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關(guān)鍵詞:生物學 實驗教學 技能培養(yǎng)
生命科學是實驗性科學,生命科學研究及其應(yīng)用的技術(shù)和手段是推動理論研究及相關(guān)產(chǎn)業(yè)形成發(fā)展的動力;同時,隨著我國高校的大規(guī)模擴張,培養(yǎng)學生技術(shù)創(chuàng)新能力,拓展學生的就業(yè)面,直接服務(wù)于國民經(jīng)濟建設(shè)也已成為當前高校的重要任務(wù)之一。因此,我院實驗教學體系與教學內(nèi)容隨著生命科學發(fā)展及社會需求進行了改革,創(chuàng)造生命科學本科生技能平臺,強化學生的實驗與實踐技能,使畢業(yè)生既能在科研機構(gòu)或高等學校從事科學研究或教學工作,也能在工業(yè)、醫(yī)藥、食品、農(nóng)、林、牧、漁、環(huán)保、園林等行業(yè)的企業(yè)、事業(yè)和行政管理部門從事與生物科學及技術(shù)有關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理和行政管理等工作。以適應(yīng)飛速發(fā)展的生命科學與生物產(chǎn)業(yè)的需要。
生命科學本科生技能平臺建設(shè)一直是我院本科教學中的重點之一。1978年學院成立了獨立建制的生物學教學實驗室;1996年,學院被批準建設(shè)“國家生物科學理科基礎(chǔ)研究和教學人才培養(yǎng)基地”,同時建設(shè)生物學國家理科基地實驗教學中心,2004年被遴選為江蘇省生物學實驗教學示范中心。
在生命科學本科生技能平臺建設(shè)中,我們重點進行了下列幾方面的改革與實踐:
1 明確實驗教學定位,創(chuàng)新實驗教學理念。生命科學發(fā)展是依賴研究方法、技術(shù)和手段的創(chuàng)新,因此生物學實驗教學中人才培養(yǎng)的理念應(yīng)體現(xiàn)四個觀念:
發(fā)展觀:所培養(yǎng)的人才具有可持續(xù)發(fā)展觀,掌握生命科學前沿技術(shù);
整合觀:能夠整合并靈活運用生命科學研究方法和各種資源;
科學觀:所培養(yǎng)的人才具備嚴謹求實的科學精神:
創(chuàng)新觀:培養(yǎng)的人才富有原創(chuàng)性思維,為在科學研究、生產(chǎn)實踐和社會建設(shè)中做出創(chuàng)新性的成果發(fā)揮作用。
2 注重生物學實驗教學分層分類與系統(tǒng)性的結(jié)合,構(gòu)建實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學體系。
2.1
以“口徑寬、基礎(chǔ)厚、能力強”為人才培養(yǎng)目標,注重整個課程體系中實驗教學內(nèi)容的整合,積極把最新科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目,按基礎(chǔ)型實驗、提高型實驗(綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性實驗等)、研究創(chuàng)新型實驗設(shè)計實驗內(nèi)容,以培養(yǎng)和提高學生的實驗?zāi)芰?。按基礎(chǔ)實驗、拓展實驗、開放實驗、科研訓練和專業(yè)實習構(gòu)建實驗教學體系,綜合性實驗占總實驗的20%,設(shè)計性實驗占總實驗的10%,創(chuàng)新性實驗占總實驗的10%。使生物學實驗教學體系形成基礎(chǔ)性實驗、綜合性專業(yè)訓練、研究創(chuàng)新性實踐三個層次。其中第1個層次主要是系統(tǒng)學習從宏觀到微觀的生物學知識,第2、3個層次重點是培養(yǎng)學生的實踐能力和研究能力。
2.2 充分發(fā)揮南京師范大學生物學實驗教學中心空間的巨大優(yōu)勢。統(tǒng)一布局基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室、拓展實驗室、大型設(shè)備實驗室及博物館,加快創(chuàng)新實驗室、模擬車間工廠和校內(nèi)實踐基地建設(shè),在學院教師科研實驗室中遴選培育可持續(xù)性發(fā)展的大學生科研訓練的基地。開展低年級學生與高年級學生組合、本院學生與校內(nèi)外學生聯(lián)合等形式的科技創(chuàng)新實踐團隊建設(shè),獲得高水平的訓練成果。
2.3 建設(shè)大學生創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力訓練實驗室:現(xiàn)代生物科學研究技術(shù)實驗室和生物技術(shù)制品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化過程模擬訓練實驗室。
現(xiàn)代生物科學研究技術(shù)實驗室:依托學科優(yōu)勢,從分子水平、細胞水平及系統(tǒng)生物學層次,構(gòu)建生物化學與分子生物學技術(shù)、細胞生物學與遺傳學技術(shù)、生物多樣性與生態(tài)學技術(shù)、生物信息學等訓練平臺,開展研究性教學,開設(shè)設(shè)計性、綜合性實驗。開展SRT研究、畢業(yè)論文及大學生創(chuàng)業(yè)競賽,學生自主選題與教師指導相結(jié)合,重在訓練學生獨立思考、查閱文獻、自主設(shè)計實驗的能力。在逐步學習和掌握實驗技術(shù)、驗證科學假設(shè)的同時,完成課題。將研究性學習、綜合能力培養(yǎng)、科學研究成果及轉(zhuǎn)化等產(chǎn)學研一體化理念寓于實驗教學,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
生物技術(shù)制品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化過程模擬訓練實驗室:建設(shè)生物發(fā)酵工程及其下游技術(shù)體系、生物活性成分提取、分離與純化技術(shù)體系、生物功能分子功能評價技術(shù)體系與生物制品技術(shù)體系四個專業(yè)體系;與上述四大體系配套的生物工程下游技術(shù)、生物藥學綜合大實驗二門實驗教學課程體系。開展本科學生生物工程與生物制品相關(guān)的研究開發(fā)的初步訓練和畢業(yè)實踐,掌握基本的實驗方法,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力,為國家培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)人才,為地方經(jīng)濟服務(wù)。
3 實驗教學與科研、工程和社會應(yīng)用實踐結(jié)合。開放實驗和科研訓練為廣大師生創(chuàng)造科研條件,促進學生科研水平和能力的提高,學生根據(jù)自己的科研興趣在導師指導下申報科研訓練項目,在良好的實驗條件下取得了豐碩的科研成果。借助教師科學研究的基礎(chǔ),積極開展大學生創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)計劃策劃與競賽,獲得第五屆“挑戰(zhàn)杯”江蘇省大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽的特等獎。
積極安排有針對性的專業(yè)實習,建設(shè)實習基地,使學生直接投入到疾病監(jiān)控與預(yù)防、環(huán)境監(jiān)控與保護、生物資源調(diào)查和收集、生物資源開發(fā)、生物茶品的工業(yè)化生產(chǎn)等實際工作。
多渠道、多方位開展社會實踐活動,開創(chuàng)性地開展主題為科技興農(nóng)、環(huán)保宣傳、水質(zhì)調(diào)查、生物夏令營和衛(wèi)生咨詢等社會實踐活動,服務(wù)地方的各項建設(shè),取得了優(yōu)異成績。
強化動植物野外實習對全面訓練與提高學生綜合素質(zhì)的重要作用。圍繞實習基地區(qū)域及生物多樣性的特點,通過立項的形式,開展有針對性的科研實踐活動,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力,促進學生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,增強學生的創(chuàng)新意識。2008年和2009年都設(shè)立天目山野外綜合實習科研訓練計劃項目。
4 注重實驗教學的改革與創(chuàng)新的研究。實驗教學,關(guān)鍵是讓學生能夠獨立操作動手,是教技能、教方法,大學提供的就是良好的設(shè)備條件和技術(shù)服務(wù),從菜種理想要求來看,生命科學的實驗技能方法應(yīng)是了解和掌握得愈多愈好,愈能開拓思路,愈能技高膽大有創(chuàng)新意識,有創(chuàng)造作為。為進一步推進我院本科教學創(chuàng)新,提高教學質(zhì)量,強化績效,鼓勵廣大教師注重教學工作,積極投身教學研究與改革,實施《國家理科基地高等教育教學研究與改革項目基金計劃》。
我們鼓勵廣大教師、實驗技術(shù)人員積極爭取實驗教學研究立項,鼓勵自編教材,獎勵實驗教學研究成果,讓生物實驗教學培養(yǎng)出更多能動手干事、有扎實專業(yè)技術(shù)本領(lǐng)的優(yōu)秀人才來。資助實驗教學教師和實驗技術(shù)人員參加各類的實驗
教學研究與改革學習,通過本科的實驗教學,努力改變學生不僅僅會“看”,更多是會“做”。強調(diào)技能培訓,堅持技能考核過關(guān),嚴格規(guī)范的進行專業(yè)實驗技能學習,讓學生能真正牢固的掌握專業(yè)技術(shù)本領(lǐng),為今后的學習研究和工作打下扎實的基礎(chǔ)。結(jié)合學院的學科優(yōu)勢和以往的實驗教學特色項目從2000年起自編使用了八本實驗講義:“植物學實驗”、“植物生理學實驗”、“動物學實驗”、“動物生理學實驗”、“微生物學實驗”、“細胞生物學實驗”、“遺傳學實驗”和“生化下游技術(shù)實驗”,收到了良好的教學效果。其中,“植物生物學實驗”教材已出版,“動物生理學實驗”還被南京醫(yī)科大學采用,已使用了四屆,受到好評。
設(shè)立實驗內(nèi)容完善、更新與創(chuàng)新研究基金,不斷改革更新實驗教學內(nèi)容,提高技能培訓的份量,強調(diào)實際動手能力的提高和實用方法技術(shù)的掌握,同時積極創(chuàng)造條件,跟進相應(yīng)設(shè)備條件的改善和添置補充。
為了強化本科生科研素質(zhì)和能力的培養(yǎng),強化績效,鼓勵教師積極開展大學生科研訓練計劃,取得顯著的科研訓練效果與成果,為此,生命科學學院實施國家生物學理科基地基礎(chǔ)人才培養(yǎng)創(chuàng)新能力訓練基金計劃。資助教師承擔大學生科研訓練項目與競賽項目、大學生科研訓練。
5 實驗教學方法與手段信息化,實行準入制與開放式。完善生物學實驗教學中心的實驗教學與管理網(wǎng)絡(luò)平臺。利用blackboard平臺,全面實行實驗教學網(wǎng)絡(luò)化,開發(fā)生命科學實驗的系列多媒體教學軟件和網(wǎng)絡(luò)視頻課程,推廣虛擬、仿真等實驗技術(shù)手段,輔助生物科學實驗教學,實現(xiàn)生命科學實驗的遠程教學。現(xiàn)在的實驗教學中心有了完善的教學資源和信息平臺,它是我們倡導的實驗教學要“精講多練”的重要前提。擁有生物互動顯微鏡室,每門實驗課程都建有基于“畢博平臺”的網(wǎng)絡(luò)課件,學生可以方便地在網(wǎng)上瀏覽實驗多媒體課件,可以在網(wǎng)上預(yù)習,與老師交流等。學生在做實驗前,必須通過預(yù)習考核,方可進入實驗室。因此,每位學生做實驗都是“有備而來”,所以教師只需講解要點、難點,讓學生有更多的時間動手操作。生物學實驗教學中心網(wǎng)站集實驗中心管理、實驗教學、中心新聞、實驗教學論壇、設(shè)備管理、學生預(yù)習、學生選課等功能于一身。
實驗教學中心是校院兩級管理、相對獨立運作的開放性實體,實驗教學實行準入制與開放式運行:①生物學基礎(chǔ)實驗教學實行預(yù)習準入制,學生在線完成教學內(nèi)容預(yù)習和測試、獲得合格后,進入實驗室進行開放性操作,允許在一定時間范圍內(nèi)完成。②拓展性實驗和學生SRT項目,實施全開放。
6 注重實驗教學中心實驗教學保障體系建設(shè)。硬件保障:生物學實驗教學中心專用建筑面積達7200m2。中心下設(shè)儀器臺套件數(shù)充足的生物學基礎(chǔ)實驗室和專業(yè)實驗室、設(shè)備先進及精密的創(chuàng)新性實驗室和大型設(shè)備實驗室、資源豐富及實踐性強的博物館、生物工程中試車間及校內(nèi)動、植物學實踐基地。截至目前,實驗儀器已超過2000臺(套),資產(chǎn)超過2500萬元,設(shè)備完好率100%,設(shè)備利用率100%。為開展研究性實驗教學、開放性實驗教學提供了保證。
經(jīng)過多年的建設(shè),南京師范大學生物學實驗教學中心已經(jīng)擁有一支教學梯隊整齊、年齡與職稱結(jié)構(gòu)合理、學術(shù)背景多樣、研究領(lǐng)域開闊、教學與實踐經(jīng)驗互補的實驗教學團隊。參與實驗教學的教師隊伍中,現(xiàn)有教授15人、副教授12人、高級實驗師4人、講師和實驗師3人、助教7人。博士學位獲得者20人、碩士學位獲得者12人。平均年齡不到40歲,以中青年教師為主體的師資配備,年齡梯隊呈現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿?。分別來自于中國科學院、南京大學、南京農(nóng)業(yè)大學、中國藥科大學、南京師范大學等院校以及多位從國外留學回國的高層次人才,涉及生物學、農(nóng)學、醫(yī)學、藥學、海洋、化學、食品、工程、環(huán)境科學、生態(tài)學等學科,具有良好的學緣結(jié)構(gòu),具有多學科交叉、互補的優(yōu)勢。
中心建制:生物學實驗教學中心實行校院兩級管理、相對獨立的實體運作,工作任務(wù)相對獨立,所有實驗課程獨立設(shè)課,承擔生科院內(nèi)外的全部實驗教學任務(wù),在生科學院教學委員會和實驗教學中心管理委員會指導下,開展實驗教學課程體系、實驗內(nèi)容、實驗教學方法的改革與研究,進行教學實驗室的建設(shè)與管理。
人事制度:設(shè)立實驗教學關(guān)鍵崗、高職崗位,建立人性化、激勵先進、職稱及進修深造有發(fā)展空間的人事制度,穩(wěn)定了實驗教學隊伍。
7 發(fā)揮南京師范大學師范教育特色,推進中小學實驗教學。南京師范大學生命科學學院是江蘇省中學生物教師培養(yǎng)基地,是中學教師生命科學理論更新和現(xiàn)代生物學教師技能培訓的基地,承擔國家中學生物學教學課程標準制定、教育與實驗的編寫及主辦《中學生物學》雜志,每年承擔江蘇省中學骨干教師培訓的實驗教學任務(wù)。
8 利用南京師范大學生物學教學中心資源優(yōu)勢,發(fā)揮輻射作用。目前,生物學實驗教學示范中心開設(shè)的實驗課程數(shù)為12門,實驗項目數(shù)144個。每年承擔6個專業(yè)類(逾千名本科生)186000實驗人時數(shù)的實驗教學任務(wù)。2004年,生物學實驗教學中心被江蘇省教育廳遴選為首批面向南京仙林大學城的基礎(chǔ)課共享共建實驗室,是省校院三級共建項目,接受南京醫(yī)科大學、南京中醫(yī)藥大學、常熟理工學院和南京曉莊學院等院校本科生來本中心進行實驗課程學習,接受了省內(nèi)外幾十家高校的參觀學習,已成為共享的生物學實驗教學基地。
參考文獻
在科學研究方面,政府每年也投入大量經(jīng)費,對生物及農(nóng)業(yè)技術(shù)、醫(yī)藥、環(huán)境、能源、信息技術(shù)、水利工程等多個領(lǐng)域的研究進行支持。一直以來,被視為歐洲門戶的荷蘭都享有與歐洲其他主要生命科學園地聯(lián)系的地理優(yōu)勢。生物技術(shù)的發(fā)展被視為荷蘭社會可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟繁榮昌盛的重要決定性因素。目前荷蘭擁有300多家生命科學企業(yè),18所擁有生物技術(shù)專業(yè)的高等院校,以及政府及公共或私人成立的生命科學研究單位。在生物學、血液技術(shù)、心血管疾病、免疫與疫苗等領(lǐng)域的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化都取得了令人矚目的成就。農(nóng)業(yè)方面,研究人員致力于改良畜牧方法和動物分子生物技術(shù)的研究開發(fā),尤其是動物和植物基因組學的研究已成為熱點。荷蘭憑借畜牧和種植業(yè)方面所擁有的豐富專業(yè)經(jīng)驗和技術(shù)已成為世界第三大農(nóng)業(yè)出口國。在清潔高能效的流程的應(yīng)用以及再循環(huán)材料的使用研究中所取得的成就,使荷蘭在環(huán)境生物技術(shù)界也享有盛名。
近年來,荷蘭已成為中國學生出國深造的優(yōu)選國家之一,來荷留學人員日益增加,目前已達8000余人。其中很大比例的留學人員在生命科學相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域深造、學習。荷蘭華人生命科學協(xié)會也在這一過程中逐漸發(fā)展壯大。
協(xié)會歷史
1995年7月,近40名從事生命科學研究的旅荷中國學者聚集在荷蘭生命科學之城瓦赫寧根(Wageningen)召開了“首屆旅荷中國學者生命科學學術(shù)討論會”,旨在促進旅荷中國學者的學術(shù)交流,增進相互間的聯(lián)系與合作。并于會后成立了“旅荷中國學者生命科學學會”,推選鐘筱波(現(xiàn)為美國堪薩斯大學醫(yī)療中心教授)、黨志超(現(xiàn)為荷蘭國家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究院物質(zhì)評估中心的高級評估師和工程師)、漆小泉(現(xiàn)為中科院植物研究所研究員)、徐超(現(xiàn)為沈陽醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院院長)等留學生為第一屆理事會成員,并招募會員,為促進旅荷中國學者和國內(nèi)學者之間的學術(shù)交流積極工作。
2010年,學會更名為荷蘭華人生命科學協(xié)會(英文名稱為Chinese Association of Life-Sciences in the Netherlands,英文簡稱為CALN,以下簡稱“協(xié)會”),并于2011年8月25日在荷蘭工商局(Kamer van Koophandel, KvK)成功注冊。
協(xié)會是一個獨立自主的、自發(fā)性的學術(shù)性非營利組織,為全歐華人專業(yè)協(xié)會聯(lián)合會(Federation of Chinese Professional Associations in Europe,F(xiàn)CPAE)成員。協(xié)會的各項活動得到中國駐荷蘭使館教育處的指導與大力支持,與荷蘭境內(nèi)主要的中國學聯(lián)、其他學術(shù)團體、高校科研機構(gòu)以及國內(nèi)相關(guān)單位保持密切聯(lián)系,開展相關(guān)學術(shù)交流活動,為在荷生命科學領(lǐng)域?qū)W習、工作人員提供交流平臺,為中荷科學合作搭建橋梁。近年來,協(xié)會也在積極與歐洲其他專業(yè)協(xié)會,尤其是生物醫(yī)藥領(lǐng)域的專業(yè)協(xié)會開展密切合作,共謀發(fā)展,為國服務(wù)。
組織結(jié)構(gòu)
為更好地為會員服務(wù),協(xié)會根據(jù)多年發(fā)展經(jīng)驗,編寫并完善了《荷蘭華人生命科學協(xié)會章程》。章程規(guī)定協(xié)會實行會長負責的理事會制度。協(xié)會設(shè)會長1名,負責統(tǒng)籌各部門工作;榮譽會長1名,作為顧問,為協(xié)會健康發(fā)展提供建議;理事會成員6名,分別負責辦公室、學術(shù)部、宣傳部、聯(lián)絡(luò)部、信息部和財務(wù)部工作;每個部門具有2~5名干事協(xié)助部門負責人開展具體工作。
近年來,隨著留荷中國學生人數(shù)的上升,以及協(xié)會影響力的擴大,目前協(xié)會登記注冊會員已達300余人,分別來自荷蘭各大高校、科研院所的學生和學者,以及生命科學領(lǐng)域的企業(yè)單位工作人員。計算機科學、物理科學和社會科學等大量學者也有加盟。眾多會員已成為行業(yè)專家甚至領(lǐng)軍人物,活躍在荷蘭或中國的科研機構(gòu)、政府機關(guān)或企業(yè)界。
宗旨及主要職能
自成立之初,協(xié)會一貫秉承“為在荷華人科學工作者專業(yè)交流、尋找合作契機提供平臺”的工作宗旨,團結(jié)集體力量。目前,協(xié)會通過組織開展多種學術(shù)交流活動,為會員提供工作信息,接待國內(nèi)來荷訪問團,組織“春暉計劃”回國訪問創(chuàng)業(yè)團隊,引薦各種高層次人才(不限于生命科學領(lǐng)域)回國工作等。希望通過這個平臺,增強會員之間的了解,并促進合作,為廣大海歸提供更多的發(fā)展空間,構(gòu)建起海外華人與中國生命科學發(fā)展的橋梁。
協(xié)會擁有自己的網(wǎng)站caln.nl,定期新聞、學術(shù)交流活動信息、回國發(fā)展或為國服務(wù)信息等。從2012年開始,協(xié)會定期在網(wǎng)上通訊,并通過郵件系統(tǒng)為會員提供信息服務(wù)。
主要活動
2011 春季論壇
2011年2月26日,協(xié)會攜手華大基因(BGI)在荷蘭萊頓大學共同舉辦“荷蘭華人生命科學暨華大基因2011春季論壇”。萊頓大學醫(yī)學中心(LUMC)、荷蘭國家生物信息學中心(NBIC)、中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程所(SIBET)等中荷多個科研機構(gòu)的專家和代表,與來自華大基因,帝斯曼(DSM)及億派國際(INSPIREES)等企業(yè)界人士,圍繞“人類健康、基因技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化”的主題,作了精彩演講,使聽眾了解測序技術(shù)和基因組學方面的最新科研動態(tài),并就“個人職業(yè)規(guī)劃與國家發(fā)展”等話題,同與會人員展開熱烈的開放式討論,顯身說法,使青年學生學者頗受啟發(fā)。
關(guān)鍵詞:蛋白質(zhì)化學;課程體系;專業(yè)選修
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)04-0219-03
一、開設(shè)《蛋白質(zhì)化學》課程的重要性
21世紀是生命科學的世紀,生命科學的研究中,蛋白質(zhì)科學的研究是熱點和前沿。2001年,人類基因組草圖由兩個獨立機構(gòu)描繪出來,分別發(fā)表在《科學》雜志和《自然》雜志上,截止到2005年,人類基因組計劃的測序工作也已經(jīng)基本完成。然而,科學家們很快發(fā)現(xiàn),人類基因組測序工作的完成,并不意味著生命科學研究的終點,相反,一個更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)放在每一位生命科學工作者的面前:了解基因的功能,即所謂功能基因組學。而蛋白質(zhì)組學則是功能基因組學的重要研究領(lǐng)域,欲進行蛋白質(zhì)組學的研究,了解蛋白質(zhì)化學的相關(guān)知識和實驗手段是前提和基礎(chǔ)。目前,各大高校在生命科學學院基本都開設(shè)了《生物化學》必修課程,該課程闡述了蛋白質(zhì)的相關(guān)基本知識,然而,對于從事蛋白質(zhì)相關(guān)的創(chuàng)新性實驗研究以及有志于今后從事蛋白質(zhì)研究的學生來說,《生物化學》課程對蛋白質(zhì)知識的講授滿足不了科研的需求,因此,在本科高年級進行《蛋白質(zhì)化學》的授課是非常必要和迫切的。
二、《蛋白質(zhì)化學》教學體系初探
目前,開設(shè)《蛋白質(zhì)化學》課程的高校并不多,開設(shè)了這門課的高校,其教學體系也各有側(cè)重,這主要是由于《蛋白質(zhì)化學》課程的特點是內(nèi)容多、難度大、更新快。立足于上海大學短學期制的教學實際,想要在短短十周內(nèi)覆蓋蛋白質(zhì)化學的所有內(nèi)容是不切實際的,因此,筆者對這門課程的體系設(shè)置所采取的總體指導方針是:立足基礎(chǔ)、把握重點、推陳出新和結(jié)合實際。具體課程體系安排如下:
1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。這部分內(nèi)容又分為兩部分:蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論篇和方法篇。理論篇中,主要對《生物化學》課程蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容進行復(fù)習和提升。之所以要復(fù)習提高這部分內(nèi)容,是因為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識是所有蛋白質(zhì)研究的起點和基礎(chǔ),無論是分離純化還是分析鑒定,又或者是研究蛋白質(zhì)的相互作用,都需要這部分知識的牢固掌握,因此,對這部分基礎(chǔ)內(nèi)容,筆者認為,需要不遺余力地強化和鞏固。而在教學中,筆者也發(fā)現(xiàn),學生對這部分基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握確實不夠扎實,從氨基酸的英文三字母縮寫,氨基酸在緩沖溶液中的帶電性質(zhì),到二十種氨基酸對二級結(jié)構(gòu)的貢獻等,都需要強化記憶。在方法篇中,主要介紹蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究方法,包括一級結(jié)構(gòu)的研究方法和高級結(jié)構(gòu)的研究方法。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的研究方法除了經(jīng)典的Edman降解法之外,還有目前科研常用的質(zhì)譜法,這兩種都是直接測序的方法,另外介紹了更高效的間接測序法:基因測序法,也稱重組cDNA技術(shù),即由重組cDNA的序列倒推氨基酸序列。通過蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的最新研究方法的介紹,使學生直接感受到科技的進步,激發(fā)學習的熱情。蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的研究最有效的兩種手段是X射線衍射和核磁共振法,這兩種方法的適用對象不同,也各有其優(yōu)缺點。除此之外,對結(jié)構(gòu)已知的蛋白質(zhì)進行研究時,也可能會用到一些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究手段,如圓二色光譜(CD),主要用來研究緩沖環(huán)境、配體、離子等對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的細微影響。掌握這些內(nèi)容,對于學生今后從事這方面的研究打下了良好的基礎(chǔ)。另一方面,對已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的有效搜索和了解,對該蛋白的深入研究有很好的輔助作用,因此,對蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫的了解和使用,就顯得尤為重要。豐富便利的網(wǎng)絡(luò)資源讓蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫的接近不再困難,如何有效查找相關(guān)信息成為學生的必修功課。我們向?qū)W生推薦了國際上最完整的也是最常用的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫:PDB數(shù)據(jù)庫,包含了約7萬個生物大分子的三維結(jié)構(gòu)信息,信息量豐富且查找方便,是蛋白質(zhì)研究者的利器。PDB數(shù)據(jù)庫中的蛋白質(zhì)信息可以下載并進行脫網(wǎng)研究和分析,這就需要一款可以查看和分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的軟件,Rasmol軟件滿足了這種需求。Rasmol軟件是一款免費的小巧軟件,卻可以達到準專業(yè)級的水平。對于普通從事蛋白質(zhì)研究的人員來說,這款軟件是非常實用的。我們在課程中向同學們介紹了這款軟件,也深得同學的喜愛和贊賞。
2.蛋白質(zhì)研究的常用手段和方法。在對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)知識掌握的基礎(chǔ)上,教學進入下一個非常實用的環(huán)節(jié):蛋白質(zhì)研究的常用手段和方法。這部分內(nèi)容也可粗分為兩大塊:蛋白質(zhì)的分離純化方法和分析鑒定方法。在蛋白質(zhì)研究的常用手段和方法中,首先應(yīng)該掌握的是蛋白質(zhì)的分離純化方法,它們是研究蛋白質(zhì)的必備武器。這部分內(nèi)容非常豐富,我們重點介紹了兩大手段:聚丙烯酰胺凝膠電泳和蛋白質(zhì)層析。電泳是生物化學實驗中常用的實驗方法,它既可用于核酸的分離分析,亦可用于蛋白質(zhì)的分離鑒定。在了解基本的電泳原理的基礎(chǔ)之上,明確各種電泳方法適用的對象以及各種形式的電泳所能夠起到的效果就成了教學的重點和難點。蛋白質(zhì)層析也包括了一系列的層析方法,如離子交換層析、親和層析、凝膠過濾層析等,各種層析方法的原理不同,所能達到的效果、起到的作用也不盡相同,如何根據(jù)研究對象的不同,從而選取有效的層析手段來達到預(yù)期的效果就成了解決問題最關(guān)鍵的所在。蛋白質(zhì)的分析鑒定手段也很多,有跟分離純化相關(guān)的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳、western blot的方法,也有酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)等。由于ELISA方法是基于抗原抗體的免疫反應(yīng),所以,教學過程中還要簡單介紹一些免疫學的相關(guān)知識,使學生更好地掌握這部分內(nèi)容??傮w而言,在教學中,這部分的重點是對實驗原理的講解,使學生在掌握實驗原理的基礎(chǔ)上明白各種實驗方法如何被正確運用到實際研究工作中去。在缺乏配套實驗教學的情況下,如何讓學生理解這些手段、如何在實際研究中得到運用成了筆者必須直面的問題。對此,筆者采取的方法是讓學生閱讀相關(guān)文獻,每講一種實驗方法,就配套一兩篇中英文文獻,文獻的內(nèi)容以相應(yīng)的實驗方法為主,并解決了某個科研問題。文獻的接觸以中文文獻開始,慢慢過渡到英文文獻。借助文獻,學生不僅可以牢固掌握相關(guān)實驗手段的實驗流程和所能解決的科研問題,也能深入理解實驗方法對科研的意義和重要性,避免了學生學習蛋白質(zhì)實驗手段的盲目性。此外,文獻還能幫助學生了解最新的科研進展,接觸最新的科研領(lǐng)域,拓寬了專業(yè)的視野,為今后的研究打下良好的基礎(chǔ)。
3.熱點蛋白質(zhì)的專題介紹。事實勝于雄辯。在蛋白質(zhì)化學系統(tǒng)理論與方法教學的同時,插入一些熱點蛋白質(zhì)的專題介紹,可以充分調(diào)動學生的聽課積極性。例如,2008年諾貝爾生理或醫(yī)學獎授予發(fā)現(xiàn)和推廣綠色熒光蛋白的三位科學家,那么,綠色熒光蛋白究竟是一個什么樣的結(jié)構(gòu),它為何擁有如此優(yōu)良的性質(zhì),學生對此具有強烈的好奇心,因此,介紹綠色熒光蛋白這一特定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)時,學生就聽得非常認真,教學效果自然很好。并且,通過綠色熒光蛋白專題,還增進了學生對生物發(fā)光以及生物標記等領(lǐng)域的了解。再比如,蛋白質(zhì)的非正常聚集跟很多疾病如瘋牛病、老年癡呆癥(又稱阿茲海默癥)、帕金森癥相關(guān),那么,蛋白質(zhì)的聚集究竟是由什么引起的,蛋白質(zhì)聚集的過程中,它們的結(jié)構(gòu)又發(fā)生什么樣的變化,這些都是學生迫切想弄清楚的問題。通過對其中一兩種疾病相關(guān)蛋白的介紹,使學生深切認識到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)對于維持機體正常功能的極端重要性。同時,將蛋白質(zhì)聚集這樣一個值得深入探討的科研或醫(yī)學問題在課堂上提出來,也可引導一部分極具潛力的學生去從事相關(guān)研究工作。
【關(guān)鍵詞】蛋白質(zhì)組學;農(nóng)業(yè)生物科學;研究應(yīng)用
一、引言
蛋白質(zhì)組學是一種用于解決蛋白質(zhì)在現(xiàn)有水平之上,運用大規(guī)模轉(zhuǎn)基因的方式發(fā)揮蛋白質(zhì)應(yīng)有的功能。蛋白質(zhì)組學是基于蛋白質(zhì)功能體系所形成的前所未有的一種中大突破,其通過利用生化研究的途徑,順利的攻克了這一難關(guān)。隨著我國社會主義現(xiàn)代化的飛速發(fā)展,我國城鄉(xiāng)之間人口流動的比率不斷提高,從而促使了我國從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的居民越來越少,進而增加了我國對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物、林業(yè)喬木等農(nóng)業(yè)生物開發(fā)的依賴。但是,由于人們對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的認識性不足,帶來了這些產(chǎn)物在我國社會中的普及性程度不夠,并且也帶來了這一領(lǐng)域發(fā)展的困難。蛋白質(zhì)組學相關(guān)研究能夠順利的讓我國人們和科研領(lǐng)域從對基因?qū)哟巍⒑怂釋哟蔚恼J識順利的過度到了直接從蛋白質(zhì)層次對諸多基因產(chǎn)物的認識。并且隨著我國乃至世界對蛋白質(zhì)組學的深入研究,這一領(lǐng)域在不久的將來將會成為生命科學研究領(lǐng)域的核心,其能夠解決當前在農(nóng)業(yè)生物科學研究領(lǐng)域遇到的諸多難題。因此,作者在本文中主要結(jié)合自身多年從事生命科學研究領(lǐng)域的經(jīng)驗,對這一追隨時代潮流的理論進行研究,并就其適用的主要領(lǐng)域(農(nóng)業(yè)生物科學領(lǐng)域)展開應(yīng)用研究。
二、蛋白質(zhì)組學在農(nóng)學基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用研究
蛋白質(zhì)組學在農(nóng)學基礎(chǔ)的研究領(lǐng)域中主要應(yīng)用于以下幾兩個方面:(1)農(nóng)作物與微生物之間相互的作用機理。有關(guān)文獻表面,農(nóng)作物在生長過程當中會與微生物的生存之間存在對資源的競爭,其最終的生長發(fā)育會隨著微生物存在的現(xiàn)狀進行改變。那么,對于這一事實也可以用蛋白質(zhì)組學理論進行解釋。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是由于當農(nóng)作物作物遭遇到微生物的共生和寄生,以及遭遇到病菌的侵害的時候,其就會改變被侵害部位的蛋白質(zhì)的含量,從而向外界或者是其他未受侵害的組織或者部分傳遞這一信號,從而引起整個農(nóng)作物個體的反應(yīng)機制;(2)農(nóng)作物的品質(zhì)改良、提升產(chǎn)量問題。通過利用蛋白質(zhì)組學技術(shù),科學家發(fā)現(xiàn)可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,還可以改善農(nóng)作物的品質(zhì)。例如,著名生物學家Natarajan,其對野生型的黃豆和農(nóng)戶種植型的黃豆,利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)進行研究、比較其兩種不同生長環(huán)境下的黃豆,其內(nèi)部硫氨基酸的含量存在較大區(qū)別,從而證明了提升黃豆蛋白中的硫氨基酸的濃度,能夠極大的改善現(xiàn)有大豆農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)。
三、蛋白質(zhì)組學在林學研究研究領(lǐng)域中的應(yīng)用研究
時至今日,世界范圍已經(jīng)開始應(yīng)用蛋白質(zhì)組學這門技術(shù),來對林木的生長、發(fā)育、繁殖,以及當林木受到了生物以及非生物的脅迫后產(chǎn)生的反應(yīng)展開研究。這些研究為人們增加了眼界,使得當前人們對有關(guān)林木生物學產(chǎn)生了更為深刻的了解。在今天,蛋白質(zhì)組學已經(jīng)滲透到了農(nóng)學基礎(chǔ)領(lǐng)域的多個方面,例如:在林木的遺傳育種領(lǐng)域、林木病蟲害的防止領(lǐng)域等等。通過對蛋白質(zhì)組學的應(yīng)用,解決了以往讓諸多從事這一研究領(lǐng)域科學家頭疼的問題。以下作者將結(jié)合上述幾種應(yīng)用領(lǐng)域進行分別應(yīng)用研究:(1)林木的遺傳育種領(lǐng)域。著名生物學家Huang在其文中建立了具有高分辨率的和高穩(wěn)定性的一種雙向的電泳式的圖譜,并以經(jīng)過矮化處理過后的杉木葉片中蛋白質(zhì)為例,運用蛋白質(zhì)組學技術(shù)對其展開了有關(guān)研究。其發(fā)現(xiàn),經(jīng)過矮化處理的杉木其葉片蛋白質(zhì)的數(shù)量較野生杉木葉片蛋白質(zhì)的數(shù)量更低。(2)關(guān)于林木的逆境應(yīng)答研究。著名生物科學家Renaut等人,采用情景模擬的方式,為林木設(shè)置逆境的環(huán)境,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在擁有六百個蛋白質(zhì)的植物經(jīng)過環(huán)境變化,其內(nèi)部蛋白質(zhì)的數(shù)量減少了百分之十,并且這些消失的蛋白質(zhì)主要是與林木的新陳代謝有關(guān)。(3)關(guān)于林木病蟲害領(lǐng)域研究。著名科學家Fan等人,以毛泡桐、白花泡桐為例,通過設(shè)置同齡和同方位的產(chǎn)生病蟲害的部位切片,對這一切片中的蛋白質(zhì)進行了單項和雙向兩種方式的電泳分析。其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),這兩種類型的泡桐的病蟲害切片當中均找尋不到蛋白多肽這種物質(zhì),從而他們得出了這一的研究結(jié)論,即:林木的病蟲害與林木中所含的蛋白多肽存在負相關(guān)的關(guān)系。
四、蛋白質(zhì)組學在其他農(nóng)業(yè)生物科學領(lǐng)域中的應(yīng)用研究
蛋白質(zhì)組學還可以應(yīng)用于研究水產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)的研究,例如:可以利用蛋白質(zhì)組學技術(shù),研究水產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)的肉類不同品質(zhì)、不同性狀時其內(nèi)部所含有的蛋白質(zhì)的數(shù)量,從而判斷哪種元素能夠促進蛋白質(zhì)總量的增加,從而改變?nèi)赓|(zhì)和性狀。另外,也可以利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)去研究這些產(chǎn)業(yè)中神經(jīng)組織中蛋白組的問題、逆境脅迫的應(yīng)答反應(yīng),或者是用于其他領(lǐng)域,例如:研究分離和鑒定農(nóng)藥蛋白質(zhì)中所包含的靶分子的結(jié)構(gòu)等等。
研究基因的專業(yè)有:
1、生物科學專業(yè),是一門前沿的邊緣學科,生物科學是一門以實驗為基礎(chǔ),研究生命活動規(guī)律的科學。一般大學都設(shè)在生命科學院內(nèi),與生物技術(shù),生物工程是兄弟專業(yè)。其專業(yè)涉及面相當廣,包括植物學,動物學,微生物學,神經(jīng)學,生理學,組織學,解剖學等等。
2、臨床醫(yī)學專業(yè),是一門實踐性很強的應(yīng)用科學專業(yè),致力于培養(yǎng)具備基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學的基本理論和醫(yī)療預(yù)防的基本技能,臨床醫(yī)學專業(yè)學生主要學習醫(yī)學方面的基礎(chǔ)理論和基本知識,人類疾病的診斷、治療、預(yù)防方面的基本訓練,有對人類疾病的病因、發(fā)病機制做出分類鑒別的能力。
3、生物醫(yī)學工程專業(yè),它綜合工程學、生物學和醫(yī)學的理論和方法,在各層次上研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化,并運用工程技術(shù)手段去控制這類變化生物醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)具備生命科學、電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息科學有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識以及醫(yī)學與工程技術(shù)相結(jié)合的科學研究能力。
(來源:文章屋網(wǎng) )
關(guān)鍵詞:生命科學;公共平臺;共享管理
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-2060(2016)04-0282-02
大型儀器設(shè)備平臺是學校教學、科研和學科建設(shè)必不可少的公共服務(wù)體系之一,對提高教學與科研水平、促進學科交叉和融合、加強高層次創(chuàng)新人才的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用[1]。整合建設(shè)公共儀器設(shè)備平臺可以為多學科的相關(guān)研究提供優(yōu)良的設(shè)備需求,是保證原始創(chuàng)新性研究順利開展的有效途徑[2]。生命科學涉及多個學科的基礎(chǔ)理論和研究技術(shù),已成為本世紀引發(fā)新科技革命的重要推動力量。我國已將生物技術(shù)作為未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點之一,強調(diào)加強生物技術(shù)在人口與健康、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用,并強調(diào)加強基礎(chǔ)科學和前沿技術(shù)研究,特別是交叉學科的研究,提升生命科學的基礎(chǔ)研究水平和大力發(fā)展生物技術(shù)是國家科技發(fā)展的重點戰(zhàn)略之一。而對于生命科學來說,80%的科學研究都是依賴實驗儀器來完成的,因此建立綜合性、高水平的公共儀器設(shè)備平臺對于進行國際一流創(chuàng)新性的科研活動和提高生命科學整體研究水平具有十分重要的乃至是不可或缺的意義[3]。本文將我院的公共儀器設(shè)備平臺建設(shè)管理經(jīng)驗及探索進行介紹,與大家共同分享探討。
1平臺的管理體制建設(shè)
1.1設(shè)備管理
學院公共平臺共有儀器設(shè)備近130臺,其中50萬以上大型設(shè)備就有25臺,為了便于管理,將儀器設(shè)備分為大型儀器設(shè)備和一般通用型儀器設(shè)備,對于一般通用型儀器設(shè)備,如實時定量PCR儀、熒光分光光度計、離心機、熒光顯微鏡、酶標儀等設(shè)備,學生經(jīng)過實驗課程或基礎(chǔ)技術(shù)培訓就可獨立操作使用,實現(xiàn)全天24h開放使用;對于大型精密儀器設(shè)備,如核磁共振譜儀、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀、透射電鏡、X-ray單晶衍射儀、飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀等高端儀器,采取“專人專管”“提前預(yù)約”制度,由專業(yè)的技術(shù)人員操作完成測試,老師和學生提前預(yù)約,合理安排使用時間。中心設(shè)有專家委員會,負責制定詳細的管理制度和運行體制,并由設(shè)備管理調(diào)度中心將專家委員會制定的運行機制和方法實現(xiàn)到整個測試中心:設(shè)置儀器設(shè)備管理系統(tǒng)和人員調(diào)度系統(tǒng),引進網(wǎng)絡(luò)預(yù)約程序以及門卡系統(tǒng),共享信息,接受預(yù)約工作,管理測試中心收費支出,調(diào)度專業(yè)技術(shù)人員等。
1.2人員管理
技術(shù)人員的管理是平臺技術(shù)隊伍建設(shè)的基礎(chǔ),良好的管理機制、明晰的崗位職責、合理的獎懲制度、開放的發(fā)展空間、規(guī)范的培訓制度是調(diào)動技術(shù)人員工作積極性、主動性、創(chuàng)造性的源動力[4]。中心現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員7人,通常一人要管理多臺大小型設(shè)備,將設(shè)備根據(jù)其使用性能劃分類別,并配備相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員進行同類別的設(shè)備管理,這樣既可以解決“設(shè)備多,人員少”的問題,同時有利于新技術(shù)的開發(fā)和開展設(shè)備的深度應(yīng)用。積極重視技術(shù)人員不可替代的科學貢獻,學院鼓勵技術(shù)支撐人員在新技術(shù)、新方法創(chuàng)新、儀器設(shè)備深度開發(fā)、儀器設(shè)備創(chuàng)新研制諸方面的積極思考和努力探索,定期由首席技術(shù)專家進行技術(shù)培訓,指導技術(shù)人員解決研究技術(shù)問題,同時每年都會安排1-2名技術(shù)人員到其他院?;蛳嚓P(guān)公司進行技術(shù)學習和交流,完善專業(yè)知識,提高實驗技能,更好的為老師和學生提供高質(zhì)量的技術(shù)支持。
2平臺的教學實踐
與科研院所不同,平臺的主體單位為高等院校,在輔助科學研究的同時,更要為各層次教學體系及人才培養(yǎng)做好支撐服務(wù)。針對平臺以高端大型精密儀器設(shè)備為主的特點,教學對象主要以研究生為主體。對于碩士研究生開展儀器技術(shù)類實驗課,通過課堂教學學生可以獨立操作小型儀器設(shè)備,便于以后開展自己的課題研究;對于博士研究生除了開展實驗選修課外,還定期進行專題技術(shù)講座,學生可以根據(jù)自己的研究方向選擇性地參加,及時了解先進的實驗技術(shù)或有針對性地探討儀器應(yīng)用問題。對于本科教學,考慮到學生實際應(yīng)用性不強,我們將碩士課程和博士課程對本科生進行開放選修,學生可以根據(jù)自己的興趣能力及未來的發(fā)展方向選擇性聽課,對于能夠?qū)W習掌握某一類型儀器的操作應(yīng)用或能獨立使用一臺大型精密設(shè)備的學生,我們會頒發(fā)一個“儀器使用培訓合格證書”,以便于學生在未來的工作或?qū)W習中具有一技之長,有利于拓展學生就業(yè)范圍。
3平臺的網(wǎng)絡(luò)化管理及共享機制建設(shè)
在當代“互聯(lián)網(wǎng)+”的大環(huán)境下,多數(shù)大型儀器設(shè)備中心已基本實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化管理,平臺也從中科大引進一套網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),該系統(tǒng)管理機制靈活,可以實現(xiàn)不同級別的管理員、實驗人員的權(quán)限認證及授權(quán)管理,還可以實現(xiàn)儀器的使用時間,使用效率的統(tǒng)計分析,以及不同實驗人員使用儀器的情況的統(tǒng)計與分析,為大型儀器設(shè)備共享服務(wù)及決策調(diào)整提供幫助。同時通過網(wǎng)上預(yù)約、自動刷卡、自動計費以及指紋門禁系統(tǒng)等措施實現(xiàn)了設(shè)備自動化管理,大大降低了管理上人力成本的投入,并使平臺運行更加規(guī)范高效。平臺中20萬以上的大型設(shè)備全部加入到校級共享平臺體系中,實行大型儀器設(shè)備“專管共用”體制,獨立于各學科并為各學科服務(wù),在完成校內(nèi)服務(wù)的基礎(chǔ)上開展對外測試服務(wù),形成“測試型的服務(wù)平臺”,充分發(fā)揮共享平臺的高效優(yōu)勢。校級共享平臺實行全面開放共享,登陸系統(tǒng)后可以查詢到每一臺共享設(shè)備的詳細技術(shù)性能信息、應(yīng)用范圍以及收費標準,同時可以在線預(yù)約,管理人員隨時登陸查看,及時安排儀器使用時間,合理規(guī)劃管理設(shè)備運行。共享平臺的開放運行,不但提高了儀器設(shè)備的檢測率和使用率,而且還加強了與其他學科及其他學校的技術(shù)交流,擴大了中心的知名度及影響力,擴展了儀器設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域,提高了技術(shù)人員的專業(yè)技能[5].
4平臺的技術(shù)支持與培訓
中心測試平臺不僅為全院師生及其它院校提供專業(yè)的樣品測試,同時還進行研究生及本科生的儀器技術(shù)培訓。中心的實驗技術(shù)人員負責學院相關(guān)大型設(shè)備的原理及實務(wù)培訓、指導和考核。理論、原理考核合格后發(fā)給培訓合格證書并獲得在老師指導下操作設(shè)備的資格;學生根據(jù)自身情況,在理論、原理考核合格后在設(shè)備操作指導老師指導下進行實踐操作培訓,培訓合格,發(fā)給設(shè)備操作許可證,并可以在攻讀學位期間獨立使用該設(shè)備。平臺還會定期進行專業(yè)技術(shù)講座,根據(jù)設(shè)備的功能應(yīng)用,面向全校各專業(yè)方向有針對性的技術(shù)講座,講座人員會是中心的技術(shù)老師,也會是專業(yè)的技術(shù)工程師,相關(guān)的培訓信息會及時到學校網(wǎng)站上,全校老師和學生都可以選擇性參加感興趣的技術(shù)講座。技術(shù)人員也要定期參加進修培訓。每年中心都會有1-2名技術(shù)人員到校外參加技術(shù)交流會議,使得技術(shù)人員及時了解本領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展動態(tài),學習和掌握最先進的技術(shù)方法,保持科研平臺的技術(shù)優(yōu)勢和業(yè)務(wù)水平,為用戶開展高水平的科學研究和培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才提供支撐。同時將這種對外參加技術(shù)交流會議作為一種獎勵政策,大大激發(fā)了技術(shù)人員的工作熱情,在工作中爭取學習機會,在學習中提高工作能力[6]。
5結(jié)束語
通過對公共儀器設(shè)備平臺的規(guī)范化、自動化管理,真正達到物盡其用,發(fā)揮大型儀器的最大效能,對人才培養(yǎng)、科學研究和學科建設(shè)起到積極的促進作用[7-8]。通過建立設(shè)備共享平臺有利于減少科研資源分散和重復(fù)建設(shè),便于集中優(yōu)勢,降低科研成本,提高科研資源的產(chǎn)出效益。更為重要的是能促進集成創(chuàng)新,促進學術(shù)交流,打破不同實驗室、不同研究方向、不同學科之間的壁壘,建立良好的人際關(guān)系和學術(shù)氛圍,為生命科學學科建設(shè)和持續(xù)發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)設(shè)施保障[9]。參考文獻
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關(guān)鍵字:生命科學;生物現(xiàn)狀
我國是一個生物資源大國,有著豐富的動植物和微生物資源和廣闊的市場需求,同時我國還是一個人口大國,這就為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了必須的條件。以醫(yī)藥行業(yè)為例,最近一些年,惡性腫瘤、心腦血管疾病等高發(fā)病都嚴重威脅著我們正常的生活水平,影響著老年人的生活質(zhì)量,而這些病目前還沒有有效的治療手段。因此,在醫(yī)學領(lǐng)域的基因治療、肝細胞治療和生物芯片等治療技術(shù)就顯得尤為重要。
經(jīng)過我國多年的不懈努力,我們在生命科學和生物技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的工作基礎(chǔ)。從1965年我國在世界上首次人工合成牛胰島素到參與國際人類基因組計劃;從基因工程藥物和疫苗的研制生產(chǎn),在生物制藥領(lǐng)域我們?nèi)〉昧祟H為豐碩的成果。另外,生物技術(shù)的研發(fā),對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護也具有相當?shù)淖饔?。比如水稻的雜交技術(shù)解決了世界關(guān)注的糧食難題。所以,總體來說,我國目前在生命科學和生物技術(shù)領(lǐng)域是有一定影響力的,而且多年的累積,也讓我們有了沖擊國際前沿的實力和技術(shù)。
一、我國在發(fā)展生命科學和生物技術(shù)的現(xiàn)狀分析
我國生命科學起源于醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)的方面。在上個世紀50年代前后我國成立了生物化學、細胞生物學以及神經(jīng)科學等研究機構(gòu)。70年代的時候,我們已經(jīng)具備了相對比較完整的現(xiàn)代生命科學和生物技術(shù)的科研體系。截止目前為止,我國已經(jīng)形成了四足鼎立的局面,代表著生物技術(shù)和生命科學研究的四大基地已經(jīng)形成規(guī)模:北京基地(著眼于農(nóng)業(yè)和環(huán)境的研究),上?;兀ㄈ丝诤徒】档难芯浚髂匣兀ㄉ锒鄻有匝芯浚?,武漢基地(水生生物和病毒學研究)。
現(xiàn)階段我國優(yōu)先發(fā)展的生命科學領(lǐng)域內(nèi)容包括基因組和蛋白質(zhì)組學,重大疾病相關(guān)基因的識別和克隆,分子生物學和生物花絮額,細胞學和發(fā)育生物學等等。在國際上,我國的科學家也承擔了1%的人類基因組的測序,而且我國在發(fā)展中國家唯一一個加入人類基因組測序的國家,這也從側(cè)面反映出我國在生命科學領(lǐng)域的實力??茖W家克隆了功能新基因的全長cDNA有800多條,已經(jīng)申請了一批國內(nèi)外專利。
近年來,我國在生命科學領(lǐng)域的生物化學和神經(jīng)生物學等方面取得了比較突出的科研成果。受生物科學發(fā)展的帶動,生物技術(shù)也取得了長遠的進步,比如,在醫(yī)藥生物領(lǐng)域,我國的基因工程藥物已經(jīng)有近二十種上市的產(chǎn)品,有二十多中種藥物已經(jīng)進入一、二期臨床使用,處于臨床試驗的也有近四十種。產(chǎn)品的市場占有率也顯著提高。
目前在國際上銷量最大的醫(yī)藥品種,前十位當中我們能夠自主研發(fā)生產(chǎn)八種,這說明我國的生物科技藥物已經(jīng)具備了自主研發(fā)的能力。在農(nóng)業(yè)方面,植物基因工程的研究和雜交水稻的研究以及農(nóng)業(yè)微生物基因工程研究方面,也都取得了可喜的研究成果,在很大程度上推進了我國甚至是全世界農(nóng)業(yè)技術(shù)的前進。
生命科學和生物技術(shù)發(fā)展在我國雖然取得了很大的成就,但是改變不了的一點是我國的基本國情。我國是一個擁有13億人口的大國,所以,在人口和健康領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展領(lǐng)域都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一些危害人類健康的疾病都已經(jīng)成為社會關(guān)注的重點。農(nóng)業(yè)發(fā)展在效益和質(zhì)量上和發(fā)達國家也還有一定的差距,所以,這些問題都反映了我國現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)都還處于相對較早的階段,都需要我們向更高層次發(fā)展。
二、生命科學和生物技術(shù)發(fā)展的相應(yīng)對策
要提高生命科學和生物技術(shù)的發(fā)展,我們就必須樹立把握機遇的意識,要認識到這兩者將對我們今后的生活產(chǎn)生什么樣的影響和作用。生命科學和生物技術(shù)的發(fā)展關(guān)系民生,關(guān)系國家根本利益,甚至有時候能左右一個國家在國際競爭中的主動權(quán),所以,我們必須充分認識到我們自身的優(yōu)勢和不足,明確我們今后生命科學和生物技術(shù)發(fā)展的重點。
要切實加強基礎(chǔ)性研究,將基因組學、蛋白質(zhì)組學等學科及其相關(guān)的新理論、新方法的放到首要的位置來抓。其次,我們花大力氣來研發(fā)更新農(nóng)業(yè)技術(shù)平臺,改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生態(tài)格局,促進新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)多元化經(jīng)營和生產(chǎn)。對于先進的科技成果,我們要積極推進其應(yīng)用和轉(zhuǎn)化,要通過培育一批生物技術(shù)企業(yè)來提高我們的國際競爭能力。
要盡一切可能,切實加強生物資源的保護和開發(fā)利用,健全法律和法規(guī)體系,推動生命科學和生物技術(shù)發(fā)展的具體措施。1,通過保護知識產(chǎn)權(quán)來實現(xiàn)專利戰(zhàn)略,只有這樣我們才能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭中掌控主動權(quán),2,加速生命科學和生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程,改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),使其和國際接軌,最大限度地提高其效益。3,培養(yǎng)行業(yè)的龍頭企業(yè),使他們在市場開發(fā)和經(jīng)營方面都能夠順風順水。4,大力發(fā)展生命科學和生物技術(shù)的同時,還要建立和完善生物安全評價保障制度,將對其保障不是一紙空文。既要讓生命科學和生物科技給經(jīng)濟發(fā)展和人們生活帶來好處,同時也要在關(guān)注生物安全方面所引起的新問題。5,通過加強和國際發(fā)達國家質(zhì)檢的合作和交流,開拓我們在國際市場上的合作渠道和發(fā)展空間,以此實現(xiàn)和世界先進技術(shù)共同發(fā)展的目的,最終造福于民。
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隨著生物科學的不斷發(fā)展,研究生命的一般規(guī)律的有著一定成熟的方式方法,模式生物就是常用的研究方法。現(xiàn)在的生物學家有著一個普遍的共識,即一般性的、基礎(chǔ)性的生物現(xiàn)象在較為高級的生物身上很難找出相應(yīng)的規(guī)律,但是在相對比較低級的生物體中也在相應(yīng)的規(guī)律可循,這就為我們研究提供了有效的手段和方法———在生物結(jié)構(gòu)較為低級的物種體中研究生物的一般規(guī)律,這些規(guī)律在生物結(jié)構(gòu)比較高級的物種身上是比較難尋找的。生物科學中將這種拿來研究的較為低級的生物稱之為常用的模式生物。它們?yōu)槲覀儼l(fā)現(xiàn)現(xiàn)代生物的各種規(guī)律和原理提供了很多幫助。
二、優(yōu)勢
這些模式生物在生命科學的研究中有著不可替代的作用,在生命科學的研究領(lǐng)域,它們的優(yōu)勢是其他動植物無法取代的。首先,這些模式生物的研究相對比較簡單。研究過程中受到的干擾因素較少,不需要進一步設(shè)置一些排除項,大大降低了研究的成本和工作量;其次,這些模式生物具有一定代表性。很多模式生物的研究可以代表相對比較高級生物的一般規(guī)律。例如我們可以就大腦的不同反射區(qū)功能研究基于實驗小白鼠,它們可以代表人類大腦反射區(qū)的一般規(guī)律。最后,這些模式生物相對比較好培養(yǎng),它們在實驗室中的生殖速度相對比較快,種群數(shù)量相對比較多,由于各代之間的時間間隔較短,它們的遺傳性質(zhì)相對比較清楚,這些對生物研究都是十分有利的,因此,在生命科學中,它們的優(yōu)勢是無人能及的。
三、具體的模式生物
(一)病毒類
噬菌體是一種細菌類的病毒,它的種類很多,其中還有一些現(xiàn)在醫(yī)學無法抑制的種類。但是作為一種生物科學研究使用的模式生物,必須具有安全性,我們常選擇噬菌體有對大腸桿菌有侵蝕作用的T和λ噬菌體,這些噬菌體具有體積小,浸入寄主體內(nèi)繁殖迅速,它是模式生物中最為簡單的一類。由于倫理或是一些其他因素的影響,在基因重組,復(fù)制等方面的研究一直只是局限于噬菌體的身上。上個世紀五十年代,兩個生物學家將將T類噬菌體的DNA及核酸用硫35和磷32進行標注,研究DNA及核酸在生殖過程中的去向問題,最后再后代的噬菌體中發(fā)現(xiàn)了被硫35和磷32標記的DNA及核酸,由此發(fā)現(xiàn)了DNA的是一種具有遺傳的物質(zhì),由此可見,噬菌體在生命科學的研究中具有舉足輕重的作用。
(二)昆蟲類
果蠅是常見的昆蟲類的模式生物。這種生物在上個世紀初就作為生物遺傳學的研究對象了。一項實驗成功的基礎(chǔ)和關(guān)鍵第一步在選擇相應(yīng)的研究對象即模式生物。模式生物選擇的好壞將直接影響整個實驗的進程,甚至整個領(lǐng)域的發(fā)展和突破。果蠅是一種較常見的模式生物,作為模式生物,它的優(yōu)勢在于其個頭小,生活規(guī)律較簡單、發(fā)育速度快、具有完全變態(tài)等特征,另外它的生物形狀較多,容易出現(xiàn)遺傳的變化,例如它的眼睛有白、朱、黑、紅等顏色,其翅膀有長、殘、小卷等形狀,這些豐富的形狀特征也生物遺傳學帶來了很多研究的便利性。另外果蠅的神經(jīng)雖然相比簡單,但是很多時候表現(xiàn)出與人們一樣的特征,例如睡覺,吃食等。果蠅為遺傳學提出的很多理論作出了重大的貢獻,上個世紀九十年代,一組科學家將一個果蠅胚胎細胞培養(yǎng)成一個特定的器官。這也在當時震驚的世界,獲得了當年的諾貝爾獎。
(三)哺乳類
小白鼠是一種哺乳類生物,在生命科學的研究中,這種生物也是較為常見的模式生物。雖然小白鼠的生殖周期相對較長一些,生長發(fā)育也相比較為緩慢,但是由于它是哺乳類的生物,在模式生物中,與人類的關(guān)系相比更加親密。小白鼠的研究就是從其皮毛開始的,現(xiàn)代對小白鼠的研究主要集中在其生化指標領(lǐng)域,例如小白鼠的新陳代謝、呼吸、血常規(guī)指標等,由于小白鼠與人類有著相比較緊的關(guān)系,對它的生化指標的研究對人類認識自己有著很好的幫助。
四、結(jié)語
人類基因組計劃的實施為分子生物學家提供了大量的生物組學數(shù)據(jù),分析和處理這些數(shù)據(jù)以探索其中隱藏的生物學奧秘需要綜合利用數(shù)學、信息科學與物理學等知識,生物信息學由此應(yīng)運而生[1]。它是分子生物學與上述學科交叉結(jié)合的產(chǎn)物,其研究已經(jīng)滲透到生命科學的各個領(lǐng)域并極大促進了生命科學及相關(guān)學科的發(fā)展,已成為生命科學研究者強有力的輔助工具之一。國內(nèi)很多醫(yī)學院校已開辦生物信息學課程,多種專業(yè)選擇其作為必修課或選修課。該課程旨在培養(yǎng)學生綜合運用生物信息學知識和方法進行生物信息提取、儲存、處理和分析的能力,但該課程的教學研究仍處于起步階段,缺乏完善的教學模式和有效的教學方法,如何在醫(yī)學院校開展生物信息學教學還有待進一步探索。
1 課程開設(shè)的重要性
生物信息學跨越了整個生命科學領(lǐng)域,是一門實用性很強的學科,也是未來生物醫(yī)學的重要研究工具。生物技術(shù)、計算機和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展引領(lǐng)了一個生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)時代,生物信息學在生命科學領(lǐng)域的地位也愈發(fā)重要。利用生物信息學的知識和方法能夠深入挖掘和剖析海量生物學數(shù)據(jù),進而探索隱藏在數(shù)據(jù)背后的生物學奧秘。無論是從分子生物學的角度闡述疾病病因,還是對疾病的預(yù)防、診斷、防治與藥物設(shè)計,生物信息學均發(fā)揮了十分重要的作用,掌握該課程的基本知識和理論無論對以后的科學研究還是從事一線醫(yī)務(wù)工作都具有比較深遠的意義。因此,在醫(yī)學院校部分專業(yè)(如:生物統(tǒng)計、藥學等)開設(shè)生物信息學課程具有重要意義。
2 生物信息學教學存在的問題
2.1 課程內(nèi)容與教學課時不成比例
生物信息學是一門綜合性學科,理解和掌握該課程需要具有一定的計算機、數(shù)學和分子生物學等的背景知識。醫(yī)學院校學生普遍存在理科知識比較薄弱,因此,講解透徹該門課程需要教師在課堂上花費一定的時間普及相關(guān)背景知識。然而由于醫(yī)學院校學生課程門類眾多,客觀條件決定無法為生物信息學安排足夠多的課時。較之生物信息學繁多的內(nèi)容而言,課時分配明顯不足。在課時相對較少的情況下,無法深入講解將每個章節(jié)的內(nèi)容。
2.2 教學師資力量薄弱
生物信息學作為一門交叉學科,要求任課教師精通生物學、計算機和統(tǒng)計學等相關(guān)知識。由于國內(nèi)生物信息學興起時間較短,培養(yǎng)人才數(shù)量有限,且有限的人才都流向了一流的學校,普通高校無法招到專業(yè)對口的教師。因此,能夠勝任生物信息學教學任務(wù)的老師十分匱乏。以該校為例,生物信息學課程沒有固定的任課教師,基本由生物學、醫(yī)學統(tǒng)計學教師完成,這些老師中大多數(shù)無法完全勝任生物信息學的教學任務(wù)。最終致使生物信息學教學質(zhì)量不高。
2.3 教學模式落后
雖然多媒體已被廣泛應(yīng)用于生物信息學的教學中,但由于該課程涉及內(nèi)容多且有大量的數(shù)據(jù)庫和軟件知識,導致多媒體課件的容量非常大,教師在課堂上基本是照本宣科的讀完課件完成教學任務(wù)而已,忽略了學生的接受能力。這種教學模式雖然運用了先進的教學工具,但實質(zhì)上采用的還是傳統(tǒng)的“灌輸式”教學,學生仍然是被動地學習。
2.4 實踐教學流于形式
生物信息學是一門實踐性很強的學科,實踐課程非常重要。然而在教學過程中,由于各種原因?qū)嵺`課往往流于形式,原因主要包括:(1)教學設(shè)備及手段落后。雖然有些學校有計算機室,但計算機配置較低且未提供連網(wǎng)服務(wù),生物信息學很多知識的學習需要借助互聯(lián)網(wǎng),例如:各種數(shù)據(jù)庫、在線軟件等,導致學生無法親自操作而降低實踐課學習效果;(2)課時少、內(nèi)容多。生物信息學的章節(jié)往往涉及到很多軟件和平臺,甚至有些軟件需要編寫程序。在實踐課時少的情況下,無法在短時間內(nèi)讓學校親自操作每一種軟件。
3 教學改革
3.1 針對不同專業(yè)精選教學內(nèi)容
針對生物信息學內(nèi)容繁多的事實,應(yīng)針對不同專業(yè)特點精心挑選課授課內(nèi)容,在有限的課時中讓學生學到最基本且重要的生物信息學理論知識。另外,要善于挖掘課外時間,組建課外興趣小組,設(shè)置研究課題作為課外作業(yè),鞏固和加深學生對生物信息學的理解。
3.2 培養(yǎng)和引進專業(yè)人才
教師知識的淵博程度和教學水平的高低對教學效果的影響十分明顯。因此,在教師隊伍建設(shè)上應(yīng)采取“走出去,引進來”的措施,一方面挖掘該校教師的潛能,支持和鼓勵該校年輕教師到國內(nèi)外知名高校訪學和進修,著力提高該校教師自身的知識素養(yǎng)與技能;另一方面提供豐厚條件引進國內(nèi)外生物信息學高層人才,為生物信息學教學隊伍增添新鮮血液。此外,還可通過定期或不定期舉辦講座等方式創(chuàng)造機會加強該校教師及與兄弟院校的交流合作,加強學科建設(shè),提高生物信息學教師的綜合素養(yǎng)。
3.3 推進“教、學、研”一體化創(chuàng)新教學模式
針對生物信息學課程的特點,一方面根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計小型科研課題激發(fā)學生的科研興趣;另一方面鼓勵并指導學生申報學校、省級或國家級大學生科研項目,并鼓勵學生參與教師的科研項目,積極開展“教、學、研”一體化的創(chuàng)新教學模式,即融教師的“教”和學生的“學”,以及教師和學生共同參與到“研”的過程于一體[2]。通過這種教學模式能夠極大激發(fā)學生對生物信息學課程的興趣和創(chuàng)造力,促使學生快速高效地掌握生物信息學理論和實踐知識,有利于學生變被動的學習為主動探究式學習。與此同時,也能夠讓學生盡早地融入到生物學科學研究的大環(huán)境中來,學會合作、學會創(chuàng)造,真正地做到學以致用。
3.4 加強實驗課教學
生物信息學實驗課教學離不開計算機和網(wǎng)絡(luò),加強實驗課教學需要在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,升級計算機配置,并為每臺計算機提供上網(wǎng)功能,保障實驗課教學順利進行。積極鼓勵學生自帶計算機,方便課后繼續(xù)學習。此外,充分利用發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),創(chuàng)建網(wǎng)上教學平臺并將教學內(nèi)容,最新分析軟件等傳遞給學生,通過教學平臺加強與學生的交流互動,及時解決學生學習過程中遇到的問題。在教學內(nèi)容上,要精簡實驗課內(nèi)容,選擇有代表性的軟件和數(shù)據(jù)庫進行深入講解,將其它的軟件、數(shù)據(jù)庫等相關(guān)知識設(shè)計成小型研究課題作為作業(yè)布置給學生,提高學生自主探索的學習能力。