细胞培养技术是细胞生物学研究的基础,在生物技术研究领域占有十分重要的位置。下面是我为大家整理的细胞培养论文,供大家参考。
细胞工程课程教学改革初探
细胞培养论文摘要
摘 要 细胞工程是我国本科院校生物技术专业的一门专业必修课。针对该课程特点,本文从优化理论教学和强化实践教学等方面进行了积极的探索,以便为细胞工程课程的教学改革提供参考。
细胞培养论文内容
关键词 生物技术 细胞工程 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A
Discussion on Teaching Reform of Cell Engineering Course
LI Anzheng
(Teaching and Research Section of Biotechnology, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan, Hubei 430065)
Abstract Cell engineering is a professional required course for undergraduate biotechnology major of universities and colleges in china. In this paper, according to the characteristics of this course, positive exploration was carried on to optimize the theory teaching and strengthen the practice teaching, which may provide references to teaching reform of cell engineering course.
Key words biotechnology; cell engineering; teaching reform
21世纪是生命(生物)科学的世纪。生物技术是应用生命科学研究成果对生物或生物的成分进行改造和利用的综合性技术体系,包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生化工程五大技术范畴。其中细胞工程是应用运用生物学研究所积累的知识和技术,在细胞水平上开发利用生物材料或生物系统,并以一定的工艺获得产品(细胞系、细胞株,生物体或其次生代谢产物)的有关理论和技术的学科。
我校生物技术专业于2005年开始招生,经8年的专业建设,目前已经形成较为完善的理论和实践教学体系。目前细胞工程已经成为高等院校生物技术专业的主干课程之一。学好这门课程, 将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作莫定良好的理论和技术基础。贯彻“以学生为主体”的教学理念,提高教学质量、培养高素质应用型人才是包括我校在内的诸多院校孜孜追求的目标。结合细胞工程课程特点以及本校的实际情况,生物技术教研室对该课程教学内容、 教学 方法 、实验教学等进行了一系列的改革探索。
1 理论教学改革
1.1 优化教学内容
教学内容决定了学生的基本知识结构,影响学生基本能力的形成,教学内容是否充实与新颖,对教学质量的提高具有重大影响。鉴于精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,在细胞工程这门课程的教学中,结合中医药院校的中医药特色以及生物技术教研室教师队伍的实际,我们引进了由“211”高校华中农业大学创建的国家精品课程——细胞工程学的内容。
在教材的选用上,以高等 教育 出版社出版的柳俊教授主编的《植物细胞工程》作为教学参考书,该书系统地介绍了植物组织细胞培养技术,既说明了操作方法,也论述了其中的理论原理,比较适合于本科生的学习。同时,在教学中补充关于动物细胞工程的内容,并向学生推荐了一些参考书。
同时完善教学大纲,对教学内容作适当增减。细胞工程与其他生物科学密切相关, 如作为先修课程的植物生物学、动物生物学、细胞生物学和分子生物学等,因此在内容上有些章节会有重复,对此可以略讲或加以提问以示复习。如植物胚乳培养中涉及胚乳发育的三种途径(核型胚乳、细胞型胚乳和沼生目型胚乳),该内容在植物生物学中已经学习,在此可略讲。
此外,进入新世纪后包括细胞工程在内的生物技术各领域的新成果日新月异,因此对教师而言,不仅要教授给学生这个领域的基本原理、基本方法和基本技术,而且也要把最新研究进展融入到教学中来。这就要求教师必须能够随时关注该领域发展的最新动态(查阅国内外权威文献),并及时把相关内容补充到教学内容中,从而激发学生学习的兴趣,增强学生学习的自觉性和创造性。要求认真细致地备好每每一节课(包括实验课),并在课后进行教学 反思 ,所以尽管课程每年基本是重复的,但每年都有新的体会,需要花大量时间认真备课。
1.2 改革教学方法
激发学生的学习兴趣,发挥其主观能动性。所谓兴趣是最好的老师,带着兴趣学习,可以发挥学生的主观能动性,对教学效果的提高无疑是大有裨益的。大学传统的教学模式往往是灌输式的,老师是知识的传输者;新的教学模式比如启发式教学则要求老师由知识的传输者转变为学习的引导启发者,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性。因此在教学过程中,可以选择细胞工程的某一章节或者某一知识点的内容,尝试让学生体验课堂教学,以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、 总结 归纳能力及语言表达能力。
注重师生互动,积极引导学生学习。一般上新课之前会花几分钟时间复习旧课,即对上次课的内容提出几个问题,让学生思考回答。这样既可以巩固已学内容,又可以衔接新课内容,可谓承上启下,一举两得。另外在授课过程中也需要观察同学们对某一知识点的掌握情况,尤其是涉及一些先修课程的内容,也会随时提问并做解答。所有的提问,要兼顾到每一位同学,即每一个同学都有回答问题的机会;对回答得好的同学要大力表扬,对回答不上来的同学也要加以鼓励。 认真制作多媒体课件,优化多媒体教学。随着社会经济水平的提高和科技水平的进步,充分利用多媒体等现代教学手段也是对专任教师的必然要求。目前我校绝大多数教室都配备了多媒体教学系统,细胞工程这门课程也采用了多媒体授课。如何将传统板书教学的提纲挈领与多媒体教学的大信息量实现有机结合,是教学过程中需要用心思考的问题。在多媒体课件(PPT幻灯片)的制作过程中,坚持“文字少而不缺,图表多而不杂”的原则,将传统的板书的要点集中体现在其中某一张幻灯片上,然后添加一些超级链接用图表对每一要点作详细说明,做到既要发挥多媒体教学的优势,又不失传统教学的效果。同时还可以在多媒体课件上完善外文(英语)专业词汇,增加学生 专业英语 的基础。
2 实践教学改革
细胞工程是一门实践性很强的学科。在实验内容的设置上,本着整合教学资源,优化教学内容的原则,在我校生物技术专业培养方案中将包括细胞工程在内的数门专业课的实验加以整合,开设了生物技术综合实验。其中有对应的细胞工程部分以动物细胞培养和植物组织培养过程为基本内容。在实验过程中前一个实验为后一个实验做准备,后一个实验是前一个实验的深入。实验过程从培养基的制备到材料的消毒灭菌接种,到实验结果的观察,学生需要全程参与。考虑到因为污染等原因导致某一次实验失败而导致后续实验无法开展的问题,在实验过程中指导老师要随时关注培养情况并采取预防 措施 ,比如多准备一些实验材料;或者指导老师除演示实验过程外,每次也作为其中的实验小组参与实验。实验 报告 的书写上要求同学们如实报告实验结果,即使是失败的结果也要求写上并分析原因。
3 结语
课程教学是实现教育培养目标的重要手段。在细胞工程课程教学过程中, 我们优化教学内容,引入了“211”高校的精品课程并加以消化,把最新的科研成果融入到教学内容中;采用了灵活多样的教学方法和多媒体教学手段,使教学质量得到了相应的提高。在今后的教学过程中将与时俱进,不断总结 经验 ,进一步完善教学内容、教学方法,尤其要加强细胞工程实验的开设,丰富实验内容,把细胞工程课程教学水平提高到一个新的层次。
细胞培养论文文献
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细胞工程教学改革与探索
细胞培养论文摘要
摘要根据细胞工程教学实际,从师资队伍、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行探讨,以为细胞工程教学改革提供新思路。
细胞培养论文内容
关键词细胞工程;教学改革;考核方式
细胞工程是理论与实践结合的综合性很高的一门学科,是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法,在细胞水平上研究、改造生命遗传物质,以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科,它既是现代生物技术的重要组成部分,也是现代生物学研究的重要技术工具,在高校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位[1-2]。学好这门课程,将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。授课教师必须充分发挥自身专业优势,适应学科发展需要,积极引导学生科学认知并对该领域产生兴趣,系统把握相关原理、方法、技术和进展;同时培养学生综合能力,增强教学效果。在不断探索的过程中,结合细胞工程的特点,就提高细胞工程教学的质量进行探讨。
1加强师资队伍建设
1.1组建教学团队
为了解决教学内容学科跨度大、背景不同的问题,打破传统的一人一课的教学模式,组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块。每一模块由具有相应专业背景的教师承担,力争紧跟各教学内容的学科前沿。
1.2提高教师教学水平
为了提高教学水平,课题组成员定期进行现代教学思想和现代教学方法的学习与讨论;定期组织在教学方法上有建树的专家进行听课和有针对性的评课;督促教师认真备课,业务上要精益求精,特别要求教学内容要紧跟学科前沿,使自己成为本专业的真正专家和学者,站在本专业知识发展前沿。同时不定期展开自评和互评,以促进整体教学水平的提高。
2融合科技发展,改革、更新教学内容
细胞工程是一门涉及面较广的综合性学科,无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,即要注意内容的系统性与完整性,又要保证授课内容的全面、趣味、实用。结合生物技术专业的教学目的和现有教材,在课程内容上,主要围绕以下几个方面展开:一是细胞工程基础,包括基本概念,主要研究内容,细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等;二是植物细胞工程,包括植物组织培养、脱毒与快繁、单倍体诱导与育种、胚胎培养、体细胞胚胎发生和人工种子技术、原生质体融合、染色体工程、转基因技术等;三是动物细胞工程,包括动物细胞培养、细胞融合、染色体工程、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等;四是细胞工程的实践与应用,包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展,及其产业化发展前景等。
此外,由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,细胞工程的研究内容也日新月异,新技术、新方法不断涌现。这就要求任课教师在教学中要适时地调整并更新教学内容,站在现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,激发学生学习探索新知识的兴趣,提高学生的综合能力。如在讲解“克隆技术”时,及时把国内外最新的成果向学生传播,包括2007年12月14日韩国孔一根教授通过一只成年雌性土耳其安哥拉猫的表皮细胞克隆出3只含荧光蛋白的白色小猫;2009年1月Cloning and Stem Cells杂志网络版报道,山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人体细胞克隆胚。又如在讲解“染色体工程”时,结合2009诺贝尔生理医学奖的最新成果进行阐述。
3改革教学方法
3.1采用启发式、探究式教学方法
作为综合技术课程,细胞工程的各章节逻辑性不强,理论表述较少,应用技术细节较多,给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此,在教学过程中,要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法,鼓励学生大胆质疑、自由探索,最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲授细胞重组与克隆过程中,只讲解细胞重组和克隆相关原理,而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后,对其做讲解和归纳总结,由教师和其他学生给予评价和修正。
3.2应用 现代教学手段,提高教学质量
细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科,课程的信息量大,内容基本是微观水平,传统的的教学模式无法为学生呈现如此大信息量的课程内容,而且也很容易引起学生对课程的懈怠,降低学习兴趣,影响教学效果。为了提高教学效果,以 计算机为工具,通过多媒体、教学录像、 网络资源、CAI课件等现代化教学手段,不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加美观的人机交互界面,充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣[3]。这样就可以使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的过程直观而形象地展示出来,有利于增长学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力,提高教学质量,同时激发学生的学习兴趣。
3.3开展各种教学活动
在正常的授课之余,还尝试打破常规的教学方式,开展丰富多彩的教学活动,对于培养学生学习兴趣、充分调动学生学习积极性有着很好的效果[4]。如在期中时,给学生布置写一篇综述的任务,题目和内容自定,只要是学生自己感兴趣、与本学科内容相关的即可。学生通过查找资料,对生物学科产生了浓厚的兴趣,甚至产生了以后从事这方面工作的愿望,有的还主动找到教师,申请提前进入实验室。又如在教学过程中,尝试让学生在学完每章内容后自己试编题并给出答案,然后以作业的形式上交,教师综合学生编写的题目和各方面资料建立题库。这种形式,一方面,体现尊重学生、信任学生的教学原则,同时极大地调动了学生学习细胞工程的积极性和主动性;另一方面,学生编题的过程也是学习掌握的过程,让学生的学习达到事半功倍的效果。
4改革考核方式
目前,大多大学生对期末 考试“一考定终身”不满,因此,制定 科学可行的考核办法对提高学生的学习积极性和改进教学效果都具有重要的作用。为了引导学生全面 发展,科学评价学生的学习情况,该课程针对目前考试中存在的问题,从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了包括课程的基础理论、基本知识、基本技能等,同时也考察学生的在融会贯通基础上分析问题、解决问题的能力;二是加强平时成绩考核,将课堂的出勤、回答问题、作业、讨论及课堂讲述等情况记入平时成绩;三是最后总评分时按平时成绩占30%(作业、出勤、课堂的参与程度等),平时的课堂活动、创新活动占10%(包括撰写研究综述、运用细胞工程技术手段、设计方案解决实际问题、成立兴趣小组、参与课题研究、课堂讲课等),期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力)。
5结束语
在科技竞争、人才竞争、 经济和科学技术迅速发展的形势下,通过研究与探索细胞工程课程教学体系,把最新的科技发展成果融入到教学内容中,采用先进的教学内容和现代化的教学方法与手段,改革考核方式,细胞工程课程教学改革取得了一些成绩。今后,要不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平,同时每次上课前精心备课,并在教学实践中对课程教学体系不断改进,提高细胞工程的教学质量。
细胞培养论文文献
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动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位。下面是我为大家整理的动物细胞工程论文,供大家参考。
摘 要 动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位,本文就如何提高学生对本门课程的学习兴趣作一探讨,以为动物细胞工程这门课程的教学改革提供参考。
关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
Interesting Teaching of Animal Cell Engineering
XU Yipeng
(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory,
College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)
Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline, animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course, in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.
Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching
细胞工程是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程,是理论与实践相结合的典范,在现代生命科学的研究中,细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台,代表着现代生物工程最新的发展前沿,在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用,在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分,主要内容包括:细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革,笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。
1 合理定位课程,让学生充分认识到本课程的重要性
我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设,学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习,这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程,其教学目的也必然有别于必修课程。因此,教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理,而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造,让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程,而是一门理论和实践结合非常强的课程,是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为,在教授此课程时,需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心,联系现代生物技术产业,使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和 方法 及其应用。
2 上好第一节课,吸引学生眼球
上好第一节课,也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分,大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来,但是却不能引起学生的兴趣,笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时,笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座,以激起学生的兴趣。
3 紧跟时代步伐,更新教学内容
目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、__勇版《细胞工程》(高等 教育 出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等,笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多,但生物技术发展日新月异,教材的更新速度根本无法赶上,因此,必须及时查阅相关文献或信息,传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。
4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识
单纯理论的讲课效果,或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好,因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识,这样一来,学生课上的专注度明显提高,收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时,笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目,其中就有不少抗体制备技术,这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时,引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件,让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时,引入广州“代孕事件”。
5 合理利用多媒体技术
动物细胞工程是一门综合性很高的课程,传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用,通过多媒体技术,我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息,甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时,可以发散学生思维,不但可以补充书本内容,也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时,可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时,可引入《人兽杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时,可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息,可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口,也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来,多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用,否则就主次不分,学生把握不住重点,效果就会适得其反。
6 在讨论中实践实验
笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验,实验内容为细胞培养的基本过程,基本为验证性实验,但这并不妨碍学生对知识的学习,这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前,笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等,让学生思考视频中实验人员的操作规范问题,让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中,引导学生对比实验前后结果,得出自己的结论,比如在做细胞培养基过滤实验时,教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况,判断污染微生物的类型,从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。
7 结语
动物细胞工程是一门综合性非常强的课程,唯有调动其学习的兴趣,学生才有学习积极性,才有可能得到好的教学效果。通过这两三年的兴趣教学法,笔者所教授的动物细胞工程深受学生喜爱,学生有时更简称笔者为“细胞老师”。当然,对于动物细胞工程课程,除了兴趣教学法外应当还有 其它 教学方法 与之相辅相成,共同达到良好的教学效果。
摘要对生物工程专业的动物细胞工程实验进行了开放式实验教学模式探讨,通过实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文 报告 、实验 总结 等5个教学环节的实施,达到了较好的教学效果。同时分析了此种教学模式存在的问题与改进 措施 ,以为切实搞好开放实验教学活动提供参考。
关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学
AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design,project discussion,experiment operation,experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While,existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.
Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology
西南科技大学地处四川省绵阳市,是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业,其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科,对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面,较强的实验、实践能力和创造能力。因此,笔者在优化理论教学的同时,也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学,强化实验与实践能力的训练,培养学生的动手能力,激励学生学习兴趣和创新精神,提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验,且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设,实验方法刻板,学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发,限制了创造性思维的发展,不能充分调动学生的积极性和能动性。因此,生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来,西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入,大大改善了本科生实验条件。2010年,生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机,根据实际情况,申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”,得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中,不仅考虑了实验室软、硬条件的改善,同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。
1课程简介
《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课,主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分,在课程的教学过程中,动物细胞工程的实验周期相对稍短一些,同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些,因此,在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。
2教学形式
教学共分为5部分内容,包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。
2.1实验方案设计
笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中,发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理,在课程结束时,安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立,该设计既是理论课程的一个结课报告,也是本实验的一个实验指导。为节省材料,将学生分成几个大组,每个大组8个人,然后每个大组再分成4个小组,每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠,每个小组的学生根据自己的兴趣,可自由选择目的细胞,包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞,便于同学之间的相互交流和学习,同时也节约了材料。
该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案,包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中,要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项,这就要求学生认真思考自己所需要的材料,因为每组学生所做的细胞不同,采用的培养及纯化方法也不相同,所需要的材料也不相同,包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管,甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性,而不再像以前一样由老师准备好所有器材,自己只需要按照老师指定的步骤,将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。
2.2方案讨论
方案设计好以后,教师进行修改,主要指出一些原则上的错误,让学生进行改进,然后进行交流。挑选一个比较典型的小组,向大家汇报,让同学来指出其设计上的不足,再在老师的指点下,比较自己的方案,这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后,给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像,详细介绍在操作中的注意事项,特别是一些细节问题,让同学们事先有所了解。
2.3实验操作
大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改,经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材,自己进行清洗、包装和灭菌处理,配制所需的试剂,按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中,由于细胞生长的进度不同,同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾,实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式,保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中,要求学生每天来观察细胞生长情况。
2.4实验论文报告
该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告,要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的,由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多,多种方法大多可以使用,学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行,但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细,以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分,要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符,应分析原因,列出改进措施。最后,要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。
2.5实验 总结
课程结束后要对此次实验的情况进行总结,对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节,及操作上的一些不正确的地方,让学生明白自己的不足之处。
3教学效果
此次开放实验教学,总体来说还是取得了较为满意的效果,与以前传统的实验教学方式相比,该教学主要达到了以下目的[3-4]:
3.1真正做到了理论和实践相结合
由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程,在课程讲授过程中,会涉及到许多与实验操作有关的知识,而学生以前并没有相关知识的积累,讲解起来非常空洞。比如,在讲授原代细胞的制备方法中,会包括酶消化法和组织块法2种方法,这2种方法有何优缺点,应怎样根据实际情况进行选用等,这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识,而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。
另外,由于要求学生自己动手设计实验方案,而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上,这就要求学生在实验方案设计的同时,必须理清楚方案设计的理论依据,同时也培养了同学们查阅资料、阅读 文献的能力。
3.2有效培养了学生的动手能力、思维能力,训练了从事科研工作的基本功
由于实验带教老师仅指出实验的名称,提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等,其余由学生通过阅读教材、查阅资料,明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容,并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中,学生始终处于主体位置,教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能,完成整个实验,包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战性,试验结果不是预先知道的,学生必须对实验中出现的异常现象及时分析,并提出相应解决办法,这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的 科学态度,调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作,平时大家都不太重视,而通过实验,就有了切身体会,有的同学在做过滤除菌制备培养基时,由于无菌工作未作好,导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同,也进一步拓宽了学生的知识面,充分挖掘了学生的创造才能,促进学生科学素质的提高,培养学生的综合能力。
实验结束后要求学生按照 论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说,撰写论文是一件遥不可及的事情,现在他们具有了论文的素材,就可以模仿科技论文的写作要求去完成,使学生获得了撰写科研论文的训练,掌握了从事科研工作的基本功。
3.3加强了老师和学生之间的交流,增进了师生感情
由于学生频繁出入实验室,与老师接触的时间增多,师生之间可广泛的进行交流,可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。
3.4培养了责任心和科学态度,提高了兴趣,增强了自信心
实验分小组,做到任务到人,每个人对自己培养的细胞都爱护有加,这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同,同学之间是用自己的劳动成果做比较,都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验,获到了很好的结果,会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气,但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上,在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外,由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行,增进了同学的团结、互助、协调的精神。
3.5提高了师资队伍水平和实验教学质量
开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的 发展水平,涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响,对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用,这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路,是培养学生创新能力的必备条件。
4存在的问题与改进措施
4.1实验室配套设施不完善
由于实验人数剧增、延续时间较长,仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作,所以,大部分操作都在超净台上进行,这样就造成对超净台需求的矛盾。而且,因为同学们大多是新手,操作时非常小心、谨慎,这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验,设备流动速度慢,同学们等待时间较长。另外,由于学生人数多,人流量大,导致无菌室有名无实,也由此使一些同学的实验材料被污染。
4.2增加了教师的实际工作量
设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备,缓解实验室设备紧张的压力,在一个规定的时间段,采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验,同学们无论中午、晚上,只要有时间就可以到实验室做实验,由于学生以前没有受过这样的训练,教师必须随时在场给学生提供帮助,这就要求教师做出更多的奉献。另外,由于学生采用了各种各样的材料,教课老师需要查阅大量的资料,自己做一些预备实验,这样才能更好地指导学生。
4.3加大了实验费用开支
实验要求学生自己准备实验材料和试剂,这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料,从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致,虽然老师在审阅设计方案时,取消了一些耗费较大的项目,但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料,也造成了实验开支的大大增加。
5结语
与课堂理论教学相比,实验教学更有利于培养学生的创新能力,实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所,是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事,综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。
6 参考文献
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初中生物小论文范文1:树干为什么是圆的 在观察大自然的过程中我偶然发现,树干的形态都近似圆的——空圆锥状。树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题,我进行了更深入的观察、分析研究。 在辅导老师的帮助下,我查阅了有关资料,了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担,虽然木本植物的茎会逐年加粗,但是在一定时间范围内,茎的木纤维数量是一定的,也就是树木茎的横截面面积一定。接着,我们围绕树干横截面面积一定,假设树干横截面长成不同形状,设计试验,探索树干呈圆锥状的原因和优点。 经过实验,我们发现:(1)横截面积和长度一定时,三棱柱状物体纵向支持力最大,横向承受力最小;圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体,但横向承受力最大;(2)等质量不同形状的树干,矮个圆锥体形树干承受风力最大;(3)风是一种自然现象,影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干,重心低,加上庞大根系和大地连在一起,重心降得更低,稳度更大;(4)树干横截面呈圆形,可以减少损伤,具有更强的机械强度,能经受住风的袭击。同时,受风力的影响,树干各处的弯曲程度相似,不管风力来自哪个方向,树干承受的阻力大小相似,树干不易受到破坏。 以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示:(1)横截面呈三角形的柱状物体,具有最大纵向支持力,其形态可用于建筑方面,例如角钢等;(2)横截面是圆形的圆状物体,具有最大的横向承受力,类似形态的建筑材料随处可见,如电视塔、电线杆等。 在我的观察、试验和分析过程中,逐渐解释、揭示了树干呈圆锥状的奥秘,增长了知识,把学到的知识联系实际加以应用,既巩固了学到的知识,又提高了学习的兴趣,还初步学会了科学观察和分析方法。范文2:醋对花卉有什么影响醋是生活中常用的调味品,花卉则能净化生态环境,并美化我们的生活。 你是否想到过,醋和花卉有什么关系呢?我们怀着好奇心,开展了这个课题的探究。据富有种花经验的人告诉我们,对盆栽花卉施些醋溶液,可改善盆花的生长,增加花朵,而且花艳叶茂。这一点我们在实验中很快就证实了。 浓度不同的醋溶液,对花卉有不同的影响吗?这是我们第二阶段的实验。我们选取长势相同的满天星、报春花、月亮花各四盆,分为四组,每组(三盆)各有三种花卉,分别编号、贴上标签。同时,我们取食用白醋配制成1%(pH值为2~3)、0.01%(pH值≈4)、0.0001%(pH值≈6)三种浓度不同的溶液,每天分别给三组盆花固定喷洒一种醋液,第四组盆花洒不含醋的清水。每五天观察记录花卉的生长情况。 这项实验的结果是:喷洒低浓度醋液(pH值≈6)对这几种花卉没有明显影响;喷洒中等浓度醋液(pH值≈4)的花卉明显长得比其他几组好,花苞多,开花期提前,而且花色较浓艳,花期也延长了;喷洒pH值2-3的高浓度醋液后,反而使花朵过早凋萎。 通过这次实验,我们可以告诉你:种花时适当喷洒一些醋液,可使花卉长得更好。不过要掌握好醋液的浓度,醋酸过浓则会伤害花卉。 烟,抽烟有害健康,但大家明明知道,却还有有这么多人抽烟呢?有人抽烟觉得有几分帅气,有人是为了消愁.看见别人抽烟那种陶醉 的样子啊!最近我也心情不好!也抽烟啊!好象抽烟能消除我的伤感,少一分惆怅.但我发现自己更伤感了啊!不但没有消去我的伤感,反而进一部恶化啊!朋友,为了自己的身体,为了关心你的人,请不要抽烟啊! 吸烟的害处很多,它不但吞噬吸咽者的健康和生命,还会污染空气,危害他人。 一 、 肺部疾病:香烟燃烧时释放38种有毒化学物质,其中有害成份主要有焦油、一氧化碳、尼古丁、二恶英和刺激性烟雾等。焦油对口腔、喉部、气管、肺部均有损害。烟草烟雾中的焦油沉积在肺部绒毛上,破坏了绒毛的功能,使痰增加,使支气管发生慢性病变,气管炎、肺气肿、肺心病肺癌便会产生。据统计吸咽的人60岁以后患肺部疾病的比例为74%,而不吸烟的人60岁以后患肺部疾病的比例仅为4%,这是一个触目惊心的数字。 二 、心血管疾病:香烟中的一氧化碳使血液中的氧气含量减少,造成相关的高血压等疾病。吸烟使冠状动脉血管收缩,使供备量减少或阻塞,造成心肌梗塞。吸烟可肾上腺素增加,引起心跳加快,心脏负荷加重,影响血液循环而导致心脑血管疾病、糖尿病、猝死综合症,呼吸功能下降、中风等共20多种疾病. 三、 吸烟致癌:研究发现,吸烟是产生自由基最快最多的方式,每吸一口烟至少会产生10万个自由基,从而导致癌症和许多慢性病。最近,英国牛津提德克里夫医院对3.5万名吸烟者进行长达50年的研究得出了结论,结果显示,肺癌、胃癌、胰腺癌、膀胱癌、肝癌、口腔癌、鼻窦癌等到11种癌症与吸烟“显著相关”。为什么吸烟的人容易感冒,是因为人体的淋巴细胞活性降低,导致癌症。鉴于吸烟致烟致癌的三大因素,戒烟要越早越好。 四、 吸烟还会导致骨质疏松,更年期提早来临。吸烟可使男性丧失性功能和生育功能。孕妇吸烟可导致胎儿早产及体重不足,流产机率增高。吸烟使牙齿变黄容易口臭。吸烟害人害已,被动吸烟的人受到危害是吸烟人的五倍。为了你和家人的健康,不让自已成为烟的奴隶,应尽早戒烟。 五、 吸烟对智力的危害。吸烟可使人的注意力受到影响。有人认为,吸烟可以提神,消除疲劳、触发灵感,这都是毫无科学道理的。实验证明,吸烟严重影响人的智力,记忆力,从而降低工作和学习的效率。 吸烟有百害而无一利,中国53%的儿童被动吸烟,危害更大,容易患肺炎,支气管炎,重症哮喘和其它疾病。如果目前吸烟的情况持续下去,儿童的智力发育、吸烟的家庭,个人将会付出极大的代价。校园节能环保论文:节能与环境保护论文(提示:100字的话刚够写论据啊!) 地球的环境变化让我们想起了什么?地球日,是人类对地球母亲的忏悔日。让我们想一想,人类过度地消耗资源和污染环境,已经给地球造成了怎样的灾难; 让我们想一想,我们每个人在这样的灾难中负有怎样不可推卸的责任。当脆弱的生态难以维系,人类的消费将如何持续;当地球患了绝症,人类又能生存多久? 地球日,也是人类自身的拯救日。人类既是环境灾难的制造者,也是环境灾难的受害者,更是环境灾难的治理者。我们每个人都可以通过选择绿色的生活方式来参与环保:节约资源,减少污染;绿色消费,环保选购;重复使用,多次利用;垃圾分类,循环回收;救助物种,保护自然。 绿色生活是新世纪的信息,它引导着企业界去发展绿色技术和清洁生产;绿色生活是新世纪的要求,它鼓励政治家去承担人类可持续发展的责任;绿色生活是新世纪的时尚,它体现着一个人的文明与素养,也标志着一个民族的素质和力量。 中国,正以历史上最脆弱的生态系统,承受着历史上最多的人口和最大的发展压力。爱国的人们,让我们首先爱护这个民族赖以生存的根基,让我们从一点一滴的环保行为做起。
这是姐初一时的日记节选,替你重编了一哈。 为了观察小鱼尾鳍内血液的流动情况,我特意到鱼市买回两条尾鳍色素少俗称玻璃鱼的小鱼。回家后我马上把以前用过的小鱼缸翻出来并且刷干净,然后轻轻将小鱼顺水倒进透明的天蓝鱼缸里。 起先,这两条小鱼很不安定,一直在鱼缸里横冲直撞,大概是由于换了个新环境不适应吧。过了一会儿,小鱼们总算是平静下来了。我透过玻璃看到他们是那么美丽:水晶般通透的身体,小巧的鱼头两侧分别镶嵌着一颗明亮的骨碌碌直转的眼睛,从腮部倒胃根都闪着迷人的蓝绿色的银光,而尾巴却是淡红色的。我猜想这种小鱼的尾巴之所以是红色的可能是因为有血管。 良久,我觉得是时候给小鱼开饭了,就用牙签挑了几条线虫播进鱼缸。可是小鱼没有吃,“也许他们还不饿,也许有人看着他们时他们不敢吃”,我想了想,把鱼缸放在窗台上便去写作业。 晚上六点多,我又去看小鱼,令我出乎意料的是小鱼竟没有吃掉那几条线虫。怎么会这样呢?我冥思苦想,后来觉得小鱼不吃是由于那几条线虫太长太粗了。所以我找出一条又短又细的线虫,用牙签送到小鱼嘴边,果然,小鱼一吸就把虫子吃进肚子里了。谁知小鱼竟然又把虫子吐了出来!难道不是这个原因,而是小鱼根本吃不了线虫?我越来越着急,怕小鱼挨饿,就用我用肉眼能看清的最小的面包屑喂小鱼,小鱼尝了尝又吐了出来。看样子他们是真饿了。我更加着急,最后稀里糊涂地把一条线虫切成很小很小的段儿喂鱼,不料刚好歪打正着,小鱼吃了!我不停地喂他们,直到他们看到牙签上的虫子便扭头游走。 小鱼啊小鱼,你们千万不能有个三长两短呐!(希望能帮到你)
草履虫 草履虫是一种身体很小,圆筒形的原生动物,它只有一个细胞构成,是单细胞动物,雌雄同体。最常见的是尾草履虫。体长只有180—280微米。它和变形虫的寿命最短,以小时来计算,寿命时间为一昼夜左右。因为它身体形状从平面角度看上去像一只倒放的草鞋底而叫做草履虫 草履虫 paramecium 草履虫草履虫全身由一个细胞组成,体内有一对成型的细胞核,即营养核(大核)和生殖核(小核),进行分裂生殖时,小核分裂成新的大核和小核,旧的大核退化消失,故称其为真核生物。其身体表面包着一层表膜,除了维持草履虫的体型外,还负责内外气体交换,吸收水里的氧气,排出二氧化碳。膜上密密地长着近万根纤毛,靠纤毛的划动在水中旋转运动。它身体的一侧有一条凹入的小沟,叫“口沟”,相当于草履虫的“嘴巴”。口沟内的密长的纤毛摆动时,能把水里的细菌和有机碎屑作为食物摆进口沟,再进入草履虫体内,供其慢慢消化吸收。残渣由一个叫肛门点的小孔排出。 草履虫的生殖方式是分裂生殖。细胞器及功能 草履虫细胞器的功能分工如下: 口沟:取食 据估计,一只草履虫每小时大约能形成60个食物泡,每个食物泡中大约含有30个细菌,因此,一只草履虫每天大约能吞食43000个细菌,它对污水有一定的净化作用。 表膜:氧的摄入,二氧化碳的排出都通过表膜 大核:营养代谢 小核:生殖作用 食物泡:食物泡是草履虫进行胞吞作用产生的,进入细胞后将与初级溶酶体融合形成次级溶酶体。 伸缩泡及收集管:收集代谢废物和多余的水,并排出体外 胞肛:排出不能消化的食物残渣 纤毛:辅助运动,草履虫靠纤毛的摆动在水中旋转前进 注意:草履虫中没有线粒体,叶绿体,中心体以及细胞壁。[编辑本段]生态环境中的作用 草履虫属于动物界中最原始、最低等的原生动物。它喜欢生活在有机物含量较多的稻田、水沟或水不大流动的池塘中,以细菌和单细胞藻类为食。据估计,一只草履虫每小时大约能形成60个食物泡,每个食物泡中大约含有30个细菌,因此,一只草履虫每天大约能吞食43200个细菌,它对污水有一定的净化作用。草履虫的种类 草履虫的分类:草履虫属于纤毛纲,膜口目,草履虫科。世界上已经报导过的草履虫有22种 草履虫结构我国常见种至少有下述几种。 1.大草履虫 又叫尾草履虫,长180—280微米,后端圆锥形,锥顶角度约45至60度。两个伸缩泡均有收集管。有小核一个,致密型,椭圆形。生活在有机质较多的死水或缓流中。 2.双小核草履虫 长80-170微米,形似尾草履虫,但后部较前部更宽,后端锥形,顶角近90度。有伸缩泡两个,收集管较短。有两个小核,很小,泡型。生活环境和尾草履虫相同。 3.多小核草履虫 长180—310微米,形似尾草履虫,有时有三个伸缩泡。小核泡型,有3—12个。生活环境和尾草履虫相同。 4.绿草履虫 体长80—150微米。细胞质内有绿藻共生,在见光处培养后通体呈绿色。小核一个,致密型。生活在清水池塘。养殖与纯化养殖 草履虫是鱼幼苗生长必需的一种饵料。但其不易被发现,也很难捕捉,因此为补充其不足,应当人工饲养。其方法是: 取干稻草切成小段,直接浸泡于水中或煮后浸泡,用稻草浸出液作培养液。然后将浸过的稻草与水放进玻璃容器内,水占2/3以上,置于光照充足的地方。再到腐殖质丰富的地方去取种源,那里的水质应比捞红虫的坑塘水质清。舀回一桶水,取部分水体装入无色透明的小瓶内,对阳光细心观察,可见有白色小点悬浮于水中。如果看不见小白点,应用力搅动桶水,再取中央部位的水装入小瓶,对准光线看有无小白点。如见有小白点悬浮水中飘忽不定,可将此水倒如培养液中。将温度控制在22℃~28℃之间,1个星期后便可发现有草履虫的幼体了。喂其煮熟的牛肉汁,大约0.5小时后分裂。纯化 取普通多孔水浴锅一只,在锅内安装一只暖棒(恒温加热器,温度范围16~32℃),加水、通电、调温至25℃;同时安放50ml、1000ml烧杯各一只,内盛自来水2/3左右。将野外采集的草履虫液在水浴锅中放置一周左右,取上层含有草履虫的澄清液数滴移入50mL小烧杯内培养。一周后,小烧杯内水面与杯壁相接处,就会有较多的草履虫,用细滴管沿杯壁取数滴移入1000ml烧杯中培养。经过1~5次转移培养,就能获得较纯的草履虫,即使有少量其他原生动物,也会被迅速繁殖起来的草履虫种群所抑制。若大量需用草履虫,可在塑料桶内安装暖棒调温至25℃,从上述培养液中取数滴于桶中培养,2周后即能繁殖出大量草履虫。 草履虫观察的注意事项 在显微镜下观察,最好在载玻片上放适量的棉花纤维,这样可以避免草履虫乱动。生活环境 喜生活在有机物丰富的池塘、水沟、洼地等。大多数草履虫是吞噬式营养,但绿草履虫是例外,体内含共生绿藻,这种绿藻可利用动物体排泄的含氮废物作为无机盐的来源,通过植物式光合作用制造有机物生存。
篇二:观察动物作文 全身黑色,有六只细小的脚,这是蚂蚁的外形。 一天,我的饼干不小心掉到了地上,我灵机一动:“可以用它来喂蚂蚁”,于是我拿看饼干来到了室外,发现地上正好有一只蚂蚁在爬来爬去,就把饼干放了下去,在放下去的时候,饼干碎成了两片,那只蚂蚁马上就发现了,它自己先试着搬,无奈对它而言,饼干实在是一个庞然大物,没办法,它只好放弃,匆匆离去,不一会儿,我发现在它回去的路上一下子出现了几十只蚂蚁,它们浩浩荡荡向放饼干的地方进攻,大家你拖我拉,抬起饼干就往来时的方向一毫米一毫米的移,要到达它们的洞穴,必须经过一个“隧道”,那可不是一件容易的事,“隧道”口太小,它们虽是费了九牛二虎之力,还是没法进去,但是它们不气馁,一直齐心协力,没有一只蚂蚁临阵脱逃,最后,通过将饼干化整为零,它们终于将饼干全部搬入了洞穴内。看着它们的不停忙碌的样子,我的兴趣越来越浓,最后,我把打死的蚊子、苍蝇,吃剩的饼干都放在一起,发现越来越多的蚂蚁源源不断地向这堆“食物”赶来,食物上的蚂蚁越聚越多……,最后,地上的食物被蚂蚁搬得一点不剩,连饼干屑也难看到。同时,我还发现了一个秘密,蚂蚁搬东西也不是死拼的,碰到困难它们也会想办法,改变策略,而在搬运的过程中,它们始终团结一致,持之以恒,不会有一只蚂蚁会当逃兵,而最后它们也一定能成功。 这就是蚂蚁—可爱的小精灵。 篇三:观察动物作文 我从小到大都是没有改变过对小动物们的喜爱。我喜欢小兔、小狗、小猫等一些小动物。有一次我想和小猫玩耍,差点儿被抓伤手呢!这些小动物中,数我最喜欢小兔了。 那时,我还小,真想要一只可爱的小白兔啊!梦寐以求的这一天终于到来了,我央求妈妈在泾县给我买一只小白兔,没想到妈妈同意了,当时的我高兴的都跳了起来。第二天,妈妈买了一只雪一样白的兔子回来了,我让妈妈把笼子放下后,用手伸进兔笼里摸着兔子雪一样的绒毛,兔子地绒毛是多么的柔软啊!当天夜里,听见妈妈说明天小姨要来我家做客,真想炫耀一下自己的小白兔呢!到了第三天的中午,小姨来到了我家,我连忙连笼带兔的拎了出来,小姨父说:“这真可爱。”于是,小姨父在妈妈洗过的青菜里拿了一片菜叶放进兔笼里,小白兔一见就把它吃了。这时,我正想到说:“小白兔吃了沾水的菜叶就会死的,但现在已经太迟了”到了晚上,我的心里有些不安,每隔十几分钟看看小白兔。早晨,爸爸大声说:“小白兔不动了。”我和妈妈走了过去,把笼子打开,拎着不能动弹的小白兔放在了外面,我焦急地对妈妈说:“这该怎么办?是不是生病了?”妈妈在抽屉里拿出一袋感冒药,倒进杯子里,用开水冲服给小白兔,但小白兔的嘴巴始终不张开,没办法,我央求妈妈去找兽医,过了一会儿,妈妈回来了,他说:“兽医不在家,当我摸在小白兔的身上时,身体已经冻僵了。小白兔,希望你在天堂过得更快乐。
激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用》 摘要激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图象分析仪器,现已广泛应用于荧光定量测量、共焦图象分析、三维图象重建、活细胞动力学参数监测和胞间通讯研究等方面。其性能为普遍光学显微镜质的飞跃,是电子显微镜的一个补充。本文以美国Meridian公司的ACASULTIMA312为例简要介绍了激光扫描共聚显微镜系统的结构,功能和生物学应用前景。 关键词; 激光;共聚焦显微镜;粘附细胞分析与筛选(ACAS) TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplications ChenYaowen,LinJielong,LaiXiaoying,MeiPinchao (ShantouUni.Med.College,CentralLab,ShantouGuangdong515031) AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument,whichisdevelopedinthelastdecade.Nowitiswidelyappliedinsuchfieldsasfluorescentquantitativemeasurement,conpocalimageandlyusis,3-Dreconstruction,Kineticsignalmonitioringoflivingcell,cellcellcommunicationresearches,etc.Inthispaper,ACSAULTIMA312(MeridianCo,USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy,itsfunetionsandbiologicalapplications. KeywordsLaserConfocalMicroscopyAdherentCellAnalysisandsorting(ACSA) 激光扫描共聚焦显微镜(LaserscanningConfocalMicroscopy,简称LSCM)是近代生物医学图象仪器的最重要发展之一,它是在荧光显微镜成象的基础上加装激光扫描装置,使用紫外光或可见光激发荧光探针,利用计算机进行图象处理,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图象,以及在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值、膜电位等生理信号及细胞形态的变化。已广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域[1、2、3],对生物样品进行定性、定量、定时和定位研究具有很大的优越性,为这些领域新一代强有力的研究工具。 创建于1983年的美国Meridian公司,在90年代推出的“激光扫描共聚焦显微镜”这一项具有划时代的义意的高科技产品,曾获得美国“政府新产品奖”和两次“高科技领先技术奖”,它能达到每秒120幅画面的高速扫描激光共聚焦观察,可提供实时,真彩色的激光共聚焦原色图象。我院最近引起的ACASuLTIMA312是Meridian公司最新的高科技产品,为同类仪器中档次最高、功能最全的精密仪器。现以该仪器为例介绍激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用。 1、激光扫描共聚焦显微镜成像原理及组成 有关共聚焦显微镜的某些技术原理,早在1957年就已提出,二十年后由Brandengoff在高数值孔径透镜装置上改装成功具有高清晰度的共聚焦显微镜[5],1985年WijnaendtsVanResandt发表了第一篇有关激光扫描共聚焦显微镜在生物学中应用的文章,到了1987年,才发展成现在通常意义上的第一代激光扫描共聚焦显微镜。 激光扫描共聚焦显微镜成像原理如图1所示,激光器发出的激光束经过扩束透镜和光束整形镜,变成一束直径较大的平行光束,长通分色反射镜使光束偏转90度,经过物镜会聚在物镜的焦点上,样品中的荧光物质在激光的激发下发射沿各个方向的荧光,一部分荧光经过物镜、长通分色反射镜、聚焦透镜、会聚在聚焦物镜的焦点处,再通过焦点处的针孔,由检测器接收。 从图1中可以看出,只有在物镜的焦平面上发出的荧光才够到达检测器,其它位置发出的光均不能过针孔。由于物镜和会聚透镜的焦点在同一光轴上,因而称这种方式成像的显微镜为共聚焦显微镜为共聚显微镜。在成像过程中针孔起着关键作用,针孔直径的大小不仅决定是以共聚焦扫描方式成像还是以普遍学显微镜扫描方式成像,而且对图像的对比度和分辨率有重要的影响。 ACASULTIMa312采用快速镜扫描或台阶扫描对样品逐点扫描成像,由于样品中不同的扫描点始终在物镜和会聚透镜的光轴上,因而它以相同的信噪比扫描整个样品,扫描精度达0.1μm,扫描面积最大的为10cm×8cm,当激光逐点扫描样品时,针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,并将之转化为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚聚焦图像。一个微动步进马达控制栽物台的升降,使焦平面依次位于标本的不同层面上,可以逐层获得标本相应的光学横断面的图像。这称为“光学切片”。再利用计算机的图像处理及三维重建软件。可以得到高清晰度来表现标本的外形剖面,十分灵活、直观地进行形态学观察。 2、激光扫描共聚焦显微镜硬件和软件系统 2.1ACASULTIMa312硬件及参数指标 激光光源:氩离子激光(50mW的紫外光、999mW的可见光),能同时/顺序/分别输出紫外光和可见光,激发波长为351-364nm;488nm;514nm。 计算机系统:80586/133MHzPCI/80MBRAM/2000MBSCSI硬盘/150MBBernoulli盘驱动器/17’’大屏幕显示器。 共聚焦系统:计算机自动控制光路准调节;计算机控制孔径校准;计算机调节孔径大小;自动Z轴调节(最小0.1μm)。 光学探测系统:3个测窗式PMT采集荧光;1个CCD系统;12位的高速A/D转换器。 图像分辨率:图像大小1535×1535;像素最小距离:0.1μm;灰度为4096级。 扫描方式:快速镜扫描DualScan台阶扫描;扫描精度0.1μm;扫描面积最大为10cm×8cm;扫描平面:XY和XZ和独特点、线、面扫描。2.2激光扫描共聚焦显微镜软件系统 ACASULTIMa312系统采用独特设计的软件将激光细胞仪与先进的计算机技术结合,产生快速、高效、灵活的操作系统,完备的数据采集、分析与管理功能。基于生物医学研究有如下的软件。 ImageAnalyze—对于单色、比色和三色标记的二维荧光图像的定量分析,可产生透射光图像重叠,同时AutoImage可多个区域的自动扫描和荧光定量,以及相同区域的时间顺序扫描。 RatioAnalysis和Kinetics—测定细胞内的离子变化,可有点扫描、线扫描及图像扫描三种测定形式,以监测各种速率的生物反应。 Cell–CellCommunicationandFRAP-相邻细胞的FRAP分析。该软件首先用可光淬灭特异的细胞荧光,然后在多个时间点扫描,此扫描可对单一区域或细胞的多个选择区域,可产生透射光图像并与其它图像重叠。 CellList—储存被选择细胞的位置,即可自动对较大样品进行扫描,又可产生较小样品特异部位的网络位置表,以进行自动的测量、筛选和重复测定。 CellSorting—ACAS具备如下四种分选方式: AblationSort:预选定义一个荧光阈值,然后对特定细胞杀伤。②CookieCutterSort在用户定义的中心点四周切割Cookies。③QuickSort:对已定义的细胞表列,用Ablation或CookieCutter作分选。④ManualSort:直接使用鼠标控制载物台位置及激光脉冲,并杀灭和分选细胞,进行细胞显微外科,染色体切割和光隐阱等操作。 ConfocalImaging—共聚焦分析,可实现Z轴定量,三维立体图像分析(包括SFP模拟荧光处理法,DP深度投影法和SP文体投影法),以及视点移动动画。 3激光扫描共聚焦显微镜在细胞生物学中的应用 3.1定量荧光测量 ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体,线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定,还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外,还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定,这种定量可以准确监测抗原表达,细胞结合和杀伤及定量的形态学特性,以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。 3.2定量共聚焦图像分析 借助于ACAS激光共焦系统,可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片,从而得到各层面的信息,三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化,如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等,亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。 3.3三维重组分析生物结构 ACAS使用SFP进行三维图像重组,SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像,并可从任意角度观察,也可以借助改变照明角度来突出其特征,产生更生动逼真的三维效果。 3.4动态荧光测定 Ca2+、pH及其它细胞内离子测定,利用ACAS能迅速对样品的点,线或二维图像扫描,测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率,使用诸如Indo-1、BCECF、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率,能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应,以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。 3.5荧光光漂白恢复(FRAP)--活细胞的动力学参数 荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域,从而造成该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度,并由此而揭示细胞结构及相关的机制。 3.6胞间通讯研究 动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯,测量由细胞缝隙连接介导的分子转移,研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用,以及胞内Ca2+,PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。 3.7细胞膜流动性测定 ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后,其发射光极性依赖于荧光分子的旋转,而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性,因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点,温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。 3.8笼锁—解笼锁测定 许多重要的生活物质都有其笼锁化合物,在处于笼锁状态时,其功能被封闭,而一旦被特异波长的瞬间光照射后,光活化解笼锁,使其恢复原有活性和功能,在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间,从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。 3.9粘附细胞分选 ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器,它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法:(1)Coolie-CutterTM法,它是Meidian公司专利技术,首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上,然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状,而非选择细胞则因在八角形之外而被去除,该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞,即使百万分之一机率的也非常理想。(2)激光消除法,该方法亦基于细胞形态及荧光特性,用高能量激光自动杀灭不需要的细胞,留下完整活细胞亚群继续培养,此方法特别适于对数量较多细胞的选择。 3.10细胞激光显微外科及光陷阱技术 借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用,借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构,该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。 4、结语 激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器,与传统的光学显微镜相比,大大地提高了分辨率,能得到真正具有三维清晰度的原色图象。并可探测某些低对比度或弱荧光样品,通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+、pH值,Na1+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标[9],对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本,不会对标本造成物理化学特性的破坏,更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃,是电子显微镜的一个补充,现已广泛用于荧光定量测量,共焦图像分析,三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面,在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。
动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位。下面是我为大家整理的动物细胞工程论文,供大家参考。
摘 要 动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位,本文就如何提高学生对本门课程的学习兴趣作一探讨,以为动物细胞工程这门课程的教学改革提供参考。
关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
Interesting Teaching of Animal Cell Engineering
XU Yipeng
(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory,
College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018)
Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline, animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course, in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.
Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching
细胞工程是指按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程,是理论与实践相结合的典范,在现代生命科学的研究中,细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台,代表着现代生物工程最新的发展前沿,在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用,在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分,主要内容包括:细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革,笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。
1 合理定位课程,让学生充分认识到本课程的重要性
我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设,学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习,这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程,其教学目的也必然有别于必修课程。因此,教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理,而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造,让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程,而是一门理论和实践结合非常强的课程,是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为,在教授此课程时,需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心,联系现代生物技术产业,使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和 方法 及其应用。
2 上好第一节课,吸引学生眼球
上好第一节课,也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分,大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来,但是却不能引起学生的兴趣,笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时,笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座,以激起学生的兴趣。
3 紧跟时代步伐,更新教学内容
目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、__勇版《细胞工程》(高等 教育 出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等,笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多,但生物技术发展日新月异,教材的更新速度根本无法赶上,因此,必须及时查阅相关文献或信息,传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。
4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识
单纯理论的讲课效果,或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好,因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识,这样一来,学生课上的专注度明显提高,收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时,笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目,其中就有不少抗体制备技术,这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时,引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件,让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时,引入广州“代孕事件”。
5 合理利用多媒体技术
动物细胞工程是一门综合性很高的课程,传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用,通过多媒体技术,我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息,甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时,可以发散学生思维,不但可以补充书本内容,也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时,可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时,可引入《人兽杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时,可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息,可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口,也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来,多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用,否则就主次不分,学生把握不住重点,效果就会适得其反。
6 在讨论中实践实验
笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验,实验内容为细胞培养的基本过程,基本为验证性实验,但这并不妨碍学生对知识的学习,这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前,笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等,让学生思考视频中实验人员的操作规范问题,让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中,引导学生对比实验前后结果,得出自己的结论,比如在做细胞培养基过滤实验时,教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况,判断污染微生物的类型,从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。
7 结语
动物细胞工程是一门综合性非常强的课程,唯有调动其学习的兴趣,学生才有学习积极性,才有可能得到好的教学效果。通过这两三年的兴趣教学法,笔者所教授的动物细胞工程深受学生喜爱,学生有时更简称笔者为“细胞老师”。当然,对于动物细胞工程课程,除了兴趣教学法外应当还有 其它 教学方法 与之相辅相成,共同达到良好的教学效果。
摘要对生物工程专业的动物细胞工程实验进行了开放式实验教学模式探讨,通过实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文 报告 、实验 总结 等5个教学环节的实施,达到了较好的教学效果。同时分析了此种教学模式存在的问题与改进 措施 ,以为切实搞好开放实验教学活动提供参考。
关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学
AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design,project discussion,experiment operation,experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While,existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.
Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology
西南科技大学地处四川省绵阳市,是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业,其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科,对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面,较强的实验、实践能力和创造能力。因此,笔者在优化理论教学的同时,也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学,强化实验与实践能力的训练,培养学生的动手能力,激励学生学习兴趣和创新精神,提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验,且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设,实验方法刻板,学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发,限制了创造性思维的发展,不能充分调动学生的积极性和能动性。因此,生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来,西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入,大大改善了本科生实验条件。2010年,生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机,根据实际情况,申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”,得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中,不仅考虑了实验室软、硬条件的改善,同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。
1课程简介
《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课,主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分,在课程的教学过程中,动物细胞工程的实验周期相对稍短一些,同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些,因此,在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。
2教学形式
教学共分为5部分内容,包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。
2.1实验方案设计
笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中,发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理,在课程结束时,安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立,该设计既是理论课程的一个结课报告,也是本实验的一个实验指导。为节省材料,将学生分成几个大组,每个大组8个人,然后每个大组再分成4个小组,每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠,每个小组的学生根据自己的兴趣,可自由选择目的细胞,包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞,便于同学之间的相互交流和学习,同时也节约了材料。
该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案,包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中,要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项,这就要求学生认真思考自己所需要的材料,因为每组学生所做的细胞不同,采用的培养及纯化方法也不相同,所需要的材料也不相同,包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管,甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性,而不再像以前一样由老师准备好所有器材,自己只需要按照老师指定的步骤,将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。
2.2方案讨论
方案设计好以后,教师进行修改,主要指出一些原则上的错误,让学生进行改进,然后进行交流。挑选一个比较典型的小组,向大家汇报,让同学来指出其设计上的不足,再在老师的指点下,比较自己的方案,这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后,给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像,详细介绍在操作中的注意事项,特别是一些细节问题,让同学们事先有所了解。
2.3实验操作
大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改,经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材,自己进行清洗、包装和灭菌处理,配制所需的试剂,按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中,由于细胞生长的进度不同,同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾,实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式,保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中,要求学生每天来观察细胞生长情况。
2.4实验论文报告
该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告,要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的,由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多,多种方法大多可以使用,学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行,但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细,以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分,要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符,应分析原因,列出改进措施。最后,要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。
2.5实验 总结
课程结束后要对此次实验的情况进行总结,对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节,及操作上的一些不正确的地方,让学生明白自己的不足之处。
3教学效果
此次开放实验教学,总体来说还是取得了较为满意的效果,与以前传统的实验教学方式相比,该教学主要达到了以下目的[3-4]:
3.1真正做到了理论和实践相结合
由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程,在课程讲授过程中,会涉及到许多与实验操作有关的知识,而学生以前并没有相关知识的积累,讲解起来非常空洞。比如,在讲授原代细胞的制备方法中,会包括酶消化法和组织块法2种方法,这2种方法有何优缺点,应怎样根据实际情况进行选用等,这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识,而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。
另外,由于要求学生自己动手设计实验方案,而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上,这就要求学生在实验方案设计的同时,必须理清楚方案设计的理论依据,同时也培养了同学们查阅资料、阅读 文献的能力。
3.2有效培养了学生的动手能力、思维能力,训练了从事科研工作的基本功
由于实验带教老师仅指出实验的名称,提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等,其余由学生通过阅读教材、查阅资料,明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容,并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中,学生始终处于主体位置,教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能,完成整个实验,包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战性,试验结果不是预先知道的,学生必须对实验中出现的异常现象及时分析,并提出相应解决办法,这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的 科学态度,调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作,平时大家都不太重视,而通过实验,就有了切身体会,有的同学在做过滤除菌制备培养基时,由于无菌工作未作好,导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同,也进一步拓宽了学生的知识面,充分挖掘了学生的创造才能,促进学生科学素质的提高,培养学生的综合能力。
实验结束后要求学生按照 论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说,撰写论文是一件遥不可及的事情,现在他们具有了论文的素材,就可以模仿科技论文的写作要求去完成,使学生获得了撰写科研论文的训练,掌握了从事科研工作的基本功。
3.3加强了老师和学生之间的交流,增进了师生感情
由于学生频繁出入实验室,与老师接触的时间增多,师生之间可广泛的进行交流,可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。
3.4培养了责任心和科学态度,提高了兴趣,增强了自信心
实验分小组,做到任务到人,每个人对自己培养的细胞都爱护有加,这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同,同学之间是用自己的劳动成果做比较,都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验,获到了很好的结果,会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气,但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上,在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外,由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行,增进了同学的团结、互助、协调的精神。
3.5提高了师资队伍水平和实验教学质量
开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的 发展水平,涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响,对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用,这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路,是培养学生创新能力的必备条件。
4存在的问题与改进措施
4.1实验室配套设施不完善
由于实验人数剧增、延续时间较长,仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作,所以,大部分操作都在超净台上进行,这样就造成对超净台需求的矛盾。而且,因为同学们大多是新手,操作时非常小心、谨慎,这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验,设备流动速度慢,同学们等待时间较长。另外,由于学生人数多,人流量大,导致无菌室有名无实,也由此使一些同学的实验材料被污染。
4.2增加了教师的实际工作量
设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备,缓解实验室设备紧张的压力,在一个规定的时间段,采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验,同学们无论中午、晚上,只要有时间就可以到实验室做实验,由于学生以前没有受过这样的训练,教师必须随时在场给学生提供帮助,这就要求教师做出更多的奉献。另外,由于学生采用了各种各样的材料,教课老师需要查阅大量的资料,自己做一些预备实验,这样才能更好地指导学生。
4.3加大了实验费用开支
实验要求学生自己准备实验材料和试剂,这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料,从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致,虽然老师在审阅设计方案时,取消了一些耗费较大的项目,但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料,也造成了实验开支的大大增加。
5结语
与课堂理论教学相比,实验教学更有利于培养学生的创新能力,实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所,是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事,综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。
6 参考文献
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这是我自己写的生物多样性论文,交选修课作业的。我理解你的心情,可这样搞不好,最好自己写。提要:外来物种入侵被认为是世界范围内对生物多样性的一个巨大威胁,现已成为一个全球化的问题,其危害已随人类的认识水平和估算能力的提高而日益彰显。本文介绍了物种入侵的概念,列举了其危害,讨论了控制物种入侵的一种方法:引入天敌是否是治理物种入侵的最佳方法。 我国亟需对现有的关于外来物种入侵的法律、法规体系进行全面清理,借鉴国际上的先进经验,完善现有的外来入侵物种管理和控制体系,尽快制定出科学有效的《防止外来物种入侵法》和《入侵物种管理法》,为我国防止外来生物入侵,保护生物多样性和生态环境提供法理依据和制度保障。一、物种入侵的概念及过程。按照世界自然保护同盟(IUCN)的定义,所谓外来物种,是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外(即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在)的物种、亚种或以下的分类单元,包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。 外来入侵物种则是指从自然分布区通过有意或无意的人类活动而被引入,在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力,并给当地的生态系统或景观造成明显损害或影响的物种。从新石器时代起农民就不断地移植植物物种、动物物种。17世纪以来,旅行的人们加强了这种混杂,有时结果是好的,但更经常是带来灾难性后果。 随着交通方式的进步、国际贸易和旅游业的发展,外来物种入侵的概率大大增加。一个地域的某物种比过去更经常地被有意或无意地携带或转移到另一个地域,并在缺乏天敌等制约因素的新环境下繁殖、扩散, 进而对当地生态环境、社会经济和人身健康产生难以估量的影响,如众所周知的水葫芦、松材线虫等。随着全球化进程中国际间经贸交流和人员往来的日益频繁,外来物种扩散的规模和速度均超过以往,给人类造成的危害日益加剧。外来物种入侵的方式主要包括以下两种:一是有意引进,包括用于养殖、种植、花卉等目的的引种,用于生物防治、绿化、水土保持、环境保护等目的的引进;二是无意引进,包括随航空、陆路、水路运输工具和压舱水的引入,随进出口货物和包装材料的引入,旅客无意引入等。那么,外来物种究竟是怎样成功“入侵”我国的呢?在国家环境保护总局南京环境科学研究所的组织协调下,中国自2001年12月开始在全国展开了历史上首次外来入侵物种调查。经过近两年的努力,最近终于摸清了外来入侵物种的底数,本次调查共查明外来入侵物种283种。调查结果显示,在283种外来入侵物种中,39.6%是属于有意引进造成的,49.3%是属无意引进造成的,自然入侵(指物种随风媒、虫媒和鸟媒等媒介自然传播)的仅占3.1%。而在外来入侵的植物中,有一半左右是作为有用植物引进的。 可见,人们对外来入侵物种认识滞后是造成外来物种入侵的最大因素,很多单位和个人对外来物种可能导致的生态和环境后果缺乏足够的认识,对外来物种的引进方面存在很大的盲目性和急功近利的倾向。有些地方和部门,盲目认为外来植物比本地植物好,因此在工作中不注意发掘本地的优良品种,而热衷于从国外引种,极大地增加了外来物种入侵的风险。可以说,“人祸”(人为原因)是外来有害生物入侵的“帮凶”,外来物种入侵问题首先是一个人为的问题。而外来物种通过各种途径到达某一生态系统,并不是一进入新的生态系统就能形成入侵,而是在一定条件下实现从“移民”到“侵略者”的转变。外来入侵种的入侵是一个复杂的生态过程,这个过程通常可分为四个阶段: 1.侵入:指是生物离开原生存的生态系统到达一个新境; 2.定居:是指生物到达入侵地后,经当地生态条件的驯化,能够生长、发育并进行了繁殖,至少完成了一个世代; 3.适应:是指入侵生物已繁殖了几代,由于入侵时间短,个体基数少,因而种群增长不快,但每一代对新环境的适应能力都有所增强; 4.扩散:是指入侵生物已基本适应生活于新的生态系统,种群已经发展到一定数量,具有合理的年龄结构和性比,并具有快速增长和扩散的能力,当地又缺乏控制该物种种群数量的生态调节机制,该物种就大肆转播蔓延,形成生态“暴发”,并导致生态和经济危害。 但并不是每个物种的入侵都必须完成这四个阶段,如豚草和三裂叶豚草的入侵某一地区并成为优势种群,大约经历三个阶段:第一是入侵阶段,通常呈单株散生或是成小丛;第二是定居阶段,通常呈小斑块或呈大斑块分布,许多干扰生境还没有被占据;第三是稳定阶段,通常呈大群分布,几乎占据了当地所有适于豚草类生长的干扰生境。 二、物种入侵的危害外来物种的危害极大,一般说来,有以下几点:1. 直接减少当地物种数量。2. 间接减少依赖于当地物种生存的物种数量。3. 改变当地生态系统和景观。4. 对火灾和虫害的抵抗能力降低。5. 土壤保持和营养改善能力下降。6. 水分保持和水质提高能力下降。7. 生物多样性保护能力下降。 据了解,世界许多国家因外来物种入侵造成的经济损失都很惊人,美国每年损失1500亿美元,印度每年损失1300亿美元,南非损失800亿美元。 IUCN 2003年2月5日发表的研究报告估计,目前,外来入侵物种给各国造成的经济损失每年超过4000亿美元。IUCN还指出:当前,外来生物入侵是导致原生物种衰竭、生物多样性减少的重要原因。中国首次外来入侵物种调查的结果表明,外来入侵物种已对中国生物多样性和生态环境造成了严重破坏,一些物种在某些地方已经达到难以控制的程度。据中国农业部最新的统计显示,目前已经至少有380种植物、40种动物、23种微生物正“全面”入侵我国,外来入侵物种每年对中国国民经济有关行业造成直接经济损失共计198.59亿元。专家们根据间接经济损失评估模型计算的结果表明,外来入侵物种对我国生态系统、物种多样性及遗传资源造成的间接经济损失每年为1000.17亿元,两项相加,外来入侵物种对中国造成的总经济损失为每年1198.76亿元,为国内生产总值的1.36%。 入侵物种给我国带来的更大灾难是对生态环境的破坏。能够成功入侵的外来物种,往往具有先天的竞争优势,一旦在新的滋生地摆脱了人类的控制和天敌的制约,就会出现爆发性的疯长,排挤本土物种,形成单一优势种群,最终导致滋生地物种多样性、生物遗传资源多样性丧失。生物入侵经典案例:1859年,当澳大利亚的一个农夫为了打猎而从外国弄来十几只兔子后,一场可怕的生态灾难爆发了。兔子是出了名的快速繁殖者,一只雌兔一年可以产25只兔仔。而且这些野兔发现自己来到了天堂:澳大利亚没有鹰、狐狸这些天敌,与兔子处于同一种小生态 的小袋鼠对它们也没有竞争能力,因此兔子数量剧增。这些野生的兔子吃牧草,啃小麦,剥食树皮草根,所到之处麦苗牧草荡然无存。它们还到处打洞,破坏水源,使良田变荒漠,一些小岛甚至发生了水土流失。当地的农业和畜牧业遭受巨大损失,并使当地有袋类由于食物缺乏而受危。人们筑围墙、打猎、捕捉、放毒等等,办法用尽,而兔灾仍然无法消除。1950年,人们尝试一种控制野兔的新方法。一种能杀死的兔子的病,即粘液瘤病(兔的一种病毒性传染病枣译注),被引入澳大利亚。科学家先将该病传染给蚊子,然后经蚊子再传染给兔子。但是针对兔子的细菌战被证明只是使不断恶化的状况得到暂时缓解,一小部分兔子对这种病毒具有天然的免疫能力,它们在侥幸逃生后又快速繁殖起来。整个20世纪中期,澳大利亚的灭兔行动从未停止过。克氏原螯虾(procambius clarkii),也就是我们平时吃的小龙虾,我们在垂涎其美味的同时恐怕从没想过他是一种危害极大的入侵种。我国20世纪30~40年代从日本引进,日本于更早时期从美国引种,主要用作食物和宠物。如今在中国分布范围日渐扩大,在我国南方特别是长江流域的诸省市都能见到。螯虾能给堤坝造成危害是由其喜欢穴居的生活习性决定的,它的前端长有一对钳子般的螯足,打洞的速度很快,范围也较大。由于它们经常生活在江、河、水库、池塘和水田等的岸边,因此对于堤坝的危害可能比白蚁的危害更大。它们的洞通常深度1-5米,直径6-12厘米,有垂直洞,也有水平洞,有时洞洞相连,在大堤背水面数十米以内经常发现。这些虾洞往往与管涌形成有关,对堤防危害极大:在1998年长江特大洪灾中,防汛人员在长江荆江大堤章化段巡堤查险发现清水漏洞,开挖处理时在堤身挖出大量螯虾;鄂州长江干堤燕矶段也发现10多起螯虾危害大堤的情况,武汉市汉阳区汉江大堤上黄金口段的一处约100平方米的池塘边就曾发现了37个虾洞,经及时用砂石料填埋,才消除了隐患。它们能在临时性水体中生存,且食性广泛,建立种群的速度极快,易于扩散。对当地鱼类、甲壳类、水生植物极具威胁,破坏当地食物链;因其取食根系而直接对作物(尤其是水稻等水生、半水生作物)和天然植被有灾害性破坏;螯虾食性很杂,对鱼苗发花和1龄鱼种培育有一定程度的影响,并危害人工繁育的幼蚌。由于克氏原螯虾适应性强,抗逆能力强,食性广泛,种群增殖速度快,目前对克氏原螯虾尚无有效的防治方法。近年来,入侵中国的外来生物呈现传入数量增多、传入频率加快、蔓延范围扩大、发生危害加剧,每年因此而造成的经济和生态损失高达数千亿元,潜在危害更是难以估量。 四、治理措施中国是世界上遭受生物入侵危害最严重的国家之一,入侵种多、危害严重。目前广泛采取引进新物种的“天敌替代法”有可能是“引狼驱虎”,我国应立足本土生物多样性优势,寻找对付入侵的“本土卫士”。 中科院植物研究所副研究员高贤明博士认为造成生物入侵危机的主要原因就是各地盲目引进各种外来物种,同时在生物入侵的治理中,为追求“立竿见影”的短期效果,各地未经过任何科学的论证和必要的试验,就普遍采取从国外引进天敌和替代物种的“以夷治夷”方式,殊不知这样的做法导致新的生物入侵危险性极高。 近来科学家在四川、云南、贵州等地已发现众多能排挤、抵御外来生物入侵的本土物种,这使中国的生物入侵治理有了新的“转机”。参与中科院“重要外来物种的入侵生态学效应及管理技术研究”项目的专家最近重点对四川省攀枝花市仁和区进行了初步调查,发现在与被称为植物界“食人鱼”的紫茎泽兰生存竞争中最终可以占优势的本土植物有100多种。目前他们正在对这些植物进一步筛选,并在良种选育、采种园建设、栽培技术、管护措施等方面进行深入研究。另外,我国应尽快制定《防止外来物种入侵法》和《入侵物种管理法》,而且由于外来入侵物种的影响面极大,我国应成立包括农业、林业、环保、海洋、贸易、检疫、卫生、国防、司法、教育、科研等国家主管部门在内的统一管理协调委员会,从国家利益的高度全面管理外来入侵物种。立法时的核心问题是加强和完善对外来物种引入的评估和审批制度,并应充分考虑到入侵种传入的各个环节,针对每一传入途径制定相应的法制管理对策。具体应当包括如下方面:第一、建立完善的外来物种入侵风险评估体系。作为国家与地方管理部门早期预警和决策的依据,外来物种入侵风险评估体系的建立势在必行。需要进行风险评估的方面主要有:健康风险、对经济生产的威胁、对当地野生生物和生物多样性的威胁,以及引起环境破坏或导致生态系统生态效益损失的风险等。 应当在立法中明确规定,凡从国外引入,或者从国内跨生态系统引入时,都需要办理申请和经过评估。在充分的科学研究和信息收集整理的基础上,制定我国外来入侵物种的管理名录及评估方法,将其作为法律附件,为司法实践提供科学参考。法律本身可以长期稳定不变,但这些附件应该是动态的,需要根据科学研究的结果更新。第二、建立外来入侵物种早期预警、监测和快速反应体系。首先,我国建立外来入侵物种早期预警体系应包括建立国家和省级水平的早期预警工作体系。早期预警单位应该进行野外调查,验证所收到的报告与物种鉴定的结果,以及做出是否需要加强监测的建议。而且在监测的管理方面,应大力加强有关信息系统的建设,并建立起相应的入侵物种数据库和物种鉴定专家数据库。立法应当明确规定建立定期(年度)普查制度。地方与中央则应分别建立相应的定期报告与公告制度,以便及时汇总信息以发布国家生态安全预警名录,制止外来物种的入侵和蔓延。另外,我国亟需建立专门的入侵物种快速反应体系。国家环保总局在构建该体系中应发挥积极作用,充分结合各部门已有的和拟建的快速反应机制,使之形成全过程的监督管理体系,实现协调统一和信息共享。第三,建立完备的预防措施、野外释放试验、清除、控制体系。预防措施首先要通过立法建立双许可证制度,即从国外引进物种时,均要求有出口国和引进国两个许可证明,从而控制潜在风险物种的进口、出口和转移。另外应当改革现有防范机制,并加强海关执法,强化海关对于物种的非法转移及物种转移的许可文件的检查。 由于外来入侵种常常有停滞期,所以在允许大面积扩大释放之前必须进行一个试验,即在被控制的和可恢复的条件下进行野外释放试验。如果外来物种产生不良影响,即应迅速制定清除计划。此类计划极易引起更严重的生态破坏,所以必须十分周密,针对不同的情况采用不同的方法,并确保清除方法有效、无污染,而且不能危害人类和本地动植物。清除计划必须确保有足够的立法和机构组织保障,还包括清除后必要的生态系统恢复措施。 但是实际生活中,彻底清除有害生物和物种常常很难,这时只能使用控制计划,将入侵物种控制在可以管理、引起灾害尽量小的状态。控制计划当然也应当通过立法给予保障。第四、关于责任和费用承担问题 按照“谁受益、谁补偿,谁破坏、谁恢复”的原则,建立完备的生态效益补偿制度[8]。法律应明确规定引入者所必须承担的相应的清除和经济赔偿责任,其中包括进行危险性评估、实验、监测和治理的义务。同时国家行政主管部门通过立法对引种不当的责任机构或人员,予以经济处罚。责任人应向受害者支付补偿费,或受害者可以依法申请国家赔偿。由于外来物种入侵所造成的经济损失往往极为严重,而预防、清除或控制此种危害,维护现有的生物安全所需要的费用,更是责任人难以承受的天文数字,所以应建立风险分担机制,规定进口单位需要购买责任保险,以将经济风险转移给商业保险公司或社会保险机构。当然,国家和地方政府也必须将控制外来物种入侵种作为生态保护的措施之一纳入财政预算,建立相应的基金。最后,立法中应明确规定鼓励使用当地物种,外来物种仅在安全和必要的前提下,才能考虑是否引入。 参考文献:《人民网-环保频道》,《新华网》 ,解 焱. 外来物种入侵、危害及我国的对策研究 高勇 阎彩娥 .中国外来生物入侵调查 环保总局:外来入侵物种每年造成经济损失逾千亿外来物种入侵的危害
鲨鱼皮肤-泳衣 一件泳衣,在悉尼奥运会上改变了世界泳坛的格局。几乎大半金牌得主都穿上一种特殊的泳衣———连体鲨鱼装。这种鲨鱼装仿造了海中霸王鲨鱼的皮肤结构,泳衣上设计了一些粗糙的齿状凸起,能有效地引导水流,并收紧身体,避免皮肤和肌肉的颤动。 此后,仿生泳衣越仿越精。第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点,加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料,可使人在水中受到的阻力减少4%。此外,还增加了两个附件,附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松;附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。 海蜇-水母耳 每当风暴来临前,最古老的腔肠生物海蜇仿佛能未卜先知,早早就离岸游向大海避灾。原来,海蜇有个“顺风耳”,其“耳”(细柄上的小球)中有小小的听石,上面布满神经感受器,能听到风暴产生时发出的次声波(由空气和波浪摩擦而产生,频率为8赫兹-13赫兹,传播比风暴、波浪的速度快)。 模拟海蜇感受次声波的器官,科技人员设计出一种“水母耳”仪器,可提前15小时左右预报风暴。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上,喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹-13赫兹的次声波时,旋转自动停止,喇叭所指示的方向,就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。 仿生成果走向产业 京沪两地科学界级别最高的“香山科学会议”和“东方科技论坛”最近联合就仿生学召开学术研讨会,此举在科学界引起不小震动:为何给予仿生学如此高规格? 缘自国际科研和高新技术产业的竞争态势。越来越多的科学家认识到:模仿自然更有无限的潜力和机会,更有可能提升原始创新的能力。 人类进化只有500万年的历史,而生命进化已经历了约35亿年。大自然的奥秘不胜枚举。每当我们发现一种生物奥秘,就有可能成为我们一种新的设计可能性,也可能带给我们新的生存方式,仿生思维就是在大自然中寻找解决问题的方程式。10年前,许多国家就开始通过仿生学,提升科技创新活力和产业能级。在美国,有一项长期研究计划与仿生科技紧密相关,其优先发展的先进制造、先进材料和先进军事装备等,不少是从模拟与仿真入手;德国研究与技术部已就“21世纪的技术”为题,从仿生学出发,在电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、材料、生物传感器等领域投入了相当大的财力和人力;英国、日本、俄罗斯以及韩国等国都有相应的仿生科技和仿生产业中长期计划,在先进制造、材料、生物技术、高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。 仿生成果已不断涌现,并开始从基础研究发展到商业化竞争阶段。中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员杜家纬介绍,这些仿生学成果应用于经济、军事和人类卫生事业后,在全球经济中所创造的份额会越来越大。如德国轮胎设计专家根据跑行中的猫前爪垫的功能和蜘蛛网的柔顺结构及其稳定性,设计出一种AMC垫型轮胎,其表面的柔软性和硬性网状结构设计,具有较大的抓地性和运行精度,增加了轮胎与地面的摩擦力,使刹车距离从现在的19米缩短为9米,大大提高了安全性。这种轮胎已完成了实地试验,一旦投产,对世界轮胎业产生的冲击可想而知。又如,德国米勒公司新设计的一款洗衣机内桶表面结构仿造蜂巢和龟背壳形状,所洗的衣服非常干净,但洗涤过程却非常柔顺,不伤衣料。据统计,我国每年洗衣机更新量为500万台,有关专家已经担忧,一旦这种仿生洗衣机进入市场,将大大挤压我国的洗衣机市场。 将仿生研究纳入国家战略 机器人、纳米自洁涂料、生物农药……仿生科研在本市和全国其它城市的不少领域已有开展,但始终难以形成规模产业,缘于仿生学缺乏系统的研究规划和研究体系,因此源头创新性研究还远远不够。为此有关专家认为,科研主管部门、科技界和产业界都应转变观念和视角,从模仿国外转变为模仿自然,向大自然汲取科技创新的灵感。 据了解,我国当前优先发展的高技术产业化重点领域共有141个方面,其中将近有30个领域与仿生学相关。例如:光传输系统,生物医学材料及体内植入物和人造器官,生物反应器及分离技术与成套设备,医药新剂型,新型医用精密诊断及治疗仪器,新型材料-纳米材料,膜工程技术,子午线轮胎生产技术及关键设备和原材料,新型传感器,工业机器人及机器人自动化生产线,环境与污染源监测仪器及自动监测系统,高效、安全新农药、兽药及生物防治技术,新型墙体材料等。由此可见,加强仿生科研和仿生成果的转化,将使我国的高新技术产业的质与量都产生飞跃。 杜家纬介绍,21世纪的仿生学,正朝着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展,更多地表现为将生物系统构造和生命活动过程融合到技术创新的设计思想中去。当前仿生结构和力学的研究在国际上受到高度关注,研制微型飞行器,机器昆虫和机器鱼等正形成热潮。在新材料研究方面,世界各国也都将目标放在模仿生物界的结构,如海洋壳类构造、蜘蛛丝、植物表面超微结构、动物角趾皮肤等等。 仿生学是多学科的交叉,需要多学科的专家,尤其是生命科学家和工程技术专家的共同关注与参与。专家呼吁:要将仿生学的发展放在国家重要战略地位加以考虑,把握21世纪国际仿生学的发展方向和前沿,加强原始创新研究,从仿生结构与力学,仿生材料与微纳系统,仿生功能器件及控制,分子仿生,神经和信息科学等五大“仿生科学与技术”系统性基础研究方向,建立复杂生物体系的研究与发现体系。在仿生材料,仿生工艺,仿生机械,仿生功能器件,微纳米仿生技术,仿生传感器,基因仿生工程,组织仿生工程,生物膜仿生工程和人工智能等10个前沿领域,加强仿生研究和产业孕育。
2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。该系统可模拟植物的光合作用,为利用阳光将水分解成氢和氧开辟了一条新途径。此项技术突破有望革新制氢工艺,从而利用太阳光大规模生产清洁的绿色能源——氢气。光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素,在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是赖以生存的关键,而在面临能源和环境瓶颈的今天,这一过程中的能量转换也为人类提供了极其重要的启示。由于自然光谱的吸收率等原因,光合作用在多数植物中效率非常低,通常均低于0.5%。在人工设计的系统中,研发人员借鉴其光反应与电子传递的机制,并提高通量转化的效率,使其适于太阳能的转化利用。事实上,在上述模拟光合作用的研究取得突破前,微生物制氢的已经成为了研究热点。自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌,但其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落,制造氢气也会像制造沼气一样得到大规模应用。模拟光合作用制氢或者微生物制氢过程正是仿生学“向自然学习”的思想典型。20世纪40年代以来,工程技术领域中出现了调节理论,人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比,认识到二者包含自动调节系统。此后,科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来,成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁,奠定了生物与机器在控制与通信方面进行类比的科学理论基础。之后,斯蒂尔提出了仿生学的研究理念。自上个世纪末以来,人们认识到大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构,形态与功能具有无可比拟的优越性,仿生学也因此显示出巨大的生命力。从研究模式上看,仿生学作为模仿生物建造技术装置的科学,是一门新兴的边缘科学,研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和设备,创造新技术。模拟光合作用制氢过程的例子很好地诠释了这一点。在植物的光合作用中,锰参与几种酶系统。由于锰可以在正二价和正四价两种化合价之间转换,所以主要在氧化还原和电子转移中发挥作用。这一思想为斯皮西亚等人的研究提供了启发。他们在确定锰簇是植物利用水、二氧化碳和阳光制造碳水化合物和氧气的中心枢纽后,开发出这种人造锰簇,并利用这些分子的能力将水分解成氢和氧。研究者将一层质子导体――Nafion薄膜覆盖在一个电极上,形成一层仅几微米厚的聚合体膜,这层聚合体膜充当锰簇的载体。锰在正常情况下不溶解于水,但可以和Nafion薄膜小孔中的催化剂结合,形成不易分解的稳定结构,当水到达此催化剂时,在阳光的照射下便发生氧化反应。在能源和环境领域,这一技术显示了仿生技术的巨大应用潜力和价值。初步测试表明,此催化剂连续使用3天之后还有活性,由此分解出来的氢气和氧气可以在燃料电池中结合成水,产生电力供住宅和电动车全天24小时使用,且不排放碳而是排放水。虽然此系统的效率还有待提高,但研究者可以不断地从自然界中学习,使之更为高效,从而使氢这一能效高且没有碳排放的绿色清洁能源为未来社会所用。生物体的电子传递过程在能源仿生技术上的另一重点研究领域是生物发光。生物发光和光合作用都是“电子传递”现象,而从某个角度上看,生物发光可以看作是光合作用的逆反应。光合作用是绿色植物吸取环境中的二氧化碳和水分,在叶绿体中,利用太阳光能合成碳水化合物,同时放出氧气。光能从水分子上释放电子,并把电子加到二氧化碳上,产生碳水化合物,这是一个还原过程。光合作用把光能转变成化学能,而生物发光是电子从荧光素分子上脱下来和氧化合,形成水,产生光。生物发光是将化学能转变成光能。生物光作为冷光源,具有效能高、效率大、不发热、不产生其它辐射、不会燃烧、不产生磁场等特点,对于手术室、实验室、易燃物品库房、矿井以及水下作业等,都是一种安全可靠的理想照明光源。通过模仿发光生物把一种形式的能量转换成另一种形式的能量,制造冷光板使其不需要复杂的电路和电力,就能白天吸收太阳光,晚上再将光能释放。人们先是从发光生物中分离出纯荧光素,后来又分离出荧光酶。现在已能人工合成荧光素,这就使人类模仿生物发光,创造一种新的高效光源——冷光源成为可能。然而,人们对于萤火虫等发光机制的研究仍然有待深入。如果将光合作用和生物发光机制在仿生学框架下同时加以研究,就有可能在能量利用的电子传递现象中取得进展,从而实现能源利用更为巨大的进步。从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力,在能源技术上的应用潜力也极其巨大,有助于破解人们所面临的能源瓶颈问题,同时解决石化能源等所带来的环境问题。
基因与环境——调查探究生物基因是否会因环境而改变基因是在生物体内细胞核中染色体上DNA的片段,控制生物的性状。基因也是上一代给子代留下的遗传物质。转基因技术就是通过科学科技的人工方法改变某一生物的基因,使之的基因发生改变,性状也随之而改变,从而达到改良品种的目的。可以说任何生物所有的状态都与基因有关。所以说,要了解生物首先要了解基因。基因可以通过人工技术发生改变,除此之外,生物的基因是否还会因为环境的改变而变化呢?首先我们从最简单的开始。一、在同一地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,每天浇等量的水,把a盆放在阳光明媚处,b盆放在阴暗处;二、在同一地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,c、d两盆都放在阳光明媚处,每天给c浇大量的水,给d浇小量的水;三、在不同地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,每天浇等量的水,把e、f都放在阳光明媚处;四、挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着用泥土种下绿豆盆H,用水种下绿豆盆I,每天浇等量的水,都放在阳光明媚处;长大后发现,各盆的情况均不相同。所以我们初步认为生物基因会因环境而改变。后来我们又发现一些实例。以人类为例来说,人体内的基因会因为环境而发生改变。在我们的日常生活和工作中,会有许多知道或还不知道的因素,对我们体内数万亿个细胞的代谢产生影响。 这些有害因素可能体细胞的DNA发生作用,导致DNA的破坏,相应的基因的功能发生异常变化,影响到生命的安全和健康,当然细胞内还存在着相当完善的机制能够修复这些损害。但当DNA的破坏程度超过修复机制的修复能力时,就在细胞水平发生了问题,从少量细胞发生问题发展到临床可能表现为疾病并被检出的阶段所经历的时期可能是比较漫长的,在这个过程中,如果借助基因检测技术,那么早期发现某些疾病完全是可能的,这将大大降低医疗费用,大大减少患者的痛苦。其他生物也是如此吗?许多实验表明,确实如此。一项针对多种拟南芥的基因研究表明,环境因素对物种遗传多样性和基因组的影响很大。除了实验室中科学家的“最爱”,世界各地还分布着多种野生拟南芥。它们的生长速度、叶子颜色以及发枝方式都是不同的。在最新的研究中,由德国马普发育生物学研究所Detlef Weigel领导的国际科学家小组,从美洲、非洲和亚洲以及其他极地和亚热带区域搜集了19种拟南芥,并将它们的基因序列(约1.2亿个碱基对)与实验室用拟南芥基因组进行了对比研究,从而确定了相关的遗传差异。所得到的结果令人吃惊:它们遗传差异的广度远远超过了所谓的“改进基因组”。研究人员发现,平均每180个碱基对中就有一个是可变的。同时研究表明,大约4%的实验室用拟南芥基因组要么与野生种类差异很大,要么完全不存在于野生种类的拟南芥中。此外,大约十分之一的野生拟南芥基因是有缺陷的,无法完成正常的功能。新的研究结论为科学家提出了许多新的基础性问题。Weigel表示,“或许并不存在所谓的一个物种的基因组。迄今为止,对个体DNA序列的认识并不能使科学家充分理解一个物种的遗传潜能。”此外,拟南芥基因组的可塑性也令人惊讶。尽管拟南芥的基因组中的基因数量与人类和一些作物相当,但它整个基因组的大小不及后两者的十二分之一。同时,拟南芥基因组中几乎没有重复序列和无关联的“垃圾”序列。进一步研究表明,拟南芥与外界环境相互作用相关(比如抵御病原体和感染)的基因,其可变性大大超过其他功能基因。Weigel认为,这一遗传特性反映出拟南芥对当地生存环境的适应性,正是这些易变基因使得拟南芥能够经受干燥和潮湿,炎热和寒冷,并调节自身的生长季节。还有另一个关于动物基因和环境的事例。美国国家科学院对转基因动物对周边环境造成影响的问题高度重视。美国食物和药品管理局(FDA)要求该委员会专家组列出与动物生物技术相关的科学热点问题。在2002年8月12日公布的报告中,该委员会将转基因动物对自然生态系统环境的影响摆在所有热点问题的首位。一家美国公司(麻萨诸塞州的ABFW公司)生产了一种转基因大马哈鱼。该鱼生长速度非常快,长至成鱼的速度是普通大马哈鱼的三倍。一些科学家和环境组织对该鱼表示出强烈担忧。他们认为,转基因鱼会在与野生大马哈鱼的生存竞争中处于优势,并可能将一些有害的基因带给环境中的其他动物。但这家公司声称已经收集到有关该报告关心的热点问题的一系列资料。“我们将要投放市场的只是不能繁殖的雌性大马哈鱼,并不存在这样的环境问题。”虽然这一事例,没有直接说明,环境对基因的改变,但是转基因会对环境造成危害这一观点也间接说出确切的答案。也就是说生物基因会因环境而改变。基因和环境因素的相互作用基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中,表现该基因性状的个体的百分数称为外显率;在具有特定基因而又表现该一性状的个体中,对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。内在环境指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。外在环境 :① 温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状,对于一般的突变型来说,温度对于基因的作用也有程度不等的影响。如实验一,ab两盆绿豆性状表现不一,我们大之人为是有温度影响;②营养。家兔脂肪的黄色决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素,那么yy纯合体的脂肪也并不呈黄色。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。演化就细胞中DNA的含量来看,一般愈是低等的生物含量愈低,愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲,一般愈是低等的生物愈少,愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。等等。基因最初是一个抽象的符号,后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。这次的调查和探究可以从分说明,生物基因会因环境而改变。另外在给你个参考,希望对你有帮助。生物燃料大有可为_生物论文你认为美国过分依赖进口石油吗?有人认为使用生物燃料的时机如今已经成熟:●最早从今年5月开始,圣路易斯市的公交乘客可以乘坐用柴油和豆油混合燃料驱动的公交汽车。●由于去年的玉米产量很高,以玉米为原料的乙醇生产行业今年打算使乙醇产量达到创纪录的水平。●还有埃德加·莱特利创造的方法。石油一再涨价使这位宾夕法尼亚农民非常烦恼,他开始用一种非常抢手的新式炉子燃料玉米给自家供暖。尽管用粮食作燃料不是新鲜事——鲁道夫·狄塞耳一个世纪之前就以花生油为燃料驱动汽车——但是这种想法突然之间变得非常实用。石油价格越来越高,而粮食价格却非常低,以至于政治家们和众多管理者正在重新考虑这个问题。能够完全燃料的、可再生的生物燃料在欧洲已经得到广泛使用。它可以缓解美国的石油供应,并有助于使美国的农业经济保持稳定。前景亮丽生物燃料甚至没有难闻的气味。用户报告说,以大豆作原料的生物柴油燃烧以后排出的废气有点像炸薯条的味道。专家们说,即使粮食的价格回升,如果美国为了遏制全球变暖而优先发展生物燃料,神巫燃料可能具有光明的前景。自从20世纪70年代人们开始使用汽油混合燃料以来,种植玉米的农民就一直敦促人们更多地使用乙醇作汽油燃料。除了用作牲畜饲料和出口之外,生产生物燃料如今已成为玉米的第三大用途。乙醇生产行业去年用玉米为原料总共生产了16亿加仑乙醇,而且生产规模还在扩大。伊利诺伊州的阿彻—丹尼尔斯—米德兰公司生产的乙醇约占美国总产量德一半,该公司打算把乙醇生产能力再扩大20%。今年最令人惊奇的是生物柴油的问世。实验结果表明,使用豆油和柴油混合燃料同普通柴油的效果一样好(特别寒冷的天气除外),而且比普通柴油干净得多。但是标准的混合燃料——80%柴油和20%豆油——成本太高了。据全国生物柴油委员会说,部分是由于大豆价格低廉,生物柴油的价格已从每加仑4美元降到1.25至2.25美元。这个价格与普通柴油的价格差不多,足以使许多人考虑使用生物柴油。政府补贴政府的补贴也促进了生物燃料的发展。去年11月份,美国农业部决定今后两年每年拿出1.5亿美元补贴乙醇生产厂家,用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策,以便进一步鼓励使用生物柴油。再上述政策的鼓励下,生物柴油的产量剧增——由1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。据估计,仅美国农业部制订的鼓励出事就可使生物柴油产量再提高3650万加仑。这些数目还是无法同每年560亿加仑的柴油产量相比。但是主张生产生物燃料的人士说,如果石油行业像布什政府日前宣布的那样,再2006年之前被迫转产低硫柴油,豆油可能会成为与生物燃料配套使用的主要润滑剂。实际上,润滑剂为粮食提供了另一个由希望的市场。研究人员已经用粮食为原料开发出同样廉价而且更有益于环境的替代品,取代石油产品用作半拖车挂钩、铁轨和链锯的润滑剂。此类项目将有助于给美国长期不振的农业注入资金。据可再生燃料协会说,仅乙醇生产一项每年就能为农民增加45亿美元的收入。
行咯,吃着泡面给你整理
这个写论文~一般是需要你自己在网上找下参考范文的吧~你应该去看下(生物过程、微生物前沿)等等这类的生物类型的期刊~自己去研究研究下吧