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一、引言
細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)中一門重要的分支學(xué)科。細(xì)胞生物學(xué)主要從細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)層次以及細(xì)胞間的相互關(guān)系來研究細(xì)胞生命活動(生長、分裂、分化、遺傳變異、運動和興奮、傳導(dǎo)、衰老和死亡)的基本規(guī)律。從生命結(jié)構(gòu)層次來看,細(xì)胞生物學(xué)位于分子生物學(xué)和個體生物學(xué)之間,同它們相互銜接、相互滲透。因此,從這一意義上來說,細(xì)胞生物學(xué)是一門承上啟下的學(xué)科,和分子生物學(xué)一起同是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ),并廣泛滲透到遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和免疫生物學(xué)等學(xué)科的研究中,和農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物高新技術(shù)發(fā)展有著密切的關(guān)系,是生命科學(xué)的重要支柱之一[1]。
目前,國內(nèi)已有過百所高校開設(shè)了細(xì)胞生物學(xué)專業(yè),細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是“使學(xué)生既掌握本學(xué)科的發(fā)展簡史和前沿領(lǐng)域,又掌握細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本概念和基本理論,使學(xué)生受到基本科學(xué)思維訓(xùn)練,同時使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),具有自我開拓可獲得知識和利用信息的能力。要求學(xué)生牢固掌握細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能及各細(xì)胞器間的關(guān)系的基本知識,并且能夠掌握和了解細(xì)胞生物學(xué)的熱點課題的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢,包括生命信息流和細(xì)胞信息網(wǎng)絡(luò)的研究、信號傳遞與細(xì)胞識別、神經(jīng)活動的細(xì)胞及分子基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)的加工與分選、發(fā)育的分子機制及遺傳控制、細(xì)胞增殖、調(diào)控與編程死亡等,使學(xué)生對認(rèn)識細(xì)胞的生命活動具有強烈的追求和探索精神,善于從生命現(xiàn)象探求其內(nèi)在規(guī)律,能夠運用現(xiàn)有的細(xì)胞生物學(xué)知識去研究生命科學(xué)中與細(xì)胞生物學(xué)有關(guān)的課題?!盵2]當(dāng)前,許多高校開設(shè)的細(xì)胞生物課程,針對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)還不夠,同時,缺乏專業(yè)性與系統(tǒng)性。本文針對本校細(xì)胞生物學(xué)課程存在的問題,在學(xué)校教改項目的支持下,探索“授之以魚,不如授之以漁”的優(yōu)化細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)體系,融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體的教學(xué)新模式。
二、細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
《細(xì)胞生物學(xué)》的內(nèi)容涵蓋植物、動物、細(xì)菌等多種生物,并且與其他學(xué)科內(nèi)容交叉滲透廣泛,因此教學(xué)過程中,容易導(dǎo)致主線不清晰,層次紊亂,內(nèi)容繁雜等問題。在教學(xué)過程中,要使學(xué)生在腦海中建立起一個較為牢固的細(xì)胞生物學(xué)的知識體系和網(wǎng)絡(luò),這就要求在一線教學(xué)的我們更多地考慮授課的內(nèi)容。
(一)突出重點,避免重復(fù)
細(xì)胞生物學(xué)課程內(nèi)容涉及到微生物學(xué)、生物化學(xué)、植物生理學(xué)、動物生理學(xué)、遺傳學(xué)和普通生物學(xué)等學(xué)科,這些專業(yè)課的內(nèi)容在授課的時間上不一致。為了有效避免與先行課程中所講授的內(nèi)容出現(xiàn)重復(fù),并且游刃有余地突出本課程在此知識點上特有的重點,必須對教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。首先在教學(xué)的過程中應(yīng)該掌握每個章節(jié)的內(nèi)容與哪門課程的知識點重復(fù);其次應(yīng)了解與此知識點重復(fù)的課程的授課時間是否早于此知識點。若是,則在教授此知識點時,與細(xì)胞生物學(xué)不相關(guān)的內(nèi)容則一帶而過。若否,則建議在傳授此知識點時,即使此內(nèi)容與細(xì)胞生物學(xué)的內(nèi)容相關(guān)性不強,但為了方便學(xué)生更加深刻地理解此知識點,則應(yīng)簡單介紹。比如在介紹線粒體和葉綠體這兩個章節(jié)的內(nèi)容時,電子傳遞鏈、氧化磷酸化和光合磷酸化的內(nèi)容在生物化學(xué)課程中是作為重點講授的內(nèi)容。因此,在細(xì)胞生物學(xué)課程中,若學(xué)生已經(jīng)具備了此知識點,則在講課的過程中,我們應(yīng)當(dāng)簡單提及此知識點,而重點闡述線粒體與葉綠體的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成、其上蛋白的定位、代謝自主程度,核基因?qū)ζ淇刂萍捌淦鹪吹取S直热缂?xì)胞核與染色體章節(jié)中,在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的內(nèi)容中,都重點闡述了此部分內(nèi)容,因此在細(xì)胞生物學(xué)課程中,僅做簡單介紹即可。這樣,使本學(xué)科與其他課程的知識緊密銜接又避免了不必要的重復(fù),在有限的學(xué)時內(nèi),將重點內(nèi)容最大化地傳授給學(xué)生。
(二)貫穿前沿內(nèi)容,貼近時展
細(xì)胞生物學(xué)是一門實驗科學(xué),科學(xué)在日新月異地發(fā)展,而我們的課本卻并不能時刻地更新以順應(yīng)科學(xué)的發(fā)展。因此,這就要求我們的細(xì)胞生物學(xué)的教師不能因循守舊,只顧及課本的基礎(chǔ)知識點。我們必須站在科學(xué)發(fā)展的前沿,掌握本領(lǐng)域科技發(fā)展動態(tài),并將此動態(tài)轉(zhuǎn)化為知識點的內(nèi)容,及時傳遞給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生對科研的熱情,吸引其注意力。近年來的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎絕大多數(shù)都頒給了細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)的研究領(lǐng)域,例如今年的獎項頒發(fā)給了日本科學(xué)家大隅良典,贊揚其在細(xì)胞的自噬作用方面的卓越貢獻(xiàn)。當(dāng)我們在傳授“溶酶體的自噬作用”這一內(nèi)容時,我們可以將此例先呈現(xiàn)出來,吸引學(xué)生的注意力,再將要講授的知識點加以闡述,以便于學(xué)生對知識點的理解和記憶更加牢固。
(三)啟發(fā)引導(dǎo),對知識點適當(dāng)延伸
改變傳統(tǒng)的“教師在講臺上照本宣科,學(xué)生在臺下死記硬背應(yīng)付考試?!钡慕┗龇?。在傳授學(xué)生知識時,我們教師應(yīng)該多用“問題導(dǎo)入法”來引出知識點,并讓學(xué)生根據(jù)他們現(xiàn)有的知識,在腦海中搜尋相關(guān)的解釋。這一方面讓學(xué)生積極參與課堂之中,最重要的是讓學(xué)生學(xué)會思考問題,比如在講授“細(xì)胞的大小及體積恒定”這一小節(jié)時,可以先讓學(xué)生思考一個問題:人和小鼠相應(yīng)的器官都是由細(xì)胞組成的,比如心、肺、脾臟等,但是人的這些器官都比小鼠大很多,那么這到底是由于細(xì)胞的數(shù)量造成的,還是由于細(xì)胞的大小不一造成的?另外,每個知識點發(fā)?F過程的背后都是有很有趣的小故事,在傳授這些知識點之前,我們教師不妨先講述一下這些小故事,從而激發(fā)起學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識的熱情和動力,幫助學(xué)生學(xué)會預(yù)測、預(yù)見和構(gòu)想未來事物的發(fā)展變化,不斷增強學(xué)生的自覺性和創(chuàng)造性。
三、教學(xué)手段和方法的優(yōu)化
在慕課和微課逐漸發(fā)展壯大的大背景下,我們教師應(yīng)該通過整合網(wǎng)絡(luò)上優(yōu)秀的資源來進(jìn)行授課。雖熱目前慕課和微課的資源并不能完全涵蓋整個細(xì)胞生物學(xué)的所有知識點,但部分已經(jīng)成型。在上課前,我們可以讓學(xué)生通過自學(xué)的方式先對知識點進(jìn)行預(yù)習(xí),通過上課提問的方式來了解學(xué)生學(xué)習(xí)的動態(tài),這樣可以有效避免因為教師“填鴨式”的授課讓學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)上的“惰性”。在上課時,我們可以通過“自學(xué)―討論―總結(jié)”的教學(xué)模式來激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)以及探索的熱情。
四、改革考核方法
??下,各個院校最常用的考核方式局限于期末考試,這樣帶來的不可避免的一個問題就是,就算學(xué)生平時不怎么學(xué)習(xí),只要在期末前幾天突擊一下,也可以取得一個不錯的成績。為了提高學(xué)生的綜合能力,我們應(yīng)當(dāng)改變考核方式。考核應(yīng)貫穿于整個課程學(xué)習(xí)之中,如布置課程論文就是一個提高學(xué)生綜合能力的方法。在部分知識點或者章節(jié)講授完成之后,給出一個研討題,讓學(xué)生以團(tuán)隊的形式共同查閱相關(guān)的文獻(xiàn),最終以PPT或者以課程論文形式進(jìn)行專題交流研討,這樣不僅提高了學(xué)生的論文查閱能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、語言表達(dá)能力,還提高了學(xué)習(xí)的主動性,對科研訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計也將起到很大的作用。
細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,細(xì)胞生物學(xué)就是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及生活史的一門學(xué)科。學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué),在細(xì)胞和分子水平上了解和認(rèn)識細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能及細(xì)胞的各種生命活動規(guī)律,可加深學(xué)生對生命現(xiàn)象本質(zhì)的理解和認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科研素質(zhì),為學(xué)生將來的科學(xué)研究工作奠定堅實的基礎(chǔ)。早在90年代中期,國家自然科學(xué)基金委員會就組織一批細(xì)胞生物學(xué)方面的專家就我國細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的13個方面的研究制定了戰(zhàn)略規(guī)劃。近年來隨著細(xì)胞生物學(xué)研究的不斷深入,學(xué)科發(fā)展極為迅速,已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿學(xué)科,諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎大都授予了從事細(xì)胞生物學(xué)研究的科學(xué)家。隨著科學(xué)的發(fā)展,細(xì)胞生物學(xué)的新成果、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),導(dǎo)致細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時少的矛盾日益突出,給教學(xué)帶來很大壓力。為此,我們多次對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補充和修改,使其盡量體現(xiàn)時代特征和時代要求,同時不斷更新教學(xué)方法和教學(xué)手段,在發(fā)揮教師課堂主導(dǎo)作用的同時,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有效地提高細(xì)胞生物學(xué)理論科教學(xué)的質(zhì)量。
1、積極更新教學(xué)內(nèi)容
1)根據(jù)教學(xué)目標(biāo),制定教學(xué)內(nèi)容
在細(xì)胞生物學(xué)理論課教學(xué)中比較普遍的問題是課時少,內(nèi)容多。這就要求在有限的教學(xué)時數(shù)內(nèi),必須將內(nèi)容進(jìn)行合理安排,最大程度的將最需要的知識傳授給學(xué)生,提高課堂的效率。首先對一些了解比較清楚,難度不大的內(nèi)容,減少了講解的時間,建議學(xué)生自學(xué),有效的提高了課堂的效率。其次是針對一些與生物化學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)、組織學(xué)等相關(guān)學(xué)科內(nèi)容有所交叉的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行遴選,盡量減少相近學(xué)科間內(nèi)容的重復(fù),同時保證了教學(xué)內(nèi)容的完整性。例如線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈在生物化學(xué)中已經(jīng)學(xué)過,在細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)中,這部分內(nèi)容就簡要帶過。
2)引進(jìn)研究進(jìn)展,完善教學(xué)內(nèi)容
細(xì)胞生物學(xué)是世界上最熱門的研究領(lǐng)域之一,科研成果層出不窮,是緊跟時代前沿的,關(guān)注熱點問題的教學(xué)內(nèi)容,對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有重大意義。我們根據(jù)專業(yè)需要,把最新科研成果和亟待解決的關(guān)鍵問題融化到教學(xué)內(nèi)容中,讓學(xué)生及時了解學(xué)科的發(fā)展動態(tài)和國際前沿進(jìn)展,這對細(xì)胞生物學(xué)教師提出了更高的要求。教師必須超越書本,走在知識的前沿,引導(dǎo)學(xué)生去探索未來發(fā)現(xiàn)新知識的熱情和動力,發(fā)展學(xué)生的發(fā)散性思維能力,不斷增強學(xué)生的自覺性和創(chuàng)造性(1)。例如美國科學(xué)家安德魯?菲爾和克雷格?梅洛發(fā)現(xiàn)了核糖核酸(RNA)干擾機制獲得2006年諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎;美國科學(xué)家伊麗莎白?布萊克本、卡羅爾?格雷德和杰克?紹斯塔克發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體,獲得2009年諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎,我們都第一時間在課堂上從研究背景、實驗設(shè)計,研究過程、研究成果意義及應(yīng)用等多方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,開拓學(xué)生的視野。我們還鼓勵學(xué)生積極參加學(xué)校學(xué)院組織的國內(nèi)外知名專家的專題講座,了解學(xué)科的前沿動態(tài),為其進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
3)注重實驗設(shè)計,培養(yǎng)科研思維
細(xì)胞生物學(xué)作為一門實踐性強的學(xué)科,其理論都是建立在科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,在課堂上不僅要介紹已經(jīng)得出的研究結(jié)果和結(jié)論,還要適當(dāng)加入前人的研究思路和方法,啟發(fā)學(xué)生獨立思考,激發(fā)學(xué)生的科研興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科研思維。課堂或課后留一些思考題,引導(dǎo)學(xué)生生查閱文獻(xiàn)自學(xué),鍛煉文獻(xiàn)閱讀的能力,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己為自己提問題,并設(shè)計解決問題的實驗方案,逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、科學(xué)創(chuàng)新精神和實驗設(shè)計能力。鼓勵學(xué)生進(jìn)入科研研究室感受科研氛圍,了解實驗室研究方向和實驗設(shè)計,并進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法,效果顯著,部分學(xué)生通過在研究室的學(xué)習(xí),本科階段就在國家期刊上發(fā)表了研究論文。
2、不斷改進(jìn)教學(xué)方法
1)合理利用多媒體
細(xì)胞生物學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,課程內(nèi)容信息量大,部分基礎(chǔ)理論抽象,學(xué)生學(xué)習(xí)時普遍感覺內(nèi)容多,難度大,學(xué)生往往覺得內(nèi)容枯燥,很難掌握。而且細(xì)胞生物學(xué)在講授細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能時需要有大量的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)示意圖,如果在黑板上繪制或掛圖等形式,對教師來說不僅浪費時間,而且缺乏準(zhǔn)確性和動態(tài)感。尤其細(xì)胞生物學(xué)本身還是探索生物體細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展、成長、衰老死亡的生命活動規(guī)律的科學(xué),這些動態(tài)過程是無法手繪的,多媒體課件很好的解決了這個問題。多媒體教學(xué)形象生動、交互性強、可視性好,有助于學(xué)生理解和掌握知識要點(2)。2005年,我們自己制作了多媒體課件,課件中大量采用外文細(xì)胞生物學(xué)圖書上的彩圖及光盤中的多媒體動畫,借助豐富多彩的圖片,使細(xì)胞的各部分結(jié)構(gòu)一目了然,利于學(xué)生的掌握,加深了記憶。特別是對于細(xì)胞中信號轉(zhuǎn)導(dǎo),微絲的聚合和解聚,肌肉收縮,細(xì)胞運動等細(xì)胞內(nèi)的動態(tài)過程,利用多媒體動畫進(jìn)行直觀的模擬,以動態(tài)的觀點看待細(xì)胞的各種生命活動現(xiàn)象,學(xué)生更容易理解和接受知識并激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,節(jié)省了課堂時間。但多媒體教學(xué)可能會出現(xiàn)授課過程中速度過快,內(nèi)容多,容易造成做筆記和理解課程內(nèi)容之間的矛盾,因此制備多媒體課件文本資料要干練,圖片和動畫選擇要精致,章節(jié)提綱和標(biāo)題要醒目,教師講課思路要清晰,框架性好;講師講課語速適當(dāng)減慢,以理解重點難點問題為主,可以課后將課件拷貝給學(xué)生,方便學(xué)生結(jié)合教材進(jìn)一步總結(jié)和歸納。
2)強調(diào)啟發(fā)式教學(xué)
改變傳統(tǒng)的教師在臺上照本宣讀,學(xué)生在臺下死記硬背的僵化做法。在備課過程中準(zhǔn)備一些啟發(fā)性問題,并在講授的適當(dāng)時機提出來,啟發(fā)學(xué)生積極思考,這種啟發(fā)式教學(xué)能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,并培養(yǎng)其思考和解決問題的能力。在教學(xué)過程中,并不是將所有的教學(xué)內(nèi)容和結(jié)論都顯示出來,而是將有關(guān)內(nèi)容以問題的形式提出,給學(xué)生以思考的余地,經(jīng)過思考得出的結(jié)論,記憶深刻,學(xué)習(xí)積極性高,同時可以使學(xué)生按照教師的思路進(jìn)行學(xué)習(xí),更易于理解難點問題。例如,在介紹染色體DNA三種功能性元件時,先講解利用不同組合將一種或幾種DNA功能性元件轉(zhuǎn)入亮氨酸合成酶缺陷型酵母細(xì)胞中的實驗結(jié)果,要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行思考分析并最終得到三種功能性元件的作用。通過這種方式不僅鍛煉了學(xué)生的科研思維能力,而且加深了記憶,比教師直接講授的印象深刻得多。
Biomaterials and
Regenerative Medicine
2015
ISBN9781107012097
生物醫(yī)用材料是指以醫(yī)療為目的,用于診斷、治療、修復(fù)或替換人體組織器官或增進(jìn)其功能的材料。再生醫(yī)學(xué)是從20世紀(jì)80年代后期興起并逐步發(fā)展起來的,但一直缺乏一個明確的定義。到90年代后期由于干細(xì)胞技術(shù)方面的突破,才把干細(xì)胞、組織工程、組織器官代用品等納入到再生醫(yī)學(xué)里面來。就再生醫(yī)學(xué)本身而言,國際上還未被明確界定,且存在一些不同的看法,從廣義上來講,再生醫(yī)學(xué)是利用人類的自然治愈能力,使受到巨大創(chuàng)傷的機體組織或器官獲得自己再生能力為目的的醫(yī)學(xué)。目前,再生醫(yī)學(xué)所包含的內(nèi)容主要為以下4大模塊:干細(xì)胞與克隆技術(shù)、組織工程、組織器官代用品、異種器官移植。目前該領(lǐng)域已經(jīng)成為一個多學(xué)科交叉并迅速發(fā)展的領(lǐng)域。
本書是由Peter X.Ma領(lǐng)銜的專家團(tuán)隊關(guān)于生物材料及再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究論文匯編,主要集中討論了生物材料在干細(xì)胞研究和再生醫(yī)學(xué)中的作用,著重分析了基礎(chǔ)理論和方法,內(nèi)容覆蓋干細(xì)胞領(lǐng)域、合成技術(shù)、材料設(shè)計原則、材料物理特性、生物工程技術(shù)等領(lǐng)域。
全書共分5章:1.干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)的研究成果,包括胚胎干細(xì)胞、IPS細(xì)胞等;2. 用于再生醫(yī)學(xué)的多孔支架材料研究,包括生物聚合物、生物陶瓷、微米和納米纖維等;3. 用于再生醫(yī)學(xué)的氫支架材料相關(guān)研究;4.生物因子傳遞研究,包括尖端的藥物轉(zhuǎn)移系統(tǒng)及基因治療技術(shù)等內(nèi)容;5. 動物模型和臨床應(yīng)用方面的研究成果,在心血管系統(tǒng)方面的應(yīng)用、有機再生方面的內(nèi)容。
書中詳細(xì)介紹了生物高分子材料的結(jié)構(gòu)和功能分類,從分子水平、納米尺度分析了生物仿生材料的結(jié)構(gòu)及生物分子設(shè)計,以及生物功能材料的應(yīng)用。
Peter X. Ma是密執(zhí)安大學(xué)教授,曾獲得2013克萊門森獎、杰出科學(xué)家獎等多項殊榮。他是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的世界級的材料專家,在生物材料的設(shè)計與合成研究領(lǐng)域處于非常領(lǐng)先的地位。
本書適合生物材料、干細(xì)胞生物學(xué)、干細(xì)胞工程、組織工程學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等專業(yè)的學(xué)生閱讀,對于從事干細(xì)胞工程、生物醫(yī)學(xué)材料、再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域理論以及應(yīng)用領(lǐng)域的研究生、學(xué)者來說,這本書非常有參考價值。
彭金平,博士生
(國家納米科學(xué)中心)
Peng Jinping, Ph.D
靶向制劑的概念起源于諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者德國科學(xué)家PaulEhrlich提出的“神奇子彈”(magicbul-let),近二十年來,脂質(zhì)體阿霉素等藥物載體制劑的上市,把腫瘤的藥物治療帶入了“分子靶向藥物”時代。藥劑學(xué)也從傳統(tǒng)的工業(yè)藥劑學(xué),發(fā)展到了新型的分子藥劑學(xué)領(lǐng)域。通常根據(jù)靶向制劑在體內(nèi)的靶標(biāo)不同,將靶向方式分為:一級靶向(作用于特定器官和組織)、二級靶向(作用于特定細(xì)胞)和三級靶向(作用于細(xì)胞內(nèi)特定部位和細(xì)胞器)。三級靶向主要是新型分子藥劑學(xué)的研究領(lǐng)域,細(xì)胞生物學(xué)(Cellbi-ology)的學(xué)科基礎(chǔ)有助于分子藥劑學(xué)的深入發(fā)展。線粒體是真核細(xì)胞中由雙層高度特化的單位膜圍成的細(xì)胞器。主要功能是通過氧化磷酸化作用合成ATP,為細(xì)胞各種生理活動提供能量,是細(xì)胞生長的能量工廠。已有學(xué)者研究以線粒體為靶點的新型藥物傳遞系統(tǒng),通過作用于細(xì)胞內(nèi)的線粒體,促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡及壞死,起到靶向治療腫瘤的目的[8]。干細(xì)胞(Stemcells)是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞,在一定條件下,它可以分化成多種功能細(xì)胞。腫瘤干細(xì)胞對腫瘤的存活、增殖、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)有著重要作用。從本質(zhì)上講,腫瘤干細(xì)胞通過自我更新和無限增殖維持著腫瘤細(xì)胞群的生命力,腫瘤干細(xì)胞的運動和遷徙能力又使腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移成為可能。已報道通過脂質(zhì)體及其靶向修飾技術(shù),可以靶向傳遞抗癌藥物至腫瘤干細(xì)胞[9]。細(xì)胞內(nèi)涵體逃逸(osomalescape)是一些藥物發(fā)揮效應(yīng)的必經(jīng)過程。采用制劑技術(shù)來加強這些藥物的內(nèi)涵體逃逸是藥劑學(xué)前沿的研究熱點。如在RNA傳遞實際應(yīng)用中,必須克服遞送后RNA被內(nèi)涵體包埋這一問題。一些研究運用內(nèi)涵體溶解肽、化學(xué)內(nèi)涵體溶解劑和光誘導(dǎo)內(nèi)涵體逃逸的策略來解決這一問題[10]。此外,將細(xì)胞穿透肽(CPP)-藥物復(fù)合物靶向遞送到特定器官、腫瘤、病毒感染細(xì)胞的方法對于實際治療應(yīng)用也是必要的。近年來在這方面已有很大進(jìn)展,尤其是通過非共價結(jié)合形成藥物CPP復(fù)合物[11]。納米技術(shù)已經(jīng)在藥劑新技術(shù)中具有重要位置。由此產(chǎn)生的納米藥物具有增加難溶性藥物溶解度、吸收和生物利用度的優(yōu)勢。新型的納米材料已經(jīng)用于改善疾病的診斷和治療,通過有效傳遞藥物、生物大分子和成像劑到靶部位的細(xì)胞。這種診斷性和治療性的藥物也叫納米藥物(Nanomedicine)。這需要部位特異性的細(xì)胞傳遞以及隨后亞細(xì)胞的定位。探究納米藥物進(jìn)入細(xì)胞的路徑對于納米藥物的開發(fā)十分重要。納米藥物可以通過很多通路進(jìn)入細(xì)胞,但目前并未完全清楚。納米藥物可以通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)、小窩蛋白介導(dǎo)、內(nèi)涵體通路、溶酶體通路或巨胞飲方式進(jìn)入細(xì)胞[12]。
2材料學(xué)
與藥劑學(xué)相關(guān)的材料學(xué)(Materials)包括藥用高分子材料學(xué)、晶體材料學(xué)、生物材料學(xué)等。以高分子聚合物為基礎(chǔ)的聚合物前藥已經(jīng)有二十年以上的發(fā)展歷史,高分子聚合物以聚乙二醇、N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)、聚谷氨酸等最為常用[13]。聚合物前藥用于腫瘤治療主要基于腫瘤部位的EPR效應(yīng)(加強穿透和滯留效應(yīng)),一般認(rèn)為分子量大于20000的聚合物EPR效應(yīng)最為明顯。聚合物前藥載藥量也從5%~10%發(fā)展到30%以上,聚合物前藥在溶液中可以形成0~20nm左右的納米粒子,因此該類藥物也是納米藥物的一種。聚合物前藥通常以酯鍵、酰胺鍵、二硫鍵等相連,此外,也出現(xiàn)了溫度敏感、pH敏感、酶敏感的連接鍵類型。這些類型進(jìn)一步豐富聚合物前藥的發(fā)展方向和內(nèi)容。目前,該類藥物還沒有上市品種,最接近上市的是聚谷氨酸-紫杉醇前藥,進(jìn)入了Ⅲ期臨床。很多聚合物前藥因為藥效降低及非靶器官的副作用終止于Ⅱ期臨床[14-15]。這類藥物還需進(jìn)行大量和深入的研究才有可能在商品化上有所突破。難溶性藥物增溶及生物利用度的改善一直是藥劑學(xué)研究的熱點。難溶性藥物絕大多數(shù)是晶體藥物,藥物溶解需要克服晶格能,從規(guī)律排列的點陣中解脫出來。無定型藥物(Amorphous)可以增加難溶性藥物溶解度和溶出度,主要是由于其中藥物的無序排列,需要克服更少能力即能溶解。但無定型狀態(tài)是不穩(wěn)定的,在溶液中,溶解的藥物趨向于結(jié)晶(Crystalli-zation),在溶液中可以形成超飽和的狀態(tài)(Supersatu-rablestate)[16]。無定型形式也是藥物多晶型中的一種。晶體材料學(xué)的學(xué)科理論有助于認(rèn)識和理解無定型藥物的特征,指導(dǎo)無定型藥物的設(shè)計。對超飽和狀態(tài)對結(jié)晶規(guī)律的深刻認(rèn)識有助于無定型藥物的設(shè)計。很多研究發(fā)現(xiàn)[17],采用羥丙基甲基纖維素(HPMC)可以擴展超飽和狀態(tài),并可以抑制結(jié)晶的產(chǎn)生及生長。聚合物的類型和濃度在抑制超飽和狀態(tài)下的藥物結(jié)晶程度是不同的。結(jié)晶類型也分表面結(jié)晶、大塊結(jié)晶、邊緣結(jié)晶等。普渡大學(xué)的Taylor教授課題組[17]和威斯康星大學(xué)的YuLian教授課題組[18]是兩個知名的課題組,在此領(lǐng)域進(jìn)行了深入和細(xì)致的研究。生物材料已經(jīng)廣泛用作藥物傳遞系統(tǒng)的載體材料。生物材料學(xué)理論基礎(chǔ)有助于設(shè)計具有體內(nèi)靶向性的藥物控釋系統(tǒng)。生物材料用于人體組織和器官的診斷、修復(fù)或增進(jìn)其功能的一類高技術(shù)材料,即用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料,其作用藥物不可替代。生物材料能執(zhí)行、增進(jìn)或替換因疾病、損傷等失去的某種功能,而不能恢復(fù)缺陷部位。藥物緩釋支架(DES)就是很有代表性的生物材料[19]。給金屬裸支架穿上一層化療藥物的“外衣”,如紫杉醇、絲裂霉素等,可以降低再狹窄的發(fā)生,稱之為藥物緩釋支架。緩釋支架是一種嶄新的藥物控制釋放系統(tǒng),給組織、器官損傷的治療帶來了新的希望,也有很多此類的基礎(chǔ)研究[20]。美國食品與藥品監(jiān)督管理局(FDA)于2003年批準(zhǔn)了DES應(yīng)用于臨床冠狀動脈治療之中,至今已應(yīng)用非常廣泛,歐美國家、新加坡、日本等藥物支架的使用率在30%以內(nèi),在我國一些大醫(yī)院,藥物支架的使用率達(dá)到60%~90%,個別醫(yī)院甚至高達(dá)100%。
3分子影像學(xué)
分子影像學(xué)(Molecularimaging)是隨著分子生物學(xué)的發(fā)展而逐漸出現(xiàn)并發(fā)展起來的,影像技術(shù)最早是分子生物學(xué)的研究方法之一,隨著技術(shù)手段的逐漸完備和多樣化,形成了自身的科學(xué)規(guī)律,進(jìn)而成為分子生物學(xué)的一個分支學(xué)科。分子影像學(xué)是運用影像學(xué)手段顯示組織水平、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的特定分子,反映活體狀態(tài)下分子水平變化,對其生物學(xué)行為在影像方面進(jìn)行定性和定量研究的科學(xué)。在診斷方面,通過對腫瘤發(fā)生過程中的關(guān)鍵標(biāo)記分子進(jìn)行成像,可在活體內(nèi)直接觀察到疾病起因、發(fā)生、發(fā)展等一系列的病理生理變化和特征,而不僅僅顯示疾病末期的解剖改變。在藥物治療方面,觀察藥物作用過程中一些關(guān)鍵的標(biāo)記分子有沒有改變,即可推論這種治療有無效用;在藥物開發(fā)方面,通過設(shè)計特異性探針,直接在體內(nèi)顯示藥物治療靶點的分子改變,通過建立高能量的影像學(xué)分析系統(tǒng),可大大加快藥物的篩選和開發(fā)[21]。藥劑學(xué)中,新型藥物傳遞系統(tǒng)的體內(nèi)靶向性研究、體外攝取研究、細(xì)胞定位、細(xì)胞內(nèi)吞機制研究等領(lǐng)域常運用分子影像學(xué)的手段。人們選擇有熒光吸收的藥物(如阿霉素或柔紅霉素)作為模型分子,對其載藥系統(tǒng)的細(xì)胞水平吸收與定位進(jìn)行深入研究[8]。靶向釋藥系統(tǒng)的靶向性驗證通常采用近紅外染料或放射性核素,利用活體成像技術(shù)進(jìn)行組織分布研究[22],這種研究大大縮短了研究周期,使體內(nèi)過程更加直觀和生動,這也是分子影像技術(shù)用于藥劑學(xué)研發(fā)的成功體現(xiàn)。
徐榮祥是一個制造概念的高手,就像“仙人堂”,在很多外人看來,這里進(jìn)行的很多項目就是美容,但是在徐榮祥的說法里,這里不是美容,而是叫做器官養(yǎng)生。
徐榮祥造了一個“再生物質(zhì)”的概念,他聲稱這是他發(fā)現(xiàn)的一種全新的人體細(xì)胞,由此破解了人類生命奧秘。徐榮祥解釋,“再生物質(zhì)”是以普通細(xì)胞形式存在于人體組織里的,它具備原位啟動自身增殖功能,能及時補充凋亡、退化、損傷、壞死的組織細(xì)胞。也就是說當(dāng)組織器官中的細(xì)胞凋亡時,潛伏在組織器官中的“再生物質(zhì)”能夠及時地復(fù)制同種細(xì)胞,以補償空缺,這樣就不會出現(xiàn)人體器官壞死的現(xiàn)象。
以胃腸黏膜為例,徐榮祥舉例說,人體器官隨年齡的增長逐步走向衰老,但胃腸黏膜器官因遭受飲食和醫(yī)藥化學(xué)物質(zhì)的刺激,比任何器官衰老得都要快,造成人未老胃腸先衰的現(xiàn)象,即使食入豐富的營養(yǎng)物質(zhì),胃腸黏膜不能消化和吸收,從而導(dǎo)致人體各器官因營養(yǎng)缺乏而提前老化或發(fā)生器官的原發(fā)性疾病。而他發(fā)明的胃腸黏膜器官原位再生復(fù)原技術(shù)可以針對胃腸黏膜原位干細(xì)胞實現(xiàn)抗黏膜衰老的作用,其機制是在保護(hù)黏膜的同時及時提供黏膜干細(xì)胞充分的營養(yǎng)“再生物質(zhì)”,促使干細(xì)胞充分發(fā)揮其再生更新黏膜的能力,使胃腸黏膜保持持續(xù)旺盛的再生更新活力。
不過徐榮祥一再強調(diào),他們只是利用了細(xì)胞的潛在再生功能,通過替換細(xì)胞來修復(fù)組織恢復(fù)器官功能,而并非是憑空制造一個器官。
對于徐榮祥所說的“胃腸道的組織細(xì)胞的再生復(fù)原理論”,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所細(xì)胞中心主任劉玉琴教授告訴《科技生活》,我們?nèi)梭w的細(xì)胞本身就具有再生能力,這是基本的醫(yī)學(xué)常識而不是什么驚人發(fā)現(xiàn),就像我們?nèi)梭w皮膚被劃了一個小傷口后,能夠自我愈合。人體的腸胃組織也同樣具有自我修復(fù)的能力,徐榮祥的理論沒有任何新意。
“值得提出的是,人體細(xì)胞實現(xiàn)自我修復(fù)以后,并不一定能夠具備以前的所有功能,而有一些細(xì)胞比如神經(jīng)細(xì)胞就不具備自我修復(fù)的功能?!?劉玉琴說。
北京華大基因研究中心(中科院北京基因組研究所)醫(yī)學(xué)事業(yè)部主任甄二真表示,人體每時每刻都有細(xì)胞死亡和新的細(xì)胞產(chǎn)生,但是在人體發(fā)育成熟以后,新生的細(xì)胞再也不會誕生其他任何組織器官,因此人體中并不存在所謂的“再生物質(zhì)”直接形成新的組織器官。“目前研究發(fā)現(xiàn),唯一可以再生出組織器官的就是干細(xì)胞,但是這個需要在體外培養(yǎng)。” 甄二真說。事實上,徐榮祥也一直在使用干細(xì)胞的概念,但是干細(xì)胞是為他的再生潛能細(xì)胞服務(wù)的。
將不同的概念混為一談
早在2002年,徐榮祥就對外宣稱,他已經(jīng)能夠成功復(fù)制出心肌、腎小球腎小管、胰腺、胸腺、腸、胃、神經(jīng)和毛囊等組織器官。
但是在干細(xì)胞領(lǐng)域頗有研究的中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李寧根本就不相信徐榮祥輝如此豪放的說法。
“現(xiàn)在在干細(xì)胞研究領(lǐng)域,世界范圍內(nèi)的研究人員都還剛剛處于起步階段,包括美國在內(nèi)雖然有些研究機構(gòu)和人員已經(jīng)能夠克隆出一些肌肉、黏膜等組織的細(xì)胞,但是到目前為止還沒有一家機構(gòu)公開聲明自己已經(jīng)成功克隆出了人體器官,制造人體器官依舊是一個世界性的難題。”李寧表示。
“并且,就是現(xiàn)在干細(xì)胞已經(jīng)能夠制造出的組織,目前在臨床上還沒有任何實際應(yīng)用,由于它的安全性還不能夠充分證明,還需要進(jìn)行很長時間的實驗。”李寧表示。
實際上,雖然近些年來組織工程一直是生物醫(yī)學(xué)的熱門研究領(lǐng)域,其前景也十分廣闊,但是其進(jìn)展依舊不是很大。除了器官培育方面的問題,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院國貿(mào)門診部主任丁小邦博士表示,不能解決排異反應(yīng)也是一個重要的問題,由于人體具有完善的免疫系統(tǒng),干細(xì)胞制造的組織器官如何和人體融合在一起目前還幾乎沒有取得突破。如果排異反應(yīng)不解決,就是有了可以移植的組織器官,也很難予以應(yīng)用。
目前,也沒有證據(jù)表明徐榮祥在這個方面的研究有了突破。
劉玉琴教授就參加了2002年關(guān)于徐榮祥的專家聽證會。當(dāng)聽說徐榮祥還在到處宣傳他的“組織器官”理論時,她告訴記者,生物學(xué)上關(guān)于細(xì)胞、組織、器官有公認(rèn)的概念,那就是細(xì)胞是組成人體的基本單位;由多種細(xì)胞組成的、完成某一生物學(xué)功能并由毛細(xì)血管來提供營養(yǎng)的,如骨骼、肌肉和胰腺等被稱為組織;而器官則是由多種組織再組合起來,并且具有大血管,能夠執(zhí)行并完成一些更為復(fù)雜的人體生理功能,如心臟、肝臟和脾臟等。而徐榮祥卻錯誤地將這些不同的概念混為一談,創(chuàng)造出所謂的“組織器官”理論。
中國科學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)研究所郭禮和教授告訴記者,組織與器官最大的區(qū)別在于是否有大血管的存在,正是有了大血管,由于血管內(nèi)皮細(xì)胞對外界很敏感,非常容易活化,因此血管內(nèi)皮細(xì)胞一旦被活化,它所引起的炎癥、血栓等會對器官造成嚴(yán)重的損害。但是組織就不存在血栓的問題。由此也不難理解,組織的體外培養(yǎng)和器官的體外培養(yǎng)完全是兩個不同的概念,是兩種不同水平的研究工作。
將自己的研究評定為國際成果
徐榮祥在其博客上宣稱,他所進(jìn)行的干細(xì)胞克隆器官的研究屬于國際發(fā)明成果,早已被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可。
目前在科學(xué)界,對一個研究人員而言,要想證明自己的研究成果,一般的規(guī)則是發(fā)表專業(yè)的論文來公布事實,然后讓別人來重復(fù)和驗證,才能宣告一種新方法或者新理論的成立。而對于徐榮祥來說,受外界質(zhì)疑最多的就是,他為何拿不出權(quán)威雜志發(fā)表的論文?
當(dāng)然,徐榮祥也有自己的說法,他在博客中表示,他研究成果的主要見證是:2000年國際刊號雜志及刊物發(fā)表專題文章。但是究竟是什么刊物,卻是沒有下文。記者在調(diào)查中了解到,徐榮祥過去關(guān)于燒傷治療的科研成果,最終發(fā)表在擁有國內(nèi)外公開刊號的《中國燒傷創(chuàng)瘍》雜志上,而他就是這本雜志的主編,他將自己的科研成果在自己主編的刊物上作為國際重大科研成果發(fā)表了。
干細(xì)胞研究和治療領(lǐng)域依舊管理混亂
在規(guī)避政策風(fēng)險方面,徐榮祥也表現(xiàn)出了杰出的才能。他推行的東西由于并非藥物,也非某種治療方法,所以“營養(yǎng)物質(zhì)”和“再生養(yǎng)生”都不需要經(jīng)過藥物或者醫(yī)療管理部門的批準(zhǔn)。并且徐榮祥一口咬定他所說的一切都是“食療”,生怕別人理解錯了。
然而在這種方式下,辭職下海后的徐榮祥,已經(jīng)躋身于億萬富翁之列。甄二真對記者表示,目前在干細(xì)胞領(lǐng)域,只有造血干細(xì)胞技術(shù)比較成熟,目前在國外,實施治療的醫(yī)療機構(gòu)或者醫(yī)生可以對患者收費,但是其他干細(xì)胞治療,由于很多研究還處于臨床實驗的階段,根據(jù)規(guī)定,任何醫(yī)療機構(gòu)和醫(yī)生不得向患者收取任何費用。
“在美國,造血干細(xì)胞以外的干細(xì)胞臨床實驗必須要在美國食品藥品監(jiān)督管理局備案,并需要說明實驗費用的來源,按照規(guī)定,其費用只能來自于醫(yī)療機構(gòu)自身或者其他人或者機構(gòu)的捐贈,但是費用絕對不能來自于患者?!?甄二真說,目前在我國,針對干細(xì)胞的研究和治療管理比較混亂,有很多人和機構(gòu)都在借干細(xì)胞治療騙取患者的錢財。
近年來,醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)在不斷尋求技術(shù)突破的過程中得到迅猛發(fā)展,分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)等一系列新技術(shù)、新知識飛速發(fā)展使得基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究取得了突破性進(jìn)展?;A(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生作為醫(yī)藥類高等教育結(jié)構(gòu)中的高層次人才,畢業(yè)之后將成為國家醫(yī)藥經(jīng)濟建設(shè)、科學(xué)進(jìn)步和社會發(fā)展的主力軍。如何培養(yǎng)具有良好的科研知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯窈拖冗M(jìn)的科研思路的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生,是當(dāng)前高等醫(yī)學(xué)教育的一大主題。實驗室中研究生的培養(yǎng)質(zhì)量,從微觀上看關(guān)系到整個實驗室的可持續(xù)發(fā)展,從宏觀上看關(guān)系到整個國家的科研實力。因此,培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力,提高綜合素質(zhì)成為各個實驗室的重要目標(biāo)之一。然而,就目前形式來看,由于在本科教育時缺乏科研的基礎(chǔ)訓(xùn)練,研究生在初涉科研領(lǐng)域時的創(chuàng)新能力不盡人意,我國研究生的科研創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)并沒有達(dá)到相應(yīng)的要求。隨著時代的發(fā)展,市場對人才的要求也越來越挑剔,各重點實驗室也越來越重視對高素質(zhì)、應(yīng)用型、強科研型研究生的培養(yǎng)。我們實驗室屬于廣東省重點實驗室,每年有十幾位基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí),如何培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力,提高綜合素質(zhì),一直是我們思考與探索的問題。
筆者根據(jù)實驗室研究生培養(yǎng)工作的一些經(jīng)驗,談一下基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的一些體會,供研究生、導(dǎo)師和管理部門參考。
一、重視和培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力
研究生教育的本質(zhì)體現(xiàn)在科研創(chuàng)新能力方面,通過后天的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練能夠得到提高,這也是培養(yǎng)和提高高校研究生教育質(zhì)量的關(guān)鍵。研究生科研能力是指研究生在導(dǎo)師指導(dǎo)下,在各學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行旨在探索真理的普遍理智創(chuàng)新活動所需的能力。創(chuàng)新能力是通過學(xué)習(xí)和掌握己有的相關(guān)學(xué)科的前沿知識,并開展創(chuàng)造性的活動。知識創(chuàng)新為社會發(fā)展和人類文明進(jìn)步提供不竭動力,醫(yī)學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力的發(fā)展,在一定程度上影響著國家醫(yī)學(xué)創(chuàng)新體系的可持續(xù)發(fā)展能力。因此,重視和培養(yǎng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生的科研創(chuàng)新能力,使之成為推動臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵力量,是我們實驗室的重要目標(biāo)之一。研究生在進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí)之后,通過一系列措施,培養(yǎng)和發(fā)展研究生的科研創(chuàng)新能力。
1.營造實驗室科研創(chuàng)新氛圍
我室致力于營造一個學(xué)術(shù)氛圍濃厚、開放、科學(xué)、平等、自由的科研創(chuàng)新環(huán)境。刻被、嚴(yán)肅的學(xué)習(xí)生活環(huán)境,不利于研究生創(chuàng)新水平的發(fā)揮。實驗室建設(shè)期間,力求物質(zhì)環(huán)境體現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的氣息和特色,同時也體現(xiàn)傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)的文化內(nèi)涵,充分融合現(xiàn)代醫(yī)藥和傳統(tǒng)中醫(yī)藥的高新技術(shù)、工藝和成果,使實驗室環(huán)境融于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)特色的環(huán)境之中,營造濃郁的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神的熏陶環(huán)境,豐富研究生的想象力,學(xué)生能夠在這個靈活、開放的環(huán)境中激發(fā)創(chuàng)新靈感。此外,在學(xué)校大力支持下,實驗室形成了自己的優(yōu)勢和特色,建成高水準(zhǔn)的科研平臺和實驗基地,獲得了一批國家級、省部級重大科研項目。同時,加強實驗室硬件設(shè)施建設(shè),除常規(guī)科研儀器外,還購置了流式細(xì)胞儀、髙效液相色譜儀、熒光定量PCR、倒置熒光顯微鏡、蛋白層析儀等大型儀器,各種質(zhì)粒、菌株和細(xì)胞都得到完好保存,這些豐富的資源,使研究生的科研創(chuàng)新思維不用受到條件限制而充分發(fā)揮出來。
2.創(chuàng)設(shè)學(xué)術(shù)交流平臺
以重點學(xué)科、創(chuàng)新平臺和科研基地為依托,各個學(xué)科、專業(yè)和不同研究領(lǐng)域都能夠相互交流相互合作。思想的交流可以碰撞出智慧的火花,病原生物學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)等不同學(xué)科的導(dǎo)師和研究生經(jīng)常進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和切磋,能夠發(fā)揮多學(xué)科的團(tuán)隊效應(yīng),使得整個實驗室富有活力和創(chuàng)造力。實驗室每周定期召開組會,邀請知名專家和國外學(xué)者進(jìn)行最新學(xué)術(shù)報告,形式多樣,帶領(lǐng)研究生接軌學(xué)科前沿。研究生在與專家和學(xué)者的溝通中能夠獲得他們的成功經(jīng)驗和科研精神,以此激發(fā)學(xué)生的科研熱情,并掌握科學(xué)研究的正確方法和技巧。研究生匯報近期科研工作進(jìn)展和科研體會,導(dǎo)師和實驗技術(shù)人員可根據(jù)研究生的報告內(nèi)容提出自己的看法和意見,通過各種學(xué)術(shù)問題相互切磋和促進(jìn),能夠啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,激發(fā)創(chuàng)新激情,通過交流,博采眾長,開闊知識視野,提高科研學(xué)術(shù)水平,增強科研創(chuàng)新能力。
3.重視導(dǎo)師對研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
導(dǎo)師在培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力中居重要地位,其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、堅定的學(xué)術(shù)信念以及良好的科研方法和作風(fēng)都是研究生學(xué)習(xí)的榜樣。研究生在實驗室的創(chuàng)造都是在導(dǎo)師指導(dǎo)下的自由創(chuàng)新、自主行為,使研究生的選題更加注重對人類疾病的臨床診斷和治療意義,能夠解決對社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步具有實際意義的問題。研究生進(jìn)入實驗室階段,開始參與課題研究、確定研究方案、實施研究和撰寫研究論文,實驗室導(dǎo)師對研究生創(chuàng)新活動和行為給予認(rèn)同和鼓勵,允許其在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自由選題并鼓勵非傳統(tǒng)觀點,培養(yǎng)學(xué)生獨立創(chuàng)新意識,并在科研活動中注意培養(yǎng)他們的發(fā)散思維、聚合思維、分析思維和直覺思維的綜合思維能力。通過與研究生分享創(chuàng)新成果,在論文和專利署名的順序上給予鼓勵、建立導(dǎo)師和研究生之間的平等關(guān)系來激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。同時,當(dāng)研究生在學(xué)習(xí)和科研遇到困難時,能夠感同深受,幫助他們克服困難,解決問題,從而有效地培養(yǎng)研究生科研能力。我們實驗室多數(shù)研究生能在畢業(yè)前發(fā)表較高水平的SCI論文,并申請獲得專利,多人次獲得國家獎學(xué)金、優(yōu)秀研究生、優(yōu)秀畢業(yè)生、優(yōu)秀畢業(yè)論文等。
二、提高研究生的綜合素質(zhì)
隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴大,培養(yǎng)和提高研究生的綜合素質(zhì),成為研究生教育的重要使命。研究生的綜合素質(zhì)主要是指建立在自然特質(zhì)基礎(chǔ)上的,通過社會環(huán)境的影響、教育學(xué)習(xí)以及社會實踐而形成的穩(wěn)定屬性,主要包括身體素質(zhì)、心理素質(zhì)和社會素質(zhì)。基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生具備良好的綜合素質(zhì)是提高就業(yè)率的保證。隨著科技時代的不斷發(fā)展和進(jìn)步,醫(yī)藥類行業(yè)對研究生提出了更高的要求,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生在校期間應(yīng)注重培養(yǎng)自己的綜合素質(zhì),使之成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)之間轉(zhuǎn)換的軟實力,對我國醫(yī)療行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極地推動作用。
1.重視職業(yè)道德與思想意識
我們實驗室在研究生的培養(yǎng)過程中,不僅注重學(xué)術(shù)研究,更有意識的培養(yǎng)學(xué)生的道德和理想,這個過程不是一蹴而就,而是需要長期堅持,不懈的磨練和學(xué)習(xí)。研究生在進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí)時,心智處于成熟半成熟期,由于受到自身成長環(huán)境的局限和各種不良社會風(fēng)氣的影響,容易熱衷于追求功名利祿,急功近利,而不能刻苦鉆研學(xué)術(shù)。因此,在研究生進(jìn)入實驗室最初階段,召開政治思想教育講座,加強學(xué)生思想和職業(yè)道德方面建設(shè)。研究生作為科技強國、民族復(fù)興的主力軍,培養(yǎng)他們堅定的政治理想、樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀。摒棄“享樂主義”“拜金主義”等不良風(fēng)氣對研究生職業(yè)價值觀產(chǎn)生的負(fù)面影響,引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生奉獻(xiàn)他人,服務(wù)社會。實驗室通過規(guī)范管理和嚴(yán)格履行職責(zé)角度對學(xué)生的職業(yè)道德和思想行為進(jìn)行約束管理。充分發(fā)揮實驗室導(dǎo)師的引導(dǎo)作用,并以身作則,遵守進(jìn)行科學(xué)研究的職業(yè)道德規(guī)范,嚴(yán)禁出現(xiàn)偽造注釋、篡改數(shù)據(jù)、抄襲剽竊他人研究成果和一稿多投等學(xué)術(shù)道德失范行為。出現(xiàn)以上行為者,實驗室將進(jìn)行嚴(yán)肅處理。
2.培養(yǎng)人文精神
本實驗室對基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生在進(jìn)行專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的同時,也加強他們對人類社會性質(zhì)的了解,包括政治、經(jīng)濟、管理、文學(xué)、哲學(xué)和文化傳統(tǒng)等。多數(shù)研究生的學(xué)習(xí)往往只注重在自己的研究領(lǐng)域進(jìn)行深入研究,而忽視了人文素質(zhì)的培養(yǎng),表現(xiàn)為研究生知識面狹窄,視野不寬闊,文字功底薄弱,寫作水平低,人文社科知識缺乏等。實驗室加強研究生人文教育的培養(yǎng),鼓勵學(xué)生充分利用學(xué)校圖書館豐富館藏資源,閱讀相關(guān)類圖書,拓展視野。通過營造實驗室濃厚的人文氛圍,使研究生思想得到熏陶,鼓勵他們在閑暇時間閱讀政治、經(jīng)濟、文化類的書籍,鼓勵研究生參加學(xué)校豐富多彩、健康向上的社團(tuán)活動,參加科技、文體、社會實踐等活動。加強與各學(xué)科專業(yè)和不同層次研究生的溝通和了解,使其語言表達(dá)能力增強,個性得到發(fā)展,成為一個和諧發(fā)展的人。
3.提高身心素質(zhì),加強團(tuán)結(jié)協(xié)作精神
加強實驗室對研究生的日常管理,通過多種形式和途徑提高他們的身心素質(zhì)。健全的體魄、堅強的心理承受力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神,是21世紀(jì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生必須具備的基本素質(zhì)。本實驗室主要從事與醫(yī)藥學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)研究,研究生在從事科學(xué)實驗時,由于實驗要求需要,時間控制方面難以把握,作息時間紊亂,忽視了身體素質(zhì)的鍛煉。同時,科學(xué)實驗充滿了未知,實驗失敗經(jīng)常發(fā)生,研究生容易產(chǎn)生緊張、焦慮和抑郁等心理反應(yīng)等。為此,實驗室經(jīng)常組織學(xué)生參加羽毛球、乒乓球、籃球、排球和輪滑等比賽,豐富研究生的體育生活,使他們在體育鍛煉過程中不僅提高了身體素質(zhì),也培養(yǎng)了集體凝聚力和戰(zhàn)斗力,加強了團(tuán)隊合作精神。加強學(xué)生心理健康咨詢隊伍的建設(shè),適時舉辦心理衛(wèi)生健康知識講座,在學(xué)生遇到困難時適時給予幫助,并幫助他們調(diào)整心態(tài),學(xué)會自我調(diào)節(jié)和緩解心理壓力的技巧,使他們能夠以積極平穩(wěn)的心態(tài)來進(jìn)行研究生階段的學(xué)習(xí)和科研工作。實驗室經(jīng)常開展豐富多彩的文化生活,例如實驗室技能操作大賽、我愛做實驗系列、大夫山燒烤、包餃子比賽等,寓教于樂,彼此之間相互關(guān)心,相互溝通,不斷增強他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。
三、結(jié)語
[關(guān)鍵詞] 系統(tǒng)生物學(xué);基因組學(xué);蛋白質(zhì)組學(xué);計算生物學(xué)
[中圖分類號] R34 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-7210(2008)09(b)-020-03
近代生物學(xué)研究主要是以分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止,還原論的研究已經(jīng)取得了大量的成就,在細(xì)胞甚至在分子層次對生物體都有了很具體的了解,但對生物體整體的行為卻很難給出系統(tǒng)、圓滿的解釋。生物科學(xué)還停留在實驗科學(xué)的階段,沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現(xiàn)其功能行為,這實際上是還停留在牛頓力學(xué)思想體系的簡單系統(tǒng)的研究階段。但是生物體系統(tǒng)具有紛繁的復(fù)雜性[1,2]。盡管對一個復(fù)雜的生物系統(tǒng)來說,研究基因和蛋白質(zhì)是非常重要的,而且它將是我們系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ),但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的全部信息。這種研究結(jié)果只限于解釋生物系統(tǒng)的微觀或局部現(xiàn)象,并不能解釋系統(tǒng)整體整合功能的來源,不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的信息,且忽略了系統(tǒng)中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。在這種現(xiàn)狀下,20世紀(jì)末人類基因組計劃完成后,生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家都在考慮一個問題:未來生物學(xué)研究的方向在哪里?為此學(xué)術(shù)界也不乏辯論。得出的共識是:生物學(xué)的發(fā)展未來主要面對如下問題:(1)如何弄清楚單一生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),包括反應(yīng)分子之間的關(guān)系、反應(yīng)方式等;(2)如何研究生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系,包括量化生物學(xué)反應(yīng)及生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò);(3)如何利用計算機信息及生物工程技術(shù)進(jìn)行生物反應(yīng),生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),乃至器官及生物體的重建。
早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系統(tǒng)理論(general systems theory),他在文章中指出生物體是一個開放系統(tǒng),對其組成及生物學(xué)功能的深入研究最終需要借助于計算機和工程學(xué)等其他分支學(xué)科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood創(chuàng)立的系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)則是在以還原論為主流的現(xiàn)代生物學(xué)中反其道而行之,把這種以整體為研究對象的概念重新提出。他給系統(tǒng)生物學(xué)賦予了這樣的定義,系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)是研究一個生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構(gòu)成,以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。換言之,以往的實驗生物學(xué)僅關(guān)心基因和蛋白質(zhì)的個案,而系統(tǒng)生物學(xué)則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。顯然,系統(tǒng)生物學(xué)是以整體性研究為特征的一種大科學(xué),是生物學(xué)領(lǐng)域革命性的方法論。以胡德的觀點,基因、蛋白質(zhì)以及環(huán)境之間不同層次的交互作用共同架構(gòu)了整個系統(tǒng)的完整功能。因此,用系統(tǒng)的方法來理解一個生物系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)成為并正在成為生物學(xué)研究方法的主流。利用系統(tǒng)的方法對其進(jìn)行解析,綜合分析觀察實驗的數(shù)據(jù)來進(jìn)行系統(tǒng)分析。具體通過建立一定的數(shù)學(xué)模型,并利用其對真實生物系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測來驗證模型的有效性,從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘,這正是生物學(xué)研究方法的關(guān)鍵所在。
1 系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究內(nèi)容
系統(tǒng)生物學(xué)主要研究實體系統(tǒng)(如生物個體、器官、組織和細(xì)胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動態(tài)分析、各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相互作用、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及疾病機制等[4,5]。
系統(tǒng)生物學(xué)的首要任務(wù)是對系統(tǒng)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述,即致力于對系統(tǒng)的分析與模式識別,包括對系統(tǒng)的元素與系統(tǒng)所處環(huán)境的定義,以及對系統(tǒng)元素之間的相互作用關(guān)系和環(huán)境與系統(tǒng)之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應(yīng)中反應(yīng)成分之間的量的關(guān)系,空間位置,時間次序,反應(yīng)成分之間的因果關(guān)系,特別是反饋調(diào)節(jié)和變量控制等有關(guān)整個反應(yīng)體系的問題等。其次要對系統(tǒng)的演化進(jìn)行動態(tài)分析,包括對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統(tǒng)的基本演化機制,使系統(tǒng)具有目標(biāo)性和可操作性,使之按照我們所期望的方向演化,也有助于我們重新構(gòu)建或修復(fù)系統(tǒng),為組織工程學(xué)的組織設(shè)計提供指導(dǎo)。另外,系統(tǒng)科學(xué)對生物系統(tǒng)狀態(tài)的描述是分層次的,對不同層次進(jìn)行的描述可能是完全不同的;系統(tǒng)科學(xué)對系統(tǒng)演化機制的分析更強調(diào)整體與局部的關(guān)系,要分析子系統(tǒng)之間的作用如何形成系統(tǒng)整體的表現(xiàn)、功能,而且對系統(tǒng)整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯(lián)系。
系統(tǒng)生物學(xué)的研究包括兩方面的內(nèi)容。首先是實驗數(shù)據(jù)的取得,這主要包括提供生物數(shù)據(jù)的各種組學(xué)技術(shù)平臺,其次是利用計算生物學(xué)建立生物模型。因此科學(xué)家把系統(tǒng)生物學(xué)分為“濕”的實驗部分(實驗室內(nèi)的研究)和“干”的實驗部分(計算機模擬和理論分析)?!皾瘛薄ⅰ案伞睂嶒灥耐昝勒喜攀钦嬲南到y(tǒng)生物學(xué)。
系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺主要為各種組學(xué)研究。這些高通量的組學(xué)實驗構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺。提供建立模型所需的數(shù)據(jù),并辨識出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)計算生物學(xué)通過建模和理論探索??梢詾樯锵到y(tǒng)的闡明和定量預(yù)測提供強有力的基礎(chǔ)。計算生物學(xué)包括數(shù)據(jù)開采和模擬分析。數(shù)據(jù)開采是從各實驗平臺產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)和信息中抽取隱含其內(nèi)的規(guī)律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說,并對擬進(jìn)行的體內(nèi)、體外生物學(xué)實驗進(jìn)行預(yù)測,最終形成可用于各種生物學(xué)研究和預(yù)測的虛擬系統(tǒng)。計算生物學(xué)涉及一些新的數(shù)學(xué)原理和運算規(guī)則,需要物理和數(shù)學(xué)來研究生物學(xué)的最基本的原理,也需要計算科學(xué)、信息學(xué)、工程學(xué)等進(jìn)行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。
2 系統(tǒng)生物學(xué)的研究思路及特點
系統(tǒng)生物學(xué)識別目標(biāo)生物系統(tǒng)中的各種因素,然后構(gòu)架一個系統(tǒng)模型,在其中賦予這個生物系統(tǒng)能動性。在此模型中研究細(xì)胞、組織、器官和生物體整體水平,研究結(jié)構(gòu)和功能各異的各種分子及其相互作用,并通過計算生物學(xué)來定量描述和預(yù)測生物功能、表型和行為。系統(tǒng)生物學(xué)最大的特點即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先,把系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構(gòu)成要素(DNA、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進(jìn)行研究;其次,對于多細(xì)胞生物,系統(tǒng)生物學(xué)要實現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到器官、到組織甚至是個體的各個層次的整合。第三,研究思路和方法的整合。經(jīng)典的分子生物學(xué)研究是一種垂直型的研究,即采用多種手段研究個別的基因和蛋白質(zhì)。而基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和其他各種“組學(xué)”則是水平型研究,即以單一的手段同時研究成千上萬個基因或蛋白質(zhì)。而系統(tǒng)生物學(xué)的特點,則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來,成為一種“三維”的研究[6]。
3 系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法
系統(tǒng)生物學(xué)最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展正是由于對生物系統(tǒng)的干擾手段不斷進(jìn)步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下,即由外至里,主要指在系統(tǒng)內(nèi)添加新的元素,觀察系統(tǒng)變化。例如,在系統(tǒng)中增加一個新的分子以阻斷某一反應(yīng)通路。而從下到上,即由內(nèi)到外,主要是改變系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某些特征,從而改變整個系統(tǒng),如利用基因敲除,改變在信號傳導(dǎo)通路中起重要作用的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平[7]。
目前國際上系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法根據(jù)所使用研究工具的不同可分為兩類:一類是實驗性方法,一類是數(shù)學(xué)建模方法。實驗性方法主要是通過進(jìn)行控制性的反復(fù)實驗來理解系統(tǒng)[8,9]。首先明確要研究的系統(tǒng)以及所關(guān)注的系統(tǒng)現(xiàn)象或功能,鑒別系統(tǒng)中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白質(zhì)等,并收集所有可用的實驗數(shù)據(jù),建立一個描述性的初級模型(比如圖形的),用以解釋系統(tǒng)是如何通過這些元素及其之間的相互作用實現(xiàn)自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下,干擾系統(tǒng)中的某個元素,由此得到這種干擾情況下系統(tǒng)各種層次水平的一些數(shù)據(jù),同時收集系統(tǒng)狀態(tài)隨時變化的數(shù)據(jù),整合這些數(shù)據(jù)并與初級模型進(jìn)行比較,對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設(shè)來進(jìn)行解釋,同時修正模型。再設(shè)計不同的干擾,重復(fù)上面的步驟,直到實驗數(shù)據(jù)與模型相一致為止。
數(shù)學(xué)建模[10,11]方法在根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)在機制對系統(tǒng)建立動力學(xué)模型,來定量描述系統(tǒng)各元素之間的相互作用,進(jìn)而預(yù)測系統(tǒng)的動態(tài)演化結(jié)果。首先選定要研究的系統(tǒng),確定描述系統(tǒng)狀態(tài)的主要變量,以及系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態(tài)變量之間的因果關(guān)系,以及變量之間的相互作用方式,建立狀態(tài)變量的動態(tài)演化模型。再利用數(shù)學(xué)工具對模型進(jìn)行求解或者定性定量分析,充分挖掘數(shù)學(xué)模型所反映系統(tǒng)的動態(tài)演化性質(zhì),給出可能的演化結(jié)果,從而對系統(tǒng)行為進(jìn)行預(yù)測。
4 當(dāng)代系統(tǒng)生物學(xué)研究熱點
基因表達(dá)、基因轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,以及系統(tǒng)出現(xiàn)疾病的機制分析等四個方面是目前系統(tǒng)生物學(xué)研究的主要陣地。
基因組醫(yī)學(xué)(genomic medicine)是以人類基因組為基礎(chǔ)的生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的革命。生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合,將人類基因組研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用到臨床實踐中,是后基因組時代最重要的研究方向之一。人類基因組計劃從完成和多種疾病相關(guān)的基因研究發(fā)現(xiàn),迅速進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)、染色體組和人類疾病基因的研究,通過單基因或復(fù)雜多基因疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感因素分析,達(dá)到揭示基因與疾病的關(guān)系之目的;遺傳背景與環(huán)境因素綜合作用對疾病發(fā)生發(fā)展的影響;為疾病的診斷、預(yù)防和治療、預(yù)后和風(fēng)險預(yù)測提供依據(jù)。基因組醫(yī)學(xué)將大大提高我們對健康和疾病狀態(tài)的分子基礎(chǔ)的認(rèn)識,增強研制有效干預(yù)方法的能力。
后基因組(post-genome)的交叉學(xué)科研究是目前生命科學(xué)研究的前沿。交叉學(xué)科是一個新的研究領(lǐng)域,范圍非常廣闊,如基因組、蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組等等,從而出現(xiàn)許多新的交叉學(xué)科。
細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)的研究是當(dāng)前細(xì)胞生命活動研究的重要課題。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)組學(xué)是功能蛋白質(zhì)組學(xué)的重要組成部分。系統(tǒng)地研究多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)間相互關(guān)系及其作用規(guī)律,細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)化,其作用模式、通路、功能機制、調(diào)控多樣化,細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數(shù)疾病中起重要作用。對細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的了解,已成為創(chuàng)新藥物、防病治病的關(guān)鍵。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)不是一門單一學(xué)科,而是多種學(xué)科,如細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)和藥理學(xué)等多學(xué)科的交叉學(xué)科。
5 現(xiàn)階段系統(tǒng)生物學(xué)存在的問題
目前的系統(tǒng)生物學(xué)研究還只是初步使用動力學(xué)建模方法來定量描述系統(tǒng)的動態(tài)演化行為,這種方法對簡單巨系統(tǒng)是適用的,但是在運用到復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)時就會表現(xiàn)出很多的局限性,有很多問題就不能解決。生物體系統(tǒng)的復(fù)雜程度超乎我們的想象,現(xiàn)階段不宜研究整個生物體系統(tǒng),可以從研究“小系統(tǒng)”(生物體中具有一定功能、相對獨立的部分,將其看成一個“系統(tǒng)”)開始,當(dāng)然如何正確地分析這個小系統(tǒng)本身也不是件易事。
5.1現(xiàn)有技術(shù)水平的限制
著眼于整體的系統(tǒng)生物學(xué)對技術(shù)、儀器的依賴性大大超過傳統(tǒng)的分子生物學(xué)。高通量、大規(guī)模的基因組及蛋白質(zhì)組等的發(fā)展都是建立于新技術(shù)、新儀器出現(xiàn)基礎(chǔ)之上。就目前的技術(shù)水平來講,距系統(tǒng)生物學(xué)所要求達(dá)到的理想水平還相差很遠(yuǎn)。由于技術(shù)發(fā)展的不均衡造成了系統(tǒng)中各個水平上的研究不均衡?;蚪M和基因表達(dá)方面的研究已經(jīng)比較成熟,而在其他水平如蛋白質(zhì)、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質(zhì)在數(shù)量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質(zhì)的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調(diào)節(jié)分子,如何加強對低豐度蛋白的高通量研究,將是對蛋白質(zhì)組應(yīng)用前景的重要保障。同樣,如何研究系統(tǒng)內(nèi)存在的非遺傳性分子即細(xì)胞中存在的成百上千的獨立的代謝底物及其他各種類型的大小分子,它們在基因表達(dá)、酶的構(gòu)象形成等方面有著重要作用。建立適當(dāng)?shù)姆椒▉硐到y(tǒng)檢測這些分子的變化是系統(tǒng)生物學(xué)能否發(fā)展的關(guān)鍵。
5.2分析水平的限制
系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了全面分析的復(fù)雜性。人類基因組計劃的實施提供了龐大的信息資源,已讓人眼花繚亂,而對于較核苷酸復(fù)雜得多的蛋白質(zhì)及代謝物等的分析將是更大的挑戰(zhàn)。如何系統(tǒng)而詳盡地為公共數(shù)據(jù)庫中的信息加上注解,對這些復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和分析將成為系統(tǒng)生物學(xué)發(fā)展的瓶頸。
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關(guān)鍵詞:教研結(jié)合;免疫學(xué);研究性教學(xué);教學(xué)相長
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)11-0143-02
免疫學(xué)是生命科學(xué)研究領(lǐng)域的一門非常重要的基礎(chǔ)學(xué)科,也是生命科學(xué)的前沿學(xué)科之一,該學(xué)科發(fā)展迅速、交互性廣、信息量大、知識更新快,已經(jīng)廣泛滲透到生物學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[1]。免疫學(xué)理論比較抽象難懂,各章節(jié)知識點前后聯(lián)系緊密,系統(tǒng)性強,并且涉及生理學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科知識。免疫學(xué)又是密切聯(lián)系實際的應(yīng)用學(xué)科,如果在授課過程中不注意調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,學(xué)生就會普遍感覺難學(xué),從而影響教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)與科學(xué)研究是高校學(xué)術(shù)、學(xué)科發(fā)展的兩翼[2]。將教師所進(jìn)行的科學(xué)研究和課堂教學(xué)結(jié)合起來,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,以科研促進(jìn)教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。筆者根據(jù)講授生物學(xué)本科專業(yè)“免疫學(xué)”課程的實際經(jīng)驗,探討教學(xué)和科研相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)對提高教學(xué)質(zhì)量的作用,探討如何強化免疫學(xué)課程教學(xué)與科研的結(jié)合,以培養(yǎng)具備科研能力的創(chuàng)新型人才。
一、精選教學(xué)內(nèi)容、適時補充最新科研成果
隨著免疫學(xué)相關(guān)科學(xué)研究的迅速發(fā)展,新興的分析方法與技術(shù)手段為免疫學(xué)教學(xué)提供了更多、更新的知識內(nèi)容,同時也使免疫學(xué)的教學(xué)內(nèi)容變得越來越抽象復(fù)雜。以往的教學(xué)內(nèi)容包括抗原、抗體、免疫系統(tǒng)、補體系統(tǒng)、主要組織相容性復(fù)合體、抗原抗體反應(yīng)、細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)、感染免疫與疫苗、超敏反應(yīng)、異常免疫應(yīng)答、免疫系統(tǒng)的進(jìn)化等內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容多,但是學(xué)時卻有限。因此,我們把握住免疫學(xué)的重難點,對教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和刪減整合,融合一些章節(jié)的知識點,做到“少而精”。如將內(nèi)容相關(guān)的抗原章節(jié)與感染免疫與疫苗章節(jié)整合,將免疫調(diào)節(jié)與免疫系統(tǒng)的進(jìn)化章節(jié)簡講,讓學(xué)生有足夠的時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。
學(xué)生學(xué)習(xí)免疫學(xué)的興趣及教學(xué)效果與教師授課的趣味性、條理性有很大關(guān)系[3]。免疫學(xué)作為一門理論和技術(shù)更新很快的學(xué)科,與其他生命和醫(yī)學(xué)學(xué)科的交叉已經(jīng)越來越廣泛和深入。教師要上好這門課,除應(yīng)具備扎實的專業(yè)知識和豐富的教學(xué)經(jīng)驗外,還應(yīng)經(jīng)常閱讀國內(nèi)外最新的科學(xué)文獻(xiàn),不斷學(xué)習(xí)相關(guān)的知識與技術(shù),并且積極從事科學(xué)研究,促進(jìn)自身綜合素質(zhì)與能力的提高。免疫學(xué)課程教學(xué)中,在強調(diào)教學(xué)重點、難點的同時,我們適時將自己的科研成果及免疫學(xué)的發(fā)展前沿融人到免疫學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中,不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容,開闊了學(xué)生的視野,而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、科研成果融入教學(xué)的實例
以講解“免疫標(biāo)記”為例,酶聯(lián)免疫吸附試驗、親和標(biāo)記的免疫分析、免疫熒光定位分析、免疫酶標(biāo)定位分析等不僅是病理診斷常用的技術(shù),也是科研工作中常用的技術(shù)手段。學(xué)生往往很難將所學(xué)知識與實際應(yīng)用相結(jié)合,不知道書本上的這些免疫標(biāo)記技術(shù)在解決實際問題和科學(xué)研究中是怎樣使用的。在此引入教師承擔(dān)和參與的科研項目中對這些實驗技術(shù)的具體應(yīng)用,采用啟發(fā)式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生理解免疫標(biāo)記有什么用,怎么用。在這一章節(jié)的教學(xué)設(shè)計中,采用筆者所在科研課題組發(fā)表的最新科研成果“東亞三角渦蟲肌球蛋白必需輕鏈與神經(jīng)再生過程中腦側(cè)枝的形成有關(guān)”[4]為案例,該科研涉及這些免疫標(biāo)記,同時還涵蓋以前學(xué)習(xí)的“生物化學(xué)”、“動物學(xué)”、“細(xì)胞生物學(xué)”和正在學(xué)習(xí)的“分子生物學(xué)”,以及后續(xù)課程“發(fā)育生物學(xué)”、“生物信息學(xué)”等課程的基礎(chǔ)理論知識和發(fā)展前沿。教師先講解小分子藥物地高辛標(biāo)記核酸探針用于核酸雜交的“親和標(biāo)記免疫分析”技術(shù)的相關(guān)知識,涉及“分子生物學(xué)”中關(guān)于核酸轉(zhuǎn)錄和核酸雜交的知識點及免疫學(xué)中抗體制備和酶標(biāo)抗體的知識點,再啟發(fā)學(xué)生理解該科研論文中采用Northern blot檢測DjElc基因在渦蟲體中是否存在的原理:首先以線性化的帶有目的基因的質(zhì)粒DNA為模板,通過體外轉(zhuǎn)錄的方法用地高辛標(biāo)記的核苷酸合成核酸探針,然后將地高辛標(biāo)記的核酸探針與轉(zhuǎn)到膜上的渦蟲RNA進(jìn)行雜交,雜交后將雜交膜與抗地高辛的酶標(biāo)抗體進(jìn)行孵育,然后加入顯色液顯色,通過顯色條帶的有無來確定渦蟲體內(nèi)DjElc基因存在的情況。再引導(dǎo)學(xué)生理解該科研中應(yīng)用地高辛標(biāo)記的核酸探針和抗地高辛的酶標(biāo)抗體通過整體原位雜交技術(shù)來檢測DjElc基因在渦蟲胚胎發(fā)育過程中的時空表達(dá)和在渦蟲再生不同階段的時空表達(dá)的原理,提問學(xué)生思考討論“渦蟲整體原位雜交后顯色的陽性信號區(qū)域為什么是目的基因在渦蟲體內(nèi)表達(dá)的區(qū)域?”“為什么通過陽性信號的多少就可以判斷目的基因表達(dá)量的多少?”
接下來啟發(fā)學(xué)生比較免疫熒光定位分析與免疫酶標(biāo)定位分析在原理和應(yīng)用等方面的異同點,再引導(dǎo)學(xué)生理解該科研論文中通過熒光素標(biāo)記的抗神經(jīng)突觸的抗體進(jìn)行熒光免疫組化來檢測渦蟲DjElc基因干擾后神經(jīng)發(fā)育情況的原理,以及筆者發(fā)表的另一科研論文“PFOS對東亞三角渦蟲HSP70蛋白及基因表達(dá)的影響”[5]中使用酶標(biāo)抗體通過蛋白免疫印跡(Western blot)檢測環(huán)境污染物全氟辛烷磺酸對渦蟲HSP70蛋白表達(dá)影響的原理,這些科研成果涉及“生物化學(xué)”中關(guān)于蛋白表達(dá)、SDS-PAGE電泳的知識點及免疫學(xué)中熒光抗體、酶標(biāo)抗體、免疫組化、Western blot等知識點,從而使學(xué)生對免疫熒光定位分析與免疫酶標(biāo)定位分析有更深刻的認(rèn)識。通過這些科研成果的介紹,通過提出問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考的教研結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué),課堂氣氛非?;钴S,師生互動性也得到加強,不僅可以加深學(xué)生理解相關(guān)免疫學(xué)理論知識和免疫學(xué)技術(shù)原理,增加學(xué)生對免疫學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,還使學(xué)生深刻理解免疫學(xué)知識在科學(xué)研究中的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和科研意識,為他們以后加入科研隊伍打下了良好基礎(chǔ)。
三、讓學(xué)生參與科研的實踐教學(xué)
科學(xué)研究是對課本內(nèi)容的拓展和延伸,它涉及的內(nèi)容比課堂上的教學(xué)內(nèi)容更深更廣[6]。筆者所在免疫學(xué)課程組成員不僅教學(xué)經(jīng)驗豐富,而且都有自己的科研項目。因此在教學(xué)過程中,我們不僅適時將自己的科研項目及成果圖片融人到免疫學(xué)課程教學(xué)中,而且還從自己的科研項目中整理出一批科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目和畢業(yè)設(shè)計題目,鼓勵和吸引對相關(guān)項目感興趣的學(xué)生積極申報,每年都有很多學(xué)生申報國家和學(xué)校的科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目,從而參與到教師的課題研究中,與課題組的研究生一起從事科學(xué)研究實驗,實現(xiàn)教學(xué)與科研的結(jié)合。學(xué)生參與科研項目,需要查閱文獻(xiàn),制訂出合理的實驗方案;需要對實驗內(nèi)容、操作步驟和時間流程等做出周密翔實的安排;需要自己準(zhǔn)備實驗所需的一切材料、器皿和試劑;需要熟練操作實驗所需的儀器設(shè)備;需要在實驗過程中互相合作;遇到問題時需要思考,需要對所學(xué)知識加以綜合運用,需要與課題組研究生和指導(dǎo)教師討論;創(chuàng)新訓(xùn)練項目結(jié)題時,需要撰寫結(jié)題報告,需要制作PPT參加項目結(jié)題答辯。因此,學(xué)生參與科研項目得到了全方面的鍛煉,不僅了解了更多的學(xué)科前沿知識,接觸到更多的科研技術(shù),加深了對理論知識的理解,而且親身感受到與免疫學(xué)相關(guān)的一些理論知識在科學(xué)研究中的應(yīng)用,激發(fā)了科研興趣和學(xué)習(xí)興趣,鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊合作精神,有利于學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)的提高。
四、結(jié)語
教研結(jié)合,并非教學(xué)與科研的簡單相加。真正的教研結(jié)合,實際上就是實現(xiàn)教學(xué)與科研的相互滲透融通:教學(xué)基于研究,教學(xué)本身也是一種研究;研究反哺教學(xué),研究過程也是師生在互動中實現(xiàn)教學(xué)相長、協(xié)同發(fā)展的過程。我們在免疫學(xué)課程教學(xué)中,積極將科研與教學(xué)有機結(jié)合,在向?qū)W生展示自己的科研項目和科研成果的同時,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)研究的思維思考問題,使學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容有更深刻的理解,培養(yǎng)了學(xué)生積極思考、自主學(xué)習(xí)、主動實踐的能力,促進(jìn)了師生之間的互動和交流,提高了教學(xué)效果;教研結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)反過來也督促了教師主動學(xué)習(xí),認(rèn)真分析教學(xué)內(nèi)容,吃透教學(xué)內(nèi)容的重難點,不斷了解學(xué)科的最新前沿動態(tài),提升自己的綜合素質(zhì)和教學(xué)水平,將課本里的基礎(chǔ)理論知識和實際應(yīng)用結(jié)合起來,融會貫通,從而形成教學(xué)與科研的良性互動。
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關(guān)鍵詞 動物生物技術(shù);課程建設(shè);教學(xué)改革
中圖分類號 G642;G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)01-0326-02
21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。生物技術(shù)是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷史中最悠久、對人類社會具有重大貢獻(xiàn)的學(xué)科之一。隨著分子生物學(xué)前沿學(xué)科的不斷進(jìn)步,生物技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。動物生物技術(shù)是一門現(xiàn)代生物科學(xué)理論和技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科,主要涉及動物基因工程、動物細(xì)胞工程、動物胚胎工程等幾大領(lǐng)域,在諸多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用,如農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)學(xué)行業(yè)等[1]。生物技術(shù)這門學(xué)科在各大高校中都占有很重要的地位,可見該門學(xué)科的重要性,因此學(xué)好生物技術(shù)這門學(xué)科對今后的就業(yè)至關(guān)重要。筆者在介紹生物技術(shù)的概念的基礎(chǔ)上,總結(jié)了動物生物技術(shù)課程的建設(shè)與改革措施,以期為學(xué)生的就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)[1]。
1 生物技術(shù)的概念
生物技術(shù)是指在現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)上,利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段和其他類科學(xué)的原理和技術(shù)來對生物體或生物原料等進(jìn)行加工或改造等,目的是生產(chǎn)出人類所需的產(chǎn)品。先進(jìn)的工程技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)。對生物體的改造是指按照人類的需要,改造或加工生物包括植物、動物、微生物等,使其能夠生產(chǎn)出對人類有利的產(chǎn)品[1-2]。
2 教學(xué)現(xiàn)狀與分析
內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)自1996年開始招生,2006年成為品牌專業(yè),經(jīng)過了16年的專業(yè)建設(shè),首先于2003級生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生中開設(shè)36學(xué)時的動物胚胎工程課程(專業(yè)選修課),隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,36學(xué)時的理論講授明顯不足,于2005級學(xué)生中更改教學(xué)大綱,內(nèi)容上增加了動物組織、細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)、基因工程技術(shù)等,理論教學(xué)增加到54學(xué)時,并增加18學(xué)時實驗教學(xué),課程性質(zhì)首次轉(zhuǎn)為專業(yè)必修課,并創(chuàng)新性地更名為動物生物技術(shù),當(dāng)時整個生物領(lǐng)域還未出現(xiàn)命名為動物生物技術(shù)的課程,直到2009年5月1日,科學(xué)出版社出版了普通高等教育十一五規(guī)劃教材《動物生物技術(shù)》,至此這一新課程有了正式出版的教材可參考。筆者調(diào)查了部分農(nóng)林院校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的主干課程,主要有11門(動物學(xué),植物學(xué),微生物學(xué),生物化學(xué),遺傳學(xué),細(xì)胞生物學(xué),分子生物學(xué),基因工程,細(xì)胞工程,發(fā)酵工程和酶工程),在調(diào)查的農(nóng)林院校中(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),西北農(nóng)林科技大學(xué),山東農(nóng)業(yè)大學(xué),湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),東北林業(yè)大學(xué),青島農(nóng)業(yè)大學(xué),江西農(nóng)業(yè)大學(xué),福建農(nóng)業(yè)大學(xué),華中農(nóng)業(yè)大學(xué),華南農(nóng)業(yè)大學(xué),云南農(nóng)業(yè)大學(xué)),都開設(shè)《細(xì)胞工程》課程,目前只有內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)與《細(xì)胞工程》相近課程《動物生物技術(shù)》和《植物生物技術(shù)》課程。
3 動物生物技術(shù)課程建設(shè)與改革
3.1 教學(xué)思想與目標(biāo)改革
落實科學(xué)發(fā)展觀,逐步樹立“以學(xué)生為中心”、“一切為了學(xué)生”的意識。教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念[3],正確處理傳授知識與提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)系,使學(xué)生在學(xué)習(xí)一些課程基礎(chǔ)知識的情況下,掌握一種主動學(xué)習(xí)課程相關(guān)知識的能力,成為富有知識和具有學(xué)習(xí)知識能力的復(fù)合型人才。
3.2 師資隊伍建設(shè)
組建教學(xué)團(tuán)隊,將教學(xué)內(nèi)容分為不同的教學(xué)模塊,打破傳統(tǒng)的一人一課的教學(xué)模式,每一模塊由具有相應(yīng)專業(yè)背景的教師承擔(dān),業(yè)務(wù)上要精益求精,力爭緊跟各教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科前沿。定期開展教學(xué)研討,督導(dǎo)組專家聽課、評課,同時不定期開展自評和互評及學(xué)生評教,以促進(jìn)整體教學(xué)水平的提高。
3.3 教材建設(shè)與改革
根據(jù)調(diào)研,筆者選用了科學(xué)出版社出版的普通高等教育十一五規(guī)劃教材――蔣思文教授主編的《動物生物技術(shù)》作為教材,該書比較全面系統(tǒng)地介紹了動物生物技術(shù)的概況、基本原理、技術(shù)方法和最新發(fā)展。同時,由于課時的限制,在教學(xué)過程中,不可能做到面面俱到,且課程知識更新速度較快,一些最新熱點在教材中沒有體現(xiàn)的,自行編寫部分講義,以文本形式拷貝給學(xué)生,并推薦其閱讀中外文的優(yōu)秀參考書。
3.4 課程內(nèi)容改革
動物生物技術(shù)屬于多學(xué)科交叉課程,也是各國科研工作者研究的熱點領(lǐng)域,大量的研究成果層出不窮,也在不斷地更新和充實著這一新興學(xué)科的知識。無論是教師的教,還是學(xué)生的學(xué)都具有一定的難度,這就要求在授課內(nèi)容的選擇上,既要注意授課內(nèi)容的完整性,又要保證實用性和先進(jìn)性,同時做好與其他課程交叉內(nèi)容的增、減和銜接。在課程內(nèi)容上,首先介紹緒論,動物胚胎工程技術(shù)概述,體外受精,胚胎移植,性別控制,胚胎分割,嵌合體;其次,介紹分子生物學(xué)及基因工程基礎(chǔ);最后重點介紹細(xì)胞核移植技術(shù)、干細(xì)胞技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動物生物反應(yīng)器、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),動物細(xì)胞融合技術(shù),雜交瘤技術(shù)和單克隆抗體技術(shù)。通過精心的安排,使學(xué)生能在有限的時間內(nèi),全面系統(tǒng)地了解動物生物技術(shù)課程體系的基本內(nèi)容。
3.5 教學(xué)方法改革
3.5.1 利用重大科研成果,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高其學(xué)習(xí)的主動性。如美國科學(xué)家馬里奧?卡佩基、奧利弗?史密斯和英國科學(xué)家馬丁?埃文斯,利用“基因靶向”技術(shù)讓小鼠體內(nèi)的特定基因失去活性,培養(yǎng)出研究價值極高的“基因敲除”小鼠,為人類遺傳病研究提供了藥物試驗的動物模型。有了這些動物模型后,人類就能更有效地找到治療各種遺傳病的新療法,徹底攻克遺傳病就為時不遠(yuǎn)了,這一成果使得他們一起獲得2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。羅伯特?杰弗里?愛德華茲爵士,英國生理學(xué)家,生殖醫(yī)學(xué)的先驅(qū)者,因創(chuàng)建了“體外受精技術(shù)”,被授予2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。一門課程的講授,不但要使學(xué)生掌握和了解課程相關(guān)的一些基礎(chǔ)知識,更重要的是要教會學(xué)生如何通過有效途徑盡可能的獲取更多的、更豐富的相關(guān)知識,特別是對于像動物生物技術(shù)這樣一門新興的學(xué)科領(lǐng)域,許多知識都處于動態(tài)更新和完善的過程中[1]。
3.5.2 跟蹤學(xué)科科研動態(tài),開拓學(xué)生視野,培養(yǎng)創(chuàng)新思維。本科生的課堂教學(xué)過程不僅僅是傳授書本知識,更重要的是啟發(fā)學(xué)生的開拓性思維能力和創(chuàng)新意識,培養(yǎng)和提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[3-5]。因此,在應(yīng)用范圍廣、知識更新快的動物生物技術(shù)教學(xué)過程中,介紹學(xué)科研究的新動態(tài)和新進(jìn)展,有意識地拓寬學(xué)生視野,打開學(xué)生思路,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維是十分必要的。例如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cell,IPS cell),由日本的2位科學(xué)家于2006年發(fā)表于世界頂級雜志《Cell》上。通俗地講,就是通過某種方法,把高度分化的成體細(xì)胞去分化,使之成為多能干細(xì)胞,重新獲得分化成多種細(xì)胞的能力。IPS技術(shù)是干細(xì)胞研究領(lǐng)域的一項重大突破,它回避了歷來已久的倫理爭議,解決了干細(xì)胞移植醫(yī)學(xué)上的免疫排斥問題,使干細(xì)胞向臨床應(yīng)用又邁進(jìn)了一大步,該成果的研究者獲得了2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。隨著IPS技術(shù)的不斷發(fā)展以及技術(shù)水平的不斷更新,它在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢也已日趨明顯[6]。
3.5.3 創(chuàng)新教學(xué)形式,提高教學(xué)效果。在課堂教學(xué)過程中,要認(rèn)真傾聽學(xué)生意見,像朋友一樣對待學(xué)生,拉進(jìn)教師與學(xué)生的距離,讓學(xué)生感受課堂文化,使其融入其中,積極思考,成為課堂的主體。同時可適當(dāng)增加專題討論會,通過學(xué)生準(zhǔn)備ppt演講等形式,一改以往整節(jié)課教師講、學(xué)生記,缺乏溝通的模式,使學(xué)生處于主動學(xué)習(xí)的狀態(tài)[7]。
3.5.4 優(yōu)化多媒體教學(xué),引入現(xiàn)代信息技術(shù)。利用有限的課時,著重講授課程的重點、難點、關(guān)鍵點、知識點間的聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生自覺地去思考,對于容易掌握的部分課程內(nèi)容可安排學(xué)生自學(xué)。利用計算機和Internet等手段,從國外引進(jìn)和下載原版圖書和動感圖像,進(jìn)行多媒體教學(xué),可以有效提高教學(xué)組織效率,充實教學(xué)內(nèi)容。不僅可以多層次、多角度地向?qū)W生提供豐富多彩的教學(xué)信息,還可以提供更加生動形象的人機交互界面,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[8]。例如,細(xì)胞融合,精卵受精,細(xì)胞核移植等內(nèi)容。在多媒體教學(xué)中,堅持適度運用原則和有機結(jié)合原則,留出足夠的時間給學(xué)生理解、思考,且結(jié)合使用板書、實物等各種教學(xué)媒體,取長補短,將教學(xué)內(nèi)容化繁為簡,增強教學(xué)的生動性和創(chuàng)造性,使學(xué)生喜歡學(xué)習(xí)[2]。
3.6 考核方法改革
首先,改變以往的考核方法,將重視課本上的知識轉(zhuǎn)變成重視實踐、將重視成績轉(zhuǎn)變成重視課堂教學(xué),今后不以單一的考試成績?yōu)榭偝煽儯由弦欢ū壤膶嵺`考核成績,讓教師、學(xué)生都能重視實踐;其次,增減考核方式的多樣性,以平時成績、實驗成績、期中成績和期末考試等作為綜合考查學(xué)生學(xué)習(xí)成績的考核體系,即20%平時成績、20%實驗成績、20%期中成績和40%期末成績[9]。
4 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,動物生物技術(shù)方面的研究也會更加深入,因此各個高校要建設(shè)好動物生物技術(shù)專業(yè)已迫在眉睫。課程組立足于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院自身特色,通過分析生物工程、生物技術(shù)、制藥工程3個專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系,準(zhǔn)確把握動物生物技術(shù)課程的教學(xué)地位,注重該門課程特點,圍繞課程內(nèi)容,加強教學(xué)建設(shè),創(chuàng)新教學(xué)形式及考核體系,逐步完善優(yōu)化動物生物技術(shù)多媒體教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量,達(dá)到人才培養(yǎng)的目的和要求[10]。
5 參考文獻(xiàn)
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