分子生物學(xué)發(fā)展前景精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇分子生物學(xué)發(fā)展前景范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；教學(xué)；探索

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）10-0094-02

分子生物學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)50年代，是從分子水平闡述細胞活動的規(guī)律、揭示生命本質(zhì)的一門新興學(xué)科，是生命科學(xué)深入發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是人類了解生命活動規(guī)律的必經(jīng)階段，對生命科學(xué)領(lǐng)域的各分支學(xué)科都具有廣泛而深遠的影響[1]。隨著DNA的結(jié)構(gòu)與功能、RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳密碼及基因調(diào)控的本質(zhì)等被相繼闡述，幾乎所有的生命現(xiàn)象都可以深入到分子水平去尋找本質(zhì)。所以分子生物學(xué)誕生后迅速與細胞學(xué)、微生物學(xué)、動物遺傳育種學(xué)、獸醫(yī)藥理學(xué)、獸醫(yī)傳染病學(xué)、獸醫(yī)免疫學(xué)、動物營養(yǎng)學(xué)、人畜共患病學(xué)等學(xué)科融合，形成了一系列的交叉學(xué)科，其研究手段和方法已成為現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)[2]。

我國作為畜牧業(yè)生產(chǎn)和消費大國，迫切需要具有專業(yè)理論知識、創(chuàng)新能力和實踐能力強的復(fù)合型人才，這就使得高等農(nóng)業(yè)院校教育的使命轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)理論和應(yīng)用并重的復(fù)合型人才上。因此，重視和加強畜牧獸醫(yī)類本科生《分子生物學(xué)》的理論及實踐教學(xué)，對培養(yǎng)在畜牧業(yè)領(lǐng)域既有理論又有實驗技能的優(yōu)質(zhì)畢業(yè)生具有重要意義。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，《分子生物學(xué)》理論和實驗教學(xué)的改革勢在必行。下面就結(jié)合河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院《分子生物學(xué)》的教學(xué)現(xiàn)狀，對理論及實踐教學(xué)的改革問題做一些粗淺的探討。

一、理論改革

1.選擇合適教材、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。教材是學(xué)生獲取知識的最直接來源，合適課程教材的選取對于學(xué)生入門分子生物學(xué)尤為重要。我院的分子生物學(xué)課程開設(shè)于第三學(xué)年第一學(xué)期，在此之前已經(jīng)教授過動物生物化學(xué)和動物遺傳學(xué)，而這兩門課程在部分內(nèi)容上與分子生物學(xué)有交叉，學(xué)生們對于核酸、蛋白質(zhì)以及遺傳信息的傳遞等基礎(chǔ)知識已經(jīng)有一定的了解；并且，相當(dāng)一部分的大三學(xué)生已經(jīng)進入到實驗室，開始接觸到PCR、質(zhì)粒構(gòu)建、蛋白表達等基礎(chǔ)的分子實驗操作。因此，對于此門課程的學(xué)習(xí)則應(yīng)偏重于幫助學(xué)生了解分子生物學(xué)的研究方法，如：DNA、RNA、蛋白質(zhì)的操作技術(shù)和基因功能的研究技術(shù)等，真正滿足學(xué)生的現(xiàn)實需要，最大限度地避免重復(fù)學(xué)習(xí)和資源浪費。

現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展飛速，各種新知識、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)外教材版本更新極快。雖然我院的分子生物學(xué)推薦教材為朱玉賢等主編的第3版《現(xiàn)代分子生物學(xué)》，但這個版本出版于1997年，不能滿足學(xué)生對于新知識的渴求。因此，通過對多種分子生物學(xué)教材的分析和比較，我們最終選擇了朱玉賢等主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)》第4版。該教材除了系統(tǒng)講解遺傳物質(zhì)的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯以及調(diào)控機制外，還著重介紹了分子生物學(xué)常用的研究方法，和當(dāng)前熱門的基因組測序技術(shù)，具有內(nèi)容緊湊、邏輯性強、圖文并茂等特點。在此基礎(chǔ)上，通過征詢學(xué)生意見并結(jié)合畜牧專業(yè)的特點，有針對性地調(diào)整授課內(nèi)容：對學(xué)生學(xué)過的章節(jié)進行簡單回顧；詳細介紹現(xiàn)代分子生物學(xué)的一些新內(nèi)容、新技術(shù)；重點介紹與生產(chǎn)實驗相關(guān)章節(jié)，使整個內(nèi)容不僅理論聯(lián)系實際，又緊臨當(dāng)今生物科學(xué)發(fā)展的前沿。

2.豐富教學(xué)形式、調(diào)動學(xué)生積極性。生物學(xué)的研究對象是一個豐富多彩、充滿活力的世界，但在表述內(nèi)容上卻稍顯抽象、復(fù)雜和較難理解。單純依賴書本的介紹和教師的講述難以在色彩、形象、質(zhì)感、尤其是動態(tài)上給學(xué)生一個準(zhǔn)確的印象。現(xiàn)代化多媒體課件的出現(xiàn)很好地解決了這一問題，它能夠?qū)⑽淖?、圖像、聲音和動畫等信息同時輸出，形象化理論的、抽象的東西，具體化空間的、難以想象的內(nèi)容，還可以在課件中展示自然界的直觀現(xiàn)象、重現(xiàn)研究過程并模擬微觀反應(yīng)，創(chuàng)造出愉悅的教學(xué)情景，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)習(xí)的積極性[3]。如：先向?qū)W生講述真核生物的DNA通過轉(zhuǎn)錄形成mRNA、出細胞核并在核糖體等的協(xié)助下翻譯出蛋白質(zhì)的內(nèi)容，再給學(xué)生放映國外專業(yè)網(wǎng)站下載的堪比好萊塢大片效果的此過程模擬動畫，便很容易在學(xué)生腦中留下深刻印象，有助于理解和記憶。

從知識“被動接受者”到“主動介紹者”身份的轉(zhuǎn)變，會最大限度調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵學(xué)生動手動腦，發(fā)表不同看法，質(zhì)疑問難，有利于培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新精神。因此，在教學(xué)中我們抽出兩次的授課時間，讓學(xué)生自主選擇分子生物學(xué)實驗技術(shù)、癌癥與腫瘤、病毒或基因與發(fā)育等不同主題制作PPT，然后每個學(xué)生花5～10分鐘介紹PPT。整個過程鍛煉了學(xué)生查找資料、獲取信息、制作多媒體課件和演講的能力，由于知識是由學(xué)生自己通過探究獲得的，所以理解記憶更加深刻，掌握起來較為容易，不易被遺忘，還鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

二、實踐改革

分子生物學(xué)是一門實踐性極強的學(xué)科，實驗教學(xué)是分子生物學(xué)課程非常重要的組成部分，一些實用性很強的技術(shù)：核酸的提取與純化、PCR擴增、電泳分離與鑒定、限制性內(nèi)切酶切、質(zhì)粒構(gòu)建、細菌轉(zhuǎn)化、蛋白質(zhì)表達等等，這些都是畜牧獸醫(yī)專業(yè)學(xué)生在之后的學(xué)習(xí)、研究和工作中經(jīng)常用到的基礎(chǔ)專業(yè)技能。此外，在實際操作過程中同學(xué)們可以將學(xué)到的理論知識與實踐相結(jié)合，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率并促進學(xué)生分子生物學(xué)理論知識和實驗操作技能的全面發(fā)展。

1.設(shè)計針對性強的實驗課程，注重實際應(yīng)用。高等農(nóng)業(yè)院校的教育宗旨是培養(yǎng)與社會實踐接軌、具有實用技能的新型農(nóng)業(yè)人才。為使分子生物學(xué)實驗課程更有針對性、注重實際應(yīng)用，建議增加實驗課時數(shù)并分階段安排實驗課程。首先，掌握最基本的基礎(chǔ)性實驗，包括：DNA提取、RNA提取及反轉(zhuǎn)錄、PCR、酶切連接轉(zhuǎn)化、感受態(tài)制備、蛋白質(zhì)表達純化等。通過基礎(chǔ)性實驗的練習(xí)，使學(xué)生達到理論與實驗熟練于心的效果；然后，針對畜牧獸醫(yī)的專業(yè)要求及社會需要，開展具有實際應(yīng)用的實驗項目[4]。例如獸醫(yī)傳染病學(xué)，需要學(xué)生對病例的實驗室診斷具有一定的掌握。在學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)實驗技能的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計病原引物、基因擴增及測序等應(yīng)用性實驗來確診病原，這樣不僅讓學(xué)生了解分子生物學(xué)技術(shù)在本學(xué)科的應(yīng)用價值，同時提高學(xué)生動手實踐能力，將所掌握的基礎(chǔ)實驗技能應(yīng)用于實踐中[5]。

2.培養(yǎng)扎實操作技能，調(diào)動學(xué)生積極性。由于分子生物學(xué)實驗過程長、所用試劑及操作儀器較多，傳統(tǒng)實驗課模式為：教師做好準(zhǔn)備工作、講解演示、學(xué)生實驗。這樣的授課方式存在學(xué)生的參與度不夠、基礎(chǔ)的操作技能掌握不扎實、良好的實驗習(xí)慣養(yǎng)不成等弊端。建議將實驗的整個準(zhǔn)備工作，包括EP管、移液器槍頭和玻璃器皿的滅菌，試劑的配制以及實驗室規(guī)范使用和衛(wèi)生清理等，全部交由學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成。此過程以讓學(xué)生更好地融入實驗，發(fā)現(xiàn)問題，深入理解規(guī)范實驗的重要性。逐漸讓學(xué)生在循序漸進、潛移默化中養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。此外，對于簡單的實驗步驟，讓學(xué)生自己設(shè)計、討論并驗證，最后對比前人做的工作，得出結(jié)論。使學(xué)生從被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)者，增加了學(xué)生對實驗課的參與程度，同時也可激發(fā)學(xué)生對實驗科學(xué)的探索熱情。

三、結(jié)語

作為高等農(nóng)業(yè)類院校，搞好教育工作、培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)專業(yè)人才是學(xué)校的頭等大事，而好的教育模式需要教育工作者們不斷地提高自身專業(yè)水平、改革高校教育理念、建立科學(xué)的教學(xué)實驗管理模式、不斷完善和創(chuàng)新，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)分子生物學(xué)的興趣，為國家培育出更多、更優(yōu)秀的符合現(xiàn)代化畜牧獸醫(yī)發(fā)展需求的高質(zhì)量畢業(yè)生。

參考文獻：

[1]朱玉賢，李毅.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]岳陽，孫靜，石達友，姚德昌.基于共詞分析的獸醫(yī)分子生物學(xué)領(lǐng)域研究熱點分析及初步展望[J].廣東畜牧獸醫(yī)科技，2015，（2）：1-4.

[3]李市場.本科分子生物學(xué)教學(xué)改革的初步探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013，（21）：161-162.

篇(2)

【關(guān)鍵詞】文蛤；養(yǎng)殖；遺傳多樣性；分子生物學(xué)

0 引言

文蛤是一種經(jīng)濟價值較高的海洋貝類，是貝類海鮮中的上品。文蛤營養(yǎng)豐富，含有碳水化合物2.5%，脂肪1.2%，蛋白質(zhì)10%，還富含各種氨基酸、維生素及鈣、鐵、鉀、鎂等多種人體必需的礦物質(zhì)。很多研究表明：文蛤有清熱利濕、化痰、散結(jié)的功效，對肝癌有明顯的抑制作用，對甲狀腺腫大、慢性氣管炎、哮喘、淋巴結(jié)核等病也有明顯的療效。

1 種類及分布

文蛤（Meretrix meretrix），英文名Hard clam，屬軟體動物門（Mollusca）、雙殼綱（Lamellibranchia）、異齒亞綱（Heterodonta）、簾蛤目（Veneroida）、簾蛤科（Veneridae）、文蛤?qū)伲∕eretrix）。地理分布較廣，在日本、朝鮮和中國沿海分布較多，我國沿海自南至北都有分布，如臺灣省西部沿海、廣西合浦沿海、江蘇省南部沿海、山東省萊州灣沿海、遼寧省遼河口沿海，是我國文蛤的主要產(chǎn)區(qū)[1]。我國沿海文蛤?qū)俜N類有文蛤（Meretrix meretrix Linnaeus）、中國文蛤（Meretrix petechialis Lamarck）、斧文蛤（Meretrix lamarckii Deshayes）、簾文蛤（Meretrix lyrats Sowerby）、麗文蛤（Meretrix lusoria Rumphius）和臺灣文蛤（Meretrix formosana Sowerby）等6種[2]。不同海區(qū)的文蛤在形態(tài)上存在變異分化，主要區(qū)別在于殼色和花紋，黃渤海區(qū)分布的文蛤花紋較多，東海和南海區(qū)分布的文蛤顏色較單一。

2 我國文蛤養(yǎng)殖現(xiàn)狀

文蛤在我國是一種天然資源豐富的灘涂貝類，是重要的海水增養(yǎng)殖品種，也是主要出口的鮮活水產(chǎn)品之一，在我國臺灣和日本市場上尤為暢銷。由于文蛤增養(yǎng)殖的投資小、見效快、效益高的優(yōu)點，近年來得到了迅速的發(fā)展。目前文蛤己成為我國灘涂養(yǎng)殖的主要經(jīng)濟貝類之一。

在苗種生產(chǎn)方面，2003年中國科學(xué)院海洋研究所和東營黃河入?？谖母蛄挤N繁育有限公司等單位合作承擔(dān)國家“863”課題“文蛤大規(guī)模人工育苗技術(shù)”。通過努力，目前已經(jīng)建立了一套合理的文蛤苗種規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)工藝，解決了親貝升溫培育、幼蟲孵化、幼蟲培育等關(guān)鍵技術(shù)，并成功地培育出文蛤稚貝1.55億粒。

在養(yǎng)殖技術(shù)方面，隨著苗種人工培育技術(shù)不斷完善、人工育苗技術(shù)體系建立，文蛤的養(yǎng)殖方式也由過去的自然采捕和粗放式的增殖護養(yǎng)逐漸向池塘混養(yǎng)、網(wǎng)圍精養(yǎng)、蓄水暫養(yǎng)、移苗增殖等集約化模式發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國文蛤養(yǎng)殖產(chǎn)量已達8×104t，出口達3×104t。

隨著文蛤養(yǎng)殖集約化程度的提高，海洋富營養(yǎng)化程度的日趨加重，文蛤的病害也隨之發(fā)生。山東沿海灘涂是我國文蛤苗種的主要產(chǎn)區(qū)之一，近幾年該海區(qū)文蛤死亡現(xiàn)象時有發(fā)生，死亡原因主要是由于文蛤體質(zhì)虛弱、費尼斯弧菌感染以及環(huán)境條件差等因素共同作用引起的[3]。據(jù)報道，在福建、廣西、江蘇等省也發(fā)生過文蛤大批死亡，文蛤死亡率甚至高達80%。2002年，任素蓮等[4]對發(fā)生“紅肉病”的文蛤作了組織病理學(xué)研究，在組織中發(fā)現(xiàn)了病毒樣顆粒。2009年，李國[5]分離了文蛤病原菌（需鈉弧菌）并對病文蛤組織進行了電鏡觀察。這些報道分析了文蛤大量死亡的原因和流行病學(xué)規(guī)律，開展其病原的分離鑒定、致病性和致病條件、病原傳播方式和途徑及病原分子生物學(xué)研究，為有效地遏止文蛤病害的發(fā)生和蔓延提出了理論依據(jù)。

文蛤大批死亡的原因除了病原及人為的環(huán)境污染等因素以外，與其種質(zhì)質(zhì)量的下降也不無關(guān)系。由于近年來野生種群資源量逐漸枯竭，造成苗種短缺，異地文蛤苗種被大量無序的引入，育種技術(shù)的不完善和對遺傳知識的了解不夠，生產(chǎn)單位盲目的進行育苗育種，對種群的遺傳平衡造成了破壞，已經(jīng)不同程度的出現(xiàn)了遺傳雜合度降低、抗逆性差、性狀退化等問題。因此，要保護文蛤優(yōu)良種質(zhì)資源，就要借鑒陸地植物尤其是農(nóng)作物等的遺傳育種和選育經(jīng)驗，借助于生物技術(shù)手段來保護和改善文蛤的種質(zhì)質(zhì)量，推動文蛤養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

3 文蛤的分子生物學(xué)研究

我國文蛤養(yǎng)殖初期，只是注重文蛤的增養(yǎng)殖，而關(guān)于文蛤的遺傳背景，特別是文蛤群體的分化和遺傳多樣性的研究并不多，這與該品種增養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展很不適應(yīng)。因此，開展文蛤群體遺傳學(xué)研究，以摸清我國文蛤種質(zhì)資源狀況；在此基礎(chǔ)上，加強養(yǎng)殖文蛤良種培育技術(shù)研究與應(yīng)用，對確保文蛤養(yǎng)殖業(yè)健康持續(xù)發(fā)展和文蛤種質(zhì)資源的持續(xù)利用有著重要的現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)對文蛤的分子生物學(xué)研究主要集中在其遺傳多樣性分析方面。

近年來，隨著文蛤養(yǎng)殖業(yè)迅速的發(fā)展，分子生物技術(shù)逐步運用到水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域當(dāng)中。其中，遺傳多樣性分析技術(shù)已在種質(zhì)鑒定、資源評估、分子標(biāo)記輔助育種等方面得到廣泛應(yīng)用，如RAPD技術(shù)、ISSR-PCR技術(shù)、同工酶技術(shù)、AFLP技術(shù)以及序列分析技術(shù)等。大部分研究的結(jié)果認為，具有不同遺傳背景的文蛤群體間的基因流增加，基因資源正逐步減少。其中，陳大鵬等[6]利用RAPD技術(shù)對江蘇呂泗海區(qū)分布的文蛤、青蛤、四角蛤蜊的遺傳多樣性進行比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)文蛤群體內(nèi)的平均遺傳距離低于青蛤和四角蛤蜊，說明文蛤已出現(xiàn)種質(zhì)退化跡象，分析其原因可能與文蛤自然資源衰退嚴重、致使有效親本群體數(shù)量減少，而導(dǎo)致的遺傳漂變和近交，導(dǎo)致種質(zhì)資源組成趨向同質(zhì)化。

文蛤的分子生物學(xué)研究，為文蛤遺傳育種、雜交育種等種質(zhì)改良，以及種質(zhì)資源保護和合理開發(fā)利用提供了科學(xué)的依據(jù)。

【參考文獻】

[1]莊啟謙.中國動物志，軟體動物門、雙殼綱、簾蛤科[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[2]張萬隆.我國文蛤Meretrix meretrix Linnaeus增養(yǎng)殖技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J].現(xiàn)代漁業(yè)信息，1993，8（06）：18-24.

[3]張錫佳，楊建敏，房椒珍，王希升，張漢文，李金明，湯憲春.淺海灘涂宮蛤病害防治技術(shù)[J].齊魯漁業(yè)，2007，24（11）：34-35.

[4]任素蓮，王德秀，繩秀珍.“紅肉病”文蛤中發(fā)現(xiàn)的一種球型病毒的形態(tài)發(fā)生與細胞病理學(xué)[J].水產(chǎn)學(xué)報，2002，26：03）：265-269.

篇(3)

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；創(chuàng)新；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號：FQ81文獻標(biāo)識碼：A

一、生物技術(shù)的基本特征

生物技術(shù)也稱生物工程，它是在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立的、為創(chuàng)建新的生物類型或新生物機能的實用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。具體而言，生物工程技術(shù)包括轉(zhuǎn)基因植物、動物生物技術(shù)、農(nóng)作物的分子育種技術(shù)、納米生物技術(shù)、重要疾病的生物治療等；基因操作技術(shù)包括人類功能基因組研究、重要動植物功能基因組研究等；生物信息技術(shù)包括生物信息的獲取與開發(fā)、加工與利用，以及結(jié)構(gòu)基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)研究、藥物篩選、小分子藥物設(shè)計等；創(chuàng)新藥物和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上，將重點建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實驗室建設(shè)、藥物制劑技術(shù)等。生物技術(shù)有五個方面的特征：

1、大科學(xué)工程研究方式的出現(xiàn)。20世紀(jì)八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物技術(shù)的研究從作坊式轉(zhuǎn)而進入了大科學(xué)的運作方式?；蚪M研究以人類基因組為代表，其研究對象是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學(xué)科的一些運作方式，包括大規(guī)模、高通量、信息化的工業(yè)運作方式。由于人類基因組計劃對產(chǎn)業(yè)的巨大帶動作用，引起實業(yè)界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2、精細分析和廣闊綜合的統(tǒng)一。生物技術(shù)在分子、細胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物技術(shù)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息科學(xué)的前所未有的整合，使得很多生命系統(tǒng)復(fù)雜問題的解決出現(xiàn)了可能。

3、科學(xué)進步和技術(shù)革命互為因果。生物技術(shù)的每一次突破，都與技術(shù)革命相關(guān)，科學(xué)與技術(shù)之間的界限也是越來越模糊了。

4、基礎(chǔ)與應(yīng)用的結(jié)合。生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著不可分割的聯(lián)系，是這些應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用學(xué)科中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水。很多重大社會需求的問題會構(gòu)成揭示自然規(guī)律的一些重大科學(xué)工程的出發(fā)點，如對艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲植物等方面的研究。

5、產(chǎn)業(yè)化的速度大大加快。各種生物技術(shù)的發(fā)展，使得生物技術(shù)基礎(chǔ)研究到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離較之以往大大縮短。

二、生物技術(shù)的創(chuàng)新前景

世界生物技術(shù)在21世紀(jì)的發(fā)展取決于技術(shù)平臺的寬度和高度，預(yù)計未來將形成幾個新的生物技術(shù)平臺，這些平臺的建立，將使生物技術(shù)的發(fā)展令人難以預(yù)測。

生物技術(shù)已有三個平臺，即DNA重組、細胞培養(yǎng)和DNA芯片，已經(jīng)取得了相當(dāng)成果，培育出了新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。預(yù)計在本世紀(jì)還會形成幾個新的平臺。

1、基因組平臺。目前已有數(shù)十種微生物和4種模式生物的基因組全序列已進入數(shù)據(jù)庫，人類基因全序列草圖也剛完成，這意味著有數(shù)十萬計的基因及其編碼的蛋白質(zhì)可供基因工程和蛋白質(zhì)工程的操作，從而大大擴展了生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)范圍。

2、生物芯片平臺。它是分子生物學(xué)與化學(xué)和物理領(lǐng)域的多種高新技術(shù)的交叉和融合。從DNA芯片延伸到含各種生物大分子的硅片最終將與納米技術(shù)相結(jié)合，使離體操作的芯片發(fā)展成為可在活體內(nèi)執(zhí)行某種功能的組件。

3、細胞生物學(xué)平臺。它是克隆動物和克隆組織器官的基礎(chǔ)。

4、生物信息學(xué)平臺。目前，生物信息學(xué)已經(jīng)廣泛用于基因組和蛋白質(zhì)組的研究，但是隨著大多數(shù)基因和蛋白質(zhì)功能的闡明，將會出現(xiàn)一個新的發(fā)展前景，這就是在計算機上模擬細胞內(nèi)和機體內(nèi)的生化代謝過程，甚至模擬進化的歷程，這將使生物學(xué)真正進入理論生物學(xué)的新時期。

5、神經(jīng)科學(xué)平臺。目前，國際上正在醞釀開發(fā)神經(jīng)生物學(xué)的大計劃。人類的高級神經(jīng)活動如感覺、認知和思維終將在分子水平和細胞水平上被解析。除了可以預(yù)計的上述5個平臺外，還會有新的平臺出現(xiàn)，生物技術(shù)的發(fā)展前景是難以估量的。

三、生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)作為21世紀(jì)高新技術(shù)的核心，對人類解決面臨的食物、資源、健康、環(huán)境等重大問題將發(fā)揮越來越大的作用。大力發(fā)展生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已成為世界各國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點。近十幾年是世界生物技術(shù)迅速發(fā)展時期，無論在基礎(chǔ)研究方面還是在應(yīng)用開發(fā)方面，都取得了令人矚目的成就，生物技術(shù)的研究成果越來越廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工食品、海洋開發(fā)及環(huán)境保護等多個領(lǐng)域。生物技術(shù)將是21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)之一，甚至可能引發(fā)一次新的工業(yè)革命，對人類社會的生產(chǎn)、生活各方面必將產(chǎn)生全面而深刻的影響。

1、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。近幾年來，國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展之快，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和產(chǎn)量增加的作用之大，已引起世界各國政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域中研究最活躍的是應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因?qū)雱又参矬w內(nèi)，對家畜、家禽及農(nóng)作物進行品種改良，從而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因動植物新品種，達到充分提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本的目的。

2、海洋生物技術(shù)。海洋生物學(xué)與生物技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了海洋生物技術(shù)這一新的領(lǐng)域。海洋生物技術(shù)作為加速開發(fā)利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量、獲取有特殊藥用和保健價值的生物活性物質(zhì)的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國家已將海洋生物技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

3、輕工、食品生物技術(shù)。輕工、食品行業(yè)是生物技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是利用生物技術(shù)進行農(nóng)副原料加工直接制成商品，如發(fā)酵制品、釀造等產(chǎn)品；二是以生物技術(shù)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，進行二次開發(fā)形成的新產(chǎn)業(yè)，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物技術(shù)為手段對傳統(tǒng)工藝進行改造，從而降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4、醫(yī)藥生物技術(shù)。醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)研究開發(fā)的熱點，近十多年來一些發(fā)達國家投放大量的人財物力研究和開發(fā)醫(yī)藥領(lǐng)域的生物技術(shù)，已取得新的進展，其中基因治療技術(shù)和新型生物藥劑方面的開發(fā)應(yīng)用最為廣泛。

5、其他生物技術(shù)。隨著世界生物技術(shù)的迅速發(fā)展，生物技術(shù)除廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海洋、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，在其他諸如環(huán)境保護、石油化工等領(lǐng)域也開展了大量的研究工作。

四、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

生物技術(shù)的發(fā)展培育了一個完全嶄新的、大有前途的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。生物技術(shù)投資包括公共投資和私人投資。生物技術(shù)誘發(fā)生產(chǎn)力的提高是公共和私人部門投資于生物技術(shù)領(lǐng)域的主要動因?；蚪M產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè)，它的巨大經(jīng)濟效益吸引著投資商和企業(yè)向這一領(lǐng)域匯集。

從20世紀(jì)七八十年代開始，生物技術(shù)逐漸在整個自然科學(xué)的發(fā)展中占據(jù)了“龍頭”地位。例如，20世紀(jì)末，美國的博士學(xué)位獲得者中51%從事生物技術(shù)研究；在全球500強大公司的前50位中，生物制藥企業(yè)有13家，其資本利潤率接近20%，遠高于信息產(chǎn)業(yè)?？梢?，生物技術(shù)對社會、經(jīng)濟的影響是非常重要的。

美國是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展較早的國家，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已具有一定的規(guī)模，無論是在研究水平和投資強度、還是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場份額上，美國均領(lǐng)先于世界。美國擁有世界上約一半的生物技術(shù)公司和一半的生物技術(shù)專利；美國生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售額占全球生物技術(shù)產(chǎn)品市場的90%以上。

目前，60%以上的生物技術(shù)成果用于醫(yī)藥工業(yè)，用來開發(fā)特色新藥或改良傳統(tǒng)醫(yī)藥，由此引發(fā)了醫(yī)藥工業(yè)的重大變革。眾所周知，醫(yī)藥業(yè)是一項高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，生物醫(yī)藥則如皇冠上的寶石，耀眼奪目卻有些可望而不可即。其原因是：它需要資金、技術(shù)大規(guī)模地投入。于是，一種能匯聚市場上一切偏好風(fēng)險的投資者的資金，并將之投入到需要融資的企業(yè)中去的新型投資方式――風(fēng)險投資就應(yīng)運而生。

生物技術(shù)是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高科技產(chǎn)業(yè)。我國在部分領(lǐng)域，如人類基因組研究及疾病相關(guān)基因研究、植物基因圖譜、轉(zhuǎn)基因動物、基因芯片、干細胞研究有明顯進展，取得了較好的成績。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，未來幾年中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的年均增長率不低于25%。雖然中國生物科技領(lǐng)域起步較晚，整體水平落后，但中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)蘊含著巨大的發(fā)展?jié)摿兔篮玫那熬?，它必將成為中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中最具活力的成長點之一，并躋身于國際先進生物技術(shù)的前列。

（作者單位：1，2.武漢科技大學(xué)中南分校生命科學(xué)學(xué)院；3.武漢江夏區(qū)第一中學(xué)）

參考文獻：

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[8]馬述忠，黃祖輝.“關(guān)于生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干思考”，中國軟科學(xué)，2001.8.

篇(4)

新版的本科專業(yè)目錄仍然按照學(xué)科門類、專業(yè)類和專業(yè)三個層次進行劃分，學(xué)科門類由原來的11個增加到12個，新增加藝術(shù)學(xué)門類；專業(yè)類由原來的73個增加到92個；專業(yè)由原來的635種調(diào)減到506種。面對如此多的專業(yè)，你準(zhǔn)備報考哪個呢？如果你仔細看了新版的本科專業(yè)目錄，你會發(fā)現(xiàn)，其中有些專業(yè)聞所未聞，有些專業(yè)的名稱則甚至可以說是晦澀難懂，有點讓人摸不著頭腦。下面就讓我們一起來解讀幾個這樣的專業(yè)吧！

什么是物聯(lián)網(wǎng)？有些同學(xué)可能聽說過，有些同學(xué)可能多少了解一點，但估計很多同學(xué)都不知道物聯(lián)網(wǎng)是什么東西，有什么用。要了解物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，我們首先得弄明白什么是物聯(lián)網(wǎng)。

通俗地來說，物聯(lián)網(wǎng)就是通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。目前，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為我們國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

2010年初，教育部下達了高校設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)申報通知，眾多高校爭相申報。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及多個產(chǎn)業(yè)群的特點，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。據(jù)測算，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大20倍以上，而物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)領(lǐng)域需要的人才每年也將達百萬。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測和情報搜集等多個領(lǐng)域。

培養(yǎng)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)理論、方法和技能，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V的專業(yè)知識的高級工程技術(shù)人才。

專業(yè)課程

電工電子技術(shù)、射頻識別與傳感技術(shù)、單片機技術(shù)、嵌入式技術(shù)、綜合布線、通信工程制圖、通信原理、通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、光纖通信、無線局域網(wǎng)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)管理、智能樓宇系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與物聯(lián)網(wǎng)工程等。

就業(yè)方向

面向物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生可從事物聯(lián)網(wǎng)的通信架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息安全等的設(shè)計、開發(fā)、管理與維護。主要面向崗位包括：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)師、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工程師等核心職業(yè)崗位以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營銷等相關(guān)職業(yè)崗位。

學(xué)校推薦

根據(jù)2012-2013年中國大學(xué)本科教育分專業(yè)排行榜所提供的信息，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)排名前八位的大學(xué)為：哈爾濱工業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、重慶郵電大學(xué)、吉林大學(xué)、中南大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安理工大學(xué)。

電氣工程及其自動化這個專業(yè)確實不像有些專業(yè)一聽就知道是干什么的，比方說通信工程、計算機軟件技術(shù)、新型材料等等。

電氣工程及其自動化涉及電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電機電器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，是一門綜合性較強的學(xué)科，其主要特點是強弱電結(jié)合，機電結(jié)合，軟硬件結(jié)合。

電氣工程及其自動化專業(yè)是電氣信息領(lǐng)域的一門學(xué)科，由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。它已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。

培養(yǎng)目標(biāo)

該專業(yè)培養(yǎng)具有工程技術(shù)基礎(chǔ)知識和相應(yīng)的電氣工程專業(yè)知識，受過電工電子、系統(tǒng)控制及計算機技術(shù)方面的基本訓(xùn)練，具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制問題基本能力的高級工程技術(shù)人才。

學(xué)科特點

學(xué)習(xí)本專業(yè)將受到電工電子、信息控制及計算機技術(shù)方面的訓(xùn)練。主要學(xué)習(xí)課程有電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、信息處理、系統(tǒng)工程、自動檢測與儀表、計算機與應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的基本理論和基本知識。會受到良好的工程試驗基礎(chǔ)訓(xùn)練，還有大量上機實習(xí)等實際鍛煉的機會。將在控制與生產(chǎn)自動化、自動控制與自動化軟件應(yīng)用方面獲得系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)與研究的基本能力。

報考提示

電氣工程及其自動化專業(yè)對廣大考生有很強的吸引力，屬于熱門專業(yè)，高考錄取分數(shù)線往往要比其他專業(yè)高許多，造成這一情況的主要原因有：①就業(yè)容易，工作環(huán)境好，收入高；②該專業(yè)方向有著非常好的發(fā)展前景，研究成果較容易向現(xiàn)實產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，而且效益相當(dāng)可觀。但是鑒于國內(nèi)現(xiàn)在的形式，考生在報考該專業(yè)的時候應(yīng)該注意以下兩點：

（1）充分考慮自己的興趣。也許自己本來并不對該專業(yè)感興趣，但是許多人都說好，于是自己就“感興趣”了。這對以后的發(fā)展是很不利的，畢竟興趣是最好的老師。

（2）衡量自己的綜合素質(zhì)。電氣工程及自動化專業(yè)需要具有扎實的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)，及較強的外語綜合能力，為今后能夠掌握并且靈活運用專業(yè)知識做準(zhǔn)備。

就業(yè)前景

由于本專業(yè)研究范圍廣，應(yīng)用前景好，畢業(yè)生的專業(yè)素養(yǎng)相對較高，因此就業(yè)形勢非常好。通常情況下，學(xué)生畢業(yè)后可以選擇質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門、研究所、工礦企業(yè)等，也可以是一些外資、私營企業(yè)。如果畢業(yè)生能力足夠強，又在學(xué)習(xí)期間積累了比較好的研究成果，完全可以自己創(chuàng)業(yè)，闖出一片屬于自己的天地。需要指出的是，由于國外在該專業(yè)方向的研究要領(lǐng)先于我們，因此若想要有進一步的發(fā)展，出國深造是一個不錯的選擇。

高校排名

電氣工程及其自動化專業(yè)綜合實力排名：

1. 清華大學(xué)。有相關(guān)院士2人（盧強、韓英鐸），國家重點實驗室1個，電氣工程國家一級重點學(xué)科，國家二級重點學(xué)科4個（電機、電力系統(tǒng)、電工和高電壓）。各方面都是強項，國內(nèi)頂尖。

2. 西安交通大學(xué)。有相關(guān)院士2人（邱愛慈、王錫凡），國家重點實驗室1個，電氣工程國家一級重點學(xué)科、國家二級重點學(xué)科3個（電機與電器、高電壓與絕緣技術(shù)、電力系統(tǒng)及其自動化）。強在高壓和系統(tǒng)，科研實力僅次于清華。

3. 華中科技大學(xué)。有相關(guān)院士3人（樊明武、潘垣、程時杰），國家重大科學(xué)裝置1個，國家重點實驗室1個，國家專業(yè)實驗室1個，電氣工程國家一級重點學(xué)科、國家二級重點學(xué)科4個（電機、電力系統(tǒng)、電力電子、電工）。電力電子和電機是強項，師資雄厚，近年來科研平臺建設(shè)有了建設(shè)性發(fā)展，且院士最多。

4. 重慶大學(xué)。有相關(guān)院士1人（楊士中），國際電氣工程師協(xié)會院士1人（李文沅），國家重點實驗室1個，電氣工程國家一級重點學(xué)科、國家二級重點學(xué)科3個（高電壓、電工理論與新技術(shù)、建筑電氣）。高壓是強項，業(yè)內(nèi)很有名，此外電工理論與新技術(shù)以及建筑電氣實力都很強勁。

5. 浙江大學(xué)。有相關(guān)院士1人（韓禎祥），國家專業(yè)實驗室1個，電氣工程國家一級重點學(xué)科、國家二級重點學(xué)科2個（電力系統(tǒng)和電力電子）。

你知道什么是非織造材料么？非織造技術(shù)又是什么技術(shù)呢？非織造材料與工程專業(yè)是個什么樣的專業(yè)??？

先來看一下國家標(biāo)準(zhǔn)的非織造材料的定義：定向或隨機排列的纖維通過摩擦、抱合或粘結(jié)或這些方法的組合而相互結(jié)合制成的片狀物、纖網(wǎng)或絮墊（不包括紙、機織物、針織物、簇絨織物、帶有縫編紗線的縫編織物以及濕法縮絨的氈制品）。這個定義還是讓人有點不知所云。如果告訴你，非織造材料又稱非織造布、非織布、非織造織物、無紡織物或無紡布，是不是有點明白了？

非織造技術(shù)是一門源于紡織，但又超越紡織的材料加工技術(shù)。它結(jié)合了紡織、造紙、皮革和塑料四大柔性材料加工技術(shù)，并充分結(jié)合和運用了諸多現(xiàn)代高新技術(shù)，如計算機控制、信息技術(shù)、高壓射流、等離子體、紅外、激光技術(shù)等。非織造技術(shù)正在成為提供新型纖維狀材料的一種必不可少的重要手段，是新興的材料工業(yè)分支。無論在航天技術(shù)、環(huán)保治理、農(nóng)業(yè)技術(shù)、醫(yī)用保健，還是人們的日常生活等許多領(lǐng)域，非織造新材料都已成為一種愈來愈廣泛的重要產(chǎn)品。非織造產(chǎn)業(yè)被譽為紡織工業(yè)中的“朝陽工業(yè)”。

非織造材料與工程專業(yè)是一個多學(xué)科交叉且實踐性較強的專業(yè)。在專業(yè)教學(xué)中重視理論基礎(chǔ)，強化實踐環(huán)節(jié)，立足產(chǎn)品開發(fā)，注重能力培養(yǎng)，強調(diào)創(chuàng)新意識。

培養(yǎng)目標(biāo)

具有扎實紡織及材料科學(xué)方面基礎(chǔ)知識和能力，適應(yīng)現(xiàn)代新材料迅速發(fā)展趨勢，能在非織造材料與產(chǎn)品制造領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和裝備設(shè)計、環(huán)境保護、國內(nèi)外貿(mào)易、產(chǎn)品設(shè)計、新產(chǎn)品研制、工程應(yīng)用及營銷與管理等工作。

培養(yǎng)要求

本專業(yè)旨在培養(yǎng)具有扎實紡織及材料科學(xué)方面基礎(chǔ)知識和能力，適應(yīng)現(xiàn)代新材料迅速發(fā)展趨勢，能在非織造材料與產(chǎn)品制造領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和裝備設(shè)計、環(huán)境保護、國內(nèi)外貿(mào)易、產(chǎn)品設(shè)計、新產(chǎn)品研制、工程應(yīng)用及營銷與管理等工作的社會急需的復(fù)合型高級專門人才。

主干學(xué)科

非織造材料與工程學(xué)、非織造布學(xué)、非織造學(xué)、非織造布后整理、非織造產(chǎn)品開發(fā)、非織造產(chǎn)品與應(yīng)用、非織造工程設(shè)計、非織造產(chǎn)品質(zhì)量與檢測、高分子物理與化學(xué)、功能纖維及其應(yīng)用、復(fù)合材料、紡織材料學(xué)等。

就業(yè)方向

本專業(yè)畢業(yè)生可從事非織造材料與工程領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計與生產(chǎn)、生產(chǎn)技術(shù)管理、經(jīng)營與貿(mào)易和質(zhì)量檢驗等工作，也可就業(yè)于國內(nèi)外紡織貿(mào)易、外資企業(yè)、政府部門、商檢與海關(guān)、國有及私營企業(yè)、科研院所等。也可在“紡織工程”“紡織材料與紡織品設(shè)計”和“材料學(xué)”等學(xué)科繼續(xù)讀研深造。

學(xué)校推薦

東華大學(xué)、蘇州大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、西安工程大學(xué)、南通大學(xué)、武漢紡織大學(xué)。

從字面上來看，生物信息學(xué)是將信息科學(xué)應(yīng)用于生物學(xué)。生物信息學(xué)廣義的概念是指應(yīng)用信息科學(xué)研究生物體系和生物過程中信息的存貯、信息的內(nèi)涵和信息的傳遞，研究和分析生物體細胞、組織、器官的生理、病理、藥理過程中的各種生物信息，或者說是生命科學(xué)中的信息科學(xué)。生物信息學(xué)狹義的概念是指應(yīng)用信息科學(xué)的理論、方法和技術(shù)，管理、分析和利用生物分子數(shù)據(jù)。一般提到的生物信息學(xué)是指這個狹義的概念，更準(zhǔn)確地說，應(yīng)該是分子生物信息。

生物信息學(xué)利用應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和計算機科學(xué)的方法研究生物學(xué)的問題。目前的生物信息學(xué)基本上只是分子生物學(xué)與信息技術(shù)（尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）的結(jié)合體。生物信息學(xué)的研究材料和結(jié)果就是各種各樣的生物學(xué)數(shù)據(jù)，其研究工具是計算機，研究方法包括對生物學(xué)數(shù)據(jù)的搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）。目前主要的研究方向有：序列比對、基因識別、基因重組、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、基因表達、蛋白質(zhì)反應(yīng)的預(yù)測，以及建立進化模型。

培養(yǎng)目標(biāo)

本專業(yè)培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的，具有生物科學(xué)的基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地掌握信息科學(xué)的基本理論、基本知識及基本技能，具備生物信息學(xué)方面的應(yīng)用及研發(fā)能力。能在生物、信息、計算機、醫(yī)藥、醫(yī)療儀器等行業(yè)的企業(yè)、事業(yè)和行政管理部門從事應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、教學(xué)及生產(chǎn)管理等方面的工作的復(fù)合型高級專門人才。

培養(yǎng)要求

學(xué)生主要學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的基本理論和方法，受到相關(guān)科學(xué)實驗和科學(xué)思維的基本訓(xùn)練，具有較好的分子生物學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)素養(yǎng)，具備生物信息的收集、分析、挖掘、利用等方面的基本能力，具有較好的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

主要課程

基礎(chǔ)生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、解剖生理學(xué)、生物統(tǒng)計學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程概論、生物信息學(xué)算法與實踐、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、醫(yī)院信息管理、基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)組信息學(xué)、計算機輔助藥物分子設(shè)計、生物醫(yī)學(xué)信息處理等。

就業(yè)前景

生命科學(xué)與信息科學(xué)是目前發(fā)展最為迅速的兩大領(lǐng)域，作為這兩大學(xué)科交叉的產(chǎn)物之一，生物信息學(xué)同樣發(fā)展迅速，并在基因組學(xué)研究中發(fā)揮巨大的作用。國外一直非常重視生物信息學(xué)的發(fā)展，各種專業(yè)研究機構(gòu)和公司很多，生物科技公司和制藥工業(yè)內(nèi)部的生物信息學(xué)部門的數(shù)量也與日俱增。由于對生物信息學(xué)的人才需求迅猛，發(fā)達國家也面臨著供不應(yīng)求、人才匱乏的局面。

專業(yè)展望

生物信息學(xué)積極倡導(dǎo)的全球范圍的資源共享將對整個人類社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響，其研究領(lǐng)域和應(yīng)用范圍也將得到進一步拓展。生物信息學(xué)不僅具有重要的學(xué)術(shù)價值，還具有很大的商業(yè)價值，有著廣闊的發(fā)展前景。隨著后基因組時代的到來，生物信息學(xué)將發(fā)揮越來越不可替代的作用，將為生物醫(yī)學(xué)、生物工程、農(nóng)學(xué)、遺傳學(xué)、制藥和高科技產(chǎn)業(yè)提供巨大的推動力?？梢院敛豢鋸埖卣f，生物信息學(xué)將是21世紀(jì)生物科學(xué)發(fā)展的核心領(lǐng)域。

篇(5)

（中北大學(xué)理學(xué)院，山西 太原 030051）

【摘　要】在當(dāng)今，數(shù)學(xué)已經(jīng)在生物學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，并且生物數(shù)學(xué)作為一門獨立的學(xué)科得到較好的發(fā)展與應(yīng)用。其中生物數(shù)學(xué)的分支學(xué)科種類較多，并且新的分支還在不停的出現(xiàn)。通過對生物數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程進行分析，并對生物數(shù)學(xué)的分支學(xué)科內(nèi)容進行研究，對其發(fā)展與應(yīng)用的前景進行探討，以便促進生物數(shù)學(xué)的快速發(fā)展，為社會提供更多的作用。

關(guān)鍵詞 生物數(shù)學(xué)；發(fā)展前景；應(yīng)用分析

0　引言

生物數(shù)學(xué)是生物學(xué)與數(shù)學(xué)之間的邊緣性學(xué)科，主要是通過利用數(shù)學(xué)的方式來研究分析以及解決生物學(xué)問題，并對于生物相關(guān)的數(shù)學(xué)方法進行研究。生物數(shù)學(xué)是生物學(xué)以及數(shù)學(xué)的集合，是將數(shù)學(xué)知識充分應(yīng)用到生物學(xué)科當(dāng)中，以便更好的發(fā)揮出生物與數(shù)學(xué)的作用。數(shù)學(xué)已經(jīng)在生物學(xué)科中得到較廣泛的應(yīng)用，例如在生態(tài)、環(huán)境、人口、流行病學(xué)以及農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域中均得到廣泛的應(yīng)用。雖然生物數(shù)學(xué)的起步比較晚，但是生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用前景是廣闊的，并且其發(fā)展非常迅速。

1　生物數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程

由于在生物科學(xué)中的生命研究中，通常會使用觀察法與實驗法來研究分析生命體的性質(zhì)，然而這種觀察與實驗需要大量的數(shù)據(jù)作為前提條件，如何通過這些數(shù)據(jù)來分析生命體的性質(zhì)是非常重要的。隨著實驗研究數(shù)據(jù)的不斷增加，數(shù)學(xué)在生物中的應(yīng)用作用逐漸突顯出來。在早期，人們就將數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到生命研究中來，其主要研究的是人口增長問題。其中動力學(xué)方法在生命研究領(lǐng)域中的應(yīng)用是早期最成功的范例。另外，在上世紀(jì)初，著名的意大利數(shù)學(xué)家Volierra在羅馬大學(xué)中的一次演講中，以數(shù)學(xué)在生物與社會科學(xué)中的應(yīng)用嘗試的演講題目，為數(shù)學(xué)在生物科學(xué)中的應(yīng)用提供前提，之后由英國統(tǒng)計學(xué)家Pearson創(chuàng)辦的《生物統(tǒng)計雜志》是生物數(shù)學(xué)發(fā)展的里程碑。在20世紀(jì)20年代，由數(shù)學(xué)家福爾特拉以及生物學(xué)家迪安考鈉研究的捕食與被捕食關(guān)系模型，在理論上解釋了魚群的波動現(xiàn)象，從而得出了實時捕食對被食者有利的結(jié)論，并且其也是生態(tài)學(xué)中的重要基礎(chǔ)理論。其數(shù)學(xué)在生物領(lǐng)域中的應(yīng)用不在是靜止的描述生命的現(xiàn)象，而是對其復(fù)雜過程以及規(guī)律進行探索，通過數(shù)學(xué)工具建立各種各樣的數(shù)學(xué)模型，并將微分方程模型引入到生物領(lǐng)域中。之后隨著電子產(chǎn)品的不斷問世，使得生物數(shù)學(xué)的發(fā)展進入到全新的時期，通過電子計算機的應(yīng)用，使得一些比較難的生物數(shù)學(xué)問題求解得以實現(xiàn)，并在電子科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)上，生物數(shù)學(xué)出現(xiàn)較多的分支科學(xué)，例如，數(shù)量分析學(xué)科、生物信息學(xué)科以及生物控制學(xué)科等。隨著電子產(chǎn)品的進一步發(fā)展與應(yīng)用，生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴大，尤其是在信息時代中，計算機技術(shù)與生物數(shù)學(xué)的有機結(jié)合，使得生物數(shù)學(xué)信息處理更加簡便、快捷、高效[1]。

2　生物數(shù)學(xué)的分支內(nèi)容

其一，根據(jù)不同的數(shù)學(xué)方法來分類，可以將生物數(shù)學(xué)分為生物統(tǒng)計、生物控制、生物動力系統(tǒng)等幾個方面的分支學(xué)科。其中生物統(tǒng)計還可以分為統(tǒng)計醫(yī)藥學(xué)、人口統(tǒng)計學(xué)以及統(tǒng)計生態(tài)學(xué)等幾個方面。而生物動力系統(tǒng)還可以分為傳染病動力學(xué)、種群動力學(xué)、人口動力學(xué)、細胞動力學(xué)以及分子動力學(xué)等幾個方面。

其二，根據(jù)生命科學(xué)研究中子學(xué)科的不同特點來分類，可以將生物數(shù)學(xué)分為數(shù)量遺傳、生理、生物經(jīng)濟學(xué)；數(shù)學(xué)生態(tài)；數(shù)理醫(yī)藥；神經(jīng)科學(xué)的數(shù)學(xué)模型以及傳染病、分子、細胞、人口動力學(xué)等幾個分支。在其中的數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)中還包括統(tǒng)計生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)以及系統(tǒng)生態(tài)學(xué)幾個方面的內(nèi)容。上述各類分支學(xué)科是相互聯(lián)系，相互交錯、相互包含的關(guān)系，在生物數(shù)學(xué)中發(fā)揮著重要的作用[2]。

3　生物數(shù)學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用前景

3.1　生物控制論的應(yīng)用與發(fā)展前景

近年來，隨著生物學(xué)科研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)生物現(xiàn)象的發(fā)生以及生物現(xiàn)象的優(yōu)化控制不存在連續(xù)性，無法簡單的使用微分方程或者差分方程來表達。例如，在藥物動力學(xué)中，藥物在人體中的吸收、代謝以及排泄等是一個連續(xù)的過程，可以使用藥物動力學(xué)的模型來表達，但是在口服藥物以及靜脈注射過程中，則需要使用脈沖微分方程模型來表達。另外，在漁業(yè)養(yǎng)殖、森林管理、植保研究、環(huán)境保護等領(lǐng)域中，均可以使用脈沖微分方程來表達，以便促進各個領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。其中脈沖微分方程的理論以及研究方法等在生命科學(xué)大多數(shù)研究領(lǐng)域中得到較好的應(yīng)用，有的甚至在生化制品加工優(yōu)化中得到較好的應(yīng)用，由此可以看出生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景是非常廣闊的[3]。

3.2　數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景

3.2.1　分子生態(tài)學(xué)

分子生態(tài)學(xué)是數(shù)學(xué)方法以及生物學(xué)相互交叉而產(chǎn)生的一種新型模型生長點，在分子生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及種群生物學(xué)等層面發(fā)生的形狀、基因以及行為等轉(zhuǎn)換變化的情況均需要使用包含空間變量的數(shù)學(xué)模型來研究，并且其也是當(dāng)今的研究熱點之一。其使用的主要特點有以下幾個方面：其一，通過數(shù)學(xué)模型可以建設(shè)重復(fù)的微小生物分化模型過程。其主要分化內(nèi)容是對生物信號的傳遞、表達、擴散以及響應(yīng)的一種研究。其二，針對不同時空下的種群需要使用分子技術(shù)進行標(biāo)記。同時，需要根據(jù)統(tǒng)計分析來研究不同時空中種群之間的生物學(xué)關(guān)系，以便為判定宏觀生態(tài)過程提供有利的科學(xué)依據(jù)。其三，在分子層面空間結(jié)構(gòu)方面需要使用數(shù)學(xué)模型來構(gòu)建，以便更好的獲得生物單元的形態(tài)與功能相關(guān)方面的知識與內(nèi)容[4]。

3.2.2　種群生態(tài)學(xué)

種群生態(tài)學(xué)在生態(tài)學(xué)中是其發(fā)展的主要動力，將種群的生長放置在與現(xiàn)實環(huán)境更貼近的條件下，其研究的熱點問題主要是種群內(nèi)外的噪聲干擾、群眾內(nèi)個體行為以及異質(zhì)環(huán)境對種群動態(tài)的影響研究。通過對上述三個方面的研究進行結(jié)合，可以建立成具體的生物學(xué)模型，其中驗證模型的標(biāo)準(zhǔn)之一就是其是否產(chǎn)生與現(xiàn)實生活生態(tài)過程中相同的特性結(jié)果。另外，基于個體發(fā)展的模型已經(jīng)深入的進入到空間異質(zhì)、隨機環(huán)境以及個體行為差異對種群動態(tài)特征的作用研究領(lǐng)域中，其應(yīng)用的領(lǐng)域在不斷的擴大[5]。

3.3　傳染病動力學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景

其傳染病動力學(xué)在近幾十年中得到較快的發(fā)展，大多數(shù)數(shù)學(xué)模型在分析各種各樣的傳染病問題中得到較好的應(yīng)用。這些數(shù)學(xué)模型通常比較適合應(yīng)用于各種傳染病的一般規(guī)律性研究。同時，也有一部分數(shù)學(xué)模型適合應(yīng)用于麻疹、肺結(jié)核以及艾滋病等具體病名的研究中。這些數(shù)學(xué)模型主要會涉及到以及接觸到不同的感染方式，例如垂直傳播、接觸傳播以及蟲媒傳播等。同時，該數(shù)學(xué)模型還會考慮到疾病的潛伏期、以及對病人的隔離等方面的內(nèi)容，因此，在傳染病的研究領(lǐng)域其應(yīng)用比較廣闊，并將會得到更加深入的發(fā)展。

4　總結(jié)

在當(dāng)今社會快速發(fā)展的過程中，生物數(shù)學(xué)在各個領(lǐng)域中均得到較廣泛的應(yīng)用，其在應(yīng)用的過程中將會得到不斷的完善與優(yōu)化，并能夠在更多的領(lǐng)域中得到更好的應(yīng)用。另外，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在生物數(shù)學(xué)中信息技術(shù)與其相互融合，可以有效的提高生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用作用，生物數(shù)學(xué)的發(fā)展必然會更加成熟。

參考文獻

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［2］楊義群.生物數(shù)學(xué)在我國的發(fā)展[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,16(4):326-327.

［3］徐克學(xué).試論生物數(shù)學(xué)的特點與展望[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報,2011,22(2):164-165.

［4］楊義群,唐松華,吳國楨.生物數(shù)學(xué)在我國的發(fā)展[J].自然雜志,2013,18(6):126-127.

篇(6)

【論文摘要】：《環(huán)境工程微生物學(xué)》課程是環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。本人經(jīng)過近兩年的教學(xué)實踐，認為應(yīng)注重以下幾個方面:(1)加強緒論部分的教學(xué)，(2)加大新知識和新技術(shù)的傳授，(3)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，(4)加強實驗教學(xué)。做到以上幾點，將極大地提高該課程的教學(xué)水平，培養(yǎng)出該領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。

微生物技術(shù)是現(xiàn)代高技術(shù)之一，對經(jīng)濟建設(shè)與社會進步有著深遠的影響，它以低耗高效、副產(chǎn)物和副作用小、安全性好，而在解決生態(tài)和環(huán)境問題等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在現(xiàn)代技術(shù)的交叉滲透過程中，將微生物技術(shù)的基本原理應(yīng)用到環(huán)境工程中，為微生物技術(shù)從實驗室走向解決環(huán)境問題提供了理論基礎(chǔ)。在解決目前人類所遇到的人口、能源、廢物處理等環(huán)境問題中發(fā)揮了重要的作用，并顯示了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，國內(nèi)許多院校的環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)了《環(huán)境工程微生物學(xué)》課程，并將課程的重點放在了介紹微生物的生態(tài)與微生物在解決環(huán)境問題的應(yīng)用上。但同時《環(huán)境工程微生物學(xué)》在內(nèi)容與研究方法上和環(huán)境工程的其它課程又有較大的差別，所以該課程的教學(xué)有它的獨特性。

我校水資源與環(huán)境學(xué)院自開始招環(huán)境工程本科生以來，一直把《環(huán)境工程微生物學(xué)》作為環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一。目前，我有幸成為這門課程的主講老師。如何對待該課程的教學(xué)? 如何使環(huán)境工程專業(yè)微生物學(xué)教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展步伐，使學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的同時，進一步理解防治環(huán)境污染、改善與提高環(huán)境質(zhì)量的微生物學(xué)原理、技術(shù)和方法? 經(jīng)過近兩年的教學(xué)工作，感受頗多，特將我對講授這門課的一些體會總結(jié)如下，請批評指正。

1 加強緒論部分的教學(xué)

有些人認為緒論沒有什么具體內(nèi)容，在教學(xué)上可有可無，有些老師往往是讓學(xué)生們自學(xué)緒論部分。但實際上緒論是一門課程的序曲，又是一門課程的縮影和向?qū)?。在緒論的講授中，授課教師應(yīng)該介紹微生物的發(fā)現(xiàn)及其與人類和環(huán)境之間的關(guān)系，讓學(xué)生認識到微生物對于我們?nèi)祟惡铜h(huán)境的重要性;介紹微生物學(xué)的奠基、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展方向，讓學(xué)生了解微生物學(xué)是在解決實際問題，是在認識自然和改造自然的過程中得到發(fā)展的;介紹顯微鏡的發(fā)明者列文虎克、青霉素的發(fā)現(xiàn)者弗萊明等為微生物學(xué)做出杰出貢獻的科學(xué)家，啟迪學(xué)生為科學(xué)獻身的精神[1];介紹環(huán)境工程微生物學(xué)當(dāng)前的研究熱點和難點，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。同時，在課程的講授過程中要多聯(lián)系生活和實踐，努力使抽象深奧的內(nèi)容變得具體簡單。例如，在講授微生物發(fā)酵時，聯(lián)系酸奶的制作，告訴學(xué)生各廠家生產(chǎn)的酸奶呈現(xiàn)不同的風(fēng)味就是因為不同廠家選用的菌種不同，因而發(fā)酵產(chǎn)物不同所致，使學(xué)生深刻了解了發(fā)酵的不同類型。

2 更新教學(xué)內(nèi)容，加大新知識和新技術(shù)的傳授

環(huán)境微生物學(xué)作為一門新興的邊緣學(xué)科，隨著生物學(xué)、微生物學(xué)及環(huán)境科學(xué)的發(fā)展而不斷呈現(xiàn)出新的內(nèi)容。特別是日新月異的分子生物學(xué)技術(shù)已滲透到生物科學(xué)和技術(shù)的各個領(lǐng)域，尤其是與微生物學(xué)關(guān)系密切，這更加促進了微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用。為了緊跟時代和學(xué)科發(fā)展的步伐，培養(yǎng)高質(zhì)量人才，教師需及時更新自己的知識結(jié)構(gòu)，跟蹤學(xué)科前沿發(fā)展變化的動態(tài)，將新的知識和新技術(shù)及時增加到教學(xué)中來，讓學(xué)生熟悉和掌握學(xué)科前沿性的理論知識和操作技術(shù)，為他們將來深入開展研究打下良好的基礎(chǔ)。例如，可以講解有關(guān)DNA重組技術(shù)、基因擴增技術(shù)、DNA測序技術(shù)等高新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[2，3]，為學(xué)生將來開展創(chuàng)新性研究工作奠定理論基礎(chǔ)。同時還可以把一些和日常生活關(guān)系密切的知識，例如ADIS的傳播及預(yù)防，SARS、禽流感的爆發(fā)與環(huán)境污染的關(guān)系等等，以科普形式介紹給學(xué)生，既活躍了課堂氣氛，又拓寬了學(xué)生的知識面，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的責(zé)任感和奉獻精神。另外，把一些有爭議的問題引入教學(xué)中，也可以開拓學(xué)生的專業(yè)視野，激發(fā)學(xué)生智力活動的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的科研動機，幫助學(xué)生認識發(fā)現(xiàn)真理的過程，培養(yǎng)其攀登科學(xué)高峰的信心和勇氣。

3 改革教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)動機是一種內(nèi)驅(qū)力，學(xué)習(xí)興趣是學(xué)習(xí)的最佳動力。只有在充分激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動他們的想象力和參與能力的情況下才能最大限度地發(fā)揮效力。環(huán)境微生物學(xué)研究的對象是人們在通常情況下看不見的微小生物，其教學(xué)內(nèi)容是一些微觀的、抽象的、闡述性的內(nèi)容，并且涉及到遺傳學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)等諸多前沿學(xué)科，具有較強的廣度與深度。如果不能及時調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，那么這些繁雜的內(nèi)容就會使學(xué)生感到味如嚼蠟，毫無興趣，直接影響學(xué)生的理解，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下，學(xué)習(xí)效果不佳。如果激發(fā)了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，就會增加學(xué)生課后查找、閱讀參考資料的主動性，這對學(xué)生后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)也是一種鞭策和鼓勵。

學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程之前，主要學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)、物理和基礎(chǔ)化學(xué)等課程，專業(yè)課程學(xué)習(xí)尚未展開，所以學(xué)生對環(huán)境工程專業(yè)學(xué)習(xí)微生物目的缺乏認識，在他們思想上有一種根深蒂固的想法，即解決環(huán)境問題必須用物理化學(xué)的方法。針對這種情況，就需要將工程實踐中一些有影響的或與學(xué)生生活比較貼近的實例，如:一般的城市二級污水處理廠、城市垃圾資源化系統(tǒng)等內(nèi)容引入課堂，讓學(xué)生明白微生物在處理環(huán)境問題中有著廣泛的應(yīng)用，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

還有，《環(huán)境工程微生物學(xué)》的前幾個章節(jié)主要講述微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及生化過程，具有概念多、微生物種類多且形態(tài)多變的特點，而且由于微生物形體小，無法從日常生活中得到直觀的印象，學(xué)生普遍感到“看不見，摸不著”。針對這種情況，應(yīng)當(dāng)采用多媒體教學(xué)的手段，利用一些典型微生物的圖片或三維動畫形式，描述其形態(tài)與生長發(fā)育過程，這樣既方便講解又生動活潑，利于學(xué)生理解，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。同時，還要鼓勵學(xué)生自己動手采集微生物，利用實驗室開放時間，自己去觀察體會，并通過查資料，關(guān)注學(xué)科進展，采取互動形式，增加學(xué)生從課外獲得相關(guān)知識的能力。

4 加強實驗教學(xué)

微生物學(xué)是來源于實驗的科學(xué)，所以我們應(yīng)著重加強實驗教學(xué)。環(huán)境工程微生物學(xué)實驗是一門原理性、概念性、實踐性、操作性難度較大的課程。比如顯微鏡技術(shù)、制片和染色技術(shù)、培養(yǎng)基的制備技術(shù)、無菌操作技術(shù)、純種分離培養(yǎng)技術(shù)、菌種保藏技術(shù)、大氣及水中微生物監(jiān)測技術(shù)等。這些都需要特殊的設(shè)備和獨立的訓(xùn)練，如果沒有足夠的課時及儀器支持，掌握其中的操作技術(shù)是很困難的。環(huán)境工程微生物學(xué)實驗課前期準(zhǔn)備工作是一項比較復(fù)雜、精細和繁瑣的工作，工作量大，連續(xù)性強，即使是微小的疏忽也可能造成實驗的失敗。在做實驗準(zhǔn)備的過程中必須認真、細致才能保證實驗課的順利進行，這就對實驗室老師的素質(zhì)和教學(xué)態(tài)度提出嚴峻的考驗。

還有，實驗操作過程是培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力最好的過程。實驗中，我們應(yīng)該采取學(xué)生獨立思考、自己動手、大膽探索，教師積極引導(dǎo)、注重啟發(fā)的實驗教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生在實驗中的積極性和主動性。如在做“細菌革蘭氏染色”實驗時，我們要求每個學(xué)生至少完成3個不同類別典型細菌的正確鑒別染色片，從挑取菌種、涂片、固定、染色、調(diào)試顯微鏡，直到觀察到染色的微生物形態(tài)，鑒別出正確的菌種為止，整個過程完全由學(xué)生自己操作，而且實驗的每一步都要非常認真仔細，稍不注意就得不到正確結(jié)果[4]。實驗中，學(xué)生對涂片后固定細菌時的溫度高低、洗片環(huán)節(jié)、酒精脫色的時間等精心分析，反復(fù)實驗摸索，并在教師的啟發(fā)下，找出問題癥結(jié)，直到得出滿意的結(jié)果為止。實驗過程中，我們還應(yīng)對學(xué)生操作時的習(xí)慣性問題和錯誤作重點提示和講解，并在學(xué)生操作過程中及時指導(dǎo)糾正動作，嚴格要求學(xué)生獨立完成。

實驗課的講授過程中，我們還應(yīng)盡可能地開一些綜合性地實驗。綜合實驗是一個以學(xué)生為主體、學(xué)生與教師互動的教學(xué)過程，其特點是學(xué)生獨立自主進行實驗的設(shè)計、組織、實施和管理。演示性、驗證性實驗多，而綜合性、設(shè)計性實驗少是過去實驗教學(xué)中存在的問題，學(xué)生對實驗過程印象不深，理論掌握不牢，動手能力不強，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為此，我們針對學(xué)生比較感興趣的實驗課題，如水、室內(nèi)空氣、土壤和食品中的微生物種類、數(shù)量、分布等應(yīng)用于實驗教學(xué)，學(xué)生通過查閱資料，設(shè)計實驗方案，由指導(dǎo)老師指導(dǎo)和小組討論，確定實驗方案，提高了學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，這樣激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，鞏固了理論知識和實驗技術(shù)，也培養(yǎng)了學(xué)生的綜合運用能力。

微生物學(xué)博大精深，微生物在處理環(huán)境問題時的優(yōu)勢越來越明顯。作為環(huán)境工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一，《環(huán)境工程微生物學(xué)》在學(xué)科體系中的地位也越來越重要。如何使環(huán)境工程專業(yè)的微生物教學(xué)進行得更合理，如何使環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生具備較高的微生物學(xué)綜合素質(zhì)，相信通過對教學(xué)經(jīng)驗的不斷總結(jié)和改革，通過主講老師地不斷學(xué)習(xí)提高，最終能夠使《環(huán)境工程微生物學(xué)》的教學(xué)工作適應(yīng)時展要求，為培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)的環(huán)境科學(xué)人才做出貢獻。

參考文獻

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篇(7)

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真；基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2457（2017）29-0021-002

虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。為貫徹落實《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》精神，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，國家教育部早在2013年8月就已下發(fā)通知，要求各高校積極開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作。之后全國各地高校紛紛開始著手此項工作，2014年03月教育部高等教育司對全國各高校申報材料進行遴選后確定了100家普通本科高等學(xué)校和軍隊高等學(xué)校作為首批“國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心”，其內(nèi)容涵蓋地理信息、醫(yī)藥醫(yī)學(xué)、電力能源、工業(yè)制造、軍事戰(zhàn)場等各個領(lǐng)域，旨在通過這些虛擬仿真實驗教學(xué)中心的示范、引領(lǐng)作用的，持續(xù)推進實驗教學(xué)信息化建設(shè)，推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新[1]。乘著這個東風(fēng)，我們購買了上海夢之路數(shù)字科技有限公司的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，借助他們強大的技術(shù)力量和支持服務(wù)體系，初步構(gòu)建了可用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺——《深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心》（網(wǎng)址http：//xnfz.szu.edu.cn/），并逐步在我?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中推廣使用。

1虛擬仿真實驗教學(xué)的優(yōu)勢

建立“虛實結(jié)合”實驗教學(xué)模式，是當(dāng)前實驗教學(xué)改革的方向之一[2]。借助虛擬仿真技術(shù)，我們可以展現(xiàn)傳統(tǒng)實驗難以展現(xiàn)的學(xué)科前沿技術(shù)，對受場地、資源、倫理等條件限制較難開設(shè)的醫(yī)學(xué)類實驗和教學(xué)尤其必要。它依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建了高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，使學(xué)生可以在虛擬的實驗環(huán)境中體驗同樣的實驗過程和結(jié)果，達到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。其突出的優(yōu)勢如下：

1）突破了時間、空間和儀器套數(shù)的限制。虛擬實驗打破了傳統(tǒng)實驗的模式，學(xué)生不再受時間、空間的制約，可實行網(wǎng)絡(luò)遠程教學(xué)，師生可隨時、隨地進入虛擬仿真實驗室進行

虛擬實驗操作，瞬間觀察到一些需要幾十年甚至上百年才能觀察到的變化過程，還可以進入大到宇宙宏觀物體，小到原子分子層面內(nèi)部觀察現(xiàn)象[3]，這是電視錄像和多媒體無法達到的。

2）避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實驗操作中，不可避免的涉及到部分對人體有毒有害微生物菌種和，利用虛擬技術(shù)進行實驗，可避免人體直接接觸危險的或?qū)θ梭w健康有害的實驗，還可以降低傳統(tǒng)實驗教學(xué)中大量廢棄試劑排放所造成的環(huán)境污染[4]。

3）實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能。涉及高?；驑O端環(huán)境，不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實驗項目，虛擬仿真實驗可以真實、全面的展示教學(xué)內(nèi)容，從而提供給學(xué)生更多學(xué)習(xí)實踐機會。

4）大幅降低教學(xué)成本。虛擬實驗減少了教學(xué)實驗耗材的實際使用量，尤其對于醫(yī)學(xué)院校的實驗教學(xué)中需要使用大量的實驗動物和人體標(biāo)本，如能采用虛擬實驗進行輔助教學(xué)，可大大減少實驗耗材經(jīng)費的支出，大幅降低實驗教學(xué)的耗材成本。

2虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的模塊結(jié)構(gòu)：

上海夢之路數(shù)字科技有限公司所開發(fā)的虛擬仿真實驗平臺系統(tǒng)采用了J2EE技術(shù)和B/S構(gòu)架模式，二維和三維技術(shù)，結(jié)合程序控制，實現(xiàn)虛擬仿真的實驗操作。該教學(xué)平臺分為前臺操作系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩大模塊，前臺操作系統(tǒng)主要包括學(xué)生實驗?zāi)K和教師教學(xué)模塊，后臺管理系統(tǒng)主要包括學(xué)校管理、實驗管理、考核管理、公告答疑管理、系統(tǒng)管理等模塊，每個模塊下面包括3-4個不同的功能。該平臺具備豐富的題庫系統(tǒng)，提供在線自測自評功能，為學(xué)生的自我鞏固學(xué)習(xí)提供一個良好的平臺。教師可以在本平臺開展實驗教學(xué)活動，還可以上傳個人教學(xué)資源、布置批改實驗報告、網(wǎng)上考試、答疑等；學(xué)生可通過平臺進行成績查詢和實驗報告的在線提交和查看批閱情況。這些功能的設(shè)置實現(xiàn)了教學(xué)資源的共享，減少教師們的重復(fù)勞動，促進師生的互動交流，提高實驗教學(xué)效果。

3虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)的內(nèi)容

虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)主要針對以下三類教學(xué)資源：一是，真實實驗無法開展或高危實驗；二是，大型綜合的虛擬實驗資源；三是，成本高、資源（包括能源和實驗原材料）消耗大、污染嚴重的實驗教學(xué)資源。

我校虛擬仿真實驗教學(xué)平臺包括機能學(xué)、生化與分子生物學(xué)、病原生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)PBL教學(xué)六大類共73個虛擬仿真實驗項目。其中機能學(xué)14個、生化與分子生物學(xué)28個、病原生物學(xué)28個（包含微生物學(xué)12、病毒學(xué)3和寄生蟲學(xué)13）和臨床醫(yī)學(xué)PBL教學(xué)3個虛擬仿真實驗。每個虛擬仿真實驗里包含有實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗視頻、虛擬實驗操作、思考題等內(nèi)容。實驗?zāi)康目墒箤W(xué)生在虛擬實驗前充分了解虛擬實驗操作所需達到的要求；實驗原理通過文字或動畫形式全面生動的描述；實驗視頻真實呈現(xiàn)實驗操作全過程；思考題涵蓋實驗中可能會遇到的各類問題；虛擬實驗操作首先進入虛擬實驗項目所需的儀器、設(shè)備和器材頁面，讓學(xué)生對實驗項目有總體概念。通過虛擬的動畫演示和互動操作，依靠虛擬仿真技術(shù)準(zhǔn)確還原真實實驗的操作步驟，具有實驗操作提示功能。實驗內(nèi)容在計算機上進行，實驗流程完全模擬實驗室中的操作過程。實驗可以反復(fù)操作，使學(xué)生有更多的嘗試與實踐的機會，減少實驗資源的耗費。實驗過程中穿插相關(guān)知識點考核以及操作要點提示。

在虛擬實驗操作環(huán)節(jié)還配備相應(yīng)的知識庫，里面可查到與該實驗相關(guān)的知識點，或者在每一個實驗步驟配有文字提示，選錯了可按提示糾正實驗操作，實驗全過程有語音解說或文字解說，尤其適合學(xué)生實驗前的預(yù)習(xí)或課后的復(fù)習(xí)，比如在《生化與分子生物學(xué)》這門虛擬實驗課程中，醫(yī)學(xué)細胞培養(yǎng)綜合實驗、移液槍基本操作、電泳基本操作等都是醫(yī)學(xué)生必須掌握的最基本的實驗，學(xué)生做這些真實實驗前，隨時可以登陸本平臺進行自由學(xué)習(xí)，學(xué)生預(yù)習(xí)中遇到某個實驗環(huán)節(jié)不明白的可以反復(fù)重播，反復(fù)操作練習(xí)，直到熟練并完全掌握為止。熟練全部實驗步驟后，再回到實驗課堂開始真實操作，既可減少課堂中教師的講解和演示實驗時間，又可縮短學(xué)生實驗摸索的時間，大大提高了實驗的準(zhǔn)確率和學(xué)習(xí)效果。

4虛擬仿真實驗教學(xué)平臺后臺管理：

4.1管理員后臺管理系統(tǒng)的功能：

后臺管理系統(tǒng)分管理員、教師個人和學(xué)生個人三個管理模塊，管理員后臺管理系統(tǒng)包括個人資料管理、公告管理、賬戶管理、課程管理、學(xué)習(xí)統(tǒng)計和系統(tǒng)管理六個模塊，個人資料管理里可以修改用戶個人密碼；公告管理可各類公告通知新聞等；賬戶管理可以導(dǎo)入或刪除教師和學(xué)生用戶，可以對學(xué)生進行分班管理等。在課程管理中，既可以對已有的課程進行設(shè)置管理，也可以通過“導(dǎo)入課程”新添加用戶所需的課程；可以對每一門課程進行個性化的設(shè)置，比如添加課程學(xué)習(xí)課件圖片，知識點，考試題庫，實驗報告，是否允許學(xué)生加入為助教，是否允許訪客瀏覽等等；通過“用戶管理”，不僅可將已有的用戶添加到這個課程中，還可以對已申請參與課程的用戶進行審核。學(xué)習(xí)統(tǒng)計可以查看課程內(nèi)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)成績和時間，并可以通過設(shè)置計算規(guī)則以學(xué)習(xí)進度、成績和時間作為評分依據(jù)來生成每位學(xué)生的最終實驗課成績。

4.2教師用戶系統(tǒng)的功能：

教師用戶系統(tǒng)包括個人信息資料管理、教師個人教學(xué)管理和課程申請三個管理模塊。在人信息資料管理中可以添加或修改個人資料和密碼，在個人資源區(qū)可上傳各類教學(xué)資源，公共資源區(qū)可以查閱系統(tǒng)中其他老師共享的教學(xué)資源，在日程表中可以記錄或標(biāo)記某日的教學(xué)活動（類似備忘錄）；在教學(xué)管理中可以查閱個人課程所有學(xué)生的學(xué)習(xí)詳細情況，可以給學(xué)生進行分組管理，可以上傳實驗作業(yè)和考試卷并在網(wǎng)上進行批改，可以進行學(xué)生答疑等。在課程申請中教師可以查閱已有的課程和申請?zhí)砑有碌恼n程。

4.3學(xué)生用戶系統(tǒng)的功能：

學(xué)生用戶系統(tǒng)包括個人信息資料管理、學(xué)生個人學(xué)習(xí)管理兩個管理模塊。個人管理部分的功能跟教師的模塊功能相似；在個人學(xué)習(xí)管理模塊中，學(xué)生可以選課學(xué)習(xí)，可以向任何教師提問并查閱老師答疑的回復(fù)，查閱本班或本小組同學(xué)，還可以在系統(tǒng)中完成老師布置的作業(yè)和批改情況，或查閱測驗或考試成績等。

5虛擬仿真實驗教學(xué)平臺使用反饋

虛擬實驗作為一種新型的信息化教學(xué)方式，它的出現(xiàn)將有效緩解實驗經(jīng)費、場地、器材等方面普遍面臨的困難和壓力，能夠突破傳統(tǒng)實驗的“時空”限制，無論是學(xué)生還是教師，都可以自由地、隨時隨地登錄。但是我們也要看到虛擬實驗不足的一面。我們曾對14、15級臨床專業(yè)共109名學(xué)生進行了一次問卷調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生們普遍認為，虛擬實驗占傳統(tǒng)實驗比例在20-40%左右比較合適，他們認為虛擬實驗更多的適用于拓展性實驗而不是教學(xué)大綱（下轉(zhuǎn)第73頁）（上接第22頁）內(nèi)的實驗；超過半數(shù)的學(xué)生認為實驗課前預(yù)習(xí)和實驗考前復(fù)習(xí)更適合使用虛擬實驗，隨時都可以進行學(xué)習(xí)，方便省時。盡管學(xué)生普遍反映真實實驗和虛擬實驗相結(jié)合的模式可以加深他們對實驗原理、步驟、實驗細節(jié)的掌握和理解，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，但他們普遍認為虛擬實驗不能替代真實實驗，“虛擬”不叫實驗，因為虛擬實驗無法鍛煉動手能力，沒有實際操作就無法積累實踐經(jīng)驗等等。由此可見，虛擬實驗最適宜作為傳統(tǒng)實驗課程的輔助和補充，應(yīng)用于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)；或者用于彌補現(xiàn)實教學(xué)中內(nèi)容的不足，豐富實驗內(nèi)容，拓寬學(xué)生學(xué)術(shù)視野。對于很多受現(xiàn)有教學(xué)條件所限無法正常開展的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)類實驗（如人體器官的活動、病毒實驗等等），則可借助虛擬實驗讓學(xué)生親臨其境開展相關(guān)實驗，擴大了實驗教學(xué)的覆蓋范圍。

6虛擬仿真實驗的展望

我國虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用剛剛開始，一些理工科院校如清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等高校走在前列。從各地高校在不同學(xué)科開展的虛擬實驗教學(xué)改革[5]中可以看出，虛擬實驗技術(shù)作為一個新型的教學(xué)媒體，以其自身強大的功能，在醫(yī)學(xué)院校的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)和臨床技能訓(xùn)練中起著廣泛應(yīng)用，具有傳統(tǒng)實驗無可替代的優(yōu)點，然而虛擬仿真實驗與實物操作之間仍然存在一定的差異，虛擬實驗的過程是看不到、摸不著實物的，實際操作過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況也是虛擬實驗中無法完全復(fù)制的，因此虛擬實驗只能作為實驗教學(xué)的一種輔助手段，它不能完全取代傳統(tǒng)的實驗教學(xué)。此外，從技術(shù)上還可以進一步開發(fā)個人移動終端版本，讓學(xué)生能隨時隨地應(yīng)用虛擬實驗；在實驗項目設(shè)計方面，還可以增加基于知識點的微視頻、微動畫、微考核，拆分冗繁的實驗過程，設(shè)計問答式提示以引起學(xué)生對實驗過程的思考和知識點的回顧等?？傊诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬仿真實驗其優(yōu)缺點都是顯而易見的，它對未來醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，而且隨著技術(shù)的逐漸成熟還能使虛擬技術(shù)進一步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)其它領(lǐng)域，如遠程手術(shù)、合作治療、醫(yī)療救護等緊急醫(yī)務(wù)處理等方面，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

作者：陳獻雄等

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