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导语:在运动生物化学论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
[关键词]创新型人才培养 学习效果
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)11-0116-02
生物化学是高等院校生命科学专业领域的一门重要的专业基础课程,随着生命科学的迅速发展,其知识量在日益增加。[1]然而创新型人才培养模式的建立和学生减负运动的推进,迫使生物化学的授课学时日益减少。生物化学理论抽象、分子结构庞大、代谢途径错综复杂,师生普遍认为费劲难学,加上就业的竞争压力日益激烈化,对高校学生的能力素质提出了更高的要求,[2]因此生物化学的教学改革势在必行。
一、根据专业培养目标和学生特点,精简和优化教学内容
教师应根据教学需要,从专业的培养目标和学生基础层次角度慎重选择合适的教学内容,采取重组教材内容,实行单元教学的方式。针对生物化学的课程特点,结合专业及其后续课程对生物化学的要求,教师应尽量突出主线,删繁就简,在有限的时间内把教学内容中的重点和难点讲通、讲透,并适当结合学科的最新进展、研究动态及专业考研需求,争取对学生考研有所帮助。[3]
二、更新教学理念,改革课堂教学
(一)思路清晰,善于总结,大手笔去看待问题,轻松教与学
首先教师要站在一定的高度,把握本次课的重难点,反复推敲教材,在头脑中建立起系统知识框架,理清教材知识系统的结构顺序,从而按知识框架展开教学。[4]比如在学习绪论时,先利用图示勾勒出生物化学的基本知识框架,指出其包括静态生物化学和动态生物化学两部分,静态部分主要讲述糖、脂、蛋白质等分子的分类、结构、性质和功能,动态部分主要讲述糖、脂、蛋白质在生物体内的分解和合成代谢,让学生对该课程内容有一个整体的认识。每个章节应以每章知识结构的完整性和系统性为依据,把这个内容看成主题干,支解为若干个题干,最后把它支解为若干个支题,接着再将支题分解为若干个亚支题,依次支解。针对每个部分进行具体讲解,各个突破。使复杂问题简单化,便于理解。每一堂课都要课前回顾,课后总结,给学生提供清晰的学习线索。在完成每章的教学内容后,教师应对本章内容静态和动态部分中重要的知识点进行简单串讲,并让学生在课下写出该章的知识结构框架,进行总结和归纳,形成连贯的知识体系,克服学生学习生物化学的惧怕心理。这样学生不但巩固了旧知识,而且加深了对新学知识的理解,能跳出圈子轻松学习。同时大大提高了学生的理解能力和记忆能力,并能够锻炼学生的逻辑思维和创造性思维能力。
(二)综合运用多种教学方法和教学手段,实现三维学习目标
在教学形式上,压缩教师灌输理论的课堂时间,采用教师授课的形式,以电教、示教为主题,附以专题讲座、讨论、专题辩论、单元综合考核等多种方式结合,使教师引导、学生自学、群体讨论三者相辅相成,融为一体,贯穿于教学全过程,最终使学生的学习能达到生物化学三个主要领域的学习目标。[5]“水无常形,教无定法”,单一的教学方法不适用于生物化学整门课程的讲授,教学方法要灵活,要将多种教学方法相结合。教师要根据课程特点,针对不同的教学目标、教学内容,选择适合的、行之有效的教学方法。[6]如三大营养物质代谢的复杂关系是教学难点,我们在讲完物质代谢及其调节后,设计阶段性讨论课,讨论“根据糖尿病病人症状以及临床检验中各项指标的改变,分析胰岛素分泌异常对糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢的影响”,[7]引导学生自己去理清三大营养物质代谢之间的关系。正确合理地运用多媒体技术,可以大大地提高教学效果,例如:运用动画形象地展示电子传递链在细胞膜上的定位、电子传递过程及与ADP磷酸化的偶联机制,直观、快速、图文并茂,便于学生理解掌握。同时传统的教学手段也不容忽视,如生物大分子的组成和性质、糖和脂类的代谢等,穿插粉笔画图讲解,富有条理性,逻辑性,语言叙述简明准确,这样的教学效果很好。生物化学是一个多层次的复杂的发展的过程,教学方法的运用必须根据这种复杂的发展变化,灵活掌握,灵活结合。教师要不断吸收新鲜的教学经验,不断完善和发展自身的综合素质,在教学过程中结合自己的思想、思维、思路,运用宏观现象认识微观世界,促进创新思维,形成一套具有自己风格的教学方法。
(三)结合日常生活经验实际,采用实例教学激发学生的学习兴趣
生物化学是一门理论和实际相联系的科学,许多生物化学知识都与日常生活和临床医学存在着密切的关联。教师在教学过程中要注重基础理论知识与现实生活的联系,减少他们之间的差距,将现实生活还原为理论知识的背景。在讲到蛋白质含量测定方法时,可以联系目前社会出现的“问题奶粉和问题鸡蛋”事件谈谈为什么“都是三聚氰胺惹的祸”。这主要是因为蛋白质含量的测定方法,是根据蛋白质中含氮的平均含量来推算蛋白质的量的。不法企业和商人针对蛋白质含量测定方法,将高含氮量的三聚氰胺加到奶粉或饲料中使得蛋白质测试含量偏高。[8]也可添加医学病例,适当增加实例教学。这种教学方式使学生感到学有所用,从而明确其学习的目的性,同时也极大地激发了学生的求知欲。
[论文摘要]生化教学改革中,现代信息技术在教学中的广泛应用,大大提升了生化教学效果,但也有其局限性。只有合理应用现代信息技术,才能更好地提高生化教学质量。
随着现代信息技术的飞速发展,以计算机为媒介的教学手段已广泛被用于高校教学活动中,尤其是多媒体辅助的教学活动,给教学带来了活力;而网络课堂、网上信息链接为深化教学,扩展知识提供了很好的平台,但在应用中也存在不足。下面笔者就现代信息技术在生化教学中的利弊,谈谈对其的合理利用。
多媒体技术在生化教学中之长
1.将繁杂的知识简明化。生物化学的部分知识体系内容繁杂,过程冗长,借用多媒体课件将其逐步剥离,通过抽提知识点、主干线条,引领学生归纳总结,同时将文字、图形分步释放,形成简明扼要的知识树。学生在课堂上系统学习、理解知识,重点掌握知识树,课下通过已掌握的知识主干逐步延伸、发散,复习巩固课堂上所学的全部知识,大大提高了学习的效率。
2.将抽象的知识形象化,难点知识易化。对于抽象的代谢反应、遗传信息表达过程等,静态挂图无法反映动态的过程,板书作图则内容多、无法重放。借助多媒体技术将静止的插图制成三维动态图像,加入视频插转,增加动画特效和课件的交互,将物质的空间结构、反应的时间顺序、运动特征等以动态形式形象化地展示出来。而物质构象的改变、引起的生物学变化等以活动的画面演示,图文并茂,声像结合,使学生的空间概念得以建立,对物质的形态结构变化及所产生的生物学功用的关联性得以深刻理解,则将蛋白质三维结构、细胞信号转导等教学难点易化,使教学难点易化。
3.模拟实验,提高了实验教学质量。以多媒体技术的制图、动画、声音等媒体形式模拟实验全程,通过慢放、定格演示、分析和讲解实验;学生在电脑上预习实验,熟悉关键操作,再进行实际操作;实验完毕后可将课件再现、暂停等“重温”实验过程,能很好地提高生化实验的成功率和实验质量。因条件限制无法实现的实验项目,组织学生在电脑上模拟实验,既节省实验经费,又不受时间、空间的限制,使学生增加了对操作技能的认知。
网络教育为提高教学质量提供了更好的平台
1.建立网络课堂,加强师生交流,提升生物化学教学质量。网络课堂是教师在主控机上授课、辅导、答疑,组织和督导学生的学习,学生通过与主控机联网的工作机同步学习、提问;或教师将学生分成多个讨论组,组织学生以网络为媒介,进行联机讨论;学生将讨论中的疑问经网络发送给教师,教师利用电子黑板将共性问题统一讲解,个别问题联机答疑。网络课堂通过实现信息的双向反馈过程,弥补了多媒体教学中的不足,及时化解学生学习中遇到的难题,做到边学边清,边清边掌握,具有良好的教学效果。
2.网上信息搜索,增加知识蕴含量。基于Internet连接的网络具有高密度信息集成以及快速传输的显著特点,为学生提供了浩瀚的知识。其中的NCBI、BMERC主页、CNKI、分子生物学信息网等,为学生提供了大量的专业知识和研究成果。学生通过上网可查询国内外生物化学发展的新动态及最新科研成果,获取与建构新知识,提高自身认知的层面,加深对课本知识的理解。
其应用还可实现资源共享,使学生在专业学习的同时及时接触前沿学科、边缘学科的进展,有利于综合素质的全面提高。
扬长避短,在生化教学中合理利用现代信息技术
1.避免多媒体课件的过度使用及过分渲染。多媒体技术虽有诸多优越性,但其终究只是教学的一种辅助手段,如过分依赖多媒体,将过多的内容制成课件,则课件量过大画面切换过快,导致学生无暇思考、提问,而教师忙于应对课件展示的内容,无暇顾及教学活动的组织、学生的反应,更谈不上信息的双向交流,最终造成教与学节拍的不和谐。应合理安排多媒体课件的量,恰当使用声、色等视听渲染,充分利用自己独到的教学方法和技巧调动学生的参与,重视与学生的课堂互动,给学生留下一些思考、质疑的空间,发挥教师在教学中的主导作用,实现教学手段与教学方法的优化结合,才能实现教学效果最优化。 转贴于
2.避免多媒体课件陈旧,课堂信息量过大。教师使用多媒体课件时,应根据生物化学的发展、所用教材内容的需要及各专业的要求,及时调整、更新课件的内容,做到因材施教,才能使多媒体辅助教学的优势得到发挥,提升生化的教学质量。同时,一定要做到内容适量,尤其是教材之外的知识,一定要把握好取舍,必须保证学生有理解、质疑和记忆所学知识的余地,保证教师有将课件回放补充、归纳总结的时间。
3.避免网络教育流于形式,注重使用效率。网络上的信息良莠不齐,学生上网时最感兴趣的是娱乐性的内容、玩游戏等;而网络课堂因学生参与较多而耗时,容易造成讲授时间减少,个别学生怠于讨论、质疑,使网络课堂的教学优势得不到体现。为避免网络教育流于形式,教师应训练学生熟练使用搜索引擎,熟悉查询路径和方法,培养学生快速准确获得所需资料的能力,尽可能详尽的告知学生查询资料的相关网站、网页,提高网络使用效率。教师应根据章节内容的需要,合理安排网络课堂,加强组织、督导,鼓励学生积极参与讨论,根据讨论、回答问题的表现记录得分,加入到学期成绩中,以促使学生提高使用网络课堂的效率。
每一种媒体都有自身的长处,对某种特定的教学和学习有效,不存在一种处处适用的全能媒体,只有充分发扬现代信息技术的有利作用,解决其存在的不足,在师生的共同努力下,现代信息技术在生化教学中的作用才会更有效更完善。
参考文献:
【关键词】运动人体科学;实验课;实验室;地方高师
0.前言
实验教学不仅可以检验学生对书本理论知识的理解掌握情况和实际运用情况,而且可以培养学生的逻辑思维、创新意识、实际操作能力、观察能力、综合分析能力,培养学生实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风。因此,实验教学是全面实施素质教育,培养跨世纪人才的一个重要环节。体育教育专业要求学生主要学习教育学、心理学、运动人体科学、学校体育学等方面的基本理论、基本知识和基本技能,并具备和掌握从事学校体育教学和教学研究的基本能力和方法。运动人体科学课程涵盖了运动解剖学、运动生理学、体育保健学、运动生物化学、运动生物力学等,是体育教育的重要基础课程。运动人体科学实验课程是运动人体科学相关课程完整知识体系的重要组成部分,因此,运动人体科学实验教学质量的高低,直接影响着体育教育专业培养目标的实现。目前,有些高校已对运动人体科学实验课进行改革,[1,2]但受传统教学模式的影响,运动人体科学实验课程在实验教学时数、实验开出率、实验内容、实验教学效果等方面还存在很多方面的不足。作为地方高等师范院校,体育教育专业运动人体科学实验课状况如何?本文以衡阳师范学院为例,分析运动人体科学实验课的现状,并针对现状提出发展对策,旨在为今后体育院系实验室建设及实验课程体系改革提供参考。
1.衡阳师范学院体育教育专业运动人体科学实验课现状
1.1实验课形式
我院运动人体科学实验课按照教学大纲的要求,根据课程开设学时要求,由实验室安排实验课。虽已不像从前完全依附于理论课、出现理论课时挤占实验课时,但并没有独立设课。
1.2实验课内容
我院实验课内容大多数选用高教出版社出版的实验教材中的内容,有些是自编实验内容。如2010级体育教育专业运动解剖学实验课选择李世昌主编的《运动解剖学实验》中的一些实验,有些则是自编的(包括观察上肢骨、上肢骨连结;观察下肢骨、下肢骨连结;观察中轴骨、观察中轴骨连结;观察上肢关节的运动肌群;观察下肢关节的运动肌群;观察脊柱、胸廓运动肌群;观察内脏器官系统;观察脊髓、脑,观察传导路;观察视器、前庭蜗器;静力性动作分析的实验研究;动力性动作分析的实验研究等)。在目前所开设的实验课程中,传统经典的实验多,现代先进的实验少;验证性的实验多,创新性的实验少;单一学科性的实验多,综合性、设计性的实验少。
1.3实验课学时
由于人才培养方案的更改,理论课学时降低,实验课学时数也越来越少。我院2010级体教专业实验课学时数为:人体解剖学14学时、运动生理学14学时、体育保健学6学时、运动生物力学4学时、运动生物化学4学时、运动营养学4学时。学时的减少,决定了实验只能开设很少一部分内容,很多内容由于学时不够而没法开设。比如体育保健学实验,应开设一些基本的按摩、急救、损伤防治、疲劳消除、运动损伤检查等方面的内容,由于学时限制,学生连基本的按摩手法都不能完全学到位,更别说增加一些运动按摩、保健按摩的内容。实验学时数根本无法满足体育教育专业培养人才的需要,还有待进一步增加。
1.4实验课场地
实验室是培养高素质创新人才的重要基地,《普通高等学校本科教学工作水平评估指标体系等级标注及内涵》中规定:规模在500人的学校要求实验室、实习场所及附属用房面积为每个学生2.48;规模在1000人的每个学生为2.05;规模在2000人的为1.82。[3]我系运动人体科学实验室目前拥有实验室面积1060,已建有运动解剖学、运动生理学、运动生物力学、运动生物化学、运动心理学、体育保健学、体育测量与评价共7个分室。我系学生人数近1000人,实验室面积远远不能满足实验教学任务。
1.5实验课仪器配置
仪器设备先进性的程度和档次的高低既是科研能力和学术水平的重要标志,也是学校办学水平的重要标志。我系实验室仪器设备配置水平在前几年较低,共有仪器设备247台(件),总价值86.06万元。2010年成功申报了《中央财政支持地方高校发展》专项经费,增加了250万元仪器设备费的投入。近2年,增加了心肺功能测试系统、血乳酸测试仪、动脉硬化测定仪、骨密度仪、心率无线遥测团队系统等精密仪器。精密仪器的配置对教师科研及学生的创新活动都极为有利,但面对全系学生的教学,学生人数多,我系一年的耗材费用有限,加之进口精密仪器的耗材昂贵,所以有些实验暂时无法开展,即使开展也只能作为演示实验,学生亲自动手的机会少。因此,应适当增加仪器设备的耗材费,以增加学生动手的机会,满足本科教育水平的基本要求,适应学科发展。
1.6实验课教师
我系现有实验教师6人,包括2位专职实验员。其中中级职称5人,高级职称1人,6人均为硕士学位,职称和学历结构较合理。但近几年,实验员及实验教师很少外出进修和培训,这需要改变观念,多送实验教师出去培训和学习,不断提高体育专业实验人员整体文化素质和专业技能。
关键词:实验员;素质;运动生物化学
中图分类号:G804.7 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-1487.2013.03.025
1. 引言
随着教育事业的迅猛发展,理论与实践相结合的科学实验活动越来越受到专家们的重视,实验室是高校实验教学和科研人才培养的重要基地,实验员是实验室的重要组成部分,承担着实验室日常管理工作、实验教学和科研工作等多项任务,其思想觉悟、能力素质及业务水平的高低直接影响着实验教学和科研任务的顺利完成[1]。因此,实验员要深刻认清自己肩负的任务,要有全心全意为师生服务的良好职业道德,不断加强能力素质修养,只有提高实验员的素质,才能更好地为实验教学和科研服务。
2.热爱本职工作,具有奉献精神
首先,实验员的工作是一项服务性很强的幕后工作,工作繁杂、琐碎、重复劳动,且又引不起管理部门更多的重视,这往往导致实验员想法多,工作积极性不高。这就需要实验员端正思想态度,树立为教育事业和科学研究“甘当配角,甘为人梯”的崇高思想,在培养人才的实验室里诚诚实实、勤勤恳恳做人,踏踏实实做事,对本职工作始终充满激情和热情[2]。
作为授课对象的体育院校的学生,通常把大部分的注意力放在了身体素质的训练,对文化课学习积极性不高,主动思考和动手操作的能力差,遇到困难容易退缩,加之他们性格中易冲动的特点,情绪波动大,实验操作缺乏稳定性[3]。这要求实验员付出更多的爱心和耐心,建立一种平等、民主、互动、和谐的师生关系,给予体育院校的学生更多的关怀。“没有爱就没有教育”,教育的核心是爱,这种爱是教师对学生的责任。
实验员应明确自己不仅是实验室的后勤管理者,同时也是学生的德育工作者,有责任对学生开展思想道德、心理健康等方面的教育。因此,实验员应融入学生之中,做学生的良师益友,在学习、工作中以身作则,言传身教,教诲学生们特别是本专业的研究生要从小事做起,重视最基层、最简单的实验准备、收尾、清洁工作,正所谓千里之行始于足下。
3.必须具备的基本业务能力
作为运动生物化学实验员,必须明确其岗位职责,具体应包括:(1) 日常实验室环境、基本设施维护工作;(2)要熟练掌握仪器设备的原理、性能、操作规程、调试和保养的正确方法及注意事项,以及延长仪器设备的使用寿命;(3) 负责实验仪器设备和实验低值耗材用品的管理和各种报表及统计工作;(4)做好实验试剂的管理和配制,对有腐蚀性、氧化性强和毒性试剂,要掌握其管理方法和使用处理事项。尽可能避免直接排放,防止环境污染;(5)对实验过程中所产生的血液废弃物、动物废弃尸体、实验废弃物包括一次性采血针采血管不能随意丢弃,要做到对废弃污染物分类回收、集中处理,增强环境保护意识;(6)做好实验室相关档案资料的收集保管工作;(7)做好每个实验的准备和收尾、清洁工作,对所回收的移液管、试管进行清洗、干燥、分类等工作;(8)做好实验室用水用电、关好门窗的安全工作等[4]。
其次,实验员应具备娴熟的实验操作技能,要改变过去重理论轻实践的思想观念,一定要理论联系实践,在实验室内多做实验操作,苦练基本功,进行反复实践和刻苦训练,以备各种实验教学和科研之需[5]。
4.加强与任课教师、其他实验员及学生的沟通交流,提高教学质量
首先,在上教学实验课期间,实验员要与任课老师多沟通交流,以便工作临时有调整变化, 通过及时沟通也好提前准备,不至于临时手忙脚乱,影响实验课质量。再说授课老师工作时间长久,积累了不少教学实验经验,通过与他们沟通交流,实验员肯定受益匪浅,既学到了新知识、得到了启发,又提高了工作能力[6]。还要与整个科学实验中心的同行们加强交流,因为实验种类多,实验员分工各不相同,通过交流,好的经验互相借鉴,必要时还可以互相帮助、 互相合作,以提高工作效益。实验课的对象是学生,学生从使用者的角度对实验课的准备工作和需求会有自己的见解,所以实验员可以利用课前和课后的课余时间跟学生沟通,听取好的意见,在以后的实验中多加注意,积极改正,有效地提高实验教学质量。
其次,在实验课开始前,实验员要与任课老师统一思想达成共识,做好任课老师的辅助员,能够对存在的问题和想法与任课老师进行沟通,共同完成实验教学任务。上课时实验员最好能下课室巡视,协助任课老师指导学生进行实验,解答学生提出的问题,对实验操作能力较差的学生,主动配合任课老师进行指导,课后督促学生將实验试剂、实验用品放回原处,整理实验仪器设备,搞好清洁卫生。
党的十中提出了“精细化管理、人性化服务”的宗旨,需要落实到教育实践当中去。就是要尊重学生、理解学生、关心学生,就是要不断满足学生的全面需求、促进学生的全面发展。体育院校的学生往往存在着单纯的思维与成人化假象之间的矛盾,对人、事、物有不屑一顾的态度,导致他们学习目的不够明确,学习态度不认真[7]。这就需要实验员有爱心、耐心、细心配合任课老师多做思想工作,加强交流沟通。
5.整合资源优势,服务并参与教学和科研工作
为了满足本科教学实验的需求,实验员要参与实验教学,这无形中从幕后工作转到了前台工作,充当了教师角色,这就需要实验员有扎实的专业理论知识和相关专业知识的积累,过硬的技术操作能力,较强的语言表达能力和组织能力。
整合本科室的资源优势,合理安排各系、各年级的学生上开放性实验课并加大对开放性实验的开发力度,在原有开放性实验项目的基础上,结合运动生化实验室的特点和需求,开发一些新的项目,如:无菌操作技术的基本原则在实验中的应用、实验试剂配制的流程、采静脉血的技术等。同时,实验员应不怕劳累和辛苦开放实验室,提供实验环境和平台让有兴趣的学生利用课余时间到实验室做自己感兴趣的实验,或者让有兴趣的学生参与到实验课的准备和收尾工作中来,特别是本专业的研究生,参与整个实验过程,既锻炼了动手能力又激发了兴趣,使实验教学工作得到了加强和补充。还能提高学生实验素质,加强实验课的教学效应,补充实验员人力资源不足的棘手问题。
实验员要勤看、勤学、勤专研,不仅要服务于科研,还要积极参与科研,充分利用在实验室工作的有利条件,做自己感兴趣和擅长的科研项目,并撰写论文、。
6.虚心学习,提升自身的综合素质
如今,随着现代医学和生物技术的迅猛发展,知识更新加快。现代高等教育呼唤高校实验人员博览群书,增加自己的知识储备和文化底蕴[8]。运动生物化学是一门交叉学科,实验员不但需要在生物学、化学、医学、教育学、体育学等领域都有相当扎实的专业基础知识,还要注意不断充实和更新知识,拓宽知识面,优化知识结构,了解前沿科学的发展,才能适应实验教学和科研的需要,在工作中做到游刃有余。
作为一名称职的实验员,应具备一定的计算机操作技术和运用外语的水平。在科技和全球化发展的今天,运动生化实验室拥有大批现代高科技的精密仪器,这些现代化的实验仪器不管是名称、性能还是使用说明等基本上都有英文标注,且用计算机操作,这要求实验员要具有基本的翻译能力和娴熟的计算机操作能力,以便使用这些仪器时得心应手[9]。
实验员能力素质的提高,一方面需要学院管理部门领导给予足够的重视,改变以往对实验员只管使用不管培养的状况,应有计划、有目的地加强对实验员能力素质的培养。另一方面,实验员本身争取一边工作一边读书,提高学历层次,积极投稿参加全国各地的生理生化会议,开阔视野,不断自我完善。
7.提高科学化管理能力
实验室的工作建设是基础,管理是关键,实验室管理水平的优劣,不仅直接关系到仪器的使用效率与寿命,而且也直接影响实验教学的开展和实施的成败。因此,好的实验室应建立在严格的管理基础之上。近年来,学校不断扩招,该专业作为基础课程,授课学生数量越来越多,教师的实验工作量和实验员的工作量急剧增加,计算机技术在管理领域的渗入,为大规模授课提供了解决之道。实验员应该用最新的信息技术并结合最新的管理理念,利用网络系统管理升级,将所有仪器设备查询、库存、明细、借用、领用流向、通知单的生成均由计算机完成[10]。并通过网络建立辅助教学平台,实现智能化管理。因此,实验员要不断提高科学管理水平,开拓思路,实现实验室的多元化管理。
8.结语
运动生化实验员做为新世纪体育专业院校的实验技术人员应具备的能力素质是多方面的,应在平凡的岗位上立足本职、脚踏实地、默默奉献。并坚持不懈地认真学习,多实践、多积累,使知识结构不断完善和优化,使各方面的素质得到全面、和谐、健康的发展,以便更好地胜任实验室工作,更好地为实验教学、科研服务。
参考文献:
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结果有些出入意料,希格斯老爷爷遗憾落选,奖项授予美国的大卫·维兰德(David J.Wineland)和法国的塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)。这两名实验物理学家在过去20多年的研究中开创了测量与操纵单个量子系统的实验方法。阿罗什的实验方法是用原子测量单个光子,而维兰德的实验是用激光控制单个离子。他们都反复进行了一系列实验,并发表了大量论文。
科学背景
高中物理讲过,原子中间是一个极小的原子核,是电子,不过原子层次的物理现象没法用牛顿的经典力学解释,为了说清楚原子的事儿,物理学家们创立了量子理论。这个理论认为物质粒子也具有波的性质;粒子也不像皮球那样缺乏个性地沿着确定的路径运动,而是可以同时处于多种状态,循着无穷多的任意路径达到最终状态。物理过程必须考虑所有可能路径的总汇。
量子理论虽然如天书,却是微观世界真实的客观规律。它不但用于原子能级、光谱、半导体、超导等现象,也被用于化学、生物等领域,还用来计算分子结构以及解释生物化学过程。没有量子理论,孰不会有晶体管、集成电路、激光,也就不会有计算机与计算机通讯。可以说,量子的宏观应用已经使人类从电气时代进入了微电子时代。
晕死人的量子世界
维兰德来自于美国加州,中学时并不是最优秀学生,在高中最后一年才对物理产生了兴趣。大学原本读的数学专业,后来才改学物理,拿到物理博士学位后在美国国家标准技术研究所当研究员。他在那里干了37年,主要研究用离子束缚(iontrap)探索量子世界。
维兰德与阿罗什的研究是直接操控并测试单个粒子的量子系统。对于维兰德的实验,他的方法是用电场把单个离子(如汞离子)限制在一个势阱(可以把它想象成一个无形牢笼)内,就像用磁场把磁悬浮列车悬在空中一样。这个离子在势阱里只能来回运动,无法逃逸出去。
被束缚在势阱里的离子整体只能来回振动(你可以理解为折返跑),而离子内部的电子也有不同的能级。这个振动的能量是量子化的,也就是一级一个台阶,只能在不同的能级之间跳跃。离子内部的能量也是量子化的,也是一级一个台阶。
维兰德的秘诀是调节激光的频率,迫使离子内部能级跳上一个台阶的同时让它的振动能级跳下一阶,这样离子就会从内部高能级回落到低能级,不断重复下去达到降低振动能级的效果,使离子处于运动能量最低的状态。离子从高能级向低能级跃迁的时候释放的能量转换为一个光子,而光子的频率正比于它的能量。在固体与气体中,原子能级跃迁时的发光受到其他原子以及自身运动的影响,导致频率的扰动。而单个孤立的离子则不受这些因素的干扰,因而可以实现很高的频率精度。在另一个实验中,通过不同的激光对离子照射,使它同时处于两个量子状态——这就是量子力学里“薛定谔的猫”,而且进行了相应的测量。在更为复杂的实验中,三个离子形成量子缠绕状态,构成三个可以用于量子计算的量子位元(qubit)……过去对量子力学的检验大多是基于统计结果,而通过对单个离子的精准控制,维兰德等人的各种实验与测量直接从微观层次验证了量子力学。
阿罗什与维兰德殊途同归。他的实验是通过两面镜子来回反射把光子关进一个空腔,通过测量这些光子对高能级原子的影响得出光子的量子信息。
应用与展望
关键词:精品课;微生物学;微生物学实验;教学改革
“微生物学”是一门生物学科的必修基础课程。微生物学的发展对探索和揭示生命运动的规律,推动自然科学的发展起着其他学科不可替代的重要作用。微生物学与现代遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等前沿学科有着不可分割的密切联系。微生物学教学对于获得微生物学知识、掌握微生物生命活动的规律、了解微生物与人类和自然界的关系、掌握微生物学的研究方法、提高分析问题及解决实际问题的能力等均起着非常重要的作用。经过多年努力,使微生物学成为北京师范大学校级精品课程。我们将在以下几方面继续努力,使这门课程向更高的目标发展。
一、打铁先得本身硬:教师素质提高
作为教师,既要热爱教学工作、懂得教育教学的规律,又要有过硬的专业知识。在知识快速更新的今天,要想打造一门高质量的课程,就需要教师不断提高自己。
1.不断学习,提高自己,积累素材
几年来,微生物课程组的教师利用多种途径学习和积累与教学有关的知识,如从报纸上、专业期刊杂志上、网络上等多种途径收集和积累教学资料。多年来收集了许多的文字资料。
积累了几十个视频小动画,建设了教学图片库,收集了多所兄弟院校的微生物学课件等。既积累了教学素材,又在这个过程中提高了自己的专业知识水平。
2.整体作战,梯队建设
中青年教师虚心向老教师学习,老教师认真传帮带。几年来,始终坚持课程组教师一起研究和分析教材。在老教师的指导下,中青年教师在教材编写、教学研究过程中不断成熟,逐渐肩负起教学的重任。
3.同行交流,取长补短_
积极参加全国教学研讨会,并多次在大会或小组报告会上介绍北师大的教学情况,与同行进行交流。与北京大学、武汉大学、南开大学、中国农业大学、湖南师范大学、华南师范大学、河南师范大学、陕西师范大学、山东大学与河北师范大学等多所高校的微生物学同行建立了密切的联系,并进行微生物学教学内容、教学改革等方面的交流,吸取兄弟院校的先进经验。
二、兵马未到,粮草先行:教材建设
国内外有许多特色的微生物学教材,具有内容丰富、插图精美、体系完整等特点。这些教材特别适合综合性院校微生物学课程。而师范院校微生物学课程的课时都较少,大都没有设置微生物学专业,也缺乏相应的微生物学后续课程。因此,师范院校微生物学课程迫切需要一本简明扼要、重点突出的微生物学教材,几年来,微生物课程组的教师认真研究学习了许多国内外优秀的微生物学教材,学习这些教材的优点和特色、内容的先进性、编排的技巧性等,打造优秀的师范院校微生物学教材。
黄秀梨主编的《微生物学》于1998年由高等教育出版社出版第一版,2003年由高等教育出版社出版第二版,并被列为面向21世纪教材,荣获2006年北京高等教育精品教材,2006年与其配套的教学辅助光盘由高等教育出版社出版。黄秀梨主编的《微生物学实验指导》于1999年由高等教育出版社、施普林格出版社出版第一版。林稚兰、黄秀梨主编的《现代微生物学与实验技术》于2000年由科学出版社出版。这三本书组成了从本科生到研究生的系列微生物学教材。黄秀梨与辛明秀主编的《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版即将在“十一五”期间由高等教育出版社出版,这两本书均被列为国家“十一五”规划教材。我们将继续把教材建设作为课程建设的一个重要的组成部分,争取使《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版成为高质量、高水平的优秀教材,同时促进微生物学课程建设。
三、教什么:教学内容和教学体系优化
1.教学内容和体系的凝练
根据师范院校微生物学课程特点和规律,课程组认真研究教材,凝练本学科最本质和最核心的教学内容。认真处理好微生物学教学内容中与生物化学、遗传学、细胞生物学和分子生物学中相互交叉的内容。在微生物学实验教学中,将微生物学实验整合为五个模块,分别为形态结构观察(细胞水平)、目的微生物的分离纯化(群体水平)、微生物生理生化反应及理化因素对微生物生命活动的影响(生理生化水平)、微生物遗传与免疫(遗传免疫水平)和细菌系统发育学分析(分子水平)。五个模块分别从不同水平和层次研究微生物生命活动的规律。通过凝练教学内容,重点突出,使学生在短时间的教学中抓住本学科的重点。
2.把最新的研究进展引入教学
微生物学研究发展很快,教学中要把微生物学最新研究结果及最新实验技术手段引入教学。如:微生物基因组研究的意义及研究结果,不可培养微生物(uncultured microorganisms)的研究及意义,原核细胞中线状染色体的发现,巨大细菌的发现,三域学说与微生物系统发育学研究,极端环境微生物学研究等。介绍与微生物学有关的诺贝尔最新获奖项目,如朊病毒(1997年)是疯牛病等的病原体、幽门螺杆菌是引起胃癌的病原体(2006年)。将最新的微生物学技术手段引入实验教学或在教学中加以介绍,如:荧光原位杂交(FISH),变性梯度胶电泳(DGGE),限制性酶切片断多态性分析,16S rDNA序列分析方法在细菌系统发育学中的应用等,既丰富了微生物学的教学内容、提高了学习兴趣,又使学生了解到最新的研究进展,同时也认识到,随着科学技术的发展,各学科相互渗透,相互促进,共同推动学科的发展,使探索生命运动规律的研究不断深入。
3.专家讲座,开阔眼界
多年来我们多次邀请专家进行专题讲座,如近年邀请了中国科学院马延河教授进行了题为“极端环境微生物学”的讲座,使学生了解到,即使是在极端的环境中也存在着丰富多彩的微生物世界,极端环境微生物是宝贵的微生物资源。请中国农业科学院的王磊副教授进行了题为“分子微生物学实验技术”的讲座,使学生了解最新的微生物学实验技术及所能解决的实际科学问题。通过专家讲座丰富微生物学的教学内容。
四、怎样教:教学方法和手段
在把握教材内容的前提下,合理的教学方法和手段是实现教学目的的保证。应用科学合理的教学方法和手段把条理化的知识体系传授给学生。
1.注重各部分内容的内在联系,体现知识的整体性
在教学中注重各部分内容和知识点之间的联系,如在理论课教学中将微生物的形态结构、生理生化、遗传与变异、微生物生态、微生物在实际中的应用等知识有机的联系为一个整体。在每一个部分的教学中,挖掘这部分内容与教材其他部分内容的联系,从而使学生获得
相互联系的完整的知识体系。注重结构与功能之间的联系,在讲述微生物的形态结构时,注意与其功能相联系,在讲述基本原理和基本功能时,适当点明与其对应的结构基础。注意理论与实际的联系并通过学习各种环境中微生物类群的结构特点和代谢特点等,了解微生物与环境的适应性及微生物与自然界和人类的关系。
在实验课教学中巧妙设计实验方案,将微生物学实验整合为五个模块。五个模块各有侧重,交给学生一个内容丰富、又相互联系的实验体系。
2.理论课与实验课相渗透
理论课上重点讲述微生物的基本理论和基本原理,实验课主要学习微生物学的基本研究方法和技术手段,共同目标是使学生掌握微生物学的基本原理和微生物学的基本研究方法。理论课教学中强调微生物学基本理论得出的实验过程和证据,实验课上强调实验手段和技术的基本原理及所能解决的理论问题。相互渗透,相互强调,使学生更好认识微生物学的本质、掌握其核心内容。课程组长期坚持主讲教师参与实验课教学,有利于把理论课与实验课紧密的联系,有利于对学生的全面培养。
3.积极进行教学改革,承担教改项目
进行了“微生物学”教学内容、体系及教材建设研究(获2001年国家级教学成果二等奖)和微生物学实验改革研究(获2004年北京师范大学教育教学成果二等奖)。与南开大学共同承担并完成了武汉大学主持的“微生物学立体化精品教材体系”中的微生物多媒体课件的制作工作(教育部课题,将由高等教育出版社出版发行)。将教学研究成果不断应用到教学中,提高教学水平和教学效果。
4.启发教学、培养兴趣、加强课堂讨论,课堂教学与网络学习相结合
认真研究教学内容,精心设计问题,引导深入思考,加强课堂讨论,增强对知识体系的理解和掌握,充分利用北京师范大学的Blackboard网络平台进行辅助教学,丰富教学内容和信息量,提高课堂教学质量。
5.通过自主设计实验,培养自主创新能力
从2000年开始,进行微生物学自主设计实验的教学改革研究,培养学习微生物学的兴趣、独立开展科学研究的能力及自主创新的能力。许多学生都感觉, 自主设计实验很辛苦,但值得。自主设计实验报告按论文的格式书写,强调对实验结果的分析和讨论,培养独立分析问题的能力。
6.严格教学管理
理论课的成绩由平时成绩(30%)和期末成绩组成(70%)。平时成绩包括:小考(15%)、课堂讨论(10%)和考勤(5%)。实验课成绩包括平时成绩(50%)、自主设计实验(40%)和实验考试(10%)。平时成绩细化到每次实验。自主设计实验包括实验设计、实验操作、小论文和实验汇报四部分组成。通过小论文的写作,还可锻炼学生论文写作的能力和查阅文献资料的能力。实验考试包括实验理论和实验操作两个部分。每个教学环节都严格要求。
摘 要 运用文献资料法、访谈法、逻辑分析法等研究方法,梳理了自20世纪80年代至今有关核心力量训练方法的文献,对核心力量训练的实验设计过程、研究方法的特征以及存在的问题进行了分析,期望对未来核心力量训练的研究有所裨益。
关键词 核心力量 研究方法 探讨
核心力量训练的概念最早起源于核心稳定性的研究。Panjabi在1985年首次提出了脊柱稳定性(Spinal Stability)的概念。他认为脊柱稳定性涉及三方面的问题或系统:被动脊柱骨、主动脊柱肌肉和神经控制单元。1989年美国旧金山脊柱研究所(SFSI)在其设计的“动态腰椎稳定计划指南”提出了中位脊柱的问题,也有人认为它是核心稳定性的最早来源。1992年,Panjabi又提出了核心稳定性的概念,认为人体的核心稳定是一种“稳定人体系统,以使椎间的中部区域保持在生理极限范围内的能力”。20世纪90年代后期,一些欧美学者开始认识到躯干肌的重要作用,将这个以往主要用于健身和康复的力量训练方法扩展到竞技体育领域,他们从力学、神经生理学和康复等不同角度对躯干成进行了深入研究,提出了“核心稳定性”的问题。此后,核心力量训练慢慢被国内外的学者重视起来。
一、国内外核心力量训练科研方法现状分析
通过中国知网硕博论文数据库,用“核心力量”为主题词进行检索,共检索到94篇学位论文,其中以“核心训练”为关键词28篇、“核心训练方法”15篇、“训练方法”8篇、“体能训练”7篇、“力量训练”6篇、“核心稳定性”5篇,“悬吊训练”5篇、“专项体能”5篇。用“core strength”在EBSCO运动科学数据库中检索到学术论文7篇,用“core strength”和“core stability”在SCIDBS外文专题数据中检索27篇文献,本文仅从检索到的论文中选取以实验法为主要研究方法的文章进行分析。
(一)国内外核心力量训练研究采用的研究方法分析
国内针对核心力量训练的研究,主要结合各个体育项目,如篮球、足球、健美操、高尔夫球等,主要探讨核心区域稳定训练对体育项目训练成绩的取得或者训练效果的提高的影响,在所查阅的国内学位论文中研究方法主要是文献资料法、专家访谈法、问卷法、实验法、数理统计法,论文中突出的实验法则主要是实验室测量法和室外运动测量法。
国外关于核心力量的训练研究主要以实验研究为主,研究内容主要针对核心力量训练对防止运动员损伤和运动康复的影响,数据的收集主要通过皮表肌电检测仪器,只有少数论文是核心力量训练结合体育项目进行研究。因此看来,国内外在对核心力量训练的研究上侧重点有所不同。
(二)国内外核心力量训练研究的实验设计过程分析
1.受试对象的选择
国内外关于核心训练的实验中的受试对象大都来源于普通在校大学生、大学生运动员、职业运动员等,实验分组设计普遍采用单因素完全随机分组,即分为实验组与控制组、单因素完全随机等组前测后测设计。,
2.实验过程
核心训练方法的检测主要是采用一定的训练方法和手段设计,对核心部位的肌肉进行训练的方法。一种是克服自身体重进行的各种身体支撑的动态和静态的练习组合,一种借助相关运动器材,例如瑞士球、平衡盘、拉力带等,使身体的静态平衡被打,迫使身体由不平衡或不稳定的状态到稳定状态的训练,进而提高身体的核心力量的锻炼效果。国外的文献中对实验数据的收集集中在采用EMG对相应肌肉反应进行检测收集,并结合肌肉参与的频度范围,对数据进行分析,突出核心力量训练的基础研究,而国内学位论文对核心力量的检测主要通过一些训练指标的测量进行统计,例如立定跳远、原地纵跳高度、十字跑、20米起动跑等作为训练过程的评定指标,通过实验组和控制组的对比分析,分析核心力量训练的效果。
3.数据收集处理分析
对数据收集的主要检测仪器为Surface electromyography(EMG)皮表肌电检测仪或者是针对特定项目的训练设计的评价指标进行前测、后测得出数据,数据处理主要通过SPSS软件或excel软件,进行T检验、F检验、post hoc test(单因素方差分析的后续检验)、单因素协方差分析的后续检验等。
4.结论的分析
国内外较多的都是运用统计方法对实验组前后和对照组前后的数据进行差异显著性检验,从而得出相应的结论。
二、核心力量训练研究方法的特征分析
(一)研究方法的系统性
核心力量训练是较为复杂的力量训练,训练过程中参与动员的肌肉群较多,且相关肌肉群之间颉抗或协同作用明显,所以研究过程需要多学科交叉知识,如运动训练学、运动解剖学、运动生物力学、运动生物化学等。不管是选择从某一角度研究还是从多学科交叉角度进行研究,都要求注重对研究对象的整体性、各因素复杂的相关性、研究主体因素的动态性等进行系统性的思考。
(二)实验检测的滞后性
核心力量训练中的受试者,很难及时、精确对其相应指标进行检测,即便有些仪器可以在运动过程中携带,但是都很难准确的反映受试者在运动当时真实的身体机能状况。而对于更多的实验研究中,受试者都是在训练后测定相应的指标值,相对于运动员运动过程中的真实状态势必有一定的滞后性。
(三)实验操作的复杂性
人体本身肌肉和骨骼结构的复杂性决定了在实验过程中对相应肌肉检测的复杂性,实施过程中除了要考虑肌肉的结构和运动所带来的肌肉变化特征,还要考虑训练方法和训练手段对人体核心区域肌肉的影响, 并且现有仪器的灵敏性和难度系数也增加了实验操作的复杂性。
三、核心力量训练研究方法中存在的问题
(一)感性方法多于理性方法
在以文献资料法、专家访谈法、问卷法为主要研究方法的文献中,更多的理论支撑来自于感性材料的收集,经验的总结,以至于探索出的训练原则和训练规律缺少强有力的实验数据支撑,虽然有一些生物学、生物力学等学科的研究方法引入到了核心力量训练的研究中,但与国外的研究相比,理性和实证的方法还相对欠缺。
(二)研究方法的设计需要不断完善
核心力量训练实验设计上除了要考虑运动训练本身规律和特征,也要考虑项目的特征、技术的特征、肌肉的用力顺序等,每一步的实验设计都要与要与运动员实际的动作相符,才能保证实验数据或者实验结果的科学性。
(三)数据统计分析需要更加合理
在对核心力量训练的研究方法分析后发现:更多的研究者倾向于对统计数据差异性显著水平的检验,过度追求显著水平P
(四)实验仪器的更新速度有待加快
在快速发展的现阶段,更多其它学科先进的技术与手段应该及时大量的应用到运动训练实验当中。如三维跟踪摄像;足底压力分布测试三维化;数学力学模型;遥测技术和肌肉动力学测量技术等的使用,不仅能及时的测得所需要的生理指标,而且能使检测的数据和处理的结果更加准确的预测客观实际。
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【论文摘要】1937年美籍奥地利生物学家贝塔朗菲提出了一般系统论原理。系统中每个要素都处于一定的位置,起着特定的作用。个体发育中,基因按一定的时、空次序有选择地表达。基因是组成染色体的遗传单位,并证明基因在染色体上作直线排列。一定的基因在一定的条件下,控制着一定的代谢过程,从而体现在一定的遗传特性和特征的表现上[1]。基因还可通过突变而改变。随着人类基因谱的逐步阐明、遗传工程技术的充分发展,基因治疗很可能在临床疾病治疗中产生革命性变化,这就需要研究人员在实践中,用自然辩证法系统论理论,来指导思想,拓展研究思路,从而解决这一重大难题。
Regardsbetweenthegeneandthehereditycausesandeffectsrelationwiththesystemtheoryviewpoint
HUJing-yi
【Abstract】in1937theAmericannationalityAustriabiologistbrightPhilippinesproposedthegeneralsystemtheoryprinciple.Inthesystemeachessentialfactorallisinthecertainposition,isplayingthespecificrole.Inontogenesis,geneaccordingtocertainwhen,thespatialorderhavethechoiceexpression.Thegeneiscomposesthechromosomethehereditaryunit,andtheproofgenemakesthelinespreadinthechromosome.Thecertaingeneunderthecertaincondition,iscontrollingthecertainmetabolismprocess,thusmanifestsinthecertainhereditycharacteristicandinthecharacteristicperformanceThegenealsopassablesuddenchangehaschanged.Alongwiththehumangenespectrumgraduallyexpounded,thegeneticengineeringtechnologyfulldevelopment,thegenetreatmentverypossiblytreatsattheclinicaldiseasehastherevolutionarychange,thisneedstheresearcherinthepractice,withnaturaldiagnosticmethodsystemtheorytheory,guidingideology,developmentresearchmentality,thussolvesthissinglelayerbigdifficultproblem.
【Keyword】systemtheory;Geneandheredity;Genetreatment
系统论是21世纪以来科学技术、文化和社会发展的自然亦必然的思维趋向,是比知识更有力量的一种客观存在,它是一种新的思维方式,是当代人认识对象的工具和手段。西沃尔-赖特在1929年写到:一个群体中“单个基因的选择系数(即基因的适合度),一定受到这个群体整个基因频率系统的影响[2]”。本文从系统论观点来分析基因与遗传之间的因果联系以及基因在临床上的应用。
1系统论相关论点
1937年贝塔朗菲提出了一般系统论原理,使人类的思维方式发生了深刻变化。以往研究问题人们总是把事物分解成若干部分,抽象出最简单的因素来,然后再以部分的性质去说明复杂事物。这种方法的着眼点在局部或要素,遵循的是单项因果决定论,它不能如实地说明事物的整体性,不能反映事物之间的联系和相互作用,它只适应认识较为简单的事物,在人类面临许多规模巨大、关系复杂、参数众多的复杂问题时,就显得无能为力了。系统中各要素不是孤立地存在着,每个要素在系统中都处于一定的位置上,起着特定的作用[3]。系统科学方法是认识、调控、改造复杂系统的有效途径,为人们提供了制定系统最佳方案以实行优化组合和优化管理的手段,为人们提供了新的思维模式,倡导从整体上进行思维。
2基因与遗传
20世纪20年代,摩尔根学派在孟德尔的豌豆杂交试验的基础上,开展了遗传规律的研究,建立了以基因学说为基础理论的细胞遗传学,肯定了基因是遗传的基本单位,存在于细胞的染色体上。到30年代,知道染色体结构和数目的变化会影响到遗传,知道一个基因可以突变成若干等位基因。到了40年代,遗传学有了两个重要的进展或突破:一是初步发现去氧核糖核酸简称DNA,是遗传物质;一是提出了一个基因一种酶的原理。直到50年代,建立了分子遗传学,解决了有关遗传的若干重大问题。DNA和另一类核酸即核糖核酸(RNA)都是由核苷酸所组成的多聚体,是大分子。核苷酸的主要特点存在于所含的有机碱,即两种嘌呤和两种嘧啶。
1953年,形成双螺旋的分子结构。根据DNA中碱基互补的原理,一个DNA分子可以成为内容一致的两个DNA分子。蛋白质是由氨基酸所组成的多聚体,是大分子。组成蛋白质的可以是一条多肽链或几条多肽链。多肽链就是由若干氨基酸前后连接而成的分子。蛋白质的合成就是遗传信息从遗传物质流入蛋白质的过程。这包括两个步骤:一是转录,一是翻译。由于组成DNA和RNA的零件都是核苷酸,所以遗传信息从DNA流入RNA叫做转录。由于蛋白质是由另一种另件(氨基酸)组成的,所以遗传信息从RNA流入蛋白质叫做翻译。这里的RNA叫做信使RNA,意思是说,它是基因遗传信息的使者。在分析蛋白质分子的合成中也查明了各氨基酸的遗传密码,于是建立了遗传密码理论。遗传信息都是由遗传密码组成。每一个遗传密码都由三个碱基组成,氨基酸不同,其遗传密码就不同。
从70年代开始,分子遗传学的进一步发展,诞生了基因重组技术,即生物基因工程,它开创了改造生物和创造生物的新时期。
3用系统论的观点来看待基因与遗传的因果联系
系统科学可以把一个原子看作系统,它也可以把器官、生物机体、家庭、社区、国家、经济以至生态看作系统。生物体是由细胞构成的多层次的复杂系统。尽管在细胞和分子水平对发育的分析已取得长期的进展,但个体发育仍不能从分子水平和细胞水平的分析得到全部解释。个体发育中,基因按一定的时、空次序有选择地表达。这首先表现在细胞表面形态调节分子的变化,从而导致胚层分离、形态速成运动和组织发育等细胞的集体行为。
我们可以从两方面来考虑环境对基因的自上而下的约束与引导作用。其一,我们知道环境的改变会迫使生物个体和种群尽可能调节自身以适应环境的变化。显然生物体为适应环境变化而做的调节又必定会引起生物体内生物化学、生物磁电等的变化。在生物史上地球环境的巨变是造成大量新物种产生的直接原因。我们可以设想,基因有向缓解环境对生物压力的方向突变的趋势,如果这一假说成立的话,显然就会使来自上层变化的信息产生对下层生物体基因变异的自上而下的约束与引导作用。其二,我们知道基因的复杂结构具有巨大的信息存储能力。生物体的基因中记录了该生命体全部历史的重要信息。
4基因治疗的前景
随着对基因治疗研究的深入,我们不能忽视子系统的系统性和整体性,不能用局限的、部分的、单一的观点来以偏概全。事实上,人体的复杂性程度,各个系统的相关性、相互作用及相互制约程度,远不是我们所能完全解释得了的,只有在系统环境中解决这些难题,才会有实用价值和临床价值。这就需要研究人员在实践中,用自然辩证法系统论理论,来指导思想,拓展研究思路,从而解决这一重大难题。
参考文献
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徐建兴教授花费毕生的精力,专注于呼吸链酶系结构与功能研究,孜孜不倦地求索,在线粒体基础研究与医学应用的结合上打开了一扇门,引入了新思想,取得了具有开拓性的研究成果:他以实际行动谱写了一曲科技创新的赞歌。
矢志不移潜心科研
徐建兴教授数十年如一日,在他热爱的学科领域,进行了长期不懈的辛勤探索,他淡泊名利,甘于寂寞,用坚韧和执着坚守着属于他自己的科研阵地,用超常的付出缔造着中国科学界的奇迹。
徐教授1958年考入中国科大生物物理系,1963年毕业后分配到中国科学院生物物理研究所开始从事酶分子生物学研究。1964-1965年在上海生物化学研究所进修,在邹承鲁院士指导下研究细胞色素C氧化酶CO抑制光解动力学。1979年作为改革开放首批出国学者先后两次赴美留学,回国后相继开展了琥珀酸细胞色素C还原酶中细胞色素b的三项还原动力学、泛醌反应抑制剂的合成与筛选、呼吸链酶系的啦曼光谱研究、细胞色素C抗氧毒研究,呼吸链酶的纯化与晶体培养等课题?
1987年徐建兴再度赴美国留学期间,他针对当时争论了多年的关于Mllche化学渗透学说(1978获得诺贝尔奖)与实验检验之间存在偏差的问题分析了呼吸链研究的历史资料,他发现学术界似乎忽略了一个重要的问题,那就是从生物物理学的角度判断线粒体作为分子热机也应该做“无用功”。Mitche理论只阐述了线粒体如何制造ATP(相当于热机做“有用功”)的问题,而忽略了线粒体会不会和怎样丧失制造ATP能力(相当于热机做“无用功”)的问题。反复思考之后徐建兴脑海里产生了论证这一尚无人过问的理论问题的思路,于是他决定拒绝绿卡的诱惑回国自行开展这一课题研究。
徐建兴教授回国后,将自己的想法向邹承鲁院士做了汇报。邹院士给予了很大的支持,鼓励他自己设计实验自己做研究,自己申请资金,自己开展工作,并为他使用实验仪器大开绿灯,成为徐建兴教授能坚持下来并完成此项研究的坚强后盾。
徐建兴教授的研究遇到的最大困难是申请科研资金难,因为选择了超前思维的课题很难被评审专家理解。所以很长时问他是通过与临床医生合作使用别人的基金为别人带学生的方式进行的。在科研基金赤字的情况下,他依然坚持不懈。他经过了十几年的坚持和努力,设计了多种实验论证手段,最终以极具说服力的实验数据完成了其独创理论的论证,撰写并发表了多篇具有原创性思维的科学论文。
苦心孤诣硕果累累
功夫不负有心人。徐建兴教授用心血和智慧培育出三项重大成果。
第一项是呼吸链酶的结构研究成果:他与清华大学饶子和教授合作完成了猪心呼吸链复合物lI晶体结构2.4埃的解析,在2005年CeIl上该成果是继日本科学家完成牛心呼吸链复合物1V结构解析和美国科学家完成牛心呼吸链复合物…结构解析之后呼吸链酶系晶体结构研究的又一重大成果,标致了我国在国际生物能力学和膜蛋白晶体学领域占有席之地。
第二项是呼吸链功能的研究成果:在国际生物能学力家普遍关注呼吸链如何传递电子制造能量分子ATP的功能时,徐建兴思考了呼吸链如何受损伤失去制造ATP能力的问题并提出了呼吸链电子漏旁路假说。在论证假说的研究中证明了细胞色素c具有清除线粒体中O2和H2O2的抗氧毒性新功能,发现了细胞色素C通过两条呼吸链电子漏旁路对线粒体中O2,一和H2O2,的水平进行调控的原理,提出了线粒体自由基代谢的概念和自由基代谢失调导致病理状态的理论。该理论不仅把Mitc helI理论与实验检验之间存在偏差的来源解释清除了,更重要的是它揭示出呼吸链电子漏生成的氧毒性分子O2和H2O2,是损伤呼吸链和线粒体的元凶,这为探讨衰老、神经退行性疾病、运动疲劳、缺血再灌流损伤等与氧毒性有关的重大医学问题提供了新思路。最近他以呼吸链传递电子制造造ATP为“阳”,以呼吸链漏电产生氧自由基为“阴”,对中医阴阳五行理论的分子生物学基础提出了科学的解释,为中西医的互相理解和认同提出了依据。从维护保养呼吸链功能的角度他申报了克服辅酶Q副作用这一瓶颈问题的发明专利。
他的第三项研究成果与呼吸链无关。徐建兴教授针对国际创伤医学领域使用生长因子治疗顽固难愈合溃疡临床研究所面右的种种困境,提出了“天然愈伤分子组合”的概念,并在这一概念指导下挖掘中药发明了治疗糖尿病烂脚、褥疮、口腔溃疡等顽症的特效治疗手段,从中医特色医疗的角度促进了了国际愈伤医学界面临难题的解决。
徐教授的线粒体自由基代谢和自由基代谢失调导致病理状态的理论得到了国际科学家同行很高的评价。
意大利著名线粒体学者GiorgloLanaz说:徐教授和他同事的工作是在国际高水平上对线粒体中氧自由基的产生和清除问题以及对细胞凋亡和相应的病理因果关系做出了重要贡献。
徐建兴教授在生物科研领域取得的巨大成功,得到了国家和社会的广泛赞誉。2008年11月,他在天津召开的国际线粒体学术大会上获得了亚洲线粒体学会(ASMRM)颁发的线粒体研究特殊贡献奖;2009年英国剑桥国际传记中心授予徐教授国际爱恩斯坦科学成就奖;2009年美国传记研究所授予徐教授中华人民共和国金奖。