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分子生物學方法范文1
doi:10.3969/j.issn.1004-7484(s).2013.09.612 文章編號:1004-7484(2013)-09-5287-02
傳統的病原體分析方法為先進行分離培養,再通過其形態、理化特性、血清學反應等來進行鑒定,側重病原體的表型特征;分子生物學方法從基因水平檢測病原體專屬保守或致病的核酸片段來間接指示病原體的存在或分型,側重病原體的基因型。
首先,傳統方法有它獨特的優勢——獲得病原體的純種。病原體的純種可用于①全面了解其生物學特性,例如形態、染色、基因組、生化反應等特征;②了解病原體的致病物以及致病機制,例如用動物實驗來進行檢測;③預防性疫苗的研究,例如麻疹減毒活疫苗、甲型肝炎減毒活疫苗、乙型腦炎減毒活疫苗、口服脊髓灰質炎減毒活疫苗、口服狂犬病減毒活疫苗等都是通過獲得純種病原體,通過特殊處理獲得的;④治療性藥物及其耐藥性的研究,分子生物學的方法可以檢測其耐藥基因,但欲準確掌握其耐藥程度,必須依靠傳統方法來進行測定;⑤建立分子生物學方法所用的數據庫,PFGE、質粒圖譜所用的數據庫都是由分離得到的純種所建立起來的。這些優勢是分子生物學方法所不能替代的。
同時,傳統方法又有其不足之處,在細菌培養中,營養要求高(血平板、巧克力平板)和需要特殊的培養條件(溫度、pH、氣體條件)細菌不易培養,麻風分枝桿菌無法人工培養;在病毒培養中,無敏感細胞(乙肝病毒)、不產生明顯的CPE的病毒(披膜病毒)難于培養識別,尤其是對于新發疾病的病原體,其培養特性,形態特征,生化反應一無所知,此時必須借助分子生物學的方法,分子生物學基于基因型,無需分離到病原體,直接對標本進行檢測。
兩種方法各有側重,各有優劣,下面主要就兩個方法的特異度、敏感性、準確度等方面來進行評價。
1 特異性
從特異性的角度來說,二者各有優勢。分子生物學方法堿基互補配對的準確,目的基因的保守共同決定方法的特異性,例如在檢測腺病毒時,采用了六鄰體為其目的基因;傳統方法從生物學特性的多角度,多方面進行鑒定,利用多個生化反應使最終的檢測結果也指向唯一的病原,表型不如基因型穩定,但多角度的鑒定方法保證了單個變異不影響最終的結果,在對沙門菌的檢測中,選擇培養基,鏡檢特征,多項生化反應,血清學檢驗的多項檢測結果均符合,才可判定為檢出XX型沙門菌。
2 敏感性
分子生物學的方法較為靈敏,如PCR能從100萬個細胞中檢出一個靶細胞,在病毒檢測中,PCR的靈敏度可達3個空斑形成單位,在細菌學中最小檢出量為3個細菌。同時也該看到其相對性,正因為分子生物學方法過于靈敏,標本中可能只是存在一段同源基因,而并非病原體,則會導致較高的假陽性率,且分子生物學方法立足基因,對于病原體的存活與否檢測不出,目前已有文獻顯示先增菌再檢測的方法或可改善這樣的不足。
3 準確度
傳統的病原體分析方法分離培養至進行血清學鑒定只能確定病原體的血清型,這對于疾病診斷、治療、指導用藥來說已經足夠,但對于流行病學調查卻遠遠不足。追蹤傳染源、對病原體進行精細的型別鑒定、追溯病原的進化等這些工作傳統方法無法完成;蛋白的非抗原性變異,血清學/免疫學方法均無法檢出,分子生物學立足基因型,關注變異,對溯源工作的開展提供有力保障,而溯源對于疾病的預防和控制有重要意義。
超級淋球菌對治療普通淋球菌的一線藥物顯示出抗藥性,分子分型提示新型H041株與ST7393株相關,經過PFGE等三種分子生物學方法檢測顯示,H041株可能來源于ST7393株,具體的耐藥機制仍需對基因進行進一步分析;H7N9疫情發生以來,衛生部門積極追蹤傳染源,繪制了編碼H7、N9蛋白基因的進化樹圖,追蹤到基因的起源,甚至對幾個氨基酸位點的變異都可以進行準確的分析,突顯了分子生物學方法的準確性。
4 快速性
在突發公共衛生事件中,傳統方法不能滿足醫院感染和流行病學的需要,及時的判定感染的爆發,確定傳染源是控制流行和交叉感染的必要手段。
在對口蹄疫病毒的檢測中,常規檢測方法需采集標本、運輸帶回實驗室進行檢測,病毒分離費時,有的需數周時間,這些方法難于滿足口岸動植物檢疫部門及基層獸醫檢疫部門對進出口動物產品、痊愈動物帶毒及亞臨床感染的監測,RT-PCR檢測僅需8小時,且對已知陽性樣品檢出率為100%,快速簡便。但是也不可一概而論,對于PFGE等方法,需要48小時才可出現結果,故快速也是相對的。
分子生物學技術的快速還可用于初篩,與傳統方法聯合應用,為致病菌的檢測提供新思路。
綜上所述,單獨一種方法都有明顯的劣勢和優勢,所以,在實際工作中,需根據檢測要求目的以及條件的限制選擇合適的分析方法,對疾病的預防控制、檢測及治療都有重大意義。
參考文獻
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分子生物學方法范文2
關鍵詞:生物工程專業;分子生物學;雙語教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0181-02
在生物學領域推廣雙語教學,這是面對日趨激烈的國際競爭和教育全球化趨勢、提高我國高等教育競爭力和全面提升素質教育的必然要求,也是貫徹科教興國戰略和培養具有國際競爭力的創新性生物學人才的客觀需要。為了適應這一新形勢的需要,我們近年來在生物工程專業開展了分子生物學雙語教學的探索,取得了一些成績,并積累了一定的雙語教學經驗。
一、分子生物學適合開展雙語教學
目前,普通院校的多媒體等教學條件有了較大改善,網絡教學資源也變得日漸豐富,這些都為分子生物學的雙語教學提供了有力的硬件支持。同時,隨著生物學的快速發展,越來越多的高層次生物學人才走上了普通院校的講臺,一定程度上為普通院校分子生物學的雙語教學提供了師資保障。
根據教學大綱的要求,我校《分子生物學》課程的雙語教學開設時間為大三第二學期,但統計表明此前僅50%的學生通過國家大學英語四級考試,學生總體英語水平偏低,尚未滿足全英文教學的要求。如果這時對《分子生物學》課程進行全英文教學,會讓相當一部分學生難以接受復雜的分子生物學知識,使得學生不僅英語沒長進,專業知識也是一知半解,最終導致全英文課堂教學流于形式而達不到應有的教學效果。
采用全中文講授分子生物學課程顯然不能滿足當今社會對分子生物學尖端人才的要求。試想,在分子生物學飛速發展的今天,如果學習者只懂母語而不懂英語報道的學科發展、學術成果等,又如何跟蹤學科的最新進展呢?總的來說,教學師資、學生的英語水平以及分子生物學發展的需要,都決定了《分子生物學》課程符合開展雙語教學的學科和課程特征。
二、分子生物學雙語教學的初步實踐
我校生物工程專業是湖南省重點資助專業,筆者自2012年開始對本專業的分子生物學進行了雙語教學嘗試,現將初步教學實踐分述如下:
1.教學大綱的調整和教材的選用。鑒于分子生物學雙語教學與全中文授課的差異,我們首先重新修訂了《分子生物學》雙語教學大綱,并對教學內容和教學進度做了適當調整。在緒論中增加了分子生物學常用專業英語詞匯介紹,以彌補學生專業英語詞匯量的不足。同時,分子生物學雙語教學的關鍵問題之一是要選用一本合適的英文版教材,因為原版英文分子生物學教材常常令學生感到晦澀難懂。因此,筆者編寫了對原版教材加以注釋的講義,以保持英文的“原汁原味”,兼容中英文教材的優點,對分子生物學專業術語和詞匯增加中文注釋,書后輔以中英文詞匯對照表,每章開始部分增加中文概要,以方便學生理解和掌握教學要點。從多年的分子生物學雙語教學實踐來看,使用效果比較理想。
2.循序漸進的教學過程和多樣化的教學方法相結合。在進行分子生物學雙語教學過程中,鑒于剛開始時大部分學生都感覺有一定的難度,我們在最先常采用英文板書與中文講授為主相結合的方法,用英文講授那些較為淺顯易懂的內容,而重點和難點以及那些用英語解釋太復雜而漢語解釋又顯得簡潔明了的內容,則用中文講解。當學生的專業詞匯量逐漸擴大和英語水平慢慢提高,尤其是待學生逐步適應以后,再不斷提高英語講授的比重,最后過渡到以英文教學為主。對于分子生物學的一些實驗技術等案例教學一般也采用中文的方式。通過循序漸進的教學過程和多樣化的教學方法,能有效提高分子生物學雙語教學的實際效果,進而避免雙語教學流于形式。
3.運用多媒體等現代教學手段加大課堂信息量。我?!斗肿由飳W》總共56學時,采用雙語教學后并沒有增加學時,全英文版的書面材料和中英文雙語講授使得教學進度緩慢,不僅讓教師的課堂授課量受到影響,難以按時完成教學任務,也常常讓學生接受的信息量偏少。對此,本人在鉆研教材和相關教學參考資料的基礎上,精心制作好多媒體英文課件,課堂上借助于PPT的使用,不僅讓課堂教學內容變得豐富與生動,也可大大增加課堂教學的信息量;同時,還可以節省大量的板書時間,適當加快課堂教學節奏,保證按時完成教學進度和教學任務。課后將PPT課件及時傳到班級QQ群共享,以方便學生課后學習使用。
4.注重課后雙語練習,改革考核方式。分子生物學雙語教學實踐既是對教師的挑戰,要敢于擔當,同樣對學生亦是一種挑戰,要勇于面對。由于受教學大綱的要求限制了雙語教學的課堂教學時數,這必然要求師生在課內外都要多花時間和精力。一方面教師課后要精心備課答疑,構建習題庫上傳到班級QQ群,供學生課后復習交流使用;另一方面學生課后要及時預習、復習鞏固課堂所學知識。我們經常要求學生課后閱讀或翻譯教師指定的英文參考資料來鞏固復習專業術語以及一些相關的專業知識。每次上課前,教師安排一定時間對上次作業情況進行檢查點評,由復習舊課要點導入新課的教學內容。我們不僅注重課內外的雙語練習,還結合分子生物學雙語教學的特點調整了課程考試形式,如采用中英文結合制定期考試卷(英文占40%以上),其中,填空、名詞解釋及選擇等題型部分用英文制卷,并要求部分題目用英文解答。
三、加強分子生物學雙語教學的有效措施
綜上所述,目前分子生物學雙語教學中普遍存在的問題主要表現在:高素質雙語教學師資隊伍欠缺,教學方法陳舊;學生對雙語教學方式的興趣不濃厚,不及時熟悉英文教材;雙語教學管理欠科學、教學考核手段傳統單一。總之,分子生物學雙語教學的質量有待進一步提高,具體措施如下:
1.加強分子生物學雙語教學師資隊伍建設,不斷提高授課教師英語水平。要想取得分子生物學雙語教學的預期教學效果,首先就要有一支專業能力和英語水平都較強的教師隊伍。為了分子生物學雙語教學教師的英語水平,一方面現有雙語教學主講教師要積極主動參與外語培訓,可以由學校有計劃地安排相關教師到雙語教學經驗豐富的學校參加教學觀摩,或分批選派雙語教學教師到相關外語學院進修,或聘請教學經驗豐富的外語教師進行口語訓練,有條件的學校還可以把教師送到國外培訓,以提高其英語授課水平。另一方面學校要積極創造條件引進雙語教學師資,如采取相對優惠的政策以吸引國外留學人員來校任教,或邀請相關國外專家學者承擔部分雙語教學課程,如我校在2013年邀請湖南省海外名師、美國衛生研究院研究員肖調江教授為生物工程專業2010級本科生講授遺傳學課程,相關雙語教學教師通過全程觀摩教學,較大地提高了雙語教學能力。
2.加強分子生物學雙語教學用教材的管理,保障雙語教學因材施教。針對普通院校目前雙語教學存在的主要問題,分子生物學主講教師應該盡可能選擇通俗易懂與國際同步的最新教材,條件允許的盡可能結合學生實際編寫雙語配套教材,如與原版英文教材配套的講義,輔以相應習題講解,并上傳至班級QQ群以及教師教學空間,以方便學生課后隨時參考和學習。同時,針對地方本科院校學生英語基礎普遍較差的現象,主講教師還可以制作授課視頻和收集相關音像資料等輔助教學材料,并將課題組成員的上課過程進行錄像,方便學生課后自學,進一步提高學生的英語聽說能力。
3.改革傳統教學方法,實現分子生物學雙語教學手段的多樣化。同母語教學一樣,教學方法和手段也是實現分子生物學雙語教學教學目的的重要保障。教學方法的發展變化主要體現在教學方法的綜合化、教學手段的媒體化和主體化。鑒于目前分子生物學雙語教學的課時嚴重不足,一方面,雙語教學的主講老師要努力提高傳統課堂教學的效果,如及時與學生交流、溝通,了解他們的學習興趣、效果以及學習過程中所遇到的主要困難和相關要求,以提高雙語教學效果。另一方面,主講老師還應該充分利用QQ、微信等網絡資源,與學生及時開展網絡答疑等教學互動,這樣既可以及時掌握學生的課堂學習效果,也有利于教師及時把握教學方法,對于教學過程中的共性問題進行分析總結,進一步提高雙語教學效果。
4.加強分子生物學雙語教學的管理與支持,為雙語教學提供制度保障。為有效提高分子生物學雙語教學的教學效果,普通院校盡管師資等多方面條件受到一定限制,也應該創造條件保障雙語教學的順利開展。首先,加強雙語教學管理,制定切實可行的教學制度,及時檢查督促雙語教學主講教師按雙語教學大綱完成相關教學任務,教學過程不“縮水”,不流于形式;其次,適當加大雙語教學課程學時,保障雙語教學主講教師有相對充裕的時間完成教學任務;再次,建立激勵機制,如適當提高雙語教學的工作量、支持和鼓勵制作雙語教學多媒體英文課件、在業績考核等方面給予政策傾斜、加強對雙語教學教師的調查評估與溝通,以充分調動雙語教學教師的積極性。
提高普通院校生物工程專業分子生物學雙語教學任重而道遠,我們將通過不斷學習提高自身的理論認知水平、掌握新的知識和教學方法,為學生提供更好的教材,在學校與系部的大力支持和鼓勵下,在教學實踐中不斷改進課程教學體系,進一步提高分子生物學雙語教學質量。
參考文獻:
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分子生物學方法范文3
關鍵詞 農業院校;分子生物學;綜合性實驗;教學改革;成效
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2014)21-0332-02
分子生物學是目前農林院校生物專業及涉農專業的主干課程,是從分子水平研究生命本質的一門新興學科。它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為主要研究內容,在當前生命科學中發展較快,并正在與其他學科廣泛交叉與滲透。分子生物學的發展為人類認識生命現象帶來了前所未有的機會,也為人類利用和改造生物創造了極為廣闊的前景。學好分子生物學,學會運用基本的實驗技術對遺傳物質進行實驗操作,對于培養和訓練學生的研究性思維很有幫助[1-2]。目前,各個院校生物專業均開設了分子生物學與分子生物學實驗課,分子生物學實驗課程是一門年輕的課程,從20世紀90年代初期開始,隨著分子生物學日新月異的發展,分子生物學實驗技術已逐漸成為生命科學各學科重要的研究工具。但是目前分子生物學實驗課存在著知識更新慢,實驗內容單一[3],實驗內容更新速度慢等問題,難以滿足分子生物學發展的需要。本文針對目前分子生物學實驗課現狀,結合筆者自身體會,提出綜合性實驗的內容和可行性,進行實驗課的改革和創新。安徽農業大學生命科學學院實驗教學中心把科學研究中較成熟的科研項目逐步運用于實驗教學中,通過開展綜合性、設計性實驗的探索,取得了理想的效果。
1 農業院校分子生物學實驗課程現狀
目前各個高校均開設了分子生物學實驗課,從20學時至60學時都有。但是目前各個高校的分子生物學實驗內容大同小異,驗證性實驗多,知識點少,綜合性不強。主要內容一般包括基因組DNA提取、瓊脂糖凝膠電泳、PCR反應、質粒DNA提取、感受態細胞制備、DNA的分子雜交等[4-5],目前分子生物學實驗課的開設基本采用集中教學的方法,因為分子生物學實驗一般需要的時間較長,一個實驗項目短則連續1 d完成,長則連續3 d完成。但是在目前分子生物學的實驗課程安排上每個項目基本是單獨存在的,而且基本是一些驗證性的實驗。但目前分子生物學技術往往實際使用的是連貫的技術體系,目前的分子生物學實驗課只能訓練學生的基本技能,無法進行綜合能力的培養[6]。學生學習了實驗課內容后,記憶不強,印象不深,且在畢業論文及以后學習中,難以綜合應用分子生物學實驗技術。但在實際應用中分子生物學需要與其他學科相交叉,才能更好地發揮作用。基于分子生物學實驗課程現狀分析,提出了合理確定課程內容,培養學生創新能力,訓練扎實的基本功,利用現代化教學手段使實驗內容更加生動形象、豐富多彩,并嚴格要求,以科研促進實驗教學改革,自主設計綜合性實驗以及實行開放式教學等若干合理對策。
2 綜合性實驗實施案例
綜合性實驗重點體現“綜合”二字,本綜合性實驗名稱為《水稻愈傷組織誘導及轉GUS基因鑒定》,涉及的實驗技術比較多,而且每個環節都有聯系,最終達到一個實驗目的,解決一個問題。本實驗以水稻種子為材料,從愈傷組織誘導、農桿菌的培養、GUS基因載體的轉化、GUS基因的染色等方面,學習農桿菌導入方法,熟悉水稻轉基因的全部流程,掌握GUS基因作為標記基因的優點,從而掌握植物轉基因的各個環節,為以后的功能基因組學研究打下基礎。實驗目的為使學生明確實驗流程(圖1),熟悉科研課題的設計,并且訓練學生的科研素養。實驗內容主要包括:①水稻胚性愈傷組織誘導;②農桿菌感受態細胞的制備;③液氮凍融法把重組子導入農桿菌;④農桿菌與水稻愈傷組織的共培養和篩選;⑤水稻轉基因抗性植株的獲得和鑒定;⑥水稻愈傷組織和葉片的GUS染色[7-8]。然后根據實驗內容撰寫論文,論文的格式同格式,要求圖文并茂。
水稻愈傷組織誘導實驗需要學生結合前期組織培養技術的學習,回顧學過的實驗技術。農桿菌感受態細胞的制備也是分子生物學實驗中的內容,同時結合了微生物培養的實驗技術[9]。液氮凍融法把重組子導入農桿菌是植物轉基因中常用的實驗技術,與上一個內容相連接,同時對陽性菌株的檢驗又會使用質粒提取、PCR等技術。農桿菌與水稻愈傷組織的共培養和篩選綜合運用了植物轉基因的知識,使學生認識到植物轉基因的步驟和原理[10]。水稻轉基因抗性植株的獲得和鑒定又結合了植物基因組提取、PCR等分子生物學實驗技術。水稻愈傷組織和葉片的GUS染色實驗使學生熟悉了標記基因在轉基因中的應用,基本實驗過程見圖2??傊诒揪C合性實驗技術中,不僅包含了普通分子生物學實驗中大部分實驗技術,且與其他學科實驗技術融會貫通,更重要的是整個實驗室成為一個有機的整體,有一個明確的實驗目的。學生在實驗中不僅要觀察實驗現象,進行拍照,同時要進行數據統計,優化實驗參數。
3 綜合性實驗實施效果分析
3.1 實驗時間靈活,周期長
根據分子生物學實驗的特點和各校教學時間設計情況,在時間上對分子生物學實驗進行靈活而又合理的安排。該綜合實驗持續2~3個月的時間,學生可利用空余時間進行實驗,而不一定要在固定時間進行,且實驗周期長,學生能學會更多知識內容。
3.2 實驗內容豐富,綜合性知識多
該實驗不僅涉及到分子生物學的實驗技術,細胞學、微生物學等實驗技術也有涉及,起到了綜合運用多種實驗技術的目的,同時也是對原來實驗技術的復習和回顧。比如本實驗中使用了組織培養技術,屬于細胞工程實驗的內容,農桿菌培養屬于微生物學實驗內容,再結合分子生物學實驗內容,體現了該實驗的綜合性。
3.3 考核方式靈活,重過程,輕結果
以往的分子生物學實驗報告,每位同學的報告內容基本相同,抄襲現象嚴重,因為每位同學的實驗步驟、方法,甚至結果都基本相同。綜合性實驗要求按照科研論文的形式上交,每位同學都要收集圖片、統計數據,因此每個人的實驗圖表各不相同,通過圖和表以及文字的敘述來衡量學生的技能掌握情況,比用單純的實驗報告效果更好。
3.4 培養了學生的動手能力,教師起到輔導作用
以往的實驗課中教師授課時間基本占1/3,學生按照固定的模式去做實驗,基本都是一些重復性的結果,學生往往是機械性地操作,實驗內容枯燥乏味。綜合性實驗教師起到的是導師作用,進行實驗的指導,學生往往需要自己查閱文獻、配制試劑,并把實驗作為一個課題來研究,提高了學生的思考意識和能力。此外,安排研究生進行助教工作,將綜合性實驗與研究生實驗進行有效結合[11]。同時也減少了實驗教師的工作量,從傳統機械性的教學模式轉變為實驗性的輔導。
4 結語
農業院校生物學專業必須結合實際要求,植物轉基因和基因工程是生物專業必須要了解的知識。但是目前分子生物學實驗教學中,往往進行的都是分子生物學基本技能的培養,缺乏深層次和系統性的實驗,學生學習興趣不大。本文從多方面闡述了綜合性實驗在分子生物學實驗教學中的必要性,同時以《水稻愈傷組織誘導及轉GUS基因鑒定》綜合性實驗為例,列舉了該實驗集合了多項實驗技能,能夠通過這樣的實驗項目鍛煉學生的實驗技能,同時進行了科研能力的訓練,在今后農業院校分子生物學實驗教學中應該多采用綜合性實驗教學的模式。
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分子生物學方法范文4
課程體系的制定和完善本校生物專業本科“分子生物學”的教學體系自2005年以來進行了三次調整,第一次是從2005年起,采用了雙語教學的模式,主要原因是當年本校面臨本科教學評估,雙語教學已經列為本科教學質量評估的觀測指標之一,為使生物技術專業的課程的雙語教學授課率達到15%,綜合各方面因素,“分子生物學”雙語教學成為一個試點。為開展人才培養模式的改革創新,“分子生物學”課程嘗試采用雙語授課形式,旨在提高大學生專業英語水平和直接使用英語從事科研的能力。但是當時適合高等師范院校本科生使用的原版分子生物學教材很少,幾經篩選,本校最終將《InstantNotesinMolecularBiology》作為學生的教材。該書以24個專題的形式講述細胞與大分子,蛋白質和核酸的特點,染色體結構,DNA的復制、損傷修復和重組,基因表達調控,分子生物學常規技術,每個專題相對獨立,簡潔易懂,但是系統性和深度尚有欠缺,難以適應學生考研的需求,所以在教學中,教師需要補充大量內容,因此無論教還是學,這本教材在使用中的缺陷都比較明顯。鑒于此,自2009年起,本院選擇了《現代分子生物學》作為教材,首先考慮該書由著名學者朱玉賢等編寫,是“十一五”國家級規劃教材,其次該書也是多所學校分子生物學考研復習的推薦參考書。該書在編排上分11章,從染色體與DNA,生物信息的傳遞,分子生物學方法,基因表達調控,疾病與人類健康,基因與發育,基因組與比較基因組學等方面介紹分子生物學基礎理論和技術,在教學中,結合學生的實際情況,筆者并未完全按照該書的內容講授,有些與生物化學、細胞生物學重疊的內容采用略講方式,而有些內容則在教學中進行了補充或刪減,例如:本教材中DNA修復和轉座部分的內容薄弱,脈絡不清晰,筆者主要依據《基因的分子生物學》進行了補充,而該書中一些與分子生物學主線關聯不緊密的部分,則進行了刪減,2012年,本校在多年教學經驗積累的基礎上,結合本科生的特點,出版了《普通分子生物學》一書,以易教易學作為編書的出發點,參考了多部目前國內外主流的分子生物學教材,構建了一個重在基礎、兼顧前沿、簡潔明了的體系,全書分6章,介紹了DNA的結構和復制,RNA的結構和轉錄,蛋白質的生物合成,基因表達的調控,分子生物學研究方法。該書在結構上分為三個模塊,即基因組的維持、基因組的表達和調控、分子生物學技術,方便學生對學科體系的整體認識。
課程內容的優化分子生物學是從生物化學分化延伸出來的一門獨立的學科,一些內容和生物化學有較多的聯系或重疊。但是分子生物學有自身的學科特點,突出對生命現象分子本質的解析。由于本校生物專業的“分子生物學”課程是在“生物化學”之后開設的,在課程教學中,任課教師通過討論,對教學內容進行了分析,確定了兩門課的側重內容,在注意系統性的前提下,著重講解教材的重點與難點,例如:在“生物化學”中已經有較大的篇幅講述生物大分子的結構,在“分子生物學”課程中將略講,教師在講解復制、轉錄和翻譯等過程分子機制時,以溫故知新的方式,將基礎知識和基本概念進行要點概括,借此為下一步的教學做鋪墊,并檢測學生的背景知識掌握情況,這種教學方法不僅得到了學生的廣泛好評,而且使學科特點在教學中更加突出,專業課教學學時分配更加合理,起到了引導學生關注專業基礎知識關聯性的作用。
課程設置的調整鑒于本校生物專業學生普遍有考研的需求,學生對“分子生物學”的教學要求高,希望能更貼近考研的要求,所以在2010年的培養方案中,分子生物學采取了分級、分段開設的方法,在大三面向所有專業開設的“分子生物學”,教學重點放在系統性和基礎性上;在大四以選修課的形式開設的“高級分子生物學”,旨在通過教學促進學生提高專業基礎理論的綜合能力,在學科的深度和廣度上做進一步的擴展,不僅補充了最新的國內外分子生物學前沿和熱點內容,而且選擇一些重點科研院所的考研真題進行剖析,引導學生完成拓展和提高。調查顯示,學生普遍贊同這一課程改革方式。
課程實踐環節與理論環節的有效銜接
實踐教學是“分子生物學”課程的重要部分,但是由于條件所限,目前本校生物專業的“分子生物學”課程僅開設了理論課,實驗課尚未開設。為解決這一問題,在理論教學中通過對教學內容的分析,盡最大可能的將基礎理論的講授和分子生物學基礎實驗相結合,堅持既要使教學沿著課程的主線進行,又要努力使實驗技術的介紹與理論課教學合理的銜接的原則,一定程度上彌補了實驗教學的不足,旨在通過課堂教學,使理論和實驗教學融為一個有機的整體,一些代表性的分子生物學技術的原理和方法按照表1所示的安排在基礎理論部分的講解中進行了介紹。作為任課教師,要使課堂教學精彩,還應深入科研第一線,這樣才能利用科研和生產實踐中的例子豐富課堂教學內容。[1]尤其是分子生物學這樣更新快的學科,教師必須了解和準確把握學科發展方向和前沿熱點,將自身科研實踐中的經驗、體會和感悟傳遞給學生,激發學生的對科學研究的熱情,調動學生學習積極性。值得注意的是,專業課教學要充分發揮學生在學習過程中的主體作用,努力提高他們的分析能力、綜合能力和創新能力,引導學生將理論知識和實驗技術內容有效的融合,在教學中采用了一些方法來激發學生的學習興趣和主動性,例如:每節課之后有要點回顧和知識鏈接提示,留給學生較為寬松的時間進行復習和延伸學習;設置一些與本節課內容有關的基礎題、提高題、實驗分析題,安排學生課下自行選擇完成,以便學生檢測學習掌握的情況,及時將知識梳理歸納,增加了學習過程的開放性和自主性。
教學模式的探索和實踐
雙語教學作為一種的新的教學模式,順應了國家培養復合型人才的要求,也是考評學校教學質量和水平的一個重要指標。[2]2005年本校生物專業的“分子生物學”課程作為第一批教學模式改革的課程,率先采用了雙語教學形式授課,一方面是出于本科教學評估的要求,另一方面也是專業課教學模式的一種嘗試和探索。從2005至2008年的實踐和學生反饋意見上看,雙語教學作為教學改革的一種探索是值得肯定的,調查顯示,92%的學生認同和贊成雙語教學,認為通過使用原版英文教材和全英文課件,感覺學習“分子生物學”并沒有開課前想象中的那么困難,通過學習,理解和掌握了學科知識體系,專業英文的閱讀能力得到較大的提高,對專業詞匯有一定的積累,很有成就感,對這門課更有興趣了。從任課教師的反饋意見上看,由于難以找到合適的教材,所以在備課上需要下更大的力氣,充實教學內容,不少教師在教學中信心不足,擔心由于缺乏專業英文口語訓練,造成專業術語的發音錯誤等問題。所以實際上,本校生物專業分子生物學開設的動因主要來自學校本科教學評估的要求。
分子生物學方法范文5
關鍵詞:分子生物學;分子影像學;醫師;學習
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)41-0186-02
分子生物學的誕生拓展了人們對于疾病的認識,分子生物學的研究內容涉及到生命的本質,它的出現對生命科學有著巨大的沖擊,尤其是對醫學有著重要的影響[1,2]?,F代醫學條件下,從分子水平認識疾病并尋找對策已成為醫學發展的重要途徑之一。分子生物學的方法和技術被廣泛的應用于影像醫學的基礎和臨床研究中,與之交叉產生的新興學科――分子影像學,已然成為影像醫學的前沿與熱點[3,4],學習和利用分子生物學的知識對于廣大醫生,特別是影像科醫生來說有重要的意義,有助于我們了解行業研究的前沿和熱點,提高科學研究和臨床診療水平。然而廣大醫生,特別是影像科醫師在實際工作中常常面臨知識缺乏或老化的問題,原來掌握的理論和技能在疾病診斷、發病機制的研究、療效的跟蹤和評估等方面越來越受到制約。因此,隨著分子影像學的出現和醫學分子生物學的交叉與發展,今后的影像臨床和科研中要求影像醫師能夠掌握與其工作相關的理論知識和技能,從而有效地為臨床工作及科學研究服務。
一、分子生物學在影像醫學發展中的意義
近20年來,分子生物學在理論和應用上都取得了重要進展,其理論與技術已滲透到生命科學的諸多領域,而影像醫學與其結合產生的新型學科――分子影像學更是走在影像醫學發展的最前沿。分子影像學的出現和發展將從根本上改變未來的醫學模式,引領整個醫學影像學發展的方向[5]。與傳統的影像診斷學不同,分子影像學借助于分子探針應用醫學影像成像設備非侵入性地對活體的生理病理過程進行觀察,其優點是在器官或組織結構的形態變化之前,從分子水平進行定量或定性的可視化觀察[6]。例如通過標記腫瘤產生過程的關鍵分子然后進行影像學檢查,既可以顯示出腫瘤發生發展過程中的解剖改變,也可以追蹤觀察疾病發生、發展過程中的病理生理變化,有助于疾病的早期明確診斷和發生機制等的研究。在藥物開發和作用機制研究中,通過標記藥物本身或者其作用靶點可以直接顯示藥物在體內的變化或靶點的改變,從而為藥物的篩選和作用機制的研究提供直觀的實驗依據。分子影像學技術不僅為生命科學相關的基礎研究提供了重要方法,而且也在臨床研究和轉化醫學等領域中發揮重要的作用[7]。在未來的個體化醫學模式中,分子成像技術可能會同時融合疾病的分子診斷和治療跟蹤系統,在早期診斷疾病的同時進行治療并跟蹤其治療后的變化,從而實現疾病診療的一體化。
二、影像醫師學習分子生物學知識的必要性
分子影像學是分子生物學和醫學影像技術相結合的產物,分子影像學利用現有的一些醫學影像技術,如核醫學、核磁共振和光學成像方法等,通過特異性的分子探針的設計和應用,能夠對人體內部的生理或病理過程中在分子水平上發生的變化進行在體成像,安全無創,可重復行強,在疾病的診斷、治療以及療效評價、發病機制等的方面發揮著不可估量的作用。分子影像學是一門新的交叉學科,作為影像醫師要想掌握并應用好,除了原有的影像學知識外,還要學習和掌握分子探針的制備原理和技術、信號通道及相關機制、腫瘤靶點的篩選和定位等相關知識和技術,而這些都屬于分子生物學的范疇。分子影像學使影像檢查從原來單純觀察解剖結構轉向功能性分析,從主觀診斷轉向客觀的定量分析,因此影像醫生必然要整合分子生物學、細胞生物學或合成化學等方面的知識,在研發分子探針、篩選基因靶點等方面不斷努力,借助于先進的影像學成像手段早期、直觀的顯示疾病的發生發展、治療效果及轉歸等,實現分子影像學的長遠發展。而且隨著相關技術的興起,分子影像學越來越注重對個體化表型差異的分析,這也為實現個性化醫療,即精準醫療,提供了重要的條件。未來,分子影像學將推進個體化治療的發展進程,例如許多腫瘤的診斷靶點,也可作為治療靶點,通過篩選關鍵靶點,定制對應的特異性分子探針,應用分子影像的個體化分析為病人“量身定做”最佳治療方案,并能予以跟蹤、評價,從而實現診斷治療的一體化??傊莆辗肿由飳W知識對提高影像科醫師綜合診療水平具有極大的指導意義。目前我國普通高等醫學院校都已開設了分子生物學課程及其相關的實驗教學,也有相應的規劃教材和實驗教材,因此畢業于醫學院的影像醫師大多具備了一定的醫學分子生物學知識基礎,但分子生物學的理論和技術不斷地更新,這就迫使影像醫師仍需要不斷地學習,以便了解分子生物學的最新進展。而對于沒有學校學習基礎的高年資醫師而言,分子生物學是個嶄新的領域,需在重新學習[8]。
三、影像醫師加強分子生物學知識學習的途徑
影像醫師應認識到加強分子生物學知識學習的重要性,并積極主動地加強分子生物學知識的學習。除了醫院、學科或科室有組織的進行學習外,更重要的方法還是自主學習,通過有效地繼續教育獲取必要的理論及技能。在繼續教育的過程中,影像醫師應根據自身的需要選擇學習的深度和廣度。如實際工作中需要對疾病的發病機制、藥物作用機制、療效評估等研究較多,還必須全面地學習醫學分子生物學的最新理論和相關技術,才能更好服務于實際工作中。影像醫師獲取分子生物學知識的途徑有很多:
1.全面系統的學習基礎知識。影像醫師應根據自身的基礎選擇相應的教科書或參考資料,可以優先選擇國家規劃教材,以便由淺入深的掌握分子生物學的理論,明晰各種常用名詞、術語,了解分子生物學涉及的研究領域。近年來大學的網絡公開課程建設日趨完善,還可以通過慕課等進行在線的視聽學習[9],有助于知識的理解與掌握。在有一定基礎的前提下,再通過專業雜志和文獻,了解最新的進展和研究動態。
2.明確方向,學習相關的專業技術。分子影像學的研究涉及到多個學科的知識,因此在學習中,影像醫師應明確自身的研究方向,有針對性的學習。應用互聯網學習操作簡單、便捷,易于被廣大醫生接受,而且其內容全面、檢索便捷等優勢也已在醫學繼續教育中發揮著不可替代的重要作用??梢酝ㄟ^維普、知網、同方等專業網站,有針對性的篩選文獻和資源進行學習。另外和可以進入到分子生物學的網站、論壇等進行瀏覽、搜索等,既能緊跟前沿動態,還可以與他人互動交流、進行討論。
3.注重學術交流與合作研究。參加專題學術講座或會議,尤其是國家級或國際性學術交流活動是十分必要的。通過學術交流,可以較快的了解分子生物學在影像醫學中的應用和最新動態,而且在交流過程中,可以與同行及專家進行直接的溝通,交流并獲得必要的指導和幫助[10]。在科學技術飛速發展的今天,單單依靠影像科醫師無法發展分子影像學,唯有與分子生物學等交叉學科的專家精誠合作,才能更好的推動分子影像學的發展和臨床應用。哈佛大學分子影像中心Weissleder教授曾指出影像醫師應該切實肩負起開展分子影像研究工作的任務,要與基礎學科相互溝通,發揮各自的優勢,協同合作。因此加強合作與交流能夠更好地解決分子影像學發展中所涉及的問題,有效的促進影像醫師分子生物學的學習和研究。
總之,分子生物學是目前公認的最具活力的醫學帶頭學科。分子影像學的出現是分子生物學的理論和技術推動影像醫學發展的直接表現。作為新時代的影像醫師,必須重視分子影像學的研究,學習和應用好與之相關的分子生物學等基礎知識和技術,才能適應現代醫學發展的需要,更好的服務于科研與臨床醫療工作。
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分子生物學方法范文6
關鍵詞:分子生物學實驗;教學改革;教學手段
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)37-0272-03
分子生物學課程是現代生物科學的前沿和交叉學科。分子生物學實驗是分子生物學研究的重要手段和組成部分,是分子生物學教學的有力補充,學好分子生物學實驗課程對于培養學生的動手能力,強化理論教學效果具有重要作用。分子生物學與其他學科的交叉也主要體現為分子生物學實驗技術的應用[1]。分子生物學實驗技術涉及很多現代生物技術中的核心技術,掌握分子生物學實驗技術已成為農學、林學、醫學、生物學等各學科的基本需要[2-5],因此各個高校一般都將分子生物學實驗課程作為生物類專業學生的專業基礎課,緊抓教學質量,以期培養出更適應社會需求的人才。我國也早在2007年1月,由教育部財政部下發了教高[2007]1號《關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》、教高[2007]2號《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》等相關文件,明確提出要高度重視實踐環節,提高學生實踐能力,加強實驗、實習等教學環節,著力培養學生創新精神和創新能力[6]。四川大學作為全國最早開設分子生物學實驗課程的學校之一,對該課程一直非常重視,每年投入大量的經費
改善實驗室的教學條件,為了適應新時代的需求,經過多年的教學實踐,分子生物學實驗課程也不斷在教學內容,教學方法、考核方式等方面進行大力的改革。
一、分子生物學實驗教學改革前現狀分析
(一)教學內容系統性、完整性不夠強
分子生物學實驗課程改革前實驗教學內容多為驗證性實驗,如:植物基因組DNA、總RNA及質粒的提取、瓊脂糖凝膠電泳、目的基因的PCR擴增、目的基因的酶切及與載體的連接、感受態細胞的制備、重組子的轉化與鑒定等實驗,實驗內容雖然都是現代生物前沿基礎技術,而且具有一定的連貫性,但每次實驗都是單獨授課,學生只需按照步驟完成實驗即可。這樣授課的弊端就是學生上完課后并不能把理論知識與實驗技術有機結合,缺乏思考,遇到實際科研問題時不能運用所學技能解決,缺乏拓展性、創新性思維的訓練。
(二)教學手段簡單,學生學習積極性差,教學效果不明顯
改革前實驗課程采用的教學形式單一,很難調動學生學習的積極性。一般是教師確定實驗的目的和方案,實驗員準備好實驗所需試劑和儀器,學生只需在規定的時間內進行操作,完成實驗方案,上交實驗報告。這種程序化、被動式的教學導致學生對分子生物學實驗課程教學目的不明、學習興趣不高,產生學習上的倦怠心理。
分子生物實驗課程開設在本科二年級下學期,實驗操作中用到的儀器精密度較高,價格昂貴,實驗試劑加入的量均為微量級別,這與學生在此之前所做的實驗完全不同。雖然在上課時教師反復強調實驗的操作步驟和注意事項等方面,但很多細節學生不能及時掌握,實驗中容易出現試劑種類加錯,試劑加入量不準確或錯誤操作儀器等,導致實驗失敗甚至儀器損壞等問題。此外,實驗課程一般設置是每周一次或隔周一次,學生不能經常練習,鞏固加深實驗技術,有些知識剛學會,還沒完全掌握,到下一次實驗時已記不清如何操作,導致教學效果不明顯。
(三)考核方式相對單一,不能全面反映學生學習的真實情況。
改革前該課程的學生學習成績的評定標準為課堂上實驗操作考核只占總成績的20%,考勤占10%,實驗報告占70%。但教師在對學生成績評定過程的研究中發現由于分子生物學實驗課程是生命科學學院全體學生的專業必修課,開設的班級多,每次課學生人數較多,課堂上老師并不能關注到每個學生,學生成績的評定主要還是根據實驗報告中結果的好壞與報告的質量來定,以至于學生中形成一種思維:只要實驗報告寫的頁數多,圖片精美,討論深刻就能得高分,實驗過程中操作是否規范,是否動作標準并不重要。這使得很多學生對實驗技術的學習流于應付,不能達到學習該課程的目的。
這些問題嚴重影響了分子生物學實驗課程的教學質量,也使得學生忽視實驗技能的提高,思維趨于懶惰,缺乏科研的自主性、創新性。分子生物學實驗課程作為一門實踐性的專業基礎學科,教師不只要注重學生動手能力的鍛煉,也要培養學生勤于思考的習慣和分析處理問題的能力。
二、分子生物學實驗教學改革方式
為了改變以上的缺點,改進教學模式,提升教學質量,提高學生學習的積極性、主動性和創造性,達到分子生物學實驗課程的學習目的,在學校及學院的支持下我院分子生物學實驗課程組對本門課程進行了全面改革,以學生為本,開發多樣化學習方式[7],學生由被動式學習轉為自主探究性學習[8],改進課程考核方式等。經過近兩年的試驗,效果明顯。實驗課程的主要改革內容如下:
(一)學校加強經費投入和師資力量建設,提高教師教學能力
四川大學生命科學學院歷來重視實驗中心的建設,目前分子生物學實驗室設備固定資產達到300多萬元,實驗教師均具有博士學位,教輔人員的學歷也在碩士研究生及以上。學院鼓勵教師積極參加國際、國內各種教學研討會,與全國的同行進行教學交流,學習其他兄弟院校的先進經驗,提高教學能力。此外,該課程每年還給教師配備了研究生助教,多人同時在課堂上進行指導,及時發現并糾正學生實驗操作中的錯誤,幫助其形成良好的實驗習慣,掌握正確的實驗操作方式。
(二)拍攝實驗操作視頻,便于學生課前課后反復學習
為了讓學生更清楚實驗操作的方式及儀器的正確使用方法,教師將分子生物學實驗中涉及的實驗內容和儀器使用按照模塊化的方式分別進行視頻拍攝,并結合多年教學經驗,在視頻中增加了學生實驗中易錯環節的提示,對初學者進行指導。學生在上課前就能清楚知道每個實驗的正確操作方法及注意事項,上課時有意識地加強學習,降低實驗失敗率,提高課程訓練效率。
(三)建立課程網站和虛擬實驗室,加強師生間及學生間的聯系,提高學習的積極性
為了有效整合教學資源,拓展教師的教學方式、教學空間,提升教學質量,提高學生的學習興趣和自主學習能力,培養學生的獨立能力及科研素質,加強師生之間的互動,使課程教學內容與教學活動完整呈現,我們建立了分子生物學實驗的課程網站,將實驗操作視頻、動畫、圖片、PPT等資料放置其上,供學生自由學習。此外,我們還注重師生間課后的聯系與互動,利用網絡平臺收集和批改學生作業,對學生學習中遇到的問題及時在網上作答,方便學生的學習,促進其對相關知識的理解與把握。
隨著社會新形勢的發展對人才要求的提高,傳統的實驗教學受課程開設的時間、地點、人力和財力等問題的限制,不能顯著提高教學質量,設計型和探究型實驗更難以開展。為解除此類限制課程教師還建立了虛擬實驗室,提供可操作的虛擬實驗儀器和試劑,學生既可通過實驗仿真平臺動手操作,又可自己設計實驗,利于培養學生的實驗設計能力,分析解決問題的能力,科學探究精神和創新意識,學生對于科學知識的學習、探究、運用更有自主性[9,10]。
(四)重視實驗內容的系統性,提高大學生的創新能力
教學內容上整合原有的分子生物學課堂小實驗,創建系統分子生物學綜合大實驗[11],給定選擇題目后由學生自行選擇并設計綜合大實驗流程。第一次上課教師只需要講解進入實驗室的要求與注意事項,給定幾個備選大實驗題目,提供模塊化實驗視頻,由學生課后學習視頻,自行選擇題目并設計大實驗流程。第二次課程為實驗設計的展示,學生分別用PPT展示、講解自己的設計,由其他同學對其設計的流程進行提問,討論其設計是否合理,是否能繼續優化,最后確定最終流程。第三次課程開始動手能力的培養,是前期課程知識的應用與實踐。對于實驗中出現的問題,首先要學生自己設法提出解決方案,并于實驗完成后師生共同討論實驗中的得失與感悟。實驗內容的系統化后整個過程學生都參與其中,將學到的理論知識運用到實際的科研問題中,充分強調學生在實驗中的主體地位,不僅使學生養成總結和反思的習慣,也大大提高學生的創新能力。因此,綜合大實驗能夠充分挖掘學生的潛能,對培養學生獨立思考能力,實驗動手能力以及解決實際問題的能力具有重要的意義。
(五)加強課程考核方式改革,提高學習積極性,科學檢驗學習效果
實驗課程中提高學生的主動性和積極性,不僅需要教學內容和手段的提高,還要有科學合理的考核方式的配合[12]。為了充分檢驗學生的學習效果,改變學生“輕操作重報告”的觀念,避免出現“高分低能”的現象,我們將課程考核方式變為:實驗流程設計占總成績的30%,實驗操作占40%,實驗結果占10%,實驗報告占20%。實驗流程的設計充分考核了學生對實驗目的,原理等的認識及對整個課程系統性的把握,能正確地將分子生物學實驗涉及的方法有機結合,真正達到課前自學的目的。這部分內容是作為作業在第二次上課討論各自的實驗設計前上交,教師及時評定成績。討論后學生便清楚自己所獲得的分數,督促其后續工作認真努力,也有利于教師及時了解學生自學情況和對實驗整體的把握情況,可以有針對性地對學生進行輔導。
在實驗操作課程中,由于學生在課余時間自學教學視頻,因此在課堂上教師的主要角色由知識的傳授者轉變為實驗操作過程的監督者,實驗的講授時間縮短,有針對性地增加實驗技能的指導時間。為了公平評價每個學生,在實驗中教師為學生準備了胸牌,上面清楚地記錄了每個學生的姓名及學號,方便教師監督其操作過程是否符合規范,及時糾正錯誤。該過程成績由于在總成績中所占比例較重,激發了學生在課前的學習熱情,提高了學習效果。
在實驗完成后,分子生物學實驗課程還增設了實驗內容相關問題的討論和搶答環節,鼓勵學生積極思考,提升了學習的趣味性,鞏固學習效果。
三、分子生物學實驗教學改革效果
經過兩屆學生的實驗教學,分子生物學實驗教師對兩個年級349名學生進行了調查,學生的實驗技能與實驗素質普遍提高,科研能力明顯增強。學生普遍認為新的課程形式更能調動其實驗積極性,鍛煉其科研思維能力,提高實驗操作的動手能力,并改變其“做的好不如寫的好”的錯誤觀念,全面客觀體現學生的學習效果,學生在課程中收獲較多。
四、結束語
高等教育肩負著培養數以萬計的高素質專門人才和一大批拔尖創新人才的重要使命。提高高等教育質量,既是高等教育自身發展規律的需要,也是辦好讓人民滿意的高等教育、提高學生就業能力和創業能力的需要,更是建設創新型國家,構建社會主義和諧社會的需要。分子生物學發展迅速,為了培養高素質人才,適應社會需求,實驗課程的教學方法應不斷更新。改革是一個需要不斷摸索與改進的過程,希望在此基礎上我們不斷總結工作中的得失,開創新的方法,培養更多具備創新精神、科學思維及實踐動手能力的人才。
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