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2纳米生物医用材料
纳米生物医用材料是纳米材料与生物医用材料的交叉,在人类康复工程中发挥重要作用。纳米生物医用材料将解决临床对伤口敷料、人造皮肤、人造血管和组织工程支架、高性能组织修复、器官替换的迫切需求[32-34],而且已显示出巨大的潜在应用价值。材料支架在组织工程中起着重要作用[35]。模仿天然的细胞外基质结构而制成的纳米纤维生物可降解材料已开始应用于组织工程的修复和再生。由于软骨再生能力有限,软骨组织工程领域的发展具有重要意义,特别是在治疗老龄化社会日益流行的大关节骨关节炎方面[36]。嵇伟平等采用塑性变形和化学处理方法在Ti6A14V合金上制得一种新型多孔纳米晶体,通过体外实验研究了成骨细胞在纳米Ti6A14V合金表面的黏附情况。结果表明,与普通钛合金相比,纳米表面钛合金早期就能使成骨细胞伪足伸展良好,促进成骨细胞紧密贴壁和早期融合,与细胞黏附相关的Integrinβ1的表达也高于普通钛合金,为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向[37]。还可以将纳米骨材料[38]植入体内填充各类型的骨缺损,其网状结构可生长出很多新生的骨细胞,所有填的纳米骨材料,最后会降解消失,骨缺损部能完全被新生骨取代。目前医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合骨充填材料已投入市场,对骨缺损的恢复具有较好的作用。纳米技术与生物医学的结合,为医学界提供了全新的思路,在医学领域的应用已取得一定成果。但目前大多数研究还处于动物实验阶段,仍需大量临床试验予以证实,纳米材料应用的生物安全性也有待进一步提高。这就要求生物医学研究者与纳米材料的研究人员合作需进一步加强,制造出更先进的生物医用纳米材料。
3纳米诊断学
纳米诊断学是纳米生物技术在分子诊断中的应用,对于发展个性化治疗具有重要意义。目前纳米生物技术在临床诊断方面的研究主要集中在纳米生物传感器[39,40]和成像技术[41,42]、使用制造纳米机器人在细胞水平上进行维修,生物标志物的提取及测定等[43,44]领域,以疾病的早期诊断和提高疗效为目标。
3.1体外生物分子检测
超灵敏的生物分子检测方法可以服务于临床诊断[45,46]。由于待测分子含量很少,因此,对方法的检测灵敏度有很高要求。纳米材料特有的性质可以极大地提高分子检测的灵敏度和简便性[47,48],人们研究了各种各样的超微量生物分子检测的信号放大方法[49,50]。丁良等[51]利用纳米晶体中阳离子交换反应释放的阳离子来诱导荧光染料,用于痕量生物分子的检测,取得良好效果。实验表明基于ZnS纳米簇的阳离子交换放大器的检测性能优于酶联免疫吸附测定法(ELISA),检测限低1000倍。标志着利用便携式床旁检测设备检测生物标记物成为可能。
3.2体内诊断
3.2.1注射PEG-Glu-GNPs后肿瘤的轮廓很容易与周围组织区别开来,这种复杂的探针可以实现体内疾病的早期诊断,大大有助于癌症或癌转移的早期发现[52]。另外开发体内神经递质参与脑化学的监测是一项具有挑战性的工作,有助于进一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等[53]报道了一种新型的封装有金纳米颗粒的玻璃毛细管来感应大脑多巴胺,结果表明,全氟磺酸改进Au/GCNE可成功用于监测麻醉大鼠纹状体的多巴胺。Kempen等用光学显微镜和扫描电镜定位、观察金纳米粒子聚集的脑肿瘤模型,发现纳米颗粒仅在含有脑肿瘤细胞的区域内聚集,在正常脑组织周围没有发现[54]。3.2.2量子点(半导体纳米晶体)量子点是以CdSe为核、CdS或ZnS为壳的核-壳型纳米体,具有优良的光谱性能。水溶性的量子点在生物化学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。它的细胞毒性低,可用于活细胞及体内非同位素标记的生物分子的超灵敏检测。李朝辉等[55]利用反相微乳液技术,以CdTe量子点为核,SiO2为壳,一步制备了表面带有氨基和磷酸基团的核壳型量子点荧光纳米颗粒.该颗粒水溶性好,大小均匀,有效改善了CdTe量子点的不稳定性,成功实现了对肝实质细胞的识别。由于量子点技术有其独特的标记特点,它必将成为今后生物分子检测的尖端技术,为DNA检测(DNA芯片)、蛋白质检测(蛋白质芯片)和探索蛋白质-蛋白质之间(抗原-抗体、配体-受体、酶-底物)反应原理提供更先进的方法。同时也将极大推动生物显像技术和生物制药技术的迅猛发展,给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。3.2.3纳米磁性颗粒较大尺度的磁性纳米颗粒呈现铁磁性,在交变磁场的作用下可通过磁滞现象产热,用于癌症的靶向热疗[56]。而粒径小于20nm的磁性纳米颗粒通常显现出超顺磁性,可被广泛应用于临床诊断领域。目前在临床诊断方面较为成熟、发展较快的应用主要包括:磁共振成像、生物分离、细胞筛选等。(1)磁共振成像(MRI)作为一项新的医学影像诊断技术,近年来发展十分迅速,所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性。利用超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒在生物体组织内的特异性分布,有助于提高该部位肿瘤与正常组织的MRI对比度,因而作为造影增强剂被应用于MRI,进行肿瘤及其他疾病的诊断[57]。(2)生物分离。因磁性纳米颗粒具有易操控性、比表面积大等优点,使功能化的磁性纳米颗粒的应用具有很大的吸引力[58]。当前磁分离的研究涉及生物领域的多个方面,如血液中金属离子的去除,蛋白质、核酸等的富集、固定化酶的回收与重复等[59]。Yan课题组[60]利用磁性氧化铁粒子作为载体固定蛋白酶A,并利用其能够与乙肝病毒表面抗原抗体发生特异性结合的性质,达到测定乙肝病毒的目的。(3)细胞筛选。当组织或血液中仅有微量癌细胞的时候,通过特定的技术就可以精确地检测到,从而实现对疾病的早期诊断和治疗,必将为病人获得宝贵的治疗时间,提高治愈率。所以细胞筛选具有重要的意义。免疫磁珠细胞筛选法可在几分钟内从复杂的细胞混合物中分离出很高纯度的细胞。Mousavi等[61]等开发了一种新型的与金纳米条结合的微流控芯片,利用高效免疫磁珠法捕捉人血中极少量的细胞,可以达到简单而有效的检测高纯度目标细胞的目的。可以预见,在未来,更加精确的细胞筛选技术将是一个非常热门的研究方向[62]。虽然功能化的磁性纳米材料已经有了广泛的应用,但如何设计更简单的制备过程和更新颖的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用寿命,仍是研究者们探索的方向.3.2.4纳米生物传感器在癌症研究领域,利用纳米技术制成的传感器可望使各种癌症的早期诊断成为现实[63]。纳米传感器灵敏度很高,在进行血液检测时,当传感器中预置的某种癌细胞抗体遇到相应的抗原时,传感器中的电流会发生变化,通过这种电流变化可以判断血液中癌细胞的种类和浓度。目前越来越多的风险投资正在涌入这一领域,但这一技术在实用中还有一些技术难题需要解决。今后可能会有多种纳米传感器集成在一起被置入人体,以用来早期检测各种疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物学与纳米技术相结合的产物,它不同于半导体芯片,它是在很小的几何尺度的表面积上,装配一种或集成多种生物活性分子,仅用微量生理或生物采样,即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性,以及它们之间的相互作用,获得生命微观活动的规律。具有集成、并行和快速检测的优点,生物芯片技术已经成为21世纪生物医学工程的前沿科技。基于纳米结构阵列的蛋白质芯片和微流控芯片技术在诊断学和生物传感技术方面的应用具有巨大的潜力[64]。Ali等[65]制备的基于氧化镍纳米棒的微流控生物芯片,采用电化学检测法来测定人体血液中的总胆固醇浓度,线性范围为1.5-10.3mmol/L,灵敏度高达0.12mA•mmol-1•cm-2。DNA芯片技术可以快速分析大量的基因信息,从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息,还可用于监测不同的人体细胞和组织基因表达,以检测癌症或其它疾病所对应的基因的变化。3.2.6纳米机器人纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。“纳米机器人”是根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。以色列科学家研发出一种“胶囊相机”,将摄像头内置入比普通感冒药稍大的胶囊内,以大约每秒14张照片的频率拍摄消化道内的情况,并同时传回外置的图像接收器,可进行人体消化道肿瘤监测。还可将纳米机器人注入人体血管内,进行全身健康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,用于动脉粥样硬化的治疗;可吞噬病毒,杀死癌细胞;可将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内,直接到达结石所在的部位,并且直接把结石击碎,进行肾结石、胆结石的治疗;还可进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,把正常的DNA安装在基因中,这样可以从根本上治愈遗传缺陷或病毒,使机体正常运行。未来发展趋势是当机器人医生发现可疑病变组织后,立即能伸出“手”来取样进行活检。纳米机器人在体内的生物传感与智能配送生物活化剂有很大潜力[66]。
4纳米材料和纳米生物技术的安全性问题
随着纳米技术的迅速发展,不可避免地导致含有纳米颗粒的工业废水的排放[67],纳米材料的潜在的免疫毒性机制所引起的不良反应还没有得到足够的重视[68]。纳米颗粒可直接穿透人体皮肤引发多种炎症;可穿透细胞膜,将异物带入细胞内部,对人体脑组织、免疫与生殖系统等方面造成损害等。如二氧化钛容易在饮用水中聚集,从而污染环境、影响健康。接触二氧化钛纳米微粒后,人体肺部将可能出现炎症。银纳米颗粒目前已被大量使用。研究表明,即使它在环境中的聚集量很低,也会对水中无脊椎动物造成伤害。碳纳米管是工业和实验所需的材料,注射了碳纳米管的老鼠会产生动脉粥状化、线粒体脱氧核糖核酸损伤等反应。当摄入量较大时,对肌肉细胞也有毒性,会对人体健康有不利影响。但尽管纳米生物技术的应用有一定安全性的问题,它的应用也会越来越广泛,同时这也为纳米技术将来的发展指明了方向——如何提高其安全性问题是研究的目标之一。
2充分使用多媒体和网络教学手段
遗传学作为生命科学专业的一门专业基础课程,部分章节或内容相对抽象,学生不易理解,这时可借助多媒体教学把生命的微观结构或动态生命过程通过动画形式展现出来,或把课堂难以控制的演示实验通过播放录像的形式演示出来,或把某些应用性强的知识通过视频教学方法展现给学生,使学生真正理解所学知识,从而实现宏观与微观、整体与局部、动态与静态的有机结合。利用当代大学生对互联网的依赖性,可引导他们利用网络进行专业学习,将课堂教学与引导学生网络学习相结合。如在讲到某些热点问题时,可引导学生自己通过互联网查询相关信息,并把自己了解到的、体会到的给大家讲解,这样通过广泛的发挥同学们的作用,使大家都可以了解到相关的最新学术信息。互联网教学不仅提高了教学效率,丰富了学生的知识面,也使学生参与进去,培养其主人公意识,真正对该学科产生兴趣,从而愿意学、乐意学。
3引入实验教学
遗传学课程牵扯到许多的实验,如DNA是遗传物质的证明、遗传定律的证明、PCR技术、染色体核型分析等如果没有实验教学而只有理论教学的话,就会使学生相对难以理解。这门课程本身就是理论与实践相结合的学科,通过开展相关实验,不仅验证了课堂教学的理论,而且可培养学生的实验设计及用理论知识进行实验技术分析和解决问题的能力,使学生养成良好的科研习惯。纵观国内众多相关院校都开展了遗传学的实验教学,因此我们可以参考和学习他们的经验,编写和制订适合本校学生的遗传学实验指导。综上,遗传学实验课程的开设非常有必要。
二、解决信息技术与生物教学整合问题的办法
1.明确整合的意义,确立正确方向
信息技术与生物教学整合的意义在于利用信息技术把枯燥、复杂、抽象的生物学知识生动、活泼、具体地呈递出来,创造一种新型的教学环境去启发学生的思维,减轻学生的学习负担,提高学生的学习兴趣,从而达到提高教学效率的目的。教师必须明确信息技术与生物教学整合的意义,以确立正确的整合方向。
2.加强理论学习,将整合落实
在信息技术与生物教学的整合过程中,要充分加强教法、教育心理学、教学论等理论的学习指导,把这些教学理论融入信息技术与生物教学的整合过程中,依据建构主义学习理论,结合生物学科的特点,构建易于实现生物教学与信息技术整合的新型教学模式。
3.结合生物学特点,进行科学整合
现行高中生物教材,并不是每一节课的内容都适合用信息技术来完成的。比如“细胞器”“遗传的分子基础”“生态系统”等用实物或投影演示,效果会很好。因此我们应该从具体的教学内容和目标出发,明确信息技术教学用在什么地方,什么时候用,怎么用,期望收到什么效果,以真正达到“信息技术与生物教学的科学整合”。信息技术与生物教学的整合应科学合理,其地位是“辅助”而不是“替代”。
2实验动物学理论教学的改革
2.1贯彻实验动物标准化、实验动物伦理与福利、实验动物管理政策与法规的理念
随着实验动物管理的不断完善,课题申报、鉴定、文章发表都需要提供相关实验动物的伦理资料证明,对实验动物伦理福利与标准化的要求也日趋严格。因此,在授课过程中应加强实验动物伦理观念的灌输与标准化的介绍。不同国家对实验动物管理和立法有不同的尺度,但都是围绕保障动物福利和实验动物质量两个方面进行的[3-4]。自1988年我国先后了国家和地方法规100余项,《广东省实验动物管理条例》于2010年10月1日起正式实施,是指导本省实验动物管理具体做法的地方法规[5],因此在实验动物管理法规介绍中,不仅要让学生对国内外的实验动物立法有一定的认识,还要重点解读关于广东省实验动物管理法规与实施现状。
2.2在保证实验动物基本知识系统学习的前提下,侧重前沿知识的更新
实验动物技术正朝基因工程技术发展,国内多家大学与研究所都相继建立了先进的模式动物研究平台,如南京大学模式动物研究所的“国家遗传工程小鼠资源库”,北京大学的“转基因/胚胎冷冻平台”、“人类疾病实验动物平台”等。实验动物教学必须随着实验动物研究的发展趋势及时地调整、改革才跟上形势。新的实验动物教学应该使学生既要掌握基本概念和理论知识,熟悉实验动物的实验技术,还要进一步了解实验动物的发展方向、动态及在生命科学中的应用。讲授基因工程动物制作技术及应用,介绍基因工程动物的制做流程、最新的模型种类、相关单位在该研究方向的研究进展等,并鼓励学生多看实验动物方面的研究文献,让学生对基因工程动物的研究方向有一定的认识,并了解国内外相关的研究机构。
2.3科研案例教学培养学生的科研创新思维
实验动物学的理论知识广泛,学习起来容易感觉枯燥,而且很难将理论与实际应用联系在一起,导致教学效果不理想。通过科研案例,使抽象的理论变得生动、具体,既提高学生的积极性,又能培养学生的科研创新思维。科研案例教学应如何实施?授课教师通过收集有关实验动物的科研项目以及文献资料中具有代表性的科研案例给学生举例讲解;随后拟一个研究方向,组织学生动手设计科研课题,由学生自己制订研究的目的、内容与方案,若条件允许可进行方案实施;最后,学生将得到的结果进行总结论述,由授课教师进行打分评价。使学生在实验过程中加深对基本概念和理论知识的理解,从而提高其分析问题和解决问题的能力,将教学和科研有机地结合起来。
3实验教学的改革
3.1强化基本动物实验技术的操作在实验动物教学中,动物实验技术是教学内容的重点之一,所占课时的比重较大,在本校实验动物实验课的学时与理论课学时都为16学时。作为生物专业技术的人才,动物实验技术是必备的实验技术之一,因此动物实验课要求学生对基本的动物实验操作技术必须熟练,坚实的动物实验基础是一切高深动物实验的技术储备。实验动物的基本实验内容,包括正确的抓取、固定、处死方法,各种给药途径,体液的采集和手术方法,不同种属的动物麻醉方法及急救方法等。若经费足够的条件下,在实验动物的选择除了大小鼠、豚鼠、兔子外还应适当增加大动物的实验内容,如犬或猪,让学生熟悉不同动物的生理学、解剖学特性与正确的基本实验操作,该部分课程设置为12个学时。
3.2锻炼动物模型的制作能力,增加实验设计环节
为结合前沿学科的发展,培养学生的创新思维,最后4个学时让学生结合实际应用,自主设计和完成一个实验方案,做一些疾病模型,如肿瘤模型、中风模型、皮肤移植模型等,以培养学生的科研思维和操作能力。实验设计过程由学生查阅资料,拟定具体实验方案和步骤。实施过程中鼓励学生独立思考与团队交流,每一步实验都要求学生仔细观察记录,实验结束后在教师的指导下及时整理、统计实验数据,分析实验结果。通过这一实验环节,不仅能验证学生基本实验操作的熟练程度,还能培养学生的科研思维,解决与分析问题的综合能力。
3.3完善动物实验平台的建设
标准化的实验动物饲养条件和环境质量控制是保证实验动物质量合格的重要条件,也是保证动物实验条件稳定的前提。随着科学研究的发展,对实验动物的要求越来越高,重视实验动物的饲养和研究平台建设,不仅能提高实验教学质量,对于实验动物学科的发展及科研实力的提升更具有重要意义。由于本校没有专用的动物饲育室与动物实验设施,对实验动物的教学与科学研究的发展构成了较大的障碍。为了满足本专业学生的培养要求,应争取上级部门的资金投入,筹划实验动物标准化平台的建设项目,建立属于佛山科学技术学院的实验动物中心,为教学与科研供应高质量的实验动物与提供标准化的实验环境设施。
2基于非聚焦单阵元探测器的光声成像系统设计
光声断层成像系统采用非聚焦激光照射样品,并采用非聚焦超声换能器检测被样品照射区域周围的光声信号,从检到的光声信号,反演出成像区域生物组织的光吸收系数的空间分布,并且由此绘制组织被照射区域的光声图像。一般在光声断层成像的实验研究中,为了简化系统的复杂程,减少实验成本,提高实验稳定性,往往采用一个超声换能器对生物组织进行旋转扫描。
美国圣路易斯华盛顿大学的LiHongVWang在2003年时带领研究小组利用非聚焦的单阵元超声换能器对小鼠大脑进行光声断层成像,实现了对老鼠大脑皮层的高对比度成像,对大鼠脑部进行光声断层成像,血管成像结果与脑部解剖结果十分吻合。随后各式各样的单探头扫描实验系统用于小鼠的肿瘤生长、血管变化和关节成像。使用单阵元非聚焦超声换能器采集光声信号,对于每次采集到的距离换能器不同半径弧的光声信号光声信号,需对其求积分。因此不能采集单一方向的光声信号,需要围绕生物组织旋转换能器,采集样品各个方向的光声信号,最终通过数值计算模拟出光声图像。该实验装置由于只需一个超声换能器,信号采集电路比较简单,成本较低。但由于加入了旋转机构旋转超声换能器,实验装置的结构变得相对复杂,采集数据时间稍长,而且引入了机械振动误差,成像结果受机械硬件影响较大。于是发展出阵列圆形扫描系统,采用这种方式的系统采集多个通道的光声数据。可以有效地减少信号采集时间,因此这种采集方式被大多数实验者采用。LihongV•Wang等首次用512个阵列的环形探头实现了高分辨率的大脑血管实时成像,并对小鼠脑中的光声造影剂进行了监控。V•Ntzi-achristos等也用64个阵元组成180°圆弧对小老鼠的腹部、胸部和心脏进成像,它的动态图像帧频能达到10Hz。
二、分析在舞蹈教学过程中的基本艺术原则
结合当代的舞蹈教学发展历史,在舞蹈教学过程中存在着很多的基本原则,这些原则主要是为了激励学生主动学习,在潜移默化中让学生真正的热爱上舞蹈。
(一)舞蹈教师必须要有严格的自我控制力,树立良好的教师形象,通过每一个舞蹈动作和舞蹈表演情节培养学生对舞蹈表演内容的感知能力,在一点一滴中,使学生在对舞蹈动作和舞蹈理论都能完全掌握,从而使学生能够形成以自我为主体的、系统的、完整的表演体系,提高舞蹈教学的效果。
(二)舞蹈教师不仅要指导学生学习舞蹈,更要鼓励学生在舞蹈领域要大胆创新,舞蹈艺术学科和其他的学科不同,支撑舞蹈艺术逐渐进步的力量是不断的创新和改革艺术内容。因此,舞蹈教师要摒弃传统的教学模式,不断的运用新型的教学方式,鼓励学生积极主动的参与舞蹈教学中,培养学生自我主动学习的态度,提高学生的舞蹈表演能力,鼓励学生自我创新是舞蹈教学中必须要遵循的原则。
三、探析如何在舞蹈教学中培养学生的艺术表演能力
(一)加强舞蹈基本功的训练:在舞蹈领域中,拥有坚实的舞蹈基本功是练习更高舞蹈动作的基础,没有最基本的舞蹈技术也就谈不上舞蹈表演力,因此,在舞蹈教学过程中,舞蹈教师必须要加强学生对舞蹈基本功的训练力度,使学生提高自己的柔韧性、灵活性和身体协调性等。基础的舞蹈训练是一个乏味的过程,而通过培养学生的艺术表演力,可以使学生领悟到每个基础动作所拥有的情感,使每个舞蹈动作都能拥有独特的灵魂,最终使学生能够将舞蹈动作做得完美,加强基础舞蹈动作的训练在培养学生艺术表演力中发挥着重要的作用。
(二)开发创新能力运用到舞蹈表演中:舞蹈艺术的魅力来源于舞蹈动作,而舞蹈动作又是舞蹈表演者利用对舞蹈的独特理解所编排的,因此,舞蹈教师必须培养学生对舞蹈动作的理解能力,提高学生对艺术的创新力和想象力,将自己对舞蹈动作的认知情感与舞蹈动作相结合,就重新组成了独特的舞蹈内容,舞蹈教师应该多开设一些类似舞蹈创编之类的活动,使学生积极参与到活动中,从而激发学生对舞蹈表演的兴趣性和积极性,使学生开发艺术的创新能力和想象能力,再加上对学生的情感认知培养,进而可以提高学生的舞蹈艺术表演力。
2医学院校生物技术专业临床医学教学现状和问题
2.1课程体系和教学内容完全照搬临床医学专业本科教育
课程体系和教学内容是培养目标的直接反映,是培养人才素质、提高教学质量的核心环节。生物技术专业临床医学课程体系和教学内容,应该紧贴生物技术专业实际需求,有针对性地进行设置。然而,目前大部分医学院校生物技术专业临床医学课程体系和教学内容完全照搬临床医学专业本科教育,将内科、外科、专科教学内容按照病因、临床表现、病理、诊断、治疗、预防等毫无取舍地灌输给学生,呈现教师教学无特色、无重点、无思路,学生学习无方向、无兴趣的状态。这与学科设置初衷和社会人才需求脱节,不能培养学生的自主学习能力及创新能力,没有达到预期效果。
2.2课程目标不明确,考核要求不严格
目前大多数医学院校对生物技术专业临床医学教学不够重视,没有真正意识到临床医学对该专业学生今后发展的重要意义。医学院校生物技术专业临床医学课程目标应该是:使学生具有一定临床思维,了解临床医学前沿和需要,并能在医学发展和临床需求中找到生物技术的落脚点、发力点,运用所掌握的生物技术理论知识和技能,从事相关领域的科学研究、技术开发,最终为医学问题的解决开辟新思路、提供新方法。但是目前医学院校对于生物技术专业临床医学课程目标认识比较模糊,在教学过程中需要学生掌握哪些内容、掌握到什么程度没有一个明确的标准。考核过程较为敷衍,甚至没有考核,使临床医学课程开设存在“鸡肋化”的危险。
3医学院校生物技术专业临床医学教学内容
医学院校生物技术专业人才培养,在强调基本素质共性的基础上,应该有不同的培养类型和专业方向。医学生物技术专业临床医学教学内容必须体现职业生涯发展目标,尊重学生多样性选择。目前的教学内容和课程体系不能完全符合专业发展和人才培养需要,不能完全适应现代医学发展需要,不能完全考虑到多样化、个性化、专业化,因此有必要对医学院校生物技术专业临床医学教学内容进行改革。
3.1紧贴实际,重点突出
临床医学是医学生物技术的出发点和落脚点,在课程设置上除了要整体介绍临床医学概况外,重点是要筛选出能够体现生物技术学科发展价值以及与生物技术知识有交集的内容,体现出医学生物技术特色和资源优势,如临床诊断的新方法,基因诊断、基因治疗技术在肿瘤及其他疾病中的应用等;而疾病的临床表现、物理诊断及常规治疗方法等内容应该淡化。这样才会贴近生物技术专业实际,更好地激发学生学习热情,避免浪费学生有限的精力。
3.2以临床问题为向导,以临床难点为突破
医学生物技术发展动力就是临床问题。医学生物技术的发展已为我们解决了一个又一个医学难题,开辟了新思路,提供了新方法,已有很多成熟的、新兴的生物技术应用于临床实践。因此,应将目前临床上亟待解决的问题和需要突破的难点贯穿在教学中,引起学生的思考和学习兴趣,从而更好地把生物技术和临床医学结合起来。
3.3着眼前沿,广泛涉猎
生物技术专业临床医学教学内容需要不断更新和发展。临床医学的最前沿往往与生物技术的发展密不可分,因此要把临床医学中最新的焦点和热点引入教学中,让学生体会医学生物技术对现代医学发展的重要性,增强荣誉感和使命感。同时,临床医学不断进展的案例也是很好的教学事例,让学生了解前辈们是如何发现问题、分析问题、解决问题,并推动医学科学向前发展的。但也要照顾到医学发展的冷门分支,给学生拾遗补缺的机会,在大家忽视的老问题上做出新文章。
4医学院校生物技术专业临床医学教学模式
生物技术专业临床医学教学模式应该有别于临床医学专业,要更加突出多样性、灵活性和自主性,最大限度调动学生积极性,将课程的作用发挥到最大化。
4.1课堂教学与课外教学相结合,选修和必修相结合
压缩课堂教学时数,将教学主战场放在课外,把更多的时间交给学生进行自主学习。增加选修课数量,鼓励学生选择自己感兴趣的方向进行探索。生物技术专业将来不从事临床医疗工作,对临床医学知识的学习应该是有重点和有取舍的,这个选择权不应掌握在教师手中,而应留给学生。让学生在课外通过文献查阅、学术会议、网络交流等多种形式,学习对未来职业发展有帮助的医学知识。
4.2大师进讲堂,将导师范围扩展至临床学科
师资队伍建设是实践教学体系改革的关键。目前生物技术专业临床医学师资结构中,中级职称教师比例偏高,真正的大师偏少。应该把临床医学的“大腕”请进讲堂,因为生物技术专业的导师往往更重视具体的新技术、新方法,而对临床医学前沿需求知之甚少,缺少宏观思路和顶层设计。这些可由临床导师很好地补充,他们扎根临床数十年,对疾病的发生发展、治疗的难点要点有更全面、深入的认识。要鼓励学生参与到临床导师的科研课题及科技创新活动中,使其不仅对原有理论知识和技术有更清晰的认识,还锻炼了临床科研思维能力;使学生能更准确地把握现代医学发展的脉搏,找到自己感兴趣、能钻研、有出路的研究方向,对未来职业发展进行合理的规划。
4.3启发为主,传授为辅
生物技术专业学生将来主要从事科研工作,应该是临床医生的益友良师。其临床医学教学不应以传授方式为主,而应采取引导、启发的方式,加入讨论及案例教学,让学生自己思考问题,用专业特长来分析问题、解决问题。强化学生创新思维和综合能力培养,在教学环节中启发学生自主学习和自由学习。在教学方法和教学手段改革中,坚持理论联系实际、基础联系临床的教学理念,强调教学过程的“四结合”:密切结合科研,密切结合临床,密切结合实践,密切结合新进展。
信息技术在中学教学中的应用,使教学内容呈现出更多样的方式,在教学过程中实行视觉和听觉的有效结合,突破了古板的教学方式,例如,我们可以把心脏制造成跳动的动态节奏;“动脉血”用鲜红色表示,“静脉血”用暗红色表示,“血液”的流动方向用“红细胞”的运动代表;毛细血管制作成动画来响应机体循环中各种物质的交换过程,和血液颜色在与气体交换后的变化形式。这样,我们会更好地向学生展示“心脏”跳动的频率,“血液”流动的方向,“动脉血”和“静脉血”的转变过程,学生会在他们的头脑中留下深刻的烙印,加上学生的仔细观察和认真思考,学生一定会更快地体会到血液循环的途径和重要意义,一定可以收获到意想不到的结果。
2.信息技术教学能实现生物教学中微观向宏观的转变
微观性在中学生物学中是一个重要的特性。如,细胞是生命中最基本的单位,这节就讲述了细胞的结构和功能;细胞的繁衍和分化;癌变和衰老等一切关于微观生物学的实质,但其微观性较强,学生在学习过程中会有很大的阻碍,也让初学者很难迈出这第一步门槛,造成很多学生对生物学失去了兴趣。传统的教学是以老师的语言叙述、板书的描写、模型的展示来对学生进行教学,逼迫学生重复记忆学习,使学生产生了厌烦的情绪。我们运用信息技术就可以解决这方面的问题。例如,利用多媒体讲述“细胞器———系统内的分工与合作”这节内容效果会大大不同,通过色彩形象的细胞亚显微结构整体演示,在学生的脑海中形成了整体的印象,之后演示细胞质基质部分闪动方式和颜色的体现,这样可以使学生对细胞质基质和细胞器更好地区分开。接着逐一对细胞器进行逐一的扩大和特写,通过学生的仔细观察、认真的感知和自主探究的过程掌握了各个细胞器的结构和功能。
3.对生物实验进行模拟,从而达到教学质量的提高生物学中离不开生物实验,在实验中,学生可以亲身经历科学研究的基本过程,这对学生理解和掌握所学知识起到了重要的作用。通过实验还可以提高学生的动手能力、创新能力、互相交流的能力等。但是实际的教学中,实验经常会被许多方面的条件制约导致无法实施。这样教师只能借助教材空讲实验,学生也只能勉强地熟记实验的过程,学生的学习质量可想而知。现在信息技术走进教学,为中学生物实验提供了宽阔的空间,也解决了技术条件不足的问题。
二、信息技术教学在中学生物教学中存在的缺点与不足
数学学习只有通过学生的探索、发现,在发现中体验认知、情感、技能、态度才能协同发展,这才是真正的有意义的数学学习。让学生自己去参与数学活动,在动态的过程中感悟知识的生成,从而在这些过程中获得积极良好的体验。这正是“学科本位”转向“关注”学生发展。在《什么是周长》的教学中,为了让学生初步理解“周长”的概念,我设计了(1)比一比、画一画、评一评三个环节,唤起学生的学习欲望,使学生感知周长。让学生在比较中给图形分类,揭示封闭图形与非封闭图形。这样,抽象的数学知识有了媒体的直观演示,便于学生形象思维与逻辑思维交互使用,发展了思维能力。请同学评一评,并指出所画图形的周长,使学生获得一种满足感,进一步体会到在同一平面内封闭图形一周的长度叫做这个图形的周长。(2)通过描一描、摸一摸,走一走体验周长。这样,从学生熟悉的生活事例入手,通过这些活动,拓宽了学生对周长的感性认识,建立丰富的表象,初步认识周长的意义,体现数学与生活的紧密联系。教师留给学生充分的时间与空间让学生经历实物操作,再到画图表征,充分体验周长的意义,并感悟周长的实质。激起学生的思维振荡,放射出欲罢不能的情感元素,从而使学生有的放矢地展开学习讨论。
《课标》的基本理念部分也指出:“数学教学活动必须建立在学生已有的知识经验基础上,帮助学生在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能。”每个学生,都有自己的生活经验和知识基础,并不是空着脑袋走进教室。面对新的问题,虽然没有现成的经验,不同的学生也能依靠各自的知识能力形成对问题的解释。在整个学习过程中,每个学生都有自己的想法,自己的发现,在发现中加深对图形周长的感受、体验。
二、沟通联系,在迁移同化中“体悟”学习。
数学教育家弗赖登塔尔反复强调:学习数学唯一正确的方法是实行“再创造”,也就是有学生本人把要学习的东西自己去发现与创造出来。教师的任务是引导和帮助学生进行这种再创造的工作。以往的我在“分数的初步认识”教学中先让学生把一个苹果或蛋糕平均分成2份,引导出“1份可以怎样表示”。在学生无法用整数表示分得的结果时再引出分数。显然这种教学不利于学生自主学习,主动建构完整,牢固的数学知识,不利于学生面对问题、主动搜索、沟通联系去解决问题的能力。学习的本质是学习者用已有的经验来解释同化新知的过程,也是未知与已有的经验之间建立实质性联系的过程。现在我在教学这部分内容时,首先让学生用1、2两个数字组成尽可能多的算式并计算出结果。这一开放的教学情境,有效地沟通了数与式之间的内在联系。在学生探究“1÷2是什么意思”时,老师巧妙地提供8÷4、4÷2这两个算式。学生借助它们,通过类比思考,发现了1÷2与8÷4等算式的本质联系。这样的教学善于把握学生学习的挈入点,引导他们着力沟通新旧知识的联系,学生在捕捉联系,发现窍门的“顿悟”过程中不知不觉地经历着知识经验的迁移与同化,认知矛盾趋于平衡,认知结构得以拓展。学生在解决问题的过程中既获得知识,又发展思维,同时也在解决问题学习成功中体验学习的快乐。
三、引导深究,于反思总结中“体悟”学习。
建构主义认为:一切认识都必须通过主体的建构活动才得以完成。所以学习者必须对自己的学习活动进行自我监控,自我检查,以诊断和判断自己在学习中所追求的是否符合自己设置的目标。通过反思,让学生把解决问题的思维上升到一定的高度,形成一定的认知策略,学到数学思想、方法、从而提高元认知能力。我认为课堂上教师应“导在所当导,放在不得不放处”。上面的教学中,当学生暴露口算除法有多种想法时,教师创造性地提供了一个变式,让学生深究,从而强化对口算方法和转化思维的认识,又孕伏了优化的策略思想。这样的课堂教学符合学生的认知规律,有利于学生的主体建构。
二、利用多媒体工具丰富教学内容
课堂教学时间只有短短的四十五分钟,为了在有限的时间内完成大量的教学任务,很多时候,教师在备课的时候必须要对一些内容进行删减,而经过删减后的教学内容容易出现这样几个问题,一是教学内容过于单薄,缺少必要的材料支撑,二是教学内容理论性过强,内容相对比较枯燥,三是教学内容的完整性被切割,知识显得过于零散,不利于学生知识系统的形成。怎样才能解决教学内容和教学时间之间的矛盾呢?多媒体工具就可以起到重要的作用了。在传统的教学工具下,教师需要一字一笔地将重要的教学内容写在黑板上,形成板书,这样的方式不但效率低下,内容量也十分有限。而有了多媒体信息工具就完全改变了这一局面,教师可以通过制作课件,将教学内容先准备好,到了课堂上直接运用电子白板,在几秒钟内就将教学内容呈现到学生眼前,大大提高了课堂教学知识的传递密度。
2.PBL教学方法在教学时,采用个人查阅资料、小组讨论、学生代表发言、教师引导总结的方法。首先对学生进行随机分组,每组4~6人,以小组为单位选定一个内容,如基因工程制药这章,每组各选定一个基因工程药物,各组成员在组长的组织下先查阅相关资料,再结合所提问题进行思考,然后在组内展开讨论,形成报告,并做成PowerPoint演示文稿由小组成员向所有同学陈述自己小组的成果。教师及其他同学可针对不清楚的地方进行提问,对有意见不一致的问题可展开讨论。最后由教师进行总结归纳知识体系,针对其中重点难点做进一步精讲,并注意将教材中相关知识点纵横联系起来,对仍有未理解的问题,留给学生课后进一步探讨解决,并给予指导。成绩评定在PBL教学中,教师根据各组学生的介绍及在课堂讨论中的表现,对每位同学分别评定成绩,并作为平时成绩计入期末总成绩中。
二、实施效果当采用PBL教学
激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的能动性。以往学生课堂上只注重听教师讲授知识,记好笔记,很少提问,课堂气氛较呆板,采用PBL教学后,课堂气氛活跃,学生提问明显增多且思维活跃,有的是针对所学的知识难点,有的是对扩展的知识,并且会针对某些热点问题与同学与教师展开讨论,学生的学习不局限于大纲的内容,对知识涉猎更宽更深更新。采用结合PBL模式的教学方法与传统教学比较,学生成绩有了一定提高,平均分较上一年度提高了3.7分。特别是主观题回答中,有些问题在教材中没有直接答案,需要运用所学知识进行分析总结,采用将PBL和LBL结合的教学方法的学生得分率明显高于未实施PBL教学的学生。
三、讨论