前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的分子生物學(xué)的未來主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué);農(nóng)學(xué)學(xué)科;分子育種
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)16-0201-02
分子生物學(xué)是21世紀(jì)最具創(chuàng)新性和活力的學(xué)科,它主要講授生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和最新研究進(jìn)展,如:核酸、RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的表達(dá)與調(diào)控、轉(zhuǎn)基因等[1]。通過本課程的學(xué)習(xí),可以促使農(nóng)科學(xué)生從分子水平上認(rèn)知生命現(xiàn)象的本質(zhì),增強(qiáng)同學(xué)們探索生命現(xiàn)象本質(zhì)的興趣。更為重要的是,本課程能讓同學(xué)們掌握現(xiàn)代分子生物學(xué)的基本理論和技術(shù),為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。生物技術(shù)是推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向前發(fā)展的重要引擎,掌握基本的生物學(xué)理論和技術(shù)能促進(jìn)農(nóng)科學(xué)生的就業(yè),并為他們將來從事生命科學(xué)的相關(guān)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí),我們也應(yīng)該看到,分子生物學(xué)在實(shí)際的教學(xué)過程中存在眾多的問題,如基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)量大、新知識(shí)涌現(xiàn)快、課時(shí)嚴(yán)重不足等,以上種種問題直接導(dǎo)致分子生物學(xué)的教學(xué)工作困難重重。僅憑借傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法已經(jīng)很難適應(yīng)市場對(duì)新時(shí)代畢業(yè)生的要求,教學(xué)改革勢在必行[2]。本文將結(jié)合本人學(xué)習(xí)和教授分子生物學(xué)中的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn),對(duì)如何提高和改進(jìn)分子生物學(xué)的教學(xué)工作提出以下四方面的觀點(diǎn)。
一、優(yōu)化章節(jié)教學(xué)內(nèi)容、突出基礎(chǔ)性
傳統(tǒng)的分子生物學(xué)課本通常會(huì)包括:核酸結(jié)構(gòu)與功能、DNA到RNA、mRNA到蛋白質(zhì)、分子生物學(xué)研究技術(shù)和方法、原核基因的表達(dá)調(diào)控、真核基因的表達(dá)調(diào)控、疾病與人類健康、基因與發(fā)育、基因組與比較基因組學(xué)等章節(jié)。要想在32個(gè)課堂教學(xué)的學(xué)時(shí)內(nèi)完成這些內(nèi)容的教學(xué),幾乎是不可能的,即使能夠講完這些章節(jié),上課效果也會(huì)大打折扣,因此需要對(duì)全部講授內(nèi)容進(jìn)行有目的精簡和優(yōu)化。
《生物化學(xué)》和《遺傳學(xué)》也是農(nóng)科本科生的必修課程,且這兩門課程與《分子生物學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容有交叉,例如核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)等。因此在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講授《分子生物學(xué)》課時(shí),就需要根據(jù)農(nóng)學(xué)專業(yè)的前修課程,進(jìn)行相關(guān)調(diào)整和整合。根據(jù)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和重要性,將全部內(nèi)容整合成如下章節(jié):核酸的結(jié)構(gòu)與功能、DNA的表達(dá)與調(diào)控、RNA的翻g與調(diào)控、基因組與比較基因組學(xué)。其中“核酸的結(jié)構(gòu)與功能”在《生物化學(xué)》課程中有大量講解,因此,此章節(jié)可以降低為6個(gè)學(xué)時(shí);“DNA的表達(dá)與調(diào)控”章節(jié)的內(nèi)容涉及mRNA水平上的調(diào)控、真核生物的表達(dá)調(diào)控、原核生物的表達(dá)調(diào)控等內(nèi)容,內(nèi)容較多,涉及基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)較多,對(duì)后續(xù)專業(yè)課和學(xué)生繼續(xù)深造有較大影響,應(yīng)分配12個(gè)學(xué)時(shí);“RNA的翻譯與調(diào)控”涉及mRNA的翻譯過程、翻譯過程調(diào)控機(jī)理、原核生物和真核生物的翻譯調(diào)控,本章節(jié)也是本課程的重要章節(jié),對(duì)后續(xù)專業(yè)課和繼續(xù)深造有較大影響,涉及較多前沿知識(shí)點(diǎn),應(yīng)分配10個(gè)學(xué)時(shí);“基因組與比較基因組學(xué)”涉及測序等現(xiàn)代技術(shù),是大多數(shù)同學(xué)們從未涉及到的知識(shí),起到承前啟后的作用,所以應(yīng)選取此章節(jié)進(jìn)行講解,并分配4個(gè)學(xué)時(shí)。
二、合理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、突出實(shí)用性
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則是:突出基礎(chǔ)性、與課堂知識(shí)的關(guān)聯(lián)性、不同實(shí)驗(yàn)間的連續(xù)性,最重要的是要有實(shí)用性,且是目前農(nóng)學(xué)專業(yè)研究生所用的主流實(shí)驗(yàn)技術(shù)。只有實(shí)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)才能滿足農(nóng)學(xué)本科畢業(yè)生將來的工作和進(jìn)一步深造的需求,只有基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)才能加深同學(xué)們對(duì)于基礎(chǔ)理論的理解,并為他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供技術(shù)支撐。基于以上原則,我們設(shè)計(jì)了以下分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配:重組質(zhì)粒的構(gòu)建(2學(xué)時(shí))、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化(3學(xué)時(shí))、大腸桿菌培養(yǎng)(2學(xué)時(shí))、質(zhì)粒提?。?學(xué)時(shí))、質(zhì)粒酶切(2學(xué)時(shí))、目的基因的瓊脂糖分離(3學(xué)時(shí))、分離目的基因的處理及測序(2學(xué)時(shí))。這個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)包括了生物工程的質(zhì)粒重組、轉(zhuǎn)化、菌培養(yǎng)、質(zhì)粒提取、酶切、電泳、測序,基本涵蓋了分子生物學(xué)知識(shí)獲取的全部重要實(shí)驗(yàn)和分析技術(shù),有助于加深同學(xué)們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解,并為同學(xué)們的自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
三、應(yīng)用微信、QQ等社交軟件傳授知識(shí)、突出趣味性
同學(xué)們都是新世紀(jì)成長起來的年輕人,對(duì)待新鮮事物容易接受,因此能否借助現(xiàn)代社交軟件(如微信、QQ等)傳授知識(shí),是能否真正將知識(shí)灌輸給同學(xué)們的關(guān)鍵?!拔⑿拧焙汀癚Q”軟件是目前中國最流行的社交軟件,而智能手機(jī)的普及推動(dòng)了利用這些軟件進(jìn)行信息交流的全天候化。教授一門課程時(shí)要求全體同學(xué)們加為“微信”和“QQ”好友,然后就可以利用“微信”里的“朋友圈”和“QQ”里的“好友動(dòng)態(tài)”全天候的給同學(xué)們灌輸知識(shí)。
當(dāng)然利用社交軟件灌輸知識(shí)不能采取和課堂授課同樣的內(nèi)容,只有的信息有“趣味性”,才能引起同學(xué)們的興趣,才最終起到輔助課堂教學(xué)并推動(dòng)本門課程學(xué)習(xí)的目的。例如轉(zhuǎn)發(fā)以下話題:“一個(gè)細(xì)胞引發(fā)的慘劇(2016-07-26,丁香園)”;“紅杏出墻――肥胖易感基因FTO的家丑(2014-03-14,丁香園)”;“清華大學(xué)一實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸,博士后不幸死亡(2015-12-18,澎湃新聞)”警醒同學(xué)們的安全意識(shí)。
四、結(jié)合就業(yè)市場需求、突出前瞻性
農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生未來的工作去向主要有以下幾種:(1)考研;(2)本專業(yè)企事業(yè)單位;(3)本專業(yè)私人企業(yè);(4)非本專業(yè)工作。對(duì)于從事本專業(yè)工作的同學(xué),《分子生物學(xué)》的學(xué)習(xí)可能幫助他們考研和更快的開展相關(guān)工作;對(duì)于從事非本專業(yè)工作的同學(xué),本課程的學(xué)習(xí)能拓寬他們的視野和眼界。因此,農(nóng)學(xué)本科專業(yè)的《分子生物學(xué)》教學(xué)應(yīng)立足于本專業(yè)未來的就業(yè)市場,而必須區(qū)別于其他專業(yè)的課程內(nèi)容,并且突出前瞻性。
總之,《分子生物學(xué)》是高等學(xué)校農(nóng)學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)性課程,是很多后續(xù)課程的基石,授課效果的好壞對(duì)農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生后續(xù)的發(fā)展至關(guān)重要。因此,我們在該課程的教授過程中,要不斷探索和總結(jié),以授課內(nèi)容能否適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和需求為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不斷優(yōu)化、實(shí)用性建設(shè)、新傳授方法應(yīng)用及接近市場需求,能培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)、能快速適應(yīng)社會(huì)需求的新世紀(jì)人才。我將始終以“生以求知為樂,師以從教為榮”[3]作為自己的座右銘,時(shí)刻“自省吾身”并不斷學(xué)習(xí)和求索,在高等教育的舞臺(tái)上散發(fā)出自身的光芒。
參考文獻(xiàn):
[1]朱玉賢.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].第4版.北京:高等教育出版社,2012.
關(guān)鍵詞:五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè);醫(yī)學(xué)分子生物學(xué);教學(xué)改革;PBL教學(xué)模式
醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)是從分子水平上研究人體在正常和疾病狀態(tài)下的生命活動(dòng)規(guī)律,從分子水平開展人類疾病的預(yù)防、診斷和治療研究的一門科學(xué)[1]。五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生是未來臨床醫(yī)生的主力軍,疾病預(yù)防、診斷和治療技術(shù)的更新也要求他們必須與時(shí)俱進(jìn)。我校將醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)設(shè)置為五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,但是考慮到臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重,因此學(xué)時(shí)設(shè)置較少。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)理論課較為抽象,難于理解,學(xué)生學(xué)起來吃力,老師教起來費(fèi)力。為了更好地提高教學(xué)質(zhì)量[2,3],根據(jù)五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合我校實(shí)際情況,我們對(duì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)改革,探索和實(shí)踐了PBL教學(xué)模式。
1在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式的必要性
21世紀(jì)以來,醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)發(fā)展迅猛,各種新技術(shù)、新手段層出不窮,與其他學(xué)科的交叉和滲透越來越廣泛和深入。面對(duì)新形勢、新技術(shù),高等學(xué)校如何適應(yīng)這種快速發(fā)展的新局面?如何改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式?如何及時(shí)將這些新知識(shí)、新技術(shù)融入到具體教學(xué)中?對(duì)于從事該學(xué)科教學(xué)的高等教育工作者而言,是一個(gè)不得不面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)課程內(nèi)容抽象繁雜、不易理解,尤其是其中涉及到較多的分子生物學(xué)技術(shù)內(nèi)容,對(duì)于學(xué)時(shí)有限的五年制醫(yī)學(xué)生而言,理解掌握難度更大,很難在有限的課堂教學(xué)中將該學(xué)科的經(jīng)典知識(shí)內(nèi)容與最新進(jìn)展全部涉及。在此情況下,如果沿用傳統(tǒng)的課堂式教學(xué)模式,學(xué)生很容易因?qū)W習(xí)內(nèi)容枯燥乏味、知識(shí)點(diǎn)繁雜難記而產(chǎn)生厭學(xué)心理,甚至喪失對(duì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。由此可見,探索一套行之有效的醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)模式非常必要。PBL(Problem-BasedLearning)教學(xué)法,最早于1969年由加拿大McMaster大學(xué)創(chuàng)立,同年引入高等醫(yī)學(xué)教育,并很快在全球廣泛運(yùn)用。它的宗旨是“提出問題,學(xué)生為主體,小組討論形式,解決問題”。課堂上教師以輔導(dǎo)為主,學(xué)生為主體,學(xué)生圍繞某一醫(yī)學(xué)專題或具體病例的診治等問題進(jìn)行討論研究。教師的作用是提出論題、聽取學(xué)生上臺(tái)報(bào)告、組織學(xué)生討論、指出學(xué)生知識(shí)體系中的問題,引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn),以此達(dá)到解決問題的目的[4-6]。實(shí)踐證明,PBL教學(xué)法有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有效彌補(bǔ)課程安排少、教學(xué)手段單一、學(xué)生參與度不夠等問題,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,提高學(xué)生獨(dú)立分析問題與解決問題的能力[7,8]。學(xué)生通過PBL法,在自主學(xué)習(xí)過程中可以廣泛地涉獵學(xué)生自己感興趣的、薄弱的知識(shí)環(huán)節(jié),做到有的放矢,因材施教,同時(shí)不受學(xué)時(shí)的限制,能迅速提高自己獲取新知識(shí)的能力。
2PBL教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)中的實(shí)施方法
2013年,我們在《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)》國家精品資源共享課程立項(xiàng)的基礎(chǔ)上,在五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)中開始采用PBL教學(xué)模式。具體實(shí)施如下:
2.1PBL教學(xué)的開展形式
在開始PBL教學(xué)前,教師會(huì)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,尤其是教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)計(jì)討論專題,提前發(fā)給學(xué)生,并做必要的說明與解釋,給學(xué)生充足的時(shí)間做好準(zhǔn)備,如收集資料、自主學(xué)習(xí)、制作課件、小組討論、教師指導(dǎo)等,通過這些環(huán)節(jié)確保課堂教學(xué)中學(xué)生演講、小組討論與教師指導(dǎo)的有效性。在課堂教學(xué)中,將學(xué)生分成10~15人一組,推選組長一名,配指導(dǎo)老師一名。學(xué)生可充分利用學(xué)校圖書館和互聯(lián)網(wǎng)等資源,針對(duì)性地搜尋資料,做好討論準(zhǔn)備。討論課共分為四次,每次兩個(gè)學(xué)時(shí)。每位同學(xué)查找資料和準(zhǔn)備每個(gè)討論題的PPT課件,課件由任課教師認(rèn)真審核、評(píng)點(diǎn)。根據(jù)學(xué)生的PPT情況,任課教師安排一位或幾位同學(xué)主講每個(gè)討論題,時(shí)間為25min左右,然后進(jìn)行10min的小組討論,最后10min由老師總結(jié)。
2.2PBL教學(xué)的討論內(nèi)容設(shè)置
PBL教學(xué)討論的內(nèi)容主要針對(duì)教學(xué)中重難點(diǎn)問題的展開和本學(xué)科熱點(diǎn)問題的追蹤。在此過程中,教師起組織者、引導(dǎo)者的作用,學(xué)生通過獨(dú)立選取和組織討論的內(nèi)容,用集中討論的形式解決課程學(xué)習(xí)中存在的疑惑,了解學(xué)科領(lǐng)域的最新進(jìn)展??紤]到課程內(nèi)容涉及到較多的分子生物學(xué)技術(shù)內(nèi)容,加上學(xué)時(shí)有限,難于理解,因此PBL教學(xué)學(xué)時(shí)設(shè)置為占總學(xué)時(shí)的三分之一,內(nèi)容設(shè)置上側(cè)重強(qiáng)調(diào)分子生物學(xué)技術(shù)的原理設(shè)計(jì)及應(yīng)用。如:DNA測序技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用;遺傳病的基因診斷;腫瘤基因治療的基本策略和常用方法;根據(jù)基因克隆技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,在大腸埃希菌中表達(dá)已知目的基因的cDNA序列。通過學(xué)習(xí)和討論分子生物學(xué)領(lǐng)域中理論與實(shí)踐相結(jié)合的內(nèi)容,有助于提高理論教學(xué)效果,提升學(xué)生的科研設(shè)計(jì)能力,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程和科研訓(xùn)練做好準(zhǔn)備。2.3PBL教學(xué)的考核形式PBL教學(xué)中討論課成績由三部分組成:課件制作(占35%)、宣講狀態(tài)(占35%)和討論環(huán)節(jié)(占30%)。討論課成績?yōu)槠綍r(shí)成績,占總成績的30%。課件制作的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):內(nèi)容正確,重點(diǎn)突出,圖文規(guī)范,運(yùn)用圖片、音頻、視頻、動(dòng)畫等多種形式,吸引力強(qiáng)。宣講狀態(tài)的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):準(zhǔn)備充分,內(nèi)容嫻熟,表述清晰,條理分明。討論環(huán)節(jié)的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):主動(dòng)思考,積極參與,提問富有啟發(fā),回答問題中肯。
3在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)中實(shí)施PBL教學(xué)模式的效果評(píng)價(jià)
為了驗(yàn)證PBL教學(xué)模式的實(shí)際效果,我們隨機(jī)抽取四個(gè)班進(jìn)行了問卷調(diào)查。問卷調(diào)查以無記名方式進(jìn)行,共調(diào)查了150名學(xué)生,問卷回收率100%,結(jié)果(見表1)顯示,PBL教學(xué)模式廣泛被學(xué)生接受,被調(diào)查學(xué)生一致認(rèn)為該模式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如討論DNA測序技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用時(shí),素材從好萊塢紅星安吉麗娜-朱莉通過基因測序后接受預(yù)防性雙切除術(shù)以降低罹癌風(fēng)險(xiǎn),到世界首批全基因組測序試管嬰兒在中信湘雅誕生。讓原本在學(xué)生心中“高大上”的醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)技術(shù)更貼近我們的生活,讓他們發(fā)現(xiàn)原來這些技術(shù)與生活息息相關(guān)。在討論另一主題遺傳病的基因診斷時(shí),除采用經(jīng)典的血紅蛋白疾病為例,同時(shí)結(jié)合我校醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一些遺傳疾病診斷的實(shí)際案例,啟發(fā)學(xué)生采用經(jīng)典和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)不同疾病診斷的方法。不僅讓學(xué)生對(duì)這些技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用有了直接的了解,更加深了學(xué)生對(duì)這些技術(shù)原理的求知欲,并產(chǎn)生了進(jìn)入相關(guān)研究領(lǐng)域進(jìn)行科研訓(xùn)練的濃厚興趣。從調(diào)查中看,超過84%的學(xué)生體會(huì)到了這種討論可提高學(xué)習(xí)的積極性。90%以上的學(xué)生認(rèn)為PBL有利于提高學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立分析解決問題的能力。在進(jìn)行小組討論的過程中,老師起到了引導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生開放性思考問題,激發(fā)他們的創(chuàng)新思維,充分肯定他們思考的新角度,提高他們討論的積極性。學(xué)生分工合作,查詢資料和制作課件,然后統(tǒng)一討論,通過自學(xué)和查資料對(duì)問題進(jìn)行解答。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),通過這種模式的學(xué)習(xí)后學(xué)生對(duì)于解答問題的積極性明顯提高,分析和解決問題的能力也明顯增強(qiáng)。不過,很多學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式花費(fèi)了過多時(shí)間,擠占了其他學(xué)科的時(shí)間。此外,一些學(xué)生還對(duì)改進(jìn)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)PBL教學(xué)模式的運(yùn)用提出了許多中肯的意見和建議,如查閱資料較費(fèi)時(shí),易產(chǎn)生懈怠和依賴?yán)蠋熆偨Y(jié)的情況;各學(xué)生間能力不一,有些學(xué)生容易脫節(jié)等,對(duì)本課程今后的教學(xué)具有重要的參考和鑒戒作用。
4對(duì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)PBL教學(xué)模式的思考
根據(jù)學(xué)生反饋結(jié)果,我們認(rèn)為在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式是有效的,對(duì)學(xué)生的“自主學(xué)習(xí)、協(xié)作、溝通、創(chuàng)新”等能力培養(yǎng)方面效果顯著。但我們也應(yīng)該看到,PBL教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)應(yīng)用中也存在不少問題:首先由于醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)課程教學(xué)大綱和課程本身性質(zhì)的限制,討論專題內(nèi)容的選取和設(shè)計(jì)有一定的難度:如果討論題目過大,太注重分子生物學(xué)的前沿進(jìn)展,就容易流于抽象,只能泛泛而談,不利于學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)和理解學(xué)習(xí)內(nèi)容;如果討論題目過分強(qiáng)調(diào)與實(shí)踐結(jié)合,又容易產(chǎn)生偏離,對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的重點(diǎn)難點(diǎn)掌握無法把握。因此,如何體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的前沿性同時(shí)又兼顧基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué),是我們在課堂教學(xué)中必須要平衡的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。其次,在PBL教學(xué)模式中,教師職能從過去在課堂上對(duì)知識(shí)進(jìn)行講解和詮釋轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和總結(jié)校正。這一過程實(shí)施對(duì)教師提出了很高的要求,不但要求教師掌握本專業(yè)學(xué)科知識(shí),而且要有相關(guān)學(xué)科的知識(shí),在滿足這一要求的過程中也可以促進(jìn)教師知識(shí)面的進(jìn)一步拓寬;要求教師不斷學(xué)習(xí)和更新知識(shí)結(jié)構(gòu),將學(xué)科前沿知識(shí)與經(jīng)典知識(shí)結(jié)合;PBL教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生建立個(gè)性化的學(xué)習(xí)方法和思維方式,而且能激勵(lì)教師在教學(xué)中不斷探索新的教學(xué)方法。第三,因?yàn)镻BL教學(xué)模式要求學(xué)生自主學(xué)習(xí),學(xué)生需要根據(jù)教師提出的問題進(jìn)行分析,查閱大量的資料,整理所得到的結(jié)果。在此過程中,很多學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生新的問題,需要進(jìn)一步分析解決,這就要求要有足夠的時(shí)間供學(xué)生自主支配。但是因?yàn)獒t(yī)學(xué)生課程較多,很難保證有充分的時(shí)間做準(zhǔn)備。這方面可以通過老師指導(dǎo),在不影響學(xué)生發(fā)散思維的前提下縮小討論范圍。也可以進(jìn)一步研究更合適的解決途徑。第四,學(xué)生自主學(xué)習(xí)需要足夠的資料進(jìn)行查閱,且開設(shè)小班討論需要足夠的多媒體教室,因此這一教學(xué)模式的開展還需要得到學(xué)校和學(xué)院相關(guān)部門的大力支持。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué) 教學(xué)過程 解決對(duì)策
中圖分類號(hào):G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)06(a)-0110-02
雙語教學(xué)是我國高等教育與國際接軌、培養(yǎng)具有國際競爭力人才的必然要求,也是當(dāng)前教學(xué)改革和教學(xué)研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。教育要面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來,為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和科技發(fā)展的挑戰(zhàn),推進(jìn)我國高等教育的發(fā)展,提高學(xué)生外語應(yīng)用能力,教育部在2001年頒布的(《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見)(教高[2001]4號(hào))[1]中的第八條專門談到了在高等學(xué)校推進(jìn)雙語教學(xué),該文件指出:“本科教育要?jiǎng)?chuàng)造條件使用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)。對(duì)高新技術(shù)領(lǐng)域的生物技術(shù)、信息技術(shù)等專業(yè),以及為適應(yīng)我國加入WTO后需要的金融、法律等專業(yè),更要先行一步?!贝送?,在教育部(《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》(教高[2005]1號(hào))文件中,再次強(qiáng)調(diào)雙語教學(xué)的重要性[2]。
作為生命科學(xué)的一個(gè)重要組成部分,分子生物學(xué)是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其重要性和規(guī)律性的科學(xué),是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘,由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科[3-5]。近年來,分子生物學(xué)領(lǐng)域的突飛猛進(jìn),新技術(shù)、新理論層出不窮,給分子生物學(xué)的教學(xué)帶來了極大的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。為了使學(xué)生能夠更加及時(shí)了解快速發(fā)展的分子生物學(xué)理論知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技術(shù),培養(yǎng)更具國際競爭力的高素質(zhì)人才,江蘇科技大學(xué)從2008年起對(duì)分子生物學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了雙語教學(xué)模式的探索。在本課程的教學(xué)實(shí)踐中我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),積極創(chuàng)新,該文主要介紹我們在雙語教學(xué)實(shí)踐中遇到的主要問題,和對(duì)這些問題解決辦法的幾點(diǎn)思考。
1 雙語教學(xué)目前存在的問題
1.1 教材的選擇問題
分子生物學(xué)課堂教學(xué)既應(yīng)包括經(jīng)典內(nèi)容,又應(yīng)增補(bǔ)生命科學(xué)的新技術(shù)、新進(jìn)展,尤其是人類基因組計(jì)劃的完成和后基因組時(shí)代的到來,該領(lǐng)域呈現(xiàn)日新月異的變化,因此,在教學(xué)選擇上需要著眼于21世紀(jì)生命科學(xué)的重大學(xué)科方向和領(lǐng)域,注重本學(xué)科出現(xiàn)的重大理論和應(yīng)用問題,充分反映生命科學(xué)最新進(jìn)展和成就。此外教材的選擇還要兼顧雙語教學(xué)的需要。目前國內(nèi)有很多部優(yōu)秀的英文原版教材,如《分子生物學(xué)精要速覽系列》[6]。該書脈絡(luò)清晰,內(nèi)容詳實(shí),但是對(duì)于本科三年級(jí)學(xué)生來說,閱讀全英文教材仍感吃力,尤其對(duì)一些復(fù)雜機(jī)制、機(jī)理的理解存在一定困難。該教材由中國科學(xué)出版社出版的配套中文翻譯版,但是同時(shí)購買兩本教材增加了學(xué)生負(fù)擔(dān),并給課堂教學(xué)帶來不便。
1.2 學(xué)生英語水平參差不齊,雙語比例難把握
本課程授課對(duì)象是生物技術(shù)專業(yè)本科大三學(xué)生,學(xué)生英語水平參差不齊的問題較為突出。教學(xué)過程中,如果英文講授比例偏大,學(xué)生則經(jīng)常反應(yīng)專業(yè)英語詞匯量不夠、聽力水平不高,所以對(duì)于很多復(fù)雜知識(shí)點(diǎn)難免會(huì)一知半解。如果課堂上教師增加中文解釋說明,一方面教學(xué)時(shí)間緊張,另一方面影響雙語教學(xué)的效果,教學(xué)目標(biāo)也得不到徹底的貫徹執(zhí)行。
1.3 雙語教學(xué)影響學(xué)生對(duì)互動(dòng)式教學(xué)的參與
互動(dòng)式教學(xué)是一種廣泛采用的,旨在通過營造多邊互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境,在教學(xué)雙方平等交流探討的過程中,達(dá)到不同觀點(diǎn)碰撞交融,進(jìn)而激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性和探索性,達(dá)成提高教學(xué)效果的一種教學(xué)方式。但是雙語教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn),由于英語水平尤其是口語水平的限制,一部分同學(xué)不敢開口,放棄了和老師之間互動(dòng)。老師“唱獨(dú)角戲”的場面時(shí)有發(fā)生,達(dá)不到互動(dòng)式教學(xué)的教學(xué)效果。雙語教學(xué)中如何提高師生間的互動(dòng),是一個(gè)值得思考的問題。
2 對(duì)解決分子生物學(xué)雙語教學(xué)中諸多問題的思考
2.1 對(duì)教材選擇的思考
英漢對(duì)照的分子生物學(xué)教材是最適合本科生使用的雙語教學(xué)教材。目前本課程正在使用的教材是化學(xué)工業(yè)出版社的《英漢對(duì)照分子生物學(xué)導(dǎo)論》[7],教材為中英文對(duì)照教材,配有CD碟片,此教材知識(shí)難度適中、用語地道、簡潔明了,圖片生動(dòng)易懂,十分適合大三年級(jí)學(xué)生使用。教師可以引導(dǎo)學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時(shí),先盡力閱讀英文部分,遇到理解困難后可直接查閱相應(yīng)的中文對(duì)照部分。課堂教學(xué)中教師用英語講授過程中,如果學(xué)生出現(xiàn)聽不懂的詞匯,也可迅速在書中找到中文參考,幫助理解。使用中英文對(duì)照教材,既可以讓學(xué)生沉浸式的體驗(yàn)英文的原版教材魅力,增加專業(yè)英語詞匯量,又不會(huì)因?yàn)橛⑽乃降南拗朴绊憣?duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解。但在教學(xué)實(shí)踐中我們也發(fā)現(xiàn)該教材在使用中的一些問題:(1)有些重要知識(shí)點(diǎn)闡述過于簡單,使得學(xué)生理解有些困難;(2)知識(shí)點(diǎn)涵蓋面較窄;(3)此教材為2010年北京第1版,缺乏對(duì)分子生物學(xué)許多領(lǐng)域最新的研究成果的描述。因此,我們在教學(xué)中適當(dāng)增加了參考教科書,如引入內(nèi)容更為全面的《Instant Notes on Molecular Biology》[6]和《Molecular Biology ofthe Gene》[8]等。
2.2 對(duì)授課內(nèi)容換和授課手段的思考
(1)將分子生物學(xué)前沿科研成果“導(dǎo)入”課堂教學(xué)。
將分子生物學(xué)前沿科學(xué)進(jìn)展“導(dǎo)入”課堂是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的絕佳手段。我們可以結(jié)合分子生物學(xué)某一研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展來啟發(fā)學(xué)生,循循善誘,激發(fā)他們進(jìn)一步了解相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。比如,在講真核基因表達(dá)調(diào)控時(shí),可以“導(dǎo)入”2012年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)表彰的發(fā)現(xiàn)“體細(xì)胞重編程技術(shù)”,這樣既讓學(xué)生覺得自己所學(xué)的知識(shí)是新鮮的,又讓他們因接近世界頂級(jí)科學(xué)研究成果而感到興奮,可以極大的刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;再比如,在講DNA變異時(shí),先讓學(xué)生討論非典病毒及近期在中國蔓延禽流感的可怕原因,并在學(xué)生討論過程中適時(shí)的提問,引導(dǎo)學(xué)生思考病毒變異的機(jī)理,激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。
分子生物學(xué)的知識(shí)日新月異,先進(jìn)的技術(shù)手段推陳出新,而且中英文專業(yè)詞匯較多,學(xué)生既要克服語言障礙又要理解記憶專業(yè)知識(shí);同時(shí),教師也要緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐,及時(shí)調(diào)整、補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)。所以,針對(duì)分子生物學(xué)知識(shí)更新快的特點(diǎn),教師的教學(xué)方法也必須做出必要的改革。
(2)“情景式”教學(xué)加深學(xué)生對(duì)復(fù)雜知識(shí)點(diǎn)的理解。
分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容中涉及多處對(duì)復(fù)雜機(jī)理的闡述,如真核、原核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理、DNA復(fù)制機(jī)理、轉(zhuǎn)錄機(jī)理、內(nèi)含子剪切機(jī)理等。機(jī)理中有包含多種酶、多種條件。這些復(fù)雜機(jī)理如果只是憑借教師口述、演示等,學(xué)生很難真正理解其中的原理,多種機(jī)理容易混淆不清,造成教學(xué)效果不佳,且容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。而情景式教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于理論與實(shí)踐的過渡,幫助學(xué)生理解,從而提高教學(xué)效果。
比如對(duì)于復(fù)雜抽象的知識(shí)點(diǎn),通過圖片、動(dòng)畫等情景手段,將復(fù)雜內(nèi)容直觀地展現(xiàn)給學(xué)生。乳糖操縱子調(diào)控機(jī)制是教學(xué)中的重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容,涉及機(jī)制較復(fù)雜,按以往的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn),如果直接講授,學(xué)生理解具有一定困難,大多只能對(duì)相關(guān)機(jī)制及概念死記硬背,正負(fù)調(diào)控很容易混淆,教學(xué)效果不佳。
但采用情景式教學(xué)法,以學(xué)生生活中的常識(shí):用油門和剎車控制汽車的運(yùn)行來類比乳糖操縱子的正負(fù)調(diào)控機(jī)制,學(xué)生很容易理解,并且對(duì)這兩種機(jī)制所起的作用有了更為形象和深刻的認(rèn)識(shí),不再發(fā)生混淆,教學(xué)效果良好。
此外,類似的教學(xué)法還可以在其他知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中多次使用,如,將lac阻遏蛋白的別構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)制類比為鑰匙開鎖;將大腸桿菌利用乳糖的條件類比為人類饑餓時(shí)選擇小麥還是面包等,這些類情景的模擬和類比,都是將晦澀難懂的微觀世界的抽象規(guī)律轉(zhuǎn)化為學(xué)生們生活中的具體實(shí)例,此方式十分適合于本課程中對(duì)復(fù)雜抽象機(jī)制及概念的教學(xué)。在教學(xué)中還需引入更多的情景式教學(xué)。
(3)用“動(dòng)態(tài)平衡”的思想調(diào)節(jié)雙語比例。
本課程內(nèi)容術(shù)語多,需闡述的機(jī)制復(fù)雜,且不同章節(jié)難易程度不同、不同學(xué)生的英語及專業(yè)課基礎(chǔ)不同,所以不能在教學(xué)中機(jī)械的限定雙語使用比例,而是應(yīng)該不斷的根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和課堂實(shí)際情況的變化進(jìn)行“動(dòng)態(tài)平衡”式的調(diào)整。
例如在難度較大的章節(jié),如果使用英語過多、過難、過快都會(huì)將本來就復(fù)雜的內(nèi)容更加復(fù)雜化,不僅不能達(dá)到雙語教學(xué)效果,反而會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。所以應(yīng)該適當(dāng)增加中文使用中文解釋。此外教學(xué)中輔以非語言教學(xué),如直觀、形象地圖示和類比,幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容,消除由于語言理解滯后帶來的知識(shí)點(diǎn)理解障礙。教學(xué)過程中還可以根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場的反應(yīng)來判斷學(xué)生的理解情況,靈活掌控雙語比例、語言難度及語速。
參考文獻(xiàn)
[1] 教育部.關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見,2001.
[2] 教育部.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見,2005.
[3] 朱玉賢,李毅,鄭曉峰.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].3版.北京:科學(xué)出版社,2007.
[4] 闞顯照,陳冬生.國家級(jí)分子生物學(xué)雙語教學(xué)示范課程的實(shí)踐與思考[J].中國電力教育:上,2010(5):96-97.
[5] 李佳楠.分子生物學(xué)雙語教學(xué)嘗試的新思路[J].科教文匯,2010(22):44-45.
[6] Phil Turner,Alexander McLennan,et al.2005. Instant Notes in Molecular Biology(3rded)[M].New York:Taylor & Francis,2005
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué);內(nèi)容整合;教學(xué)方法
中圖分類號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)07-0157-02
21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),分子生物學(xué)是生物科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是生命科學(xué)及相關(guān)農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域中最具活力的學(xué)科之一。是從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律的學(xué)科。它是生物化學(xué)、生物物理學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及信息科學(xué)等學(xué)科相互滲透、綜合融會(huì)而產(chǎn)生并發(fā)展起來的;同時(shí)它又是基因工程、蛋白質(zhì)工程等學(xué)科的基礎(chǔ)。掌握分子生物學(xué)的基本理論和基本技術(shù)成為步入21世紀(jì)生物殿堂的一個(gè)必備條件。由于分子生物學(xué)尚有許多內(nèi)容未形成定論,仍處于實(shí)驗(yàn)階段,所以要求學(xué)生以正確的、客觀的、發(fā)展的觀點(diǎn)來學(xué)習(xí),同時(shí)也要求教師收集素材,充分利用各種教學(xué)手段,講授新近科學(xué)研究取得的成果。使學(xué)生獲得應(yīng)用分子生物學(xué)方法分析問題和解決問題的能力。為以后生命科學(xué)類專業(yè)課的學(xué)習(xí)和未來從事與生命科學(xué)相關(guān)的教學(xué)、科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為適應(yīng)分子生物學(xué)飛速發(fā)展的新形勢,筆者對(duì)《分子生物學(xué)》的教材選用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、教學(xué)考核和成績評(píng)定等方面進(jìn)行了積極摸索,使這一學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)有聲有色,效果明顯。
一、慎選教材
符合學(xué)生的認(rèn)知能力,符合發(fā)展趨向的一本好的教材有利于教與學(xué)走向成功,教材的選用直接影響教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量。分子生物學(xué)作為20世紀(jì)后半葉發(fā)展起來的一門前沿學(xué)科,許多新知識(shí)、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),具有更新快、突飛猛進(jìn)的勢頭,國內(nèi)外新版教材也不斷面世,因此,選用教材是實(shí)現(xiàn)教與學(xué)雙贏的重要前提。據(jù)此,我們經(jīng)過反復(fù)比較選用了蔣繼志編著的《分子生物學(xué)》(科學(xué)出版社,2011版)一書作為學(xué)習(xí)課本,這本書的特點(diǎn)是知識(shí)結(jié)構(gòu)清楚,內(nèi)容詳細(xì),通俗易懂,使用了簡明清晰的圖例,對(duì)學(xué)生的理解很有幫助。與此同時(shí),并推薦朱玉賢等編著的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》(2002版)、P.C.Turner等編著的《Molecular Biology》(2002版)、R.F.Weaver編著的《Molecular Biology》(2000版)、盧圣棟主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》(2002版)等教材作為參考。這些教材知識(shí)體系編排系統(tǒng)及敘述方法深入淺出,課外參考題靈活多樣,有很高的參考價(jià)值,可以拓展教材的知識(shí)面對(duì)教與學(xué)十分有利。
二、在確定教材后,我們考慮整合教學(xué)內(nèi)容
如何在有限的時(shí)間里向?qū)W生傳遞更多的分子生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)與前沿發(fā)展動(dòng)態(tài),培養(yǎng)創(chuàng)新、實(shí)用型人才成為本科教學(xué)的重要研究課題。針對(duì)這一問題,我們根據(jù)幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn),對(duì)分子生物學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合和補(bǔ)充。在探討原版教材內(nèi)容、概念進(jìn)行講解的同時(shí),對(duì)講授內(nèi)容要做到:(1)精泛結(jié)合;(2)詳略適當(dāng)。具體做法是:我們將其原理部分分為六大塊:核酸的結(jié)構(gòu)與功能、DNA的復(fù)制、DNA轉(zhuǎn)錄、DNA翻譯、DNA表達(dá)調(diào)控及DNA的損傷、修復(fù)、重組與突變。其中第一塊內(nèi)容“核酸的結(jié)構(gòu)與功能”與《生物化學(xué)》內(nèi)容存在交叉,如DNA的結(jié)構(gòu)、核酸的變性等可以略講,而DNA分子的發(fā)夾結(jié)構(gòu)、回文序列、RNA的種類、分子雜交技術(shù)、小RNA等新知識(shí)點(diǎn),需詳細(xì)講解。其中第二、三、四、五塊內(nèi)容則應(yīng)該作為重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)介紹,并通過介紹原核生物與真核生物的區(qū)別加深學(xué)生對(duì)其的理解。對(duì)重點(diǎn)細(xì)講內(nèi)容我們將其分為六塊進(jìn)行教學(xué):分別為核酸的提取與純化、PCR、分子標(biāo)記、分子雜交、生物芯片技術(shù)、基因敲除。其中第一塊、第二塊內(nèi)容是分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容,原理必須作為重點(diǎn)進(jìn)行講解,而其他四塊內(nèi)容主要結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解。如分子標(biāo)記在輔助育種、基因定位、遺傳圖譜中的應(yīng)用,分子雜交在篩選克隆基因、制作酶切圖譜和疾病的診斷中的應(yīng)用。由于這部分內(nèi)容比較深?yuàn)W,學(xué)生認(rèn)知能力有限,因此部分內(nèi)容可做探究內(nèi)容組織學(xué)生攻關(guān)。同時(shí)還增添分子水平上的新知識(shí)、新進(jìn)展、新熱點(diǎn)進(jìn)行闡述。如通過中國期刊網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、維普及國外的一些知名數(shù)據(jù)庫如Sceience、Nature、Genetics等知名數(shù)據(jù)庫的查閱,為學(xué)生講授腫瘤的基因治療、DNA指紋法、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、生物芯片、人類基因組計(jì)劃、后基因組計(jì)劃、RNAi和microRNA等的新進(jìn)展[1]。使教學(xué)內(nèi)容與國際接軌,開闊學(xué)生的視野與思路,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。
三、改進(jìn)教學(xué)方法
同志曾說過:我們的任務(wù)是過河,但是沒有橋或沒有船就不能過,不解決橋和船的問題,過河就是一句空話。教學(xué)方法是完成教學(xué)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。改進(jìn)教學(xué)方法是教學(xué)改革的中心環(huán)節(jié)。改進(jìn)教學(xué)方法的著眼點(diǎn)就放在如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣上,使其積極主動(dòng)地學(xué),筆者的方法主要有以下幾種。
第一,豐富教學(xué)手段。筆者認(rèn)為教學(xué)過程不僅僅是教師講、學(xué)生聽,還要運(yùn)用一切現(xiàn)代教學(xué)手段吸引學(xué)生的眼球、調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維并使其當(dāng)堂消化教學(xué)內(nèi)容。比如鑒于課程內(nèi)容復(fù)雜、抽象,難以理解的實(shí)際,為避免先學(xué)后忘的現(xiàn)象,我們利用板書結(jié)合多媒體課件、形象的圖片并配合動(dòng)畫、模具、掛圖等多種教學(xué)手段,使教學(xué)內(nèi)容由復(fù)雜變簡單,由靜態(tài)的變?yōu)閯?dòng)態(tài)的,形象直觀而具表現(xiàn)力,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。需要指出的是隨著許多院校辦學(xué)條件的提高以及國家對(duì)多媒體使用的大力提倡,有些教師在使用多媒體時(shí)存在一些誤區(qū),即照著多媒體一字一字的念,一旦離開多媒體就沒法繼續(xù)講課,這不僅不利于學(xué)生的理解,而且還會(huì)打消學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。因此我院提出在使用多媒體課件內(nèi)容時(shí)要避免課件和板書內(nèi)容重復(fù),并且盡量只在需要用圖片、動(dòng)畫或相關(guān)流程、例題說明問題時(shí)使用。如我們講到DNA聚合酶III的組成及其各部分功能時(shí),可以通過動(dòng)畫顯示出β夾子如何與DNA核心酶作用共同完成DNA復(fù)制的動(dòng)態(tài)過程。在講解southern雜交過程時(shí)可以播放相應(yīng)的動(dòng)畫說明雜交的過程。
第二,靈活教學(xué)過程。備課中要備內(nèi)容、備方法、備學(xué)生,在教學(xué)中要靈活使用教學(xué)方法。(1)提問式教學(xué),可以有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量。提問可以在課前、課中或課后提出。課前提問不僅可以督促學(xué)生溫習(xí)舊的知識(shí),同時(shí)也可以促使其預(yù)習(xí)新的內(nèi)容,使學(xué)生集中注意力,激發(fā)其求知欲。如在講授核酸的提取中,可以先問“高中時(shí)所學(xué)的DNA提取是怎樣的步驟,那么它和現(xiàn)在學(xué)的有什么區(qū)別呢?”學(xué)生帶著問題聽課,效果會(huì)更好一些。在課堂教學(xué)中也可以根據(jù)學(xué)生聽課的注意力集中情況隨時(shí)安排提問,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,活躍課堂氣氛。如在講授PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))時(shí),可以提問:“DNA復(fù)制的過程如何?它們有什么異同點(diǎn)?”。課后提問可以讓學(xué)生在課后有針對(duì)性地反思和探究。如在學(xué)習(xí)完載體的種類后,可以讓學(xué)生自己用表格歸納在實(shí)際應(yīng)用中如何選用載體,目前經(jīng)常用到的有哪些,為什么,等等。學(xué)生可以通過查閱資料,加深對(duì)載體的認(rèn)識(shí)。(2)類比法教學(xué)。如在講授基因重組時(shí),可以將限制性內(nèi)切酶比喻為“剪刀”,將連接酶比喻為“針線”,將載體比喻為“交通工具”,將外源基因和載體的連接的過程比喻為補(bǔ)補(bǔ)丁的過程,使學(xué)生通過實(shí)際生活中的例子更好地理解抽象的概念,感受科學(xué)的魅力所在,增加了學(xué)習(xí)的信念。(3)啟發(fā)式教學(xué)。在介紹著名科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)理論的思路、過程及驗(yàn)證方法,讓學(xué)生明白科學(xué)其實(shí)就在我們的身邊,只要勇于動(dòng)腦、努力探索,一定能有所發(fā)現(xiàn)。(4)我們鼓勵(lì)中青年教師教學(xué)中進(jìn)行雙語教學(xué),一些簡單的專業(yè)英語詞匯或句子要求教師用英語描述,為以后專業(yè)英語的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
第三,我們還強(qiáng)調(diào)教學(xué)與科研互動(dòng),將教師已有科研項(xiàng)目、課題及成果引入課堂,吸引和引導(dǎo)學(xué)生參加科研創(chuàng)新訓(xùn)練。例如,在講授克隆時(shí),結(jié)合教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目“文冠果代謝酶基因的克隆”進(jìn)行講解,告訴學(xué)生如何做科學(xué)研究等,加深對(duì)課本理論的理解及應(yīng)用。在講解DNA測序時(shí),教師將科研項(xiàng)目“根瘤固氮的研究”引入進(jìn)行講解,試問學(xué)生大豆能夠固氮,但是固氮能力不同,這是為什么呢,這是由于不同的大豆品種固氮基因不同引起的,這主要體現(xiàn)為基因序列的不同,那么我們怎么才能知道基因序列的不同呢,這需要進(jìn)行測序,就像人類基因組計(jì)劃要測出人類的基因序列一樣。而測序的方式有很多……這樣深入淺出的講解使學(xué)生不僅了解了測序的目的,同時(shí)還知道了如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí),大大提高了其對(duì)分子生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。
四、考核方式
傳統(tǒng)的《分子生物學(xué)》課程考核為閉卷考試,考核內(nèi)容以課本為本,題型較為局限,不僅滿足不了教育改革中培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才的要求,而且不能更好地使理論基礎(chǔ)與實(shí)踐前沿結(jié)合[1]。造成死讀書、讀死書的學(xué)生大有人在的現(xiàn)象。為了避免這種急功近利的風(fēng)氣并更好地適應(yīng)時(shí)代的要求。我們對(duì)課程考核做了如下改革:首先對(duì)于理論課采用多種方式進(jìn)行考核,包括平時(shí)出勤占10%的比重、課堂回答問題和課后作業(yè)占20%的比重、論文占20%的比重、期末閉卷考試占50%的比重。每次都要批改學(xué)生作業(yè),批改后在上下一節(jié)課時(shí)要針對(duì)問題進(jìn)行講解;論文要求學(xué)生針對(duì)最新研究成果進(jìn)行闡述,題目可以根據(jù)自己的心得體會(huì)自擬。這樣一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生自學(xué)的積極性,另一方面使教師在一定程度上了解了學(xué)生學(xué)習(xí)的效果,使得考核兼具靈活性和客觀公正性。
五、結(jié)束語
分子生物學(xué)作為一門前沿學(xué)科,貫穿在整個(gè)生物理論課中,在21世紀(jì)新型學(xué)科中起著舉足重輕的作用,對(duì)其課程進(jìn)行改革也是勢在必行的。教師要不斷加強(qiáng)自身素質(zhì),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,滿足社會(huì)對(duì)生物人才的需求。
1傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性
生物化學(xué)與分子生物學(xué)知識(shí)繁多、內(nèi)容抽象、概念枯燥,理解和記憶的難度很大,使得不少學(xué)生越學(xué)越記不住,越學(xué)越難理解,產(chǎn)生厭煩和畏難情緒。隨著時(shí)間的積累,各個(gè)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)知識(shí)的掌握參差不齊,從而影響在實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn)和發(fā)揮;生物化學(xué)與分子生物學(xué)教材更新迅速,但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊落后,主要為一些簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),與臨床實(shí)踐、實(shí)際應(yīng)用明顯脫節(jié),嚴(yán)重滯后于學(xué)科發(fā)展;實(shí)驗(yàn)課教學(xué)采用教師預(yù)先優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),講授實(shí)驗(yàn)原理、介紹實(shí)驗(yàn)試劑、演示重要操作步驟、強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng),然后學(xué)生按照操作步驟依次做實(shí)驗(yàn)、寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教學(xué)方法,學(xué)生僅僅被動(dòng)學(xué)習(xí),缺乏主動(dòng)思考,很多學(xué)生甚至出現(xiàn)了抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象,根本不知其所以然,更不懂得實(shí)驗(yàn)中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問題、分析并解決問題的重要性;生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課是一門強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手操作,在動(dòng)手的過程中獨(dú)立思考,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的重視實(shí)踐的學(xué)科,但由于實(shí)驗(yàn)操作中以組為單位,有些學(xué)生不親自做實(shí)驗(yàn),抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告,養(yǎng)成了眼高手低的習(xí)慣,對(duì)于臨床本科生而言,不利于今后的發(fā)展;可見,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論與實(shí)踐脫節(jié),對(duì)其改革是學(xué)科發(fā)展、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育需求。
2應(yīng)用分層教學(xué)法,全面改革醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
分層教學(xué)又稱分組教學(xué)、能力分組,是教師根據(jù)學(xué)生的知識(shí)、能力水平和潛力傾向把學(xué)生科學(xué)地分成幾組水平相近的群體并區(qū)別對(duì)待,使得各群體在教師恰當(dāng)?shù)姆謱硬呗院拖嗷プ饔弥械玫阶詈玫陌l(fā)展和提高。根據(jù)分層教學(xué)的理念,教師可以根據(jù)各個(gè)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)知識(shí)的掌握、能力水平及個(gè)人的發(fā)展方向,將實(shí)驗(yàn)課分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。醫(yī)學(xué)的學(xué)習(xí)過程是一個(gè)重視實(shí)踐的過程,所以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)作可為必修課程要求每個(gè)學(xué)生都參加并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核;而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可作為選修課程,根據(jù)學(xué)生自己的科研興趣及未來發(fā)展志向,自愿選擇。大體規(guī)劃如下:
2.1精選基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),掌握基本實(shí)驗(yàn)技能
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是掌握基本實(shí)驗(yàn)技能,如醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見玻璃儀器的使用、清洗和干燥、電泳技術(shù)、層析技術(shù)、光譜光度技術(shù)、離心技術(shù)、物質(zhì)的分離提純及含量測定。按照教學(xué)目標(biāo),可安排如下基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):血清蛋白含量的測定、血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳、氨基酸薄層層析、肝臟DNA的提取等。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),學(xué)生加深了對(duì)基本理論知識(shí)的理解,掌握了分光光度計(jì)、離心機(jī)、電泳儀、水浴鍋等常見生化儀器的使用,熟悉了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的操作過程,為開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
2.2開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn),提高動(dòng)手能力和科研素質(zhì)
綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是提高學(xué)生的動(dòng)手能力,培養(yǎng)分析問題、解決問題等科研素質(zhì)。綜合實(shí)驗(yàn)側(cè)重以生物大分子的分離、提純及測定為主,涉及各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合。為了達(dá)到上述教學(xué)目標(biāo),可篩選以下實(shí)驗(yàn):細(xì)胞核分離純化及DNA、RNA含量的定量測定、聚丙烯酰胺凝膠電泳分離血清蛋白、堿性磷酸酶的提取和測定等。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí),學(xué)生已掌握了基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在綜合性實(shí)驗(yàn)的開展過程中,要突出學(xué)生的主體地位,以學(xué)為主,以教為輔。學(xué)生通過預(yù)習(xí)課本,動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題,最后解決不了的問題,教師可以組織學(xué)生討論,最后再答疑,指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的完成。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有了更深入認(rèn)識(shí)、提高了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力,發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。如“細(xì)胞核分離純化及DNA、RNA含量的定量測定”實(shí)驗(yàn)中,由于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核的水解液中容易吸入少量沉淀,導(dǎo)致比色時(shí)吸光度偏大,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有偏差,出現(xiàn)該問題怎樣解決呢?首先讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,試管中的反應(yīng)液是不是有懸浮物,不清澈呢?然后分析問題。根據(jù)分光光度計(jì)的測定原理Lamer-Beer定律A=KCL可知,在實(shí)驗(yàn)條件一定的情況下,A與C成正比,那么吸光度(A)偏大是由反應(yīng)液的濃度(C)增大而引起的。是什么原因引起反應(yīng)液的濃度增大呢?引導(dǎo)學(xué)生思考,是由于吸取水解液時(shí)混入少量沉淀而造成的。那如何解決該問題呢?是不是可以采用離心技術(shù),將懸浮物沉淀,再用上清液比色呢?通過離心前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較,學(xué)生懂得了實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題的重要性,體會(huì)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析并解決問題的成就感。當(dāng)然,也有同學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還沒認(rèn)真分析,就已經(jīng)把反應(yīng)液倒掉了,若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有問題,已來不及查找原因,在這種情況下,可以讓學(xué)生再重復(fù)進(jìn)行測定部分的實(shí)驗(yàn)。通過重復(fù)實(shí)驗(yàn),學(xué)生了解到保存實(shí)驗(yàn)材料的必要性及其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的重要性。綜合實(shí)驗(yàn)的開設(shè),提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力,更重要的是學(xué)生通過自己的主動(dòng)學(xué)習(xí),參與實(shí)驗(yàn)的熱情提高,對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解更加透徹,科研素質(zhì)得到了提升。
2.3組織“研究性實(shí)驗(yàn)”,突出學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
研究性實(shí)驗(yàn)可作為選修課,實(shí)驗(yàn)題目待定或由各學(xué)業(yè)導(dǎo)師出相關(guān)題目,讓學(xué)生參考。學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)、興趣愛好、發(fā)展傾向選擇研究項(xiàng)目,由學(xué)業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)指導(dǎo)。學(xué)業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)做好以下相關(guān)工作:(1)幫助學(xué)生選題,引導(dǎo)學(xué)生查閱資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并跟蹤指導(dǎo)實(shí)驗(yàn);(2)做好實(shí)驗(yàn)室開放工作,保障實(shí)驗(yàn)藥品、器械的正常供應(yīng);(3)幫助學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)然,研究性實(shí)驗(yàn)也可以在學(xué)業(yè)導(dǎo)師自己的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在完成實(shí)驗(yàn)的過程中,學(xué)生圍繞自己感興趣的課題經(jīng)歷了查閱資料、選擇材料、確定方案、準(zhǔn)備試劑、分析結(jié)果、撰寫研究報(bào)告等一系列過程,教師則全程跟蹤指導(dǎo)。研究性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)讓學(xué)生體會(huì)到科研的過程,體會(huì)到自己查找資料、學(xué)習(xí)知識(shí)的過程,體會(huì)到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程,體會(huì)到獨(dú)立思考在科研中的重要性,培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,同時(shí)提高了學(xué)生的動(dòng)手能力,激發(fā)了學(xué)生對(duì)科研的熱情,提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力,更重要的是提高了學(xué)生的獨(dú)立性和自信心,這對(duì)學(xué)生日后從醫(yī)或搞科研是非常重要的。在教師的指導(dǎo)下,一些學(xué)生通過查閱資料后提出有價(jià)值的問題,寫出課題申請(qǐng),獲得了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的資助,還有一些學(xué)生將自己的研究成果在學(xué)術(shù)刊物發(fā)表??梢哉f研究性實(shí)驗(yàn)為那些喜歡做實(shí)驗(yàn)、搞科研的學(xué)生提供了一個(gè)平臺(tái)。
3結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異,已滲入到整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域,其相關(guān)分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用已成為推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的必要手段[1]。特別是在中藥學(xué)相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用,正在不斷地幫助加快中藥現(xiàn)代化的進(jìn)程[2]。早在1995年黃璐琦院士就在《中國中藥雜志》上發(fā)表《展望分子生物技術(shù)在生藥學(xué)中的應(yīng)用》中提出了“分子生藥學(xué)”的概念。并對(duì)分子生物學(xué)技術(shù)在生藥學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和預(yù)測。2000年黃璐琦等主編的《分子生藥學(xué)》第一版在北京醫(yī)科大學(xué)出版社出版,標(biāo)志著一門嶄新的中藥學(xué)分支學(xué)科在國內(nèi)誕生。2017年,凝聚27家高等教育機(jī)構(gòu)汗水的“十三五”本科規(guī)劃教材《分子生藥學(xué)》及研究生規(guī)劃教材《分子生藥學(xué)專論》的出版,標(biāo)志著分子生藥學(xué)教育體系已逐步建成。在研究內(nèi)容上,因其融合了現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),克服了傳統(tǒng)中藥在鑒定和機(jī)理方面的不足,并為道地藥材形成的分子機(jī)制及其應(yīng)用方面提供了豐富的技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù),如中國中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心起草的蛇類飲片特異性PCR鑒別方法被《中國藥典》2010版收載,成為首個(gè)被世界藥典收載的天然藥、中藥分子鑒別方法。隨著分子生藥學(xué)優(yōu)勢和潛力越來越得到大家的認(rèn)可,各高校對(duì)加強(qiáng)分子生藥學(xué)課程的教學(xué)建設(shè)越來越重視。本文結(jié)合我院開展的分子生藥學(xué)課程及本人在分子生藥學(xué)方面的研究經(jīng)驗(yàn),簡述了加強(qiáng)并提高分子生藥學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的方法。以期通過加強(qiáng)高校分子生藥學(xué)課程建設(shè),為培養(yǎng)分子生藥學(xué)的后備力量做好前期的“鋪墊”。
1理論教學(xué)
1.1多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)合教學(xué),提高教學(xué)效率
分子生藥學(xué)是生藥學(xué)與分子生物學(xué)交叉融合的學(xué)科,其研究內(nèi)容包括中藥的分子鑒定、藥用植物有效成分的生物合成與調(diào)控機(jī)制及藥用植物的轉(zhuǎn)基因與分子育種等領(lǐng)域所取得的最新成果和所涉及的理論知識(shí)[3]。分子生藥學(xué)是現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)生藥學(xué)的有機(jī)融合,在進(jìn)行分子生物學(xué)理論教學(xué)時(shí)會(huì)有較多重要的專業(yè)性概論,如果僅僅通過傳統(tǒng)的教學(xué)模式以書本為中心,單向灌輸,是很難讓學(xué)生有生動(dòng)而深刻地理解。在多媒體已成為大學(xué)課堂教學(xué)的基本配件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源十分豐富的情況下,利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源相結(jié)合進(jìn)行分子生藥學(xué)理論教學(xué),無疑可以大程度上提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。多媒體不僅可以展示文字和圖片等信息,更可以通過音頻和視頻等感官刺激引起學(xué)生的注意力,提高教學(xué)效率。如在介紹《分子生物學(xué)》中藥用植物功能基因組學(xué)研究的內(nèi)容時(shí),可以通過多媒體播放石斛等一些藥用植物的取樣、保存及進(jìn)行全基因組測序的講解視頻和資料,例如2020年安徽省皖西學(xué)院主導(dǎo)完成了藥食同用的植物霍山石斛(DendrobiumHuoshanense)的全基因組測序,為明確霍山石斛的神奇功效、挖掘其功能基因提供有力基因序列支持,通過相關(guān)視頻的介紹,可以向?qū)W生清晰生動(dòng)的展示如何利用分子生藥學(xué)技術(shù)解決在實(shí)際中解決問題。此外還可通過多媒體鏈接網(wǎng)絡(luò)資源,可進(jìn)一步向?qū)W生展示和推薦學(xué)習(xí)資源,如美國國立生物技術(shù)信息中心(ncbi.nlm.nih.gov),藥用植物組學(xué)數(shù)據(jù)庫(herbalplant.ynau.edu.cn)和中草藥數(shù)據(jù)庫(pewiki.net/herbs-data)等網(wǎng)站和學(xué)臺(tái),使學(xué)生可以了解分子生藥學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和前沿技術(shù),拓展學(xué)生在該領(lǐng)域的視野,有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,在此基礎(chǔ)上使教學(xué)效率得到有效提高。
1.2引入類比,使復(fù)雜問題簡單化
類比法是比較研究對(duì)象的貌異質(zhì)同的思維方式,是一種非常重要的邏輯推理方法,由于分子生藥學(xué)中的道地藥材中存在著相似的規(guī)律和顯著的差別。在教學(xué)過程中可以利用類比的方法進(jìn)行講解,通過引入類比,將道地藥材的異同點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和分類,把復(fù)雜問題簡單化。在介紹《分子生藥學(xué)》中,藥用植物有效成分的生物合成一章的內(nèi)容時(shí),在教學(xué)上可以引入類比,使學(xué)生更容易理解和記憶相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。如藥材麻黃和桂皮功能上異同點(diǎn)是都具有發(fā)汗解表的功效,都可用于風(fēng)寒表證。但二者不同的是麻黃,以宣散為主,發(fā)汗力強(qiáng),適用于外感風(fēng)寒,惡寒無汗的表實(shí)證,適用于肺氣壅揭之咳喘證及水腫。桂枝,以溫通為主,發(fā)汗力較緩,外感風(fēng)寒,無論有汗的表虛證和無汗的表實(shí)證均可用。常用治寒凝血滯諸痛證,痰飲,心悸脈結(jié)代等證[4-5]。通過引入類比,可以讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)留下深刻的印象,有利于學(xué)生的理解記憶。此外,在分子生藥學(xué)教學(xué)中可將復(fù)雜的藥用植物合成途徑與簡單的模式植物的合成途徑進(jìn)行類比。由于模式植物研究的比較深入,相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和合成途徑比較清楚,二者類比之下,可以形成先易后難得過渡,使比較復(fù)雜的,難理解的問題簡單化。有利于學(xué)生的理解和探索,可以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,從而使教學(xué)效率得到提高。
1.3文獻(xiàn)解讀,擴(kuò)大學(xué)生視野
書本教材是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編制的、系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書。所包含的知識(shí)往往是對(duì)前人研究的總結(jié),其中的經(jīng)典理論和原理是在不同時(shí)期經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證仍然成立的,具有較強(qiáng)的教學(xué)和教育性質(zhì)。但是隨著科技的發(fā)展,分子生物技術(shù)是不斷更新和進(jìn)步的,僅依靠書本教材的講授,有時(shí)候會(huì)忽略相關(guān)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展和發(fā)現(xiàn)。而在當(dāng)今世界,很多領(lǐng)域的最新研究成果和技術(shù)原理,大多時(shí)候都會(huì)以論文形式發(fā)表于各類期刊,以此提高作者在相關(guān)領(lǐng)域的知名度。所以,很多學(xué)術(shù)期刊、論文里包含的知識(shí)點(diǎn)、技術(shù)和方法等,較課本教材在時(shí)間上具有前瞻性。通過在課堂上適宜的引入文獻(xiàn)解讀,有助于擴(kuò)大學(xué)生在該領(lǐng)域的視野。此外,把文獻(xiàn)里作者的研究思路、設(shè)計(jì)以及運(yùn)用的技術(shù)原理與課本教材上的進(jìn)行對(duì)比,不僅可以加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的理解,還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作力,拓展學(xué)生的思維模式,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,從而使教學(xué)效率得到提高。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)
2.1設(shè)置課前思考題,“預(yù)熱”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
分子生藥學(xué)的實(shí)驗(yàn)是教學(xué)過程中的重要壞節(jié),它是把課堂教學(xué)中所獲得的理論知識(shí)加以驗(yàn)證和鞏固,并結(jié)合課堂講授而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中實(shí)物的觀察、辨別和驗(yàn)證,從而使學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐聯(lián)系起來,建立一個(gè)既與理論課有一定互補(bǔ)作用,又具有相對(duì)獨(dú)立性的實(shí)驗(yàn)體系[6]。但是,實(shí)驗(yàn)教學(xué)又不同于理論課教學(xué),它要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及儀器設(shè)備等實(shí)驗(yàn)裝置都要有充分的認(rèn)識(shí)。這些內(nèi)容僅靠老師在實(shí)驗(yàn)課前的講授是難以達(dá)到良好的效果的。通過設(shè)置課前思考題,在實(shí)驗(yàn)課之前必須看完有關(guān)的實(shí)驗(yàn)講義。在實(shí)驗(yàn)課之前,完成所設(shè)置的課前思考題,并按要求寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。課前思考題的完成,將有助于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握,對(duì)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容起到“預(yù)熱”的效果。因此通過思考題和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告不僅能提高教師實(shí)驗(yàn)課的效率,還能加深學(xué)生對(duì)理論課內(nèi)容的理解,增強(qiáng)學(xué)生們做實(shí)驗(yàn)的積極性,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、綜合分析能力,科學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。
2.2任務(wù)分解,激發(fā)學(xué)生的協(xié)作能力
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,往往需要將學(xué)生分成幾個(gè)小組來進(jìn)行,這也是對(duì)學(xué)生相互協(xié)助能力的培養(yǎng)。但是在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)下,多名同學(xué)圍繞一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展開,難以調(diào)動(dòng)所有同學(xué)的積極性和主動(dòng)性,預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果往往并不是特別理想。但通過將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分解,使之形成多個(gè)小的任務(wù)目標(biāo),將其分配到每個(gè)小組成員,各成員之間圍繞這任務(wù)目標(biāo)存在緊密的聯(lián)系。如在《分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)》中的分子鑒定實(shí)驗(yàn)部分,可將其拆分為三個(gè)小的實(shí)驗(yàn)任務(wù):(1)藥材DNA的提取,(2)DNA的驗(yàn)證和(3)PCR擴(kuò)增等3個(gè)小任務(wù)。每個(gè)小組成員負(fù)責(zé)一個(gè)小任務(wù),這些任務(wù)彼此之間存在相互依賴和先后順序的關(guān)系。如DNA的驗(yàn)證需要在藥材DNA的提取基礎(chǔ)上,PCR擴(kuò)增則需要在藥材DNA的提取和DNA的驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行分解不僅可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的積極性,還可以激發(fā)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì),形成任務(wù)驅(qū)動(dòng)的模式,可以極大地調(diào)動(dòng)每位學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,有利于均衡的培養(yǎng)學(xué)動(dòng)手能力和協(xié)助能力。
2.3結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),深化理論知識(shí)
認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分,也是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用新技術(shù)新方法解決實(shí)際問題的第二課堂。因此通過合理安排學(xué)生參加認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),一方面可以提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),另一方面可在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過程中,將學(xué)校獲得的知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證,反向檢測書本上理論的準(zhǔn)確性。將在學(xué)校所獲得的知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐融合,進(jìn)而加強(qiáng)、深化已經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí),整體提高對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力,并激發(fā)自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的潛力。通常為了更好地突出教育教學(xué)的性質(zhì),學(xué)校開設(shè)的分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,多數(shù)是屬于驗(yàn)證性教學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果屬于已知狀態(tài)。而生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中很多屬于未知狀態(tài),通過合理安排實(shí)習(xí),可以更好了解學(xué)校教學(xué)、社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)研究之間的差別與聯(lián)系。為學(xué)生將來能更好的融入社會(huì)做好充足的準(zhǔn)備和理性的認(rèn)識(shí)。此外,認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)也是培養(yǎng)學(xué)生了解和融入社會(huì)的一個(gè)過渡階段,通過結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),深化理論知識(shí),有助于學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的方向和趨勢,找準(zhǔn)自己未來發(fā)展的方向,達(dá)到學(xué)有所用,回報(bào)社會(huì)的目的。
3結(jié)語
分子生藥學(xué)作為新興學(xué)科,是融合了分子生物學(xué)和生藥學(xué)的交叉學(xué)科,隨著分子生藥學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展,其研究方向、技術(shù)水平、理論思想和學(xué)術(shù)影響都得到了專家和學(xué)者的廣泛認(rèn)可。特別是在生物合成途徑解析以及合成生物學(xué)方面發(fā)揮了越來越重要的作用,比如著名的青蒿素、止痛的阿片類藥物、紫杉醇等都離不開分子生藥學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的支撐[7-9]。因其著眼于現(xiàn)代科技發(fā)展的前沿,分子生藥學(xué)科的發(fā)展具有強(qiáng)勁的動(dòng)力和巨大的空間。但是,分子生藥學(xué)尚處在發(fā)展階段,在教授過程中對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)要求較高,因此需要高度重視分子生藥學(xué)課程建設(shè)和教學(xué)方法的改革。而教學(xué)方法對(duì)提高學(xué)生對(duì)課程的興趣和教學(xué)效率有著至關(guān)重要的作用。在教學(xué)方法上要注重強(qiáng)化理論與實(shí)踐緊密結(jié)合,做到學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確,深入淺出,學(xué)以致用。提高學(xué)生富有前瞻性和實(shí)用性的課堂教學(xué)效果,將是分子生藥學(xué)教學(xué)發(fā)展的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]崔浩,霍崢屹,熊薇,等.分子生物學(xué)課程雙語教學(xué)改革研究[J].科教導(dǎo)刊(中旬刊),2020(23):109-110.
[2]張丹,王穎莉,杜晨暉,等.生物學(xué)技術(shù)在藥用植物鑒定中的研究進(jìn)展[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2021,27(01):222-230.
[3]袁媛,黃璐琦.道地藥材分子生藥學(xué)研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢[J].科學(xué)通報(bào),2020,65(12):44-53.
[4]劉志剛,柴程芝.分子生物學(xué)課程雙語教學(xué)改革研究[J].中國中藥雜志,2019,44(18):53-59.
[5]侯仙明,張凱,王亞利,等.肉桂鎮(zhèn)咳祛痰及平喘作用的藥效學(xué)研究[J].時(shí)珍國醫(yī)國藥,2009,20(04):831-831.
[6]周榮榮,劉娟,袁媛,等.基于科研成果轉(zhuǎn)化促進(jìn)分子生藥學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2019,25(17):148-151.
[7]王繼剛,徐承超,王彥鈞,等.青蒿素:一種從中藥中發(fā)現(xiàn)的神奇藥物[J].Engineering,2019,05(01):72-88.
生物梅里埃公司創(chuàng)建于1963年,公司依賴自身的科技創(chuàng)新和工業(yè)生產(chǎn)資源,始終致力于研發(fā)作為醫(yī)療和工業(yè)用途的體外診斷產(chǎn)品。生物梅里埃公司秉承梅里埃家族“在中國、為中國、與中國”的發(fā)展理念,致力于在中國的長期可持續(xù)發(fā)展。公司依靠自主科技創(chuàng)新和研發(fā),始終致力于向中國市場提供先進(jìn)的醫(yī)療和工業(yè)用途的體外診斷產(chǎn)品及解決方案。
梅里埃和慕尼黑分析檢測展是有著多年合作經(jīng)驗(yàn)的伙伴,梅里埃對(duì)于展會(huì)一貫以來的規(guī)模、客流量以及觀眾的專業(yè)度有充分的信心,所以選擇了本屆慕尼黑上海分析生化展作為新品亮相的綜合平臺(tái)。期待通過新品會(huì),讓企業(yè)能夠關(guān)注梅里埃不斷進(jìn)取的努力,同時(shí)對(duì)最領(lǐng)先的工業(yè)微生物全面解決方案有更深刻的了解。
記者:梅里埃擁有很多在臨床診斷方面的經(jīng)驗(yàn),那么貴公司在食品安全和微生物方面有哪些研究或者產(chǎn)品呢?
生物梅里埃:梅里埃的產(chǎn)品和技術(shù)更多應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室,但是梅里埃在生物制藥、化妝品、食品和獸藥領(lǐng)域也有非常強(qiáng)的工業(yè)實(shí)力。食品安全問題是公眾普遍關(guān)注的重點(diǎn)問題之一,其中“微生物污染”已連續(xù)多年成為最受關(guān)注的食品安全問題。目前,中國的微生物食品檢測主要基于傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法,操作較為繁瑣且耗時(shí)長,不能滿足檢測時(shí)效的需求,其在操作過程中對(duì)人員的技術(shù)要求也較高。隨著分子生物學(xué)、免疫學(xué)等相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展,生物梅里埃在近年推出了一系列更為靈敏、抗干擾能力更強(qiáng)、通量更高的快速檢測方法,如飛行時(shí)間質(zhì)譜、流式細(xì)胞技術(shù)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR等,這些技術(shù)的不斷涌現(xiàn)將引領(lǐng)未來微生物檢測方法的發(fā)展趨勢。
食品微生物實(shí)驗(yàn)室每天都面臨著持續(xù)增長的樣品壓力和巨大的工作負(fù)荷,生物梅里埃率先提出食品微生物實(shí)驗(yàn)室全面自動(dòng)化理念。從培養(yǎng)基制備分裝、食品樣品前處理、微生物快速檢測、到后續(xù)的鑒定和溯源分析我們提供一整套完整的自動(dòng)化系統(tǒng),通過為微生物實(shí)驗(yàn)室提供快速、專業(yè)的流程優(yōu)化服務(wù)令食品微生物實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化達(dá)到一個(gè)前所未有的水平。
記者:本屆慕尼黑上海分析生化展,梅里埃召開了新品會(huì),可以具體介紹一下新系統(tǒng)在微生物檢測方案上和其他產(chǎn)品相比有哪些優(yōu)勢嗎?除了新產(chǎn)品的展出,貴公司還帶來了哪些產(chǎn)品?
生物梅里埃:GENE UP是梅里埃公司2016年推出的基于實(shí)時(shí)熒光定量PCR平臺(tái)的全新病源菌快速檢測系統(tǒng)。GENE UP憑借其獨(dú)特的“Magic Cap”設(shè)計(jì),配以通用裂解試劑盒,能夠讓實(shí)驗(yàn)人員在5分鐘內(nèi)完成所有檢測項(xiàng)目的裂解過程。其次,梅里埃提供全面、快速的食源致病菌診斷試劑盒,包括:沙門氏菌、單增李斯特菌、李斯特菌屬以及大腸桿菌O157:H7,在24小時(shí)內(nèi)及時(shí)洞悉微生物污染風(fēng)險(xiǎn)。此外,用戶可以使用開放式平臺(tái)擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域,如使用CEERAM TOOLS試劑盒快速檢測諾如病毒、甲肝病毒等。同其他產(chǎn)品相比,GENE UP的主要優(yōu)勢在于速度快,可以在1小時(shí)內(nèi)完成檢測,另外儀器操作簡單,對(duì)操作人員非常友好。在過去20年間,梅里埃一直致力于持續(xù)開發(fā)食品微生物快速檢測手段,以滿足食品行業(yè)在確保食品安全方面的需求。在本次GENE UP新品會(huì)同期,梅里埃也展示了另一臺(tái)基于流式細(xì)胞計(jì)數(shù)原理的CHEMUNEX全新超快速微生物檢測儀,它相較于傳統(tǒng)的食品微生物檢測方法,可以將微生物培養(yǎng)及檢測時(shí)間大大縮短至2~3天,加快終產(chǎn)品的放行時(shí)間,節(jié)省倉儲(chǔ)費(fèi)用。
記者:國內(nèi)目前有很多公司在推廣PCR產(chǎn)品,在您看來PCR的潮流和方向是什么樣的?梅里埃目前的檢測技術(shù)又是怎樣的呢?
生物梅里埃:梅里埃每一年在PCR方面的投入都非常大,我們意識(shí)到了分子生物學(xué)在診斷行業(yè)的重要性,并且非??春肞CR技術(shù),希望能將這項(xiàng)技術(shù)帶入梅里埃。不同的方法都有各自的優(yōu)勢和局限,梅里埃是一個(gè)提供全面解決方案的公司,我們有免疫的方法可以做快篩,也有分子生物學(xué)的方法可以做快速檢測,從樣本的前處理到致病菌的快篩再到最后的鑒定和溯源,我們希望能給企業(yè)提供全面的解決方案。在國外,歐洲有50%以上的用戶在使用自動(dòng)化方法做檢測,美國可能更高,用戶數(shù)量達(dá)70%~80%,而絕大部分中國企業(yè)還停留在手工的傳統(tǒng)培養(yǎng)階段,在檢測的流程當(dāng)中耗掉大量的時(shí)間。舉例來說,一般的致病菌檢測從培養(yǎng)到最終出結(jié)果需要5~7天時(shí)間,而分子生物學(xué)最大的優(yōu)勢就是速度非???,只需24小時(shí)即可得到微生物的檢測結(jié)果,對(duì)于很多企業(yè)來說,加快產(chǎn)品的放行和節(jié)省倉儲(chǔ)成本是比較重要的需求。
技術(shù)對(duì)梅里埃來說是一種訴求,但是最終技術(shù)是為企業(yè)的訴求服務(wù)。對(duì)放行速度和檢測速度有要求的公司,梅里??梢蕴峁┓肿由飳W(xué)的方法,對(duì)微生物的專業(yè)性有訴求的企業(yè),梅里埃也可以提供手工方法,向不同層面的企業(yè)來提供解決方案。
【摘要】 論述了中醫(yī)基礎(chǔ)理論與基因組學(xué)的結(jié)合及其必要性和可能性。一方面,將中醫(yī)基礎(chǔ)理論推向基因組水平,把基因組分為五臟基因組部分,明確了基因組微觀經(jīng)絡(luò)系統(tǒng),精氣神為基因組的不同功能表現(xiàn);另一方面,提出了微觀辨證的概念指出,中醫(yī)基因組學(xué)的建立將具有劃時(shí)代的意義。
【關(guān)鍵詞】 中醫(yī)基礎(chǔ)理論 整體論 基因組 形神
中醫(yī)藥學(xué)是以古代樸素唯物論及樸素辨證法為基礎(chǔ),經(jīng)過歷代中醫(yī)長期臨床實(shí)踐及切身體會(huì),逐步形成了獨(dú)具整體特色的生命科學(xué)體系并證明了自身理論科學(xué)性,正確反映了人體生命活動(dòng)的整體運(yùn)行規(guī)律[1]。但是,到了現(xiàn)在卻受到了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)尤其是分子生物學(xué)的極大沖擊,于是中醫(yī)藥學(xué)的現(xiàn)代化和再次發(fā)展問題就擺在眼前了。筆者認(rèn)為中醫(yī)藥學(xué)現(xiàn)代化的關(guān)鍵就是認(rèn)清中醫(yī)藥學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn),以整體理論為核心,努力吸收當(dāng)代科學(xué)技術(shù),特別是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)以及分子生物學(xué)等精華,發(fā)展中醫(yī)特色的分子生物學(xué)和基因組學(xué),建立基因組基礎(chǔ)上的微觀辨證,完善中醫(yī)的辨證論治觀。只要堅(jiān)持整體論,中醫(yī)藥學(xué)就不會(huì)被西化,并且可以吸收當(dāng)代生物學(xué)科技等發(fā)展成為具有整體特色的現(xiàn)代生命科學(xué)體系。
1 中醫(yī)基因組學(xué)建立的現(xiàn)實(shí)性
1.1 基因組的整體性
分子是生命所依賴建立的最小單位,生命就是在分子的基礎(chǔ)上建立起來的。生命科學(xué)發(fā)展到了分子階段后,出現(xiàn)了不同于以往的整體化趨勢。現(xiàn)在的后基因組學(xué)就是由還原論逐步走向整體論的典型。
人的形成是從一個(gè)受精卵的基因組開始的,基因組中包含了一個(gè)人成長的全部信息,在與受精卵細(xì)胞質(zhì)的相互作用中,開始了演化,最后發(fā)育成了一個(gè)完整的個(gè)人。細(xì)胞的生理活動(dòng)也是在基因組的調(diào)控下進(jìn)行的,基因組是細(xì)胞的信息和調(diào)控中心。
現(xiàn)代分子生物學(xué)研究表明,人體特化和尚未分化的細(xì)胞一樣,含有同樣全部的遺傳信息,因而具有發(fā)育的可能性。植物基因工程、蛙的核移植試驗(yàn)以及克隆羊、牛的誕生等就充分說明了細(xì)胞核的全能性。
1.2 形神觀
廣義之神,從整體上說,是人體生命活動(dòng)的整體特性,是生命的整體功能,是生命的結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一。 而形則包括臟腑五體、五官九竅、四肢百骸等有形軀體,以及滋養(yǎng)五臟、百骸的精、氣、血、津、液等及其滋生助養(yǎng)下的經(jīng)絡(luò)俞穴。在人體有形物質(zhì)的相互聯(lián)系和作用中蘊(yùn)涵著和完成了人的整體功能,在人體整體的指導(dǎo)下,完成了各個(gè)部分的相互作用。宏觀是微觀的集合,在當(dāng)展的分子生物學(xué)中,在生物大分子的相互作用中體現(xiàn)了人的整體特性。整體、陰陽依然是人體分子運(yùn)動(dòng)的主宰和統(tǒng)帥,中醫(yī)理論對(duì)微觀的分子的研究仍然起著指導(dǎo)作用?;蚪M屬于中醫(yī)“精”的范疇,是狹義之精,是整體性的,精可化氣,而氣具有信息性,所以精也具有信息性,具有宏觀人體的信息性。
1.3 結(jié)合的可行性
從上可以看出,在基因組階段,中醫(yī)理論依然可以適用,依然是基因組研究的指導(dǎo)。由于基因組的全能性,基因組整體的信息和宏觀人體的信息具有了重合性,因此基因組整體和宏觀整體是同一的,整體的時(shí)空特異性和信息量是一致的,是同一整體的不同表現(xiàn)。
2 中醫(yī)基因組學(xué)的概念
中醫(yī)基因組學(xué)是在繼承傳統(tǒng)中醫(yī)優(yōu)秀的整體特色的基礎(chǔ)上,結(jié)合分子生物學(xué)、基因組學(xué)的優(yōu)勢,建立的分子基礎(chǔ)上的中醫(yī)學(xué),建立起綜合—分析基礎(chǔ)上的整體生命科學(xué);中醫(yī)基因組學(xué)不但可以解釋、破譯、發(fā)展基因組學(xué),并且可以使中醫(yī)完善化并現(xiàn)代化,從而更好地認(rèn)識(shí)生命及人的本質(zhì)。它的手段是利用優(yōu)秀的中醫(yī)整體特色作為指導(dǎo),結(jié)合分子生物學(xué)和基因組學(xué)技術(shù)手段去研究人類基因組的結(jié)構(gòu)和功能,是中醫(yī)微觀辨證的根本理論基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)是宏觀整體的,描述的是宏觀的整體生命現(xiàn)象,但是并沒有深入到微觀的基因組和其他的生命大分子方面,因而沒有形成完善的生命科學(xué),必然有模糊性、類比性等缺點(diǎn);但是中醫(yī)學(xué)科學(xué)地描述了宏觀的人體整體性,為微觀的基因組學(xué)奠定了科學(xué)的基礎(chǔ),為中醫(yī)基因組學(xué)的建立指明了方向。傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)與中醫(yī)基因組學(xué)分別建立在宏觀和微觀兩個(gè)不同的層次,因而具有不同的特點(diǎn),二者的結(jié)合組成了人體整體,宏觀和微觀兩個(gè)理論完善了中醫(yī)理論,建立在基因組基礎(chǔ)上的微觀辨證也因此完善了中醫(yī)的辨證論治體系[2]。
3 宏觀和微觀整體規(guī)律的對(duì)應(yīng)性
基因組是人類乃至人體賴以建立的分子基礎(chǔ),是由23對(duì)相互影響相互作用的染色體而構(gòu)成,是人體的微觀信息整體。宏觀的整體性是由于內(nèi)在的微觀根據(jù)所決定,是微觀基因組整體性的外在表現(xiàn);而23對(duì)染色體并不是隨便組合而成,是有一定規(guī)律的,各染色體之間存在著密切的聯(lián)系,存在著相互依賴相互作用的關(guān)系,它們之間組成了一個(gè)整體。各染色體中各基因之間也不是相互獨(dú)立的,也存在著密切的聯(lián)系,存在著相互依賴相互作用的關(guān)系,它們之間也組成了一個(gè)整體。只有這樣有序的整體才可以最后形成宏觀人體這樣有序的整體,否則是不可想象的。
由于宏觀和微觀整體規(guī)律的同一性,內(nèi)在規(guī)律有序性地同一。二者的規(guī)律是一一對(duì)應(yīng)的。基因組從整體上來說可以分為五個(gè)臟腑系統(tǒng),五臟基因組的相互作用形成了一個(gè)生命的統(tǒng)一體。腎臟為基因組初步分化的產(chǎn)物,它以結(jié)構(gòu)為主;心臟為基因組功能的最高點(diǎn);以腎為主,五臟共合,形成精系統(tǒng),形成具有生殖作用的精;以心為主,五臟共合,形成腦;以脾為主,五臟共合,形成四肢。每一臟都可以按陰陽轉(zhuǎn)化規(guī)律形成自己的基因組系列。五臟在宏觀上是以五行式功能形式而構(gòu)成統(tǒng)一整體的。各臟腑內(nèi)部的細(xì)胞基因組是含該臟腑該細(xì)胞特異信息的基因組,這些含臟腑特異基因組信息的細(xì)胞通過所演化的蛋白組與該臟腑系統(tǒng)其他細(xì)胞基因組相互作用保持著該臟腑系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性,該臟腑所有的特異基因組信息的集合構(gòu)成了該臟腑特異的基因組信息模塊。該特異臟腑基因組信息模塊又通過特異蛋白組(激素、酶等)對(duì)其它臟腑基因組調(diào)控作用而保持著人體五臟整體的穩(wěn)定性。這些特異蛋白組的功能與特異臟腑的氣的功能是一致的。五臟的氣是相生相克、制化勝復(fù)的。人體是由五臟所構(gòu)成,五臟各自的特異臟腑基因組信息集團(tuán)本身也就是相生相克、制化勝復(fù)的,它們構(gòu)成了全息的基因組。人體基因組是由五臟基因組集團(tuán)所構(gòu)成,各臟基因組信息集團(tuán)是由諸多基因所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控集團(tuán)。而不同臟腑基因組集團(tuán)之間的聯(lián)系路線以及基因之間相互聯(lián)系的路徑構(gòu)成了微觀的經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)。臟腑集團(tuán)間的聯(lián)系構(gòu)成了內(nèi)經(jīng)絡(luò)系統(tǒng),是臟腑之間相生克復(fù)關(guān)系和臟與腑表里關(guān)系的路徑,外經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)是臟腑基因組與肢節(jié)基因組并與外界聯(lián)系的路徑。正是由聯(lián)系才構(gòu)成了基因組的統(tǒng)一整體。
盡管人的各種組織器官的結(jié)構(gòu)、功能都不相同,但都是從一個(gè)受精卵分化、發(fā)育而來,因而每個(gè)細(xì)胞都保存著最原始的共同信息,這是構(gòu)成人體整體的基礎(chǔ),人的每個(gè)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)中都包含著人的全部整體特性。不同細(xì)胞進(jìn)行的不同氣化。正是由于人體整體復(fù)雜性的表現(xiàn),而局部的特殊性正是由整體特性決定的。
4 基因組微觀整體的建立的分子理論基礎(chǔ)
張洪鈞、彭莉把組成生命的遺傳物質(zhì)DNA/RNA按中醫(yī)理論進(jìn)行了分類,并預(yù)測如果能將基因等分子進(jìn)行陰陽五行分類,則陰陽相互作用規(guī)律、五行生克制化規(guī)律可直接應(yīng)用于基因組網(wǎng)絡(luò)分析;不過,筆者認(rèn)為人類具有自然物質(zhì)所不同的主動(dòng)能動(dòng)性,因而人類基因的陰陽分類不必拘泥于自然界的陰陽分類,A,G,C,T的三聯(lián)體密碼就是人體的八卦密碼,由此生成20種必需氨基酸。人類基因組是結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一,生命的整體就是和卵子相合的瞬間形成的,在極短的普朗克時(shí)間內(nèi)經(jīng)過生命的無極、太極、陰陽、五行,最后生成微觀狀態(tài)下的基因組。在基因組的序列中,有以結(jié)構(gòu)為主的基因(陰),也有以功能為主的基因(陽),它們之間的相互作用形成了生命的整體。每一個(gè)基因都是全息性的,是整體的一個(gè)組成部分。
基因組整體內(nèi)部的經(jīng)絡(luò)聯(lián)系也有自身的特異性,與重復(fù)序列和基因序列的堿基對(duì)的陰陽屬性很有關(guān)系,這是中醫(yī)基因組學(xué)未來發(fā)展的關(guān)鍵。
5 精氣神與基因組的關(guān)系
精、氣、神為人身三寶,精為形體之本,生命之源,是基因組功能的基礎(chǔ)體現(xiàn),是人體發(fā)育分化的根源;氣為人體生命活動(dòng)的推動(dòng)力和調(diào)節(jié)力,是基因組及其氣場化生各種蛋白質(zhì)參與人體活動(dòng)的結(jié)果;而神為生命之主宰和總體現(xiàn),是生命進(jìn)化至人、基因組信息物質(zhì)結(jié)構(gòu)功能的最高的集中體現(xiàn) 。
6 證的基因組基礎(chǔ)和基因組整體辨證
從證的機(jī)理來講,證與五臟是密切相關(guān)的;從證與基因組的關(guān)系來講,基因是里,證是表,證與基因的關(guān)系也是密切的,與基因組內(nèi)部的功能作用路線有關(guān)。中醫(yī)辨證方法有八綱、六經(jīng)、衛(wèi)氣營血、臟腑和三焦辨證等。而證又是有個(gè)體差異的,因而被認(rèn)為與基因型相關(guān)。從基因組的角度講,基因表達(dá)正常與協(xié)調(diào)為“正氣”,反之為“病氣”。1979年根據(jù)著名老中醫(yī)關(guān)幼波的臨床經(jīng)驗(yàn),將肝病分為8個(gè)主型,36個(gè)亞型。因而證的基因組定位也是有主次的,多點(diǎn)的,與基因組的微觀經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)、臟基因塊及其作用調(diào)控途徑有關(guān)。由證可以推出與某組蛋白質(zhì)組有關(guān),而這組蛋白質(zhì)組又與某組基因組相關(guān),因此可以推出肝臟基因組塊的微細(xì)結(jié)構(gòu)以及證的基因組機(jī)理。證候基因組定位是某些基因之間相互聯(lián)系和表達(dá)量大小。
微觀辨證的根本基礎(chǔ)就是中醫(yī)基因組學(xué)的建立,沒有這個(gè)基礎(chǔ),微觀辨證便失去了理論根據(jù),無法找到分子辨證的整體基礎(chǔ)。有了中醫(yī)基因組學(xué),可以對(duì)某些基因的整體特征確切診斷,找出這個(gè)基因與整個(gè)基因組的整體性是否相和諧,是否符合基因組的整體性乃至人體的整體性;也可以將證的機(jī)理基因化,診斷出確切的病變的基因機(jī)理,從而給出確切的基因治療方案和基因藥物。通過針灸找出經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)和確切基因的關(guān)系,從而針對(duì)基因病進(jìn)行針灸治療;也可以通過中藥復(fù)方找出中藥藥性和基因組的關(guān)系。從而更準(zhǔn)確地針對(duì)疾病或者基因病進(jìn)行中藥治療。將基因組整體辨證論治學(xué)和基因工程技術(shù)結(jié)合起來,可以預(yù)想對(duì)基因組的整體結(jié)構(gòu)的探索將有重大的突破,對(duì)現(xiàn)代難于治愈的基因病、遺傳病、癌等進(jìn)行基因組辨證,找出基因組異變的因素,從而找出最佳的治療方案或者藥物等[3]。
7 小結(jié)
基因組整體不能代表人體整體,代表的也只是人體內(nèi)部的信息和調(diào)控系統(tǒng),它必須和細(xì)胞質(zhì)聯(lián)合起來,在細(xì)胞的相互聯(lián)系中才能構(gòu)成人體。
基因組學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)由還原論走向整體論的節(jié)點(diǎn),而中醫(yī)基因組學(xué)的建立不但促進(jìn)這種趨勢,而且可以促進(jìn)中醫(yī)藥學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展。中醫(yī)藥學(xué)只有在結(jié)合吸收了現(xiàn)代科學(xué)的優(yōu)秀還原論優(yōu)勢,在分化后創(chuàng)新整合而走向新的高峰。中醫(yī)藥學(xué)是中國傳統(tǒng)整體生命科學(xué)體系,而分子生物學(xué)、基因組學(xué)則是21世紀(jì)的領(lǐng)先學(xué)科,這兩者的結(jié)合不僅是科學(xué)的整體論與還原論的結(jié)合,而且也是古老的東方哲學(xué)與先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)的結(jié)合,這種結(jié)合勢必掀起生命科學(xué)以至整個(gè)科學(xué)體系整體化的巨大變革,其帶來的效應(yīng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能估計(jì)的。
參考文獻(xiàn)
[1]張其成.中醫(yī)哲學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:中國中醫(yī)藥出版社,2004:346.
一、人類基因組計(jì)劃與基因組學(xué)
在榮膺1962年諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威爾金斯(MauriceHughFrederickWilkins),于1953年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)之后。相繼于1958年和1980年罕見地兩次榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的桑格(FrederickSanger),先后完整定序了胰島素的氨基酸序列和發(fā)明很重要的DNA測序方法,這些劃時(shí)代的杰出成就于20世紀(jì)后半葉完全“打開了分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究領(lǐng)域的大門”。于是20世紀(jì)80年代形成了基因組學(xué),在隨后20世紀(jì)90年代人類基因組計(jì)劃實(shí)施并取得很大進(jìn)展后,基因組學(xué)取得了驚人的長足進(jìn)展。
基因(gene)是DNA(脫氧核糖核酸)分子上具有遺傳特征的特定核苷酸序列的總稱,系具有遺傳物質(zhì)的DNA分子片段。基因位于染色體上,并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代,還可以使遺傳信息得到表達(dá)。例如不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同,是基因差異所致。基因是生命遺傳的基本單位,不僅是決定生物性狀的功能單位,還是一個(gè)突變單位和交換單位。由30億個(gè)堿基對(duì)組成的人類基因組,蘊(yùn)藏著生命的奧秘。
基因組(genomes)是一個(gè)物種的完整遺傳物質(zhì),包括核基因組和細(xì)胞質(zhì)基因組。即基因組是生物體內(nèi)遺傳信息的集合,是某個(gè)特定物種細(xì)胞內(nèi)全部DNA分子的總和。顯然原先只關(guān)注單個(gè)基因是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,應(yīng)當(dāng)深入研究整個(gè)基因組,于是產(chǎn)生了基因組學(xué)。
基因組學(xué)(genomics)是專門從分子水平系統(tǒng)研究整個(gè)基因組的結(jié)構(gòu)(以全基因組測序?yàn)槟繕?biāo))、功能(以基因功能鑒定為目標(biāo))以及比較(基于基因組圖譜和序列分析對(duì)已知基因和基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較)的分支學(xué)科?;蚪M學(xué)著眼于研究并解析生物體整個(gè)基因組的所有遺傳信息,突出特點(diǎn)是必須以整個(gè)基因組為研究對(duì)象,而不是只研究單個(gè)基因;同時(shí)還要研究如何充分利用基因在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用?;蚪M學(xué)概括起來涉及基因作圖、測序和整個(gè)基因組功能分析的遺傳學(xué)問題。這門分支學(xué)科交叉融合了分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)等,并以全新視角探究生長與發(fā)育、遺傳與變異、結(jié)構(gòu)與功能、健康與疾病等生物醫(yī)學(xué)基本問題的分子機(jī)制,同時(shí)提供基因組信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)加以利用,進(jìn)而解決生物、醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的有關(guān)問題[3]?;蚪M學(xué)的主要目標(biāo)包括認(rèn)識(shí)基因組的結(jié)構(gòu)、功能及進(jìn)化規(guī)律,闡明整個(gè)基因組所涵蓋遺傳物質(zhì)的全部信息及相互關(guān)系,為最終充分合理利用各種有效資源,以提供預(yù)防和治療人類疾病的科學(xué)依據(jù)。
人類基因組計(jì)劃(humangenomeproject,HGP)的確立和實(shí)施極大地促進(jìn)了基因組學(xué)的發(fā)展。人類基因組計(jì)劃的提出,可追溯到尋求新方法解決日本廣島長崎原子彈幸存者及其后代的基因突變率檢測低于預(yù)期問題。1984年12月美國能源部資助召開的環(huán)境誘變和致癌物防護(hù)國際會(huì)議,第一次提出測定人體基因和全部DNA序列,并檢測所有的突變,計(jì)算真實(shí)的突變率。1985年6月,美國能源部正式提出了開展人類基因組測序工作,形成了“人類基因組計(jì)劃(HGP)”的初步草案。歷經(jīng)幾年醞釀與論證,1988年美國國會(huì)批準(zhǔn)撥款,支持這一被譽(yù)為完全可以與“曼哈頓原子彈計(jì)劃”、“阿波羅登月計(jì)劃”并列相比美的宏偉科學(xué)計(jì)劃。1990年正式啟動(dòng)后,陸續(xù)擴(kuò)展成為美國、英國、法國、德國、日本和中國共同參加的國際性合作計(jì)劃。2000年人類基因組工作框架圖(草圖)完成,是人類基因組計(jì)劃成功的標(biāo)志。
HGP這項(xiàng)規(guī)模宏大,跨國家又跨學(xué)科的大科學(xué)探索工程。旨在測定組成人類染色體(指單倍體)中所包含的30億個(gè)堿基對(duì)所組成的核苷酸序列,從而繪制人類基因組圖譜,并且辨識(shí)其載有的基因及其序列,達(dá)到破譯人類遺傳信息,解碼生命奧秘,探索人類自身的生、老、病、死規(guī)律,揭示疾病產(chǎn)生機(jī)制以提供疾病診治的科學(xué)依據(jù)。截至2005年,人類基因組計(jì)劃的測序工作已經(jīng)完成,但基因組學(xué)等研究工作一直在不斷深人和擴(kuò)展。例如,2006年啟動(dòng)了腫瘤基因組計(jì)劃力求揭示人類癌癥的產(chǎn)生機(jī)制以及癌癥預(yù)防與治療的新理念。當(dāng)下已經(jīng)邁進(jìn)后基因組時(shí)代,從揭示生命所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到在分子整體水平上對(duì)功能的研究(功能基因組學(xué))。21世紀(jì)的生命科學(xué)以新姿態(tài)和新方法闊步向著縱深發(fā)展,同時(shí)有力推進(jìn)了基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、社會(huì)倫理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展。為促進(jìn)這些相關(guān)學(xué)科及其應(yīng)用的更好發(fā)展,尤其推動(dòng)在人類健康與疾病、個(gè)性化醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、微生物等諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,自2006年以來巳經(jīng)召開了十屆國際基因組學(xué)大會(huì)(ICG)。第10屆國際基因組學(xué)大會(huì)于2015年10月在中國深圳舉行,特別就臨床基因組學(xué)、生育健康、癌癥、衰老、精準(zhǔn)醫(yī)療、人工智能與健康、農(nóng)業(yè)基因組學(xué)、合成生物學(xué)、生命倫理和社會(huì)影響、相關(guān)組學(xué)及生物產(chǎn)業(yè)等熱點(diǎn)問題進(jìn)行深人研討,展現(xiàn)了相關(guān)組學(xué)的旺盛活力。
二、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等與基因組學(xué)相輔相成
基因組學(xué)作為研究生物基因組的組成,組內(nèi)各基因的精確結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系及表達(dá)調(diào)控的科學(xué),又必須從系統(tǒng)生物學(xué)角度與方法,著眼于整體出發(fā)去研究人類組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)、基因、蛋白質(zhì)及其分子間相互作用,并通過整體分析研究人體組織器官的功能代謝狀態(tài),從而才能更有效地探索解決人類疾病發(fā)生機(jī)制及其診治與保健問題。
雖然人類基因組圖揭示了人類遺傳密碼,而對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的是蛋白質(zhì)?;蚪M研究本身不能體現(xiàn)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平、表達(dá)時(shí)間、存在方式以及蛋白質(zhì)自身獨(dú)特活動(dòng)規(guī)律等。因此,自從基因和基因組學(xué)問世以后,分子生物學(xué)的組學(xué)大家庭中,不斷延伸分化形成了相互密切關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)錄組學(xué)(tmnscrip-tomics)、蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)、代謝組學(xué)(metabo-lomics),以及脂類組學(xué)(lipidomics)、免疫組學(xué)(lmmu-nomics)、糖組學(xué)(glycomics)、RNA組學(xué)(RNAomics)等,這些相互密切關(guān)聯(lián)的組學(xué)構(gòu)成豐富的系統(tǒng)生物學(xué)以及組學(xué)生物技術(shù)基礎(chǔ)。
轉(zhuǎn)錄組學(xué)是一門在整體水平上研究細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄情況以及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的分支學(xué)科。也即轉(zhuǎn)錄組學(xué)是從RNA水平研究基因表達(dá)的情況。轉(zhuǎn)錄組即一個(gè)活細(xì)胞所能轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA的總和,是研究細(xì)胞表型和功能的一個(gè)重要手段??梢娫谡w水平上研究所有基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的轉(zhuǎn)錄組學(xué),乃是功能基因組學(xué)研究的重要組成部分。
蛋白質(zhì)組(proteome)是指一個(gè)基因、一個(gè)細(xì)胞或組織所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)組學(xué)研究不同時(shí)間、空間發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)及其群體;從蛋白質(zhì)水平上研究蛋白質(zhì)表達(dá)模式和功能模式及其機(jī)制、調(diào)節(jié)控制及蛋白質(zhì)群體中各個(gè)組分。蛋白質(zhì)組本質(zhì)上指的是在大規(guī)模水平上研究蛋白質(zhì)的特征,包括蛋白質(zhì)的表達(dá)水平,翻譯后的修飾,蛋白與蛋白相互作用等,由此獲得蛋白質(zhì)水平上的關(guān)于疾病發(fā)生,細(xì)胞代謝等過程的整體而全面的認(rèn)識(shí)。基因組相對(duì)穩(wěn)定,而蛋白質(zhì)組是動(dòng)態(tài)的概念。研究蛋白質(zhì)組學(xué)是基因組學(xué)研究不可缺少的后續(xù)部分,也即生命科學(xué)進(jìn)人后基因時(shí)代的特征。
代謝組學(xué)的概念源于代謝組,代謝組是指某一生物或細(xì)胞在一特定生理時(shí)期內(nèi)所有的低分子量代謝產(chǎn)物。代謝組學(xué)則是對(duì)某一生物或細(xì)胞在一特定生理時(shí)期內(nèi)所有低分子量代謝產(chǎn)物同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析的一門新分支學(xué)科。代謝組學(xué)以組群指標(biāo)分析為基礎(chǔ),以高通量檢測和數(shù)據(jù)處理為手段,以信息建模與系統(tǒng)整合為目標(biāo)的系統(tǒng)生物學(xué)的一個(gè)分支。繼基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后新發(fā)展起來的代謝組學(xué),是借助基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究思想,對(duì)生物體內(nèi)所有代謝物進(jìn)行定量分析,并尋找代謝物與生理病理變化的相對(duì)關(guān)系?;蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分別從基因和蛋白質(zhì)層面探尋生命的活動(dòng),而實(shí)際上細(xì)胞內(nèi)許多生命活動(dòng)是發(fā)生在代謝物層面的。因此有研究者認(rèn)為“基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)告訴你什么可能會(huì)發(fā)生,而代謝組學(xué)則告訴你什么確實(shí)發(fā)生了”。所以,代謝組學(xué)迅速發(fā)展并滲透到諸多領(lǐng)域,例如疾病診斷、醫(yī)藥研制開發(fā)、營養(yǎng)食品科學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境學(xué)、植物學(xué)等與人類健康密切相關(guān)的各領(lǐng)域。
三、放射組學(xué)在交叉融合中應(yīng)運(yùn)而生
2015年是倫琴發(fā)現(xiàn)X射線120周年,正如簡明不列顛百科全書所評(píng)價(jià):X射線的發(fā)現(xiàn)“宣布了現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)代的到來,使醫(yī)學(xué)發(fā)生了革命”W。近40多年來計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的交叉融合,以X射線透射開始并不斷拓展許多種類型的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),又經(jīng)歷了數(shù)字化革命而呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展。數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不可或缺的重要手段和必不可少的組成部分。醫(yī)學(xué)影像學(xué)在保健査體、疾病預(yù)防、疾病篩査、早期診斷、病情評(píng)估、治療方法選擇、康復(fù)療效評(píng)價(jià)等,以及生命科學(xué)研究方面發(fā)揮了越來越大的不可替代作用。隨著多排螺旋CT、雙源CT、能譜CT、磁共振成像(MRI)、單光子和正電子計(jì)算機(jī)斷層顯像(SPECT與PET)、圖像融合一體機(jī)成像(PET/CT等等)諸多影像醫(yī)學(xué)新設(shè)備、新技術(shù)、新方法層出不窮,醫(yī)學(xué)影像學(xué)巳經(jīng)從結(jié)構(gòu)成像發(fā)展到功能成像,又邁向分子影像學(xué)的新階段。尤其進(jìn)人21世紀(jì)后,分子影像學(xué)方興未艾地蓬勃發(fā)展,已經(jīng)成為分子生物學(xué)的重要手段。當(dāng)前數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像學(xué)所形成的大數(shù)據(jù)又密切關(guān)聯(lián)到相關(guān)基因組學(xué),應(yīng)運(yùn)而生了放射組學(xué)(radiomicsV)。如果說20世紀(jì)驅(qū)動(dòng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展主要是依靠物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、電子工程科學(xué)技術(shù)等,而21世紀(jì)則迫切需要與醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)(包括基因組學(xué)等諸多組學(xué))等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步深人交叉融合相輔相成。
放射組學(xué)(亦有稱之為影像組學(xué))、分子影像學(xué)完全是與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等相關(guān)組學(xué)彼此關(guān)聯(lián)并相互促進(jìn)而不斷發(fā)展的。整合各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)用影像學(xué)手段顯示人體組織水平、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的特定分子,并能反映活體狀態(tài)下分子水平變化,從而對(duì)其生物學(xué)行為在分子影像層面進(jìn)行定性和定量研究,無論在人體保健與疾病的診斷治療,或者在藥物研究開發(fā),以及在基因功能分析與基因治療研究等方面,都凸顯了巨大優(yōu)勢和良好前景。
包含分子影像學(xué)的數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像學(xué)迅速發(fā)展,可提供越來越豐富的多層次醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)資料,顯然必須加以深度發(fā)掘并充分利用這些極其龐大的數(shù)字化信息。通過放射組學(xué)研究,解碼隱含在醫(yī)學(xué)影像信息中的因患者的細(xì)胞、生理、遺傳變異等多因素共同決定的綜合影像信息,并客觀且定量化將其內(nèi)涵呈現(xiàn)在臨床診治、預(yù)后分析的整個(gè)過程,這無疑會(huì)成為臨床醫(yī)學(xué)具有重大意義的革命。應(yīng)運(yùn)而生的放射組學(xué),就是致力于應(yīng)用大量的自動(dòng)化數(shù)據(jù)特征化算法將感興趣區(qū)域(regionofinterest,R0I)的影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有高分辨率的可發(fā)掘的特征空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析是對(duì)大量的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的定量高通量分析,得到高保真的目標(biāo)信息來綜合評(píng)價(jià)腫瘤的各種表型(phenotypes),包括組織形態(tài)、細(xì)胞分子、基因遺傳等各個(gè)層次。例如近期文獻(xiàn)報(bào)道,放射組學(xué)可揭示腫瘤預(yù)測性的信號(hào),能夠捕獲腫瘤內(nèi)在的異質(zhì)性,并與潛在的基因表達(dá)類型相關(guān)聯(lián)。
美國的國家癌癥研究所(NationalCancerInstitu?te,NCI),已經(jīng)建立量化研究網(wǎng)絡(luò)(quantitativere?searchnetwork,QIN),旨在共享數(shù)據(jù)、算法和工具,以加速影像信息量化的合作研究網(wǎng)絡(luò)U5]。他們將放射組學(xué)的建設(shè)及應(yīng)用框架分為5部分:①圖像的獲取及重建;②圖像分割及繪制;③特征的提取和量化;④數(shù)據(jù)庫建立及共享;⑤個(gè)體數(shù)據(jù)的分析。當(dāng)然這些均是很有挑戰(zhàn)性的工作。
放射組學(xué)通過標(biāo)準(zhǔn)化的圖像獲取以及自動(dòng)化的圖像分析等,能為疾病的診斷、預(yù)后及預(yù)測提供有價(jià)值的信息。近期的研究還提示放射組學(xué)能有效預(yù)測不同患者中的腫瘤基因異質(zhì)性等,可見放射組學(xué)有著廣闊應(yīng)用前景。四、發(fā)展相關(guān)組學(xué)更好共促精準(zhǔn)醫(yī)療
從基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等2直到新形成的放射組學(xué),均是在相關(guān)學(xué)科交叉融合中,當(dāng)條件與時(shí)機(jī)發(fā)展到一定程度而瓜熟蒂落催生。
這些相互關(guān)聯(lián)的組學(xué)全部都兼?zhèn)渲鴮W(xué)科分化以及整合的特色。學(xué)科交叉融合根據(jù)發(fā)展需要分化催生出4新分支,而所有這些組學(xué)分支學(xué)科又都從系統(tǒng)生物學(xué)角度出發(fā),注重對(duì)形成的分支學(xué)科自身整體開展研I究。正是如此辯證統(tǒng)一的現(xiàn)代科技發(fā)展特點(diǎn),如同DNA的螺旋結(jié)構(gòu)一樣在不斷深化中而螺旋式上升,7推動(dòng)科學(xué)技術(shù)向更深層次和更高水平發(fā)展。