时间：2023-06-21 08:55:48
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇生物学的研究方法，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：医科研究生;神经生物学;神经生物学课程;必要性
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0191-02
神经生物学是研究神经系统结构、特点及功能的一门学科，是生物学中研究神经系统组织解剖、生理病理等内容的一个分支，被公认为21世纪的明星学科。自上世纪90年代以来，世界科研强国加快了对神经生物学研究的投入。美国于1990年推出“脑的十年计划”，欧洲于1991年开始实施“EC脑十年计划”，随后日本于1996年也正式推出了名为“脑科学时代计划”的跨世纪大型研究计划，计划在未来20年内投入大量的研究经费[1]，旨在揭示大脑的工作机制、绘制脑功能图谱，并最终开发出针对神经系统疾病的临床疗法。在我国，脑科学研究已被列为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一，将从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向全面启动。由复旦大学牵头，并联合浙江大学、华中科技大学、同济大学、上海交通大学等十几所高校及中科院研究所，成立了“脑科学协同创新中心”，积极推进脑科学研究和转化应用，极力促进“上海脑计划”的实施。因此，作为医科专业的研究生，有必要学习神经生物学这门课程，了解“脑科学”这一当前热点研究项目。
一、神经生物学是一门重要而又特殊的学科
脑的结构异常复杂，因而脑科学是自然科学研究中最具挑战性的课题。21世纪自然科学发展的重点为生命科学，而生命科学研究中最重要的领域之一又是神经生物学，所以神经生物学的发展前景非常可观。在医学界，神经生物学是一门从多层次、多水平研究人体神经系统的结构、功能、分化、发育、衰老等规律及神经系统疾病的发生和机制的科学。它是一门交叉学科，涉及神经解剖学、发育神经生物学、神经生理学、分子细胞神经生物学、神经药理学、精神病学、神经系统疾病等。神经生物学涉及内容相当丰富，同时科学研究成果又是日益更新，这就要求作为医科的研究生，不仅要全面系统地掌握并巩固所学基础知识，更要与时俱进，及时了解相关最新研究成果，更新自己的观念。
神经生物学是一支普通又特殊的生命科学学科。其普通性主要体现在，它和其他学科的基本研究材料一样都是动物，从低等的果蝇、斑马鱼，到高等的小鼠、大鼠、猴子、人。而其特殊性体现在，神经生物学的研究器官――脑，是高等生物最复杂的，而且神经元几乎是最难培养的细胞，所以神经生物学研究需要一些特殊而复杂的研究方法，如神经电生理方法、光遗传学方法、转基因方法、系统生物学方法等。神经生物学的最终目的是认识脑、保护脑、开发脑，即认识人类大脑的结构与功能，阐明产生感觉、认知、意识和情感的脑区结构和功能，阐明神经元之间的网络连接和通讯功能;调控脑的发育和衰老过程，促进大脑健康发育，控制衰老及神经疾病的预防和康复，提高神经系统疾病的预防与诊疗水平;还要开发脑，即揭示学习和记忆的机制，进一步开发智力。尽管人类关注脑、试图了解脑的结构与功能已经有了相当长的历史，并在脑的结构和认知功能方面取得了显著进展，但人类对脑的认知及脑的高级功能的认识仍然处于初级阶段，尚有一些重大科学命题亟待进行研究，比如意识的物质定义、智能的产生等，因此培养一批优秀的神经科学工作者，成为高校的一项重要而艰巨的任务。
二、宁夏医科大学开设研究生神经生物学课程的必要性
（一）本校开设神经生物学课程的必要性
国际上神经科学作为一门新的专业和课程正式走进高等院校，是在1966年美国哈佛大学成立神经科学系之后。而后欧美很多高等医学院校在上世纪70年代也相继成立神经生物学专业或开设神经生物学课程。而在我国，一些大学陆续开设神经生物学课程则是在20世纪80年代。1983年首都医科大学吕国蔚教授率先面向研究生开设了《医学神经生物学》课程，之后上海医科大学为五年制本科生开设了神经生物学的必修课。广州医学院也从1996年始开设此门课程，新乡医学院于1996年开始为精神卫生专业方向本科生开设神经生物学必修课，同时为临床医学专业开设神经生物学选修课，1998年以后又为硕士研究生开设神经生物学课程[2]。这几年众多高等院校陆续开始给医科研究生开设神经生物学课程，于此同时给本科生开设神经生物学必修课的学校也日渐增多。
神经生物系是宁夏医科大学2010年刚刚成立的一个新系，神经生物学课程也刚开始在生物技术和临床心理学本科专业试行，目前尚未在研究生中开设。鉴于神经生物学学科以上所述的特点及医科研究生培养的需要，强烈建议立即为本校基础医学和临床医学研究生开设此门课程。
（二）神经生物学的授课内容及方式
一、合成生物学：新千年的科学技术
新的研究格局在世纪之交已经呈现，其中生物科学的地位日益凸显，数十年前还不敢想象的技术现在似乎可以实现。但是，新世纪面临着新挑战。世界人口日益增加，气候变化、粮食和能源需求增加、疾病传播等一系列新的问题随之出现。许多科学家和工程师认为，可以通过合成生物学这一新兴而又具有变革潜力的学科应对新世纪面临的部分挑战。
合成生物学是一门将科学和工程方法相结合进行生物学研究和操控的新兴学科。虽然合成生物学还处在“幼年期”――其核心研究内容主要局限于寻找和提炼可执行具体基因功能或生物化学功能的生物元件，并改善DNA合成和构建的方法――但目标远大。合成生物学家们希望设计并构建人工合成的生物系统，最终用于工业制造、粮食生产，并提高全球健康水平。
一般而言，合成生物学是指运用工程学原理，设计和构建新的生物元器件和系统，并重新设计现有的、天然的生物系统，用于有益目的。它源于生物学及相关领域一个世纪的研究成果，但离不开工程学、计算科学、信息技术等领域的重大突破。
合成生物学具有以下重要特点：（1）它是生物学研究的新颖方法。与传统的生命机制探索方法完全相反，合成生物学注重生产定制化的细胞、有机体和生命体。（2）应用工程学方法生产生命体。合成生物学通常应用工程学原理设计执行特定功能的简化的生物元素。（3）依赖于非等级化的科研和商业化网络。合成生物学向着横向的、全球化的研究方式发展，通过社交网络，它吸引了世界各地的年轻科学家。（4）需要响应社会关切。合成生物学是新兴的学科和技术，需要充分考虑该技术的伦理、法律和社会影响，以及人们对其生物安全、监管和知识产权问题的关切。
二、合成生物学发展战略
1.中国。中国认为合成生物学将带来技术推动的新一轮经济增长，因此努力成为该领域的国际领先者。目前，中国每年对合成生物学的研发投资达到2.6亿元，每年发表合成生物学论文400余篇，约占世界总量的10%，论文被引次数居全球第7。中国已经制订了合成生物学战略路线图，规划了技术、工业应用、医学和农业等方面的中长期目标。未来5年，将建立标准元件数据库，形成设计生物元器件的计算能力；形成化学品和生物材料的模块化设计和生产能力；对可增强植物耐旱性和耐碱性的生物元件进行验证设计。未来10年，将扩大标准元器件数据库，形成设计生物系统的计算能力；商业化生产某些化学品和生物材料；对合成固氮器件进行验证设计。未来20年，将形成生物系统设计、建模和验证一体化平台；商业化生产众多自然化合物、药品、化学品和生物燃料；临床应用生物元件和系统，用于检测、控制和治疗主要疾病；创造人工微生物。
2.英国。英国政府把合成生物学视为非常有商业前景的革命性平台，热切期望在合成生物学领域占据世界领先地位。英国政府决定成立合成生物学领导委员会，促进各领域的讨论与公私合作，由部长和资深业界人士担任联合主席。英国计划开展合成生物学投资如下：公共投资5000万英镑，其中多达650万英镑用于鼓励产业投资；英国工程与自然科学研究理事会投资600万英镑，鼓励大学探索新产品商业化；将合成生物学研发和相关的伦理、法律及社会影响研究的资助整合起来；生物技术与生物科学研究理事会支持16个机构从事5个跨国研究项目；拨款1亿英镑，用于未来3-5年对10万名患者进行全基因组测序。
3.美国。美国很早就是合成生物学领跑者。美国政府每年向合成生物学研究投入约1.4亿美元，其中美国国家科学基金会投入约7200万美元。2008年美国国家科学基金会投入1600万美元资助合成生物学工程研究中心。美国国防部力图将合成生物学提升为一种制造平台，美国能源部也围绕合成生物学启动了一些行动。不过，美国联邦政府还没有制订合成生物学投资或管理的整体规划。本届政府的《国家生物经济蓝图》虽然提到了合成生物学，但没有提出具体的行动计划。2010年，美国总统奥巴马指示总统生物伦理问题研究委员会对合成生物学进行评估，并制定伦理指南，意在使风险最小化的同时实现公共利益最大化。
三、合成生物学带来的机遇
合成生物学会带来新一轮产业发展浪潮。产业界大量投资合成生物学，认为伴随着基因组学和系统生物学的不断进步，合成生物学将通过生物制造给产品和物质开发带来革命性影响。到21世纪头十年的中叶，全球就约有3000家生物技术公司，其中基因合成公司遍及五大洲，每年生产约5万条基因。生物产品在经济上举足轻重。2010年，美国的生物经济（包括转基因作物、生物产品和工业生物技术）产值约为3000多亿美元，超过美国GDP的2% 。据市场研究公司BBC Research估计，2011年合成生物学（包括支撑技术、生物元件及其组合产品）全球市场价值为16亿美元，2016年将达到108亿美元。
企业纷纷投资颇具前景的人工改造的生物产品，包括微生物、植物橡胶、生物基丙烯酸树脂、产于生物废料的绿色化学品、维生素以及用可再生碳水化合物生产的生物柴油。美国安伦捷科技公司副总裁达琳・所罗门认为，合成生物学是产业发展的新一轮浪潮，生物制造将以可持续原料取代传统原料，从而改变所有产品的生产工艺，使全球经济更为可持续。
合成生物学的大规模应用及市场推广要耗费数十年时间，不过DNA测序、计算技术等相关技术的齐头并进会缩短这一进程。专家们预计：未来5年，将会形成数个全球性的合成生物学研究平台；未来10年，合成生物产品产值将达200亿美元，生产细胞以制造大宗化学品和精细化学品将成为常态；未来20-30年，将理性地合成多细胞组织或器官，细胞计算系统将得到广泛应用，新颖的生物制造工艺将被应用于生产非生物产品。
四、合成生物学发展面临的挑战
要充分释放合成生物学的潜力，需要克服技术、监管、知识产权等诸多挑战。
1.技术挑战。发展合成生物学在元件及应用、互操作、度量、量产成本控制、工具及软件等方面面临挑战。在元件及应用方面，开发一大批标准化、模块化、行为可预测、可广泛应用的生物元器件是近在眼前的挑战。尽管有数以千计的生物元件已编目，但可重复且可靠的生物元件并非广泛可用。在互操作方面，合成生物学发展的关键之一是开发出标准化的生物元件，像模块一样可靠地组装，视情调整。为了得到普遍认可和应用，生物器件和系统的每个元件以及数据库、度量单位和可扩充系统在不同尺度和水平上都要兼容。在度量方面，准确度量系统性能是合成生物学面临的迫切挑战，有必要形成能支持多种度量类型的基础设施，而且未来全球统一的度量单位与度量本身一样重要。在量产成本控制方面，经济合算地生产工业化学品需要工程化生产高效微生物株，然而，现在开发含有合成生物元件的可行产品仍是一项艰巨的任务。在工具和软件方面，改进数据收集工具、软件和硬件对于合成生物学发展也很重要。除了可降低合成生物元件成本的自动化工艺外，专业化计算工具（如计算机辅助设计和建模工具）的缺乏也阻碍了合成生物学的发展。
2.监管问题。科学进展往往快于政策制定，同时合成生物学的界限也在不断变化，因此在早期就应关注与合成生物学治理和监管相关的问题。
3.知识产权问题。构建新的生物元件带来了一系列问题：对生物元件的权利是否应私有？如何进行生物元件登记？是否应对其申请专利？不同的知识产权和分享安排如何影响合成生物学的进步与创新？目前各国专利法规定不一。合成生物学在现有或新的知识产权体系下能否蓬勃发展是研究人员关注的一个重大问题。鉴于已经开发的合成生物元件数量巨大，并且企业对商业化产品开发有浓厚的兴趣，解决知识产权问题异常重要。
4.包容问题。合成生物学是交叉性学科，既产生于多个学科，又回馈于这些学科。持续包容对于合成生物学的持续发展十分重要。一方面，要与产业界、监管和政策制定机构交流合作，使技术推动与市场拉动相结合。另一方面，还要使更多的公众参与合成生物学对话，了解其可能存在的内在风险，讨论有关的生物安全和伦理问题。
（作者：贾 伟，中国科学技术信息研究所副研究员，主要研究方向为国外科技政策与发展战略。
刘润生，中国科学技术信息研究所助理研究员，科技参考研究室负责人，主要从事科技战略与政策研究。）
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合成生物学（synthetic biology），最初由Hobom B.于1980年提出来表述基因重组技术，随着分子系统生物学的发展，2000年E. Kool在美国化学年会上重新提出来，2003年国际上定义为基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究。
“合成生物学”更早可追踪到波兰科学家Waclaw Szybalski采用“合成生物学”术语，以及目睹分子生物学进展、限制性内切酶发现等可能导致合成生物体的预测。“系统生物学”则可追踪到贝塔朗菲的“有机生物学”及定义“有机”为“整体或系统”概念，以及阐述采用开放系统论、数学模型与计算机方法研究生物学。
虽然生物学史的教育价值受到了广泛的思想重视，但是在具体教学实践时，应该注意哪些问题，比如和现成的知识点怎么巧妙结合，既能有助于知识目标的落实，又能在此过程中培养学生的情感态度价值观，提高学生能力，是一个需要认真思考的问题。所以，寻求具体的、可操作的、在实践中有指导意义的融入原则，是一个值得研究和探讨的课题。本人根据自己的教学实践，总结了几条高中生物课堂教学融入生物学史的具体原则，作为本人进行教学实践时选取和使用生物学史融入教学的准则。
一、因材选史原则
生物学史内容的选取应根据教学大纲和浙江省教学指导意见、教材内容进行筛选，既可以直接引用教材上的生物学史内容，也可以根据教材内容自行补充。可选择内容包括如下四个方面：
生物学科知识如生物学重要基本概念、原理、规律的来龙去脉，发展过程。
第二，科学的研究方法如学科特殊方法、科学一般方法、哲学认识方法等。
第三，科学精神、科学态度、情感与价值观、社会责任感、合作精神等。
第四，当代科学新进展，社会热点知识等。
二、适应性原则
生物学史内容的选取应该符合学生身心发展的特点、认知的规律。虽然有些史料非常好，但是如果对学生而言偏难、偏深、过于专业，则只会额外增加学生负担。对于不同的学生，还要考虑特定学生对象的具体情况，要与学生的内部条件相一致，满足学生的兴趣爱好和发展需求，反映学习内容的整合逻辑。
三、目的性原则
选取生物学史融入生物学教学是为完成一定的教学目标，对学生的终身发展有益，这也是在生物学教学中融入生物学史的前提。所以切忌喧宾夺主，脱离教学目标，不考虑课堂教学的需要与否，为了引生物学史而引生物学史。盲目大量引入生物学史，比如为迎合学生的兴趣大讲科学家的奇闻异事，只会冲淡教学内容，使学生无法抓到教学的重点，并无益于课堂教学目标的完成。所以在选取生物学史内容时，要充分考虑课堂教学的现实性，选择适当的内容，适时的推出问题。要遵循教学的目的性，做到适度、适时、适宜。
四、真实性原则
生物学发展的过程饱含着科学家的奋斗历程，是一个从无知到逐渐接近客观事物本质的过程。探索的过程难免会走弯路，这些不够理想和完美的甚至包含着不够正确的生物学观点的史实，也是很好的资源，能够让学生明白，科学是一个不断修正和探索的过程。并可培养学生的批判性思维。所以对所选取的生物学史内容，不进行美化，本着尊重事实的原则向学生介绍。
五、科学性原则
选取生物学史课程资源时，要注意核实和筛选，不能有科学性错误。
六、趣味性原则
融入生物学史是为了达成教学目标，如果学生兴趣度高，目标的达成就比较容易。生物学史的内容广而纷繁，有很多内容可以激发学生的学习兴趣，进而让他们喜欢学生物学。所以要在目的性原则的前提下，尽量做到注重语言的趣味性，选取内容的趣味性，处理方法的趣味性。
七、思想性原则
此外，生物学史中有很多例子体现了科学家坚持不懈、不怕挫折、不畏艰辛、无私奉献等科学人文品质，这些都是对学生进行思想教育的极好素材，要注意挖掘。从而使学生受科学家高尚情操的感染，树立起正确的价值观。
八、探究原则
生物学发展的过程充满着探究性，所以可以优先考虑利用生物学史为载体培养学生的探究能力和探究意识。
一、整合生物信息学的研究领域
尽管目前一般意义上的生物信息学还局限在分子生物学层次，但广义上的生物信息学是可以研究生物学的任何方面的。生命现象是在信息控制下不同层次上的物质、能量与信息的交换，不同层次是指核酸、蛋白质、细胞、器官、个体、群体和生态系统等。这些层次的系统生物学研究将成为后基因组时代的生物信息学研究和应用的对象。随着在完整基因组、功能基因组、生物大分子相互作用及基因调控网络等方面大量数据的积累和基本研究规律的深入，生命科学正处在用统一的理论框架和先进的实验方法来探讨数据间的复杂关系，向定量生命科学发展的重要阶段。采用物理、数学、化学、力学、生物等学科的方法从多层次、多水平、多途径开展交叉综合研究，在分子水平上揭示生物信息及其传递的机理与过程，描述和解释生命活动规律，已成生命科学中的前沿科学问题（摘自：国家“十一五”生命科学发展规划），为整合生物信息学的发展提供了数据资源和技术支撑。
当前，由各种Omics组学技术，如基因组学（DNA测序），转录组学（基因表达系列分析、基因芯片），蛋白质组学（质谱、二维凝胶电泳、蛋白质芯片、X光衍射、核磁共振），代谢组学（核磁共振、X光衍射、毛细管电泳）等技术，积累了大量的实验数据。约有800多个公共数据库系统和许多分析工具可利用通过互联网来解决各种各样的生物任务。生物数据的计算分析基本上依赖于计算机科学的方法和概念，最终由生物学家来系统解决具体的生物问题。我们面临的挑战是如何从这些组学数据中，利用已有的生物信息学的技术手段，在新的系统层次、多水平、多途径来了解生命过程。整合生物信息学便承担了这一任务。
图1简单描述了生物信息学、系统生物学与信息学、生物学以及基因组计划各个研究领域的相关性。可以看出基因组计划将生物学与信息学前所未有地结合到了一起，而生物信息学的兴起是与人类基因组的测序计划分不开的，生物信息学自始至终提供了所需的技术与方法，系统生物学强调了生物信息学的生物反应模型和机理研究，也是多学科高度交叉，促使理论生物学、生物信息学、计算生物学与生物学走得更近，也使我们研究基因型到表型的过程机理更加接近。虚线范围代表整合生物信息学的研究领域，它包括了基因组计划的序列、结构、功能、应用的整合，也涵盖了生物信息学、系统生物学技术与方法的有机整合。
整合生物信息学的最大特点就是整合，不仅整合了生物信息学的研究方法和技术，也是在更大的层次上整合生命科学、计算机科学、数学、物理学、化学、医学，以及工程学等各学科。其生物数据整合从微观到宏观，应用领域整合涉及工、农、林、渔、牧、医、药。本文将就整合生物信息学的生物数据整合、学科技术整合及其他方面进行初步的介绍和探讨。
二、生物数据挖掘与整合
生物系统的不同性质的组分数据，从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次。大量组分数据的收集来自实验室（湿数据）和公共数据资源（干数据）。但这些数据存在很多不利于处理分析的因素，如数据的类型差异，数据库中存在大量数据冗余以及数据错误；存储信息的数据结构也存在很大的差异，包括文本文件、关系数据库、面向对象数据库等；缺乏统一的数据描述标准，信息查询方面大相径庭；许多数据信息是描述性的信息，而不是结构化的信息标示。如何快速地在这些大量的包括错误数据的数据量中获取正确数据模式和关系是数据挖掘与整合的主要任务。
数据挖掘是知识发现的一个过程，其他各个环节，如数据库的选择和取样，数据的预处理和去冗余，错误和冲突，数据形式的转换，挖掘数据的评估和评估的可视化等。数据挖掘的过程主要是从数据中提取模式，即模式识别。如DNA序列的特征核苷碱基，蛋白质的功能域及相应蛋白质的三维结构的自动化分类等。从信息处理的角度来说，模式识别可以被看作是根据一分类标准对外来数据进行筛选的数据简化过程。其主要步骤是：特征选择，度量，处理，特征提取，分类和标识。现有的数据挖掘技术常用的有：聚类、概念描述、连接分析、关联分析、偏差检测和预测模型等。生物信息学中用得比较多的数据挖掘的技术方法有：机器学习，文本挖掘，网络挖掘等。
机器学习通常用于数据挖掘中有关模式匹配和模式发现。机器学习包含了一系列用于统计、生物模拟、适应控制理论、心理学和人工智能的方法。应用于生物信息学中的机器学习技术有归纳逻辑程序，遗传算法，神经网络，统计方法，贝叶斯方法，决策树和隐马尔可夫模型等。值得一提的是，大多数数据挖掘产品使用的算法都是在计算机科学或统计数学杂志上发表过的成熟算法，所不同的是算法的实现和对性能的优化。当然也有一些人采用的是自己研发的未公开的算法，效果可能也不错。
大量的生物学数据是以结构化的形式存在于数据库中的，例如基因序列、基因微阵列实验数据和分子三维结构数据等，而大量的生物学数据更是以非结构化的形式被记载在各种文本中，其中大量文献以电子出版物形式存在，如PubMed Central中收集了大量的生物医学文献摘要。
文本挖掘就是利用数据挖掘技术在大量的文本集合中发现隐含的知识的过程。其任务包括在大量文本中进行信息抽取、语词识别、发现知识间的关联等，以及利用文本挖掘技术提高数据分析的效率。近年来，文本挖掘技术在生物学领域中的应用多是通过挖掘文本发现生物学规律，例如基因、蛋白及其相互作用，进而对大型生物学数据库进行自动注释。但是要自动地从大量非结构性的文本中提取知识，并非易事。目前较为有效的方法是利用自然语言处理技术NLP，该技术包括一系列计算方法，从简单的关键词提取到语义学分析。最简单的NLP系统工作通过确定的关键词来解析和识别文档。标注后的文档内容将被拷贝到本地数据库以备分析。复杂些的NLP系统则利用统计方法来识别不仅仅相关的关键词，以及它们在文本中的分布情况，从而可以进行上下文的推断。其结果是获得相关文档簇，可以推断特定文本内容的特定主题。最先进的NLP系统是可以进行语义分析的，主要是通过分析句子中的字、词和句段及其相关性来断定其含义。
生物信息学离不开Internet网络，大量的生物学数据都储存到了网络的各个角落。网络挖掘指使用数据挖掘技术在网络数据中发现潜在的、有用的模式或信息。网络挖掘研究覆盖了多个研究领域，包括数据库技术、信息获取技术、统计学、人工智能中的机器学习和神经网络等。根据对网络数据的感兴趣程度不同，网络挖掘一般还可以分为三类：网络内容挖掘、网络结构挖掘、网络用法挖掘。网络内容挖掘指从网络内容/数据/文档中发现有用信息，网络内容挖掘的对象包括文本、图像、音频、视频、多媒体和其他各种类型的数据。网络结构挖掘的对象是网络本身的超连接，即对网络文档的结构进行挖掘，发现他们之间连接情况的有用信息（文档之间的包含、引用或者从属关系）。在网络结构挖掘领域最著名的算法是HITS算法和PageRank算法（如Google搜索引擎）。网络用法挖掘通过挖掘相关的网络日志记录，来发现用户访问网络页面的模式，通过分析日志记录中的规律。通常来讲，经典的数据挖掘算法都可以直接用到网络用法挖掘上来，但为了提高挖掘质量，研究人员在扩展算法上进行了努力，包括复合关联规则算法、改进的序列发现算法等。
网络数据挖掘比单个数据仓库的挖掘要复杂得多，是一项复杂的技术，一个难以解决的问题。而XML的出现为解决网络数据挖掘的难题带来了机会。由于XML能够使不同来源的结构化的数据很容易地结合在一起，因而使搜索多个异质数据库成为可能，从而为解决网络数据挖掘难题带来了希望。随着XML作为在网络上交换数据的一种标准方式，目前主要的生物信息学数据库都已经提供了支持XML的技术，面向网络的数据挖掘将会变得非常轻松。如使用XQuery 标准查询工具，完全可以将 Internet看作是一个大型的分布式XML数据库进行数据浏览获取、结构化操作等。
此外，数据挖掘还要考虑到的问题有：实时数据挖掘、人为因素的参与、硬件设施的支持、数据库的误差问题等。
一般的数据（库）整合的方法有：联合数据库系统（如ISYS和DiscoveryLink）, 多数据库系统（如TAMBIS）和数据仓库（如SRS和Entrez）。这些方法因为在整合的程度，实体化，查询语言，应用程序接口标准及其支持的数据输出格式等方面存在各自的特性而各有优缺点。同时，指数增长的生物数据和日益进步的信息技术给数据库的整合也带来了新的思路和解决方案。如传统的数据库主要是提供长期的实验数据存储和简便的数据访问，重在数据管理，而系统生物学的数据库则同时对这些实验数据进行分析，提供预测信息模型。数据库的整合也将更趋向数据资源广、异质程度高、多种数据格式、多途径验证（如本体学Ontology的功能对照）、多种挖掘技术、高度智能化等。
三、生命科学与生物信息学技术的整合
生物信息学的研究当前还主要集中在分子水平，如基因组学/蛋白质组学的分析，在亚细胞、细胞、生物组织、器官、生物体及生态上的研究才刚刚开始。从事这些新领域的研究，理解从基因型到表型的生命机理，整合生物信息学将起到关键性的作用。整合生物信息学将从系统的层次多角度地利用已有的生物、信息技术来研究生命现象。另外，由其发展出的新方法、新技术，其应用潜力也是巨大的。图2显示了生命科学与生物信息学技术的整合关系。
目前生命科学技术如基因测序、QTL定位、基因芯片、蛋白质芯片、凝胶电泳、蛋白双杂交、核磁共振、质谱等实验技术，可以从多方面，多角度来分析研究某一生命现象，从而针对单一的实验可能就产生大量的不同层次的生物数据。对于每个技术的数据分析，都有了大量的生物信息学技术，如序列分析、motif寻找、基因预测、基因注解、RNA分析、基因芯片的数据分析、基因表达分析、基因调控网络分析、蛋白质表达分析、蛋白质结构预测和分子模拟、比较基因组学研究、分子进化和系统发育分析、生物学系统建模、群体遗传学分析等。整合生物信息学就是以整合的理论方法，通过整合生物数据，整合信息技术来推动生命科学干实验室与湿实验室的组合研究。其实践应用涉及到生物数据库的整合、功能基因的发现、单核苷酸多态性/单体型的了解、代谢疾病的机理研究、药物设计与对接、软件工具以及其他应用。
在整合过程中，还应该注意以下几方面内容：整合数据和文本数据挖掘方法，数据仓库的设计管理，生物数据库的错误与矛盾，生物本体学及其质量控制，整合模型和模拟框架，生物技术的计算设施，生物信息学技术流程优化管理，以及工程应用所涉及的范围。
四、学科、人才的整合
整合生物信息学也是学科、教育、人才的整合。对于综合性高等院校，计算机科学/信息学、生物学等学科为生物信息学的发展提供了学科基础和保障。如何充分利用高校雄厚的学科资源，合理搭建生物信息学专业结构，培养一流的生物信息学人才，是我们的任务和目标。
计算机科学/信息学是利用传统的计算机科学，数学，物理学等计算、数学方法，如数据库、数据发掘、人工智能、算法、图形计算、软件工程、平行计算、网络技术进行数据分析处理，模拟预测等。生物信息学的快速发展给计算机科学也带来了巨大的挑战和机遇，如高通量的数据处理、储存、检索、查询，高效率的算法研究，人工智能的全新应用，复杂系统的有效模拟和预测。整合生物信息学的课程设计可以提供以下课程：Windows/Unix/Linux操作系统、C++/Perl/Java程序设计、数据库技术、网络技术、网络编程、SQL、XML相关技术、数据挖掘，机器学习、可视化技术、软件工程、计算机与网络安全、计算机硬件、嵌入式系统、控制论、计算智能，微积几何、概率论、数理统计、线性代数、离散数学、组合数学、计算方法、随机过程、常微分方程、模拟和仿真、非线性分析等等。
生物学是研究生命现象、过程及其规律的科学，主要包括植物学等十几个一级分支学科。整合生物信息学的课程设计可以提供以下课程：普通生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、发育生物学、病毒学、免疫学、流行病学、保护生物学、生态学、进化生物学、神经生物学、基础医学、生物物理学、细胞工程、基因工程、分子动力学、生物仪器分析及技术、植物学、动物学、微生物学及其他生物科学、生物技术专业的技能课程。
作为独立学科的生物信息学，其基本的新算法，新技术，新模型，新应用的研究是根本。课程涉及到生物信息学基础、生物学数据库、生物序列与基因组分析、生物统计学、生物芯片数据分析、蛋白质组学分析、系统生物学、生物数据挖掘与知识发现、计算生物学、药物设计、生物网络分析等。另外，整合生物信息学的工程应用，也需要了解以下学科，如生物工程、生物技术、医学影像、信号处理、生化反应控制、生物医学工程、数学模型、试验设计、农业系统与生产等。
此外，整合生物信息学的人才培养具有很大的国际竞争压力，培养优秀的专业人才，必须使其具备优良的生物信息科学素养，具有国际视野，知识能力、科研创新潜力俱佳的现代化一流人才。所以要始终紧跟最新的学术动态和发展方向，整合学科优势和强化师资力量，促进国际交流。
五、总结及展望
二十一世纪是生命科学的世纪，也是生物信息学快速不断整合发展的时代，整合生物学的研究和应用将对人类正确认识生命规律并合理利用产生巨大的作用。比如进行虚拟细胞的研究，整合生物信息学提供了从基因序列，蛋白结构到代谢功能各方面的生物数据，也提供了从序列分析，蛋白质拓扑到系统生物学建模等方面的信息技术，从多层次、多水平、多途径进行科学研究。
整合生物信息学是基于现有生物信息学的计算技术框架对生命科学领域的新一轮更系统全面的研究。它依赖于生物学，计算机学，生物信息学/系统生物学的研究成果（包括新数据、新理论、新技术和新方法等），但同时也给这些学科提供了更广阔的研究和应用空间，并推动整个人类科学的进程。
我国的生物信息学教育在近几年已经有了长足的进步和发展。未来整合生物信息学人才的培养还需要加强各学科有效交叉，尤其是计算机科学，要更紧密地与生命科学结合起来，共同发展，让我们的生命科学、计算机科学和生物信息学的教育和科研走得更高更前沿。
作者简介：
【关键词】: 微生物学、教学、农业教学、探索
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)-08-0172-01
一、 微生物学的发展历程
在前汉后期的《泛胜之书》记录中就提起到肥田中用熟粪及小豆与瓜果轮作的种植方法,公元141年,名医华佗进行麻醉和外科手术时主张割去腐肉以防传染,1676年,荷兰人列文虎克用自制的显微镜观察生物,第一次观察到了细菌并对其形状进行了描述。后来细菌奠基人柯赫先生提出了细菌会产生于农业牲畜体内,这种病菌可以分离出来,在牲畜体外培养,并认为患某种疾病的动物体内一定存在特定病原菌,将此原菌接种到敏感动物,必然会引发相同的疾病。还有一个就是和农业微生物学有着巨大关系的施勒辛和明茨,19世纪后期,农业化学和细菌学的形成和发展为研究土壤中物质转变开辟了道路,在1877年,施勒辛和明茨证实土壤中的硝化作用是通过微生物进行的,1891年,伟林顿又证实了硝化作用不仅在土壤中,也可以在含有铵盐的液体中用土壤接种来产生。
这三个研究成果,随后在民国时期正式传入中国,不可否认,这三个研究成果对中国微生物学发展起到了莫大的帮助,截止现在,我们微生物学界内还会用及到这三个研究成果的理论知识。对于现代微生物来说,微生物成为了一门热门的前沿基础学科,在基础学理论研究方面,逐步进入到了分子水平的研究中,在应用研究中,向着更有效和良好的方向发展。
二、 农业微生物学教育的重要性
现今生活中离不开微生物的影子,也更离不开微生物学的研究。水果、蔬菜、毛巾、化妆品等等,都含有微生物的存在,这些物品的成分由来,就是微生物学科学家和学生们多年研究出的成果,把反复试验成功的微生物加载到需要的物品中,制造出和我们生活息息相关的物品,微生物学的研究教育工作,给我国的经济、高新、生物、农业等带来很大的帮助,中国的矿物质随着人为和环境的破坏而日益减少,具新华社报道,以中国目前的煤炭使用量来说,中国煤炭资源只能在维持70年,可以试想,70年以后,灭绝的不只是煤炭,还有石油、稀有物质等,如果我们没有了这些必要物资,我们该怎么办?只有通过自主研究新的微生物能源,创新出更有效地物资来保证人类生活的正常运转。
微生物学的应用范围不单单限制于生活应用中,它的分布范围非常广,对于土地来说,1g沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿。正介于微生物具有生长快、代谢能力强的特点,才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军,在工、农、医等战线上发挥巨大作用。正因为微生物学的重要度如此之大,所以中国和世界都极其需要微生物学的教育者和探索者,用他们的努力成果来给我们未来的生活保障和依靠。所以说,微生物学的教育是必然的,微生物学的探索研究也是必要的。
三、 如何开展微生物学的教育和探索
1、让学者正确认识微生物学的重要性。只有正确意识到微生物学对人类的帮助,才能用心的去学习,,社会中的事物是多面性的,都是相互依赖、相互联系的,都全面反映了事物之间的密切关联,正确看待、正确理解。才能学好微生物学的奥妙知识。
2、加强学术队伍建设,建立多层次人才培养体系。十年树木百年树人,微生物学最重视的是自身学术梯队的建设,要有多面人才得产于,融合老专家、老学者。使这个队伍变得更加有力,创新能力更强。然后注重新人的培养,带动研究生教育工作的发展,只有坚实科学研究基础,才有微生物学教育和研究进步。
3、加强微生物学的教学研究,提高教育质量。确保微生物学课程在相关院校中基础教学地位,加强基础、扩宽面向,无论是综合性还是工程性的大学,还是农业院校的植物生长和动物生产类的专业,微生物学都是一门重要的基础课或专业课,因此,微生物学的发展力量不会削弱。
4、基础课程的合理设置。课程设置是教学计划的核心内容,是实现专业培养目标的中心环节,微生物学是一门复杂的学科,由许多相关的学科绑定在一起,息息相关,为让更多的被教育者适应这种学习环境,所以要以加强基础教育,扩宽基础口径,增强人才培养适应性的原则,来建立合理的课程设置。
5、注重培养学生的创新能力。给学生充足的时间和条件,让学生自己动手去实验,去探索微生物学中的知识,将基础课实验、专业实验、实习、论文等环节合理的衔接和优化,围绕加强学生自主创新能力,在不同阶段向学生们提出合理的要求。以培养他们的自主创新能力。
总结:
以上是笔者在当代微生物学的研究和探索中所整合的经验来进行了粗略的分析和研究,微生物学的研究和教育工作是未来开展的一个方向,只有通过合理的手段、合理的方法,完成微生物学的教育目标和微生物学的探索研究工作,才能使我们的微生物学技术由基本走向成熟,对我们未来中国发展和人类居住环境给予保障,所以我们要认真对待微生物学的教育工作,培养学生的学习兴趣,引导他们学习巴施勒辛和明茨等微生物前辈们的丰功伟绩和高尚情操,热爱微生物学专业,为微生物事业做出贡献。
参考文献:
[1]王忠印. 关于现代微生物学的认识[J]. 生物学杂志,2009(02)
[2]刘琛. 2006年中国生物化学及微生物农药制造行业发展分析[N].环球日报,2007(05)
关键词：基础不同;网络课程建设;启发式教学;探索式教学;实践教学
中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）36-0176-02
分子生物学是从分子水平上了解生命活动的规律，是推动生命科学发展的领头学科，其理论和技术既具有基础性又具有前沿性，已经渗透到生物学、农学、林学、畜牧学、医学、药学以及环境科学技术等许多一级学科。分子生物学课程也成为生物类学科的基础专业课程，对于学生的知识体系构成、实验技能培训以及学科创新型人才的培养方面均起着举足轻重的作用。因此，分子生物学是生命科学各专业研究生阶段的主干课程之一。
本校研究生分子生物学公共课面向农学、植保、林学、园艺、草业、食品科学、环境科学、生物学等专业，共60学时，其中40学时理论课，20学时实验课。但在讲授时，发现学生分子生物学基础水平参差不齐。以农科专业为主，学生来自不同的本科院校、不同的专业，有的学过生物化学和分子生物学课程，而有的没有学过分子生物学，只学过生物化学，还有个别学生专业跨度大，本科阶段没有学过生物化学，对微观生物学了解甚少。面对这种情况，该如何让基础好的学生不觉得已经学过，失去兴趣，认为自己看书就能学会;如何让基础差的学生不觉得难懂，失去动力，认为受到了冷落。如何让所有学生在教学中都能掌握分子生物学的理论和技术，都能有所提高呢？实施“一刀切”肯定不利于所有学生掌握知识和发展，需采用共同但有区别的方法进行。在教学过程中注意本科生与研究生分子生物学教学的区别，注意学生间基础不同的差异，在研究生教学中从深度和广度上进一步加强，注重将最新研究进展和技术引入课堂。笔者尝试对教学方法、手段和实验教学进行了改革，取得了较好的效果。
一、建设课程网站使学生利用“互联网+”延伸教学空间
随着分子生物学理论和技术的飞速发展，知识体系每年都在不断更新，如何在学生生物学基础参差不齐的情况下完成教学，传统的授课方式已经越来越无法满足需要，急需引入新的授课方法和技术。
1.内容丰富的课程网站建设。笔者长期从事生物化学和分子生物学的教学和科研，依托新疆农业大学课程中心网站进行了分子生物学课程网站和生物化学网站建设，形成文字教材、电子教材、辅助教材和参考资料相配套的网络教学资源，包括教学大纲、教学日历、教学课件、教学录像、微课视频、参考书目、实验指导、阅读资料等;形成网络考试、作业、论坛、答疑为主要内容的与学生互动交流空间。将教学课件和微课视频、延升阅读资料以及分子生物学的新技术和研究进展上传网站，供学生课前课后查阅，同时上传了大部分生物过程如基因结构、复制、转录、翻译、启动子特点、表达调控等的动画演示，便于学生理解。上传难易程度不同的试题库，可根据每个学生的基础情况选择合适的试题组合生成小测验或是作业发放给学生。
2.师生有效利用课程网站。在教学过程中充分利用课程网站和互联网资源，让学生可以随时在网站上学习课程内容、浏览相关延伸阅读材料和观看微课视频及动画演示，教师可以有效利用网站让学生主动参与。教师先从试题库中抽题合成一套摸底综合题，在上课前学生需上网站做这套题，共100题，全部为客观题，通过做题了解学生对分子生物学基础知识的掌握程度，80分以上的学生基础较好，80分以下的学生在每节课前需通过网站做课前预习题，从课程网站上和互联网上主动查阅自学找到答案，了解下节课的背景知识点。讲完一章后，在网站发给学生每章练习题，学生在做题中继续通过课程网站和互联网上的资源深入了解知识点，及时复习这章内容，教师也可通过学生提交的答案了解学生的掌握程度。授课结束后，将综合测试题在网站上发给每位学生，学生在网站上做题从而巩固全部知识，教师也能从学生提交的答案知道每位学生的掌握程度和本次授课的效果。通过网站还可以建立师生互动论坛，由教师和学生发起一个主题来讨论。
利用“互联网+”进行教学方法的改革，是“不教与教”教学方法的融合，一方面可以有效的利用网络扩展教学空间，使基础差些的学生通过网络预习课程的背景知识，通过反复看视频清楚了解课程内容，不至于跟不上课程进度，使所有学生随时都可以通过网站复习或深入了解课程知识体系;另一方面提高学生的主动参与性，增强对学习分子生物学的兴趣和科学的思考方式，为今后的科学研究和论文工作和个人发展具有积极的推动作用。
二、创新课堂教学方法，促进学生自主学习和研究性学习
有了内容完善的课程网站，学生可以方便的得到课程知识和相关信息，这对课堂教学就有了新的要求，不能再按部就班的采用传统的灌输式的教学方式，需根据课程内容积极实行启发式、探索式等教学模式，促进学生自主学习和研究性学习，培养适合社会发展需要的高素质创新人才。
1.启发式教学方法的应用。在教学中根据授课内容综合应用图片、故事和研究启发等启发式教学方法，加深学生对分子生物学知识体系的理解。如介绍基因克隆是放一张用鱼竿钓鱼和撒网补鱼的对比图，启发学生思考2种不同的获得基因的思路;用双螺旋发现的故事启发学生认识到多学科的交叉融合和研究人员的分工合作在分子生物学研究的重要性，判蚪ソ的介绍分子生物学理论和技术体系;通过介绍十年时间研究64个遗传密码的过程，让学生了解基因编码和蛋白质氨基酸顺序的关系是如何破译的，使学生明白分子生物学研究不是短期能完成的，可能是长期重复性的工作积累。通过启发式教学提高学生主动思考的能力，了解分子生物学科学研究的过程和研究思路，知道理论和实践相结合的重要性，培养理性思维方式。
2.探索式教学方式应用。在学生对分子生物学的知识体系和研究方法有一定的了解后，开始进行问题和任务导向的探索式教学方式。如给学生一个思考题：如何获得抗虫转基因棉花？这个问题综合考查学生对基因克隆、遗传转化、分子检测等理论和技术的掌握程度。学生要像做项目一样，必须了解每个过程，写出技术路线，并进行分析，探索每个方案的可行性，从中了解转基因技术的发展和受争议的原因。教师选择有代表性的学生方案在课堂上进行点评。这一教学方式培养学生利用所学知识，积极思考问题、解决问题的能力;也使学生了解科研项目的研究过程和科学问题的发现和解决过程。
三、因能施教的实验教学模式
实践教学是分子生物学课程的重要组成部分。在选择研究生实践教学内容时，也必须考虑到学生的实验技能的掌握程度，有的学生已进行了分子水平的很多实验，动手能力较强，而有的学生基本没有做过相关实验，实验操作能力较弱，这种情况下，就必须正视学生实验能力的差异，选择有区别的实验内容。分子生物学公共课只有20学时的实践教学，如何在有限的时间里做到不与本科期间内容重复又能兼顾学生的能力差异，使每个学生都能掌握相关实验技术呢？我们选择2天时间的综合大实验的方式进行，尝试同样的技术解决不同的问题这种实践教学模式。一个是真核基因克隆，一个是真核基因表达分析，所用的实验技术均为RT-PCR技术，即先提取总RNA，再反转录，再PCR分析。但前者较容易，属于定性实验，能扩增出目的条带就算成功;后者属于定量实验，需要实验者手法准确，还需增加内参基因对照和循环数分析，做出好结果需要有一定的难度和技巧要求。上实验课前先将实验内容全部发到网站，然后让学生选择做哪个实验。学生会根据自己的实验技能掌握的程度选择，最后基本都能得出满意的结果。
这种模式，实验准备工作基本一样，但学生实验内容和操作有所区别。让学生通过一次综合实验课了解真核基因的克隆和真核基因表达分析的研究方法，两天时间完成一个完整实验，也使学生了解到科研工作的连续性，前一个实验产物还要继续进行下一个实验，每一步都必需认真完成最后才能得到好的结果。由学生根据自己的实验水平来选择做哪个实验，这样学生在实验中的主动性很强，都想做出好的结果，无论是实验基础好的学生还是基础弱的学生都很满意。
网络课程网站、课堂教学、实践教学三者是有机的整体，网络课程中心的建设和使用扩展了教学的时间和空间;新的教学方法和手段的运用提高了教学质量;实验教学的改进促进了理论与实践、教学和科研的结合。在教学中三者有机结合，提高教学整体水平，培养高层次创新性人才。
参考文献：
[1]姚伦广，胡小敏，阚云超.综述式教学在硕士研究生分子生物学课程中的应用[J].南阳师范学院学报，2013，12（9）：68-30.
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[关键词] 细胞生物学；研究性教学；探索与实践
[中图分类号] G424.1 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）06-0065-03
0 引言
21世纪是生命科学的世纪，细胞生物学是生命科学的重要基础学科，具有较强的理论性和实验性[1]，同时也是近年来发展迅速的前沿学科。综观2012、2013年的诺贝尔生理学或医学奖不难看出，这些对生命科学有重大推动作用的杰出成就都是细胞生物学研究的领域。因此，深入探究细胞这个生命活动基本单位对于理解生命活动的基本规律、探究生命科学领域的基本问题、解决医学领域的重大问题有重要的意义。但在传统的教学中，往往采用“灌输”式教学，使学生处于非常被动的地位，这种接受型的教学方式忽视了学生自主学习、自主探究能力的培养，抑制了学生的研究兴趣与创造性，与21世纪日益加剧的国际竞争对创新人才的强烈需求形成尖锐矛盾。因此，发展新的教学模式迫在眉睫。研究性教学模式要求教学过程中要充分发挥学生的主体地位和教师的主导作用，学生在教师指导下，通过以“自主、合作、探究”为特征的学习方式较好达到课程教学目标。本文从研究性教学模式的角度对细胞生物学理论教学的教学内容、教学方法和实验教学的优化改革提出了几点思考。
1 在理论教学中培养学生的研究性思维
1.1 调整和优化教学内容
《细胞生物学》是高等院校生物学各专业开设的一门必修课，其内容迎合了不同层次学习者和研究者的需求。要在理论教学过程中培养学生的研究性思维，则不能拘泥于教材的内容及其编排，需要调整和优化教学内容，为学生形成研究性思维习惯做好铺垫。基于此，可以根据理论知识的难易程度、学生的知识储备和接受新知的能力、《细胞生物学》课程教学大纲、学科发展现状等对课程内容做适当的删减、增添和整合，调整和优化教学内容。
1）删减。删减学生已经耳熟能详的内容。学生在长期的知识储备和经验积累过程中已经习得的基础知识，应在课堂上避免赘述。例如，关于“细胞是生命活动的基本单位” 这一概念，其涵义学生从中学就已经有所了解，可引导学生从生命活动的不同方面举例来证明这一结论，并与最近的研究进展相联系，培养学生归纳总结知识的能力并激发学习兴趣。
删减某些学科交叉内容。由于细胞生物学是生命科学的基础学科，与生物化学、分子生物学、微生物学等学科有着深刻的相互渗透与结合，很多理论知识在不同学科中重复出现，因此应做适当的删减，化重复理论为知识迁移。例如，学生已经在生物化学中对线粒体的氧化磷酸化有了系统的认识，在本课程可以着重从氧化磷酸化的分子结构基础及其细胞生物学定位来理解其作用机制，从而在细胞这一层次上对这个过程有全面理解并形成结构决定功能的生物学思想。
删减识记类课程内容。研究性学习的目的不仅在于知道是什么，而且在于明白为什么和怎么做，以提高解决问题的能力。把识记类理论知识放至课前或课后，在课堂上注重方法习得不失为好的举措。例如，细胞是一个复杂的信号网络系统，细胞信号转导的途径和细胞对信号的整合与控制应是课堂上探讨的重点，而细胞通讯、信号分子、受体等基本概念应由学生自主习得。除此之外，关于细胞生物学研究方法的内容可以移接至实验教学中。
2）增添。注入研究方法，渗透研究性思维。在《细胞生物学》中，对生命现象探究的内容虽有不少涉及，但很少展示具体的研究思路，因此要求教师要拥有丰富的教学资源和素材，适时在课堂教学中渗透科学研究方法。
引入科研成果，把握学科前沿。教师需要时刻关注国内外的科学研究动态和成果，撷取精华介绍给学生[2]，拓宽学生视野；教师应提炼学术会议上各专家的新理念、新思路，以活跃学生的思维，便于研究性学习，推陈出新；学生也要利用书籍、期刊、网络、电视等多种途径丰富见闻，在合作和交流中兼收并蓄，思维碰撞。
适时插入科学家的故事。必要时，以科学家艰辛的探索事迹进行科学态度和科学精神教育，适时引入科学家的逸闻趣事，以激发学生的学习兴趣。
3）整合。细胞是生命活动的基本单位，“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。为了系统而深刻地理解生命的本质，必须避免片段化教学，应对教学内容适当整合，以符合学生的认知规律。
知识点间的整合。例如，锚定连接需要细胞骨架系统的参与，因此可把锚定连接的相关内容安排在细胞骨架后，以便新旧知识的联接。
调整课程内容的顺序。细胞生物学的研究重点已不再限于细胞的结构与功能方面，而是明显转向细胞重大生命活动及其分子机制的探秘，因此建议将细胞的结构与功能等章节内容整合、将细胞重大生命活动及其分子机制等章节内容整合，掌握前者是揭示后者的基础。
1.2 改变教学方法，改进评价体系
在研究性教学中强调，学生是教学过程的主体，学生要在研究中学习和成长，发展学习主动性和养成独立思考的习惯；教师则在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用[3]。在教学方法上，建议采用问题教学方式，在确定了研究课题的前提下，通过创设问题情境，引导学生质疑，并恰当引入科研成果。
1）建立激励机制，确定研究课题。采用研究性教学模式会增加学生的课前准备负担，对于每个学期要上近10门课程的学生来说，如何激励学生主动学习是非常重要的。学生的积极参与仅仅靠老师语言上的激励是不够的，必须建立相应的激励机制，比如可在教学质量的评价体系中加入“课堂发言”这一项，并在最终成绩考核中占一定的比例，如可设定课堂发言∶实验成绩∶理论成绩=3∶3∶4，课堂发言由教师当场打分，整个学期成绩累计，取其平均值。
研究性教学模式并不在于形式上以学生为主，而在于学生在实质上的主体地位。因此，在教学方式上，既可以采用老师提问、学生讨论的方式，也可以采用教师讲授、学生随时质疑的方式。在第一种方式中，老师需要精心组织并向学生提供研究课题，鼓励学生主动参与，由于学生准备的是否充分直接决定了其在课堂上的参与度和思维的拓展度，因此在确定研究课题后，要留给学生一定的时间准备相关材料。同时，为避免要探究的问题因庞杂而止于肤浅，可将研究课题分成若干子课题。在实践中，将学生分成小组（每组3～5人），问题到组，每小组负责阐述1～2个子课题。这样既保证了学生探究问题有一定的深度，又有效地激发了他们的参与热情。
在确定课题及课堂讨论中要注意掌握研究课题的广度与深度。为达到既使学生掌握理论知识又能训练其思维的目的，在确定研究课题时，应注意课题的广度，不能任意发散、偏离重点；同时，也要考虑到课题的深度，难度适中，有效激发学生的兴趣。例如，在《细胞信号转导》课题中，要求学生理解并掌握细胞信号转导的主要途径、细胞对信号的整合和控制，教学活动应围绕这两方面展开，在掌握基本的几条途径的基础上，再进行归纳，绘制网络图，找出其交叉点，从而理解其整合性。同时可通过查阅文献进行知识的扩展，了解近年来这些基本的信号转导途径的新进展。
2）创设问题情境，引导学生质疑。在研究性教学中，师生应是平等的探索者的关系，教学过程就是解决问题的过程，因此应以问题研究[4]为主线，教师要善于提出启发性、针对性的问题[2]，问题的设置要有层次感，遵循学生的认识规律。开场问题要设计巧妙，顺利促使学生进入学习情境；教学过程中，教师要做好学生活动的组织者、帮助者和促进者，指导和总结提升到位；对于抽象复杂的机制需要结合多媒体等手段，化繁为简；探讨完理论知识后，要引导学生思考和分析与生产生活紧密相关的问题，学以致用。学生可以采用独立思考、小组讨论等多种形式的学习方法多角度调动思维，也可以在解决问题的同时提出有研究价值的新问题，进行课堂外的延伸，拓展思维的深度。例如，在《细胞信号转导》课题中，教师可借此课题引导学生掌握相关前沿。如教师可提出：生物对光的响应是通过其受体来完成的，目前已经发现了几种光的受体，分别是什么？UV-B的受体是什么？受体如何传递这一信号？细胞对这一信号产生什么样的响应？当诸如小麦等植物接受UV-B后，会产生哪些响应？这样学生就会通过阅读文献掌握这一领域的最新发现，了解UVR8这一刚刚发现的紫外线的受体，通过了解其机理，联系实际，就可以自然而然地提出：可以通过人为增强紫外线辐射来刺激植物产生更多的类黄酮，从而提高某些植物尤其是药用植物的保健作用。这样，理论就和实践很好地结合到了一起。
3）恰当地引入科研成果。细胞生物学是一门迅猛发展的学科，尤其是分子生物学的概念与方法的引入，将其迅速推向分子细胞生物学水平。细胞生物学相关领域的研究现状和成果如何，教师可以在课堂上适时介绍给学生，尤其是重点阐述研究方法、实施步骤等内容，对学生进行科研方法与思路的指导。例如，在《细胞分化与基因表达调控》这一章节中，可以引入2012年诺贝尔医学奖获得者日本京都大学教授山中伸弥和英国的约翰戈登将细胞核重新编程的成果（即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于形成各种类型的细胞，这一技术的实现免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约，将能避免异体移植产生的排异反应，为某些严重疾病的治疗提供了契机）。领域的杰出成果能够对现有课本知识进行补充，学生也可以通过专题文献查阅报告的形式交流科学界的新理念、新发现。
2 在实验教学中锻炼学生的科研技能
实验教学是培养学生技能的重要途径，也是学生研究性学习的具体体现。通过一系列实验技能的学习和实践操作，学生将对所学的基础理论知识有更深刻更直观的理解，同时还可了解有关细胞生物学和细胞工程领域常用的研究手段和方法，为进一步深造和独立开展科研工作奠定基础。
2.1 合理安排实验教学进程
实验课的进程应该与理论课的进程相辅相成，教学建立在科研基础上，科研促进教学的提高。
2.2 改建实验课
1）通过验证性实验培养学生基本的实验技能。通过细胞形态结构的观察，学生可以掌握相差显微镜、偏光显微镜、暗视野显微镜、荧光显微镜等各类显微镜的结构、原理及其操作；通过对细胞组分的分离及观察，学生可以学会分离、纯化、活体染色等技术。在实验前，学生应该通过实验指导、网络等了解相关仪器设备，并了解其原理及操作，指导教师对所出现的问题进行指导，规范操作。
2）通过设计性和综合性实验培养学生分析和解决问题的能力。设计性实验、综合性实验要求学生以本课程的相关理论知识为基础，在具备一定的实验操作技能的前提下，通过查阅资料等富有创造力地独立完成实验设计，创新实验方案，这对学生的素质要求较高，因此也是培养学生分析和解决问题能力的良好手段。设计性和综合性实验的题目可以结合教师的科研项目拟定，从而不仅将教学与科研融为一体，而且可以集结众多人的智慧，推进教师的科研进程。
2.3 撰写实验报告和科研论文
实验报告具有情报交流、保留资料的作用，学生在撰写验证性实验的报告时要如实地把实验的全过程和实验结果记录下来，对结果进行分析讨论时要加入自己的理解，拓展科研思维，也可以写出实验中遇到的问题、解决的方法、误差分析，并提出改进意见。
对于设计性和综合性的实验，撰写科研论文是学生展示科研能力、提高科研水平的重要手段，是需具备的基本功之一。
3 教学改革效果
目前所使用的理论课教材为翟中和院士等主编的《细胞生物学》（第三版），本着研究性教学的理念，首先对部分章节如“细胞的能量转换——线粒体和叶绿体”尝试采用了研究性教学模式，学生利用课外时间积极查阅资料，认真思考，充分准备；课堂上以小组为单位首先提出自己的问题，然后讲解，各小组讨论、提问，最后总结。通过这样的方式，不仅学生的学习热情高涨，对知识的理解更为透彻，更重要的是，学生能发现问题并知道如何解决问题。接下来，又把一些问题留给学生，如在细胞的信号转导中，G蛋白耦联受体介导的信号通路广泛参与生命活动的诸多方面，而且该领域是一个正在迅速发展的领域，不断有新的发现。所以鼓励学生充分利用高校的期刊数据库获取相关研究进展，课堂上小组交流讨论，通过这样的方式学生获取了大量的信息，对该领域的前沿动态也有了一定的了解，极大地激发了学生的科研热情。在实验教学方面，将细胞生物学实验进行了课堂外的延伸，与大学生创新实验相结合，鼓励学生利用细胞生物学的知识去解决或探究某一问题，目前已有部分成果被国内重要的核心期刊所接受。研究性教学的采用，使细胞生物学教学质量有了显著提高。学生不仅在课前养成了独立思考的习惯，提高了自主学习能力，而且能在课堂上广泛参与讨论，交流思想，合作学习；学生对细胞生物学的理论知识和实验技能掌握得较为扎实，对细胞生物学的科学前沿有较敏锐的把握，利用细胞生物学基础知识、基本技能开展相关领域研究的能力得到了提高。总之，研究性教学模式从根本上发展了学生学习的主体性，为培养学生的创新意识、发展学生的科研思维能力提供了条件。教师应积极开展研究性教学的尝试与探讨，培养创新型人才。
参考文献
[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学（第4 版）[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]卢晓梅，杨艳燕，居超明.生物学研究性教学的探索与实践 [J]. 生物学杂志，2005，（3）：47-49.
关键词：微生物学习；细菌分类；方法
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）16-006-02
简单地说，微生物就是我们人类用肉眼很难将其观测到的细微生物。细菌是微生物中的一类，属于原核生物，按照形态可以分为球菌、杆菌以及螺旋菌。细菌虽然微小，但是其分布极为广泛，在人体中，细菌的数量要远远超过人体细胞的总量，其重要性由此可见。
一、关于微生物学的学习
在生物专业学习中，微生物学是其重要分支之一，可以应用于工业生产（例如酿酒、酸奶制作等）、医药（例如医学中细菌病毒检测、药品中各种菌素片等）、生物工程以及细胞工程等等。由于微生物是我们肉眼看不见或者看不清的细微生物，所以如果没有显微镜，认识起微生物来就不够直观，这也导致了人类历史中很长一段时间虽然有很多利用微生物的事件被记载，但都没有意识到微生物的存在。所以在学习微生物学的过程中，要注重学生自己亲身观察实践，利用显微镜等仪器，将微生物直观地展示在学生眼前。
当然在现代社会，绝大部分学生对微生物已经不陌生，但是在没有学习微生物学之前真正对其了解并喜爱的可能不多，在微生物学习过程中，还要注重学生学习兴趣的培养，在学习之初，要通过微生物与人类息息相关的实例以及多媒体教学的视觉冲击吸引学生的注意力，然后通过提出与生活有关的问题引发学生的思考，让其对微生物学产生好奇，然后利用显微境等仪器引导学生解答问题，激起学生成就感，从而引发其兴趣。
二、微生物学习中细菌分类概述
在微生物学习中，《伯杰氏系统细菌学手册》以及《伯杰氏细菌鉴定手册》是细菌分类以及细菌鉴定的权威以及代表作品，由于生物技术在不断进步，所以这两部手册也在不断修订。
目前，对细菌种类的研究主要是在细菌分类基础上，对细菌菌株进行鉴定；以及构建系统发育树研究细菌进化关系；也有在同一属的细菌范畴内对细菌的种进行分群聚类研究。这些研究都是以细菌分类为基础，从中也可以看出在微生物学习中细菌分类的重要性。
在学习细菌分类的过程中，要注意细菌分类是不断进步不断更新的，这主要是由于生物技术不断推陈出新、研究细菌分类的方法就在不断进步。同时还要注意技术的更新换代是一个连续的过程，新技术是在原有技术的基础上不断探索发明的，所以要注意不要因为有了新技术，就将原有的完全抛弃，也许在研究过程中可以只使用新技术，但是在学习时，也应该对历史有所了解和认识。所以学习细菌分类时，应该全面、连贯。
三、微生物学习中细菌分类方法探讨
对细菌进行分类，方法非常重要。所以，在微生物学习中，细菌分类方法具有重要地位。目前，细菌分类的方法主要包括特征分类法、数值分类法、组分分类法、分子生物学分类法以及多相分类法等。
1、特征分类法
不同的细菌，其形态、代谢以及生存环境存在一定差异，在生物技术不发达的年代，人们依据形态、生理以及生存环境等基本特征对细菌进行分类。不过由于细菌体积微小，使得这些特征的观察较为笼统，所以这种分类方法比较粗犷，很难对细菌进行进一步区分。特征分类法是一种古老、相对较为宏观的分类方法。
2、数值分类法
随着计算机技术的发展，数值分类法开始大规模兴起。细菌的表性特征有很多，将这些特征全部进行检测，然后利用计算机技术对这些特征进行归纳分类，这就是数值分类法。相对特征分类法，数值分类法要精细一些，但是其需要测定的特征很多。由于数值分类法能够定量反应细菌特征，所以目前该方法应用依然较为广泛。
3、组分分类法
组分分类法主要利用质谱、光谱、气相色谱以及高效液相色谱等技术检测细菌的化学组分。需要检测的细菌化学组分主要来源于细胞壁、细胞膜脂肪酸、枝菌酸、磷脂、醌、以及蛋白质等。检测细胞壁主要是检测其氨基酸和糖分；脂肪酸和枝菌酸都是细胞膜的重要组成成分；磷脂是极性脂；醌是非极性脂，存在于线体膜以及细胞质膜；蛋白质组分检测是采用全细胞蛋白质凝胶电泳技术。
4、分子生物学分类法
分子生物学分类法主要包括16S rRNA基因等序列分析、GC含量分析、DNA指纹技术、ITS序列分析、DNA-RNA杂交技术以及DNA-DNA杂交技术。目前，该方法应用广泛，用于细菌分类、多样性分析的基因除了16S rRNA基因外，还有16S～23SrRNA基因、tuf基因、hsp60基因、pheS基因等。当然，16S rRNA基因在利用基因序列分析进行细菌分类研究中应用最为广泛。
5、多相分类法
多相分类法就是综合上述几种方法进行细菌分类，该方法是一种综合的方法，将几种单一方法结合起来，互相验证、补充，可以得到更为合理可信的结论。
四、结束语
微生物学习中，细菌分类是一项系统但又繁琐的工作，而且细菌分布广泛、变异快，新种不断被发现，将新种进行鉴定和分类应该采用多种方法，而不能简单的通过单一方法就下结论，多相分类法就是用多种单一方法进行分类鉴定，所以相对更为全面可靠。
参考文献
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【关键词】 中医学教育；现代生物学；教学
随着中医学教育的迅速发展，现代生物学内容课程在中医学教育体系的地位日益加强。但是，现代生物学课程开设的历史相对较短，与中医药学知识体系尚待进一步的融合。本文对于现代生物学教学在中医学教育中的地位、教学内容完善的思路和方法进行了思考。
1 明析中医之体，明确教学目的
明确中医学与生物学的关系是理解现代生物学在中医学教学中地位的必要条件。生物学是中医学的主要科学理论基础。中医学作为一门医学科学与西医学相同，其对象为作为生物学存在的人类。中医学在对人体解剖学、生理学等生物学范畴之历史认识基础上，巧妙地以古代哲学思想为工具，经过数千年的临床实践，不断完善其独特的理论体系。生物科学为中医之体。
生物科学为中医之体，这决定了现代生物学在中医教学中不可或缺的地位。医学的形成和发展是生物科学成就运用的结果。中医学在产生和历史沿革的过程中着眼于古典生物学，同时又借鉴了古代哲学对生物体人的认识，有着当时历史阶段的先进性，并在当今临床医疗的某些方面较西医仍有一定的优势。然而，中医学与现代生物学的衔接却有些差强人意。与之形成鲜明对比的是，近代西医密切跟踪现代生物学的迅速发展，因之取得了相当的优势。因此，从现代生物学角度完善对中医学理论的诠释，进而为中医学理论发展提供更多思路，可以更好地说明中医学“源”和“流”的问题，为中医学的继往开来铺平道路。中医学与现代生物学的有机融合是时代的要求，而在中医学教学中加强现代生物学教学是必要的实现途径。
社会的发展和人类对健康的追求是医学进步的源动力，而生物科学知识的发展及其在医学科学的应用是实现这一要求的必经途径。从而，人类对医学进步的需求为生物学发展提供了巨大生命力。医学科学扎根于生物科学，并从中获取营养；二者又休戚相关地伴随时代进步。在现代生物学的带动下，西医学的发展为人类健康做出了巨大贡献；中医学饱含了丰富中国传统文化底蕴，如何借力于现代生物学而承前启后，是亟待解决的问题。在遵循经典中医学理论框架的基础上，合理运用现代生物学的知识体系，适当地对中医学理论增添现代生物学范畴的诠释，“古为今用”与“今为古用”并举，是中医发展的历史必然。现代生物学在中医学教学中的加强遵循了中医学发展的必然和人类社会发展的规律。
当今生物学的进步为中医学和西医学均提供了广大的发展空间。中医学必将在现代生物学平台上发扬光大--不要局限于历史渊源的角度，习惯性地将生物学只划归西医学的范畴，无意中将生物学与中医学剥离开来。割裂中医学与生物学的关系，就使得中医学丧失了其科学性的基础。
明确了生物学为中医之体，在中医学教育体系中完善现代生物学教学的目的和迫切性则是不言而喻的。学生在掌握现代生物学知识后将获得更大的中医学研究潜能，并会自觉地从生物学知识理论源泉中为中医学发展汲取营养。为了顺应中医学教育发展的这一趋势，既需要加强现代生物学课程建设，也有必要结合中医学专业特点创新现代生物学教学方法。
2 服务中医之本，精选教学内容
现代生物学课程的开设是对中医学教育的有益补充，但要考虑不能过分加重学生负担。在中医药院校现行五年学制的时间内，中医学专业学生需要完成中医学课程和西医学课程，任务之重已不言而喻。学制改革为七年制是一条有研究价值的途径，但短期内不会成为现实。我们当然也不能照搬其它一些国家的做法，即以完成生物学专业的本科教育作为进入医学院的前提要求。但是，我们还是可以将其作为借鉴，探索有选择地将精华版的普通高等院校生物学专业的相关专业课程列入教学内容。结合中医学专业的特点，本着学以致用的精神，有目的地筛选内容，在不过分增加于学生学习负担的前提下，将部分重要的有关课程列入教学计划；其它课程或者学生们已有必要的了解，或者与中医学的发展关系不是很密切，在目前情况下可暂不考虑。
现代生物学课程开设的目的是系统性地为学生引入现代生物学概念，介绍理论，使之服务于中医药学的发展。综合考虑上述因素，现阶段课程内容的设置有必要包括以下几个方面。
其一，化学在一定程度上是现代生物学的基础，是生物学的语言。学生在高中阶段积累了一些化学知识，但仍需要有系统地提高，以便为更好地学习现代生物学知识奠定基础。可以将有机化学、物理化学和胶体化学的重点内容进行综合，合并开设一门课程。在兼顾基础内容的全面性的同时，结合现代生物学教学的需要，精选重点教学内容。例如，物理化学中的热力学内容与生物学中细胞膜脂双层的形成、分子生物学中蛋白质疏水作用的原理有密切联系，则应当作为课程的一级内容。
其二，实验动物学是近代生物学乃至医学的重要支柱，是中医学证候模型研究的基础。掌握实验动物学的基本原理，掌握实验动物的背景材料，充分考量实验动物与人体在行为学等方面的差异，遵循正确的操作规程，是建立中医学证候模型并正确评价结果的要求。同时，学习实验动物学的知识也勿庸置疑地可以开拓中医学证候模型设计的思路。
其三，分子生物学和细胞生物学已成为现代生物学研究的平台，作为中医药研究的新兴手段。这两门学科已经与现代生物学的许多领域联系密切，知识体系形成交叉，内容非常丰富。通过课程的学习，学生将领悟从微观角度阐释中医学知识体系的思路和方法。例如，在现代生物学中的信号传递体系中，生理、病理或药理等信号沿相应的通路传递，经过细胞内复杂的网络系统的精密调制，而最终发挥效应，即代谢改变、基因表达水平变化等，反映在中医学临床的观察，则为人整体的气血阴阳的变化。
3. 遵循中医之道，创新教学思路
中医药学根据古代生物学对人体的认识以及临床观察的积累，成功总结并应用了整体观和阴阳平衡等理论。经典中医理论经受了历史考验，在当代医疗体系中发挥着举足轻重的作用，并正在被更深入地研究和发掘。中医学久经临床检验的思想理论是中医学的根本，中医理论拥抱现代生物学是中医传承和发展的必经途径。在现代生物学有关内容的教学过程中，教师要强调中医学与生物学的血肉至亲关系，结合自己对中医现状的了解和在教学科研中的心得体会，适当提示从生物学角度考察中医学的线索，在潜移默化中培养学生学以致用的能力。同时，教师有必要根据有关中医药研究的现状和发展趋势适当调整授
课内容，以更好地为发扬传统中医药学理论服务。
在中医学教育体系中，中医药类专业课程自然占据主导地位，因而学生养成了吸收和消化知识的相对固定的思维模式。为了使现代生物学的教学适应这种思维模式，教学思路需要创新。在科研和教学实践中，我们注意到中医理论与现代生物学的逻辑思路包含内在的相似之处。我们可以据此在教学中将现代生物学的知识与古典的中医学内容进行类比，从而既有助于学生接受现代生物学知识，又便于学生将来学以致用，利用生物学的知识中去思考和解决中医学的“源”和“流”的有关问题。这种创新的教学思路在下面的两个例子中有所体现。
在考察某个信号对生物体系的影响时，需要整体地研究复杂的信号传递网络系统，分析系统的平衡状况的变化；而整体观念和平衡思想是中医理论的重要原则。有鉴于此，在教学中
则可先行回顾宏观中医学的有关理论，再转而引导学生进入微观领域学习信号传递网络中的多种信号传导分子如何精密调制信号，实现整体平衡的。
在介绍基因组和蛋白质组的知识内容时，可以将基因组视为静态的阴，蛋白质组为动态的阳，基因携带的遗传信息为蛋白质编码，而基因的功能需要蛋白质表现出来，这样就形成了阴阳互生的关系；二者功能正常，则阴平阳秘，生理状态正常。这样，基因组和蛋白质组二者的生物功能及其联系就可呈现在学生面前。
生物教学方法包括教法和学法两种，教法主要有语言的方法（包括讲授法、谈话法、读书指导法及讨论法），直观的方法（包括演示法、参观法），实习的方法（包括实验法、练习法、实习法）及培养学生能力的方法。教师不仅要熟练掌握教法，还要对学法进行正确指导。以下主要介绍几种基础生物学的常用教法：
讲授法
讲授法是教师运用口头语言系统地向学生传授知识的一种方法。它既可用来传授新知识，又可用来巩固旧知识，且其它教学方法的运用，常要与讲授法配合。因此讲授法是生物学教学常用的方法。
讲授法的优点是：可以使教师的主导作用得到充分的发挥。使学生在短时期内就获得大量系统的知识；教师合乎逻辑的分析、论证、生动形象的描述以及善于设疑、解疑等，都有利于发展学生的智力和进行思想教育。但这种方法的缺点是学生无充分机会对所学内容作出反馈，学生的主动性不易发挥。
讲授法包括讲述、讲解、讲读、讲演等方法，而生物学则主要采用讲述法和讲解法。
讲述法是教师向学生叙述事实材料或描绘所讲对象、现象的方法。生物学中的形态、结构、生活习性、分类及应用等知识，属于对生物界对象或现象描述的性质，一般都采用讲述法。实验、实习、参观等的指导也常用此法。初中低年级采用较普遍。
讲解法是教师向学生说明、解释或论证概念、原理、规律的方法。生物学中的生理功能（包括生长和生殖发育）、遗传变异、生命起源和生物进化、生态学等知识。属于对生物界自然现象说明、解释或科学论证，一般采用讲解法。中学高年级尤高中多采用。
讲授法的基本要求：
一、科学性和思想性。
二、系统性。
三、启发性和趣味性。
四、语言要清晰、准确、精练，并要生动、形象，有感染力，机动性。
五、要运用好板书。
谈话法
谈话法也叫问答法，是教师根据学生已有知识、经验提问，并引导学生独立思考，从而获得知识的一种师生相互交谈的教学方法。谈话法的优点是能充分激发学生的思维活动，有利于发展学生的语言表达能力；对教师来说，可对不同学生提不同的问题，做到因材施教，并能直接了解学生的学习情况，及时检查、提高教学效果。此法一般适用于从已知到未知，要求学生有一定的知识基础。有时也可利用合乎逻辑的思维，从当堂了解的现象、事实和规律，去比较、推导、归纳以解决新的问题。此法不适于从未知到已知，因此，不是所有教学内容任何情况下都可采用谈话法。
谈话法在生物学教学中应用较广泛。就教学环节来看，传授新知识、检查复习、巩固新知识、参观及实习的指导性和总结性谈话均可用。这些环节中进行演示和观察时应用尤多。就教学对象来看，年级越低，采用此法的比重越大。有的国家进行初中生物学教学，主要采用此法，因为初中生的年纪小，自我控制注意力的能力较差，不能长时间集中听取讲述。
话法根据在不同教学环节的运用，可分为三种：一是启发式谈话，用于传授新知识。教师借助提问，启发学生已有知识或经验，或演示的教具和实验，或对课文的分析综合，经独立思考回答问题。二是问答式谈话，用于检查复习和巩固知识，教师就已学的内容提问，由学生回忆和运用已学的知识。三是指导性或总结性谈话，用于参观、实习、实验等教学实践之前后，通过谈话以指导学生顺利完成独立作业或总结活动收获。谈话法的基本要求有：一、要充分准备;二、要妥善组织；
讨论法
讨论法又称课堂讨论，是在教师指导下，由全班或小组成员围绕某一中心问题发表自己的看法，从而进行相互学习的一种方法。上海育才中学创造的"读读，议议,练练，讲讲"教学法，其中"议议"，就是采用讨论法。讨论法的优点是：可以互相启发，互相补充，集思广益，从而获得比较完整、深刻的认识和知识；通过对问题的相互争论，可以活跃思想，激发学习热情和兴趣，调动学习的主动积极性；经过共同切磋琢磨，有助于培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及培养语言表达能力；讨论还有利于生物教学联系实际，包括联系自然、生产和生活实际。此外，讨论中有时会提出一些教师未考虑到的新问题、新见解，这可促进教师进一步提高教学水平。
讨论法在生物教学中，一般应用于教师讲述后、独立自学后、实验和复习后。这种方法要求学生有一定的知识基础，有一定的自学能力和独立思考能力，因此，高年级应用较多。讨论方法应灵活多样，可以小组先讨论，再在全班交锋；可以小组先讨论，再选中心发言人在全班发言；可按题分组讨论；也可按相反意见分两组辩论；还可由教师直接组织全班讨论。初中不宜讨论整堂课，适于在上课中讨论一两个问题。若分组讨论，最好按前后两桌四人为小组，以免课堂混乱，同时这四人中要有学习好。中、差的学生，既可相应启发，又能保证讨论顺利进行。讨论法有以下基本要求：
一、明确讨论课题
二、写好讨论发言提纲
三、讨论时要引导、点拨
四、讨论结束应小结
演示法
演示法是教师陈示生物或标本、挂图、模型等直观教具，或进行示范性实验来说明或验证所传授知识的方法。这种方法通常是配合讲授法、谈话法使用的。生物学是研究生命现象及其活动规律的一门学科，其研究对象是动物、植物、人体等具体的生物，而演示法直观性强，它在生物教学中具有如下重要意义：
一是能使学生形象、生动地感知生物及其生命现象，为形成正确的概念和掌握原理打好基础。
二是能激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力，调动学生学习的主动性，有利于加深、巩固所学的生物学知识。
三是能引导学生对具体生物及其生命现象进行观察份比，分析综合，有助于培养学生的观察能力和思维能力。
中学生物学演示物即直观手段多种多样，常用的主要有：
一、活的生物、标本和模型、"模具"
二、挂图、黑板画
三、演示实验
现代化教学手段辅助教学法
现代化教学手段，是指利用投影仪、电影、电视、电子计算机等，作为师生教学互相传递信息的工具、媒体或设备。是现代科学技术在教学领域中的运用，是整个教育现代化的一个重要标志。其优越性集中表现为教学效率的提高，在中学生物学教学中，突出表现以下作用：
一、是可使学生充分感知所学生物学教学内容。由于现代化教学手段不受时间和空间的限制，直接和迅速表现生物界各种生物及其现象。可以化远为近，不可亲自涉历的海底生物或原始森林，可使学生如同身临其境；可以化古为今，已逝而不可返的古生物或石炭纪植物景观，可使之重现学生眼前；可以化长为短，生物界长时间的生长、发育过程及进化历程，可缩短为数分钟、几小时全部呈现。几个月甚至数年的生物实验，如不同色粒的玉米杂交，其结果片刻即可见。书本上根本听不到的鸟鸣、虎吼，也能清晰听见。
二、是使学生易于理解，便于记忆生物学知识。由于现代化教学手段可直观地揭示生物的本质和内在联系，创导学生从感性认识上升到理性认识。可以化抽象为具体，如消化，呼吸等生理作用，脊髓控制的膝跳反射，生态系统的物质循环，蛋白质的合成，许多不易见或见不到的生物现象，都可用动画或特技摄影-一呈现。三是可激发学生学习生物学兴趣，调动学生学习的积极性。这由于现代化教学手段使教学内容生动、形象、感染力强，还要求学生去看、去听，独立主动地接受信息。
生物学教学中常用的现代化教学手段有：投影仪、电影、电视、电子计算机等。
实验法
生物学是以实验为基础的科学。实验是人类认识和研究生物界的重要方法，也是生物学教学的一种重要教学方法。生物教学实验是教师指导学生运用一定的仪器设备、按照指定的条件去进行的生物实践活动。其目的在于引起所要求出现的对象或现象，以便观察、研究去获得或验证、巩固生物学知识。实验法不同于观察法，后者是在自然条件下，对研究对象进行系统、连续的观察，益作出准确、具体和详尽的记录，以全面、正确地掌握所要研究的情况。观察不必作实验，实验往往要观察。生物学实验可以向学生提供生物界的感性认识，从而深刻，巩固地掌握生物学知识；还能培养学生学习生物学的基本技能和观察、分析、综合及运用知识等能力；此外，还可激发学习生物学的兴趣，培养实事求是、严肃认真的科学态度。可见，实验是生物学的重要组成部分。现在世界各国都把加强实验教学作为生物教学改革、提高生物学教学质量的重要环节。我国中学生物学教学也逐步重视实验教学。各个中学应从各方面创造条件，改进和提高生物实验指导。
一、生物科学素养的内涵
生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。
生物课程标准中的生物科学素养：
1）科学态度和科学的世界观
2）科学探究方法与技能
3）科学、技术与社会（S T S ）
4）生物学知识和操作技能
1．科学态度和科学的世界观
（1）科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯。包括： 好奇心、诚实、合作、创造力
（2）科学的世界观
世界是能够被认知的
科学知识是不断变化的
科学知识的主体具有连续性和稳定性。
科学不能为一切问题提供全部答案
（3）爱国主义教育
积极培养热爱大自然，珍爱生命，爱家乡、爱祖国的情感，正确理解人与自然和谐发展的意义、从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。
2．科学探究方法与技能
（1）科学探究是学生学习科学的有效方式之一。
学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。
学生们应该掌握科学探究的一般技能，包括：提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。
科学探究更重要的是在于它的过程而不完全是结果。要让学生学会科学探究的一般方法，亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题，并以此渐渐地养成探究的态度、方法和思维。
（2）科学思维的方法
科学思维的方法包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。
科学的思维习惯不是科学家所特有的，是每个人可以掌握、应该掌握的技能，一个人一旦掌握了这些技能，无论他从事何种职业都可以终生享用。
3．科学、技术与社会（S T S ）
对学生进行STS 的教育，目的在于突出科学、技术、社会之间的关系，即教育、教学内容的出发点不仅限于科学知识本身，也强调三者之间的关系。
学生要了解什么是科学，什么是技术，以及科学和技术的联系。解决技术问题需要科学知识，而一项新的技术的产生又使科学家有可能用新的方法来扩展他们的研究。在人们的实践中，科学提供知识，技术提供应用这些知识的方法，而价值观念则指导人们如何去对待这
些知识和方法。
科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展，科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。中国最贫穷的挥霍者
4．生物学知识和操作技能
生物学知识包括基本的生物学、概念、原理和规律。
操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的常用工具和仪器，基本的实验操作技能。让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。学生在义务教育初中阶段应获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、基本原理和规律，对生物学的整体画面有一个大致的了解。生物学课程应该给学生提供机会让他们了解现代生物学的进展，了解现代生物技术对人类社会和人们生活的影响。让学生具有在现实生活中运用知识的能力，也是知识领域中的另一个重要目标。
二、生物学素养概念的提出
1987年Ewing 等人在《美国生物学教师》发表研究报告时，使用了生物学素养这一概念。
1989年，June 在《美国生物教师》发表了题为“生物学素养”的文章：讨论了美国公民缺乏科学素养，及生物学课程等问题。
1992年，Gibbs 等人研究了公众科学素养与高中、高校生物学教科书的关系，指出，这些教科书作者本人科学素养不够，会直接影响到教科书的质量，并影响了学生。此后又陆续有人发表了关于生物学素养的文章，都使用了生物学素养（biology literacy）这一概念，从不同侧面讨论生物学素养，但没有把它作为生物学课程的目的来论述。
1993年，美国BSCS 出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南，对生物学素养作了详尽的论述，并把它作为生物学课程的基本目的。
BSCS 是“生物科学课程研究所”的缩写, BSCS最初是由美国生物科学协会的教育委员会于1958年提出的国家级项目，目的是改革20世纪50年代的静态课程，在各个方面促进生物教育，使学生通过中学生物课程的学习，在离开高中进入社会时具有生物科学领域所需的基本技能。
BSCS 认为，一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认识和理解，对科学的价值，以及科学探究的过程和方法的理解和掌握，是生物学素养的基本要点。
BSCS 描述的一个有生物学素养的人表现特点：
应能理解生物学的基本原理和重要的生物学概念；了解人类对生物圈的影响；领悟科学探究的过程，知道历史上生物学概念的发展。
对科学探究、生物的多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度，对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确的态度和价值观。能够对自然界的现象提出不同的问题，具备创造性的思维；知道如何正确地利用科学技术；能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策；能够应用知识来解决现实社会中的实际问题。
三、中学生生物科学素养培养的重要性和紧迫性
一）现实与反思:
刘海洋伤熊事件
2002年2月23日，清华大学电机系四年级学生刘海洋为“考证黑熊嗅觉是否灵敏”，在北京动物园用硫酸泼向黑熊，涉嫌以故意毁坏财物罪，被北京西城公安机关依法刑事拘留一个月。他于3月26日被取保候审。
2002年1月29日，为了满足自己的“好奇心”，刘海洋用事先准备好的一瓶饮料兑上从学校实验室偷到宿舍的火碱来到了动物园。他假意投喂黑熊并将掺有火碱的饮料倒向正在与游客戏耍的黑熊，看到黑熊被烧得满地打滚，嗷嗷乱叫，侥幸逃脱的刘海洋并没有感到满足，而是昧着良心又酝酿着下一次罪恶行动。
2月23日中午，刘海洋用一个白色纸袋装着两瓶饮料和一个平时喝水用的500毫升硬塑料杯，从一家化工商店花8元钱买了一瓶硫酸，分别兑进了随身携带的饮料和塑料水杯内，而后乘公共汽车来到了动物园，又一次实施了他残害动物的罪恶行径。
刘海洋认为他最喜欢的是生物。比之数理化，比之电机，这是一个与有机的生命最为密切的学科，那么，为什么他反而去伤害生命呢？中学生物课讲授的内容，从植物、动物到人，再到DNA 、细胞、遗传变异等，注重的是知识层面的介绍，缺少的是那种把地球看作所有生命的家园的平等意识，也很少谈人类对自然和其他生物的责任这回事。虽然最新编订的生物课本，已经想到要“加强动物与人的关系的内容”，并且重视“渗透思想感情、态度和价值观教育”。可是，它的具体内容仍然不断显露出狭隘的生物观和对动物的歧视。动物被分成有益和有害的，对人的价值则主要是“有用”。
甚至在初中生物课本里就开始写上“野鸭肉味佳美，羽毛可以作被褥的填充材料，也可以用来制作各种工艺品”；“蟒和其他大型蛇的皮可用来制作皮革和乐器，很多毒蛇的毒液能够用来制作药酒，蛇胆„„可以做成中药材”；而“哈士蟆的输卵管风干制成的哈士蟆油是著名的滋补强壮剂”！在这样的介绍里，连国家《野生动物保护法》也不顾了。这的确是一种压抑不住的潜意识在起作用：生物如果不是为人所用的又有什么价值呢？
教育并不是孤立存在的。一个社会对待自然、对待生命有什么样的认识，有什么样的氛围，都会显现到教育中来。如果说要“分析刘海洋”的话，其实也应该同时分析一下我们的社会对待动物的态度。
一位记者在报道中曾有过这样一段表述：现行中学生物课本上很轻易地写道：“取一只活青蛙，剖开它的体腔，看看它的内部构造„„”于是，有条件的学校，学生在试验课上，拿着刀子把一只活青蛙或者小兔子生生地开膛剖肚，看看它的心脏是怎么跳动、怎么通过神经反射而颤抖，直至如何死亡„„这种凌迟杀戮般的“实验”有必要吗？！
国际动物福利的五个标准
1、免受饥饿的自由；
2、免受痛苦、伤害和疾病的自由；
3、免受恐惧和不安的自由；
4、免受身体热度不适的自由；
5、表达所有自然行为的自由。
二）对我国公民的科学素养的调查
中国公众科学素养调查报告
2、2003年对迷信的调查
我国公众科学素养情况
1、中国公众科学素养调查结果：
2003年，我国公众的科学素养水平达到1.98%，即1千人有19.6人达标。比2001年1.4%增长了0.6个百分点，比1996年的0.2%提高了约1.8个百分点。我国公众的科学素养状况结束了长期停滞不前的局面，出现了局部增长的趋势。（我国自20世纪90年代初开始借鉴国外公众科学素养调查的指标体系和调查经验，逐步开展了有关调查工作。 ）
2、公众科学素养调查：公众科学素养由三部分组成：一是对科学知识的基本了解程度；二是对科学方法的基本了解程度；三是对于科学技术对社会和个人所产生的影响的基本了解程度。
3、外国公众科学素养水平情况：美国、日本、加拿大、原欧共体成员国等发达国家对进行集科学性、社会性和基础性为一体的公众科学素养的调查工作十分重视，经常和定期地对本国公众科学素养状况进行调查、分析和评估，并积累了大量的连续数据，为国家科技进步、社会经济发展有关决策打下了坚实基础。
2000年，美国公众科学素养水平比例为17%，1992年，欧洲共同体公众科学素养水平已经达到5%。
小结：通过上述的调查和了解，我国公民的科学素养较低，提高公民的科学素养应的重要性和紧迫性是不言而喻的。
三）中学生生物科学素养培养的重要性
《中学生物课程标准》中明确提出：义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为主要目标的必修课程，是科学教育的重要领域之一。生物课程的根本任务是提高学生的科学素养，特别是一个普通公民终身发展所需的生物科学素养。
提高公民的科学素养应从义务教育阶段抓起。生物科学素养是科学素养的重要组成部分，中学阶段是学生科学素养形成的重要阶段，又由于生物课程在培养学生的生物科学素养方面起着非常重要的作用。因此，在生物课教学是培养中学生生物科学素养的最有效期途径
四、中学生生物科学素养的培养
摘要：双语教学目前在国内各高校的教学中占据越来越重要的地位。双语教学要求使用英文原版教材，从师资配置到教学及考核方法都
>> “医学细胞生物学”资源共享课程网络建设的实践与思考 生物技术专业细胞生物学双语教学方法的探讨 双语讨论课在细胞生物学教学中的应用研究探讨 《细胞生物学》双语教学的思考与探索 保持式双语教学在医学细胞生物学教学中的运用 保持式双语教学在“医学细胞生物学”教学中的运用 网络视频示范教学在细胞生物学实验中的应用* 微课在大学细胞生物学实验中的应用 合作学习教学模式在医学细胞生物学课程中的应用 高校细胞生物学课程教学改革的探讨 医学细胞生物学整合式实验课的课程改革 《细胞生物学》课程教学方法的探索与实践 细胞生物学实验课程的教学改革探索 临床专业医学细胞生物学实验课程改革的几点建议 细胞生物学课程考试方法改革的研究与实践 细胞生物学教学中融入医学人文素质教育的探讨 以科学方法教育为导向的细胞生物学实验改革 对符合创新型国家人才需求的细胞生物学课程建设的思考 基于天空教室软件平台的医学细胞生物学双语网络课程的构建 基于PBL与LBL的交互教学模式在细胞生物学双语教学中的应用 常见问题解答 当前所在位置：l），该实验室1997年提供了化学变构假说的直接证据。这些教学方法不但拓宽了学生的视野，还调动了学生学习的主动性，受到了学生的普遍欢迎。
三、课程网站的建设
为了让学生更好地了解《细胞生物学》课程的相关信息，目前我们将与课程有关的所有信息都公布于互联网上，包括教学大纲、教学进度、教学课件、课后复习题、考试样题及标准答案等。2008年本课程通过国内专家的评审入选教育部双语示范课程建设项目，按照课程的建设规划，我们将完成本课程所有章节的授课录像工作，将厦门大学生命科学学院《细胞生物学》课程的教学成果与其他兄弟院校共享。网站建设的最终目标是建立国内第一个互动型的《细胞生物学》教学网站，通过网络这一平台，引导学生参与课程相关知识的学习讨论，任课教师及时解答学生疑问，使之成为课程教学的第二课堂。
四、需进一步解决的问题
虽然经过几年的努力，厦门大学《细胞生物学》课程的双语教学取得了一些成就，但与国外一些知名高校相比还存在一些问题。我们感到在以下两个方面还需要进一步地改进。一是考试题目的设计，国外高校更注重实验分析能力的考核，往往是论述一个实验现象，让学生运用所学知识去分析实验结果，得出合理的解释。而目前我们的考核内容还是围绕着基本概念、原理和过程等，多数学生还是通过死记硬背的方式答题，缺乏应用所学的基本概念、原理去解决实验问题的能力。这不仅是厦门大学也是目前我们各高校《细胞生物学》双语教学中广泛存在的问题。如何对考核内容进行改革，使之成为更为科学的考核方式应是本课程建设下一阶段的目标。二是目前我国各高校正逐渐普及《细胞生物学》的双语教学，但实验教学却严重滞后，主要体现在理论教学与实验教学的内容关联性不够。实验教学的内容如何与现阶段《细胞生物学》的双语教学相适应，也是本课程建设亟需解决的问题，我们期待厦门大学在这两方面能进一步变革，发挥示范课程的示范作用，为提高我国《细胞生物学》的教学水平提供新的思路。
