生命科学研究方向范文

导语：如何才能写好一篇生命科学研究方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：教育改革 毕业选题 实验设计

中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0241-03

21世纪，生命科学逐步发展成为了一个活跃的学科，其涵盖了与人类生活息息相关的各个领域，包含能源、环境、人类疾病等各个方面。生命科学的研究相当广泛，从微观到宏观等各个方面都涉及到了生物学的存在。微观方面包含了生物大分子，如核酸、蛋白等；宏观方面包含了植物、动物以及人类，甚至生态环境。2015年所评选出来的全世界十大科技进展中，多项成果来源于生命科学领域，包括美国癌症基因图谱的完成、调控细胞衰老的关键开关以及可能遏制艾滋病感染的新疫苗的发现等，这些成果为相关疾病的干预及治疗提供了潜在的治疗靶标以及可能的干预途径。生物学专业学生本科阶段的基础学习以及兴趣培养对于其以后在该领域的发展具有至关重要的作用。其中，指导本科生对本科毕业论文顺利进行正确的选题、执行以及撰写能有效地培养学生对于生物学科学研究的兴趣以及探索生命科学未知领域的热情。这对于培养生物学专业领域的创新性人才至关重要。

1 生物学专业本科毕业论文完成过程中存在的问题

生物学本科毕业论文是本科生对科学研究的第一次探索和尝试，是对本科基础理论知识的总结和升华。本科毕业论文是高校人才培养的一个重要环节，在生物学本科生完成论文的过程中，本科生综合运用所学的生物学基础理论知识以及所掌握的生物学基本实验技能，提升了其在实验过程中发现问题和解决问题的能力，提高了其创新能力以及综合技能，是生物学本科教育环节所必不可少的关键环节。然而，本科生在完成毕业论文的过程中存在一系列的问题，导致本科毕业论文质量下降，主要包括以下几个方面。

学生的意识淡薄，认识不到本科毕业论文的重要性，敷衍了事，造成了抄袭以及伪造数据等现象的发生。生物科学领域的研究是一个需要耐心的过程，在研究过程中，会遇到很多需要解决的难题，学生在刚开始进行研究的过程中，没有足够的经验和理论储备，遇到问题束手无策，很容易使自己产生退缩和懈怠的心理。本科毕业论文的完成时间一般较短，为一年到一年半的时间，而本科最后一年是学生心理较为脆弱的一年，面临着未来人生道路如何选择的关键问题，所以不能全心全意的投入毕业论文中，造成毕业论文完成期间敷衍了事，甚至伪造数据。部分学生认为以后不会从事相关领域的研究工作，认为本科毕业论文可有可无，不能正式对待本科毕业论文。

教师的监管不力，不能有效地指导学生解决问题。多数的大学教师自身承担着科研和教学的双重压力，导致时间不够充裕，不能有效地指导学生，帮助学生解决科研工作中遇到的难题，学生和老师的沟通少，导致其问题积压较多，造成了学生的逆反心理，加重了其不愿与教师交流的心理，最终导致了学生不能高质量的完成毕业论文。

学院的监管力度不够，考核要求较低，导致学生和指导老师产生敷衍了事的心理。生物学本科学生面临着继续深造或从事科学研究或本科毕业直接工作的关键问题，如果不能在科研上给予其正确引导，很可能流失部分科研界的优秀人才。一旦科研人员产生敷衍了事的心理，会给以后学生的科研道路造成影响，引起科研的不正之风。

总之，近年来，随着高等教育的普及，本科生教育逐步从精英化模式转变为大众化模式。本科生数量逐渐增多，教师资源的不足以及教师科研工作的压力造成其对学生的监管不力，部分人认为本科毕业论文在高等教育中可有可无，这些原因造成了本科生毕业论文的严重下滑。

2 提升生物学专业本科毕业论文质量的体系建立

近年恚该院提升了对本科毕业论文的监管力度，提高了本科毕业论文的一对一指导，加强了教师对于本科生毕业论文选题的引导以及完成过程的把控，帮助学生在完成毕业论文期间养成独立自主思考问题与解决问题的能力，增强了教师与学生之间的沟通，加强了学生之间的交流与学习，增强了学生对于科研的兴趣与热情，勇敢面对科研道路上所遇到的困难与挫折。从多方面采取措施解决问题，取得了较好地改进结果。

督促学生熟练的掌握基本的理论知识。本科阶段理论知识的学习至关重要，郑州大学生命科学学院主要包含生物信息、生物技术和生物工程3个专业，其基础的理论知识学习涵盖了从普通生物学到专业书籍等多种基础知识。这些基础知识的学习能帮助学生构建一个全面的生命科学框架，广泛地了解生命科学的各个领域，大到生物界的分类，细微到生物大分子蛋白质以及DNA的结构和功能。这些能帮助学生更好地了解生命科学的本质，了解科学研究的意义。

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关键词 分子影像学 教学体系 复合型人才

中图分类号：G424 文献标识码：A

On Molecular Imaging Teaching System Construction

CHEN Duofang

（School of Life Science and Technology， Xidian University， Xi'an， Shaanxi 710071）

Abstract Molecular imaging is an emerging interdisciplinary， has become one of the most important techniques of modern life sciences， medical imaging represents the direction of future development. In this paper， molecular imaging features， combined with research in Life Science and Technology in the field of molecular imaging as well as the basis for cooperation with our university hospital， a study in teaching content， teaching models and evaluation methods， the life science and information science and clinical cross， build molecular imaging teaching system， laying the foundation for training medical complex polytechnic molecular imaging professionals.

Key words molecular imaging; teaching system; complex talent

0 引言

分子影像学（molecular imaging）是运用影像技术显示组织、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在进行定性和定量研究的科学。①分子影像学是将分子生物学技术和现代医学影像学相结合的产物，最早由美国哈佛大学Weissleder等学者于1999年提出，经过10余年的飞速发展，取得一系列成就，已经成为现代生命科学研究最重要的技术手段之一，受到世界各国的高度重视。①②随着分子影像学技术研究工作在我国的迅速开展，具有分子影像技术背景的人才更显缺乏。医药企业、医疗设备企业、生命科学研究机构等单位对分子影像专业人才需求日趋增加，尚没有专门学科进行分子影像学人才培养。我校生命科学技术学院依托生物医学工程与生物技术专业，定位为研究型学院，分子影像为主要研究方向之一。经过几年的发展，学院在分子影像研究领域取得一定进展。学院教工由来自不同专业背景，包括生物、信息、计算机和医学等学科的人员构成，但由于当前研究成员各自的专业背景单一，成员之间尚未有机融合和深度交叉，很大程度上限制了在分子影像领域取得重大突破。而目前国内，分子影像学教材较少，分子影像学课程主要面向研究生开设，极少高校面向本科生开设分子影像学课程。③④⑤本文探讨如何借助我校信息学科与计算机学科的优势，结合我校在分子影像学的研究成果以及与医院的合作基础，将生命科学与信息学科和临床医学交叉，开展针对本科生的分子影像学教学工作，建立分子影像学教学体系，为培养理工医复合型分子影像学人才奠定基础。

1 分子影像学教学体系构建

分子影像学起源于现代医学影像学，在现代医学影像学基础上融入分子生物学，其教学体系不同于传统的工学学科和生物学学科体系。我们将从分子影像学教学内容，分子影像学教学模式和分子影像学考评方式进行分子影像学教学体系构建，目的在于建立包括基础理论―验证实验―应用实践三个层次的多学科深度交叉、理工医有机融合的综合型分子影像学教学体系，为培养基础理论扎实、实验技能过硬、应用实践广泛的理工医复合型分子影像学人才打下坚实基础。

1.1 分子影像学教学内容

分子影像学属于前沿科学，知识更新日新月异，相关资料主要来自世界各国研究小组的公开文献，缺乏全面、系统的参考教材;而且分子影像学属于典型的多学科交叉，涉及信息、生物、医学等多个学科，需要掌握各种影像原理与理论，熟悉核酸、蛋白质等大分子的形态、结构与操作，并应用影像技术进行分子生物学相关研究，课程内容繁杂，信息量庞大。分子影像学是分子生物学与先进医学影像技术结合的产物，属于典型的多学科交叉，涉及信息、生物、医学等多个学科。分子影像学内容覆盖面广、跨度大，教学内容包括：分子生物学中核酸等大分子的功能、形态结构特征并在分子水平上阐明细胞活动的规律;超声成像、CT成像、MRI成像、核素成像等临床中成熟的医学影像技术，以及光学分子断层成像、光声断层成像等新兴的医学影像技术;分子影像技术在肿瘤、神经系统、心脑血管研究以及新药研发等领域的应用。学生不仅需要掌握基本理论知识，了解最新研究进展，更要学会利用影像技术进行基础研究以及临床应用。考虑到分子影像学信息量大，教学内容以生命学院优势研究方向即光学分子影像及其在肿瘤细胞学中的应用为主线，其余内容为辅助展开。教学过程中，力争做到重点突出、内容全面和有的放矢。

1.2 分子影像学教学模式

分子影像学涉及多个学科，涵盖现代影像成像理论，分子生物学与细胞生物学以及分子影像技术在基础和临床实验研究中的应用。为了系统地学习掌握分子影像学知识，成为合格的分子影像专业人才，学生不仅需要了解分子生物学相关知识，而且需要知道靶向分子在临床中的应用前景;不仅需要了解分子结构修饰、分子标记等专业知识，而且也需要知道生物信息、医学影像等相关知识。传统的单一学科的教学模式难以满足上述需求，需要探讨新的有效的教学模式。对于多学科交叉产生的分子影像学，采用传统的单一学科教学模式难以满足要求。我院分子影像学教师来自不同专业背景，采用不同的教学模式进行协同合作教学。借助我校生命科学技术学院在分子影像学领域的研究成果以及与医院的合作基础，可以将生命科学与信息学科和临床医学进行深度交叉，开展目标明确和特色鲜明的分子影像学教学工作。对于分子生物学部分，由生命学院生物技术专业教师任教，主要采取课堂讲授以及实验演示教学方式，指导学生掌握生物基本操作技能，包括：核酸凝胶电泳、PCR、DNA测序、RNA提取与纯化、基因敲除、基因克隆等技术。对于医学影像部分，由生命学院信息专业教师任教，主要采取课堂讲授、理论推导和计算机模拟仿真等教学手段，使学生掌握医学影像的基本物理原理以及数学理论。对于应用部分，由外聘的第四军医大学第一附属医院教师承担，引导学生使用分子影像技术进行肿瘤早期诊断、心脑血管疾病诊断以及新药研发等应用研究。上述教职人员由生命科学技术学院自然基金委重大项目参与人员构成，经过前期合作研究，已进行一定程度的多学科交叉，可进行协同教学工作。

1.3 分子影像学考评方式

传统教学考评中，多注重考核学生掌握知识的多少，而不是学习知识能力的大小;注重考核学生技能掌握的多少，而不是学习技能能力的高低。这种考核体系只能反映一定时间内的学习结果，不能反映学生学习新知识、新技能的本领，难以适应分子影像快速发展的需要，这不仅使教师的教学方法陷于陈旧古板，而且使一些再学习能力、发展潜力大、动手能力强的学生长期得不到有效锻炼和培养。因此，如何将传统的考核知识与技能与考核学生掌握新知识、新技能的本领相结合，是我们需要关注的问题。分子影像学涵盖学科领域广，知识更新速度快，学生学习任务重，我们需要站在发展的角度，从学校培养学生的近期和远期效果建立合理的考评方式。对于学生学习考核，我们采用知识与能力兼顾的评价标准。该评价标准主要包括四大模块：基本理论知识、实验操作技能、进展跟踪和科研创新能力。对于基本理论知识考核，采用试卷笔答形式;对于实验操作技能，考核学生对刻度吸量管、分光光度计、离心机、电泳仪等常规仪器的操作，此外还考核学生对microCT、光学分子断层成像等学院研制的医疗影像设备的操作，以实验报告形式答题;对于进展跟踪考核，则要求学生根据教师给定的主题词，进行文献查阅及总结，以文献综述形式答题;对于科研创新，则根据教师课题或学生自主选题进行相关科研活动，以小论文或专利形式答题。总之，将采用形式多样的考评方式，对学生的综合能力进行测评。

2 总结

分子影像学是一门新兴的交叉学科，已经成为现代生命科学研究最重要的技术手段之一，代表了未来医学影像发展的方向。我校生命科学技术学院为国内最早进行分子影像学研究的单位之一，学院教师来自不同的专业背景，包括信息、生物和数学等专业，在多学科交叉方面已经积累了一定的经验。基于学院在分子影像领域的研究基础，结合我校信息学科优势，融合生命科学相关专业，本文提出建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的多学科深度交叉、理工医有机融合的创新型分子影像学教学体系。通过建立该体系，我们将使不同学科背景教师协同工作，讲授成熟的基础成像理论、分子生物学基础知识;实时跟踪分子影像学研究动向，向学生传递最新进展;指导学生进行验证实验，引导学生得出结论，从实验中引申理论知识;此外，基于理论知识以及实验操作训练，锻炼学生使用分子影像设备进行生命科学领域相关研究的科研能力。通过分子影像学综合体系的构建与实施，最终培养基础理论扎实、实验技能过硬、应用实践广泛的理工医复合型分子影像学人才。

基金项目名称：1. 西安电子科技大学新实验开发项目（项目编号：SY1359）

2. 西安电子科技大学本科教育质量提升计划教改项目

注释

① 申宝忠.分子影像学（第二版）[M].人民卫生出版社，2010.

② 申宝忠，王维.分子影像学2011年度进展报告[J].中国继续医学教育，2011（8）：132-157.

③ 朱宏，董鹏，李耀武.分子影像学教学中的哲学思考[J].中国科教创新导刊，2010（2）：82-84.

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但是，生命科学的发展从来就离不开其他学科的基础理论和新技术，新方法的支持。近日，记者走访了北京理工大学生命学院生物工程系副主任屈锋教授，从这位化学背景出身的青年学者身上了解到她眼中的学科交叉的重要性和生命分析化学的未来发展之路。她开朗，幽默而时尚，在和她的对话中，我们看到了她更多的特性学者的优雅、科学家的严谨、师长的智慧、年轻的活力……这位思维敏捷，谈吐直率，兴趣广泛的女教授，执着于将化学精髓溶入生命科学研究的“创新者”，正像一位手持化学缤纷彩练，在生命科学的舞台上清然挥袖的舞者。

记者：您的研究主要是围绕哪些方向进行的?您的科研理念是怎样的?

屈锋我目前的研究主要是围绕生物医学分析检测以及生物物质分离分析展开的。

生命科学的研究中，离不开数学、物理，化学的基础知识和方法，同样离不开在此基础上发展的各种实验仪器和设备的支撑，正是学科间的交叉渗透形成了许多前景无限的生长点和新兴学科。

我原来所学专业是化学，具有分析化学与环境化学的研究基础。在美国做博士后时转入生物科学，开始接触动物、组织等生物物质分析，接触到人类健康与衰老领域。现在我主要的研究思路就是要利用自身的化学背景优势，结合在生命学院的学科背景，将化学学科的新技术、新方法用于生物体和生物分子的研究中，解决生命科学中存在的实际问题。目前我的研究对象有细胞、微生物、生物大分子蛋白质和核酸等，希望在与人体健康相关的生物学、医学、临床检验等方面从技术和方法上有所突破，用新方法、新思路去解决其中的问题。我认为，在生命科学研究中，学科间的交叉一定要深入。各相关学科要真正融合、必须要进行学术思想、技术手段和学术人才的全方位交流。

记者：您曾主持或参加过国家自然科学基金项目、国家重点基础研究发展计划等多项工作，请介绍一下其中一些主要项目的相关情况好吗?

屈锋我所主持的项目具有延续性，保证了课题可以从基础到深入的研究，比如说利用毛细管电泳方法进行的相关课题研究“基于两种模式病原菌全细胞核酸适配体的毛细管电泳筛选方法研究”、“土壤有机酸与重金属相互作用的毛细管电泳特性研究”、“有机污染物的芯片电化学检测技术”等，最初主要是从小分子方面做起，现在将这种方法和技术应用到了大分子蛋白质、核酸，动物细胞和微生物等生物个体。目前很重要的部分工作就是围绕着生物活体进行研究，这也是我的主要研究方向。比如直接将微生物学和细胞生物学研究方法与毛细管电泳结合，将生物学方法与分析化学方法结合就是很有特色的研究内容。我现在是生命学院的教师，周围教师和学生都是生物学专业，因而我可以更多学习，了解和接触生物学，并能带着化学专业的眼光看待生命学科的问题，我个人认为这也是对我的研究非常有利的一种状态。

记者：您现在的研究主要是在生物医学分析检测和生物物质分离分析方面，从专业角度出发，您是如何看待科技成果的产业转化这一问题的?

屈锋我认为好的基础研究成果应该具有产业化的潜能。首先基础研究必须要深入、透彻，这样才知道它向应用转化时的关键点是什么，难点是什么，应该如何克服。作为我们的方法学研究，建立的方法不仅要有技术含量，还要考虑低成本。一个有效的方法或产品如果成本过高，对于企业来说压力很大，这将阻碍其产业化的发展。在研究成果真正能为社会和经济服务时，必须考虑降低各种成本，如设备材料成本。时间成本、技术操作成本、人员培训成本等。目前我所进行的研究还没有达到投入产业化阶段，但我的所有想法和努力方向都没有脱离这个根本出发点。

记者：作为生物工程系副主任、生物技术专业本科责任教授，您主要分管哪些工作?在行政、科研和教学多种身份中，您更喜欢哪一个角色?

屈锋：目前，我主管教学方面的工作。我是做科研出身的，多年来都工作在科研第一线。在高等学校，教学和科研本来就是一体的。在做科研的过程中指导培养学生，在教学过程中介绍科研内容，这是一个互相促进的过程，并没任何矛盾。我很喜欢讲课，把自己所掌握的各种知识和信息传递给学生，很有满足感，这是只做科研工作所得不到的乐趣。当然，学生在学校里不仅要学到专业的知识和技能，更为重要的是得到人生的指引。作为教师，还应担当着指导学生的个人成长与发展的责任。我们要在教学和科研过程中培养学生，将严谨、认真，执着的学习和工作方法传给学生，帮助他们树立正确的人生观、价值观，使他们成为具有一定专业背景和科研素养的，能够胜任多种社会工作的合格人才。工作虽然很繁忙和辛苦，但更多的是看到学生成长给自己带来的愉悦和享受。

记者：在求学道路上，您涵盖了内地、香港、国外的三重教育经历，这一切在您的教学和科研生涯中发挥着怎样的作用呢?

屈锋：不同地区的文化、管理和制度下的教育模式有一定差异。对于科研来说，多样化的教育经历和受教育模式可以开拓眼界和思维方式。对于教学，可以把不同的文化、管理和制度模式与学生分享，帮助他们正确理解上述问题。对于这种活生生的亲身经历，学生听起来会更有感触。所以我认为，对于新世纪的年轻人，一定要创造机会去看看外面的世界，这对自我提高和成长非常有益。

记者：对于学生和后起人才，您认为他们如果希望成为一位优秀的科研人员的话，需要在求学时期做出怎样的积累?您在教育教学上录持的观点和原则是怎样的?

屈锋：总得来说有两步：打好基础，然后培养其兴趣。打好专业基础需要对课程教学内容多学多练。而培养多方面的兴趣，拓宽知识面有助于开拓科研的视野和思路。当然，还要有必要的勤奋努力，但这个勤奋并非是毫无目的地泡在实验室。虽然科研工作是需要时间积累的，但这个积累一定是有效的时间积累。学生实验做的越多就越熟练，越熟练就越有兴趣，有兴趣就不觉得“枯燥”，就能发现科研中的乐趣。有了乐趣，勤奋就是自觉行为。当学生掌握的知识越多，就越自信，就越有动力。大多数学生在科研和实验过程中都是遵循这样的成长轨迹，所以在科研和实验中的确要多做工作，当遇到困难时，也一定要坚持，就像人生中遇到坎坷一样，挺过去就是成长和进步。

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生命科学是21世纪的前沿学科，随着人类基因组研究计划的完成，人类更壮观的生命科学时代已向我们走来。针灸学是生命科学的分支学科之一，针灸学研究不仅是针灸学的，更是生命科学研究的一个重要组成部分[1]，所有适合生命科学研究的理论、技术与方法，都同样适合针灸学研究。

1 生命科学与针灸学

针灸通过调整脏腑的阴阳气血、虚实正邪等达到治疗作用。它将疾病的病理过程作为一个整体，根据机体不同状况，选用不同穴位和不同针刺手法，影响多靶点和疾病过程的多个环节，激发机体自身内在的调整能力达到治疗目的[2]。其整合作用不仅表现在影响疾病的病理过程，对体质改善也有作用，在解决疾病易感性方面优势明显。当前，人类的疾病已由以感染和营养失调为主的单因素疾病转向以机体自身代谢和调控失常为主的多因素疾病[3]，以多环节、多靶点的整合调节为特点的针灸学，具有发展的独特优势。　现代生命科学对生命层次的整体性认识及各层次间的功能网络联系理解，与中医整体观是不谋而合的，在思维模式上有许多相似之处，不同的是表述方式和研究层次的差异。引入生命科学技术研究针灸既不会脱离中医整体观念等基础理论，而且还会使针灸研究更加客观化、定量化，使针灸的抽象思维建立在科学实验的基础之上。针灸学的任务是应用针灸的方法探索生命科学并在临床上应用其成果。利用多学科交叉的理论与技术优势研究针灸学，必将为解决当代生命科学重大问题做出突破性贡献。

针灸作用涉及到神经、内分泌、免疫等多种调节系统的相互作用，不同针刺条件可能会产生不同疗效，传统方法无法同时了解不同系统间动态作用，针灸的研究总是难以深入发展[4]。针灸刺激可以引起人体各系统生理、生化水平上的多项指标的同步变化，失去了它治疗某种疾病机制上的相对特异性，难以取得突破性进展；针灸对某些基因表达具有一定调控作用，但针灸的调控无靶基因，且不清楚针灸对结构基因的功能有无调控；某些研究结果不能很好的指导临床。

人类基因组计划的突破，成为分子水平上理解机体器官以及分析与操纵分子DNA的又一里程碑，与之相发展并衍生一系列现代生物技术前沿：基因组学技术、生物芯片技术、蛋白质组学技术和生物信息技术[5]。生命科学的发展从形态分类到细胞生物、分子生物。从研究方法途径来说，解剖学、细胞学、分子生物学互相渗透结合在一起，如果针灸不在细胞层次、分子层次、结构与功能关系层次、信号传递与效应层次、基因型与表现型层次上进行学科交叉，吸收最新观念、方法、技术，就会被淘汰。

2 生命科学技术的应用与针灸学研究

针灸研究吸收、借鉴现代生命科学的新成果，可使针灸疗法更加科学化，现代生命科学的发展为针灸现代化提供了千载难逢的良机。针灸临床和基础研究的成果已经并将继续为充实生命科学提供客观资料，为进一步探索生命科学开辟新的思路。经络现象、腧穴功能、经穴-脏腑相关、针灸调节作用及机制、针刺麻醉和针刺镇痛原理等研究结果，涉及到不少目前尚未能被生命科学解释的问题。

基因组学从分子水平辩证地研究整体的功能和联系，它从细胞超微结构及分子相互作用阐述了生命的物质基础，再经综合分析，用现代系统论、控制论、信息论和协调论等学说，把“孤立”的物质与组成整体的所有器官联系在一起，把局部的作用和整体的健康状况联系在一起。基因组学研究充分认识到基因之间相互联系的复杂性，反映出基因组学与中医(针灸)学在思维方法学上的趋近性，显示出研究思路与方法相互渗透的可能性。许多学者着手于研究针刺对早期基因家族、神经肽、神经递质、激素及其相关受体的影响及基因技术在针灸基础研究中的应用，发现针灸可能对某些疾病或病理现象具有一些基因水平的调节作用。我们应当从调控基因的功能着手治疗疾病，进行针灸的多环节、多靶点的调节作用研究[6]。

生物芯片技术的发展不仅为生命科学的诸多领域研究带来一场革命，而且给我国新药的研究和开发以及中医药现代化带来了一次新的契机。基因芯片中的DNA微阵列可同时对大量基因的表达水平、突变和多态性进行快速准确的检测，观察针灸作用后大量基因表达改变的情况，不仅使我们能够了解到各种基因表达的变化情况，而且能够对基因间相互作用的关系和调控的渠道有初步的了解，有利于研究针灸这种全方位、多靶点作用的整体治疗方法及治疗过程中复杂的基因表达调控机制。抑制削减杂交技术是通过自身前后所提取的cDNA杂交，抑制并扣除其表达相同的非目的基因，而显示出两者表达有差异的目的基因。对于研究针灸这类作用靶点广泛，涉及大量未知基因表达的研究特别有用，对研究针灸的分子疗效及基因表达调控机制有重要意义。

蛋白质组学是对机体或组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究，能清楚地表述细胞或组织或机体在特定时间和空间上表达的所有蛋白质。中医认为，疾病的发生主要是人体整体功能的失调，证候是疾病发展过程中某一阶段的病机概括。证候既然是有规律的病理表现，就必然有其物质基础支配机制。中医证的本质是细胞内基因诱生性表达的细胞因子，证的基本发病机制是由于细胞因子网络功能紊乱的结果[7-8]。细胞因子的本质是多肽，即蛋白质组研究的主要内容之一。从蛋白质水平可以反映细胞或组织特异性表型和表达模式，与临床症状和体征有必然内在联系。针灸作用突出的是多层次、多脏器、多水平调理过程，与整体和全局为出发点的蛋白质组学有着天然的亲和性。双向电泳、色谱、蛋白质芯片及质谱分析等技术为蛋白质组学研究针灸提供支持。生物体在生长、发育和适应环境的过程中蛋白质始终处于动态的变化过程，采用对基因组的表达产物-全套蛋白质的研究对于针灸现代化具有重要的意义。针灸发挥作用的基本环节是效应物质与生命分子之间的直接或间接的相互作用。针灸效应必然会引起从遗传信息到整体功能实现中的分子、细胞、器官、整体多个层面的结构与功能状态的改变。虽然决定这些结构与功能的基础是基因，但其直接的决定因素主要是基因翻译后的蛋白质。以蛋白质表达为指标，采用蛋白质组相关分析技术，以蛋白质调控改变和功能修饰为研究方向，比较分析针灸前后组织、细胞的蛋白质组，进行针灸效应的多环节、多靶点调整作用的研究，使我们能在分子水平了解针灸的作用靶点及方式、代谢途径，有可能对针灸作用机理取得突破性进展；研究针灸对蛋白质表达谱的影响，依据针灸经典处方中不同穴位对应基因及蛋白表达点以及表达量，与穴位配伍及刺激参数相关联，分析处方组成中各穴位间的密切关系，阐明针灸处方的组成原理；确定针灸不同经脉对应基因及蛋白表达靶点，并根据表达量的多少与对应脏腑相关联，同时分析不同经脉对应基因及蛋白靶点之间的相互作用，探讨经脉-脏腑相关。

生物信息学是在人类基因组计划研究中面对巨大且具有高度复杂性的生物数据的管理和分析需要而产生和发展起来的一门新兴学科[9]。以生物信息学的有关理论与方法作为桥梁，将生命科学中最前沿、最热点的研究与中医针灸联系起来，以信息、系统的观点切入针灸研究，有助于深入了解以整体观、辨证论治、辨经论治为核心的针灸疗法。将诊断、辨证和治疗的各种数据集中起来，借鉴当代生物信息技术，充分利用国内外现有的文献信息资源，建立各专业及相关的数据库，可逐步达到文献和信息的数字化。通过对数据进行整理、完善和提高，以及与国际相关数据库信息网的连接，高效地获得大量有用的信息，从多层次信息中发掘中医针灸的科学内涵。

3 结语

21世纪是信息时代，以生物信息技术为桥梁的综合研究很可能是针灸现代化研究的突破口。基因组和蛋白质组研究与生物信息学技术互相推动，并行发展。近年来，强调整体思维模式的中医学正逐渐受到世界医学界的重新认识和再评价，高通量、大规模平行性研究方法如生物芯片、大规模筛查系统和生物信息学等，为研究中医药基本理论提供了新的思路和方法。而充分运用基因组、蛋白质组、生物信息学等现代先进科技手段来分析针灸效应，以“国际通用的医学语言”阐明针灸效应及作用原理对针灸现代化研究具有重要意义。尽管我国在针灸临床研究上取得了许多重要的成果，但由于方法学上存在着某些不够规范的地方，限制了世界医学科学界对它的进一步认同，对生命科学技术在针灸学研究中的应用进行深入探讨非常必要。

参考文献

[1] 杨永清，陈汉平.针灸学与生命科学[J].上海针灸杂志，1996，15(5)：36.

[2] 洪 净.中医药防治疾病的优势与学术发展切入点的探讨[J].中医杂志， 2000，41(12)：751.

[3] 李 扬.流行病学模式的转变[J].国外医学?社会医学分册，1998，15(3)：97.

[4] 陈汉平.关于针灸学及其研究思路和方法的若干认识[J].上海中医药杂志，2002，36(2)：4.

[5] 陶勇光，曹 亚.现代生物技术前沿与创新药物研究的思考[J].医学与哲学，2002，23(12)：8.

[6] 沈自尹.基因科学和21世纪中医药学的走向[J].上海针灸杂志，2002， 21(2)：44.

[7] 申维玺，孙 燕.论中医证的化学本质是蛋白质和肽及证本质的分子标准[J].中国中西医结合杂志，1999，19(11)：696.

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关键词：蛋白质化学；理论讲授；专题介绍

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0221-03

生物技术是21世纪影响国计民生的关键科学技术之一，而生物技术发展所依托的生命科学研究承担着揭示生命奥秘，改善人类身体素质和生活品质的重要责任。生物学专业的大学生是生命科学研究中的生力军，也是直接影响我国生物产业发展的人才储备。因此，在当今生命科学研究日新月异的时代背景下，与时俱进地开展生命科学相关课程建设具有重要的战略意义。在诸多生物大分子中，蛋白质是生命活动的主要承担者，具有举足轻重的作用。在上世纪90年代“人类基因组计划”之后，生命科学研究进入了后基因组时代，也就是蛋白质组学时代。因此，本文结合蛋白质研究进展探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学的必要性以及相关课程体系设置等内容，以期能为生命科学专业学生全面知识体系的构建奠定基础，并由此推进生物产业人才的培养和储备工作。

一、开展《蛋白质化学》课程的必要性

2012年5月14日，科技部印发了《蛋白质研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》。该规划指出：“蛋白质是生命活动的主要执行者，对蛋白质结构与功能、相互作用和动态变化的深入研究，将有助于揭示生命现象的本质。蛋白质研究取得的众多成果也将是新药创制、传染病防诊治、农作物改良、生物能源转化、工业生物催化等各个领域的重要创新源泉。”2014年8月在北京启动的国家重大科学研究计划“十三五”发展规划战略研究工作中，蛋白质研究与纳米研究、量子调控研究、发育与生殖研究、干细胞研究以及全球变化研究等作为国家前瞻性部署和重点任务。蛋白质研究已经不仅是美国等发达国家关注的重点领域，也是我国致力发展的前沿热点之一。蛋白质组学研究是继“人类基因组计划”之后的又一“兵家必争之地”。然而，蛋白质相关基础知识是蛋白质组学研究的前提保障，其中涉及的技术手段是蛋白组学研究的利器。由于蛋白质研究涉及了生物化学、生物物理、细胞生物学、分子生物学、结构生物学、生物信息学等多个学科，学科之间彼此交叉，相互渗透，因此对于从事蛋白质相关研究或有志于投身于蛋白组学研究的生物专业学生而言，学科基础课《生物化学》中的相关知识与当今蛋白质研究的切合度有限，难以满足今后科学研究的需求。由此可见，在高年级本科生中开展《蛋白质化学》专业选修课程，全面系统地介绍蛋白质化学相关基础知识以及最新研究进展，具有重要的意义和必要性。

二、《蛋白质化学》课程体系构建的思考

目前，上海大学实施的是短学期教学体制，每学期为10周。基于对教学效果的考量，学校鼓励小班教学，专业选修课的学生数量一般在20―30人。根据这些实际情况，笔者认为在有限的时间内应该尽可能让学生建立较为全面的知识体系，同时通过调动学生的积极性，使学生更为主动地体会到蛋白质化学相关研究的发展。因此，在课程开展过程中，笔者采用了老师讲授和学生讨论相结合的授课形式，通过师生互动，促进学生对相关理论知识的理解，并提高其运用知识的实践能力。经过三年的课程实践，本课程的基本构建框架已经成型，具体的课程体系构建如下。

1.蛋白质化学基础理论。①蛋白质结构理论与研究方法。蛋白质结构是功能研究的基础，蛋白质的高级结构直接决定了蛋白质的功能。只有详细了解蛋白质及其复合物和组装体的结构，才有可能对蛋白质的生理功能进行揭示。因此，在课程开展之初，笔者首先向学生介绍蛋白质结构的基础知识。虽然蛋白质的基础组成与多级结构等知识在《生物化学》课程中都有所涉及。但是，从实际教学情况来看，大部分学生学得多也忘得快，很少能把握住知识的核心。而《蛋白质化学》的教学重点与《生物化学》又有所区分，所以本课程主要关注蛋白质从基本构成元件氨基酸到高级空间结构的演变过程，重点强调了各级结构特点以及关键影响因素。在教学过程中，为了便于学生理解和记忆，笔者选择以常见蛋白为模型，形象说明各级结构的特点，并穿插介绍各级结构研究历史中的小故事，特别是诺贝尔奖相关的突破性进展，以此来提升学生的兴趣。由于是专业选修课，课程设置的目的是希望学生能够更为全面、深入地了解相关知识，因此笔者在课程教授过程中不强调对知识的死记硬背，而更希望学生因为兴趣而理解，因为理解而记忆，最终达到吸收知识的目的。在蛋白质结构基础知识掌握的基础上，进一步向学生介绍用以揭示各级结构的研究方法，强化学生对蛋白质结构的认识和理解。在蛋白质结构研究方法介绍中，笔者按照蛋白质一级结构到四级结构的变化规律，逐级介绍蛋白质的相关研究方法，包括一级结构研究中的生物学方法（cDNA法）、化学方法（Edman降解法）和物理方法（质谱法）、二三级结构研究方法圆二色谱法、拉曼光谱法、荧光光谱法和紫外光谱法以及高级结构研究的X-射线衍射技术、核磁共振技术和冷冻电镜技术等。在讲授的过程中，注意将技术的核心与结构的特点结合起来，既讲授技术的原理和应用，又帮助学生再次理解各级结构的特点。其中，在高级结构研究方法介绍中，结合国内外顶尖研究组最新发表的相关工作，让学生更为及时地了解当今科技发展的趋势。同时，笔者引入了蛋白质数据库作为生物信息学知识的一部分，介绍了蛋白质数据库这一有用的蛋白质研究平台，让学生建立对蛋白质结构相关的生物信息学知识的基本印象，鼓励学生根据自身兴趣进一步深入了解各数据库的特点以及适用范围。这一部分内容由于专业性较强，属于工具类知识，所以未对学生做强制要求，仅仅作为知识普及，便于学生在将来研究需要时知道如何寻求帮助；②蛋白质折叠。蛋白质折叠是蛋白质从一级结构向高级结构转变的过程，是蛋白质具有生理功能的必经之路。蛋白质折叠被认为是对中心法则的补充说明，也因此被成为第二遗传密码。蛋白质折叠在上述蛋白质结构认识基础上帮助学生更为深刻地了解蛋白质结构与功能的紧密联系。在这部分教学过程中，笔者首先通过“变性”这个知识点的讲授，让学生建立蛋白质结构与功能的初步联系。之后，通过以著名的蛋白质复性实验――“Anfinsen实验”的设计思路、研究过程以及实验结果分析作为案例，让学生随着实验一步步了解蛋白质折叠的隐藏秘密，激发学生的探索兴趣。在这个案例中，学生不仅可以再次理解变性对于蛋白质功能的影响，又可以了解到蛋白质变性的可逆性。通过变性―复性整个过程的演变，可以了解蛋白质变性的可逆性以及可逆的条件，也可以深刻地认识到蛋白质结构对其功能的重要性。在“自组装折叠”的基础上，从动力学和热力学角度分析蛋白质折叠过程，并由此引入“蛋白质辅助折叠”理论，帮助学生全面认识蛋白质折叠中的影响因素。同时，以实际病例为代表说明蛋白质错误折叠的危害，并从疾病治疗的角度鼓励学生思考如何引导蛋白质的正确折叠以减少疾病发生的概率。从教学效果来看，简单的知识传授远不如实际案例的分享效果显著，学生更乐于结合实际现象进行深入思考和讨论；③蛋白质分离与纯化。在蛋白质研究中，获取必要的蛋白质对象，分离与纯化是关键。很多分离和纯化技术在日常生物学研究中都十分常见也运用广泛，因此笔者认为这是本课程中最有实际应用价值的知识，也希望学生能及时掌握并学以致用。那么如何实现蛋白质的分离纯化？这与蛋白质本身的理化性质息息相关，而理化性质又与蛋白质的组成密切联系。在蛋白质分离纯化原则说明过程中，笔者通过回顾蛋白质结构的特点，启发学生认识到蛋白质独有的理化性质及其分离纯化的基础。随后，从分子量、溶解度、电离性质和亲和力等不同方面介绍常用的蛋白质分离纯化的方法。其中，详细介绍了蛋白质分子生物学研究中最为常用的技术――双向电泳技术，使学生从原理、过程以及应用范围等多角度认识和掌握该技术。同时，要求学生通过理解而掌握凝胶过滤和凝胶电泳中所采用的分子筛效应的区别。此外，蛋白质层析是蛋白质分离中的一个大的技术家族，包含了亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、疏水层析以及分配层析等多种类型，应用广泛而且技术发展成熟。因此，笔者在该部分课程的后期将蛋白质层析作为一个独立的知识单元向学生展示在实际操作中如何根据蛋白质的具体性质特点选择合适的层析技术进行分离纯化，使学生不仅掌握相关的理论知识，更要学会如何在研究工作中运用知识；④蛋白质检测。如何确认已经获取的蛋白质的种类呢？这一问题将课程引入到蛋白质的检测中。蛋白质的检测技术不仅是实验室基础研究的重要内容，也与人类生活息息相关。这样具有实际应用的内容更容易引起学生的兴趣。因此，通过引导学生思考生活中面临的不同蛋白质检测需求，逐步展开蛋白质检测技术的介绍。首先，介绍蛋白质检测中的通用技术，即针对所有蛋白质而不针对特定种类。以“三聚氰胺事件”为例引导学生思考，如何检测样本中的蛋白质含量，为什么会发生“三聚氰胺事件”？基于此探讨蛋白质鉴定的六大常规技术：凯式定氮法、双缩脲法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法、考马斯亮蓝法和BCA法，并通过比较技术的各自特点使学生初步了解蛋白质检测中的技术选择标准。同时，结合蛋白质定量分析的实际需求，在常规技术介绍基础上，详细介绍了酶联免疫吸附分析法（ELISA）和Western-blotting技术。通过介绍技术的原理、步骤以及关键影响因素等让学生熟悉这两项重要技术，为今后的科研工作储备必要的知识。

2.蛋白质化学专题介绍。①蛋白质检测专题介绍。在上述知识理论体系介绍中，笔者尽力将生活实例与科学知识结合，但是基本知识本身仍旧过于理论，不容易引起学生的共鸣。因此，在知识体系构建的基础上，笔者特意增加了一个蛋白质检测专题介绍，以肿瘤标志物这种目前认知度较为广泛的蛋白质为代表，介绍蛋白质检测的重要性以及蛋白质检测的最新研究进展。笔者从医院所采用的检测技术入手，向学生揭示这些检测技术背后的原理以及各自的技术特点，让学生了解当今蛋白质检测技术的发展与应用。同时，结合最新的文献报道，在现有仪器分析的基础上，引入了电化学分析、SPR以及核酸扩增技术等知识介绍，让学生更深层次地认识到蛋白质分析的基础研究进展。除了生活中可以遇见的成熟商业化分析技术，各式各样的实验室蛋白质分析技术虽然还未能走进千家万户，但是它们代表了当今生化分析的潮流，也预示了蛋白质分析的发展趋势。这些理论与实际结合的专题介绍相对于刻板的知识讲解容易引起学生的共鸣和探讨的兴趣，因此教学效果也比较明显，学生表现了极大的兴趣和探索的欲望，会主动参与到课程内容的讨论中，进而加深了对知识的理解和记忆，达到了教学的目标；②学生课题介绍。之前曾提到上海大学的专业选修课鼓励小班教学，学生规模相对较小，因此比较便于师生之间的互动。笔者希望学生能从单纯的知识接受者角色中解脱出来，更为积极主动地参与到知识的讲授中来，通过自我学习推进知识的理解和掌握。结合本课程的特点，笔者选取了具有代表性的与蛋白质研究相关的诺贝尔奖研究作为课题，通过学生自学掌握研究的相关内容，并在课堂通过知识讲解与老师展开互动。相关课题包括：“发现抗体的化学结构”、“发现大脑分泌的肽类激素”、“发现限制性内切酶及其在分子遗传学方面的应用”、“发现调节免疫反应的细胞表面受体的遗传结构”、“发现生长因子”、“发现G蛋白及其在细胞中的信号转导作用”、“发现朊病毒―传染的一种新的生物学原理”以及“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”等。在选择学生课题的过程中，把握几个关键的原则。首先，课题必须与蛋白质研究相关；其次，课题的研究与课程中教授过的知识有重叠；最后，课题能够揭示蛋白质结构与功能的紧密联系。通过这样的课题设置，可以让学生在自学的过程中再次温习已经学习过的知识，能够实现教学相长。笔者通过几年的课程实践发现，虽然面向的教学对象是本科生，他们大多没有实验室研究经验，但是其学习主动性较好，通过在网上进行资料搜索，大多数学书可以很好地完成任务，部分特别突出的学生可以将研究故事说得非常生动形象，激发了其他学生的兴趣。通过这些互动课题的设置，学生对蛋白质研究中涉及的相关知识又有了更好地梳理，对蛋白质研究工作有了更为深入的认识，为将来的研究方向选择奠定了基础。

三、小结

蛋白质及其相关研究已经成为当今生命科学研究的热门所在。在蛋白组学研究蒸蒸日上的今天，生物学专业学生具备一定量的蛋白质相关基础知识十分必要。因此，结合当前生命科学研究的发展趋势和蛋白质科学研究的热点重点，本文探讨了在高年级本科生中开展《蛋白质化学》教学工作的重要性和必要性。同时，结合笔者近几年来在《蛋白质化学》课程中的实际教学经验，本文从蛋白质化学基础理论体系设置以及蛋白质化学专题介绍两方面详细阐述了《蛋白质化学》这门专业选修课的课程体系设置方案，教学内容涉及蛋白质结构、蛋白质折叠、蛋白质分离纯化以及蛋白质检测鉴定等多方面。通过理论与实际相结合的教学方式，以诺贝尔奖相关研究介绍为契机，激发学生的学习兴趣，鼓励学生积极参与到课程的讨论中来，实现教学相长，使其能更好地掌握与蛋白质化学相关的理论知识，熟悉蛋白质研究中常用方法的技术要领，为今后开展蛋白质相关的研究工作储备充足的基础知识。

The Discussion and the Thinking of the Teaching System of“Protein Chemistry”for the College Students

ZHAO Jing，CAO Ya

（School of Life Sciences，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

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关键字:担子菌;纤维素酶;分离纯化

中图分类号:Q814.1 文献标识码:A

文章编号:1674-0432(2010)-05-0030-2

国内外对纤维素酶纯化研究主要集中于木霉和嗜热毛壳菌等微生物所产纤维素酶的纯化,对担子菌纤维素酶纯化研究较少。国家粮食局科学研究院唐芳等筛选到高产纤维素担子菌LKY01菌株。本实验将此菌产纤维素酶进一步分离纯化。纯化担子菌LKY01纤维素酶属于外分泌蛋白,将担子菌LKY01纤维素酶纯化后用于食品业、饲料业、制药业相对其他菌种所产纤维素酶安全性较高。纤维素酶是一组相互协作的酶系,菌种来源不同,酶系组成亦不同;真菌纤维素酶为糖蛋白,且具有多型性,这些特点使得纤维素酶在分离纯化过程中难度增大。国内外多采取硫酸铵沉淀法得到粗酶液,也有少数使用双水相萃取技术和微晶纤维素亲和技术对纤维素酶进行初步分离,国内也有报道采用超临界萃取法提取纤维素酶。本实验使用硫酸铵分级沉淀法获得粗酶液。在除盐过程中,为避免透析袋被纤维素酶降解,本实验采用超滤法除盐,较常用的透析法方便省时。

一、材料与方法

(一)材料

1.菌种:本实验室筛选高产纤维素酶担子菌菌种LKY01。

2.纯化仪器:AKTAbasic层析系统产于Amersham公司。

(二)方法

1.纤维素酶的纯化方法。

(1)粗酶液的制备。自筛菌株液体发酵培养7d,然后将酶液用两层纱布过滤后收集,4℃,5000r/min,离心10min。所得上清液即为粗酶液。

(2)硫酸铵分级沉淀将所提取的粗酶液加入固体硫酸铵至30%饱和度,室温磁力搅拌2h,5000r/min,离心10min,收集上清;将上清收集液再加入固体硫酸铵至80%饱和度,4℃静置过夜,5000r/min离心10min,收集沉淀,用适量的缓冲液A(50mmol/LTris-Hcl缓冲液,pH值8.0)将沉淀蛋白溶解。

(3)超滤除盐浓缩。上述的硫酸铵盐析的蛋白回溶液,经0.45mm滤膜过滤后用截留分子量为10KD的超滤离心管脱盐浓缩,5000r/min,离心20min后,加缓冲液A稀释后再离心脱盐,重复3次。

(4)DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子柱层析。将超滤浓缩的蛋白溶液上样于经缓冲液A平衡好的DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子柱(1.6×26cm),酶蛋白先用5倍柱床体积的缓冲液溶液A洗脱至A280不变后,再用缓冲液A和含1mol/L NaCl的相同缓冲液进行梯度洗脱。将每管进行活性测定,收集所有出峰的酶液。

(5)Superdex-75分子筛层析 将离子交换层析后收集的酶液超滤浓缩,施于经缓冲液A平衡好的Superdex-75分子筛层析柱(1.6×62cm),用缓冲液A洗脱,流速为0.3mL/min,2.5min收集1管,将每管进行活性测定。

2.检测方法。

(1)酶活测定。羧甲基纤维素酶活力(CMC)测定 取0.5mL酶稀释液,于25mL刻度试管中,加入0.5mL 2%的CMC溶液(溶于pH4.80.10mol/L 柠檬酸缓冲液),摇匀,于50℃恒温水浴反应30min,加入3.0mL DNS溶液,沸水浴5min,冷却后,定容至25mL,于540nm波长比色。

滤纸酶活力(FPA)测定 取0.5ml酶稀释液,于25mL刻度试管中,加入1.0mL 0.10mol/L 柠檬酸缓冲液(pH4.8),再加入折叠的Whatman No.1纸1张(6cm×1cm,约50mg),于50℃恒温水浴反应60min,加入3.0mL DNS溶液,沸水浴5min,冷却后,定容至25ml,在540nm波长比色。酶活力单位定义:在规定的实验条件下,1.0mL酶液 30min酶解底物产生1μmol还原糖为一个国际单位(IU)。

(2)蛋白质含量测定蛋白质含量测定参照Bradford的方法(1976),以牛血清白蛋白(BSA)为标准蛋白。

(3)蛋白质纯度鉴定采用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定蛋白质纯度。参照Michaud的方法(1993)

(4)蛋白质分子量的测定SDS-PAGE法测定蛋白质分子量参照Michaud等的方法(1993),结果用UVBand处理系统分析。

二、结果

(一)硫酸铵分级沉淀

30%硫酸铵盐析后,离心上清液FPA酶比活力为0.33U/mg提纯倍数为2.20倍,CMC酶比活力为2.71U/mg提纯倍数为1.46倍。80%硫酸铵盐析后,离心沉淀回溶液FPA酶比活力为0.27U/mg提纯倍数为1.80倍,CMC酶比活力为2.31U/mg提纯倍数为1.24倍。此过程中硫酸铵盐对酶活测值有很大影响。

(二)超滤除盐浓缩

上述的硫酸铵盐析的蛋白回溶液,经0.45mm滤膜过滤后用截留分子量为10KD的超滤离心管脱盐浓缩,总体积由173ml浓缩至151ml。

(三)DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱层析

在离子交换层析结果中出现3个平衡峰和5个洗脱峰,收集各峰测酶活,从洗脱液中选出酶活相对高的洗脱峰峰3各管做电泳。离子交换层析法分离担子菌发酵液并不能将其中各种酶完全分开,但各峰中含蛋白种类减少。洗脱峰峰3对应的电泳条带相对少,酶活相对高,因此将洗脱峰峰3定为下一步分离的目标峰。此过程中洗脱峰峰3的FPA酶比活力为2.03U/mg提纯倍数为13.56倍,CMC酶比活力为13.47U/mg提纯倍数为7.24倍。

(四)Superdex75凝胶层析

DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱层析后,将蛋白峰3各管收集,合并浓缩至约0.5mL后进行分子筛层析。Superdex 75凝胶层析检测结果有2个主要蛋白峰。将收集液分别测定酶活和电泳蛋白纯度鉴定,FPA酶和CMC酶活主要集中在峰2中。电泳中两个蛋白其分子量分别为36.2kd和34.6kd。由于主峰2中两各蛋白分子量接近,很难在凝胶层析中分开,SDS-PAGE中可以很好的分开。此过程中峰3的FPA酶比活力为4.03U/mg提纯倍数为26.86倍,CMC酶比活力为45.43U/mg提纯倍数为24.42倍。

(五)纤维素酶的各纯化步骤结果

三、结论

本实验将担子菌LKY01 7天发酵液经硫酸铵分级沉淀,0.45mm滤膜过滤,超滤管超滤除盐,DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱分离,Superdex 75分子筛层析再次分离,得到一定纯化程度的纤维素酶,FPA酶和CMC酶的纯化倍数为26.86倍和24.42倍,经测酶活及电泳实验分析,FPA酶和CMC酶分子量为36.2kd和34.6kd。两种酶属于新酶,未见国内外报道。

参考文献

[1]You-Jung Lee,Bo-Kyung Kim,Bo-Hwa Lee,Kang-Ik Jo,Nam-Kyu Lee.PuriWcation and characterization of cellulase produced by Bacillus amyoliquefaciens DL-3 utilizing rice hull [J].Bioresource Technology.2008,99:378386.

[2]Xiao Ping Huang and Colin Monk .Purification and characterization of a cellulase (CMCase) from a newly isolated thermophilic aerobic bacterium Caldibacillus cellulovorans gen.nov.,sp.nov[J].World Journal of Microbiology & Biotechnology.2004,20:8592.

[3]radford M.A rapid and sensitive assay of protein utilizing the principle of dye binding [J].Analytical Biochemistry.1976,72:248-254.

[4]Michaud D,Faye L,Yelle S.Electophoretic analysis of plant cysteine and serine proteinases using gelatin-containing polyacrylamide gels and classspecific proteinase inhibiors [J].Electophoresis.1993,14:94-98.

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[关键词]医学生；科研能力；培养

[作者简介]黄佳欣（1998—），男，陕西西安人，华中科技大学同济医学院第一临床学院2016级本科生；杨盛力（1982—），男，湖北黄梅人，博士，华中科技大学附属协和医院肿瘤中心主治医师（通信作者），主要从事肿瘤学研究。

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1674-9324（2020）43-0274-03[收稿日期]2020-03-19

生命科学的进展促使了医学模式发生着极大的转变。包括生命医学在内的多门学科的发展将医学从经验模式转变成为生物—心理—社会医学模式，而深入到分子层面的生命科学的组学时代也将医学转向一个和基础科学研究结合得更加密切的方向。转化医学概念的提出已经有近20年的历史，指以患者为中心，将生命科学领域研究的最新成果转化为临床具体实践并用于患者的治疗，同时又将临床实践过程中收集的重要数据资料和反馈出的问题转向生命科学领域，推进未知领域的进一步发掘。对于医学人才的要求，一方面是要具有快速学习的能力，将最新的科学技术加以运用，另一方面，则需要具备较强的科研创新素养，从临床实践中发现问题，以科学研究解决问题，从而成为医学科学理论创新、技术革新的重要源泉[1]。

在转化医学的大背景下，临床医学与基础医学的联系愈加紧密。一名新时代的临床医生角色不仅仅是医疗行为的决策者和参与者，其科研工作者的角色应当被更加凸显。

早在20世纪初，美国教育哲学家就提出学校应该培养创造型人才[2]。在医学知识快速更新的今天，医学生只有在基础阶段培养敏捷的科研思维和创新能力，具备良好的科研素养，才能发现临床上急需解决的问题，进而关注先进的实验技术和方法，以解决临床实际问题[3]。作为未来国家医疗事业的主力军，目前的医学生的科研能力的培养应当被放在更加突出的地位。教育部和原卫生部在《本科医学教育标准—临床医学专业（试行）》的通知中也提出：“医学院校必须将科学研究活动作为培养学生科学素养和创新思维的重要途径，采取积极、有效措施为学生创造参与科学研究的机会与条件，积极开展有利于培养学生科研能力的活动”[4]。

一、医学生科研能力培养的现状

临床教育与基础教育并重的实践由来已久。长学制医学教育已经经历了从七年制（本科+硕士）到八年制（本科+硕士+博士）的种种实践，其目的是为了更好地推动医学生科研能力的培养。长学制的医学生往往作为医学院内的佼佼者，能够在较早阶段接触到科研能力的培养，包括制定相关培养计划提高学生科研思维和实践能力。以华中科技大学同济医学院为例，八年制学生的前两年会在化学与化工学院进行两年的本科通识类课程的学习，完成后会进入基础医学院完成两年的基础医学课程的学习，在本阶段会加入到基础医学院的导师实验室进行基础科研的训练；之后会用接下来的四年进入相应的临床学院完成专业学习、临床科室的轮转实习和临床实验室的科研任务。

二、医学生科研能力培养过程问题

长学制医学生的科研能力培养过程中，尽管能够较早地接触到科研导师和实验室环境，但因为时间的限制，在较短的时间内要完成临床培养任务和科研培养任务。虽然其中不乏完成相当出色的学生，但对于大多数同学而言其时间相对紧张，对于各项能力的培养存在着不扎实的情况。相较于长学制医学生，其他类型医学生的科研培养方面则存在较大差距。

1.课程的设置和跟进不够理想

以华中科技大学同济医学院为例，五年制的临床医学本科生培养过程包括一年的通识课程学习、一年半的基础医学阶段学习和两年半的临床医学的学习和科室轮转实习任务，未对学生的科研能力的培养提出要求。医学生本科教育方面课程内容较多，与大多数的医学院类似，本科内容包括约40门课程，共3300—3600学时[5]。而在课程设置方面，主要还是根据课程类别进行教学，不同学科教学过程中存在交叉内容较多，缺乏足够的统合式教学。在实际教学实践中虽然也存在较多的PBL式、三明治式、翻转课堂式以学生为中心、以问题为导向式的教学，但仍旧存在着以下问题：（1）此类課程的设置相对有限，仅存在于若干学科的固定内容上。（2）学生实际获益不足，结合当前课程的现状，有相当一部分同学对于相关任务的重视程度不够，依赖性较强。（3）与科研能力培养相关的选修课实际参与程度不高。开设的选修课有相当一部分同学是以修得足够的选修课学分为目标去的，仅注重于选修课程的考核方式，对于课堂内容重视程度不足，使得培养学生科研技能的课程不能发挥出其应有的作用。

2.缺乏适宜的考核评价体系

在目前短学制的医学生本科阶段，专业考试成绩仍旧作为衡量学生学业能力和水平的主要方式，以成绩为导向的评价体系促使相当一部分学生将专业课程的机械性记忆作为自己学习的首要目标，加之专业课程的考核内容相当程度上存在着重复题目内容，同学会将自己的学习重心更多地放在对于考试题目的研究和机械式记忆中，而缺少对于自身实际能力的提升。参与科研的同学中仅仅有一少部分同学能够真正地参与到科研的具体实践过程中，相当一部分同学仅仅在初期参与，缺乏跟进与进一步实践。

3.设备环境和资金不够充裕

科研工作的顺利实施离不开足够的科研经费和科研设施的支持。一项科研实验的顺利完成，从实验设计、预实验再到后续的系列实验，均需要大量耗材，且部分试剂盒及定制的分子工具价格相对昂贵。本科生科研的主要直接经费来源为大学生创新创业项目的经费，这一部分的资金一般为3000元至5000元，远不能满足完整科研流程的经费需求，所以主要的经费来源是导师的实验经费。这些因素也是导致部分导师对于本科生的大学生创新项目不够投入的原因，同时，授课教师在完成繁重教学工作量的基础上，为了职称评定还要投入大量精力与时间进行科研，造成脑力与体力的严重透支，这种现象在青年教师身上尤为明显[6]。

对于科研思维训练的缺失不仅仅存在于本科生范围内，由于“传帮带”机制在一些实验室的运行中缺失对科研思维的引导，使得很多研究生成为了“实验员”而非“科研工作者”。本科阶段应当对科研思维进行初步的了解与掌握，这一点不仅仅需要实验室导师的指引和帮助，更重要的是学生自身的主观意向，将科研作为自己的学习目标，而非获利工具。

4.参与科研的动机与持续性问题

以同济医学院为例，同学具有较高的参与科研实践的热情。在大二学年有较多的同学自行联系老师加入实验室进行学习，在实验室会积极参与到大学生创新创业项目的申报中。但是在项目的实际推进中也存在着一些问题。通过访谈可以得知，有较大一部分同学加入实验室并不是为了能够真正提高自身的科研思维水平和科研能力，并不能够按时参与实验室的组会讨论或是学习基础的实验操作技术。一部分学生加入实验室的目的是为了能够获得指导诸如综述类文章写作指导的机会，以获得加分、评优及保研的机会，在完成一些写作任务后便将自身重心转移到专业课程的学习中。

三、为提高医学生科研能力给予的若干建议

现阶段将临床医学与基础医学紧密结合成为医学发展的必然趋势，在本科阶段对于医学生的培养应考虑对于学生科研思维和科研能力的提升。当前的医学院校对于医学生的科研能力均给予了一定的关注，也采取了诸多措施提高医学生科研思维和能力，但在实际操作过程中仍旧存在着部分问题值得改进。

1.扩大科研能力培养类课程的覆盖面

由于受到教学条件等诸多因素的限制，现阶段的医学类课程主要采用大班授课的传统模式，在部分课程中会穿插有2～3次的PBL类教学活动，对于长学制的医学生而言PBL类的教学模式会更加普遍一些。PBL的设置应当考虑到学生当前所具有的知识水平和问题解决能力，例如对于较低年级的学生减少PBL课程的设置，因为较低年级学生尚未形成较系统的医学知识体系，且对于初次进入医学院的学生而言，单纯的PBL介绍内容难以使学生完全掌握文献检索的技能。对于较高年级的学生，适合运用PBL模式完成相关病例的讨论，此时学生已经具备了一定的医学基础知识，对于病例内容可以具有初步的把握。在进行PBL的过程中亦可对医学基础知识进行复习回顾，起到更好的效果。

2.优化对学生的考核评价体系

现阶段许多院校已经将学生的评价模式进行了优化与改进。例如临床类课程强化了临床见习过程中的成绩占比，但是在实际推进的过程中也面临着诸多问题，例如见习任务不按时参与，流于形式等。以现阶段教育情况而言考试成绩为衡量学生知识掌握水平的有力形式，但也会促使学生形成以考试为中心的复习模式，忽略自身能力的真正提升。

3.建立更加完备的科研孵育平台

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说起妇女职业卫生，很多人会觉得陌生；提起女工劳动保护，或许还有一种似曾相识的感觉。“有职业就不错了，还谈什么卫生”。采访中听到的这句话，让记者至今难以释怀。

40岁的S在一家床垫厂工作快10年了，这个厂已经连续6年没有进行过女职工体检，理由是厂子的效益不好。

北京市妇女保健所女工保健室的医生告诉记者，近年来女职工保健工作出现滑坡的原因是多方面的，企业经济效益不好是首要因素，而一些单位领导对女职工保健工作的不重视也明显存在：他们自觉不自觉地把经济效益摆在第一位，认为对女职工保健工作的投入是企业的负担。另一方面，大量的下岗女工面临着再就业，谋求生计被放在首位，卫生保健问题无人过问。

我国著名妇女职业卫生专家保毓书教授曾经强调：“女工”包括全体职业妇女，按照国际惯例，“女工劳动保护”更确切的定义应为“妇女职业卫生”。

提起女工劳动保护，我们会更多地想起那些从事体力劳动的女工人，其实女农民、女公务员、女教师、女护士等，都是妇女职业卫生的保护对象。根据世界卫生组织的最新定义，妇女职业卫生的保护对象也包括专职家庭妇女。

“任何一种职业都存在职业危害”。一位在国内外已颇有名气的从事生命科学研究的女科学家，在实验中接触的几种化学试剂都是对人体有危害的。这些试剂可以造成基因突变，可以危害女性生殖系统，而有时为了赶实验进度，她自己都忘了采取防护措施……这位女科学家无疑是妇女职业卫生应该监护的对象。

有关专家告诉记者，妇女职业卫生对妇女的保护不应只是生理上的，还应该有心理上的。随着社会转型期的到来，越来越多的职业妇女承受着前所未有的心理压力，特别是“白领”女性，失眠、体质下降、经前期综合征、早产等，已成为颇为普遍的现象。电视台的一位女记者曾这样讲述自己的职业感受：“每天都在奔跑，不停地奔跑，睡眠严重不足，无暇顾及家庭……别人总用羡慕的眼光看着我，只有我自己知道这是在透支生命，可是又不敢停下来，一旦停下来，恐怕什么都没了……”

篇9

关键词:多学科联合;毕业设计;人才培养

随着现代科学技术和社会经济文化的发展,人类社会许多重大问题的解决越来越取决于多学科的协同攻关。同时,科学技术以高度综合为主要特征加速发展,形成了大量新兴交叉学科、边缘学科的出现,原有学科间的界限正在不断淡化。这就在客观上要求高等院校必须以培养具有多学科交叉能力的复合型人才为教学目标[1]。

近年来,计算机科学与技术在其他领域中的渗透作用越来越大。作为一门相对独立的学科,它正在逐渐演变成为其他学科提供服务的学科,跨学科性特点尤为明显。计算机专业的毕业生仅仅掌握本专业知识,在择业上已经没有明显的优势。跨专业、跨学科培养高层次人才,既是学科发展的内在规律,也是社会、经济进步的必然要求。因此,倡导跨学科、跨专业培养高层次人才的教学模式有着重要的现实意义。

1现状与需求

“多学科交叉人才培养”的思想在国外已经出现了很多年,积累了丰富的实践经验,取得了很好的效果。麻省理工学院在20世纪中叶后大力发展交叉学科,实力不断增强,跻身世界一流大学之列。斯坦福大学一直主张以跨学科领域的“大学院”打破学科和专业壁垒,开展在深度与广度上都具有引领高等教育发展方向作用的“多学科教学与研究”行动。为支持跨学科研究,杜克大学专门制定了《跨越边界:九十年代的跨学科规划》( Crossing Boundaries:Interdisciplinary Planning for the Nineties),并为此建立了新的管理机构和资金机制,为杜克大学成为美国国内和国际上都名列前茅的综合性研究型大学和国际性大学奠定了基础[2]。日本在1973年首度创建以交叉学科教育和研究为特色之一的国立筑波大学。1998年,通过《二十一世纪的大学与今后的改革对策》决议后,日本文部省出台了一系列促进和加强大学研究功能的政策措施,如跨学科的“大讲座制”、流动性科研组织等,为日本高校的迅速发展创造了动力[3]。

而在我国,20世纪80年代时,著名科学家钱三强就提出了学术发展即将进入“交叉科学的新时代”观点。20多年间,“多学科交叉人才培养”的思想在国内进行了许多实践。在本科教育中,学生可以在力所能及的情况下辅修第二专业,跨专业选读感兴趣的课程等;在研究生教育中,许多高校也已经对跨学科培养进行了探索,如在一级学科中开展导师跨学科招生和学生跨学科交叉培养,扩大选修课的范围,允许研究生在其他院系听课甚至参加科研课题等,取得了一定成效[4]。但也存在一些问题,如学生辅修第二专业时,如果要拿到第二专业的毕业证书,就要完成相当数量的第二专业课程学习,导致本专业基础不很扎实;又比如跨专业选读感兴趣的课程,学生完全按照自己的兴趣任意选择,没有一个系统性方向[5]。这些都导致一些学生学习了很多方向,但都是“博”而“不精”。而且大多数交叉新学科或领域仍然举步维艰,交叉科学研究机制和支撑体系处于缺位和滞后状态。

在这样的大背景下,各高校对于如何更好地培养多学科交叉人才的探索也一直没有停止过。作为一所已有百年历史的教学研究型综合性大学,华南农业大学也把跨学科、跨专业培养复合型人才作为教学改革的一个重要方向,不断进行尝试,取得了一定的效果。

2 “多学科联合毕业设计”教学模式

在深入研究国内外人才培养模式的基础上,结合社会经济发展要求,我校提出了“多学科联合毕业设计”的教学模式新思路,如图1所示。我们组织我校优势学科(如农、林、生物等专业)的学生与计算机专业的学生组成课题小组,相互取长补短,共同完成毕业设计的相关内容。

2.1改革思路

“多学科联合毕业设计”以毕业设计为基础,建立一套完整的、便于操作的多学科联合培养方案,并在实践中不断完善。整个思路与工作流程如图2所示。

首先,通过给非计算机专业学生讲授计算机基础等课程,了解他们的爱好,重点关注对计算机专业知识有兴趣的学生,相应地,了解和掌握计算机专业学生专业以外的兴趣爱好。

其次,根据掌握的情况,有方向性地将非计算机专业和计算计专业的学生组成课题小组,课题组除学习本专业必修的基础理论、专业知识外,还要有目的、有计划、有针对性地在校内、校外选修非专业课程,以授课、讲座、研讨、知识共享等为手段,强调同小组不同专业学生之间的学术联系和交流,促进联系和知识共享。

最后,协同相关专业的老师共同设计题目,共同指导,完成最后的毕业设计。

2.2具体实施

以计算机专业、生物专业、数学专业学生联合毕业设计为例,具体实施进度如表1所示。

(1) 准备阶段。给生命科学学院学生讲授计算机基础及程序设计课程,教师留意一些计算机相关课程比较好的学生,做好联合毕业设计的人员储备。同时,通过与计算机专业的学生交流,选一些对生物信息学有兴趣的学生,由这两方面的学生共同组建一个有关生物信息学方向的课题小组。

(2) 实施阶段。教师首先帮助生命科学专业的学生和数学专业的学生学习计算机程序开发、算法设计等方面的基础内容;辅导计算机专业的学生旁听一些生物学的基础课程,并且通过每周固定时间的小组内成员交流,对小组成员进行交叉方向基础知识的培养。其次,与生命科学学院和理学院的老师共同探讨,制定“蛋白质三维结构数据库的建立”和“蛋白质序列比对”两个具体的毕业设计题目,同时将学生分为两组,每组都有生命科学专业、数学专业和计算机专业的学生。最后,教师分别指导两个小组的学生,要求他们依据自己的专业特长分工合作,共同完成毕业设计。

(3) 总结阶段。对跨学科跨专业联合毕业设计模式进行分析和总结。

3改革反思

3.1需要解决的关键问题[6]

(1) 如何协调计算机专业和其他专业老师共同制定联合毕业设计的研究方向或题目。

(2) 如何根据已有的研究方向选定联合毕业设计的计算机专业和其他专业的学生。

(3) 如何为每一个课题小组的学生设定具体的学习和研究计划。

(4) 如何协调课题小组成员间的关系,促进小组成员相互交流、互相学习,完成最终的毕业设计。

3.2解决问题的措施

通过这次实践,我们发现与交叉学科相对应的课程较少,如计算机和生物相交叉的生物信息学的专门课程很少,各个专业开设的都是本专业非常深入的专业基础课程。要解决这个问题,需要联系一些相关教师,为需要进行交叉学科学习的学生进行专业讲座和辅导,并且通过项目小组每周的固定讨论进行交叉学科基础知识的学习和互补。

3.3取得的成绩

(1) 参加本次“多学科联合毕业设计”实践的8名同学,在完成毕业设计的相关内容后,均顺利通过毕业答辩,其中有3名同学获得了“优秀”。

(2) 通过本次探索,我们得到一种新的培养多学科交叉人才的方法,为高等院校的教育创新实践提供一些基本方法。

(3) 通过本次实践,我们摸索出了“多学科联合毕业设计”科学合理的指导管理方法,包括时间节点的设置安排、专业问题协调、设计成果呈交等。

(4) 多学科的联合还催生了新的学科生长点,有利于探索新的学科方向。

(5) 通过交叉合作,学生的群体意识、团队合作精神大大加强,组员之间相互促进,通力合作,这是毕业设计成功的基本保证。

(6) 通过此项探索,我们改善了教师的知识结构,拓宽教师的知识面,为进行进一步教育改革和师资培养奠定基础。

(7) 在团队合作的全过程中,成员相互交流,以交叉、融合、渗透的方式掌握各学科的专业知识。学生原来认识问题受专业制约,局限于一个狭隘的领域,而通过合作,学到了许多非本专业领域又与本专业密切相关的知识,提高了综合素质。

(8) 实现资源共享,提高实验室和实验设备的使用效率,推动实验室建设的改革。

4结语

毕业设计是对大学生所学知识成果的综合体现。作为多学科人才培养的一种手段,“多学科联合毕业设计”教学模式对研究毕业设计的新方法、新思路有很好的借鉴意义。

参考文献:

[1] 孙玉萍. 全球化时代高校的人才培养[J]. 长春工业大学学报:高教研究版,2002(03):4-5.

[2] 刘冬. 英美部分高校交叉学科建设研究及借鉴[D]. 上海:上海交通大学高等教育研究所,2008:20-24.

[3] 杨红霞. 20世纪80、90年代加强独创性的日本大学科研[J]. 咸宁学院学报,2003(02):74-75.

[4] 李明. 大力开展基于创新教育的本科生科研活动[J]. 中国冶金教育,2008(03):5-6.

[5] 刘彩红. 我国研究型大学开展交叉学科研究的障碍及对策[J]. 内蒙古电大学刊,2009(01):80-81.

[6] 钱佩忠. 高校跨学科研究的组织和障碍分析[J]. 高等农业教育,2007(01):56-57.

Exploration and Practice in Multidisciplinary of Graduation Project

CHEN Yan, XU Dong-feng, CHANG Shan

(College of Informatics, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

篇10

【关键词】植物基因工程；教学改革；教学实践

1引言

植物基因工程（plantgeneticengineering）是基因工程原理和技术在植物领域的研究与运用。《植物基因工程》是生命学科相关专业的研究生阶段的重要课程，涉及遗传学、现代分子生物学、生物化学、微生物学及生物信息学等多学科理论知识与实验方法[1]。它利用基因工程理论技术，从供体分离克隆外源基因，在体外与载体DNA重组后，经遗传转化导入受体植物基因组中，并获得有效表达和稳定遗传的转基因植物[2]。《植物基因工程》的教学具有理论性和实践性都很强的特点[3]，一般分为基础知识及实验操作两个部分教学。同时，该课程教学的内容信息量大，部分内容深奥，学生难以理解。近年来，生命科学研究和发展日新月异，即使是经典的《植物基因工程》教材，其中的理论和实验技术方法很容易滞后于当前最新的研究发展状况。而作为一门植物研究领域的专业课，必须在有限的教学时间内尽量提高教学效率。为了让学生在有限的时间内更好地掌握植物基因工程的原理及基本实验操作方法，激发学生研究型思维、提高科研素质。我们近年来对该课程的教学进行了改革探索，并取得一定效果。

2教学内容更新

2.1合理选择教材

我校《植物基因工程》基础理论知识部分选用的教材为王关林等编著的《植物基因工程》（科学出版社，2009），同时参考S.B.Primrose和R.M.Twyman编著的《PrinciplesofGeneManipula-tionandGenomics》（基因操作原理-英文第7版），以及P.C.特纳等编著，刘进元等译的《分子生物学》。所选用的教材系统性和层次性强，涵盖分子生物学、植物基因工程的目的基因的转化、转基因植物的检测、转基因植物的遗传特性及安全性、植物基因工程所涉及的各种现代生物技术等部分。选用的上述辅助教材中，有更为详尽的实验原理、实验操作步骤等介绍，便于我校植物学方向的硕士生根据自己的研究方向和兴趣，更全面地查找阅读实验操作原理，有助于熟悉相关专业的研究前沿，同时逐步习惯阅读英文文献，更为自身选择的研究打下坚实的基础。

2.2教学内容的优化

《植物基因工程》这门课中有很多知识点涉及生命科学的前沿。近年来，生命科学成为发展最快的科学之一[4]，该学科实验方法日新月异，新的载体、酶、菌种不断涌现，实验仪器也愈来愈智能化，经典教材其中所涉及的很多实验方法与目前最新的实验手段常常不吻合。因此，《植物基因工程》的教学过程中必须与时俱进，立足于所选择的教材，及时更新教学内容，才能让学生接触到生命科学前沿研究动态，及时掌握全新实验手段和方法，对这门课产生学习兴趣。由于《植物基因工程》的内容非常宽泛、深奥，许多内容涉及生命科学的前沿，对于缺乏实验基础的研究生而言，过多的宣讲基础知识和原理，不仅乏味，也学生难以理解。而学校安排的课时有限（仅为16课时），上述内容很难在有限的时间内系统介绍，因此，必须对《植物基因工程》教学内容进行大胆的改革探索，才能取得良好的教学效果。首先精简基础知识教学内容：上述选用的教材中，仅仅保留基因工程简介、转基因基本操作原理及植物转基因操作方法及实例这几个部分，其余基础理论知识均结合实验课讲授。由于《植物基因工程》的教学离不开植物组织培养这个环节，因此，对教学内容增加了植物组织培养的基本原理和方法。根据植物基因工程技术日新月异的特点，增加了最前沿的基因工程技术，选用《nature》《plantcell》等世界一流期刊的最新研究论文，介绍如靶向基因修饰新技术——TALEN和CRISPR/Cas9等基因工程最前沿技术原理方法，激发学生的科研的热情。

2.3教学中创设问题

根据《植物基因工程》课程理论与实践紧密联系的特点[5]，在教学的每个环节穿插具有趣味性、启发性及新颖性的知识；根据当前转基因食品成为全社会讨论和关心的热点问题，教学中创设问题，如：“我们身边有哪些转基因植物或食品”，“转基因植物（食品）安全吗”等，要求学生对转基因的每个环节可能引发的生物安全问题展开讨论，激发学生好奇心和求知欲。

3实验教学方法的改革

3.1将部分基础知识和实验操作要领融合教学

《植物基因工程》是一门理论知识和实践紧密结合的课程，培养学生对该课程的兴趣及动手操作能力，是该课程的重要目的之一。而实验课程中所涉及的仪器、试剂、载体、工程菌种类繁多，植物转基因操作要求动手能力强、实验周期长，初次操作容易失败，获得的转基因产物存在假阳性，需要步步检测验证等问题。如何在较短的时间内完成所有实验教学内容，提高教学效果，是实验教学中必须面对的重要问题。《植物基因工程》的实验过程是一个层次化渐进的过程。以实验项目——木本植物桑树的转基因为例，整个实验从植物组织培养开始，涵盖工程菌的选择、培养及鉴定；表达载体的选择、转化、扩增，目的基因克隆、片段回收，转入载体；目的基因与载体的连接、验证及转化农杆菌；含转基因载体的农杆菌侵染事先准备的组织培养的器官或植株，转基因植株的培养和鉴定等多个环节和步骤，实验周期长。由于高等植物自身特点，每操作完一个步骤，往往需要等待较长时间，才能进行下一个实验步骤的操作教学。根据上述特点，我们以实验进展引领理论教学，将植物学的基础知识融入到实验过程中，使多个实验项目层层递进，又有机衔接成为一个整体。这样有利于学生更加高效、直观地掌握基本理论。

3.2鼓励学生动手实践

教师在讲授基础知识结束后，一般随即动手演示，并且讲解每个操作细节的要领。实验室一般尽可能准备实验仪器、器材及试剂，让学生亲自动手实验，使其获得感性认识，增强实验主观能动性，增强对基础知识和基本概念的了解，增强科研热情。

3.3实验教学中充分利用微信工具辅助教学

微信等通信工具已融入现代社会生活中，成为大部分学生日常生活的一部分。利用微信工具辅助实验教学，会带来出其不意的良好效果。每一部分实验均以老师演示，将实验操作细节拍摄成为视频，传到微信群，供学生反复播放揣摩，这样可以提高教学效率，避免大批学生围观教师实验操作，看不清楚其中关键细节；实验中相邻两个步骤之间等待的时间，教师可以将该部分实验所涉及的基础知识总结后上传微信群，并利用微信布置作业，提出问题；可以让少量学生轮流查看如无菌苗生长状态、农杆菌扩增的浓度、目的基因扩增的条带等操作结果，及时拍摄成照片传到微信群，以便于其他学生第一时间知晓实验结果，及时准备下一部分实验；实验中遇到的问题，可以在课外利用微信组织讨论，大大活跃了学习气氛，提高学生学习兴趣，增强了团队协作解决问题的能力。实践证明，利用微信辅助教学的方法，可以彻底改变“灌输式”教学中学生被动接受知识的状况，使每一位学生真正融入实验教学，成为这门课学习的主体。

4结束语

《植物基因工程》的教学方法和思路必须围绕该门课程的特点进行。该门课程涉及生命科学的前沿、同时兼具实验性很强的特点。教师不仅要合理选择教材，同时在教学中，必须合理调整基础知识讲授与实验课的时间比例，以实验教学带动课本教学，将书本基础知识贯穿于整个实验环节。教师自身应该注意以科研促教学，不断提高自身的科研能力和素质，拓宽自身的知识面，及时掌握基因工程最新研究动态，自动掌握和更新实验方法，才能真正掌握这门课的授课艺术，让学生有热情参与到这门课的教学中。和其他任何学科的教学一样，学生始终是《植物基因工程》的学习主体。根据当前学生生活已经离不开手机等特点，利用微信工具辅助实验教学，获得了出其不意的良好效果，激发了学生研究型思维、提高了动手能力及处理解决问题能力，有效培养学生的科研素质。经过两年多的尝试，《植物基因工程》这门课的教学效果获得了极大提高，学生反映这门课再也不枯燥了，在短短16学时的教学中，掌握了基因工程的原理及基本实验操作方法，对转基因的植物有了全新的认识，并且了解到许多生命科学前沿知识，可谓是受益匪浅。许多学生由此对该学科的科研产生了浓厚的兴趣，增强了学习和研究中解决问题的能力。当然，《植物基因工程》这门课的教学是一项系统工程，需要教师在今后教学中继续探索更合理、更科学的教学改革思路，需要教师和学生更多的互动，才能获得更好的教学效果，为社会培养更多具有一定科研素质的人才。

参考文献

[1]王丽,姜寒玉,司怀军.植物基因工程教学的实践体会[J].科教文汇,2012(2):36-37.

[2]王关林,方宏筠.植物基因工程.2版[M].北京:科学出版社,2002.

[3]李晓薇,董园园,李海燕.《植物基因工程》教学实践的几点体会[J].高教学刊,2016(3):116.

[4]郝杰.从宏观和微观生物学角度浅谈生物学研究发展趋势[J].探索科学,2016(4).