发布时间:2023-03-17 18:04:12
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的生物学机制论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
1.1材料来源经过严格筛选的人手掌肌腱45根,男35根,女10根,供者平均年龄为(55±3)岁,由中国人民第401医院提供.肌腱经过-80℃深低温冷冻7周后随机分成A、B、C组共3组。
1.2研究方法A组肌腱在干冰环境下行3.5kGy高能电子束照射10次,总辐射剂量为35kGy.B组在干冰环境下行3.5kGy的γ射线照射,共10次,总辐射剂量为35kGy.C组肌腱只在干冰环境下保存.
1.3组织学观察对各组肌腱分别行苏木精G伊红(HE)染色和胶原纤维经典VG染色,观察组织形态学改变.
1.4羟脯氨酸(Hyp)含量检测采用高效液相色谱法分别检测各组肌腱Hyp的含量.
2结果
2.1组织学观察C组肌腱染色均匀,纤维排列规整紧密,肌腱细胞沿纤维走行排列.A组肌腱染色仍较均匀,纤维排列欠规整,纤维之间出现缝隙,肌腱细胞沿纤维走行排列.B组肌腱染色不均匀,纤维排列杂乱,大部分出现断裂,纤维之间缝隙更大更明显.
2.2各组Hyp含量比较A、B、C组肌腱Hyp含量分别为2.809±0.353、3.20±0.376及2.52±0.331.B组Hyp含量明显高于C、A组(F=16.32,q=4.60、8.05,P<0.05),A组Hyp含量与C比较差异无显著性(P>0.05).
3讨论
随着同种异体移植物在骨关节修复重建中使用的逐渐增多,对移植物不同消毒灭菌方法的研究也越来越多,同时对于各种消毒灭菌方法的灭菌效果和安全性也逐渐引起了人们的重视.采用γ射线照射对异体移植物进行消毒灭菌被认为是一种简单实用的消毒方法.但有充分证据表明,超过20kGy的大剂量γ射线照射则会造成肌腱结构特性的改变.生物材料对γ射线照射存在剂量依赖性,由于对组织结构的破坏,生物材料的力学性能随照射剂量的改变而改变.BALSLY等研究显示,照射剂量≥25kGy时,移植物的生物力学强度随着照射剂量增大明显降低.RAPPE等[对前交叉韧带重建术后6个月的病人进行随访显示,使用照射肌腱的病人手术失败率明显增高.FIDELER等分别以人和山羊髌腱G骨为研究对象,用γ射线照射,发现照射组肌腱生物力学性能显著下降.
HOBURG等研究显示,大剂量电子束分次照射与不照射比较,不会降低异体移植物生物力学特性,而单次大剂量电子束照射或者单次大剂量γ射线照射会显著降低其生物力学特性.电子束除了具有γ射线照射优点外,其达到相同灭菌效果时在经济上更加节约.与γ射线照射比较,其穿透性仅在照射高密度或厚度超过50mm的组织时才降低.因此,在应用于软组织移植物特别是ACL重建时,这一缺点可忽略.虽然与γ射线相比较,电子束照射肌腱可维持更好的生物力学特性,但其大剂量(>30kGy)照射与非照射组织生物力学特性比较仍显著降低.KAMINSKY等对25~100kGy电子束照射BPTB移植物灭菌进行评估,且与非照射组进行了比较,发现其结构性能降低20%左右.总之,大剂量电子束对异体移植物分次照射不会降低其生物力学特性已经被国内外认可,但是其具体的机制仍然不明.肌腱主要由Ⅰ型和Ⅱ型胶原组成.胶原纤维表面镶嵌着胶原蛋白分子,胶原蛋白分子将纤维之间以及纤维与胞外基质连接起来,形成稳定的分子结构,该结构为肌腱提供强大机械力学性能.Hyp是胶原蛋白的特异性氨基酸,大部分Hyp都存在于胶原中,其含量约占胶原氨基酸含量的13%.因此,通过检测肌腱组织中Hyp的含量,就能反映肌腱中胶原蛋白含量,间接反映肌腱结构的变化.
论文关键词:南华松叶蜂,生物学习性,防治
南华松叶蜂 Diprion nanhuaensisxiao 从1989年发现以来,在平坝华山松种子园发生局部性为害。为确保1800余亩种子园的华山松健壮生长,对该虫进行了观察及防治试验,现将1989年至2006年近20年观察结果初报如下:
一、形态特征
成虫:雌虫体长8.5-10.8毫米,翅展20-22毫米,体粗壮黑色,头部黑色具刻点,触角22节,鞭节由2.0个小节组成,呈锯齿状,渐向端部尖细,单眼黑色有光泽,中胸盾片具刻点,有一对犁板黑色斑,小盾片黑色亦具刻点。中胸盾片前两侧下方,底部前自后头,后至前翅肩角下,前足基本处为黄白色,腹部1-2节背,腹板及节3腹节腹板黄白色,前足基节、胫节、中足胫节端部及后足转节色淡,其它部分均黑色。
雄虫:体长5.8-6.2毫米,翅展15-16毫米生物论文,体狭小黑色,触角22节,鞭节由20个小节组成,端部第3节至基部第二节呈双栉齿状,内栉齿短,外栉齿长。
卵:长园筒形,长1.5毫米,宽0.5毫米,初产时乳白色,待孵化前色深。
幼虫:初孵幼虫头黄褐色,胴部灰白色,头大于体宽,二龄幼虫头褐色,胴部灰白色,头与体等宽至体宽大于头宽,三龄幼虫头黑色,胸足第一、二节基半部及三、四节褐色,其余部分灰白色,背线、气门上线褐色明显,体表有褐色刺毛,四至五龄幼虫,第二、三胸节由4个小环节组成,且第一小环节均为黑色,肛节背板前半部黑色,背线及气门上线黑色。(见表1)
表1 各龄幼虫体长及头宽
虫龄
体长(mm)
头宽(mm)
幅度
平均
幅度
平均
1
2.1-4.2
3.1
0.5-0.6
0.55
2
4.0-12.0
8.0
0.7-0.8
0.75
3
10.0-16.0
13.0
1.2-1.4
1.30
4
14.0-24.0
19.0
1.5-1.7
1.60
5
23.0-26.0
24.5
摘要:以我国1999~2009年运动人体科学专业硕士学位论文为研究样本,从论文选题、研究对象、研究方法、论文研究成果的应用价值等方面进行分析,总结我国运动人体科学专业硕士学位论文的特点和变化趋势。结果显示:随着招生规模的扩大,运动人体科学专业的硕士学位论文选题应用基础性研究较多,纯基础研究和开发性研究相对较少,选题创新性不够,出现选题重复和与运动实践脱节的现象;论文的研究对象,大多以动物为主,而以人体的相对较少;论文研究方法以实验法和定量分析法为主;论文研究成果应用于竞技体育领域相对较多,应用于大众运动健身及学校体育的相对较少。
关键词:体育文献计量;运动人体科学;硕士研究生学位论文;中国
中图分类号:G804文献标识码:A文章编号:1006-7116(2010)11-0111-04
Analysis of theses written for a Master of Science degree in the human movement science specialty between 1999 and 2009 in China
LIN Hua,XIA Xue
(School of Physical Education,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China)
Abstract: By basing their research specimens on theses written for a Master of Science degree in the human movement science specialty between 1999 and 2009 in China, the authors analyzed these theses in terms of thesis topic selection, thesis research subjects, thesis research methods, and application value of thesis research achievements, summed up the characteristics and changing trend of these theses, and revealed the following findings: with the expansion of the scale of recruitment of graduate students studying for a Master of Science degree, in the selection of thesis topics written for a Master of Science degree in the human movement science specialty, there were more fundamental application researches than pure fundamental researches and developing researches, and there were signs of inadequate novelty of topic selection, repeated topic selection, and deviation of topic selection from sports practice; the thesis research subjects are mainly animals, seldom the human body; the thesis research methods were mainly experimental methods and quantitative methods; more thesis research achievements were applied to the competitive sport area than to mass sports fitness and scholastic physical education.
Key words: sports bibliometrics;human movement science;thesis written for a Master of Science degree;China
学位论文在某种程度上能够集中反映某个领域的热点问题和研究现状,是衡量研究生学习、科研能力和培养质量的重要指标。本文以运动人体科学专业硕士研究生学位论文为研究对象,以中国知网“中国优秀硕士学位论文全文数据库”为检索数据源,检索项为学科专业名称,检索词为运动人体科学,检索范围从1999~2010年,匹配条件为精确,截止2010年5月12日,由此获得963个检索结果,其中通过筛选剔除与本研究不相关的学位论文35篇,最后将928篇运动人体科学专业全日制硕士毕业学位论文作为本文研究对象。
运动人体科学是体育科学研究内容的一部分,是研究人体从事体育活动过程中人体变化规律的科学,包括运动生理学、运动医学、运动生物化学、运动解剖学、运动生物力学、运动心理学等,基本属于自然科学的研究范畴[1]。根据体育科研成果的性质可将体育科学研究分为基础性研究、应用性研究和开发性研究3类[2]。其中基础性研究又可分为纯基础研究和应用基础研究两类,而应用性研究和开发性研究又常被归为一类,以“应用研究”统称[3]。
1硕士学位论文选题
选题是科学研究工作的第一步,也是最重要的一步。英国著名科学家贝尔纳[4]曾指出:“课题的形成和选择,无论作为外部的经济技术要求,或作为科学本身的要求,都是研究工作中最复杂的一个阶段。一般来说,提出课题比解决问题更困难。”因此,硕士研究生学位论文的选题具有重要的意义。
2002年以前硕士研究生学位论文大多是以生物学传统的动物实验、生理生化指标测定、技术动作分析等微观实验研究为主,而近些年硕士研究生学位论文逐渐采用一些新技术手段,如蛋白质组技术、基因芯片技术、激光共聚焦技术等,在运动性心脏、骨骼肌以及运动性疲劳方面的研究也有所突破,从传统的生物学研究向多层次、全方位开展跨学科研究,以系统整体观点来综合宏观和微观研究,依托基础性研究突出应用研究。
由表1可以看出,运动人体科学专业硕士研究生学位论文选题,应用基础性研究论文有509篇,占54.85%,应用性研究论文次之,有327篇,占总数的35.24%,而开发性研究和纯基础性研究论文数仅占8.19%和1.72%。
结果显示,纯基础性研究和开发性研究选题较少,虽说运动人体科学隶属于自然科学范畴,具有应用基础性研究课题的属性,但其本身还是存在着基础研究-应用研究-开发研究的内在结构,只有各研究类型均衡发展,才能够有效促进整个学科研究的进步。因此,在研究生学位论文这个特殊科研群体中,应特别注重科学研究的均衡发展。
从运动人体科学专业硕士研究生学位论文的分析来看,研究内容丰富,选题方向多样,能够体现当前运动人体科学研究领域的新热点、新问题。运动生理学、运动解剖学、运动生物化学、运动生物力学、运动医学、体育保健学等传统研究方向的研究内容不断深化的同时,一些新型的研究方向也逐渐呈现在运动人体科学专业硕士学位论文中,如低氧训练的生物学基础、高原训练和运动员机能监控、人体功效学、生物力学研究及运动器材研发、体育工程学等。
2002年以前运动人体科学硕士学位论文研究集中,在骨骼肌生理、心血管机能、疲劳与恢复、营养、激素及内分泌、机能评定、免疫等方面,研究高原训练、代谢方面的论文分别有7篇和6篇[5],而现在硕士学位论文研究高原训练和代谢的增加到37篇和96篇。如今运动人体科学硕士学位论文在传统研究领域更加深入,同时还有些新的研究内容不断增加,如基因多态性与运动能力的关联性研究、纳米技术、蛋白质组学技术、中医保健以及运动人体科学网络教学平台的建立等。不过,近年一些研究如基于核磁共振的代谢组学方法、自由基生物学等生物工程技术已应用于运动人体中,但硕士学位论文中还甚少涉及。
运动人体科学是体育教育训练学和民族传统体育学的基础[6]。交叉和综合选题成为运动人体科学专业硕士学位论文中的普遍现象,不仅涉及到同级学科不同方向之间的交叉选题,还涉及到同级学科之间和跨学科之间的交叉选题,使研究课题具有更强的生命力。因此,运动人体科学研究生在进行论文选题时要拓宽研究视野,突破思维局限,敢于创新呈现更有价值的研究成果。
2硕士学位论文研究对象
研究对象是科研论文根据研究目的所选择和组成的客体,本文通过对928篇运动人体科学专业硕士研究生学位论文的梳理,发现以动物模型为研究对象的有409篇,占44.07%;以运动员为研究对象208篇,占22.41%;以军人、老年人、患病者等为研究对象的有104篇,占总数11.21%;以大学生为研究对象的有93篇,占10.02%;以少年儿童为研究对象有67篇,仅占总数的7.22%。
由此可见,运动人体科学专业的硕士学位论文以动物模型为研究对象最多,而以人体为研究对象的论文,选择的群体相对广泛,选择研究对象最多的是运动员,其次是大学生,少年儿童相对较少。
3硕士学位论文研究方法
一门科学的发展依赖于研究方法手段,而研究方法的发展有利于该科学的发展,运动人体科学是体育科学中一门重要的基础性学科,它的发展直接影响着体育科学研究的进程,作为体育科学的一个分支学科,它的发展同研究方法手段发展也是分不开的[7]。从本文分析的硕士学位论文看,大部分论文能够从多层次、多角度、多学科的范围研究问题,采用的研究方法有文献资料法、调查法、实验法、访谈法、测量法等,采用最多的是实验法,这也符合运动人体科学专业的研究特点。而与体育人文社会学专业学位论文多采用文献资料法,调查法等[8]不同的是运动人体科学论文的研究习惯以实验为基础,以客观量化的数理统计为依据,以观察法、访谈法、文献资料法为辅助研究手段进行多种方法综合运用的研究。
从质与量的角度可将研究方法分为比较、归纳、分类等的定性分析法,数理统计的定量分析法及运用数理统计而仍以定性方法研究的半定量分析法。在本研究中发现,运用定量分析法研究的学位论文占总数的63.79%,定性分析法研究占13.69%,半定量分析法研究占22.52%。其中运动生物力学、运动生物化学、体育测量与评价研究采用定量分析法的分别占82.27%、80.53%、70.15%。结果充分体现研究论文多以定量数据分析为主。
4硕士学位论文的应用价值
动物实验在生命科学、医学等研究中越来越显示出它的巨大作用,也成为生物学、医学的一门主要研究方法,是探讨生命奥秘、人类疾病机制及治疗等不可缺少的手段。运动人体科学与生物学、医学一样,同属于自然科学的分支学科。单从研究对象选择可以看出,运动人体科学专业硕士学位论文多以动物实验为主,大多数运动机制是在动物实验中实现的。近年来,随着基因技术的日益发展,各种基因表达形式也逐渐成为运动人体科学研究的热点。
研究动物的优点在于动物具有广泛的遗传基础,个体差异较大,在模拟人体运动的某些研究中是比较有用的,其实验结果也带有一般性和普遍性,尤其在选择一些诱发性动物模型时,能够在短期内复制出大量模型,并能严格控制各种条件,使复制出的模型运用于不同研究目的要求,具有一定的代表性。如能正确的掌握和运用动物实验方法,可使实验者节省人力、物力和时间,同时还能获得可靠的实验结果,减少研究的盲目性。但动物实验同时存在着很多缺陷。运动人体科学毕竟是要研究人运动的一些机能机制,动物的发生发展过程、运动特征及环境与所效仿的人类运动还存在不同程度的差异。在体育领域中,从实用价值角度看,人体实验的研究更能直接说明问题。
纵观运动人体科学专业硕士学位论文的发展,根据科学研究的目的、任务和需要,运动人体科学硕士学位论文研究成果应多从研究人类运动的角度出发,将基础理论研究合理运用到运动实践中。
除了以动物模型为实验对象外的519篇论文中,研究成果与竞技体育有关的论文230篇,其中基础性研究63篇,应用性研究119篇,开发性研究48篇,主要研究运动员身体机能评定与训练监控,运动员身体恢复的手段和方法、新技术、特殊仪器应用于运动员训练等。如低氧训练是当前运动训练研究的热点之一,在运动人体科学专业硕士学位论文中有40篇论文与低氧训练的机制及应用有关。
从多维角度思考,研究成果的“社会化”既是满足社会需要的程度,也是衡量体育科学研究社会价值的最好尺度[9],在运动人体科学领域,除服务于竞技体育研究范围外,在全民健身范围内,人类健康与健身运动领域也应得到重视,大众体育的发展,必将接受运动人体科学理论的指导,并将体育纳入“一级预防”的“预防医学”框架之中。在我国推出《全民健身计划纲要》的目的就是为了建立科学、文明、健康的生活方式,提高全民族的身体素质[10]。在运动人体科学硕士学位论文中与群众体育有关的研究有115篇,占总数的22.16%,主要研究包括不同运动方式对人体身体形态、机能及身体素质的研究,各种力学负荷对人体运动功能的影响,慢性病患者的运动健身指导方案,“现代文明病”的根治及抗衰老与体育运动保健的研究,人体体质健康状况及因素分析,不同人群运动健身的特点与方法,运动与营养膳食处方的指导等。
近年来我国的肥胖症患病率呈上升趋势,肥胖少年的增长比例更大,成为儿童时期一个重要的健康问题,儿童单纯性肥胖可作为高血压、高血脂、动脉粥样硬化、糖尿病等诱发因素之一。学校体育也成为现在体育科学研究的领域之一。学位论文的研究涉及到学校体育的有174篇,其中包括对学生的体质健康水平状况、儿童青少年生长发育状况、不同运动对学生生理机能评定、体育院校学生专项教学训练素质等。
5小结
运动人体科学是一门综合应用性很强的学科,通过对运动人体科学专业硕士学位论文的分析,发现运动人体科学专业研究生论文选题多以应用基础研究为主,纯基础研究及开发性研究比例相对较少,选题方向不均衡,但随着体育科学研究领域研究内容日益发展,创新性研究课题也将成为研究生学位论文的选题的必然趋势。
运动人体科学专业硕士学位论文的研究对象大多以动物模型为主导,继承自然科学研究传统的研究模式,但为了能更好在体育运动领域发挥运动人体科学研究的作用,直接采用人体实验将是运动人体科学应用于运动实践的突破点。在设计实验,采取合适的研究对象是科研论文成败的关键,在硕士论文研究中应重点考虑如何将人体实验与动物实验的优势相结合。
运动人体科学专业硕士研究生学位论文的研究方法,还是以传统的实验研究与定量分析法为主流验证结论,定性研究与定量研究相结合的多元综合方法应用将在今后运动人体领域科学研究稳步发展,移植更新更有效的研究方法必将成为体育领域科学研究的重点。
从运动人体科学专业硕士研究生学位论文整体分析来看,其学位论文的研究成果应用价值更多的还是局限在竞技体育范围内,应用于大众运动健身以及学校体育领域相对较少。
参考文献:
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关键词 本硕连读 创新能力 实践 改革
中图分类号:G643 文献标识码:A
二十一世纪是生命科学的世纪,随着生物技术产业化的迅猛发展,日益激烈的国际竞争对高素质生物产业创新型人才有强烈的需求。然而我国的生物技术领域的高端研究和生物技术产业还落后于发达国家,并且社会尚未形成良好的自主生物技术产业平台和应用型生物技术人才培养平台。西安理工大学研究生院针对生物技术专业本硕连读培养模式进行了深入细致的改革,旨在培养掌握较为广泛的生物科学基本知识和实验技术,具有良好的工程学基础,德智体等方面全面发展的理工结合、生物工程上下游结合、产学研结合的生物技术专业创新型人才。
1 提升对生物技术专业本硕连读培养规律的认识
生物技术专业本硕连读的培养目标是培养在生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才。一切问题的提出和解决源于实践,高水平的实践教学是学生掌握理论的重要手段,是培养具有创新能力、独立动手能力、提出问题和解决科学问题的有效载体①。
进入21世纪以来,在发展迅速、具有国际通用性、可比性强的生命科学领域对复合创新型生物学人才的竞争日趋激烈,我国高等生物学教育要想在培养创新型人才的竞争中取得成功,必须加强基础理论教学、强化科研能力训练、重视实践能力培养、鼓励创新,拓展学生个性发展空间,培养一批基础知识扎实,创新意识强,动手能力突出,团队精神兼备的优秀人才。通过对生物技术专业本硕连读培养模式的深入改革,进行深入持久的教学革新,以探索出一条培养生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才的有效途径。
2 准确定位生物技术专业本硕连读的培养目标
根据学校建设以工为主、多学科协调发展、特色鲜明的国内一流教学研究型大学的奋斗目标,“治学严谨、管理严格、教育质量高”的教学传统,学校依托生物技术专业理工复合特点,确立了生物技术专业本硕连读人才的应用型、复合型培养理念,以“统一基础、分段实施、分流培养、本硕贯通”培养生物技术专业本硕连读创新人才。注重培养具有扎实的现代生命科学理论基础与工程基础知识、熟练的实验操作技能、知识面宽广的高级专业人才,这和传统生物学理科相比有较强的数学、物理、工程基础和应用能力,和传统生物类工科相比有较强的生物学基础和现代生物学专业知识,充分体现了生物技术上下游的结合。并且在培养过程中强化研究型、应用型教学,以科研促进学习,注重能力培养,培养创新型人才。
3 深化课程改革,构建新型生物技术专业本硕连读教学体系
为实现以上培养目标,必须在教学内容、教学方法、管理体制、培养方向等诸多环节进行深入和持续的改革,构建“规范化、分层次、综合型、开放式”的理论教学与实验教学体系,融合科研与教学内容,实施多种形式的实践教学模式,拓展学生个性发展空间。
3.1 优化课程设置
设置课程体系必须坚持学科交叉融合、文理工渗透,而每门课程体系中,突出重点内容,精简陈旧的内容与重复内容、削枝强干,留给学生自我学习的空间,并通过国内外优秀教材选用和特色教材建设,实现教学内容的整合、集成和充实,不断将学科发展的前沿性课题融入教学。
学校将专业基础课分为必修课、指导性选修课和其他选修课模块,即植物生物学、动物生物学、微生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术等必修课,以及生物学思想及概念、生理学、生物统计等指导性选修课和生物学前沿、发育生物学、生物进化等其他选修课程,既及时地将生命科学及生物技术的最新进展介绍给大家,充分激发学生学习生命科学及生物技术的积极性,也为学生打下坚实的理论基础。
3.2 深化课程体系与内容的改革
根据“加强基础,突出素质,注重能力,引导创新”的原则,构建生物产业技术实训平台课程、把握核心课程、放开选修课程,增加高水平的前沿理论及技术研讨课程,加强前沿学科和边缘交叉性学科知识的融合,将新兴学科知识引入课程体系,不断对教材进行修订,如普通生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术、动物生物学、植物生物学等,努力将一些新概念和新技术及时体现在教材中。
3.3 加强实践教学,构建优化实验教学体系
培养具有创新精神和实践能力强的高素质人才,必须在现有三个层次递进式教学模式的基础上,减少验证性、重复性实验,增加综合性和设计性实验教学内容,删除繁复、陈旧的实验内容,增加应用性强的实验内容。通过实验内容的合理安排,使不同层次实验内容融会贯通,形成科学性强、联系性紧密的模块式实验教学体系②。同时重点利用综合实习、选修实习及毕业实习等阶段以自愿选择的方式,在小型生物产业平台上对学生进行生物产业专向应用性技术的强化培训。
(1)增加实践教学与理论教学的学时比,加强实践技能与科学思维训练。生物技术专业本硕连读设置的实验课为7~10门(5门选修课),理论教学的学时数与必修课的实践教学学时(包括课内实验、综合实习、科研训练)之比为1:1.5,实验课独立开设。以提高学生实验动手能力、实践创新能力,同时增强学生理论与实践结合的能力,使学生知识、能力和素质得到协调发展。
(2)加强综合与创新实验的比例,有利于综合能力的培养。生物技术专业本硕连读实验教学分为基础生物学实验、专业实验、综合实习、生产实践、毕业论文等5个层次,各层次相互衔接、内容递进,实验项目的设置突出综合性和创新性,分阶段提高学生的专业技能和创新能力。
基础生物学实验以基本技能训练为主线,引入现代技术方法改进验证性实验,培养基本实验技能,同时综合型、设计型实验比例不低于35%;专业实验主要培养学生专业综合能力,综合型、设计型实验比例为50~70%;综合创新能力训练,是通过综合实习环节,围绕现代生物科学的前沿进展,全部设置综合型、设计型实验实习内容,学生可自选项目进行实验,培养学生独立分析问题和解决问题的能力;生产实践是在第7学期,把学生派到相关生物技术企业,在研发或生物技术产业化相关岗位上进行顶岗实习;在毕业论文环节中,学生自愿选择学科,依托教师的科研项目,设立毕业论文题目。
在整个的实践教学体系中,各个层次实验教学内容合理安排,加大综合型、设计型实验比例,引导鼓励学生的创新思维,培养学生独立设计实验的能力,并以学生为主体,教师为主导,尽可能把静态的内容转变为动态的实验,注重实验过程与实验结果的有机联系,提高学生分析问题和解决问题的能力。
(3)融会贯通实验课与理论课内容,提高教学水平和效率。在实验教学方面,将必修和选修相结合,将现代生物技术作为全体学生的必修实验模块;动物生理、植物生理、微生物、环境生物学及生态学的实验内容设为学生的选修实验模块。进一步加强学生基础实验能力,在更大程度上满足了个性化培养的需求,同时还将实验教学与理论教学之间合理衔接,实验课与理论课内容融会贯通,有效地避免生物类课程多年形成的“繁、窄、旧”甚至重复的现象,使学生创新能力的培养和科研训练有了较强的时间保证。
4 加强双师型“三高”师资队伍建设,提高人才培养水平
生物技术专业本硕连读培养体系以师资队伍建设为关键,以教育质量为生命线,兼顾优势,求特色、求发展。在师资队伍建设过程中,以培养中青年学科带头人和“双师型”教师为重点,引进与培养相结合,形成激励竞争机制,已经建立一支政治思想过硬、业务素质精良、具有创新能力和诚信人格品质的高学历、高职称、高水平、结构合理的高素质教师队伍,造就一批教育教学能力强、学识素养高、精通现代生物技术的高素质、复合型教师队伍。通过高效的管理体制和运行机制,确保人才培养方案的实施和人才培养目标的实现;加强教学建设和管理,突出教师教学、科研和产业化能力训练,以高素质的教师队伍,确保人才培养质量。
5 完善配套制度,加强科学有效的集约型管理
为保证生物技术专业本硕连读培养体系的顺利实施,学校制定了与之配套的教育管理办法,如培养过程中对本硕连读生实行双向流动、分流淘汰、自由选择专业方向的管理机制;依托生物技术的学科和研究优势,本硕贯通,并制定专门的奖学金条例、本硕连读条例、导师制条例等,为创新型人才的培养提供可靠的保障;加强实施课程教学质量评价制度和教育质量过程监控;革新选课管理办法、完善教学数据库;深化研究生开展集中开题、学位论文盲审工作制度等。
西安理工大学研究生院通过对生物技术专业本硕连读培养模式进行了一系列深入细致的改革措施,深入研究生物技术专业本硕连读的培养规律和培养目标、针对培养目标优化和平衡课程设置、革新生物技术专业本硕连读教学体系、完善配套制度等,着力提升生物技术专业本硕连读创新型人才的培养水平。
注释
关键词 医学微生物学 教学 实验课 设计性实验
中图分类号:G424 文献标识码:A
实验课可以进一步加深学生对理论课的知识的理解和记忆,也是提升学生观察能力、操作能力、思维能力、运用能力等智力因素的一个重要途径,也是培养学生创新能力和创新精神的一个重要手段。①因此,实验教学在知识、能力、素质的培养方面具有其它教学方式不可取代的重要地位和作用。然而,目前包括我校在内的大部分高校的医学微生物学实验教学大多为验证性实验,其基本模式是教师为学生准备好所有的实验材料,并按照预先制定好的实验程序安排学生机械地完成规定的实验内容。②这严重制约了学生的主动性和积极性,不利于学生创新能力和独立工作能力的培养,不利于学生个性的发展。因此,迫切需要在实验教学中引入能启发学生创造力的设计性综合实验。
设计性实验是指由学生自行设计实验方案,并在教师指导下加以实施的一种实验课教学模式。它将学生在已有的理论知识基础上,进一步有目的地获取新的知识,可调动学生的学习积极性、主动性,最终提高学生发现分析和解决问题的能力。③为提高实验课的教学质量,《普通高等学校本科教学工作水平评估方案(试行)》中明确了设计性实验的重要性和在整个课程中所占的比例。④本文分析本教研室今年来采用的设计性实验教学的实践活动,探讨了微生物设计性实验的教学模式、教学方法和教学组织形式。
1 本文的设计性实验教学的思想
近年来,在世界范围内发生了一些新型传染性疾病,如禽流感和猪流感病毒导致的人的感染、NDM-1超级耐药细菌的感染等,引发高度关注。为了激发学生的学习兴趣,我们将相关病原微生物的关键分子,如流感病毒血凝素和NDM-1金属- -内酰胺酶等的原核表达引入实验课中,并开展设计性实验教学研究探索。在学生完成基础实验的前提下,我们指导学生设计实验,表达上述关键分子;最后指导学生撰写论文,并模仿研究生答辩的方式进行总结汇报。我们希望在实验中引入受到广泛关注的新型病原微生物,并且采用临床医学生向往的分子生物学技术,以激发学生对医学微生物学的学习兴趣,提高学生的科研能力。在这一过程中,我们也尝试建立一套适合于培养我校临床医学专业的医学微生物学和实验课的教学体系。
2 设计性实验教学的实施方案
2.1 实验前的准备
我校的医学本科生课程中,生物化学、分子生物学和医学微生物学分别依次在第三个连续的学期开课。因此,在生物化学开课的学期,我们从32个实验班中选取所有课程总平均成绩相差在5分以内的6个班,随机将这6个班分成两组,每组三个班。其中一组为实验组,采用上述实验教学方法,另一组采用常规教学方法。通过年级的学习部向实验组学生发放相关资料,让学生初步了解实验课教学改革的思想,并建议学生在完成正常的课程学习后,重点学习分子生物学相关技术原理,如PCR及DNA琼脂糖凝胶电泳、质粒提取、DNA酶切及连接、感受态细胞制备、蛋白诱导表达、SDS-PAGE等,为下学期实验课中所需的分子生物学知识扎实的基础。
在开课前四周,利用课余时间,进一步向学生讲授上述技术原理,操作步骤及注意事项。并采用闭卷考的形式,检查学生对相关知识的掌握情况。最后,教师亲自操作,向学生演示上述实验技术的操作要领。
2.2 设计实验方案
在设计性实验开始的前8周里,我们规定学生在两周内,以《分子克隆实验指南》(第三版)为主要参考书目,并在CNKI或highwire等数据库中查阅一定量的文献,然后采用小组讨论的方式,完成具体实验方案的制定。然后由指导教师对实验方案提出修改意见,进行修改,在第8周末确定最终实验方案。
2.3 实验操作
从第9周开始,学生根据自己设计的实验方案,利用课余时间进入实验室开展实验。在此后的四周时间里,实验室全天对学生开放,为学生配备所需的实验材料、试剂、培养基和仪器等。在学生实验期间,安排教师全时段值班并陪同学生实验,解决学生在实验过程中遇到的问题,并确保实验室安全,以防出现事故。学生在实验过程中做实验记录,写实验报告。
2.4 实验论文的撰写及实验汇报
在实验前和实验中,分多次系统地向学生讲解论文写作的相关知识,首先讲解论文写作的意义、一般要求,然后用举例的方式,重点讲解摘要、前言、材料和方法、结果和讨论的格式和具体要求。在实验完成后,指导每个小组的学生完成论文写作,并帮助学生修改论文,在反复修改后,以小班为单位,要求各组将自己的论文以PPT报告的形式,按照研究生毕业答辩的要求进行交流,并择优在全班范围内进行交流。
3 教学方法的成果分析及问题总结
在多年的教学实践中,我们发现,虽然每个实验班在实验的过程中会遇到一些问题,但是经过四~五周的实验,每个实验小组最终都能完成实验方案的全部内容,并能独立完成论文写作和实验总结报告。通过认真分析学生的学术论文和总结汇报,并且最后比较实验班和非实验班的医学微生物学这门课程的期末考试成绩,我们认为,本教研室采用的设计性、创新实验取得了满意的效果,完全达到预期的目的。这种教学模式的成果主要表现在以下几个方面:
3.1 设计实验课对医学微生物学学习的促进作用
我们采用的是综合性实验,实验过程中需要用到多种分子生物学和基本的微生物学技术和操作,通过系统的训练,学生的实验操作能力明显得到提升。从实验考核(表1)来看(以2010级本科生为例),实验班高分段(>90分和80分~90分)人数和平均成绩明显高于非实验班。这表明与传统的实验教学模式相比,新实验教学模式在培养和提高学生的动手能力方面有较大的优势。在学生准备及实验过程中,针对实验方案所涉及的领域查阅一些相关资料,对相关病原微生物学的基本特性、致病机制等方面的内容有了进一步的熟悉和理解,从而丰富了微生物学知识体系。因此,值得一提的是,在实验班的期末考试的成绩(表2)也显著高于非实验班(以2010级本科生为例),这表明设计实验可以提高学生对医学微生物学课程学习的兴趣,增强了学生对微生物学知识的学习、理解和记忆的能力。
3.2 学生的科研能力得到提高
3.2.1 文献调研、论文写作能力得到了提高
由于在实验方案的准备及论文写作的过程中需要参考资料,每个实验小组都在网络数据库查阅了相关的文献,并查阅了相关的图书资料,因此,学生查阅文献的能力在这一过程中得到了有效的锻炼和提高。由于要求学生按照公开发表的学术论文的格式进行论文写作,而在这一过程中,学生必须认真总结自己的实验过程和实验数据,并对实验数据进行适当的分析和讨论,而且在论文写作过程中,需要反复按照老师的意见和建议进行修改,因此,在这一过程中不仅有效锻炼了学生的文字功夫,还使他们系统分析问题的能力得到了较大的提高。最后由于我们要求每个实验小组安排一名同学进行实验总结报告,在这一过程中,学生需要自己组织PPT多媒体文件,并进行汇报。
3.2.2 科研思维和实验技能得到了有效的训练
本实验需要用到较多的分子生物学技术,此外,还需要用到培养基配制、细菌分离培养及鉴定(蛋白表达宿主菌)、无菌操作技术、感受态细胞制备及发酵技术等微生物学技术。在开展实验前,学生必须首先理解相关的技术原理,然后将实验所需的多项实验技术组成一个有序、连贯的有机整体。这一过程的深度和广度是传统实验课的内容无法达到的。在规定内容实验课上,学生每次学到的是一项或几项实验技术,而在自主设计实验过程中,学生自主地组合并综合应用这些技术。在实验过程中,学生组成团队分工合作,密切配合,共同完成了实验,这培养了他们的团结合作精神。学生往往需要要进行1~2次的复复实践才能掌握这些技术,尤其是当出现问题时,实验重复的次数会增加。学生在老师的指点下,分析并解决问题,不仅掌握了技术本身,而且学会了分析并解决问题的科研思维能力。
3.3 教师的素质获得提高
首先,我们所采用的自主设计实验难度接近科研课题,教师必须具备较强的科研能力才能顺利完成该实验,因此对施教老师的素质和能力也提出了更高的要求。其次,教师需要自己开展预实验,并向学生讲述实验技术的原理、示范相关操作要领;再次,在制定实验方案的过程中,教师要在查阅相关文献资料的基础上,才能发现学生拟定的实验方案中存在的问题,这对促进教师的教学起到了积极作用。教师在于学生交流的过程中,自身的科研水平也得到了提高,更有利于实验教学工作,从而达到以教促学,以学促教,教学相长,共同发展的良性循环。
4 存在的问题及对策
为了完成自主设计实验,本教研室的教师付出了比传统教学实验更多的时间和精力,做出了更多的牺牲。首先,需要我们在上学期就要开始为该学期的实验设计进行提前宣传,做好准备。在自主设计实验的过程中,教师要利用业余时间为学生讲解相关病原微生物的各种知识、各个实验技术的原理和操作注意事项。在指导学生修改实验方案的过程中,需要对学生的实验方案进行修改。在实验过程中,即使是在晚上和周末,只要学生做实验,教师就要全时段值班,指导实验。因此,教师需要花大量的时间。这就要求我们的教师必须有无私奉献的精神,要对工作负责,从工作的角度出发,不计较个人得失。
5 总结
与传统的验证性实验相比,我们所采用的设计性实验首先通过具有轰动效应的病原微生物激发学生的实验兴趣和热情。其次,我们的设计性实验使学生由被动学习转变为主动学习,由“授之以鱼”转变成“授之以渔”。这种实验课的教学模式首先直接提高了医学微生物学的实验技能,并间接增强了医学微生物学的学习效果。它在培养学生解决问题能力和创新能力方面的作用远远超过传统的验证性实验。在完成自主设计实验的过程中,学生对科研工作有了初步的认识,对查阅资料、设计方案、开展实验、进行报告和总结等方面进行了初步尝试,积累了一定的经验,这为今后继续学习,积累了一定经验,奠定了基础。虽然我们在医学微生物学实验教学中进行了上述的尝试,也取得了一定的成绩,但是当然还存在一定的问题,这需要我们坚持在教学改革的道路上继续探索。
注释
① 陈琼华,钱黎明.微生物学实验教学改革中培养学生创新能力的探索.中山大学学报论丛[J].2006.26(6):22-26.
② 易力,,陈万光等.推进微生物学实验教学改革培养学生的综合能力[J].实验室科学,2010.13(1):10-11.
关键词:西南地区 少数民族 地方院校 微生物实验教学
中图分类号:Q39 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)09(b)-0016-02
微生物学实验教学实验课教学是微生物学理论与实践相结合的纽带,也是培养学生实验操作技能和微生物应用技术的重要途径,它对整个微生物教学和应用有着举足轻重的作用。西南少数民族地区是一块资源丰富的神奇地方,这里少数民族种类众多,文化底蕴深厚,但这里交通不甚便利故经济发展缓慢,专业人才匮乏故教育事业落后。在这块资源富饶而发展滞后的地方,太多的微生物资源没有开发利用或详细研究。鉴于西部少数民族地区地方院校的微生物实验设备落后、实验实践较少,投入经费不足和学生学习兴趣不高等因素,该文就当前微生物实验教学面临的主要问题进行多方面探讨,期望在开发当地微生物资源的同时,也能提高当地微生物实验教学的教学效果。
1 强调微生物实验在就业和毕业论文设计的重要关系
教师在授课过程中,要有意识的将大多数的微生物实验和学生的就业岗位培养目标密切联系起来。近年来,西南地区随着食品行业的发展和当地资源的大量开发,给微生物专业的学生提供了大量就业机遇。比如说贵州省的“老干妈”、凯里酸汤、腊肉、青酒及华润雪花啤酒等远近闻名,这些工厂的工作内容与微生物实验中的微生物的灭菌、生长繁殖和控制等都有关。另外,生物科学专业的学生大多数的就业方向是教师,目前各地区的高考试卷中微生物的知识也占有相当的比例,比如血球计数板的使用曾经是高考内容的难点之一。微生物实验授课老师在实验教学过程中还可以设置“乳酸菌与泡菜”、“微生物与现代农业”、“食用菌的栽培技术”和“微生物技术与大学生自主创业”等课程论文与读书报告题目,同时鼓励学生参与相关微生物科研项目,让学生学会分组查阅文献,完成微生物实验技术课程论文或者毕业论文设计。另外,加强实践实习也是微生物实验技能提升的重要手段,加强野外生态考察和相关单位或工厂实习,让学生掌握微生物学的基础技能,也让学生对未来的就业工作内容有所了解。在微生物实验设计中,增加综合实验考核内容,让学生能结合实习内容进行自我设计或者团队合作完成设定的实验项目,加强学生的科研素质和创新能力的培养。在整个实验过程中,教师要以身作则,必须具备高水平的职业道德和科研能力,引导学生进行微生物实验学习。
2 把微生物实验内容与民族特色的科学研究结合起来
西南地区的民族特色包括当地的饮食特色,这些饮食习惯与微生物有很重要的相关性,如果让学生在微生物实验过程中明白身边很多事物与本门课程的联系,必将会提升他们的学习兴趣。以当地的酸汤为例,西南少数民族地区的各地苗族普遍喜食酸味菜肴,可以说酸汤家家必备。在给学生授课过程中,授课教师可以先介绍酸汤的做法,让外省学生也有所了解,增加了解欲望。可做如下的内容介绍:酸汤是用米汤或豆腐水,放入瓦罐中3~5天发酵而成,即可用来煮肉,煮鱼和煮菜。酸汤是苗族地区一种传统的发酵型食品,分为红酸汤和白酸汤两种。红酸汤是在白酸汤的基础上添加辣椒、番茄发酵而成的。白酸汤是以米汤为基质,由乳酸菌、醋酸菌、酵母菌等微生物参与共同发酵而成的天然食品,具有清热解暑、调节人体肠道微生态平衡,增进人体健康及预防消化道疾病的营养保健功效[1]。在这部分内容中让学生对酸汤中的微生物种类有所了解,并可以让学生在显微镜下镜检细菌和酵母菌,学习革兰氏染色技术等。另外,在微生物的生长繁殖和控制这部分实验内容中,可以介绍一下苗族的食物保存,这与微生物控制的实验有关。可以做如下的讲解内容:苗族的食物保存普遍采用腌制法,他们喜欢将蔬菜、鸡、鸭、鱼、肉腌成酸味的,苗族几乎家家都有腌制食品的坛子,统称酸坛。再比如苗族酿酒历史悠久,从制曲、发酵、蒸馏、勾兑、窖藏都有一套完整的工艺,可以通过播放视频的方式让学生了解这部分与微生物实验有关的内容。西南少数民族地区以辣椒为主要调味品,有的地区甚至有“无辣不成菜”之说。笔者曾经在学生的毕业论文设计中做过相关的研究,让学生通过微生物实验技术在糊辣椒中分离出7种霉菌,并在授课过程中以图文的形式和观察菌种方式在课堂上讲解,让学生掌握身边的微生物菌种及这些微生物对他们的影响[3]。特别值得一提的是,微生物实验中观察曲霉的实验中,我们根据科研分离的菌种,可以让学生看到同属不同种的微生物菌落,比如说黑曲霉、烟曲霉、土曲霉和黄曲霉等,所以学生的实验过程中做过比较观察,就会对这类微生物有更深的理解。
综上所述,以上这些民族特色都与微生物实验中的特征观察、微生物发酵和生长繁殖控制有关,但是大部分地方院校在微生物实验教学过程中,却没有意识到它们的重要性和可利用性。所以,通过多年科研探索实践,结合西南地区生物资源,将与微生物资源相关的科研成果化为教学资源,以服务地方社会经济发展为目标,将微生物学实验教学内容与本学科的科学前沿研究工作联系起来,将新近的研究成果引入教学,使学生有机会了解学科前沿知识,启发学生结合老师所讲的具体科研内容有意识地培养自己的科学态度、科学精神和创新思维,这也是对将来毕业论文设计的一种锻炼。笔者所工作的凯里学院教师在微生物实验授课过程中,将微生物方面的多项科研成果转化为实验内容,体现出该实验教材的先进性与高水平。
3 改革实验考核方法,加强综合训练
“重理论轻实践”是当前教育事业的弊端,微生物实验往往都是在老师准备就绪的情况下进行的,学生在整个实验过程是依葫芦画瓢,根本弄不明白实验的目地和要求,而学生的学习兴趣、创造思维和动手能力一点没有得到提高。另外,实验考核方法不合理也是弊端。在以往的微生物实验考核中,通常是在理论试卷中设置一定比例的实验考核问题,让学生在试卷上叙述实验的原理或实验的操作过程即可。这种实验考核方式的弊端显而易见,根本无法考查学生的实际动手操作能力,而且实验考核内容单一不灵活,难以全面检测学生的微生物实验学习情况。目前,大部分高校的微生物学实验教师都对这种传统模式持反对态度,但由于种种原因微生物学实验考核制度的改革一直难以成行[2]。
为了尽量减少这种弊端,很多学校采用综合训练方式进行微生物实验考核。这种综合实验训练可使学生初步体会到学有所用,并且让一部分有探索精神和科研能力的学生脱颖而出,为日后的毕业论文设计实验打下良好的基础。综合实验考核的整个过程都由学生自主完成,这样不仅提高了学生的独立实验操作能力,而且激发了潜在的创新意识。据调查,当前多数院校的实验室大多是实验课时间开放,非实验课时间不开放。随着实验教学改革的不断深入,这种状况已完全不能满足学生的需求。为保证基础实验、综合实验、毕业设计等实验的正常开设,使学生真正深入到实验研究中,提高实验室的利用率,就必须全面开放实验室[4]。参考云南农业大学的中心实验室的设计,将大多数的微生物公用设备摆放在中心实验室中,并配置两位专业实验教师在内指导入室的学生实验。比如高压蒸气灭菌和干热灭菌等。这也避免各个研究室重复配置实验仪器,减少设备浪费和实验设备花销。可以说开放实验室的采用无论对实验室还是学生的毕业论文实验设计都是很有必要的,也为学生的综合实验设计和实验考核提供基础。
另外,为体现微生物实验考核的公平性和随机性,可多方面布置实验考核内容及考核形式。考核内容包括器皿的包扎,微生物的分离、纯化和接种,制片技术、显微观察菌种、微生物的培养、微生物的计数和大小测定、培养基的配制及灭菌等。考核形式以动手操作为主,口试为辅。口试内容包括实验原理,实验试剂的用途、注意事项和结果分析等。实验实践课程部分注重基本实验技术训练、科学思维与实践动手能力养成的结合,将开设综合性实验(以分离纯化微生物为主,含培养基制作与灭菌、微生物的分离计数、菌落观察、鉴别染色和显微镜操作等基础内容、设计性实验等)。目前部分院校如凯里学院采用了综合实验设计方法,既给学生团队合作的机会,又给了因故缺课的同学一个补做、重做的机会,激发他们对本实验的兴趣。
4 建立精品课程创新团队
微生物学课程组采用“教学研究―团队协作―考评激励”的授课质量保障机制。在提高微生物实验授课质量的过程中以教学研究为先导,针对教学中出现的新问题进行深入调研论证,要求课程组的成员积极申报、参与各类各级教改研究课题,撰写教改研究报告,发表教学研究论文。定期进行“课程设计讨论”、“教学方法研究”、“互相听课”等教学合作与交流,交流教学经验或教训。优化以现实性、前沿性和研讨性为特点的选择性(或应用性)教学内容。培养教学队伍团结协作,提高教师教学水平。《微生物学实验》是面向植物生产类、资源环境类和生物科学等各专业的基础课程,教师在授课过程中把课程的主题与日常生活或职业目标相互联系,就会让同学们对这门实验课产生更大的兴趣。另外,引进国外优秀的新版教材可以充分利用国外教育资源,吸收最新的教学经验和实验内容。以学生为主体并结合专业的教学方法和教学内容尤为重要,结合当地企业,建设实践平台,完善多媒体内容及视频的使用,这些都为《微生物学实验》这门课的改革探讨提供了更好的依据。另外,鼓励团队成员申报微生物方面的科研项目,支持学生参与科研工作之中,并将科研成果与学生分享,这也是微生物实验技能提升的有效方式之一,对学生的毕业论文设计和就业都有较深刻地影响。此外,让学生参与微生物实验准备工作,参与实验结果分析过程,对学生的微生物实验技能的提升最为直接快速。
综上所述,中国高校已经进入了追求质量发展的新阶段,深化教学改革是一项艰巨的系统工程[5]。笔者在微生物实验教学的实际教学中深感除了以上几个方面需要改进之处,还有两个方面值得注意,一是如何把握教学与科研的平衡与结合,把科研成果转为教学资源;二是在微生物实验授课过程中实现课程教学与就业创业和能力培养相结合,提高教学质量,提升学生的综合素质。
参考文献
[1] 后立琼.苗族酸汤中乳酸菌的分离鉴定及发酵动力学模型研究[D].雅安:四川农业大学,2012.
[2] 罗跃中,李忠英.浅谈高职微生物学实验教学改革[J].安徽农学通报,2008,14(3):127-128.
[3] 张文华,张国辉,杨秀丽,等.贵州糊辣椒真菌分离鉴定与污染状况初步分析[J].中国调味品,2014,39(4):85-88.
关键词:细胞生物学;分层次教学;研究生
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)36-0180-02
细胞生物学是现代四大前沿生命学科之一,是一门综合性的新兴基础理论学科,是从细胞、亚细胞和分子水平三个层次研究细胞生命活动基本规律的学科。随着分子生物学与基因工程等概念的引入,使得这门曾以显微形态为主的学科逐步发展为以探讨生命活动规律为主的功能性学科,即分子细胞生物学。细胞生物学是一门连接生物化学、生物物理、生物遗传和分子生物学的桥梁学科,也是一门实用性很强的学科。
针对研究生从事独立的科研工作,经过研究生教育阶段的培养,研究生必须具备追踪世界研究新进展、快速有效地阅读文献、熟悉必要的实验方法、良好的个人表达能力等。本课程组结合本校研究生生源的实际情况,采用“分层次教学”的教学方法,改变既往教师主动授课、学生被动参与的情况,采用专题讲座、论文和综述汇报、专题讨论三种授课方式。在讲授细胞生物学的基础知识、介绍细胞生物学最新研究进展的前提下,重点培养学生如何追踪世界本学科的研究进展、如何寻找和设计科研课题、如何有效阅读中外文文献、如何更好的做好课题和论文汇报,以期使得研究生的科研能力得到综合锻炼。
一、分层次教学
由于农业院校研究生来源不同、基础不同,农学类有关专业的研究生在本科阶段没有学习过细胞生物学,生物类有关专业的研究生在本科阶段学习过细胞生物学,不同专业研究生的细胞生物学基础及对研究生阶段《细胞生物学》课程的要求不同,使用统一一致的教学方法难以满足不同层次学生以及不同专业的需要。近年来,课程组对不同专业研究生进行调研,根据研究生对本课程的不同需求,对研究生进行了“分层次教学”。
“分层次教学”是要最大限度的为不同层次的学生提供必要的学习条件和学习机会,强调每个学生都有能力理解并掌握教学内容,其关键是教师要提供适当的教学条件,运用恰当的教学方法使所有学生都能达到学习的目标。“分层次教学”的目标就是“从差异出发,达到消灭差异”。依据研究生的专业及知识背景进行分层次教学,真正做到因材施教,帮助不同专业的研究生快速融入自己的科研课题,提高学习兴趣。
(一)分层次教学的实施
首先,根据研究生的细胞生物学基础和现在所学专业对细胞生物学知识的需求,划分教学层次,建立相应的分级教学班,进行分班教学。根据教育背景与专业情况,将细胞生物学教学分为两个层次:生物类专业提高班和非生物专业基础班,突出对不同专业学生能力的培养。对于提高班的学生,教学内容适当加深、加宽,教学进度适当加快,以保证研究生对细胞生物学前沿内容的掌握;对于普通班的学生,加强基础概念、基本方法的讲解,以保证学生达到课程教学的基本要求,为学生学习后续专业课程打下良好的基础。
(二)教学目标层次化
在教学中,课程组认真研究所授教材的内容,并从各类学生的实际出发,确定不同层次的要求,然后进行不同层次的教学,并给予不同层次的辅导,组织不同层次的实践教学,使不同层次的学生都能得到最充分的发展,适应研究生的科研工作。
(三)教材分层
“分层次教学”首先体现在课程教材的选择上。细胞生物学是生命科学领域发展最快的学科之一,新理论、新知识、新案例、新观点层出不穷,选用合适的教材和参考资料是保证教学质量的前提。根据细胞生物学的这一特点,综合考虑国内外最新教材,我们选用最新版的由《Genes》系列的作者Benjamin Lewin主持编写的《Cells》为教材,结合相应国内外学术期刊的论文和综述,以及桑建利老师编译、科学出版社出版的《细胞》、王金发老师主编的《细胞生物学》中文教材,并推荐2011年高等教育出版社出版的《细胞生物学》(翟中和主编)及韩贻仁老师主编的《分子细胞生物学》等多种教材作为参考书。
《Cells》共分为17个章节,每章均由一名或多名本学科的世界知名专家编写,书中包含大量电子显微图、荧光图及精美的手绘图,形象生动地描述了细胞中生命活动的动态变化。细胞生物学涉及的概念和专业术语多、理论性强,学生对教材的重点、难点较难把握[1]。《Cells》在编辑中的显著特点是以“关键概念”开启每一节的内容,并且强调了贯穿本节的主题,使得同学们能够抓住主线;每个章节还有“展望”的内容,涉及一些研究人员正在攻关的科研课题[2],有助于激发研究生的学习兴趣、凝练科学思想。同学们还可以《Cells》配套的网上资源(http:///cells)获取相关实验技术等其他信息。
在教学过程中,我们建立了教学内容定期更新机制,注意及时反映国际学科前沿发展及热点问题,注意将科学研究的最新成果融入到教学中去,保持课程内容的新颖和特色。同时,我们也将“分层次教学”的模式贯彻到教学资料库的建设工作中,建成了适用于各层次教学所用的教学资源,包括多媒体课件、幻灯片、中英文教材、参考资料、题库等的具有自身特点的系列化教材体系。
二、多媒体教学
细胞生物学主要讲授细胞的结构与功能以及探索生物体细胞发生、发展、成长、衰老死亡的生命活动规律的科学。与其他课程相比比较微观,细胞生物学所讲述的内容是用肉眼观察不到的,必须用各种显微镜,如光学显微镜、电子显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦扫描显微镜等一起才能观察到[3]。通过多媒体课件以及相关动画的制作,可以将细胞的显微结构、超微结构真实地呈现在学生眼前,拓展学生对微观世界的认识。借助于丰富多彩的图片和图表、生动形象的三维动画,可以将复杂、抽象的理论简单化、具体化,加深学生对重点、难点的理解和掌握。例如,在讲述“细胞的内吞与外排”、“细胞内的信号的级联放大作用”、“细胞的程序性死亡与细胞坏死的区别”、“细胞周期调控”等内容时,教师利用课件、动画的使用,充分应用音像效果,直接刺激了学生的视觉和听觉器官,能强化记忆,有利于最佳教学效果的获得,使课堂教学更为生动形象,提高了教学效率。
三、互动式教学
研究生的学习目的不仅是掌握书本中的基础知识,而是学会如何将这些知识应用到自己的研究课题中解决实际的问题。在教学中,我们抓住这一点,采用专题讲座、论文和综述汇报、专题讨论三种授课方式,培养学生的科学思维能力和创新能力。
近年来,课程组邀请了多位国内外知名的专家、学者为学生们做了多个不同研究方向的专题讲座。这种专题讲座的形式,不仅使学生们对于细胞生物的最新研究进展有了更直观的认识,还增强了他们凝练科学问题的能力,受到了普遍好评。整个课程的教学过程也打破了传统的“填鸭式”教学模式,教学过程中融合了课堂专题讨论、学生的论文和综述汇报等多种互动教学模式,使得学生的个人表达能力、科研写作能力有了大幅度的提高。
本课程作为研究生课程,虽然开设时间不长,但已显示出一定的特色。一方面,授课教师为多年从事细胞生物学研究和教学的资深教师和一直在实验平台前研究的中青年教师,熟悉若干领域的研究进展,讲课注重个人体会和总结;另一方面,教研室着力推行教改,平时授课过程中贯穿对各知识点融会贯通的介绍和对前人创造知识历程的介绍,启发对存在问题的思考。另外,根据不同基础、不同专业研究生的专业基础知识,采取分层次教学,真正做到因材施教;考试则采用读书报告与笔试相结合的形式,引导学生投身科学探索的热情,调动学生总结科学问题的兴趣,同时培养他们口头讲述的能力。近年来选修本课程的学生人数逐年上升,取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]王宝娟,张盛周,朱国萍.诺贝尔奖在细胞生物学教学中的应用[J].中国细胞生物学学报,2010,32(3):497-500.
[关键词]校企共建工程中心 生物技术实践教学
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)01-0135-03
黑龙江八一农垦大学生物技术专业是在农业微生物实验室的基础上建立的,曾三次被评为黑龙江省普通高校重点建设专业。该专业经过多年发展,培养了大量社会所需的生物技术人才,与社会联系广泛,社会声誉逐步提升,专业建设能密切联系本地经济社会发展,在与相关产业和领域的合作方面有良好的机制与途径,毕业生广泛受到用人单位的欢迎,历年初次就业率就达到85%以上。
经过多年的建设,生物技术专业的培养体系已较为成熟,但生物技术的迅猛发展,新知识、新技术的不断涌现,对生物技术人才培养的质量提出了更高的要求。因而,生物技术专业人才培养目标、思路及方案的制订要充分考虑学校的优势、就业需求和未来发展的需要,要站在学科前沿,紧盯生物技术专业的发展趋势,适度超前,培养在几年乃至若干年之后,仍为社会所需要的人才。[1]本文依托黑龙江省寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心这一平台,对生物技术专业的实践教学模式进行初步探索、研究。
一、生物技术专业实践教学存在的问题
我校生物技术专业的学生实践能力的提高主要通过以下几个层次进行:首先是基础课实践能力培养,主要是通过生物基础、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学和遗传学课程的实验与生物基础课的野外实习得到初步的锻炼;其次是在学习基因工程、发酵工程及设备、细胞工程、生物工程下游技术等专业课程中的实验及实习得到进一步的训练,主要涉及一些专业基本技术的培养;最后就是本科毕业论文的设计、研究及毕业实习。但在实践能力培养过程逐渐发现存在诸多问题。
(一)实验课内容陈旧重复
实验教学是培养学生实践能力的重要环节。生物技术是21世纪发展最快的学科,生物技术的研究内容、方法及设备日新月异。为了适应生物技术的发展,实验教学要不断地革新。而我校由于师资力量条件的限制,仪器设备年更新率不足5%,致使有些课程的实验内容无法更新。比如,发酵工程及设备的实验有3个:豆酱的生产、酸奶的发酵和固定化酵母细胞及酒精的生产,实验内容仍旧停留在20年前的水平。而发酵工程及设备、酶工程两门课程均有固定化细胞的实验内容,基因工程、分子生物学也存在实验内容重复的问题。实验课内容的陈旧及重复,使培养的学生不能适应社会的发展,竞争力不强。
(二)课程实习实施效果良莠不齐
生物技术专业的课程实习主要涉及三门课,一是生物学基础,在帽儿山进行为期1周的标本采集及鉴定实习,该课程的实习由学生直接参与,加之有丰富经验的老教师带队,历年实施效果较好,得到学生欢迎。另两门是发酵工程及设备、生物工程下游技术专业课,也均有1周的课程实习,但该两门课程的实习均是采用参观实习的形式,由于该部分的实习均是参观发酵车间,噪音大,学生听不清楚,学生在实习过程中走马观花,预计的实习时间很难达到,存在着实习实际学时达不到理论学时及实习效果差的问题。另外,发酵车间均大同小异,选择参观好几个发酵工厂,学习效果差异不大,学生通过实习学到的知识量少。
(三)毕业论文研究不能有效提高学生的动手和创新能力
学生是在指导教师的指导下进行毕业论文的设计、实施和撰写,毕业论文的完成可以培养学生的创新能力和实践能力。但目前存在着老师指导学生数量过多的现象,有的老师会指导10名左右本科生;同时需要老师填写及督促、检查学生完成的表格有选题执行情况统计表、指导教师情况统计表、教师工作总结、毕业论文执行情况检查表、中期检查表、工作进度表、教师指导记录表、工作日志、学生工作总结和优秀论文推荐表等,这些均加重了老师的工作量,使老师平均指导每个学生的精力减少,不可避免地造成学生毕业论文完成质量不高的问题。
(四)毕业实习实施困难
教学计划中安排学生在第八学期的1至15周进行毕业实习,是将四年所学的理论和实践相结合的重要阶段,可促进学生基本理论、基本知识、基本技能的融会贯通,提高学生运用知识解决问题的能力。而目前就业的严峻形势、学校对就业率的要求使学生不能安心去实习,因为利用实习阶段去找工作的学生较多,而学院为了完成就业的任务,也放松了对毕业实习的管理。另外,长期的教学实践表明,由于学生的动手能力差,学生进入实习单位后不能很快适应角色,用人单位也不愿意接收实践能力不强的学生。
二、工程中心建设的实践条件
寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心依托单位为黑龙江八一农垦大学,共建单位为哈尔滨世宏环保工程有限公司。中心目前拥有包括35L-500L-1000L发酵系统、厌氧操作台、大型高速离心机、凝胶成像系统、高分辨率显微镜、蛋白质纯化系统、高效液相色谱等仪器设备100多台套,价值500多万元。中心学术带头人王伟东教授目前为国家“十一五”科技支撑计划项目首席专家、黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目首席专家、黑龙江省普通高校新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年基金获得者。研究团队多年来在木质纤维素的微生物分解与转化、畜禽粪便和秸秆资源化处理生产生物有机肥、沼气发酵技术与工程和秸秆微生物发酵生产饲料技术等方面取得了众多的研究成果。
共建企业哈尔滨世宏环保工程有限公司是一家环保工程设计及施工、农林废弃物及污水处理的生物技术与生物质能源工程公司。公司涉及农业废弃物处理、环境污染(水、气、固体废弃物)防治厌氧处理工程、大型沼气发电工程、发酵料液制肥工程、环保设备集成、环保产品、环境工程等诸多方面。公司自成立以来,完成了鸡西市梨树区碱厂村、阿城滨圣养殖基地、通河龙口等多处大型沼气工程。公司通过多起大型沼气工程的建设,具备了丰富的建设经验,能够承担大型沼气工程的建设与机械设备的开发、安装、调试等工作。公司不仅致力于沼气工程的建设工作,还致力于先进技术的开发与利用,开展畜禽粪便堆肥化、生物质能源工艺技术及相关工程设备研发、技术熟化、成果转化、技术服务等。
三、依托工程中心的实践教学改革措施
(一)优化实验课设置,整合实验内容
针对实验教学过程中存在的问题,参考国内高校生物技术专业课程实验的设置进行实验项目的整合,把重复的内容进行了归类,开设新的实验项目。每门课程的实验内容、方法及目的均由授课教师进行开会论证,参与者为生物技术专业所有的授课教师及学院主管领导,特别邀请共建企业技术人员进行指导,对实验课的开设实行严格的论证,并对有些课程的实验进行了整合,形成一门课程:生物技术综合大实验课程,总学时为40学时,在第六学期开课;教学内容主要是融会贯通生物与分子生物学、微生物学、发酵培养的实验技能,综合考虑学校的教学条件及今后进入企业进行实习的要求开展实验;教学方式采用学生自行查阅资料、设计方案,由指导老师对实验方案修正后实施。
(二)调整专业课程实习为生产实习
鉴于专业课程实习与毕业实习存在的诸多问题,对生物技术的教学计划进行修订,保留了生物基础课程实习,取消了专业课程实习,在第五学期的开学之初增加4周的生产实习,主要是进入发酵企业进行顶岗实习。为了让学生能在实习单位尽快适应生产单位的条件,充分利用工程中心拥有的发酵设备条件,在工程中心进行1周的操作训练后分散进入实习单位,如大庆志飞生物化工有限公司、肇东日成酶制剂厂、大庆华理能源生物技术有限公司等10多个企业,采用学校教师与企业技术人员共同指导负责制对学生的实习进行指导和管理。
(三)建设“多师结构”的实践教师教学团队
在培养理论与实践兼备教师方面,我院进行了有益的探索。[5]为了进一步提高教师和学生的实践能力,本科毕业论文的指导教师打破完全由教师承担的制度,采用企业技术人员和教师共同指导方式。一方面减轻老师的工作量,另一方面研究的课题在一定程度上也解决了企业的一些问题,同时学生的综合能力也得到了提高。
(四)鼓励学生依据工程中心的条件申请创新训练项目
为推进创新创业人才培养模式改革,强化学生创新创业能力训练,进一步提升大学生的创新能力和创业能力,培养适应创新型国家发展战略需要的高水平创新人才,我省及学校从2012年起设立创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。获批省级项目,学校支持8000元/项;获批校级项目,学校支持5000元/项。鼓励学生利用工程中心的条件进行创新训练项目申请,申请成功后,工程中心将依据项目的内容提供实验条件。
四、人才培养效果
实验课程整合后,改变了以往以小的实验为主,实验内容简单,仅仅为理论中某一知识点验证的弊端,将有相关的知识内容有机地结合在一起,对学生系统掌握理论知识起到了很好的诠释作用。生产实习的安排在解决了专业课程实习仅是参观而得不到实际锻炼的问题的同时,还为更好地开展毕业实习奠定了基础,在此过程中工程中心起到了良好的衔接作用。“多师结构”的实践教师教学团队使学生的毕业论文质量得到了进一步提高,解决实际问题的选题内容比例增加。2009级毕业生选题中,针对实际问题的选题占32.4%,虽然比例还不是很高,但比2008级毕业生增加了近10%。2009级毕生中有15人参加到创新研究项目中,有5人次获得优秀毕业论文,投稿论文3篇。
五、结语
生物技术专业结合校企共建工程中心进行了一些可提高学生实践能力的教学改革,充分调用工程中心的各种资源,让生物技术专业学生在工程中心中可以体验不同的角色,获得不同的经历,接受多种熏陶,打造学术型和应用型人才培养并举的育人平台,将学生、指导教师团队、工程中心、企业现场融入生物技术人才培养体系当中,构建“四位一体”的实践教学模式。研究虽然取得了一定的效果,但阻碍实践教学能力提高的因素还有很多,诸如限制实验项目更新的仪器设备、毕业论文中流于形式的一些表格填写、毕业实习与就业矛盾的解决等问题,还需要主管部门的认真思考,提出合理的解决方案。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 王彦杰,韩毅强,晏磊,等.生物技术专业“落地人才”培养模式的探索与实践[J].安徽农学通报,2012(5):150-151.
[2] 王洪振,于长春,郝锡联,等.生物技术专业本科实践教学的改革成实践[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2010(1):113-115.
[3] 赵琦,苟小军.地方高校生物技术类专业实践教学改革[J].实验科学与技术,2013(2):56-58.