遺傳學(xué)的研究方向精選(九篇)

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第1篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

遺傳學(xué)因?yàn)槭腔A(chǔ)學(xué)科，所以有一部分內(nèi)容是屬于其他學(xué)科交叉內(nèi)容，那么在這些內(nèi)容的教學(xué)方面可以將其進(jìn)行精選，挑重點(diǎn)講述，而對(duì)于遺傳學(xué)中較難理解的教學(xué)內(nèi)容，則選擇優(yōu)化教學(xué)方法，在授課的表述方面進(jìn)行改進(jìn)。也要注意補(bǔ)充一些遺傳學(xué)最新發(fā)展的內(nèi)容，讓同學(xué)們了解遺傳學(xué)的發(fā)展動(dòng)向，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同學(xué)們將會(huì)對(duì)自己所學(xué)習(xí)的方向有一定的認(rèn)識(shí)，為今后選擇個(gè)人研究方向奠定基礎(chǔ)。

2多種授課方式相結(jié)合。

2.1多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)相結(jié)合。目前很多課程都傾向于多媒體教學(xué)，多媒體教學(xué)有著形式靈活多變，直觀形象的有點(diǎn)，但是展示信息時(shí)常常速度過快讓學(xué)生很難抓住重點(diǎn)，復(fù)習(xí)也很困難。而傳統(tǒng)的板書教學(xué)雖然展示的信息量小，但卻具有條理性，學(xué)生容易抓住要點(diǎn)。所以我們必須將傳統(tǒng)的板書教學(xué)與多媒體教學(xué)結(jié)合起來，讓這兩種方法互相彌補(bǔ)。

2.2適當(dāng)?shù)牟捎肞BL教學(xué)方法。對(duì)于教師來說，在基礎(chǔ)學(xué)科上使用PBL教學(xué)方法是有著一定的難度的。特別是具有大量推理計(jì)算工作的遺傳學(xué)教學(xué)。但是對(duì)于某些章節(jié)來說還是可以嘗試采用PBL教學(xué)方法。比如在講解生物進(jìn)化章節(jié)的時(shí)候，完全可以先給學(xué)生一個(gè)有關(guān)進(jìn)化的例子，再讓學(xué)生回顧前幾章所學(xué)的知識(shí)來提出自己的想法。這樣可以提高學(xué)生對(duì)于遺傳學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，有能夠培養(yǎng)他們用遺傳學(xué)的思想來思考問題，進(jìn)一步檢驗(yàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。

3.1增加綜合性試驗(yàn)比例。目前高校所開展的學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，都是老師先做好了，再講給學(xué)生聽，學(xué)生根據(jù)老師所講的再做，其結(jié)果是每個(gè)人的結(jié)論都相同。這些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在未做之前就已經(jīng)知道，學(xué)生做與不做都已經(jīng)知道了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過程不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，不利于學(xué)生的思考和發(fā)現(xiàn)。因此，我們?cè)诒Ａ艚?jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增開了設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。由老師指定一個(gè)實(shí)驗(yàn)課題，由學(xué)生自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們自己的主觀能動(dòng)性，同時(shí)教師在某些環(huán)節(jié)上進(jìn)行指導(dǎo)，這樣可以提高學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題與解決問題的能力。

3.2與其他學(xué)科一起開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)除了經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外還設(shè)計(jì)到分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。由于分子生物學(xué)也是生物技術(shù)專業(yè)的必修科目，所以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面可以綜合設(shè)計(jì)。這樣避免了開課的重復(fù)性，又能夠讓學(xué)生掌握技術(shù)，提高學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。

4改變考核方式，采用多種指標(biāo)評(píng)價(jià)學(xué)生。

目前，在長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院采取的多為上機(jī)考試，考試內(nèi)容死板無(wú)法很好的反映出學(xué)生的水平。所以為了更客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，除了上機(jī)考試外，還應(yīng)參考學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課情況、PBL教學(xué)過程中討論的成績(jī)。最好能讓學(xué)生提出一些感興趣的遺傳學(xué)相關(guān)小課題，讓同學(xué)們自己去查資料，以PPT的形式進(jìn)行講述，然后由老師打分，這樣可以從多個(gè)方面來評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的能力，并且還能夠提早培育他們閱讀科研論文的興趣與能力。

第2篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞：農(nóng)林院校；教學(xué)改革；遺傳學(xué)；雙語(yǔ)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0060-02

雙語(yǔ)的英文是“Bilingual”，即以兩種語(yǔ)言并重地進(jìn)行日常交流。我國(guó)的雙語(yǔ)教學(xué)是指教師在課堂上運(yùn)用漢語(yǔ)和英語(yǔ)兩種語(yǔ)言進(jìn)行非語(yǔ)言類學(xué)科專業(yè)課程（例如遺傳學(xué)、生物化學(xué)等）的教學(xué)工作，通過專業(yè)課程學(xué)習(xí)來達(dá)到掌握第二語(yǔ)言的目的，最終達(dá)到師生均能運(yùn)用漢語(yǔ)和英語(yǔ)進(jìn)行學(xué)科的學(xué)習(xí)、思考和研究。成功有效的雙語(yǔ)教學(xué)不僅僅是教師用英語(yǔ)上課，更重要的是師生之間在課堂上使用英語(yǔ)進(jìn)行交流和互動(dòng)。如果英語(yǔ)不是課堂交流用的語(yǔ)言，即使教師完全采用英語(yǔ)進(jìn)行教學(xué)也不能被稱為雙語(yǔ)教學(xué)，只能是外語(yǔ)教學(xué)或英語(yǔ)教學(xué)。只有在創(chuàng)設(shè)了一定的語(yǔ)言環(huán)境條件，使英語(yǔ)經(jīng)過一定的積累逐漸成為課堂交流用的語(yǔ)言之一，才使英語(yǔ)教學(xué)從外語(yǔ)教學(xué)（Foreign Language）轉(zhuǎn)變?yōu)殡p語(yǔ)教學(xué)（Bilignual）。教育部[200114]號(hào)文件提出，本科教學(xué)要?jiǎng)?chuàng)造條件使用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)。教育部和財(cái)政部于2007年頒發(fā)的《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》進(jìn)一步明確要推動(dòng)雙語(yǔ)教學(xué)改革，探索有效的雙語(yǔ)教學(xué)模式，切實(shí)提高大學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平以及在科學(xué)研究中直接使用英語(yǔ)的能力[1]。各學(xué)校及具體開設(shè)課程的特點(diǎn)制定不同的教學(xué)計(jì)劃，采用合適的教學(xué)模式達(dá)到較好的教學(xué)效果是各校在開展雙語(yǔ)教學(xué)過程中需要考慮的首要問題。

一、實(shí)施遺傳學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)存在的問題及困難

《遺傳學(xué)》是生命科學(xué)的核心學(xué)科，是農(nóng)業(yè)院校生物類及農(nóng)學(xué)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。采用英漢雙語(yǔ)對(duì)遺傳學(xué)進(jìn)行教學(xué)對(duì)跟蹤國(guó)際遺傳學(xué)發(fā)展前沿、遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容與水平同國(guó)際接軌等方面具有重要意義。該課程一般在大學(xué)三年級(jí)開設(shè)，此時(shí)大部分同學(xué)經(jīng)過兩年的外語(yǔ)學(xué)習(xí)，基本上已達(dá)到大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)的水平，具備一定的聽、說、讀、寫能力，為雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施奠定了一定的基礎(chǔ)。但在農(nóng)業(yè)院校實(shí)施遺傳學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)仍面臨著很多的困難和限制因素。

1.受遺傳學(xué)學(xué)科本身特點(diǎn)的限制。遺傳學(xué)是整個(gè)生命科學(xué)中相對(duì)難的課程之一，僅依靠描述與記憶無(wú)法完全掌握，大部分內(nèi)容重在理解，而且需要通過典型的習(xí)題練習(xí)才能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)真正地理解和掌握。單純中文的講授學(xué)生接受起來就有難度，進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)無(wú)疑會(huì)加大遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)難度。雙語(yǔ)教學(xué)如果實(shí)施不當(dāng)?shù)脑掃€會(huì)干擾學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，影響對(duì)本課程的學(xué)習(xí)效果。

2.受授課教師本身英語(yǔ)水平的限制。授課教師本身也很少受到雙語(yǔ)教學(xué)的專項(xiàng)學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，只是學(xué)習(xí)和工作期間閱讀了較多的專業(yè)英文文獻(xiàn)。要真正地在課堂上進(jìn)行專業(yè)雙語(yǔ)教學(xué)，就需要用英文進(jìn)行講解，這就要求專業(yè)老師要有很好的聽和說的能力，增加了授課難度。

3.受學(xué)生英語(yǔ)水平和專業(yè)知識(shí)接受能力的限制。授課對(duì)象是大三上學(xué)期的學(xué)生，大多數(shù)是英語(yǔ)四級(jí)的水平，雖掌握一定的聽、說、讀、寫能力，但專業(yè)知識(shí)積累相對(duì)較少，對(duì)專業(yè)英文文獻(xiàn)基本上很少有接觸。所以，想讓學(xué)生用英語(yǔ)來理解遺傳學(xué)知識(shí)，存在很大難度，給學(xué)生制造了一定的學(xué)習(xí)壓力。

二、有效實(shí)施遺傳學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)的策略

針對(duì)以上存在的困難和問題，要使《遺傳學(xué)》雙語(yǔ)教學(xué)能真正起到良好的教學(xué)效果，需要針對(duì)各學(xué)校的實(shí)際情況，從多方面著手做好多個(gè)方面的準(zhǔn)備工作。

1.各學(xué)校根據(jù)自身的實(shí)際情況實(shí)施雙語(yǔ)教師的培訓(xùn)計(jì)劃。合適的雙語(yǔ)教學(xué)老師是實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)的最基本及最重要的條件。實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)的老師首先要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，能熟悉地用漢語(yǔ)講好本課程。其次，要有較強(qiáng)的英文聽說能力。比較理想的情形是由具有一定教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的海外歸國(guó)人員擔(dān)任雙語(yǔ)教學(xué)，或者從教學(xué)水平較高的教師中篩選英語(yǔ)水平較好的進(jìn)行培訓(xùn)。目前國(guó)家、各省及各校均設(shè)置有各種不同類型的國(guó)際訪問及教師成長(zhǎng)計(jì)劃，各學(xué)校最好能就各門學(xué)科的實(shí)際情況設(shè)置不同的訪問要求及計(jì)劃，具體要求教師結(jié)合教學(xué)和個(gè)人研究的方向進(jìn)行雙向的學(xué)習(xí)，最好能有計(jì)劃地在所訪問的大學(xué)跟班上課，真正提高教師英語(yǔ)學(xué)習(xí)及英語(yǔ)教學(xué)的水平。學(xué)校也可以聘請(qǐng)外籍專業(yè)教師或者有經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀雙語(yǔ)教師來校授課，這樣該學(xué)科所有教師都可以親臨課堂觀摩學(xué)習(xí)，直接減少了各位教師單獨(dú)外出培訓(xùn)所需的經(jīng)費(fèi)支出，既節(jié)省了資源又增加了效率。

2.合適的教學(xué)對(duì)象的選擇與教學(xué)班的組織。由于同一班級(jí)的同學(xué)英語(yǔ)水平存在較大差異，雙語(yǔ)教學(xué)并不適合“一刀切”的整班上課，應(yīng)以學(xué)生為主體自由選課，選擇部分英語(yǔ)水平較好、專業(yè)知識(shí)較扎實(shí)、對(duì)遺傳學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)具有濃厚興趣和積極性的學(xué)生單獨(dú)編班進(jìn)行授課。首次開設(shè)雙語(yǔ)課時(shí)也不適合整個(gè)課程全部章節(jié)都實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的差異在較易理解的章節(jié)實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)，在部分理解困難的章節(jié)則可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況適當(dāng)較少英語(yǔ)教學(xué)的比例，應(yīng)始終以讓學(xué)生充分理解掌握專業(yè)知識(shí)為首要目的?？傊瑢?shí)施雙語(yǔ)教學(xué)需要因地制宜、循序漸近，不能僅僅追求形式上的雙語(yǔ)教學(xué)而忽視了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解及掌握，這樣反而會(huì)使教學(xué)的整體效果下降。

3.合適的教材、教案及教學(xué)課件。實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)，需要有合適的英文教材：一是內(nèi)容要合適，符合課程教學(xué)基本要求，具有先進(jìn)性以保證教學(xué)質(zhì)量；二是要求語(yǔ)言規(guī)范、簡(jiǎn)明易懂，便于教學(xué)。外文原版教材一般價(jià)格昂貴，內(nèi)容比較多，學(xué)生理解起來有一定困難，同時(shí)也增加了學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。相比而言，國(guó)內(nèi)雙語(yǔ)教材應(yīng)該更適合于學(xué)生閱讀和學(xué)習(xí)。但雙語(yǔ)教師除了要全面掌握學(xué)生所選用教材的全部?jī)?nèi)容外，還需要通讀原版英文教材，并用英文寫出教案以及合適的教學(xué)課件，這都需要教師付出艱苦的勞動(dòng)和努力。教師應(yīng)充分利用多媒體和互聯(lián)網(wǎng)資源（通常國(guó)外原版教材配有相應(yīng)的教學(xué)軟件和網(wǎng)上教學(xué)資源），幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容或者拓展和深化課堂教學(xué)內(nèi)容。課后學(xué)生可使用E-mail與老師交流，有條件的地區(qū)還可利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)和試卷的批改及答疑工作。

4.另外教師還要注意調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生使用英語(yǔ)進(jìn)行聽、說、讀、寫的能力。讓學(xué)生聽老師用英文講，聽經(jīng)典的英文視頻錄像；讓學(xué)生大膽說，注重學(xué)術(shù)交流，多開展班級(jí)學(xué)術(shù)討論會(huì)；讓學(xué)生讀經(jīng)典遺傳學(xué)讀物及英文教材；鼓勵(lì)學(xué)生用英文寫作業(yè)和考試。其中，收集與遺傳學(xué)研究有關(guān)的英文研究論文和綜述文獻(xiàn)讓學(xué)生閱讀對(duì)提高雙語(yǔ)教學(xué)的效果至關(guān)重要。在實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)的初級(jí)階段，教師可以選取相對(duì)容易的經(jīng)典遺傳學(xué)內(nèi)容，先用中文講再將相關(guān)英文資料推薦給學(xué)生閱讀，然后就閱讀內(nèi)容與學(xué)生用英文展開討論，鼓勵(lì)學(xué)生大膽用英文表達(dá)。由于教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，不可能在每一節(jié)課都能做到如此細(xì)致地學(xué)習(xí)，可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況在一個(gè)學(xué)期內(nèi)選擇學(xué)生感興趣的三到五個(gè)專題開展討論，進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。教師還可有意識(shí)地布置翻譯全文并查閱《Nature》、《Science》、《Heredity》、《Genetics》等刊登遺傳學(xué)研究相關(guān)論文的世界知名學(xué)術(shù)期刊翻譯摘要作為課外作業(yè)的一部分，然后進(jìn)行閱讀后的交流與討論，這種雙向的學(xué)習(xí)與交流對(duì)于短期內(nèi)提高學(xué)生的聽、說、讀的能力至關(guān)重要。讓學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)以及直接用英語(yǔ)來完成作業(yè)和考試，則是提高學(xué)生的寫作能力的有效方法。

雙語(yǔ)教學(xué)可以說是一項(xiàng)新生事物。目前，很多農(nóng)業(yè)院校的雙語(yǔ)教學(xué)還處于起步和探索階段，遺傳學(xué)的雙語(yǔ)教學(xué)僅在為數(shù)不多的高校和少數(shù)專業(yè)開出。作為一種新的教學(xué)形式，能否保證其健康發(fā)展受多方面因素的影響和制約，在實(shí)踐中還有很多問題需要研究解決。雙語(yǔ)教學(xué)對(duì)教師和學(xué)生的要求都比較高，尤其雙語(yǔ)教師需要付出艱苦的勞動(dòng)和努力。因此，學(xué)校要適當(dāng)減輕雙語(yǔ)教師其他方面的工作量，并在工作量補(bǔ)貼、職稱評(píng)定等方面給予鼓勵(lì)及激勵(lì)政策，對(duì)于選修雙語(yǔ)課的同學(xué)，也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加學(xué)分?jǐn)?shù)。雙語(yǔ)教學(xué)的好處是教師和學(xué)生同時(shí)受益，教師得到了鍛煉，學(xué)生得到了提升。教師的業(yè)務(wù)水平可以得到大幅度地提升，學(xué)生畢業(yè)后在工作崗位上及后續(xù)研究生學(xué)習(xí)階段中可以相對(duì)容易地進(jìn)行英文文獻(xiàn)的閱讀與學(xué)習(xí)交流，出國(guó)深造者也能很快適應(yīng)海外大學(xué)的教學(xué)活動(dòng)。所以，在農(nóng)林院校實(shí)施遺傳學(xué)及其他專業(yè)課程的雙語(yǔ)教學(xué)是在新的教學(xué)形勢(shì)下提出的新的要求。各學(xué)校一定要根據(jù)自身的實(shí)際情況采取適合于自己的模式盡早地展開，使得英語(yǔ)教學(xué)活動(dòng)深入到課堂，早日實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙語(yǔ)教學(xué)，使英語(yǔ)成為課堂學(xué)習(xí)及日常工作中真正交流的第二語(yǔ)言。

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第3篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)教學(xué)；高等教育；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2096-000X（2018）03-0071-03

遺傳學(xué)是研究自然界生物的遺傳和變異規(guī)律的一門科學(xué)，是生命科學(xué)最重要和基礎(chǔ)的分支之一，也是生物類專業(yè)的必修課程之一。隨著分子生物學(xué)研究技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代遺傳學(xué)發(fā)展迅速，研究?jī)?nèi)容迅速積累，研究范圍不斷擴(kuò)大。

近年來高校教學(xué)改革不斷推進(jìn)，本科教學(xué)中各學(xué)科課時(shí)量不斷縮減，例如菏澤學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)遺傳學(xué)課時(shí)量由最初的102學(xué)時(shí)，減少到86學(xué)時(shí)，有些專業(yè)甚至減少幅度更大，因此，學(xué)生普遍感覺遺傳學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容繁雜、學(xué)時(shí)緊、難度大，是一門較難學(xué)習(xí)和掌握的課程。近年來，遺傳學(xué)及其相關(guān)課程的教改研究屢有報(bào)道[1，2]，我們深受啟發(fā)。基于《遺傳學(xué)》教學(xué)過程實(shí)際情況，采取了若干教學(xué)內(nèi)容、方法的改進(jìn)，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，有效提高《遺傳學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。

一、做好高校《遺傳學(xué)》與高中《生物學(xué)》銜接與過渡

《遺傳學(xué)》是許多高校生命科學(xué)有關(guān)專業(yè)的必修課之一，為了體現(xiàn)學(xué)科的完整性，高校的《遺傳學(xué)》的教材中都會(huì)將高中《生物學(xué)》中涉及遺傳學(xué)的內(nèi)容包含進(jìn)去。例如：“細(xì)胞有絲分裂”“孟德爾定律”等內(nèi)容在高中《生物學(xué)》中已作詳細(xì)講解和教學(xué)。但是，現(xiàn)在高中教學(xué)應(yīng)試教育色彩濃厚，為了能夠在各種考試或競(jìng)賽中取得好成績(jī)，往往會(huì)在知識(shí)傳授過程中超前講授，但由于課時(shí)、實(shí)驗(yàn)條件、教師專業(yè)背景、學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制，很多知識(shí)點(diǎn)很難講解透徹，學(xué)生往往也是一知半解、囫圇吞棗。因此，在高?！哆z傳學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程中，就要單獨(dú)設(shè)計(jì)這些內(nèi)容，通過知識(shí)擴(kuò)展，既保證《遺傳學(xué)》學(xué)科的完整性，又讓學(xué)生能在高中《生物學(xué)》知識(shí)基礎(chǔ)上提升，避免產(chǎn)生《遺傳學(xué)》是高中《生物學(xué)》簡(jiǎn)單重復(fù)的錯(cuò)誤概念，降低對(duì)《遺傳學(xué)》學(xué)習(xí)的重視程度與熱情。同時(shí)，在高校《遺傳學(xué)》教學(xué)過程中，還要做好與其他相關(guān)課程，如，《生物化學(xué)》《細(xì)胞生物學(xué)》《分子生物學(xué)》《基因工程》等課程交叉內(nèi)容的銜接與教學(xué)重點(diǎn)的明晰。

二、教學(xué)中采用“提問式”教學(xué)方式

提問式教學(xué)法，就是教師根據(jù)教學(xué)大綱，結(jié)合實(shí)際，在教學(xué)過程中提出問題，由學(xué)生獨(dú)立思考解決問題，通過教師與學(xué)生的良性互動(dòng)，達(dá)到對(duì)知識(shí)點(diǎn)的鞏固與拓展的目的[3]。經(jīng)典遺傳學(xué)部分在地方普通高校《遺傳學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容中一般比重較大，這部分內(nèi)容知識(shí)相對(duì)陳舊。因此，需要教師在教學(xué)過程中，有效運(yùn)用多種教學(xué)手段增加師生間的互動(dòng)，提高同學(xué)的參與度，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的目的。因此，提問式教學(xué)法在地方普通高?！哆z傳學(xué)》教學(xué)過程中顯得尤為重要。在設(shè)置問題時(shí)，既要以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，又要結(jié)合同學(xué)們感興趣的實(shí)際境況。例如，講授到“反應(yīng)規(guī)范”時(shí)，提出了日常生活中有哪些生物、哪些性狀的反應(yīng)規(guī)范寬窄不同的問題。引導(dǎo)學(xué)生將日常生活中的生物現(xiàn)象與遺傳學(xué)聯(lián)系起來，加深遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)與內(nèi)、外環(huán)境互作，共同決定生物性狀的理解。教學(xué)過程中，通過合理的問題設(shè)置，引導(dǎo)同學(xué)開放思想、獨(dú)立思考、相互討論。通過有目的的設(shè)計(jì)問題，提出問題，有助于增強(qiáng)教師對(duì)課堂知識(shí)教學(xué)的引導(dǎo)能力，提高課堂活躍度和趣味性，促進(jìn)教學(xué)計(jì)劃的高效完成。

另外，教學(xué)過程中，我們采用現(xiàn)代多媒體技術(shù)教學(xué)，將教學(xué)過程中，抽象的、微觀的現(xiàn)象，變得更加直觀、形象，有利于學(xué)生的理解。例如，普通遺傳學(xué)的理論教學(xué)過程很多內(nèi)容都涉及到染色體的分裂、交換過程，用普通的方式很難觀察到，教師上課時(shí)可以利用多媒體將分辨率更高的電鏡照片展示給學(xué)生，使知識(shí)具體化、直觀化，提高授課效率。

三、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合

遺傳學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是教師幫助學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的過程，更是提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)[4]。目前我們主要采取以下措施。1.重新修訂教學(xué)大綱。增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)在整個(gè)課程中所占比例，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為：驗(yàn)證性、綜合性與研究性三個(gè)板塊，減少了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以綜合性與研究性實(shí)驗(yàn)為主。2.開放實(shí)驗(yàn)室。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)普遍存在一個(gè)問題，即課前、課后實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充時(shí)間長(zhǎng)，課堂操作時(shí)間短。如，植物有絲分裂、植物多倍體誘導(dǎo)等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前期需要花較長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)、處理實(shí)驗(yàn)材料。由于課堂計(jì)劃學(xué)時(shí)限制，學(xué)生都是以處理好的材料直接操作，學(xué)生難以全面把握從材料培養(yǎng)到材料處理，染液配制等實(shí)驗(yàn)的全過程，限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)與拓展性實(shí)驗(yàn)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用進(jìn)行研究和創(chuàng)新能力。但是這兩類實(shí)驗(yàn)不僅課前準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，而且課后還需要很長(zhǎng)時(shí)間觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，例如，果蠅的單、雙因子、伴性遺傳雜交實(shí)驗(yàn)、植物有性雜交實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)前期需要培養(yǎng)、準(zhǔn)備雜交的親本，課堂上僅僅可以完成雜交組合的設(shè)置，課后還需要很長(zhǎng)時(shí)間觀察與記錄雜交結(jié)果。因此，我們將實(shí)驗(yàn)室全學(xué)年內(nèi)對(duì)上課學(xué)生開放，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)前期材料的培養(yǎng)、預(yù)處理，藥品試劑配制等工作中來；實(shí)驗(yàn)后要求學(xué)生自己管理實(shí)驗(yàn)材料，做到隨時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)態(tài)變化，隨時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及時(shí)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。3.教師理論課與實(shí)驗(yàn)課一肩挑。這樣有利于在理論教學(xué)過程中聯(lián)系實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)原理與理論課講授有機(jī)結(jié)合，通過觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作情況，進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)課堂理論的理解掌握情況。4.調(diào)整實(shí)驗(yàn)課的考核方式。將原來考核只停留在理論測(cè)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)定的方式，改為平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作為主，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末理論與實(shí)驗(yàn)技能綜合考評(píng)的考核方式（表1）。通過這些措施改進(jìn)，很好地激發(fā)了廣大學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的動(dòng)手操作的積極性和主動(dòng)性，增加了學(xué)生自覺理論聯(lián)系實(shí)踐的思考，提升了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

四、引入網(wǎng)絡(luò)資源

由于遺傳學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，并與生物學(xué)各個(gè)分支學(xué)科交叉，理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷更新。與重點(diǎn)高校相比，地方高校普遍存骨干教師，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、但年齡偏大，對(duì)前沿知識(shí)了解不夠，不能很好的引導(dǎo)學(xué)生對(duì)前沿知識(shí)進(jìn)行探索；青年教師雖然學(xué)歷較高，知識(shí)體系較新，但是由于研究方向過于專一與缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，難以全面的、系統(tǒng)的將遺傳學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生[5]。而且，地方高校用于師資專業(yè)知識(shí)繼續(xù)教育經(jīng)費(fèi)的投入嚴(yán)重不足，教師缺乏外出接受系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)繼續(xù)培訓(xùn)與參加專業(yè)會(huì)議的機(jī)會(huì)，限制了教師團(tuán)隊(duì)的快速成長(zhǎng)和知識(shí)體系的更新。當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，國(guó)內(nèi)外許多高校、科研院所的教學(xué)、科研資源實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上共享，如，國(guó)家精品課程資源網(wǎng)、各高校自建精品課程、愛課程網(wǎng)站、網(wǎng)易公開課等網(wǎng)站匯聚了大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，還有一些科研達(dá)人在主流視頻網(wǎng)站分享了自己的實(shí)驗(yàn)操作視頻。每學(xué)期教研室都會(huì)根據(jù)授課學(xué)生的專業(yè)不同，篩選一批優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源推薦給學(xué)生。這些優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源可以極大開闊學(xué)生的視野與思維，在分享資源的過程中，青年教師也學(xué)習(xí)了其他高校優(yōu)秀教師的教學(xué)方法、理念，加快了自我成長(zhǎng)的速度。此外，遺傳學(xué)及其相關(guān)學(xué)科發(fā)展速度非?？?，新的研究成果、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、新的科學(xué)理論不斷涌現(xiàn)，遺傳學(xué)知識(shí)體系更新較快，這就要求遺傳學(xué)教學(xué)要與學(xué)科發(fā)展的步伐相協(xié)調(diào)，因此，我們每學(xué)期都向?qū)W生推薦相關(guān)的科研學(xué)術(shù)期刊及在線網(wǎng)站，滿足部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生把握遺傳學(xué)及其相關(guān)學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)的需求。

通過引入優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)了部分學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的過渡，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的熱情，這部分學(xué)生能夠在課余時(shí)間主動(dòng)與同學(xué)、老師討論課程學(xué)術(shù)問題，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)前沿問題的思考。

五、教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)

深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育是新時(shí)期大學(xué)教育的重點(diǎn)。科研素質(zhì)作為素質(zhì)教育的重要方面應(yīng)主動(dòng)融入到專業(yè)教學(xué)中。遺傳與變異現(xiàn)已成為當(dāng)今生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，所以作為一名合格的高校教師在遺傳學(xué)的教學(xué)過程中，除了將課本的知識(shí)傳授給學(xué)生外，更要通過合理設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的過程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的科研素質(zhì)。

目前我們主要采取了以下一些措施：

1.追蹤社會(huì)與專業(yè)有關(guān)的熱點(diǎn)問題。教學(xué)過程中，引入學(xué)生感興趣的熱點(diǎn)問題，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)的知識(shí)不僅限于書本，而是一門貼近社會(huì)大眾生活、具有旺盛生命的學(xué)科，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)認(rèn)識(shí)未知世界。例如，講到性別遺傳機(jī)制時(shí)，引入大家耳熟能詳?shù)摹跋碌肮u，公雞中的戰(zhàn)斗機(jī)”小品臺(tái)詞供大家討論。從而引出不同性別的家禽類動(dòng)物同時(shí)具有兩套性腺，正常情況下，公雞中雄性生殖腺發(fā)育，雌性生殖腺退化。在外界刺激，如受到驚嚇，可能會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)性激素分泌紊亂，產(chǎn)生雌性激素，抑制雄性生殖腺，促進(jìn)雌性生殖腺發(fā)育，產(chǎn)生正常的卵子，這時(shí)公雞下蛋也就順其自然了。反之，母雞打鳴的現(xiàn)象也就好理解了。這樣的實(shí)例，不僅有助于學(xué)生對(duì)性別這一相對(duì)“特殊”性狀，其實(shí)與生物其他性狀一致，都是由內(nèi)在的遺傳物質(zhì)與外在環(huán)境共同作用決定的這一遺傳機(jī)制的理解；更有助于學(xué)生拉近原本感覺“虛”的理論知識(shí)與“現(xiàn)實(shí)”之間的距離，提高學(xué)生自覺的運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)回答現(xiàn)實(shí)問題的意識(shí)。

2.將科技前沿融入課堂。遺傳學(xué)不僅發(fā)展迅速，而且與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科不斷交叉、融合，課程信息量巨大，難度不斷增加，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果與學(xué)生素質(zhì)提升。因此，課堂上如何緊跟科學(xué)研究的發(fā)展前沿，將發(fā)展前沿的新知識(shí)與普通遺傳學(xué)傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)的有機(jī)結(jié)合，將有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如，講到遺傳重組時(shí)，我們引入近幾年基因編輯的研究熱點(diǎn)——Crispr/Cas基因編輯技術(shù)，通過動(dòng)畫形式簡(jiǎn)明介紹該技術(shù)的主要實(shí)驗(yàn)原理及商業(yè)開發(fā)等，同時(shí)為學(xué)生推薦拓展的學(xué)習(xí)材料。通過這些前沿科技的講解加深了學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)主動(dòng)性，拉近了傳統(tǒng)理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之間的距離。

3.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究?，F(xiàn)在國(guó)家越來越重視大學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，每年各級(jí)部門都會(huì)撥出大量資金用于支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科研訓(xùn)練等項(xiàng)目。學(xué)生對(duì)此類項(xiàng)目非常感興趣，會(huì)積極主動(dòng)地、帶有一定想法與教師交流。借此機(jī)會(huì)，教師可以鼓勵(lì)并幫助學(xué)生積極申報(bào)各級(jí)各類的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科研訓(xùn)練等項(xiàng)目，或者在教師的科研課題中尋找自己感興趣的方向。通過指導(dǎo)學(xué)生撰寫申報(bào)書、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究及結(jié)題等的各環(huán)節(jié)的工作，提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力，提高學(xué)生在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題，利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)踐問題的能力?，F(xiàn)在學(xué)生思維活躍，在與學(xué)生充分交流的過程中也會(huì)為教師科學(xué)研究提供靈感，促進(jìn)教師科研的繼續(xù)深入，充分體現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)的魅力。

總之，我們以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目的，在現(xiàn)有教學(xué)條件下，從做好與高中《生物學(xué)》知識(shí)銜接，課堂上采用適宜的教學(xué)方式和教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)資源和教學(xué)過程中注重學(xué)生的科研素質(zhì)培養(yǎng)等環(huán)節(jié)著手，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，取得一定的教學(xué)效果，在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。但仍需要認(rèn)真探索不同專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法、方式，與此同時(shí)，需要加強(qiáng)教師隊(duì)伍的專業(yè)素質(zhì)的繼續(xù)教育，建立一個(gè)更加完善的遺傳學(xué)教學(xué)體系，以適應(yīng)新時(shí)期高等教育發(fā)展的需要。

作者：高昌勇等

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第4篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的兩篇研究揭示嚙齒類動(dòng)物的中含有一定數(shù)量的RNA，這些RNA分子能夠影響子代的代謝活動(dòng)。由于這些RNA是幫助合成蛋白質(zhì)的關(guān)鍵元件（即轉(zhuǎn)運(yùn)RNA），因此這一發(fā)現(xiàn)揭示了一類新型的遺傳物質(zhì)。來自西雅圖西北太平洋糖尿病研究所的遺傳學(xué)家約瑟夫?納多認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)十分的令人震驚，但也不是完全毫無(wú)可能。

這一項(xiàng)研究揭示了一類新的RNA分子――轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。其中一項(xiàng)工作中，遺傳學(xué)家奧利弗? 蘭度向雄鼠飼喂低蛋白的飼料，發(fā)現(xiàn)這些雄鼠細(xì)胞中參與膽固醇與脂肪代謝的基因表達(dá)水平上升。之后，他們分析了這些雄鼠中的成分，發(fā)現(xiàn)其中含有相當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，并且證明了這些轉(zhuǎn)運(yùn)RNA是在經(jīng)過附睪過程中積累的。

另外一項(xiàng)研究則是由中科院的一個(gè)研究組做出的。他們通過向雄鼠飼喂高脂或低脂的食物，之后將這些雄鼠的注入未受精的卵子中。之后，他們開始追蹤后代的代謝活動(dòng)的規(guī)律（這些后代小鼠均飼喂正常食物）。結(jié)果顯示，飼喂高脂食物的雄鼠的后代雖然體型較瘦，但還是顯現(xiàn)出了肥胖與糖尿病的相關(guān)癥狀：葡萄糖攝入異常，胰島素耐受。為了證明是否轉(zhuǎn)運(yùn)RNA參與其中，研究者將這些轉(zhuǎn)運(yùn)RNA單獨(dú)注入未受精卵子中并讓其接受正常的受精。結(jié)果顯示，即使單獨(dú)注入接受高脂食物的雄鼠中的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，也會(huì)使后代產(chǎn)生代謝異常的癥狀。

如今，研究者需要回答“這些遺傳性狀是否穩(wěn)定，能否通過改變飲食的方式矯正”。RN段的作用并不一定都是有害的，如果壞的飲食習(xí)慣能夠遺傳給下一代的話，那么我們有理由相信好的飲食習(xí)慣也能遺傳下去。 父親可能影響孩子腦發(fā)育

美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊PNAS上發(fā)表了一項(xiàng)研究進(jìn)展，他們?cè)诜肿铀缴习l(fā)現(xiàn)了應(yīng)激如何改變雄性小鼠的，并通過這種方式影響其后代對(duì)應(yīng)激的應(yīng)答情況。他們還發(fā)現(xiàn)這種變化是通過表觀遺傳學(xué)的方式或microRNA進(jìn)行傳遞的，并非通過改變DNA。

在早期研究中，研究人員已經(jīng)證實(shí)在之前通過更換籠盒或進(jìn)行狐貍尿（捕獵者氣味）暴露處理雄性小鼠，使其處于應(yīng)激狀態(tài)，其后代對(duì)應(yīng)激的應(yīng)答情況會(huì)存在障礙。研究人員將受到應(yīng)激的雄性小鼠和未受到應(yīng)激的雄性小鼠的進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)激小鼠中有9種microRNA表達(dá)出現(xiàn)升高。

為進(jìn)一步證實(shí)這一結(jié)果，研究人員將這9種microRNA通過顯微注射的方式注入小鼠受精卵，隨后植入正常雌性小鼠體內(nèi)進(jìn)行繁殖，并以假注射或注射單個(gè)microRNA作為對(duì)照。當(dāng)子代小鼠成年后，研究人員檢測(cè)了這些小鼠對(duì)應(yīng)激的應(yīng)答情況。研究人員表示，檢測(cè)結(jié)果與他們之前觀察到的結(jié)果完全匹配。

當(dāng)接受多microRNA注射的小鼠受到輕微應(yīng)激，它們體內(nèi)可的松水平更低，這表明這些小鼠在早期神經(jīng)發(fā)育過程中存在非常廣泛的變化。

研究人員對(duì)這幾個(gè)microRNA的靶向mRNA進(jìn)行了分析，結(jié)果表明來自母親卵細(xì)胞的mRNA受到了microRNA的攻擊，并導(dǎo)致這些受到攻擊的mRNA水平發(fā)生下降，研究人員還特別指出，這些受到影響的mRNA主要編碼參與染色質(zhì)重塑的蛋白分子。

研究人員表示，他們接下來準(zhǔn)備對(duì)導(dǎo)致microRNA釋放的上游因子進(jìn)行進(jìn)一步研究以及是否能夠通過給予獎(jiǎng)勵(lì)等方式對(duì)上述過程進(jìn)行干預(yù)，防止雄性親代將異常應(yīng)激反應(yīng)傳遞給下一代。 母親遺傳給女兒負(fù)責(zé)情緒調(diào)節(jié)的腦結(jié)構(gòu)

第5篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法；人類發(fā)育與遺傳學(xué)；整合課程

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0081-03

人類發(fā)育與遺傳學(xué)整合課程是我校借鑒哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院課程改革經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過垂直整合和水平整合建立的，由遺傳學(xué)、胚胎學(xué)和生殖內(nèi)分泌三部分組成的整合課程，開設(shè)于二年級(jí)下學(xué)期。該整合課程以遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，以疾病為中心，闡述人體在個(gè)體發(fā)育過程中，正常形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的發(fā)生以及異?；位蚣膊“l(fā)生的可能機(jī)制[1]。因此，它是一門基礎(chǔ)理論與臨床實(shí)踐密切結(jié)合的課程。在教學(xué)實(shí)踐中，既要教授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，還要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用、拓展知識(shí)的能力。

基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning，PBL）是1969年Barrows教授在加拿大多倫多McMaster University首創(chuàng)的教學(xué)方法。該教學(xué)法以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為中心，用問題情景引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、自主學(xué)習(xí)，有效地促進(jìn)知識(shí)整合和能力提高[2，3]。它體現(xiàn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育“教為主導(dǎo)、學(xué)為主體”的教育宗旨，因此在我國(guó)國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)教育上的運(yùn)用日益廣泛[4-7]。我們將PBL教學(xué)法應(yīng)用于2011級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的人類發(fā)育與遺傳學(xué)整合課程教學(xué)，取得了良好效果。

一、資料與方法

（一）一般資料

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)2011級(jí)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)2個(gè)大班250人隨機(jī)分成兩組：實(shí)驗(yàn)組124人，采用PBL教學(xué)法；對(duì)照組126人，采用傳統(tǒng)講授教學(xué)模式。由于臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生入學(xué)時(shí)采用“蛇形”順序分班，因此，兩組學(xué)生在性別、年齡、基礎(chǔ)知識(shí)背景等方面無(wú)顯著性差異（P>0.05），采用教材均為我校主編的“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《人類發(fā)育與遺傳學(xué)》。

（二）方法

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的總學(xué)時(shí)數(shù)相同。對(duì)照組采用傳統(tǒng)講授教學(xué)模式，由教師按照教學(xué)大綱要求系統(tǒng)講授。實(shí)驗(yàn)組在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論后開展PBL教學(xué)。

1.PBL教學(xué)病例。我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要點(diǎn)，選擇典型、簡(jiǎn)明的教學(xué)病例，這些病例多為來自臨床醫(yī)院的真實(shí)病例，經(jīng)過教師與臨床醫(yī)生共同的“修整、加工”后成為教學(xué)病例。教學(xué)病例必須準(zhǔn)確、嚴(yán)密、完整，并且具有代表性（突出疾病特點(diǎn)）和綜合性（多學(xué)科交互影響）。例如，我們?cè)赑BL教學(xué)中選擇了一個(gè)真實(shí)的Turner綜合征臨床病例，包括病史過程、體征特點(diǎn)、臨床輔助檢查等。學(xué)生首先能夠根據(jù)這些資料，初步診斷為生殖系統(tǒng)和性別發(fā)育異常，并圍繞胚胎發(fā)育（尤其是性別發(fā)育）展開討論，歸納出該病胚胎發(fā)育異常的特點(diǎn)（這是第一層次問題）；接著學(xué)生聯(lián)想到性別發(fā)育異常引起的性激素改變，并進(jìn)一步圍繞性別發(fā)育的內(nèi)分泌基礎(chǔ)展開討論，歸納出該病性激素水平的異常及其引起的相應(yīng)臨床表現(xiàn)（這是第二層次問題）；隨后學(xué)生根據(jù)性別發(fā)育的遺傳學(xué)知識(shí)，圍繞性染色體、X、Y染色質(zhì)等展開討論，歸納出該病性染色體數(shù)目異常（即少了一條X染色體）的特點(diǎn)，并提出需要補(bǔ)充細(xì)胞遺傳學(xué)核型分析、性染色質(zhì)檢測(cè)等（這是第三層次問題）；最后學(xué)生會(huì)探討染色體數(shù)目異常的原因，并圍繞減數(shù)分裂、配子發(fā)生展開討論，歸納出該病是由于減數(shù)分裂X染色體丟失/不分離造成的（這是第四層次問題）。當(dāng)然，學(xué)生也會(huì)根據(jù)該病性激素水平異常提出相應(yīng)的治療方案（這是第五層次問題）。因此，通過PBL教學(xué)法，學(xué)生可以由淺入深，從胚胎學(xué)、生殖學(xué)和遺傳學(xué)三方面對(duì)Turner綜合征的發(fā)病機(jī)制形成全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

2.PBL的實(shí)施過程。教師在課前2周布置病例，學(xué)生通過圖書館查閱、網(wǎng)上搜索等途徑，發(fā)掘并提出病例相關(guān)問題，經(jīng)課堂匯總后在課前1周確定討論的問題提綱。隨后學(xué)生自由組織為6～8人的討論小組，圍繞討論的問題提綱，結(jié)合教師推薦的參考書籍或相關(guān)網(wǎng)址，獲得問題的答案和解決辦法，制作PPT。在課堂上，每個(gè)小組以小組長(zhǎng)展示PPT，其他成員幫助補(bǔ)充的形式對(duì)問題進(jìn)行講解，闡述自己的觀點(diǎn)，同時(shí)回答其他小組提出的擴(kuò)展問題或質(zhì)疑。教師及時(shí)圍繞討論的問題給予必要的引導(dǎo)和調(diào)整，并結(jié)合病例講解最新研究進(jìn)展和醫(yī)學(xué)倫理問題，以達(dá)到教學(xué)效果的最大化。最后，教師對(duì)各組發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并引領(lǐng)學(xué)生歸納總結(jié)，鞏固教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。學(xué)生通過完成課后作業(yè)梳理知識(shí)，培養(yǎng)能力。

3.PBL教學(xué)效果評(píng)價(jià)。對(duì)PBL教學(xué)效果的評(píng)價(jià)主要包括對(duì)認(rèn)知領(lǐng)域的評(píng)估和對(duì)非認(rèn)知領(lǐng)域的評(píng)估兩部分，前者主要包括對(duì)知識(shí)的理解、分析和應(yīng)用能力，通過期末考試的論述題或病例分析來評(píng)估；后者主要包括邏輯思維、語(yǔ)言表達(dá)等綜合素質(zhì)，通過問卷調(diào)查進(jìn)行評(píng)估。

（三）統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，以P

二、結(jié)果

（一）考試成績(jī)分析

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生雖然在考試總成績(jī)方面比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），但在反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、分析和應(yīng)用能力的病例分析試題（滿分10分）方面，實(shí)驗(yàn)組顯著高于對(duì)照組（P

（二）教學(xué)效果評(píng)價(jià)

調(diào)查問卷由實(shí)驗(yàn)組學(xué)生匿名填寫，發(fā)放124份，回收124份，回收率100%。通過問卷調(diào)查，學(xué)生對(duì)PBL教學(xué)法評(píng)價(jià)比較高，認(rèn)為經(jīng)PBL教學(xué)后掌握知識(shí)更系統(tǒng)、更連貫，分析問題、解決問題的能力得到很大提高，同時(shí)還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神，總體滿意度達(dá)到90%以上，見表2。

三、討論

教學(xué)過程既是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的認(rèn)知過程，也是能力的提高過程。因此，教學(xué)過程應(yīng)徹底擺脫傳統(tǒng)的以教師講授為主的“填鴨式”教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮處熤笇?dǎo)下學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的“互動(dòng)式”教學(xué)。PBL教學(xué)法正是以問題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。它把教學(xué)重點(diǎn)放在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、提供相關(guān)信息和引導(dǎo)積極思維，具有互動(dòng)性、探索性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)，符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育“教為主導(dǎo)、學(xué)為主體”的教學(xué)理念，更有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力[8-9]。

人類發(fā)育與遺傳學(xué)整合課程是我校借鑒哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院課程改革經(jīng)驗(yàn)開設(shè)的整合課程。在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院，這門課程是全程采用PBL教學(xué)法。由于我國(guó)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)與哈佛醫(yī)學(xué)生（畢業(yè)于生物系）差別懸殊，所以我們沒有照搬哈佛醫(yī)學(xué)院全程PBL的教學(xué)模式，而是在部分教學(xué)重點(diǎn)章節(jié)開展PBL教學(xué)法。這也是在我們的研究中，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生考試總成績(jī)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的原因之一。但是，通過對(duì)考試試卷中病例分析題的比較，我們發(fā)現(xiàn)：（1）實(shí)驗(yàn)組學(xué)生得分率明顯高于對(duì)照組，提示PBL教學(xué)法有助于學(xué)生分析問題和解決問題能力的提高。（2）實(shí)驗(yàn)組學(xué)生答題內(nèi)容比對(duì)照組更廣泛、更全面，提示PBL教學(xué)法有助于學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)融合貫通，建立系統(tǒng)的分子醫(yī)學(xué)理論。來自于問卷調(diào)查的結(jié)果也驗(yàn)證了PBL教學(xué)法在培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣、提高分析解決問題能力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作等方面的作用。

當(dāng)然，在PBL教學(xué)過程中也面臨一些問題。個(gè)別學(xué)生習(xí)慣于傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，缺乏自主學(xué)習(xí)的積極性而表現(xiàn)為不適應(yīng)PBL教學(xué)模式。PBL教學(xué)法對(duì)教師的知識(shí)面、教學(xué)水平以及教學(xué)過程中角色的合理轉(zhuǎn)變等提出了更高于傳統(tǒng)教學(xué)的要求。上述問題的解決與完善將極大地促進(jìn)PBL教學(xué)法的發(fā)展與應(yīng)用，值得深入研究。

綜上所述，我們認(rèn)為，PBL教學(xué)法在人類發(fā)育與遺傳學(xué)整合課程教學(xué)中是可行的。學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論后通過PBL教學(xué)不僅可以提高教學(xué)效果，還可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析解決問題的能力。

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第6篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞　方向感；認(rèn)知地圖：空間表征；遺傳影像學(xué)

分類號(hào)　B842

1　引言

一百年前，人類擁有了第一架飛機(jī)；一百年后，人類擁有了整個(gè)天空，并開始向外太空延展我們的足跡。我國(guó)繼載人飛船成功發(fā)射后，正在為“天宮一號(hào)”空間站的建立積極地進(jìn)行準(zhǔn)備――預(yù)計(jì)在“天宮一號(hào)”發(fā)射之后，將相繼發(fā)射神舟飛船，與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)空間對(duì)接。這項(xiàng)事業(yè)，不僅僅是回應(yīng)人類探索外世界的好奇心，而且也是對(duì)一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的挑戰(zhàn)。在這個(gè)挑戰(zhàn)中，我國(guó)心理學(xué)家必須就其所涉及的認(rèn)知能力展開細(xì)致深入的研究，其中核心的認(rèn)知能力之一就是方向感。例如，宇航員升空?qǐng)?zhí)行任務(wù)之前必須在天象儀室中熟悉星空?qǐng)D，找出自己將要飛行的路線，一旦載人飛船的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，宇航員就必須自己操控，必須迅速地根據(jù)直接感知或儀表顯示來判斷自身所在的方位、外部客體的位置以及自己與外部世界的空間關(guān)系，并且在頭腦中迅速形成自身當(dāng)前狀態(tài)的正確表象從而快速準(zhǔn)確地操控飛船。這種及時(shí)形成空間表征并根據(jù)方向感采取相應(yīng)飛行措施的能力，是選拔和訓(xùn)練宇航員的關(guān)鍵。另一方面，如何根據(jù)人類方向感的認(rèn)知特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)空間站的布局，也需要心理學(xué)研究的支持。

方向感的重要性不僅體現(xiàn)在航空航天中，它與我們的日常生活也息息相關(guān)。例如，怎樣在錯(cuò)綜復(fù)雜的地形和縱橫交錯(cuò)的道路中找到回家的路。怎樣在商鋪林立的街道中根據(jù)路標(biāo)找到目標(biāo)商鋪的位置，怎樣根據(jù)地圖在陌生的城市旅行等等。因此，車站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、住宅小區(qū)等建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃都應(yīng)參照人類方向感的特征。方向感對(duì)人們的日常生活和科技發(fā)展都有顯著的影響，研究它不僅能使我們更好地了解人類方向感的基礎(chǔ)成分、加工過程和神經(jīng)機(jī)制，而且能進(jìn)一步推進(jìn)空間導(dǎo)航的研究與相關(guān)技術(shù)的開發(fā)，從而促進(jìn)現(xiàn)代科技的發(fā)展和指導(dǎo)城市規(guī)劃，最終提高國(guó)民生活質(zhì)量。因此，方向感的研究日益受到重視，已成為認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、地理學(xué)以及人工智能等領(lǐng)域的重要課題(牟煒民，趙民濤，李曉鷗，2006；趙民濤，2006)。

迄今，認(rèn)知心理學(xué)對(duì)方向感的研究已取得了大量成果。認(rèn)知心理學(xué)家采用信息加工的觀點(diǎn)對(duì)方向感本身的結(jié)構(gòu)和過程進(jìn)行研究，揭示了方向感的心理表征，即空間信息如何被獲得、儲(chǔ)存、加工和使用。近年來隨著研究技術(shù)的發(fā)展，研究者們將腦成像、單細(xì)胞記錄等技術(shù)引入到認(rèn)知心理學(xué)中，發(fā)現(xiàn)了方向感的諸多心理過程的神經(jīng)基礎(chǔ)。所以，本文將主要關(guān)注認(rèn)知心理學(xué)方面的研究，特別是應(yīng)用腦成像等技術(shù)取得的一些最新成果。但值得注意的是，雖然心理學(xué)家們對(duì)方向感開展了大量研究，許多重要的問題至今仍然沒有好的答案。例如，個(gè)體如何表征周圍環(huán)境的位置信息、環(huán)境定路標(biāo)的信息及環(huán)境的內(nèi)在空間結(jié)構(gòu)信息，個(gè)體空間表征的形成是由哪些因素決定并怎樣受各因素的調(diào)節(jié)。

本文將根據(jù)方向感受損病人的研究、正常人的腦成像研究及行為學(xué)方面的考察，從人類認(rèn)知系統(tǒng)中空間信息的輸入通道、空間關(guān)系的表征以及空間信息的整合三個(gè)方面入手，深入探討方向感的心理過程及其對(duì)應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制，并通過總結(jié)比較方向感個(gè)體差異的研究和環(huán)境、訓(xùn)練、遺傳等對(duì)方向感的作用來進(jìn)一步探尋方向感的決定因素，為將來的研究提供一些思路。

2　方向感的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

方向感，顧名思義，就是對(duì)當(dāng)前方向的感知和確定，常常與對(duì)所處位置的確認(rèn)及對(duì)周圍環(huán)境關(guān)系的確定有關(guān)，主要體現(xiàn)為對(duì)行進(jìn)線索的辨認(rèn)、對(duì)所處方位的記憶以及對(duì)周圍環(huán)境的認(rèn)知，并調(diào)整自己以適應(yīng)外界環(huán)境來獲取自己的方位。早在1873年，Darwin就提出了方向感這一概念。至此以后，越來越多的科研人員開始了對(duì)方向感的研究，并嘗試對(duì)方向感的概念進(jìn)行精確定義，其中最具有代表性的就是1977年Kozlowski和Bryant這兩位心理學(xué)先驅(qū)提出的定義：“對(duì)現(xiàn)階段所處位置的意識(shí)及通過周圍環(huán)境的關(guān)系來確定自己所在位置的方向的能力”。

從這個(gè)定義出發(fā)，后續(xù)研究者對(duì)于方向感的研究主要集中在以下四個(gè)方面：第一類是關(guān)注和研究方向感的組成因素，比如Takeachi(1992)通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)方向感包括方向意識(shí)和空間記憶兩個(gè)主要因素，進(jìn)而通過對(duì)方向感的因素分析來更具體地研究方向感的組成因素；第二類研究把方向感作為一種基本的人格特質(zhì)或恒定的空間能力進(jìn)行測(cè)量，主要是通過問卷量表來判定個(gè)體的差異，如圣塔芭芭拉方向感問卷(the Santa Barbara Sense of Direction Scale，SBSOD)(Hegarty，Richardson，Montello，Lovelace，& Subbiah，2002)；第三類是研究空間環(huán)境中方向感的具體行為表現(xiàn)，通過實(shí)地的行為實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同個(gè)體的方向感的行為表現(xiàn)存在顯著差異，具體表現(xiàn)為復(fù)雜環(huán)境中的原路返回、對(duì)沿途風(fēng)景或路標(biāo)的再認(rèn)、對(duì)地形的描繪、對(duì)路途距離的估計(jì)及對(duì)視野外目的地方向的指認(rèn)等能力的差異(comell，Sorenson，&Mio，2003；Li，2007)；第四類是神經(jīng)機(jī)制的研究，借助fMRI等腦成像技術(shù)來探尋方向感的加工腦區(qū)，從而揭示方向感的內(nèi)在表征(Epstein，Higgins，& Thompson-Schill，2005；Ohnishi，Matsuda，Hirakata，& Ugawa，2006；Wolbers，Hegarty,Buchel，& Loomis，2008)。

前人對(duì)方向感的定義和已有研究結(jié)果均表明方向感是一種復(fù)雜的心理過程，涉及感知覺、注意、學(xué)習(xí)記憶和思維決策。具體而言，方向感是一種定位當(dāng)前位置和選擇前往目的地的路線及方向的能力，包括對(duì)路標(biāo)的辨認(rèn)和記憶即對(duì)空間地點(diǎn)的表征，對(duì)路標(biāo)間的空間關(guān)系的辨認(rèn)和記憶即對(duì)空間關(guān)系的表征，以及對(duì)這些表征的整合進(jìn)而確定自己位置和將要行動(dòng)的朝向。這里，我們認(rèn)為方向感的內(nèi)部加工過程可以分為三個(gè)主要階段：先是外界信息的輸入，個(gè)體通過視覺和(或)本體感覺接受外部信息；然后是形成內(nèi)部表

征，即由不同的腦區(qū)對(duì)輸入的信息進(jìn)行加工形成對(duì)路標(biāo)的記憶和對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑的記憶，并根據(jù)這些路標(biāo)和路徑的記憶在大腦不同區(qū)域形成不同的空間關(guān)系的表征；最后這些表征會(huì)投射到更高級(jí)的腦區(qū)如聯(lián)合區(qū)，并由這些區(qū)域進(jìn)行整合，以供個(gè)體獲得方位和朝向的信息、采取合適的行動(dòng)。其中，內(nèi)部表征有三種形式：最基本的表征是關(guān)于路標(biāo)信息的表征，即對(duì)顯著的、有路標(biāo)作用的建筑物進(jìn)行表征，并通過該建筑來引導(dǎo)個(gè)體的朝向和路線；第二種是自我參照表征(egocentric representation)，即以自我位置為參照標(biāo)準(zhǔn)來認(rèn)識(shí)環(huán)境，物置是相對(duì)于觀察者自己(如眼睛、頭和軀體等)來表征的；另一種表征則為環(huán)境參照表征(allocentric representation)，即物置是相對(duì)于環(huán)境中其他物體(如標(biāo)志性建筑、主要道路等)來表征的。

前人的研究使我們對(duì)方向感的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有了大致了解，但是更多問題還亟待解決。例如，大量研究表明方向感存在顯著的個(gè)體差異(Comell et al.，2003；Fields&Shelton，2006；Kato& Takeuchi，2003)，但個(gè)體差異究竟體現(xiàn)在哪個(gè)加工過程?此外，方向感的各個(gè)加工過程是否存在交互作用，如空間路標(biāo)的表征是否有利于空間關(guān)系的形成，而空間關(guān)系的形成是否影響空間路標(biāo)的選擇?方向感的各個(gè)過程均受到多方面因素的影響，并且這些因素對(duì)方向感的影響程度也不同。我們認(rèn)為要理解人類的方向感能力，就必須把各個(gè)過程整合起來，在一個(gè)整體的框架中進(jìn)行深入的研究。就此，我們提出了方向感的認(rèn)知加工模型(圖1)。根據(jù)方向感的定義和方向感的內(nèi)部加工過程表征及外在的行為表現(xiàn)，可知方向感主要體現(xiàn)為表征空間關(guān)系和辨認(rèn)、識(shí)記路標(biāo)兩種方式，所以我們把方向感分解為空間關(guān)系的加工和路標(biāo)信息的加工這兩個(gè)認(rèn)知過程進(jìn)行研究?？臻g關(guān)系加工可以通過對(duì)個(gè)體環(huán)境參照表征和自我參照表征的測(cè)查來研究，路標(biāo)信息加工則可以通過對(duì)個(gè)體路標(biāo)識(shí)別和記憶能力的測(cè)量來考核。這樣就能設(shè)計(jì)相應(yīng)的行為實(shí)驗(yàn)對(duì)空間關(guān)系和路標(biāo)信息分別進(jìn)行測(cè)量，并綜合測(cè)試研究結(jié)果從而全面考察方向感?；谠撃Ｐ?，我們可以對(duì)不同個(gè)體的方向感進(jìn)行研究，并能具體分析個(gè)體的每一個(gè)加工過程，更好地理解方向感以及認(rèn)識(shí)個(gè)體差異，從而科學(xué)地為個(gè)體設(shè)計(jì)相應(yīng)的方向感訓(xùn)練策略。如運(yùn)用到航空航天中，則可以利用此模型對(duì)每個(gè)宇航員進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試，并針對(duì)不同的空間環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的方向感訓(xùn)練。

3　方向感的神經(jīng)機(jī)制

現(xiàn)在，大量行為研究發(fā)現(xiàn)不同個(gè)體的方向感存在顯著的行為差異(cornell et al.，2003；Iachini，Ruotolo，& Ruggiero，2009)。方向感好的人在某一路線上行走幾次后，就能準(zhǔn)確地回憶起路標(biāo)和路標(biāo)間的相對(duì)位置。而方向感差的個(gè)體則往往需要更多的努力和更多次的熟悉線路才能記住路線(Iachin et al.，2009)。并且實(shí)驗(yàn)被試的自我報(bào)告也顯示方向感差異顯著的個(gè)體之間的空間參照框架和行走策略也不一樣：方向感好的人能夠很好地形成一個(gè)關(guān)于環(huán)境的認(rèn)知地圖，并能選擇一個(gè)正確的行走方向，如向南或向北；而方向感較差的人則往往可能是以自己為參照來建構(gòu)周圍環(huán)境的空間關(guān)系，如自己的左側(cè)或右側(cè)，于是在其他線索缺乏的情況下，就很難根據(jù)自己的上下左右來確定在環(huán)境中的方位(Heth，Cornell，& Flood，2002；Jeanne Sholl，Acacio，Makar，&Leon，2000；Kato et al.，2003)。通過這些研究結(jié)果，我們可以看出方向感的加工不是單一的、自動(dòng)的，而是涉及到很多的內(nèi)部加工過程，需要一定的心理努力來進(jìn)行定向和定位。這些內(nèi)部加工過程和心理努力是方向感形成和運(yùn)作的真正機(jī)制，但它們都發(fā)生在黑匣子(大腦)內(nèi)，僅憑研究人們的外部行為是難以企及的。

隨著腦成像和神經(jīng)電生理技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，研究者們能夠打開黑匣子，直接觀察到大腦的活動(dòng)，從而能更好地研究方向感的內(nèi)部加工機(jī)制。利用腦成像技術(shù)，研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在大腦中存在一些加工方向感信息的區(qū)域：Epstein，Harris，Stanley和Kanwisher等人(1998，1999)首先運(yùn)用功能核磁共振(functional magnetic resonance imaging，fMRI)發(fā)現(xiàn)大腦的海馬旁回中有一個(gè)特定區(qū)域?qū)臻g場(chǎng)景有較強(qiáng)的選擇性，他們將這一區(qū)域命名為旁海馬空間加工區(qū)(parahippocampal place area，PPA)；后來，MacEvoy和Epstein(2007)通過對(duì)比f(wàn)MRI記錄的被試在執(zhí)行方向感任務(wù)和非方向感任務(wù)時(shí)大腦的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)包括旁海馬回(parabippocampus gyrus)在內(nèi)，壓后皮層(retrosplenial codex)、后頂葉和內(nèi)側(cè)頂葉(posterior and medial parietal cortices)等大腦區(qū)域在完成方向感任務(wù)時(shí)都有較強(qiáng)的激活。電生理方面的研究也取得了相當(dāng)多的成果：Taube，Muller和Ranck(1990)在老鼠丘腦發(fā)現(xiàn)了對(duì)個(gè)體朝向有特異性反應(yīng)的朝向神經(jīng)元(head direction cell)；O’Keefe和Burgess(2005)發(fā)現(xiàn)老鼠海馬中存在著對(duì)空間位置信息具有特異性反應(yīng)的位置神經(jīng)元(place cell)；Halting，F(xiàn)yhn，Molden和Moser(2005)在老鼠大腦的內(nèi)嗅皮層(entorhinal cortex)發(fā)現(xiàn)了支持空間地圖表征的微觀神經(jīng)生理基礎(chǔ)；Ekstroom，Kahana，Caplan，F(xiàn)ields，Isham和Newman(2003)運(yùn)用顱內(nèi)時(shí)間相關(guān)電位(EvenVrelated Potentials，ERP)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在人腦中記錄到了位置和朝向兩種神經(jīng)元的特異性活動(dòng)。這些對(duì)動(dòng)物和人類的研究極大地推進(jìn)了人們對(duì)空間認(rèn)知的神經(jīng)機(jī)制的理解(Epstein，Parker，& Feiler，2007；Maguire，Burke，Phillips，& Staunton，1996)。

同時(shí)，對(duì)特定認(rèn)知功能受損的腦損傷病人的研究也是我們了解認(rèn)知過程的神經(jīng)機(jī)制的一個(gè)有效渠道。近年來，對(duì)方向感嚴(yán)重受損的病人的研究極大地促進(jìn)了對(duì)空間認(rèn)知的神經(jīng)機(jī)制的探索。如本文第二部分所述，方向感是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括感知覺、注意、學(xué)習(xí)、記憶和思維等過程，任何一個(gè)加工過程的損壞都可能導(dǎo)致空間方向的迷失，即日常生活中所謂的迷路，程度嚴(yán)重的即為空間地形失認(rèn)癥(topographical disorientation)。空間地形失認(rèn)癥可能發(fā)生于以下四個(gè)層次：1)知覺障礙，盡管在一個(gè)很熟悉的環(huán)境中，仍然無(wú)法辨認(rèn)路標(biāo)；2)盡管知覺能力完好，但是對(duì)路標(biāo)的選擇和加工出現(xiàn)問題；3)盡管能很

好的感知并記憶路標(biāo)，但是無(wú)法記住路標(biāo)在空間中的位置；4)盡管對(duì)路標(biāo)及其空間位置都能很好的感知并記憶，但是聯(lián)合區(qū)域功能受損，無(wú)法整合空間參照表征和環(huán)境參照表征，并調(diào)整自己的朝向與選擇的線路一致(Aguirre & D'Esposito，1999；Aguirre，Zarahn，& D'Esposito，1998)?？臻g地形失認(rèn)癥的這四種類型正好反映了方向感認(rèn)知結(jié)構(gòu)的四個(gè)主要過程。在這部分中，我們將基于方向感的腦成像研究和空間地形失認(rèn)癥的病人研究，從方向感的上述四個(gè)加工過程出發(fā)，來深入分析方向感的神經(jīng)機(jī)制。

3.1感知覺輸入

3.1.1本體感覺輸入

方向感所涉及的本體感覺是指?jìng)€(gè)體通過對(duì)自己行走過程中的運(yùn)動(dòng)速度、行走方向等的感知來推測(cè)自己所處的位置和行進(jìn)的方向。當(dāng)天黑等使得明顯的路標(biāo)獲得比較困難時(shí)，可以通過對(duì)自己本體感覺的估計(jì)來推測(cè)行進(jìn)方向；或者在簡(jiǎn)單的行走路線中，也可以通過對(duì)往左、往右等簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的感覺來推測(cè)自己的位置和行進(jìn)方向。本體感覺信息的輸入受運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、本體感覺邊緣系統(tǒng)等的控制，這兩個(gè)區(qū)域的受損都會(huì)導(dǎo)致個(gè)體對(duì)自我感覺的評(píng)估變差，從而影響方向感的正確判斷(Yamamoto&Shelton，2007)。

3.1.2視覺輸入(地形、建筑物)

方向感涉及對(duì)環(huán)境中的信息進(jìn)行加工，所以要具備正常的方向感加工，必須有完整的視覺通路，通過視網(wǎng)膜、初級(jí)視覺皮層、高級(jí)視覺皮層等以獲得環(huán)境中路標(biāo)的信息。利用簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)行為信息來判斷方向可能會(huì)造成比較大的誤差，因而相對(duì)于本體感覺，更準(zhǔn)確的方式是利用視覺輸入，通過獲得視覺信息中建筑物等路標(biāo)的信息來確定自己所處位置與環(huán)境的關(guān)系。所以為了確保空間認(rèn)知的順利進(jìn)行，最初的信息接收系統(tǒng)(視覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)覺等)必須運(yùn)作正常，才能保證后期加工系統(tǒng)接受到的信息原本是準(zhǔn)確可靠的。

3.2路標(biāo)的選擇和加工

路標(biāo)的選擇和加工是指對(duì)輸入的視覺信息中的路標(biāo)進(jìn)行加工，并根據(jù)后階段的空間表征對(duì)風(fēng)景、建筑物等進(jìn)行選擇性的加工、儲(chǔ)存，對(duì)于具有指示性作用的路標(biāo)進(jìn)行深層加工，然后把信息傳遞到聯(lián)合區(qū)使路標(biāo)和空間表征結(jié)合起來，以供個(gè)體判定自己所在方位。

關(guān)于方向感的路標(biāo)加工過程，在病人研究中取得了較多成果。1945年P(guān)aterson報(bào)道了空間地形失認(rèn)癥的一種亞型――路標(biāo)失認(rèn)癥(landmark agnostic)(Calton & Taube，2009；Epstein et al.，2007；Takahashi & Kawamura，2002)?；加羞@種失認(rèn)癥的病人無(wú)法對(duì)感知覺到的路標(biāo)進(jìn)行加工，無(wú)法再認(rèn)或者回憶出路線上出現(xiàn)過的路標(biāo)，不能使用明顯的路標(biāo)進(jìn)行定向。這些病人也無(wú)法報(bào)告街道、房屋或交叉路口這樣的地標(biāo)。為了彌補(bǔ)這種缺陷，他們會(huì)選擇注意郵箱或街道標(biāo)志等細(xì)節(jié)來獲取方位信息。雖然他們對(duì)于不同地點(diǎn)之間位置關(guān)系的信息保存的很好，可以畫出不同地點(diǎn)之間的路線地圖，但是他們的再認(rèn)能力受損，阻礙了他們?cè)谡鎸?shí)世界中的路線執(zhí)行。對(duì)這些病人的大腦結(jié)構(gòu)掃描發(fā)現(xiàn)，與正常人相比他們的旁海馬回和舌回(lingual gyms)區(qū)域有明顯缺損，說明旁海馬回和舌回參與了對(duì)環(huán)境中的路標(biāo)信息的加工(Aguirre et al.，1999；Maguire et al.，1996)。并且Takahashi等人(2002)通過對(duì)不同環(huán)境下路標(biāo)失認(rèn)癥病人的元分析發(fā)現(xiàn)：旁海馬回右后側(cè)部分的損傷會(huì)導(dǎo)致對(duì)新環(huán)境中建筑等物體的加工受損，而舊環(huán)境中物體的加工和再認(rèn)能力的受損對(duì)應(yīng)除了右側(cè)旁海馬回后部受損外，舌回后半部分及臨近梭狀回(fusiform gyrus)的部分腦區(qū)也受損；說明旁海馬回與建筑物體的加工有關(guān)，而舌回等則與舊環(huán)境中物體的記憶和提取有關(guān)。且Epstein，DeYoe，Press，Rosenhe和Kanwisher(2001)報(bào)道的腦功能成像研究結(jié)果顯示，右腦的旁海馬回?fù)p壞的病人不能對(duì)新環(huán)境進(jìn)行加工，會(huì)產(chǎn)生一種順行性的路標(biāo)失認(rèn)癥，但是對(duì)于受損前保存的信息仍然能夠進(jìn)行很好的加工，進(jìn)一步說明旁海馬回只涉及加工階段而不涉及后續(xù)的高級(jí)皮層加工。

上述對(duì)腦損傷病人的研究更多的是來自對(duì)損傷大腦解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行的分析，而較少地對(duì)這些區(qū)域的功能進(jìn)行探索。近年來，更多的研究開始專注于正常被試在加工路標(biāo)時(shí)大腦的活動(dòng)。例如，Owen，Milner，Petrides和Evans等(1996)利用正電子斷層發(fā)射掃描技術(shù)(positron emission tomo-gramphy，PET)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被試在物體一地點(diǎn)配對(duì)任務(wù)中，相比單一的地點(diǎn)或物體的記憶任務(wù)，旁海馬回的激活增強(qiáng)顯著，說明旁海馬回和空間地點(diǎn)有關(guān)的風(fēng)景、建筑加工有關(guān)。相繼地，Epstein等人(1998)運(yùn)用fMRI發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試注視風(fēng)景等物體時(shí)大腦中的旁海馬回激活明顯增強(qiáng)，證實(shí)了旁海馬回對(duì)加工風(fēng)景、建筑等物體具有重要的作用。但是外部世界中存在著大量各種各樣的風(fēng)景、建筑，而在特定的環(huán)境下只有某些物體具有路標(biāo)作用，那么大腦是否能選擇性地表征作為路標(biāo)的物體而不浪費(fèi)心理資源加工非路標(biāo)性的物體?為回答這個(gè)問題，Maguire，F(xiàn)rackowiak和Frith(1996)讓被試處于虛擬的真實(shí)環(huán)境中，對(duì)比PET記錄到的被試分別加工有路標(biāo)作用的物體和沒有路標(biāo)作用的物體時(shí)大腦的激活，發(fā)現(xiàn)右腦的旁海馬回的激活明顯不同，說明右側(cè)旁海馬回對(duì)于空間環(huán)境中的物體進(jìn)行了加工，且對(duì)具有路標(biāo)作用物體進(jìn)行了特異性的加工。且Epstein(2008)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)PPA(包括旁海馬回和舌回兩部分)對(duì)于風(fēng)景本身的加工較少，而對(duì)于與觀察者所在位置、方向有關(guān)的風(fēng)景加工較多，說明PPA的激活較少地依賴于刺激材料本身，而是更多地依賴于觀察者是否利用該刺激來追蹤路線，即PPA對(duì)環(huán)境中的路標(biāo)物體進(jìn)行了選擇性加工。同樣，通過虛擬迷宮行走研究，發(fā)現(xiàn)被試對(duì)具有指示性作用的物體(路標(biāo))和沒有指路作用的物體之間的再認(rèn)提取成績(jī)不一樣，且當(dāng)呈現(xiàn)的物體在迷宮中具有指路性作用時(shí)旁海馬回有明顯的激活，說明大腦旁海馬回能自動(dòng)有選擇性地加工具有路標(biāo)性質(zhì)的物體(Janzen & van Turennout，2004)。

除了旁海馬回，還有一些其他的區(qū)域與路標(biāo)的加工有關(guān)。右側(cè)顳葉(right temporal lobe)對(duì)于空間的記憶，特別是回憶復(fù)雜場(chǎng)景內(nèi)容和目標(biāo)地點(diǎn)有重要的作用(Maguire et al.，1996)。另外，Epstein(2008)使用fMRI發(fā)現(xiàn)在再認(rèn)、回憶等提取性的任務(wù)中壓后皮層區(qū)域(retrosplenial cortices)有激活，說明壓后皮層跟地標(biāo)信息的提取有密切的關(guān)系。

從上面可以看出，對(duì)于空間中的物體，先由旁海馬回選擇性地加工具有路標(biāo)指示作用的物體，然后右側(cè)顳葉儲(chǔ)存這些路標(biāo)，舌回與壓后皮

層則主要參與這些地標(biāo)信息的提取。

3.3空間關(guān)系加工(策略和表征)

空間中的信息通過視覺輸入等進(jìn)入大腦，在經(jīng)過大腦的初步加工后，這些空間信息以具體的客體表征形式存在大腦中，但各個(gè)物體在環(huán)境中的位置以及物體間的空間關(guān)系又是怎樣表征的?通常，我們會(huì)用某種特定空間參照框架(經(jīng)緯度、個(gè)體所在位置等)對(duì)物體的空間方位及與其他物體的關(guān)系進(jìn)行描述和確定；同樣，在空間方向感的記憶存儲(chǔ)中，物體方位與空間關(guān)系的心理表征也會(huì)通過選擇特定的空間參照框架進(jìn)行。表征物置與空間關(guān)系的參照框架通常分成兩類：自我參照系統(tǒng)和環(huán)境參照系統(tǒng)(Janzen et al.，2004；Burgess，2008)。在自我參照系統(tǒng)中，物體的位置是相對(duì)于觀察者來表征的，如某物體在觀察者的前后左右，所以隨著觀察者的運(yùn)動(dòng)，物體相對(duì)于個(gè)體的位置就會(huì)發(fā)生變化，其空間表征也就不斷變化。而在環(huán)境參照系統(tǒng)中，物體的位置是相對(duì)于環(huán)境中其他物體(如標(biāo)志性建筑、主要方向等)來表征的，如某建筑在東南方向，所以是相對(duì)恒常和不變的，物置與空間關(guān)系都被表征在記憶中，而且是持久和穩(wěn)定的。在探路過程中，這兩種表征的選擇會(huì)受個(gè)體對(duì)線路的熟悉程度、所用的經(jīng)驗(yàn)策略的影響，因此不同個(gè)體采用的策略不同，其空間關(guān)系的表征也相應(yīng)的有所不同。

3.3.1自我參照的空間表征

自我參照的空間表征是以自己為參考點(diǎn)來對(duì)環(huán)境中物體的空間位置進(jìn)行表征，如某物體在個(gè)體右邊的多少米處。此類表征最典型的行為證據(jù)是：當(dāng)要求被試從一組圖片中選出某一特定建筑物的照片時(shí)，如果某張照片上建筑物的拍攝角度與個(gè)體之前習(xí)慣采用的觀察角度相同，與其他角度相比，那么這張照片上的建筑物最容易被識(shí)別出來(Epstein et al.，2005)。自我空間表征包括：個(gè)體的本體感覺、頭動(dòng)和眼動(dòng)，心理距離的表征，已走過路線的時(shí)空關(guān)系的表征(Janzen et al.，2004)。

自我參照空間表征受損的病人最早于1919年由Holmes發(fā)現(xiàn)，此后更多類似病例相繼被發(fā)現(xiàn)。很多研究者也對(duì)這類病人進(jìn)行了元分析，發(fā)現(xiàn)這些病人能夠很好地再認(rèn)和回憶路標(biāo)，但是對(duì)于環(huán)境中物體相對(duì)于自己的空間表征卻有明顯的缺陷。最典型的癥狀就是無(wú)法估計(jì)物體與自己的距離，也很難確定物體相對(duì)于自己的方位，即這類病人無(wú)法建立以自我為中心的參照系統(tǒng)，因而無(wú)法完成進(jìn)一步的對(duì)空間環(huán)境信息的加工(Aguirre et al.，1999)。且Wilson，Berry，Gracey，Harrison，Stow和Macniven(2005)對(duì)該類病人進(jìn)行了一系列詳細(xì)的行為研究，排除了該類被試因?yàn)槠渌芰κ軗p而影響自我參照表征的可能性，證實(shí)的確由于無(wú)法表征路標(biāo)相對(duì)于自己的位置，無(wú)法建構(gòu)建筑物、目的地與當(dāng)前所處點(diǎn)的位置關(guān)系而造成了方向感能力的缺損。

同時(shí)，對(duì)該類病人進(jìn)行腦結(jié)構(gòu)掃描，發(fā)現(xiàn)他們?cè)陧斎~皮層下后側(cè)區(qū)域(posterior parietal lobe)有明顯損傷(iAguirre et al.，1999；Aguirre et al.，1998；WenigeL Ruhleder,Wolf'Lange，& Irle，2009；Wilson et al.，2005)。與此一致的是，對(duì)正常被試的腦成像研究發(fā)現(xiàn)，在自我參照的空間任務(wù)中，頂葉(parietal cortices)有明顯的激活(Nico&Daprafi，2009；Zaehle，Jordan，Wustenberg，Baudewig，Dechent，& Mast，2007)?？梢?，自我參照空間表征的關(guān)鍵區(qū)域是大腦中的頂葉部分。

3.3.2環(huán)境參照的空間表征

與自我參照的空間表征相對(duì)應(yīng)的是環(huán)境參照的空間表征，即根據(jù)各個(gè)路標(biāo)的位置形成穩(wěn)定的空間關(guān)系并據(jù)此確定環(huán)境的主方向(東南西北)。Mou和McNamara(2002)進(jìn)行的行為研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給個(gè)體呈現(xiàn)與周圍物體角度相符合的圖片時(shí)再認(rèn)正確率顯著高于與周圍物體不匹配角度拍攝的圖片，說明了環(huán)境參照的空間表征確實(shí)存在。而且對(duì)環(huán)境參照表征能力受損的病人研究發(fā)現(xiàn)，他們能夠很好地辨認(rèn)顯著路標(biāo)，也具各自我參照的空間表征能力，但這些病人不能用辨認(rèn)的路標(biāo)形成一個(gè)空間關(guān)系并找到行走的主方向，即不能形成空間關(guān)系的環(huán)境參照表征(Ekstrom et al.，2003)。

通過對(duì)這些環(huán)境參照的空間表征能力受損的個(gè)體與正常個(gè)體的大腦進(jìn)行解剖學(xué)上的比較，發(fā)現(xiàn)他們?cè)诳蹘Щ睾蟛亢秃ｑR受損。海馬是記憶系統(tǒng)中最重要的結(jié)構(gòu)之一，對(duì)于表征環(huán)境中某地點(diǎn)相對(duì)于其他路標(biāo)的位置具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)海馬損傷的病人在環(huán)境參照的空間任務(wù)中，對(duì)空間關(guān)系的回憶成績(jī)很差，說明人類的海馬對(duì)于環(huán)境參照的空間記憶有重要的影響(Parslow,Morris，F(xiàn)leminger，Rahman，Abrahams，& Recce，2005)。除了海馬，Moffat，Elkins和Resnick(2006)通過對(duì)被試進(jìn)行虛擬條件下的環(huán)境參照任務(wù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)扣帶回激活明顯，說明環(huán)境參照的空間表征也受到扣帶回的控制。另外，對(duì)內(nèi)側(cè)顳葉損傷的病人進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)他們常有順行性遺忘癥，主要表現(xiàn)為空間記憶的破壞(Maguire et al.，1996)。

為了進(jìn)一步排除其他任務(wù)的干擾，單獨(dú)研究環(huán)境空間參照的相關(guān)腦區(qū)，Zeahle等人(2007)通過環(huán)境參照路徑的語(yǔ)言指導(dǎo)，讓被試判斷最后各物體間的空間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)環(huán)境參照的空間表征激活了大腦的右側(cè)頂葉和腹外側(cè)的雙側(cè)枕顳葉及海馬，說明人類的環(huán)境參照的空間表征受到大腦廣泛區(qū)域的調(diào)控。

3.4自我參照和環(huán)境參照的整合

當(dāng)空間信息被正確感知，特別是路標(biāo)信息得到了充分的加工，以及自我參照和環(huán)境參照的空間表征都順利完成后，一個(gè)關(guān)鍵的步驟就是在高級(jí)腦區(qū)對(duì)這些信息進(jìn)行整合，把關(guān)于路標(biāo)的信息、路標(biāo)間的空間關(guān)系及路標(biāo)與個(gè)體的關(guān)系整合起來，這樣才能把信息輸入負(fù)責(zé)思維、決策的腦區(qū)供個(gè)體進(jìn)行路線的選擇。

在現(xiàn)實(shí)生活中，行走過程中存在個(gè)體觀察角度的變化和周圍物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以需要自我參照和環(huán)境參照的轉(zhuǎn)換和結(jié)合(Burgess，2006)。其中，自我參照的空間表征與短時(shí)的信息整合和方向感判斷有關(guān)，但長(zhǎng)時(shí)和復(fù)雜的方向判斷卻是和環(huán)境參照的空間表征相關(guān)的(Burgess，2008)。Epstein等人(2005)的實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，被試對(duì)于角度變換的風(fēng)景圖片的判斷成績(jī)明顯提高，從單一角度的加工逐漸轉(zhuǎn)為多角度的加工。所以，在進(jìn)行復(fù)雜和長(zhǎng)時(shí)的空間導(dǎo)航中，兩種表征的相互轉(zhuǎn)換和結(jié)合是順利完成導(dǎo)航任務(wù)所必須的。且有些病人最常見的病癥就是無(wú)法對(duì)自我參照表征的空間信息及環(huán)境參照表征的空間信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，例如，無(wú)法利用地圖進(jìn)行導(dǎo)航，或者無(wú)法根據(jù)地圖指示確定某地點(diǎn)距離當(dāng)前地

點(diǎn)的方位，也無(wú)法在地圖上標(biāo)示某點(diǎn)距離當(dāng)前位置的角度偏向，這也進(jìn)一步說明了轉(zhuǎn)換整合對(duì)導(dǎo)航和方向感建立的重要性(Epstein，2008)。但是，在完成簡(jiǎn)單的導(dǎo)航任務(wù)時(shí)，自我參照和環(huán)境參照這兩種表征是可以并行存在，相互分離而不需要轉(zhuǎn)換和整合(Burgess，2006；Burgess，Spiers，& Paleologou，2004；Zaehle et al.，2007)。

進(jìn)一步研究表明，這種整合能力和壓后皮層等有密切的關(guān)系。Epstein(2008)觀察到壓后皮層受損的病人雖然各個(gè)過程對(duì)應(yīng)的能力都完好，但還是無(wú)法進(jìn)行正常的導(dǎo)航和路線尋找。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)壓后皮層參與的整合過程主要體現(xiàn)在以下兩方面：第一，壓后皮層能夠調(diào)整個(gè)體的方向以適應(yīng)環(huán)境表征的空間關(guān)系，關(guān)于這一點(diǎn)的證據(jù)是，Cho和Sharp(2001)在大鼠中發(fā)現(xiàn)壓后皮層中存在保持頭部朝向的細(xì)胞，當(dāng)大鼠頭的朝向與環(huán)境朝向一致時(shí)有強(qiáng)烈激活，而且信號(hào)的產(chǎn)生來自路標(biāo)、本體感覺和個(gè)體運(yùn)動(dòng)等線索的結(jié)合(Owen et al.，1996)，同樣在人類被試的研究中也發(fā)現(xiàn)壓后皮層對(duì)于頭朝向的調(diào)整有明顯的激活反應(yīng)(Maguire，2001)；第二，壓后皮層是從后側(cè)頂葉的自我參照空間表征到內(nèi)側(cè)顳葉的環(huán)境參照空間表征的過渡轉(zhuǎn)換區(qū)域(Maguire，2001，)，典型的壓后皮層受損的病人往往不能很好地在自我參照和環(huán)境參照的空間表征之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，比如完全不能用地圖來標(biāo)示他和某建筑物之間的空間關(guān)系或者不能在地圖上標(biāo)明他當(dāng)前的位置，還有當(dāng)要求他們?cè)谇斑M(jìn)中進(jìn)行某些方向變化時(shí)他們則不能很好地調(diào)整自我角度以跟隨之前的行進(jìn)路線，這種轉(zhuǎn)變的困難也反映了他們導(dǎo)航能力的嚴(yán)重受損(Byrne，Becker，& Burgess，2007；Epstein，2008)。另外，來自前側(cè)丘腦和背外側(cè)額葉提供的頭朝向和工作記憶的輸入對(duì)于這種轉(zhuǎn)變和整合也有非常重要的作用(Byrne et al.，2007)。

3.5方向感的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Aguirre等人(1999)指出，若要在空間中有良好的方向感和尋路能力，必須能夠辨認(rèn)及識(shí)記標(biāo)志性的路標(biāo)，確定這些路標(biāo)和我們當(dāng)前所處位置的空間關(guān)系，并利用環(huán)境參考系統(tǒng)確定前進(jìn)的主方向，以使我們達(dá)到目的地。其中任何一種能力的缺失都將導(dǎo)致地形失認(rèn)癥。由此可見，方向感是一個(gè)連續(xù)的認(rèn)知加工過程，每個(gè)過程都由特定的腦區(qū)調(diào)控，感知覺的輸入、地標(biāo)的選擇與加工、空間關(guān)系加工以及自我和環(huán)境參照系統(tǒng)的整合這四部分既是方向感這一復(fù)雜認(rèn)知活動(dòng)的主要成分，也對(duì)應(yīng)了該活動(dòng)的四個(gè)階段。這四個(gè)階段分別是：首先，外界信息經(jīng)視覺或本體感覺等感覺通道進(jìn)入到大腦中；然后，這些由感覺系統(tǒng)獲得的信息輸入至旁海馬回等區(qū)域，進(jìn)行對(duì)環(huán)境中路標(biāo)的選擇性加工和記憶；之后，加工完的信息再分別傳入負(fù)責(zé)進(jìn)一步加工的后側(cè)頂葉、扣帶回和海馬皮層，形成相應(yīng)的空間關(guān)系表征；最后，壓后皮層等腦區(qū)將自我參照的空間表征和環(huán)境參照的空間表征進(jìn)行整合，整合后的信息再傳入更高級(jí)的皮層，形成關(guān)于空間方向感的判斷并指導(dǎo)行動(dòng)。

從已有研究我們知道了方向感是一個(gè)對(duì)環(huán)境中的空間信息加工、運(yùn)用多種表征和記憶方式、并且受多個(gè)腦區(qū)控制的復(fù)雜過程。但是，這些腦區(qū)如頂葉、顳葉等是如何相互聯(lián)系、彼此影響，進(jìn)而形成方向感加工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?它們?nèi)绾螀f(xié)調(diào)使得方向感的各個(gè)加工過程完美結(jié)合以形成完好的方向感?要解決這些問題，必須把神經(jīng)系統(tǒng)中加工方向感的各個(gè)區(qū)域聯(lián)合起來進(jìn)行研究，即采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行分析。

在動(dòng)物研究中已經(jīng)證明了方向感存在復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)：通過對(duì)大鼠完成方向感任務(wù)時(shí)各個(gè)腦區(qū)的單細(xì)胞記錄，發(fā)現(xiàn)大鼠中存在方向感的加工網(wǎng)絡(luò)，而且后側(cè)頂葉、新皮層(neocortex)、運(yùn)動(dòng)皮層(motor cortex)及邊緣系統(tǒng)(associatedlimbic cortex)等之間存在廣泛的神經(jīng)聯(lián)結(jié)，且方向感相關(guān)加工腦區(qū)中的“朝向細(xì)胞(head directioncells)”、“位置細(xì)胞(place cells)”的活動(dòng)進(jìn)一步為方向感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在提供了神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(calton et al.，2009)。根據(jù)大鼠的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們可以對(duì)人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似的推測(cè)，且來自人類被試的研究也初步證實(shí)了方向感神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的存在。Maguire，Burgess，Donnett，F(xiàn)rackowiak，F(xiàn)rith和O'Keefe(1998)通過掃描被試在熟悉復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實(shí)城鎮(zhèn)中導(dǎo)航時(shí)大腦各個(gè)部分的激活，發(fā)現(xiàn)大腦中存在關(guān)于導(dǎo)航的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)：其中右側(cè)海馬的激活與個(gè)體是否清楚知道目的地位置并很好地進(jìn)行導(dǎo)航有關(guān)，而怎樣到達(dá)目的地則和右側(cè)尾狀核有關(guān)，大腦右側(cè)的這兩個(gè)區(qū)域的活動(dòng)又和自我參照的空間表征有關(guān)，另外右側(cè)頂葉與雙側(cè)頂顳葉的激活也有關(guān)。這些相互聯(lián)系的腦區(qū)活動(dòng)說明在人類大腦中可能存在一個(gè)廣泛連接的網(wǎng)絡(luò)來完成導(dǎo)航活動(dòng)。并且Burgess(2008)在綜述中報(bào)告頂葉與自我參照空間表征有關(guān)，壓后皮層和頂枕葉對(duì)于自我參照空間表征和環(huán)境參照空間表征的過渡和轉(zhuǎn)換有關(guān)，且初級(jí)及次級(jí)視覺皮層、軀體感覺皮層、額葉聯(lián)合區(qū)及新皮層的感覺之間也存在聯(lián)結(jié)，更進(jìn)一步說明方向感確實(shí)存在一個(gè)神經(jīng)加工網(wǎng)絡(luò)(calton et al.，2009)。進(jìn)而，來自Ekstrom等人(2003)的人體顱內(nèi)單細(xì)胞記錄發(fā)現(xiàn)在人類導(dǎo)航系統(tǒng)中存在神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)連接，類似于大鼠研究，他們?cè)谌梭w海馬中發(fā)現(xiàn)對(duì)空間位置敏感的細(xì)胞，在旁海馬回中發(fā)現(xiàn)對(duì)路標(biāo)敏感的細(xì)胞，在前額葉和顳葉中發(fā)現(xiàn)對(duì)聯(lián)結(jié)目標(biāo)和地點(diǎn)興奮的細(xì)胞，這些相應(yīng)的細(xì)胞活動(dòng)為人類大腦中相互聯(lián)結(jié)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了基礎(chǔ)，說明了方向感神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的可能性。

綜上，基于大鼠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及人類的電生理研究，我們提出了方向感的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖2)。其中，壓后皮層連接前頂葉和邊緣系統(tǒng)并進(jìn)行頂葉與海馬空間信息的過渡，加工路標(biāo)問路線的信息和朝向，提供一些拓?fù)湫畔⒋龠M(jìn)海馬和內(nèi)嗅皮層對(duì)于空間距離和認(rèn)知地圖的形成。旁海馬回、壓后皮層、后側(cè)頂葉和內(nèi)側(cè)頂葉等區(qū)域在方向感中具有重要作用，并且這些區(qū)域在大腦中形成相互聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但各個(gè)區(qū)域在方向感加工過程中的同步情況以及怎樣相互影響，則有待進(jìn)一步的研究。

已有研究大多關(guān)注的是自下而上的加工過程，而真正探路過程中涉及到許多自上而下的過程，比如個(gè)體對(duì)方向感路標(biāo)的選擇，已有的記憶對(duì)方向感加工的作用，道路前進(jìn)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的加工更新，以及對(duì)各種表征之間調(diào)控的選擇等等。研究這些問題不僅有助于我們理解方向感的加工，而且對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生活也大有裨益，如對(duì)方向感差的個(gè)體采用怎樣的訓(xùn)練方式能提高其方向感，以及不同建筑物采用什么設(shè)計(jì)方式能更有利于人們的導(dǎo)航等等。

4　方向感的影響因素

在日常生活中，經(jīng)常有人抱怨自己的方向感不好，盡管他們有意識(shí)地對(duì)自己的方向感進(jìn)行訓(xùn)練，但還是經(jīng)常迷路。方向感的性別差異就是最典型的例子之一，大量研究表明男性和女性的方向感存在質(zhì)上的差異(coluccia，Iosue，& Brandimonte，2007；Jeanne Sholl et al.，2000；LOvd6n，Herlitz，Sehellenbach，Grossman-Hutter，Kruge，& Lindenberger,2007)。在熟悉的環(huán)境中，女性反應(yīng)比較快，且能很好的根據(jù)突出、明顯的路標(biāo)進(jìn)行定向；而在陌生的環(huán)境中，男性的方向感則比較好，他們能對(duì)整個(gè)環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行分析以獲得自己當(dāng)前的方向(colueeia et al.，2007；Jeanne Sholl et al.，2000)。與行為研究相一致，腦成像的研究也發(fā)現(xiàn)了方向感在性別上的差異。不同性別的人在進(jìn)行方向感加工時(shí)調(diào)用的腦區(qū)不一樣：在復(fù)雜的環(huán)境中，男性的左側(cè)海馬相對(duì)女性激活強(qiáng)度更大，而女性的右側(cè)頂葉激活相對(duì)男性更強(qiáng)(Gron，Wunderlich，Spitzer，Tomczak，& Riepe.2000)。這些腦區(qū)激活和應(yīng)用不同策略進(jìn)行導(dǎo)航時(shí)激活的腦區(qū)相一致：男性傾向于用整體認(rèn)知和確定的空間主方向進(jìn)行方向感加工，而海馬在加工地點(diǎn)和路線時(shí)的激活正好反映了對(duì)環(huán)境線索的整合及對(duì)幾何形狀的加工以形成相對(duì)穩(wěn)定的認(rèn)知地圖；而女性傾向于用路標(biāo)并根據(jù)自我參照來對(duì)空間進(jìn)行加工，頂葉負(fù)責(zé)加工的則正是路標(biāo)記憶等信息(Chien-Hsiung Chen，Chang，& Chang，2009)。可見，方向感作為一種個(gè)人的基本能力，確實(shí)存在顯著的個(gè)體差異并存在加工區(qū)域的不同，但這種差異是由什么原因?qū)е碌?現(xiàn)在普遍認(rèn)為人的認(rèn)知能力和性格是由遺傳和環(huán)境兩方面決定的，方向感也不例外。在這一部分，我們將根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，從環(huán)境和遺傳兩個(gè)方面來探討導(dǎo)致個(gè)體方向感差異的因素。

4.1環(huán)境與訓(xùn)練

人是社會(huì)性的動(dòng)物，一生都處在社會(huì)之中，時(shí)刻都受到周圍環(huán)境的影響，不同的生存環(huán)境會(huì)對(duì)個(gè)體的方向感產(chǎn)生不同的影響。其中Berry(1971)發(fā)現(xiàn)，人的空間能力會(huì)受到生活經(jīng)驗(yàn)和文化背景的影響。例如，狩獵文化與空間技能的關(guān)系密切，原始狩獵民族在到處環(huán)境類似的森林或草原中仍總能返回住處，這種從小的生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)他們方向感的提高有很大的作用。一個(gè)人在任何地方、任何時(shí)候，或多或少、有意無(wú)意都會(huì)受到固有文化的影響，其行為也總帶有自己文化的烙印。例如，西班牙Barcelona族的人用“面向大?！?，“朝向大山”等來制定他們方向感的主方向，而其他的部落則根據(jù)他們自己的文化背景來確定他們方向感的主方向，這些文化的差異直接導(dǎo)致了個(gè)體方向感的不同(Fleteher-Janzen，Strickland，& Reynolds，2000)。

另外，訓(xùn)練對(duì)于方向感也有顯著的影響(Hund&Nazarczuk，2009)。在Maguire，Gadian，Johnsrude，Good，Ashburner和Frackowiak(2000)的研究中發(fā)現(xiàn)，出租車司機(jī)的海馬等與方向感相關(guān)的區(qū)域的體積顯著大于其他人，且他們?cè)诜较蚋袉柧碇械牡梅忠裁黠@高于其他人，說明日常訓(xùn)練確實(shí)對(duì)方向感能力的提高有顯著作用。且Epstein(2008)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單側(cè)的壓后皮層受損后，病人的空間能力急速下降，盡管他們可以再認(rèn)出房屋建筑，也能確定他現(xiàn)在所處的位置，但他不能從中獲得關(guān)于該點(diǎn)相對(duì)于其他地點(diǎn)的方向等信息。但有趣的是，如果通過訓(xùn)練，若干個(gè)月后，病人則可以漸漸恢復(fù)這種空間能力，這進(jìn)一步說明了良好的訓(xùn)練使得對(duì)應(yīng)的對(duì)側(cè)腦區(qū)功能增強(qiáng)從而彌補(bǔ)了該側(cè)腦區(qū)功能的損失(Epstein，2008)?？梢姡?xùn)練和環(huán)境對(duì)個(gè)體的方向感有顯著的影響，長(zhǎng)期在地形難辨的環(huán)境中活動(dòng)、鼓勵(lì)戶外活動(dòng)的文化和良好的導(dǎo)航訓(xùn)練都能提升人們的方向感。

4.2遺傳

行為遺傳學(xué)的研究已證實(shí)了人類大多數(shù)的心理特質(zhì)都具有中等程度的遺傳，特別是認(rèn)知能力，遺傳對(duì)其的影響非常重要(Boomsma，Busjahn，& Peltonen，2002)。方向感作為認(rèn)知能力的一種，我們猜測(cè)遺傳對(duì)它也有一定的影響。當(dāng)前，動(dòng)物遺傳學(xué)的研究和人類雙生子的研究也都證實(shí)了我們的猜測(cè)。

通過標(biāo)準(zhǔn)交叉連鎖分析，即讓方向感能力強(qiáng)和方向感能力弱的大鼠正反雜交，然后分析雜交產(chǎn)出的第一代大鼠的方向感的性狀分離，發(fā)現(xiàn)位于x染色體上的基因能影響大鼠的空間導(dǎo)航能力，說明存在獨(dú)立的基因決定著動(dòng)物的空間導(dǎo)航行為，其中x染色體上基因的不同導(dǎo)致雌雄大鼠的表現(xiàn)型概率不一樣，這可能是導(dǎo)致雌雄大鼠方向感差異的原因(Boles，1980；Ruiz-Opazo & Tonkiss，2004)。迄今，在動(dòng)物中找到了兩個(gè)主要影響方向感的基因。一是BCL-2，該基因通過影響中樞神經(jīng)細(xì)胞來影響方向感的整個(gè)加工網(wǎng)絡(luò)(Rondi-Reig，Lemaigre-Dubreuil，Montecot，Muller，Martinou，Caston，2001)。研究者們讓BCL-2基因在大鼠中過量表達(dá)，發(fā)現(xiàn)大鼠的方向感中的環(huán)境參照表征受到嚴(yán)重影響，無(wú)法利用路標(biāo)等形成空間關(guān)系，無(wú)法形成認(rèn)知地圖，還無(wú)法調(diào)整頭朝向與路線一致。二是S100β，多項(xiàng)研究一致發(fā)現(xiàn)S100β對(duì)方向感的調(diào)控作用十分顯著。敲除大鼠的S100β基因后其海馬的突觸可塑性增強(qiáng)，在隨后的迷宮任務(wù)中發(fā)現(xiàn)大鼠的與海馬有關(guān)的空間學(xué)習(xí)和記憶能力上升(Nishiyama，Knopfel，Endo，& Itohara，2002)。而Gerlai，Wojtowicz，Marks和Roder(1995)在研究中發(fā)現(xiàn)攜帶大量人類S100β基因副本的轉(zhuǎn)基因老鼠呈現(xiàn)出了異常的探索行為和突觸進(jìn)程并導(dǎo)致了海馬機(jī)能障礙，使方向感能力下降。

動(dòng)物遺傳學(xué)的研究使我們推測(cè)人的方向感可能也受到基因的調(diào)控。關(guān)于遺傳對(duì)人類方向感的作用，更為直接的證據(jù)來自雙胞胎的研究。Polk，Park和Smith(2007)對(duì)24對(duì)同卵雙胞胎和異卵雙胞胎進(jìn)行了研究，通過比較發(fā)現(xiàn)當(dāng)讓雙胞胎們回憶電腦屏幕上呈現(xiàn)的人臉、地點(diǎn)、房屋、物體以及一些生造出來的單詞(這些單詞可以讀但毫無(wú)意義)時(shí)腦區(qū)的激活不同，在回憶地點(diǎn)時(shí)，同卵雙胞胎的大腦活動(dòng)模式的相似程度高于異卵雙胞胎，但是在回憶物體和單詞時(shí)則沒有這樣的差異。這一結(jié)果表明，人們對(duì)地點(diǎn)的記憶能力受到遺傳的影響。Polk表示，人們對(duì)地點(diǎn)的識(shí)別能力的繼承符合人類生存發(fā)展的需要，是在人類進(jìn)化過程中經(jīng)過自然選擇進(jìn)入遺傳基因的。因?yàn)榉较蚋械募庸るx不開路標(biāo)的識(shí)別能力，而人們對(duì)于地點(diǎn)的識(shí)別能力會(huì)受到遺傳的影響，由此可見個(gè)體的方向感確實(shí)會(huì)受到遺傳的影響。

綜上所述，方向感受到遺傳的調(diào)控，一種可能的方式是基因通過影響大腦中某些區(qū)域的結(jié)構(gòu)與功能來對(duì)它們參與的方向感加工過程進(jìn)行調(diào)制?；蛘５谋磉_(dá)可以說是個(gè)體具有正常方向感的前提，但基因是如何來調(diào)控方向感的加工過程則有待進(jìn)一步的研究。

5　展望

目前的研究只能說明遺傳會(huì)影響方向感，但尚無(wú)研究報(bào)道遺傳對(duì)人類方向感的影響是如何實(shí)現(xiàn)的，即有哪些基因在調(diào)控方向感、它們的作用又是如何表達(dá)的。所幸的是在動(dòng)物的基因研究中已發(fā)現(xiàn)了一些調(diào)控方向感的基因和受體，這就預(yù)示著人體中可能也存在相對(duì)應(yīng)的基因?qū)Ψ较蚋羞M(jìn)行調(diào)控，這為研究者們研究人類方向感的遺傳機(jī)制指明了方向。

研究人類方向感基因的主要方式之一，是研究先天性的認(rèn)知缺陷患者、高?；驍y帶人群與發(fā)育異常導(dǎo)致的空間能力嚴(yán)重受損的個(gè)體。首先對(duì)比這些個(gè)體和正常個(gè)體的基因型及其表達(dá)，然后根據(jù)基因型或蛋白質(zhì)濃度的異常，特別是影響與空間能力相關(guān)腦區(qū)的基因或蛋白質(zhì)的異常，推測(cè)出可能調(diào)控方向感的基因，并進(jìn)一步通過動(dòng)物的基因?qū)嶒?yàn)、人類基因的數(shù)量性狀連鎖分析等方式進(jìn)行驗(yàn)證。例如，逐步神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默癥，Alzheimer Syndrome)個(gè)體的S100p蛋白濃度顯著高于正常人；同時(shí)，阿爾茨海默癥最先出現(xiàn)的癥狀就是方向感的受損：并且病人最先受影響的腦區(qū)是海馬、頂葉和內(nèi)嗅皮層，而這些區(qū)域?qū)τ诳臻g信息的加工有重要的作用(Peskind，Griffin，Akama，RasMnd，& Van Eldik，2001)。且通過阿爾茨海默病人和正常人的比較，發(fā)現(xiàn)該類病人在海馬中的S100β蛋白明顯增多，而海馬對(duì)于空間學(xué)習(xí)和方向感又有很重要的作用，所以可以進(jìn)一步推測(cè)S100β對(duì)于人類的方向感作用顯著，這點(diǎn)在我們實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)研究中也已取得初步證明。

第7篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助教育；遺傳算法；組卷系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP399

學(xué)校最繁忙的工作莫過于對(duì)全體學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的檢測(cè)，這務(wù)必需要出無(wú)數(shù)試題，組無(wú)數(shù)套卷子，策劃不同的試題方案，而其中對(duì)知識(shí)點(diǎn)控制又是重中之重。隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大，需要的組卷就越來越繁多，如果完全依靠人工來控制，難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤和人力資源的浪費(fèi)和組卷中相似試題的重復(fù)和知識(shí)點(diǎn)的重復(fù)，以至于不能全面地考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握。本設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)算法，通過計(jì)算機(jī)編寫、運(yùn)行程序，智能地對(duì)題庫(kù)中的試題進(jìn)行檢索、分析、組合、去重。依靠該設(shè)計(jì)可以方便的管理周口師院學(xué)生的期中、期末以及各種大小型考試的各科試卷的各種題型的分布比率。大大減少了錯(cuò)誤出現(xiàn)的幾率和人力資源和紙張的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)學(xué)生起到查缺補(bǔ)漏、全面考核的作用，并且大大縮短了組卷試卷，提高了組卷質(zhì)量，從很大程度上減輕教務(wù)工作人員和組卷老師的負(fù)擔(dān)。

本課題旨在設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)組卷系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)編寫、運(yùn)行程序，智能地對(duì)題庫(kù)中的試題進(jìn)行檢索、分析、組合、去重，使系統(tǒng)對(duì)試題在組卷時(shí)能夠使知識(shí)點(diǎn)分?jǐn)?shù)分布達(dá)到要求，以達(dá)到有效去重的目的。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

1.1 遺傳算法。遺傳算法的正式研究始于1975年，由美國(guó)Michigan大學(xué)的Holland教授及其學(xué)生實(shí)行的。遺傳算法成功借鑒孟德爾遺傳學(xué)說中的基因遺傳原理與達(dá)爾文進(jìn)化論中的適者生存、優(yōu)勝劣態(tài)的原理，是一種隨機(jī)全局搜索的并行化優(yōu)化算法。

遺傳算法對(duì)求解的問題一無(wú)所知，它是從問題的解空間中一個(gè)種群開始的，而種群則是由一群個(gè)體組成。在求解時(shí)，遺傳算法首先進(jìn)行種群初始化，即產(chǎn)生一定數(shù)目的父?jìng)€(gè)體，計(jì)算父?jìng)€(gè)體中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，此時(shí)父代即產(chǎn)生了，將父代置于問題的解空間。通過設(shè)計(jì)的函數(shù)計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，適應(yīng)度較高的個(gè)體說明較適應(yīng)環(huán)境，反之，說明不適應(yīng)環(huán)境。遺傳操作從父代中選擇較適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體參與交叉、變異過程，從而產(chǎn)生更好的個(gè)體，此時(shí)的這些個(gè)體稱為子代。這樣，一代一代的進(jìn)化，直到收斂到最適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體為止。選擇、交叉和變異是遺傳算法中的三個(gè)基本操作。

1.2 組卷系統(tǒng)功能模塊分析與設(shè)計(jì)。組卷系統(tǒng)應(yīng)具有用戶管理、題庫(kù)管理、組卷、試卷管理等功能，面向的用戶主要有系統(tǒng)管理員、考試決策者、教師。系統(tǒng)管理員指組卷系統(tǒng)中可以管理用戶、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)、課程維護(hù)等；考試決策者指考試的決策者，一般為院系領(lǐng)導(dǎo)，可以進(jìn)行組卷與試卷管理，考試決策者也可以是經(jīng)系統(tǒng)管理授權(quán)的教師用戶；教師負(fù)責(zé)所教課程的課程章節(jié)維護(hù)、題目類型維護(hù)、試題維護(hù)等，一般為該課程的任課教師，若經(jīng)系統(tǒng)管理員授權(quán)，某些教師用戶可以有雙重身份，既是教師用戶，又是考試決策者。

組卷系統(tǒng)根據(jù)需要?jiǎng)澐譃橄到y(tǒng)管理、題庫(kù)管理、試卷管理、系統(tǒng)幫助功能。

組卷模塊是整個(gè)組卷系統(tǒng)的核心，組卷過程采用交互方式，即用戶輸入各種組卷的約束條件。（1）考試相關(guān)信息設(shè)置。組卷用戶進(jìn)入課程選擇界面，選擇將要進(jìn)行組卷的課程。選擇相應(yīng)的課程后，進(jìn)入該課程的操作界面。（2）設(shè)置組卷各約束條件的權(quán)重比例。本組卷系統(tǒng)采用遺傳算法進(jìn)行組卷，其中適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)采用的是權(quán)重系數(shù)法，系統(tǒng)對(duì)各約束目標(biāo)的相應(yīng)權(quán)值有相應(yīng)的默認(rèn)值，但組卷用戶可根據(jù)需要做相應(yīng)的更改。組卷算法流程圖如圖1所示。（3）對(duì)輸入的約束條件進(jìn)行檢測(cè)。本系統(tǒng)組卷前對(duì)用戶提出的約束目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并提出相應(yīng)的修改意見，這樣可進(jìn)一步減少組卷過程出現(xiàn)錯(cuò)誤或組卷失敗的可能，提高組卷的工作效率與成功率。（4）進(jìn)行組卷。如果約束條件檢測(cè)無(wú)誤，則用戶可以點(diǎn)擊組卷按鈕進(jìn)行組卷。

圖1 組卷算法流程圖

1.3 組卷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。本組卷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的原則是：試題庫(kù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)維護(hù)，可以對(duì)題型、試題等及時(shí)的添加、修改、刪除；題庫(kù)中的題量應(yīng)足夠大，試題的類型比例、知識(shí)點(diǎn)比例、難度比例等均應(yīng)分布合理，為組出好的試卷提供基礎(chǔ)；題庫(kù)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮組卷采用的算法，便于組卷算法的實(shí)現(xiàn)。

由于本系統(tǒng)在利用遺傳算法對(duì)組卷問題進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，編碼時(shí)采用的是按題型進(jìn)行分段實(shí)數(shù)編碼，因此，進(jìn)行題庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，將所有試題按題型進(jìn)行存儲(chǔ)，各題型表中存的是同一題型的試題。

數(shù)據(jù)庫(kù)中的選擇題表、填空題表、操作題表、程序設(shè)計(jì)題表等均為存儲(chǔ)不同題型試題的表，為了敘述方便，本文將它們統(tǒng)稱為試題表。試題表主要是對(duì)試題信息進(jìn)行描述的表。試題表的設(shè)計(jì)是最重要的，試題表在設(shè)計(jì)時(shí)要能反應(yīng)每道試題的特征屬性與試題內(nèi)容本身。在對(duì)試題表進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在保證組卷質(zhì)量的前提下，盡量使試題的特征屬性簡(jiǎn)單、合理，且保證試題的完整性及使用試題時(shí)能夠響應(yīng)迅速。

2 去重功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在本系統(tǒng)中客觀題的組卷根據(jù)用戶提出的知識(shí)點(diǎn)（也可叫章節(jié)-知識(shí)點(diǎn)）分布要求，直接抽取符合要求的試題組出試卷。但一道題可能涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn)（即涉及多個(gè)章節(jié)），且題目的敘述也有可能相同，因此，本系統(tǒng)中采用將組出的試卷中的試題在生成試卷的基礎(chǔ)上做修改。在組卷系統(tǒng)中由教師手工完成，試題去重的基本思想為：（1）在組卷系統(tǒng)中，由教師控制各章節(jié)試題所占的總分值；（2）抽取第一道試題，顯示該試題各章節(jié)所占的分值，然后系統(tǒng)將用戶設(shè)定的各章節(jié)的分值與根據(jù)該題中各章節(jié)的分值相減，如果達(dá)到要求，則結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)（3）；（3）抽取第二道試題，繼續(xù)做（2），直到滿足要求或成為負(fù)值，則轉(zhuǎn)（4）；（4）最后由教師將試題的分值做調(diào)整，以滿足試卷的滿分值。

3 總結(jié)

本文在分析國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，了解各組卷系統(tǒng)所采用的組卷算法并進(jìn)行比較，確定本組卷系統(tǒng)所用的組卷算法，分析了組卷系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能需求，確定本系統(tǒng)的題庫(kù)設(shè)計(jì)方案，最后利用遺傳算法完成了組卷，在組卷中解決了試題去重問題。

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作者簡(jiǎn)介：張棟梁（1982-），男，碩士，主要研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用與人工智能；陳森（1985-），男，助教，河南周口人，研究方向：多媒體技術(shù)與信息處理。

第8篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

本文的主角――南開大學(xué)泰達(dá)學(xué)院鄧新教授，是國(guó)內(nèi)病原細(xì)菌致病機(jī)理研究方向的杰出代表，長(zhǎng)期致力于此項(xiàng)研究，逐漸成長(zhǎng)為微生物領(lǐng)域的“領(lǐng)跑者”。

業(yè)精于勤，行成于思

業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨。鄧新教授于1979年出生在湖南省韶山市，于1997-2004年在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)攻讀學(xué)士、碩士學(xué)位；2004-2009在美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)獲得博士學(xué)位；2010-2015在美國(guó)芝加哥大學(xué)從事博士后研究；2015年9月，36歲的鄧新博士回國(guó)擔(dān)任南開大學(xué)泰達(dá)學(xué)院教授，從事致病性細(xì)菌的致病機(jī)制相關(guān)研究。

鄧新博士在病原菌致病機(jī)理方向取得了系列性成果，發(fā)表 SCI 收錄文章 31 篇，其中以第一作者或通訊作者身份在Cell Host Microbe、PLOS Biology、Nucleic Acids Research等權(quán)威雜志上發(fā)表12篇高水平文章。主要包括：

銅綠假單胞菌是醫(yī)院內(nèi)引起感染最多的病原菌之一，它的一個(gè)重要特性是對(duì)許多抗生素具備很高的內(nèi)在抗藥性，使其成為難以治療的病原菌。在銅綠假單胞菌中，其致病性和耐藥性受到群體感應(yīng)系統(tǒng)的嚴(yán)格控制，理解該系統(tǒng)的分子機(jī)制，可用于篩選新型抗菌藥物的靶點(diǎn)，已經(jīng)成為目前微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中研究的主要課題。鄧新教授對(duì)多個(gè)重要調(diào)節(jié)子的調(diào)節(jié)機(jī)制做了深入研究，利用組學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)的手段，系統(tǒng)而精細(xì)地解析了多個(gè)重要毒力調(diào)節(jié)子的分子調(diào)控機(jī)制，為尋找新的藥物靶點(diǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

丁香假單胞菌是農(nóng)作物的主要病原菌之一。目前丁香假單胞菌已經(jīng)在世界各大作物產(chǎn)區(qū)蔓延，給世界農(nóng)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，促使國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)該菌展開了深入研究。鄧新教授在丁香假單胞菌與植物相互作用研究方面，通過構(gòu)建轉(zhuǎn)座子突變庫(kù)篩選到多個(gè)影響丁香假單胞菌三型分泌系統(tǒng)激活的基因；解析了這些基因控制細(xì)菌致病性的分子調(diào)控機(jī)制，提供了多個(gè)抗菌靶標(biāo)基因。

第9篇：遺傳學(xué)的研究方向范文

關(guān)鍵詞：PID控制；遺傳算法；Matlab仿真

0 引言

PID控制作為最早實(shí)用化的控制算法已有70多年歷史，現(xiàn)在仍然是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的一種控制規(guī)律。它所涉及的算法和控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及理論分析都表明，這種控制規(guī)律對(duì)許多工業(yè)過程進(jìn)行控制時(shí)， 一般都能得到較為滿意的控制效果。隨著控制理論的發(fā)展，尤其是人工智能研究的日趨成熟，許多先進(jìn)的算法理論逐漸被應(yīng)用到傳統(tǒng)的PID控制中，并取得了更為優(yōu)越的控制效果。本文就以傳統(tǒng)PID控制和遺傳算法理論為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)述了基于遺傳算法整定的PID控制基本理論和方法。

1 PID控制

通過將偏差的比例（Proportional）、積分（Integral）、微分（Derivative）進(jìn)行線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這種控制方法叫做PID控制。在自動(dòng)控制發(fā)展的歷程中，常規(guī)PID控制得到了廣泛的應(yīng)用，整個(gè)控制系統(tǒng)由常規(guī)PID控制器和被控對(duì)象組成，根據(jù)系統(tǒng)給定值r（t）與實(shí)際輸出值y（t）存在的控制偏差e（t）=r（t）-y（t）組成控制規(guī)律。PID控制器將偏差e（t）的比例-積分-微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。其基本控制規(guī)律為

式中，Kp為比例增益，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)，u（t）為控制量，e（t）為偏差。

2 遺傳算法基本操作

遺傳算法，簡(jiǎn)稱GA（Genetic Algorithms），是由美國(guó)Michigan大學(xué)的Holland教授于上世紀(jì)六十年代率先提出的一種高效并行全局最優(yōu)搜索方法。遺傳算法是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和孟德爾遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過程的計(jì)算模型，它將“優(yōu)勝劣汰，適者生存”的生物進(jìn)化理論引入優(yōu)化參數(shù)形成的編碼串聯(lián)群體中，按所選擇的適配值函數(shù)通過遺傳中的復(fù)制、交叉和變異對(duì)種群個(gè)體進(jìn)行篩選，并保留適配值高的種群個(gè)體，組成新的群體。新的群體既繼承了上一代的種群信息，又包含有優(yōu)于上一代的個(gè)體信息，這樣周而復(fù)始，種群中個(gè)體的適應(yīng)度不斷提高，直到滿足一定的特定條件而停止運(yùn)算，從而得到最優(yōu)解。

遺傳算法的關(guān)鍵技術(shù)包含以下幾個(gè)方面：

（1）遺傳編碼：遺傳算法的編碼方式主要有二進(jìn)制編碼、十進(jìn)制編碼、實(shí)數(shù)編碼等。二進(jìn)制編碼是比較常見的編碼方式，它將解空間編碼成二進(jìn)制串，然后對(duì)其進(jìn)行遺傳算法運(yùn)算，二進(jìn)制編碼既符合計(jì)算機(jī)處理信息的原理，也方便了對(duì)染色體進(jìn)行復(fù)制、交叉和變異等操作，但它通常都需要進(jìn)行參數(shù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換，需要對(duì)高維參數(shù)進(jìn)行編碼時(shí)很難平衡編碼長(zhǎng)度和變量精度之間的關(guān)系，算法的執(zhí)行效率也是一大問題。實(shí)數(shù)編碼將問題的解用一個(gè)實(shí)數(shù)來表示，解決了編碼對(duì)算法精度和存儲(chǔ)空間的影響，精度高，便于大空間搜索，適于高維復(fù)雜優(yōu)化問題。

（2）適應(yīng)度評(píng)估：遺傳算法依照與個(gè)體適應(yīng)度成正比的幾率決定當(dāng)前種群中各個(gè)個(gè)體遺傳到下一代群體中的機(jī)會(huì)，個(gè)體適應(yīng)度大的個(gè)體更容易被遺傳到下一代，而用來衡量個(gè)體適應(yīng)度大小的函數(shù)則被稱為個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)。為正確分析遺傳概率，通常要求所有個(gè)體的適應(yīng)度必須為非負(fù)值，因此需要確定由目標(biāo)函數(shù)到個(gè)體適應(yīng)度值之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。

（3）遺傳算子：遺傳算法的遺傳算子主要包括選擇算子、交叉算子和變異算子。選擇算子是指從當(dāng)前種群中根據(jù)“優(yōu)勝劣汰、適者生存”的自然原理，選擇適應(yīng)度值高的個(gè)體以產(chǎn)生池的過程。選擇的主要目的是避免有效基因的損失，提高全局收斂性和計(jì)算效率，通常使用的方法有適應(yīng)度比例法、期望值法、排位次法等；交叉算子是指將兩個(gè)父代個(gè)體的相關(guān)染色體的特定基因，加以重組排列出新個(gè)體的過程。交叉算子是遺傳算法的核心，并決定遺傳算法的收斂性和、，可提高算法執(zhí)行過程中的優(yōu)化效率，常用的交叉運(yùn)算方式有單點(diǎn)交叉、多點(diǎn)交叉和均勻交叉運(yùn)算等；變異算子是指以一定的概率模擬自然界生物進(jìn)化中染色體上某等位基因發(fā)生的突變現(xiàn)象，從而改變遺傳基因的過程。若只有選擇和交叉，而缺乏變異，則有可能使進(jìn)化過程在早期就陷入局部解而進(jìn)入終止過程，造成算法的早熟收斂，變異操作一定程度上克服了這種情況，有利于在盡可能大的空間中獲得質(zhì)量較高的優(yōu)化解。

（4）算法參數(shù)：遺傳算法運(yùn)行時(shí)有幾個(gè)參數(shù)需要在種群初始化或者種群進(jìn)化過程中進(jìn)行合理的選擇和控制，主要包括個(gè)體編碼長(zhǎng)度l、群體規(guī)模M（一般取20～100）、終止進(jìn)化代數(shù)G（一般取100～500）、交叉概率Pc（一般取0.4～0.99）和變異概率Pm（一般取0.0001～0.1）。

3 基于遺傳算法的PID控制

在傳統(tǒng)的控制理論當(dāng)中，PID控制的好壞主要取決于三個(gè)控制參數(shù)調(diào)節(jié)的好壞，而遺傳算法的出現(xiàn)則提供了一種優(yōu)化參數(shù)調(diào)節(jié)的可行方法。利用遺傳算法對(duì)PID控制參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)并尋找合適的控制參數(shù)，使得設(shè)定的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)化，這就是基于遺傳算法的PID控制的基本思想。

選取被控對(duì)象為二階傳遞函數(shù)，采樣時(shí)間為1ms，

采用10位二進(jìn)制編碼方式，樣本群體規(guī)模為M=30，終止進(jìn)化代數(shù)G=100，交叉概率為Pc=0.60，變異概率為Pm=0.001，進(jìn)行Matlab仿真實(shí)驗(yàn)，其階躍響應(yīng)如圖1所示。

4 結(jié)果討論

由Matlab仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，基于二進(jìn)制編碼遺傳算法的PID控制階躍響應(yīng)過渡平穩(wěn)，能快速達(dá)到控制要求，控制效果較為優(yōu)良。根據(jù)遺傳算法的特性，在實(shí)際應(yīng)用中通過改變編碼方式、交叉變異概率、樣本數(shù)量及終止進(jìn)化代數(shù)等參數(shù)都能顯著影響到控制效果，這也為進(jìn)一步提升遺傳算法的優(yōu)化方案指明了發(fā)展方向。

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