中的應用前景［J］.中華檢驗醫學雜志，2005，28(2)：137-139.
分子生物學的未來范文5
目前，分子生物學實驗技術已經成為探討生命科學基本問題的最常見的手段，經典的DNA提取、質粒克隆和提取、核酸電泳、膠回收、蛋白提取與WesternBlot等常規分子生物學實驗技術成為醫學和生物學本科生需要掌握的基本技能[1-5]。然而，傳統的教學傾向于孤立的講解和指導這些實驗方法，側重按照實驗步驟完成實驗本身，僅僅是培養了學生的動手能力，而忽略了這些技術究竟能解決什么問題，以及如何在實際科研中具體應用這些方法。事實上，后者對學生分析問題、解決問題更為重要，應該是培養的重點[6]。以基于問題學習（Prob-lem-BasedLearning，即PBL)的教學模式在國內外已經得到普遍認同與廣泛應用[7-10]。然而，在分子生物學實驗教學中該方法存在一定難度，限制了其推廣和應用。因為，單獨一個技術往往解決不了一個真正的科學問題；此外，一個科學問題往往又涉及太多實驗方法，是本科實驗教學常規實驗技術難以全面覆蓋。另外，以問題導向，往往涉及多個實驗，在實驗材料準備等方面也提出更高要求。從這個角度，選擇合適的科學問題，并加以科學引導成為PBL在分子生物學實驗教學中的難點問題[11]。本研究針對本科實驗教學中出現的上述問題，嘗試通過證明"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"，將DNA提取、質粒克隆和提取、核酸電泳、蛋白提取與WesternBlot等常規分子生物學實驗有機整合起來，探討這種"PBL教學法"在分子生物學實驗教學中的應用和具體效果。
1醫學分子生物學實驗課PBL教學科學問題的設置
針對教學大綱中涉及的DNA提取、質?？寺『吞崛?、核酸電泳、蛋白提取與WesternBlot等要求，啟發并引導同學證明"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"這一科學問題。具體分為：
（1）證明部分結腸癌細胞中存在β-catenin基因突變；具體實驗技術包括細胞培養、DNA的提取、PCR、膠回收和測序；
（2）證明突變的β-catenin促進細胞增殖。具體實驗技術包括DNA提取、PCR、載體構建、質粒提取、細胞轉染、WB和細胞增殖實驗。其中細胞培養、測序、載體構建、細胞增殖實驗為示教或者觀看錄像；其余的實驗則為學生具體操作。
2以"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"為例的PBL實驗教學實施及效果
我科室承擔臨床醫學本科生分子生物學實驗課的教學。以往實驗課的教學內容包括DNA提取、質?？寺『吞崛?、核酸電泳、膠回收、蛋白提取與WesternBlot等，這些實驗技術相對孤立的講解和實施。學生雖然能夠掌握每個實驗技術本身，但是對這些實驗技術之間的聯系及利用它們解決科學問題缺乏深層的思考和理解。近年來，我科室嘗試以科學問題為導向，試圖將這些實驗技術整合到一起，在培養學生動手能力的同時，培養分析、解決科學問題的能力。在具體實施時，任課教師首先介紹結腸癌的發病率及β-catenin突變在結腸癌演變中發揮重要作用。然后，拋出問題：如何證明"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"。在引導下，將問題歸結為如何證明結腸癌細胞中存在β-catenin基因突變以及如何證明突變的β-catenin促進細胞增殖。在此基礎上，將實驗設計為：
1）提取結腸癌HCT116細胞基因組DNA（結腸癌細胞株HCT116含有β-catenin突變），并通過PCR擴增β-catenin突變區域；
2）電泳PCR產物并膠回收、測序并分析測序結果；
3）觀看載體構建錄像，提取突變型β-catenin表達載體，酶切鑒定；
4）示教細胞培養和基因轉染；
5）提取蛋白，Westernblot實驗驗證轉染效率；
6）示教MTT檢測細胞增殖。每堂課開始時，回顧前一個實驗的內容；結束時，提出下一個實驗及目的。通過隨堂觀察學生的積極性，分析實驗記錄完成的質量以及期末考試檢測對實驗技術本身的理解和運用能力，評價PBL教學的效果。結果顯示，使用PBL教學后，學生的積極性大幅度提高，主要表現為學生預習和復習的比例增加，回答問題的準確率提高，期末考試成績比以往也顯著提高。90%的學生對該PBL教學的非常認可，滿意度很高，大部分學生都認為PBL教學提高了學習效率，調動了學習主動性和針對性，對分子生物學實驗和理論都有了很好的認識。
3PBL教學在分子生物學實驗教學中的優勢和存在問題
"突變β-catenin導致Wnt信號異常、進而促進結腸癌細胞增殖"是一個常見的、廣為認可的科學問題[18-21]，以此為問題的PBL教學，系統整合了教學大綱要求的常見分子生物學實驗方法，全面生動的進行分子生物學實驗教學，使得孤立的實驗方法變得系統，并貼近實際應用，提高了學生的主動性、積極性，提高了學習效率，改善了教學效果。我們通過實際教學，總結出以"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"為問題，開展PBL教學的優越性和存在的問題，討論如下：
3.1以"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"為問題的PBL教學
增強學生對知識的整體把握和運用作為一門實驗科學，運用分子生物學技術解決實際臨床和科研工作是根本目的。基于"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"的課程設計，從教學效果上，首先鞏固了理論知識，貼近了未來臨床和科研工作，增強了學生學習的興趣。授課時，老師在講解理論背景的同時，不斷啟發學生自己提出問題、解決問題，最后由老師總結、點評。同時老師將指出這一機制實際的發現過程，通過這種啟發和比較的教學方法，培養學生整體思考和解決問題的能力，為今后臨床和科研工作打下良好的基礎。
3.2PBL教學需要選好科學問題
通過作者的實踐表明，選好合理的科學問題是整合大綱規定的實驗技術、調動學生學習積極性的關鍵。隨著分子生物學理論和技術的發展，有些科學問題可以通過更加先進的實驗技術加以闡釋，完全開放或復雜的科學問題，可能將學生引入復雜的實驗技術，超越本課程的要求和大部分學生的學習能力，反而起不到預期的效果。另一方面，過于簡單的科學問題，無法調動學生的興趣，也不能整合多個實驗技術，失去了整合和系統的優勢。
3.3PBL教學需要要充足的準備時間和配套的教學資源
由于PBL教學模式要求以學生為主體、強調自主學習，學生必須根據教師提出的問題進行分析，查閱大量的資料，整理、組織所得到的結果。要取得預期的教學效果，學生需要充分調研結腸癌的發病率、發病機制、基因突變等理論知識，同時要提前預習和熟悉實驗步驟。只有在理論和操作都有一定程度的理解的基礎上，才能有時間和精力理解這些方法內在的聯系，也才能在掌握實驗技術本身的基礎上實現活學活用。實驗教學中，PBL教學需要準備的不僅是科學問題本身，還需要準備解決科學問題本身所需的實驗試劑和設備。從這個角度，選題的時候就必須考慮實驗試劑的可行性。"突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"需要特殊的實驗材料為β-catenin突變的細胞株，HCT116就屬于這樣一個細胞株，在分子生物學實驗室屬于常見細胞株，且104-105個細胞就可以滿足一個小組的實驗需求，因此容易保證實驗材料的供給。針對這樣的科學問題，實驗材料準備是可行的；但相比傳統的組織DNA提取，實驗試劑的準備工作量增加很多。實際操作中，可以考慮采用臨床驗證過的組織標本?；?突變β-catenin促進結腸癌細胞增殖"的PBL教學中需要一些實驗銜接不同實驗技術教學之間的空檔，如基因轉染、載體構建等。這些內容有學生獨立完成需要較高的實驗平臺和試劑保障，所以采用示教和視頻觀摩的方式，即保證了完整性，又降低了難度和保障需求。最后，PBL實驗教學前后步驟（實驗）之間緊密聯系，一個實驗的失敗會導致后續實驗的失敗或中斷。這就要求：第一，教員在實驗試劑準備方面要充分，及時準備好備用樣本，保證實驗繼續；第二，實驗的每一個階段，要有嚴格的對照和質量控制，保證及時發現問題，尋找針對性補救措施。
4PBL應用于醫學分子生物學實驗課教學的展望
分子生物學的未來范文6
關鍵詞 分子影像學 教學體系 復合型人才
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A
On Molecular Imaging Teaching System Construction
CHEN Duofang
（School of Life Science and Technology， Xidian University， Xi'an， Shaanxi 710071）
Abstract Molecular imaging is an emerging interdisciplinary， has become one of the most important techniques of modern life sciences， medical imaging represents the direction of future development. In this paper， molecular imaging features， combined with research in Life Science and Technology in the field of molecular imaging as well as the basis for cooperation with our university hospital， a study in teaching content， teaching models and evaluation methods， the life science and information science and clinical cross， build molecular imaging teaching system， laying the foundation for training medical complex polytechnic molecular imaging professionals.
Key words molecular imaging; teaching system; complex talent
0 引言
分子影像學（molecular imaging）是運用影像技術顯示組織、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在進行定性和定量研究的科學。①分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合的產物，最早由美國哈佛大學Weissleder等學者于1999年提出，經過10余年的飛速發展，取得一系列成就，已經成為現代生命科學研究最重要的技術手段之一，受到世界各國的高度重視。①②隨著分子影像學技術研究工作在我國的迅速開展，具有分子影像技術背景的人才更顯缺乏。醫藥企業、醫療設備企業、生命科學研究機構等單位對分子影像專業人才需求日趨增加，尚沒有專門學科進行分子影像學人才培養。我校生命科學技術學院依托生物醫學工程與生物技術專業，定位為研究型學院，分子影像為主要研究方向之一。經過幾年的發展，學院在分子影像研究領域取得一定進展。學院教工由來自不同專業背景，包括生物、信息、計算機和醫學等學科的人員構成，但由于當前研究成員各自的專業背景單一，成員之間尚未有機融合和深度交叉，很大程度上限制了在分子影像領域取得重大突破。而目前國內，分子影像學教材較少，分子影像學課程主要面向研究生開設，極少高校面向本科生開設分子影像學課程。③④⑤本文探討如何借助我校信息學科與計算機學科的優勢，結合我校在分子影像學的研究成果以及與醫院的合作基礎，將生命科學與信息學科和臨床醫學交叉，開展針對本科生的分子影像學教學工作，建立分子影像學教學體系，為培養理工醫復合型分子影像學人才奠定基礎。
1 分子影像學教學體系構建
分子影像學起源于現代醫學影像學，在現代醫學影像學基礎上融入分子生物學，其教學體系不同于傳統的工學學科和生物學學科體系。我們將從分子影像學教學內容，分子影像學教學模式和分子影像學考評方式進行分子影像學教學體系構建，目的在于建立包括基礎理論―驗證實驗―應用實踐三個層次的多學科深度交叉、理工醫有機融合的綜合型分子影像學教學體系，為培養基礎理論扎實、實驗技能過硬、應用實踐廣泛的理工醫復合型分子影像學人才打下堅實基礎。
1.1 分子影像學教學內容
分子影像學屬于前沿科學，知識更新日新月異，相關資料主要來自世界各國研究小組的公開文獻，缺乏全面、系統的參考教材;而且分子影像學屬于典型的多學科交叉，涉及信息、生物、醫學等多個學科，需要掌握各種影像原理與理論，熟悉核酸、蛋白質等大分子的形態、結構與操作，并應用影像技術進行分子生物學相關研究，課程內容繁雜，信息量龐大。分子影像學是分子生物學與先進醫學影像技術結合的產物，屬于典型的多學科交叉，涉及信息、生物、醫學等多個學科。分子影像學內容覆蓋面廣、跨度大，教學內容包括：分子生物學中核酸等大分子的功能、形態結構特征并在分子水平上闡明細胞活動的規律;超聲成像、CT成像、MRI成像、核素成像等臨床中成熟的醫學影像技術，以及光學分子斷層成像、光聲斷層成像等新興的醫學影像技術;分子影像技術在腫瘤、神經系統、心腦血管研究以及新藥研發等領域的應用。學生不僅需要掌握基本理論知識，了解最新研究進展，更要學會利用影像技術進行基礎研究以及臨床應用?？紤]到分子影像學信息量大，教學內容以生命學院優勢研究方向即光學分子影像及其在腫瘤細胞學中的應用為主線，其余內容為輔助展開。教學過程中，力爭做到重點突出、內容全面和有的放矢。
1.2 分子影像學教學模式
分子影像學涉及多個學科，涵蓋現代影像成像理論，分子生物學與細胞生物學以及分子影像技術在基礎和臨床實驗研究中的應用。為了系統地學習掌握分子影像學知識，成為合格的分子影像專業人才，學生不僅需要了解分子生物學相關知識，而且需要知道靶向分子在臨床中的應用前景;不僅需要了解分子結構修飾、分子標記等專業知識，而且也需要知道生物信息、醫學影像等相關知識。傳統的單一學科的教學模式難以滿足上述需求，需要探討新的有效的教學模式。對于多學科交叉產生的分子影像學，采用傳統的單一學科教學模式難以滿足要求。我院分子影像學教師來自不同專業背景，采用不同的教學模式進行協同合作教學。借助我校生命科學技術學院在分子影像學領域的研究成果以及與醫院的合作基礎，可以將生命科學與信息學科和臨床醫學進行深度交叉，開展目標明確和特色鮮明的分子影像學教學工作。對于分子生物學部分，由生命學院生物技術專業教師任教，主要采取課堂講授以及實驗演示教學方式，指導學生掌握生物基本操作技能，包括：核酸凝膠電泳、PCR、DNA測序、RNA提取與純化、基因敲除、基因克隆等技術。對于醫學影像部分，由生命學院信息專業教師任教，主要采取課堂講授、理論推導和計算機模擬仿真等教學手段，使學生掌握醫學影像的基本物理原理以及數學理論。對于應用部分，由外聘的第四軍醫大學第一附屬醫院教師承擔，引導學生使用分子影像技術進行腫瘤早期診斷、心腦血管疾病診斷以及新藥研發等應用研究。上述教職人員由生命科學技術學院自然基金委重大項目參與人員構成，經過前期合作研究，已進行一定程度的多學科交叉，可進行協同教學工作。
1.3 分子影像學考評方式
傳統教學考評中，多注重考核學生掌握知識的多少，而不是學習知識能力的大小;注重考核學生技能掌握的多少，而不是學習技能能力的高低。這種考核體系只能反映一定時間內的學習結果，不能反映學生學習新知識、新技能的本領，難以適應分子影像快速發展的需要，這不僅使教師的教學方法陷于陳舊古板，而且使一些再學習能力、發展潛力大、動手能力強的學生長期得不到有效鍛煉和培養。因此，如何將傳統的考核知識與技能與考核學生掌握新知識、新技能的本領相結合，是我們需要關注的問題。分子影像學涵蓋學科領域廣，知識更新速度快，學生學習任務重，我們需要站在發展的角度，從學校培養學生的近期和遠期效果建立合理的考評方式。對于學生學習考核，我們采用知識與能力兼顧的評價標準。該評價標準主要包括四大模塊：基本理論知識、實驗操作技能、進展跟蹤和科研創新能力。對于基本理論知識考核，采用試卷筆答形式;對于實驗操作技能，考核學生對刻度吸量管、分光光度計、離心機、電泳儀等常規儀器的操作，此外還考核學生對microCT、光學分子斷層成像等學院研制的醫療影像設備的操作，以實驗報告形式答題;對于進展跟蹤考核，則要求學生根據教師給定的主題詞，進行文獻查閱及總結，以文獻綜述形式答題;對于科研創新，則根據教師課題或學生自主選題進行相關科研活動，以小論文或專利形式答題。總之，將采用形式多樣的考評方式，對學生的綜合能力進行測評。
2 總結
分子影像學是一門新興的交叉學科，已經成為現代生命科學研究最重要的技術手段之一，代表了未來醫學影像發展的方向。我校生命科學技術學院為國內最早進行分子影像學研究的單位之一，學院教師來自不同的專業背景，包括信息、生物和數學等專業，在多學科交叉方面已經積累了一定的經驗?；趯W院在分子影像領域的研究基礎，結合我校信息學科優勢，融合生命科學相關專業，本文提出建立包括基礎理論――驗證實驗――應用實踐三個層次的多學科深度交叉、理工醫有機融合的創新型分子影像學教學體系。通過建立該體系，我們將使不同學科背景教師協同工作，講授成熟的基礎成像理論、分子生物學基礎知識;實時跟蹤分子影像學研究動向，向學生傳遞最新進展;指導學生進行驗證實驗，引導學生得出結論，從實驗中引申理論知識;此外，基于理論知識以及實驗操作訓練，鍛煉學生使用分子影像設備進行生命科學領域相關研究的科研能力。通過分子影像學綜合體系的構建與實施，最終培養基礎理論扎實、實驗技能過硬、應用實踐廣泛的理工醫復合型分子影像學人才。
基金項目名稱：1. 西安電子科技大學新實驗開發項目（項目編號：SY1359）
2. 西安電子科技大學本科教育質量提升計劃教改項目
注釋
① 申寶忠.分子影像學（第二版）[M].人民衛生出版社，2010.
② 申寶忠，王維.分子影像學2011年度進展報告[J].中國繼續醫學教育，2011（8）：132-157.
③ 朱宏，董鵬，李耀武.分子影像學教學中的哲學思考[J].中國科教創新導刊，2010（2）：82-84.
