公务员期刊网 精选范文 分子生物学论文范文

分子生物学论文精选(九篇)

前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的分子生物学论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。

分子生物学论文

第1篇:分子生物学论文范文

1.1选课学生的分子生物学背景知识:

对选课学生的分子生物学背景知识的调研发现:在选课人群中,90.7%的学生缺乏分子生物学的理论背景知识(31.40%学生没有了解,59.30%的学生了解不多),仅有不足10%的学生对分子生物学理论知识比较了解或进行过系统学习,见表1。这就要求我们在讲解分子生物学技术之前,需要介绍必须具备的分子生物学基本理论知识。大于50%的学生从未接触过分子生物学技术,有过动手操作经验的仅为16.28%。提示我们的实验教学要循序渐进,给学生充分的操作时间与足够的训练。如果能对选课人群在开课前进行初步的调研,根据其分子生物学知识背景分组授课,有望达到更好的教学效果。

1.2课程设计与安排:

我们对学生选修本门课程的动机与预期学习目标进行了调查,结果见表3。研究表明,77%的学生以掌握实验技术作为学习本门课程的主要目标,体现出对于本课程实用性的一致要求。进一步深入分析研究生科研对分子生物学技术的共性需求,对提升本课程的实用性具有重要意义。同时,突出实验的可操作性,增加学生动手机会、提高操作水平也是本课程的改革需要重点考虑的内容。与选课学生的预期目标对应,多数的学生希望增加动手操作的机会,72.09%的学生希望实验准备工作主要由学生完成,15.12%的学生希望全部的实验准备均由学生完成,体现了学生希望掌握分子生物学实验技术全流程的急迫性。对于教学模式,以“科研设计-实施”为核心的教学方式更加受到学生的青睐,80%以上的学生认为比较感兴趣这种授课方式。

2讨论与建议

分子生物学技术已经广泛应用于中医药各个研究领域。掌握分子生物学技术业已成为我校研究生的迫切需求,选修分子生物学实验是其掌握基本实验操作、提高科研素养的重要途径之一。根据本次调查的结果,我们认为分子生物学实验课程可以重点进行以下几方面的改革,以进一步满足研究生学习与科研的需求。

2.1补充基础理论知识:

本校的研究生生源背景多样,但以中医药相关专业为主。在本科阶段接受的训练中,关于分子生物学的基础理论接触相对较少。如果实验课程的教学仅仅讲授实验操作步骤,难以使学生理解实验原理、实验操作步骤的意义,也难以让学生具备科学分析实验结果、改进实验步骤的能力。因此,在实验课教学中,在讲授实验原理、步骤方法等常规内容外,还必须深入浅出介绍实验技术涉及的分子生物学基础理论知识,弥补其原有知识结构的不足。根据学生分子生物学背景知识层次不齐的特点,可以尝试通过课前调研、分班授课提高教学效果。

2.2增加动手操作机会:

由于实验样本和教学课时有限,一方面部分学生只是参观别人做实验,并未亲自动手;另一方面,教师完成了大量的实验准备工作,学生只是参与了“正式”的实验过程。但是,作为研究生应用分子生物学技术独立从事科研活动,实验的准备、实施、数据分析整理的全过程都必须亲自完成。为了提高教学效果,提高研究生动手能力,建议研究生参与分子生物学实验的全过程(包括实验准备及善后),并建议研究生每人可以独立完成1个样品的全程分析。

2.3锻炼科研设计能力:

如果规范的实验操作是获得可靠数据的保障,那么合理的实验设计则是获得有意义科研数据的前提。在实验课教学中渗透科研设计的理念与方法,同样是实验课程教学的重要组成部分。而教师引导下的学生科研选题设计、实验操作方案细化可以作为实验课程教学的重要补充,以锻炼和提高研究生科研设计能力。探索以研究生自主选题为核心的分子生物学实验课程教学模式,将是未来分子生物学实验课程改革的重要方向。

3结语

第2篇:分子生物学论文范文

【关键词】高职 医学检验技术 分子生物学 教学改革

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889(2015)09C-0156-03

分子生物学是从分子水平认识生命本质的一门新兴边缘学科。随着新技术、新理论的不断发展,分子生物学几乎渗透到检验医学的所有领域。其快速发展也给检验医学开辟了新的领域,为学科发展提供了新的机遇。但分子生物学的理论更新得太快,技术种类又繁多,对技术人员的理论素质和实践能力要求高,特别是对高职医学检验技术专业分子生物学的教学提出了非常大的挑战。在国家大力发展职业教育的战略背景下,如何通过机制创新,建立合理、科学的适用于高职医学检验技术专业的分子生物学课程教学体系是本文探讨的重点。本文拟以广西卫生职业技术学院为例进行论述。

一、高职医学检验技术专业分子生物学教学存在的问题

由于分子生物学的专业术语繁多、理论知识抽象难懂、技术专业性强,在以往传统的教学过程中有许多学生对基本概念搞不清、对基础理论很模糊,对技术掌握也不到位,临床实习时根本适应不了临床的分子诊断工作。因此,怎样帮助高职医学检验技术专业学生进一步理解和掌握分子生物学的理论知识是一个难题。

另外,分子生物学技术的种类繁多、发展迅速,而由于种种客观的原因,分子生物学这门课程是安排在医学检验技术专业学生的大一、大二阶段进行授课,课程安排得较早,在这个时期医学检验技术专业的学生基本没有接触专业课,所以对分子生物学这门课很难吃透。而基于有限的理论和实验学时数,要把分子生物学的所有技术详细讲授给学生几乎是不可能办到的。因此,学生在校学习期间,教师如何充分利用学校有限的教学仪器设备和有限的实验课时,培养医学检验技术专业学生的实验技能和动手能力,也是一个难题。

二、高职医学检验技术专业分子生物学教学改革思路

以广西医院临床分子生物学实验室实际操作需求为核心,在现代高职教育“能力本位”的课程理念指导下,充分利用学校现有资源对医学检验技术专业的分子生物学技术理论与实训内容进行设计和改进,精心组织教学实施,构建适合高职医学检验技术专业的分子生物学教学模式。特别是在分子生物学基本实验技能的训练上,既需要提升实践教学和技能训练的效率和效果,也需要充分挖掘教师和学生的科研潜力,提高科研水平。

广西卫生职业技术学院结合医学检验技术专业的具体情况,在2013、2014级检验班中选取2个班做试点。为突出高职教育的职业性和实用性,重新整合理论教学模块,调整教学内容;采用以完成工作任务为主线的职业性、实践性的实训项目。改变传统的讲授式的教学模式,模拟临床基因扩增和分子诊断的情景,构建以“学生”为中心的新型教学模式。在教学过程中通过问题启发引入新理论新技术、案例分析导入实验数据分析、分组讨论及专题讲座学习最新技术等多样化的教学方法,提高教学效果。实践教学上采用示教、开放实验室、实训室练习、岗前分子生物学技术培训、医院见习、病例讨论、综合训练等。改革考核方式,建立一套科学的、多元化的考核评价体系,采取阶段性考核的方式,先考核手工操作,再进行仪器设备操作考核,最后是学科理论考核和综合能力考核,岗位模拟及出勤也在考核计分之内。

三、高职医学检验技术专业分子生物学教学改革具体方案

(一)高职医学检验技术专业分子生物学理论教学改革

1.改选合适的教材,整合优化教学内容,完善教学大纲。选用与高职医学检验技术人才培养相适应的高职高专规划教材。如广西卫生职业技术学院改革前使用吕建新主编的《临床分子生物学检验》,这本教材主要针对本科医学检验专业,对高职高专院校的学生不太适用;改革后选用胡颂恩主编的《分子生物学与检验技术》,这本教材专门针对高职高专院校的医学检验技术专业,更适合该校学生。根据培养目标和教学时数,对教材内容做适当的侧重,强调对基础知识的强化讲解,以及对前沿知识的扩展讲授,即适当介绍分子生物学技术的新进展,以帮助学生对当今科技水平发展进行深入了解。例如,在DNA和RNA的分离纯化过程中向学生强调核酸的特性;在基因扩增时详细讲解PCR反应的原理、条件、过程、特点和注意事项以及引物如何设计等;在检测病毒基因型时介绍核酸分子杂交的原理,顺便导入基因芯片技术和DNA测序技术;将枯燥抽象的理论知识融入一个个生动的临床病例中,由临床问题引出要掌握的理论知识,这样可引起学生求知的欲望,提高理论教学效果。另外,将分子生物学这门课程从第二学期调整到第四学期进行授课,在这个时期医学检验技术专业的学生已经接触了大部分的专业课,对分子生物学这门课会更容易理解。

2.授课方法的多样化。要求知识的融会贯通,讲课方法的灵活运用、教与学的互动等非常重要。在理论知识讲授的过程中,通过问题启发引入新理论新技术、案例分析导入实验结果分析、分组讨论及专题讲座了解最新技术等多样化的教学方法;同时加强病例分析,培养学生建立良好的实验诊断学思维和技术应用的能力。例如,对于基因测序技术、Western-Blot、2-DE等最新分子生物学技术,可以采用专题讲座的方式,结合临床和科研应用对学生进行深入浅出的讲解。并且以交论文的方式要求学生阅读文献和参考资料,不定期安排学生参加院内、市内举办的各种分子生物学新技术讲座,帮助医学检验技术专业学生及时了解最新的分子生物学技术。

3.注重综合素质的培养。在学生掌握一定的理论知识后,帮助学生把理论学习与实践工作有机结合起来,提高学生实习或毕业后在工作中解决临床问题的能力。例如,不但要求学生掌握基因扩增的基本原理和基本操作,更要教会学生如何进行引物的设计,因为设计好引物是PCR成功与否的关键。还要更加深入地介绍临床和科研工作中可能出现PCR的假阳性和假阴性问题,也就是培养学生在实际工作中做好PCR的防污染措施。

(二)高职医学检验技术专业分子生物学实验教学改革

1.强化实验教学改革。从培养应用型人才的要求出发,调整理论和实验比例,加大实验比重。根据检验学科新发展和新要求,强调对基本实验技能的培训。目前临床检验工作已广泛应用各种自动化仪器和试剂盒,应注重培养学生对商品试剂盒的使用和评价以及对各种自动化仪器的参数编程能力,以适应临床检验的工作需要。以血液基因组DNA的提取为例,要求学生在理解核酸分离纯化原理的基础上,掌握核酸提取的操作流程、操作要点,在训练时要求操作标准化、规范化,每做一步都应有实验记录,这样才能够正确分析影响实验结果的各种干扰因素(如表1所示)。

2.配合理论教学开设综合性实验。重新编写实验指导,安排一些综合性实验。制订实验考核方案,充分强化学生的实验操作技能。如将哺乳动物基因组DNA的提取、PCR与琼脂糖凝胶电泳实验整合为一个综合性实验,要求学生自己设计实验方案,列出具体的操作步骤、所需试剂、器材。在老师的引导下,通过小组讨论确定最佳的实验方案(如

(三)高职医学检验技术专业学生实习前的分子生物学技术岗前培训

学生进实习点前在校进行的岗前培训与常规课堂教学既存在联系,也有着差异。例如,分子生物学的理论教学偏重系统性和完整性,而学生实习前的岗前培训则更偏重职业性与实用性。因此,在医学检验技术专业学生进入医院实习前,有必要对他们进行分子生物学技术的岗前培训。例如,岗前培训时我们用真实的病人标本,真实的商品试剂盒和基因扩增仪,模拟建设的临床基因扩增实验室,在训练时更严格要求操作的规范化,每完成一步都有实验记录,严格做好实验室的防污染措施,以让学生完成临床检测任务的实战训练学生的实验技能和解决问题的能力(如表4所示)。

(四)改革考试方法

采取阶段性考核的方式,先考核手工操作,再进行仪器设备操作考核,最后是学科理论考核和综合能力考核,岗位模拟及出勤也在考核计分之内。

(五)加强师资培养

教师必须紧跟学科发展潮流,不断加强自身专业知识的学习,才有可能培养出实践性和创新性的医学检验技术专业人才。因此,必须加快青年教师的培养,采取“请进来、送出去”的方式,邀请临床一线检验人员定期给本科室教师培训,并分期选派青年教师定期到临床实践锻炼,以形成具有先进的教学理念、出色的教学手段和方法,丰富的课程相关临床检验经验的优秀教师队伍。

四、教学改革效果

通过多年的建设,广西卫生职业技术学院医学检验技术专业的仪器、设备已相对完备,拥有了全自动生化分析仪、化学发光分析仪、电泳仪、PCR分析仪、原子吸收分光光度计、酶标仪、高速低温离心机等大型、精密仪器。但从各医院调研发现,该校医学检验技术专业学生在进入临床实验室实习工作后,对实验室的仪器设备比较陌生,实践操作中往往存在很多不规范的动作。该专业以往的教学往往只注重样本的检测过程,而忽略了样本分析的前处理、移液加样器的使用等最基本的手工操作,教改后更加注重样本分析前、样本分析后的细节锻炼,务必使学生每一步的操作都规范化、标准化。通过教师示范性的操作和一对一的指导,由易到难,训练学生认真完成每一项实验操作。教师必须做到“放手不放眼”,对学生持续关注、严格要求,以培养学生良好的实验习惯和严谨的工作作风。同时,教师在申报各级科研课题的过程中,鼓励学生参与,如鼓励他们参与文献的查阅收集、参与采集血样、提取血样DNA等过程。学生通过文献的阅读,巩固了基础理论知识,了解了分子生物学最新的研究进展;通过参与采集血样,锻炼了胆量和动手能力;通过提取血样DNA的实验过程,更加熟悉核酸提取的实验方法。

广西卫生职业技术学院医学检验技术专业在分子生物学理论教学与实验体系改革试运行中,注重发现问题、改正问题,使整个教学改革不断完善,教学运行更加顺畅,不断提高教学质量和科研水平,培养出越来越多理论基础知识扎实、操作技能熟练的医学检验技术专业的高级技能型人才。

【参考文献】

[1]吕建新.分子诊断学在检验医学中的应用前景[J].中华检验医学杂志,2005(2)

[2]谢青,杨广笑.分子生物学创新性实验教学的实践与探索[J].实验室科学,2008(1)

[3]刘卉卉,徐涛.高职院校实验室建设在专业建设中的重要性[J].吉林省经济管理干部学院学报,2010(3)

[4]朱彤,胡明.高职院校实验室管理的研究[J].湖北广播电视大学学报,2010(1)

[5]卢庭婷,李进,陈基强,等.从各医院开展的临床生化检验项目调研结果反思本课程教学的适应性[J].卫生职业教育,2012(15)

第3篇:分子生物学论文范文

【关键词】半导体物理与器件课程;物理学史;定性分析;形象化教学

0 前言

随着半导体技术和集成电路的飞速发展,现代半导体产业已经形成了设计―制造―封装测试的完整产业链,其应用覆盖了电脑、汽车电子、激光器、太阳能电池、光纤通讯、半导体照明及平板显示等各个领域,年销售额超过3000亿美元,已然成为国民经济发展中的重要战略产业[1]。作为掌握半导体技术的一门先导性课程,半导体物理与器件课程旨在研究半导体材料和器件的基本性能和内在机理,是研究集成电路工艺、设计及应用的重要理论基础。该课程理论较为深奥、知识点多、涉及范围广、理论推导复杂、学科性很强,对于学生的数学物理的基础要求较高[2]。而现行的教材特点及传统教学方式大都强调繁琐的理论推导,容易使学生陷入“只见树木,不见森林”的境地,在茫茫的公式海洋中逐步丧失学习兴趣,影响了课程的教学质量。因此迫切需要对这些问题与不足进行改革,优化和整合教学内容。本文从注重物理学史的介绍、理论推导与定性分析相结合、利用形象化教学、注重理论和实践相结合以及培养学生查阅文献能力五个方面,对课程的教学改革进行了若干思考,力求为学生呈现一个条理清晰、理论分析简练、物理图像明确、多方互动的教学过程,逐步培养学生学习半导体物理与器件课程的兴趣,促进教学质量的提高。

1 加强半导体物理学史的介绍

物理学是研究物质的组成及其运动规律的基础科学,是自然科学的基础。而物理学史是研究物理学概念、定律和定理的起源、发展、变化,揭示其发生、发展的原因和规律的一门学科,充分体现了人类认识自然界由简单到复杂、由表面到本质的认知过程,其中包含了大量的方法论和认识论,蕴涵了丰富的科学素质和人文精神。打个比方,在教学中讲物理学理论,会给学生以知识,而讲物理学史,则会给学生带来智慧。牛顿说过:“如果说我比别人看得远一点,那是因为我站在巨人的肩上。”著名的物理学家朗之万也曾指出:“在科学教学中,加入历史的观点是有百利而无一弊的。”因此在半导体物理与器件的教学过程中,适当穿插物理学史的内容,把物理知识的来龙去脉作出历史的叙述,不但能激发学生学习兴趣、活跃课堂气氛,而且还具有以下两方面的作用:首先有助于学生对半导体物理与器件知识点的系统化。记忆一段充满探索者思索与创造、艰辛与执着、悲欢与激情的历史肯定要比一堆单纯、枯燥的公式容易多了。例如,半导体物理的理论基础就是量子力学,而量子力学之所以出现就在于诸多经典物理学无法解释的实验现象。从黑体辐射引出了普朗克的辐射量子化假设、光电效应引出了爱因斯坦的电磁波能量量子化、分立原子光谱的观测到原子模型的建立过程、再到德布罗意物质波理论、薛定谔方程的建立和求解以及能带理论的建立等等,了解了物理学史的发展,就系统地串联了课程的知识点;其次有助于培养学生的科学素养。科学素养与知识相比是更深层次的东西,是对知识本质的理解、内化和激活,它包含科学知识、科学思想、科学态度和科学方法。把知识教育的基本内容同历史发展过程结合起来,让学生了解科学家发现物理概念、物理规律的历史过程,循着科学家的思维方法和探索途径来“发现”物理概念和规律,敢于持怀疑、辩证的态度来看待科学问题,学会运用观察和实验、类比和联想、猜测和试探、分析和综合、佯缪和反正、科学假设等科学方法来研究问题,使自身的科学素养得到提升[3-4]。

2 理论推导与定性分析相结合

半导体物理与器件课程最典型的特点就是公式多,理论推导复杂,通常要求学生具有较高的数学物理基础。但是如果一味地追求理论推导,则容易让学生陷入困境,不知所措。例如在讲解量子隧道效应的时候,通常需要先求解一维无限高方势阱中粒子的薛定谔方程,以获得粒子在势阱中的波函数分布,然后再求解一维有限高方势阱粒子的波函数。这两个步骤涉及了大量的理论计算,尤其是后者的计算更为复杂,完全推导完需要耗费大量的时间和精力,也容易使学生感到反感。实际上,在求解获得一维无限高方势阱中粒子的波函数之后,就可以采用定性的方法去分析有限高势阱中粒子的运动行为。在一维无限高方势阱中,由于假设了边界处势垒能量是无穷大,因此波函数的导数在边界处是不连续的。然而在有限高势阱中,由于边界处的势能是有限值,因此不仅波函数在边界处连续,其导数在边界处也必须连续。可以想象,其波函数在边界处一定是渐变的,势必延伸到势阱外,亦即波函数在势阱外也不为零,说明势阱中的粒子有通过势垒的可能性。按照经典物理的理解,粒子将会百分之百被势垒弹回,而不可能通过势垒,但在量子力学中就完全不同了,一部分粒子将穿透势垒到势阱外,这种现象就称为隧道效应。同样在考虑粒子穿透势阱的概率问题。也可以采用定性分析的方法。例如,粒子的质量、具有的能量、势垒的高度、还有势垒的厚度,它们与穿透概率之间可能的关系是什么。采用类比的方法引导学生进行定性分析,好比一个人要穿越一堵墙壁,如果墙的高度一定,那么弹跳能力好的人,肯定更容易翻墙而过。弹跳能力的好坏可以视为粒子具有的能量大小,因此可以很直观理解,穿透概率和粒子能量的若干次方成正比关系,能量越大,越容易穿越。同样可以举墙壁高低、胖子瘦子翻墙等例子来定性探讨微观粒子的隧穿行为。

3 充分利用形象化教学

为了能够让学生直观理解半导体物理与器件中各种抽象的物理概念、模型,需要采用形象化教学方法。一方面要利用现代多媒体教学手段,制作必要的课件来模拟物理模型以及相关的物理过程。同时要善于利用周围的环境来帮助学生理解物理概念和模型。如教室里规则排列的座位和男女同学,在课程的教学中就非常有用:座位可以抽象成二维的晶体点阵,座位上全部坐男同学是一种情况,座位上全部坐女同学又是另一种情况,虽然物质构成不同了,但是点阵结构相同,很好地诠释了晶体结构等于点阵加基元的概念。利用座位还可以讨论晶向、原子线密度、晶列间距等概念。在讨论电子,空穴导电机制的时候,把坐满人的座位看着满价带,教室最前面一排空着的位置看成空带,人的移动好比电子的移动,这样很容易理解在外电场作用下,价带、空带以及导带的导电行为,同时对于电子激发后产生的空穴及运动行为也提供了更为形象的认识。再比如,利用工科班级女生远比男生少的特点,可以说明少数载流子(女生)和多数载流子(男生)的概念。假设班级有4个女生,40个男生,当有光照产生非平衡载流子时,例如产生5个女生和5个男生,显然非平衡载流子对于少数载流子的影响要远远大于对多数载流子的影响,通过这种形象类比的方式,就能帮助学生很好地理解为什么非平衡载流子都是指非平衡少数载流子的原因。

4 坚持理论与应用相结合

学习半导体物理和器件就是为了在理论知识和实际应用之间架设一座桥梁。在教授理论知识的同时,一定要多举一些应用的实例,这样不仅有利于学生理解理论知识,还可以大大提升学生学习的动力,培养专业兴趣。例如讲完量子隧道效应后,其典型的应用实例就是扫描隧道显微镜(STM)的发明。通过对STM工作原理的分析,并制作动画模拟其金属针尖扫描样品的表面和收集隧道电流的过程,激发学生的兴趣。结合PN结空间电荷区的形成以及光生载流子的知识,讲解太阳能电池的一般工作原理和设计思路,进而拓展到整个光伏产业的发展和当前形势。在电子受激辐射的基础上说明激光的产生和应用。结合能带理论和载流子的产生与复合说明发光二极管(LED)的工作原理,以及LED照明工程的发展和进展。在学习晶体管工作原理的基础上,让学生进一步了解现代集成电路朝纳电子方向发展所遇到的挑战和发展轨迹[5-6]。通过理论和实践应用的高度结合,可以让学生不光看见树木,还看见森林,理解学习半导体物理与器件是为了“学以致用”。

5 培养学生文献调研的能力

教师课堂的授课只是传播知识的一种途径,而大学的教育更重要是要培养学生的自我学习能力。网络是当今科技发展的重要产物,网络上也充满了各种各样的丰富知识,培养学生通过网络进行资料调研对于半导体物理与器件课程的学有裨益。在文献调研的过程中,让学生充分、及时地了解半导体产业发展的相关动态,学会“精读”和“略读”文献,在吸收文献知识的基础上,进一步条理化、规整化课堂所学的内容,甚至有所创新。具体教学过程中,可以针对不同的知识点,安排学生课后进行相应的文献调研和总结,并以PPT的形式做一个简短的文献汇报。让学生与教师互换角色,加强互动,互相促进。

6 结语

《半导体物理与器件》课程的教学改革是顺应半导体技术和产业发展的必然要求,尤其对于工科的学生,更要了解物理问题是从哪里来的,并发展应用到什么地方。在教学的过程中,要避免盲目繁琐的公式推导,避免单一的教学方式,通过引入物理学史、定性分析问题、形象化教学等教学手段促进学生学习的兴趣,提高课程的教学质量。积极推动高等学校人才的培养和学科建设工作。

【参考文献】

[1]施敏.半导体器件物理与工艺.2版[M].苏州:苏州大学出版社,2002.

[2]刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]胡化凯.物理学史二十讲[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2009.

[4]徐克尊,陈向军,陈宏芳.近代物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2008.

第4篇:分子生物学论文范文

困扰笔者的一个问题是生命现象或生物学陈述是否会对物理学定律发生证伪事件,引起物理学理论的修正?无论是证实,还是证伪,理论陈述与观察陈述之间必须存在着可能的演绎关系,而生物学陈述中的一些成分与物理学陈述在演绎关系上的不相关,似乎是当前对生物学自主性认识的根本所在。这种认识基本是这样的:①生命科学具有独立于物理科学(包括化学)的规律或定律;②生命科学的解释框架不同物理科学的演绎解释框架。本文试图对生物学自主性提出一个新的理解,它与物理科学的理论构建密切相关,并由此解决演绎逻辑上相关与否的问题。

1 生物学自主性在以往理论结构上的表现

(1)生物学理论的公理化尝试

生物学具有独特的内容,可建立一个与物理科学并行的演绎体系,这种观念导致了对生物学进行公理化处理的尝试。伍德格尔(j.h.woodger)早在1937年就试图对孟德尔遗传学定律进行公理化处理,但未引起人们的注意、到七十年代,在生物哲学界发生了达尔文进化论是否属于科学理论的争论。在这种背景下,威廉斯(m.b.williams)在1970年给出了关于达尔文进化论的完整公理化模型理论〔1〕,它包括两个初始概念、进化的两个公理、有关适应和选择的五个公理、适应度的操作定义,由这些可推导出达尔文理论的一切概念和关系或定理〔2〕。

威廉斯的体系只是直接从宏观上对进化的原始概念和公理的认定,脱离了微观的遗传学机制。还原论者认为,仅仅将进化论改造为演绎体系是不够的,还应当在物理科学与这个演绎体系之间建立起逻辑演绎关系。因此,鲁斯(m.ruse)建议,群体遗传学应是进化论的演绎基础〔3〕,首先应阐明从群体遗传学到进化论的演绎关系,而公理化处理后的群体遗传学体系,其逻辑公理则是孟德尔遗传定律。然后,再将孟德尔定律作为演绎结果从分子生物学中导出。

在下文的分析中将会看到,分子生物学本身就不是一个纯粹的演绎体系,并且它与经典遗传学之间存在着逻辑蕴涵上的脱节。这是生物学自主性的一种表现,其根源来之于演绎体系的构建之始,即演绎的公理和原始概念直接来之于生命界,从而独立于或自主于以无机界为研究对象和直观经验来源的物理科学。这种构建过程的合理性在于,人类的直观经验有两大类或两个来源,除了无机界之外,还有生命世界的生命现象。人们无法漠视生命这一独立于无机界的现象或实体的存在,因而它们也成为人类直观经验的基础。

(2)分子生物学中的功能性解释

事实上,在诸如分子遗传对经典遗传学的还原,那一部分不能还原的独特内容,以功能预设或目的性预设的形式出现。

对孟德尔遗传学稍加考察,便可发现,它首先直接从遗传现象和数据中设定了一个生命实体即遗传因子(后来称为“基因”),接着给予了这一实体两个承诺:第一,它们既可以彼此分离,又可以再组合;第二,它们自身带有某种生物学性质,这种性质是使生物体显示某种性状的原因。在孟德尔遗传学或以此为基础的公理化体系中,不必给予这两个承诺以解释,因为遗传因子在此是最基本的实体。但是,当分子遗传学从实体上将基因与dna片段相对应,或者说将前者还原为后者,随之而来的则必须从dna分子行为上给予这两个承诺以解释,并且只有演绎的解释,才能达到理论还原的要求。

然而,分子生物学对经典遗传学的所谓还原,只达到了对第一个承诺的还原,可以从dna分子的性质和行为来解释遗传因子或基因的分离与组合。而关键是第二个承诺,无法对此给予从dna分子到遗传性状的上行演绎解释,例如,在将性性状与蛋白质相对应的解释中,dna碱基顺序代表了基因即遗传信息,而遗传信息是从生物学功能角度来定义(而不是从dna分子的性质及行为来定义),涉及到与细胞器和其他生物学成分的关系,涉及到与细胞器和其他生物学成分的关系,涉及到转录、合成、生长、发育等一系列过程,即它是从生命整体角度来定义的。dna分子的行为与性质并没有蕴涵遗传信息的概念,因此,dna决不等于基因。在这里,体现了功能性解释的特点;基因的含义有一部分是从这一实体或dna分子在生命整体中所具有的功能这一方面来定义的。人类直观经验之一的生命现象在此以功能预设的方式参预了理论的构建,所以,生物学在理论上的自主性,并没有由于分子生物学所谓的还原而消失。内格尔(e.nagel)、罗森伯格(a.rosenberg)等人把功能(或目的性)解释看成生物学自主性的依据和根源。

2功能性(目的性)、演绎性和理论构建

由于功能预设的存在,使得生物学解释框架不同于物理科学。那么,在生物学理论中,是否能实现一种从功能解释模式框架向演绎解释框架的模式转换,在消除功能预设的同时,又不破坏分子与生命之间的联系呢?模式的建立与科学理论的构建过程相关,通过其构建过程的分析,对于模式转换问题有着莫大的启示。

演绎性解释框架模式如下:

(1)l1,l2,……,lr

解释性陈述或前提

(2)c1,c2,……,ck

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

(3)e

解释对象

其中,l1……lr是规律般的全称陈述,c1………ck是关于初始条件的特称陈述,e是描述单个事件的特称陈述,也就是对要给予解释的现象的陈述。如果e能够作(1)中的全称陈述和(2)中的初始条件的特称陈述的演绎结果,则它就得到了解释〔4〕。这种解释框架实际上就是要对自然现象寻求一种因果性解释:如果条件c1、c2…ck存在,则必有现象e出现。

一个严密的、完美的科学理论体系必须使用这种解释框架,这已成为一种模式。从物理学到化学,基本上已达到了这种要求。而生命现象的特殊性,如趋目的性,使我们在传统的生物学理论中仍到处采用目的性或功能性解释,特征是以未来的一种既定状态作为当下行为的依据,或以生命现象为整体背景,以组成部分(如分子)对整体所具有的功能作为组成部分的行为依据,因而我们常采用这样的语句:“为了达到某种目的而如何”,或“……具有使达到某种目的功能或作用”。功能的依据不能仅仅从组成部分本身的性质给出,必须依据整体的状态才能得以解释。〔5〕因此,这一框架与人们寻求自然界因果关系的精神不相吻合。

演绎体系的建立,主要在于规律性全称陈述的建立,即定律、原理建立。在这个过程中,解释的对象先是作为经验基础参预了定律的构建,例如,对无机界实体及其性质的认定,依据于宏观的经验现象和数据,然后,回过头来演绎解释其他现象。既使遇到新的观察事实,它与规律性的全称陈述的演绎结果不符甚至相反,也可以通过修正或证伪的途径,或修改、或重建规律性的全称陈述。证伪,也是“解释对象”参预构建“解释前提”的途径之一。由此保证了演绎性解释框架在物理科学中的有效性。

解释对象,将其看成一个集合,其中某些“元素”作为经验基础参预了理论构建,从而内化于解释的前提。这样的解释前提,再去解释其他“元素”时,可能会发生以下三种情况。第一,演绎的结果与新的解释对象相符,从而得以证实和支持;第二,演绎结果与新的解释对象不符,发生证伪,因而要对理论进行修正,新的解释对象就此参预了理论构建;第三,解释前提的演绎结果,与新的解释对象无关,既不证伪,也不证实。

第三种情况对于我们非常重要。在这种情况下,我们需要以此为经验基础,构建新的解释前提。这是物理科学体系中并非存在唯一的解释前提的原因。重要的是,生命现象对于物理科学中的解释前提来说,也正是处于既不证实、也不证伪的境遇。但,第一,它没有参预构建新的解释前提,第二,它也没有作为解释对象:生物大分子行为的结果,只局限于物理、化学领域内,生命的特性似乎游离于分子行为之外。作为解释对象和参预解释前提的构建,二方面具有潜在的统一性,而生命现象以另一种形式出现,即在解释之先作为一个其作用类似于解释前提的目的性或功能性预设。当然,它并不与解释前提等同。事实上,正是由于它的存在,才代表了与演绎框架不同的目的性或功能性解释框架。下图表示出分子生物学理论中同时采用的两种框架之间的关系:

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

┃ 解

┃ 释 ━━━━━━━━ 物 ━━━━━━━━ 释

┃ 前 演绎或因果关系

大 演绎或因果关系

┃ 提

┃ c1

e

c2

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

┃赋予生物学意义

整体的生命现象(目的性或功能预设)

方框内是演绎解释的框架,解释前提c1是指以微观实体为起点构成的物理科学解释前提,它来之于物理科学的理论构建过程;解释对象e是指用物理和化学手段将生物体进行处理后,形成的无机环境背景下所显示出的现象,如dna晶体的x射线衍射图、试管中的化学现象;生物大分子行为c2是指诸如dna、蛋白质等行为过程;目的性或功能性预设来之于对宏观生命现象的认定,它不是作为解释的对象,而是赋予生物大分子行为以生物学意义,赋予dna碱基变化以“变异”的意义,赋予血红蛋白与o2、co2的结合与分离以“呼吸”的意义,即生物大分子的活动或行为都必须指向生命整体,以其为最终目标。在这种框架中,生物大分子的行为只是一种形式或“载体”,负载着生命现象所赋予的意义,这是分子本身并不逻辑地蕴涵着有关生命特征的概念的原因。

人类对于生命现象的直观经验,在此以目的性或功能性预设的形式出现,这提示我们,生命现象要融于物理科学的演绎体系,其本身要参预物理科学的解释前提的构建,从而使其从这种预设的形式转换为某种内化于解释前提中的成分。

我们从化学还原为物理学的历程中受到一种虚幻的鼓舞,从而忙于将生命还原为已有的物理科学定律,这是一种狭隘的还原主义。化学现象之所以可以成为物理学解释前提的演绎结果,是因为物理学的解释前提不仅仅属于物理学,而是二门学科共同享有。

量子化学的诞生与发展,是化学从理论上成为物理学演绎体系的一部分的标志。这一度使人相信在生物学中也可以发生类似事件。但是,从理论构建历史中可以发现,生物学与化学,二者在同物理学的“亲缘”关系上存在着巨大差异。用来作为化学现象的解释前提的微观物理学同化学本身有着极深的渊源关系。只要罗列一下原子结构、量子力学的形成历史就足以说明这一点。

早期化学

原子论

元素论

量子化学 ──

元素周期律─电子运动理论

原子结构论─ 量子力学 ───

①道尔顿所创立的原子论,首先是化学理论,为近代化学奠定了理论基础,其动机则是期望用经典力学的观念来解释化学;

②元素及原子一开始是化学研究的对象,也是一个化学概念,以后成为物理学研究的对象;元素周期律是化学体系中举足轻重的理论;

③原子论、元素周期律导致了原子结构理论的诞生,以及成为电子运动理论诞生的契机;

④玻尔创立量子理论的基础是原子结构模型、氢光谱及巴尔末公式;而量子力学首先对分子最成功的解释正是对氢分子的说明,因而诞生了最子化学;

⑤量子力学、电子运动理论是量子化学的理论基础。

因此,用来演绎解释化学的那部分物理学理论,首先是从化学走出来的,微观物理学便“天生”具有了解释化学的胎记。这种历史性的构建过程,保证了它们的概念、命题、现象之间存在着天然的逻辑蕴涵关系和证伪、修正关系。

对于生物学来说,只需指出下面一点就足够了;物理学、化学的理论构没有采纳生命界的任何生命现象的特征,或者说生命现象没有参预物理学、化学的理论构建。至少在系统理论、耗散结构理论或自组织理论建立之前是这样的。

3广义还原与生物学自主性的新含义

在狭隘的还原主义看来,仅从无机界现象中构建起来的理论诸如实体的性质、行为、运动规律等,相对于生命世界来说,无可怀疑地有着先天的真理性,是永恒的基石,对它的证伪、修正或完备性的补充,只能在对无机界的研究中进行,而生物学、生命现象只能动地等待着解释和还原。针对于此,我们应持有一种广义的还原主义,将物理学理论或演绎的解释前提体系看成一个对生物学、生命现象开放的理论体系。系统理论的奠基人贝塔朗菲、控制论的创立者维纳无不受到生命现象的启迪。正如贝塔朗菲所建议:考虑到有机体具有整体性,会发育、变异、生长,为了描述它们,我们必须运用调节、控制、竞争这些传统自然科学(主要指物理学、化学)没有的新概念。〔6〕另一个著名事例是耗散结构理论诞生于热力学理论对于生命自组织性的不完备性。

生命界的各种现象中,是否存在着对现有物理学、化学定律证伪的事件,是否能象黑体辐射现象对经典物理学进行证伪从而赋予基本粒子以一种全新的行为和性质,到现在为止还不得而知。现在的情况是生命现象对正统的物理学既不证实也不证伪,而系统理论、耗散结构论、超循环论等新兴学科,正在吸收生命现象的特征,并与正统物理学相联系。

对于这个问题,如果认为“生物学能否还原为物理科学与能否用物质的原因阐释生命现象”是两个问题〔7〕,那是不妥的。将两个问题截然分开的根源在于把物理科学所研究的物质运动规律封闭于无机界,同时认为生物界中的物质运动规律独立于物理、化学规律,也就是独立于无机界。但是,只要承认生命来之于无机界,就无法把无机界的运动规律与生命界运动规律绝对地划界,因而也就不应在物理、化学与生物学理论之间人为地划出一条不可通约的鸿沟。物理学的还原地位是先天的,这是它所研究的对象决定的。即使生命界存在许多现有物理学所不能解释的现象,甚至出现与现有物理学规律相悖的现象,也不应成为生命运动规律独立于物理规律、生物学独立于物理学的理由。生命界存在物理学不能解释的现象(或与物理学定律无关),说明物理学的内容还不完备,有待于充实、丰富和发展;如果相悖,说明二者至少有一方是错误的,要么修正物理学,要么修正生物学规律,要么二都有待于修正,以达到逻辑上的统一。辩证唯物主义认为,物理学和化学规律在生命体中的作用的“范围被限制”了,物理和化学规律在生命体中并不具备发挥作用的充分条件。我们必须深化这一观念,对此做出更清晰的解释和理解,而不能在此止步不前,更不能将这种“范围被限制”作为生物学规律与物理学规律之间存在一条天然的逻辑鸿沟的理由。只要我们追究这种“限制”(即生命的有序性、组织性)是如何从无机界产生的,并将封闭于无机界领域的物理科学解放出来,那么生物学就可以广义地还原为物理科学。耗散结构论、协同学、超循环论等都是在这种背景下产生的新物理科学,所取得的成果使我们看到将生命现象纳入演绎框架体系的希望。这虽然只是初步,但科学的生命力在于不断引进新概念来解释不曾解释的现象。

在此,可以提出生物学自主性的新含义,这种自主性并非表现为生物学必须具有独立于物理学和化学、并且不能从后者获昨解释的规律,而是表现为生物学及生命现象作为物理科学的构建基础之一,参预物理科学的理论构建;物理科学自身也不应拘泥于无机界之中,只有如此,才能构建一个对于整个自然界是完备的物理科学体系。反过来说,仅将无机界作为理论构建的经验来源的物理学,其对于生命现象的不完备性,体现了生物学对这种物理学理论的那种过去所理解的自主性。

4 非线性还原

将物理科学与生命科学统一于一个演绎解释的框架之中,是还原的需要,因而也是广义还原的需要,以反映从分子到生命的逻辑过程。不过,这是一个非线性的逻辑过程。

辩证唯物主义所认为的“不能把高级运动形式归结为低级运动形式”中的“归结”一词,其意义是模糊的,含有“演绎解释、还原、简单地组合或机械地相加”等诸多含义。我们认为,“不能归结”的提出,有着历史背景,是针对十八、十九世纪机械的、线性的还原论进行的批判。机械自然观认为,生命运动是低级运动形式的机械组合,相应地,生命体是一种机械装置,用今天的术语说,生命是生物大分子及其行为的线性迭加,二者之间是一个线性的逻辑关系。现代自组织理论已揭示出,生命的自组织过程是一个从分子到生命的非线性动力过程。与理论之间的广义还原相应,本文提出实体上或本体论上的非线性还原。现代物理学发现,自然界普遍存在的是非线性关系,而线性关系极为少见。无机界同样存在着非线性的自组织过程,这说明自组织性并非为生命界所独有,而是生命界与无机界的桥梁,而物理学所研究的就是这种发展过程的动力学原因,描述它们的逻辑过程,无论是线性还是非线性的。这是物理学处于先天的还原地位的理由。如果说物理学内的演绎框架体系是由于对无机界运动或现象的统一解释的需要,那么,在物理科学与生命科学之间建立一种非线性逻辑演绎关系,则是对无机界与生命界统一解释的需要。因此,演绎框架的合理性并非只存在于物理科学与无机界之间的关系中,并不仅仅是建立物理科学体系的标准。这种合理性同样存在于物理科学、生命科学、无机界、生命界之间的关系中。

5 总结

生物学自主性的根源在于:生命现象是人类直观经验来源之一。它以不同的方式参预了理论的构建:在威廉斯、鲁斯那里,直接针对着生命世界构建一个公理化体系,如果将理论封闭于生命世界中而不向无机界拓展,可建立一个自足的演绎体系,与物理科学演绎体系相并列,这是自主性的一种表现;在以分子生物学还原经典遗传学的过程中,它以解释之先的目的性或功能预设的形式参预了生物学理论的构建;本文受到新兴学科的启示,提出生物学自主性表现为这种经验来源及理论(或陈述)直接参预物理科学的构建过程。

阿亚拉(f.j.ayala)曾提出,可以把还原论区分为三个层次:本体论还原、方法论还原,理论的还原。对此,本文提出了在理论之间的广义还原,本体上的非线性还原;方法论上,物理科学应是对生物学、生命现象开放的体系,生物学、生命现象应直接参预物理科学的理论构建,这并不是指利用物理、化学手段将生物体破坏,在试管中还原为无机背景,因为这已推动了生命现象作为直观经验的价值。生命现象参予物理科学理论构建的价值体现,离不开生物学理论作为必要的中介作用。

参考文献

〔1〕wiliams,m.b.(1970).deducing the consequence of evolution: a mathmatical model.journal of theoretical biology, 29:343-385。

〔2〕rosenberg.a.(1985)).the structure of biological science.(cambridge: cambrideg university press)

〔3〕董国安:论生物学自主性,《自然辩证法研究》,1992年第10期,第48页。

〔4〕〔5〕李建会:功能解释与生物学自主性,《自然辩证法研究》,1991年第9期。

第5篇:分子生物学论文范文

1.知识目标:

解析几何学和微积分的创立;英国科学家牛顿及运动三大定律和万有引力定律的发现;英国科学家法拉第及电磁感应原理的发展;原于-分子结构学说的确立;俄国科学家门捷列夫制定化学元素周期律;英国科学家达尔文及其生物进化论学说;法国科学家巴斯德及微生物学的创立;法国物理学家居里夫妇合作发现放射性元素镭;美国物理学家爱因斯坦提出著名的物理学的相对论。

2.能力目标:

①在教师的帮助和指导下,学生思考:为什么近代时期被人们称为知识革命的时代?从而培养学生以历史唯物主义观点分析问题的能力。

②通过列表反映近代自然科学的发展状况,以培养学生综合所学知识的能力。

3.情感目标:

①近代自然科学的迅速发展,是由于资本主义制度取代封建制度,促进了生产发展所引起的自然科学的发展,反过来促进了生产的发展,巩固了资本主义制度对封建制度的胜利。

②学习近代自然科学的发展概况,结合工业革命,进一步理解科学技术是生产力的理论。

③近代时期,众多的科学家所以能作出重大贡献,除了客观条件外,还由于他们的努力以及他们具备的优秀品质,如他们的勤奋刻苦、执著追求,牛顿的虚心精神,巴斯德的爱国思想等,都是他们取得成就的因素,也是值得我们青少年学习的优良品德。

教材分析

1.重要人物:

牛顿,法拉第,门捷列夫,达尔文,居里夫妇,爱因斯坦

2.重要词语:

微积分,运动三大定律,万有引力定律,电磁感应原理,生物进化学说,物理学的相对论

教学重点、难点

重点:牛顿对力学的贡献和达尔文创立牛物进化学说。

难点:本课涉及的自然科学知识,如解析几何学、微积分、运动三大定律、万有引力定律、电磁感应原理、原子-分于结构学说、化学元素周期律、生物进化学说、物理学的相对论等。

知识结构

板书设计(采用列表格的形式)

第27课近代的科学和文化(一)

一、自然科学革命

类别

成就

时间

科学家

地位与作用

数学

解析几何学微积分学

17世纪

(法)笛卡尔

把变量引进数学,从而使精密的测量和计算有了可能

(英)牛顿

(德)莱布尼茨

力学

牛顿软科学体系

17世纪后半期

(英)牛顿

对以后科学的发展产生了巨大影响

电磁学

电磁感应原理

19世纪30年代

(英)法拉第

开辟了人类历史的电气时代

化学

原子论

19世纪初

(英)道尔顿

近代化学得到长足进步

分子概念

19世纪

(意)阿佛加德罗

化学元素周期律

(俄)门捷列夫

化学发展史上一个里程碑

物理学

放射性元素镭

19世纪晚期

(法)居里夫妇

物理学发生革命性的变化

相对论

20世纪初

(德)爱因斯坦

自然科学史上划时代的成就

教学过程

[复习提问]

14世纪,一股资产阶级文化的新潮流在意大利兴起,这种资产阶级文化运动在历史上称为什么?(答:文艺复兴)

文艺复兴是14世纪到16世纪欧洲发生巨大变化的又一标志,从此欧洲进入一个文化昌盛的时期,许多文学家、艺术家、思想家、科学家给后人留下了不朽的作品和启示。文艺复兴不仅在当时是思想文化领域里的一场伟大变革,而且成为近代文化的先驱,近代文化在它的基础上取得长足的进步。

[导入新课]

同学们,人们通常把世界近代史分为两大时期。第一时期从1640年到1870年,是“自由”资本主义时期;第二时期从1871年到1917年,是“自由”资本主义向帝国主义过渡和帝国主义最后形成的时期。近代第二时期的文化在第二册世界历史课本里阐述。本节课我们所讲的是17世纪以来三四百年的科学和文化的成就,首先我们来了解自然科学革命。

(请同学阅读课文提示)

[讲授新课:]

一、数学和物理学的进展

(1)解析几何学的创立

数学在17世纪取得了飞速的发展,使用了小数来表示分数,代数符号已经规范化。代数是进行着数量关系的研究和运算,它原来只是算术的一个组成部分。随着计算方法的不断改进,符号体系的被引进,使代数有可能成为一门科学。首先用字母做符号的是法国数学家维叶特。后笛卡尔改进了维叶特的符号体系。笛卡尔的方法和我们现在用的已十分接近,表明代数符号已基本实现规范化。符号的规范化,符号体系的建立,使代数发生了一次质的飞跃。

笛卡尔在数学上的又一大贡献是创立了解析几何学。几何学进行着空间形式的研究,如长度、面积、体积的测量。解析几何学的所谓“解析的”,其意义实际是“代数的”,它实现了几何和代数的结合,即形和数的结合。

(2)微积分的发明

提问:微积分的发明者及意义。

教师特别强调:牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分。

随着解析几何学的建立,必然导致微积分的产生,微积分是人类思维的伟大成果之一。

如果一个物体,不受外力干扰,进行等速运动,就可以用一条直线来描述,用初等数学就可以求出它的运动速度或者所走过的路程。可是行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,不但运动速度每时每刻在变,而且椭圆的方向处处在变。怎样来计算行星在无论哪个时刻的速度呢?用什么办法来精确地描述椭圆的方向变化呢?科学家牛顿和莱布尼茨在研究笛卡尔解析几何的基础上找到了出路。

可以把任意时刻的速度看作是在微小的时间范围里的速度的平均值;当这个微小的时间间隔缩到无限小的时候,就是微分的概念。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在许多微小时间间隔里所走的路的和,这就是积分的概念。科学家从这些基本要领出发,建立了微积分。

欧几里得的几何学也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学。从日常生活中积累的经验使人们习惯于常量计算,但是只要稍稍深入到事物的本质,人们遇到的就是大量的变化着的事物。现在有了微积分这门变量数学,对变化着的事物进行精密的测量和计算就有了可能。所以,微积分的发明不仅在数学史上,而且在整个人类的认识史上都是一次巨大的飞跃,称得上是一次“革命”。

牛顿在1665年发明了微积分,但他只是把研究结果通知了自己的一些朋友。莱布尼茨最早关于微积分的笔记写于1673年,他在这方面的著作发表于1684年,比牛顿公开发表自己的研究成果的时间要早。于是,就引起了关于微积分的发明权的争论,欧洲大陆的数学家们站在莱布尼茨一方,英国的数学家们站在牛顿一方,双方剑拔弩张,甚至进行人身攻击。在牛顿和莱布尼茨死后,经过调查证明:双方都是在前人的基础上独自发明的。

(3)牛顿和力学

请同学们朗读课文中小字部分:牛顿简介。

再请同学看书归纳出牛顿的科学成就,教师填表格。

牛顿在科学上重大贡献有很多,在本课课文中主要指的是发现运动三大定律及万有引力定律。这些定律,反映了物体机械运动的基本规律。牛顿把力学确定为完整、严密、系统的学科。

请同学思考:牛顿在物理学上作出重大贡献的原因。

教师归纳:当时社会发展的需求;牛顿以前有许多科学家对力学的发展作出了贡献;牛顿本人的天资和刻苦努力。牛顿有句名言:如果我看得远,那是因为我站在巨人的肩上。充分表现了牛顿的谦逊精神,值得我们大家学习。

(4)电磁感应原理的发现

提问:电磁感应原理的发明者、时间及作用是什么?

法拉第是自学成才而取得巨大成就的科学家。他出生在英国一个贫困的铁匠家庭,只上过两年小学,十二三岁曾以送报获得微薄收入辅助家庭,14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈,在七年的学徒期间,废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍,他勤奋好学,工作努力。法拉第由于对电磁学作出的贡献,而成为19世纪最伟大的物理学家。

从此,人们根据电磁感应原理,制成了发电机、电动机、建造起巨大的水力和火力发电站。人们利用电能推动工厂机器运转,利用电力为人类服务,推动了一系列新机器和新产品的研制,从而极大地改变了社会生产和人类生活各方面的面貌。电学的发展,有力地证明了科学技术是生产力。

二、化学和生物的发展

(1)原子—分子结构学说的确立

道尔顿出生在英国一个贫穷的家庭,年轻时干过农活,27岁时成为曼彻斯特新教学院的数学和自然教师。他没有受过正规的科学教育,但他不屈不挠的勤奋自学使他对科学事业作出了巨大贡献。1808年,他提出了近代的科学的原子论。他认为:一切物质都是由小的微粒一原子组成的;每一种物质都由自己的原子组成;化合物是由几种不同元素的原子按固定的比例结合而成;不同的元素原子量不同。道尔顿的原子论即使以当时的标准来看也是有缺陷的,但道尔顿不愧为现代自然科学中占据重要地位的原子科学的创始人和奠基者。

1811年,阿佛加德罗在论文中提出:分子是由原子组成,分子是具有物质特性的最小单位。

原子—分子结构学说的确立,合理地解释了很多化学现象和定律,给化学奠定了重要的理论基石。

(2)门捷列夫制定化学元素周期表

指导学生阅读课文小字部分,说明门捷列夫的周期律引起广泛重视的原因。

(3)达尔文的进化论

关于生物是神创造的观点,称为“神创论”;关于生物物种是一成不变的观点,称为“物种不变论”。这些都是唯心主义的错误观点。但在18世纪中期以前,这些错误观点的盛行有一定的客观原因。除社会宗教原因外,生物学的发展状况也是一个原因。

林耐(1707年-1778年)是18世纪最伟大的植物学家,他在总结前人作过试验的基础上,拟定了最初的生物分类学,但他认为物种是由上帝创造的。

法国学者布丰(1707年-1788年)为进化论的前驱者。他的进化观念最初由观察化石得到启发。他拒绝接受上帝创世的说法,对整个自然界提出了一种发展的观点。他把生物界与地球的历史联系起来,断言有机界并不是以现有的形式被创造出来,而是有自己的发展史。

法国博物学家拉马克(1744年-1829年)于1809年出版了著名的《动物学的哲学》一书,明确提出了生物是从低级向高级发展进化的观点。

1859年,英国科学家达尔文的《物种起源》问世,把生物进化思想卜升到理论的高度。他在书中指出:一切生物都经历了由低级到高级、由简单到复杂的发展过程,生物不是不变的。他还指出,在自然界,生物物种是通过生存斗争实现的,生存斗争的结果是优胜劣汰。这就是以自然选择为基础的生物进化论学说。

达尔文进化论是19世纪牛物科学的最大成就。它是生物科学的一次理论综合。从达尔文开始,把生物科学作为一个整体来研究,并且从发展的观点对生物进行研究。

进化论的提出,在人类整个思想史上也是划时代的大事。17世纪的牛顿把上帝从无生命现象的研究领域驱逐出去(虽然牛顿承认了上帝的第一性),现在,进化论又把上帝从有生命现象的研究领域驱逐出去了。

恩格斯在1883年总结马克思一生的贡献时说:“正像达尔文发现有机界的发展规律一样,马克思发现了人类历史的发展规律。”这个比喻是对达尔文的最高评价。

(4)巴斯德开创微生物学

微生物学是研究微生物结构和功能的科学。巴斯德是法国化学家、微生物学家,他开创的生物学分支——微生物学,改变了外科手术的面貌,大大提高了外科手术的成功率。

三、19世纪晚期到20世纪初的科技进步

(1)发现放射现象

德国物理学家伦琴发现并深入研究了X射线,后人为纪念他,也称伦琴射线。伦琴这一发现,成为人类探索原子内部的微观世界的重要开始。因发现X射线,伦琴获得1901年诺贝尔物理学奖,成为第一位获得诺贝尔奖的物理学家。

(2)居里夫妇发现放射性元素镭

法国物理学家皮埃尔·居里及其夫人玛丽·居里,在法国物理学家贝克勒尔发现放射性物质铀(1896年)以后,对放射性现象进行了深入的研究。1898年7月,他们从铀沥青矿中含鉍的部分发现了一种新的放射性元素,命名为“钋”(以纪念居里大人的祖国波兰);同年12月又在含钡的部分发现了另一种新的放射性元素“镭”,其放射性强度要比纯铀强900倍。以后,他们又在极其恶劣和简陋的条件下,不顾个人健康,艰苦工作了整整4年,终于在1902年从数吨铀沥青矿渣中提炼出微量的氯化镭,并初步测定出镭的原子量是225。居里夫妇由于发现放射性元素钋和镭等重要成就,而与发现放射性铀的贝克勒尔共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。

(3)爱因斯坦提出相对论

德国出生的犹太血统美国物理学家爱因斯坦,是20世纪最伟大的科学家。19世纪末,由于电磁学方面一系列的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾,物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的办法来维护经典理论框架。科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦,却敏锐地意识到只有对物理理论的基础进行根本性的变革,才能解决这一危机。1905年,年仅26岁的爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》,创立了狭义相对论。1915年,爱因斯坦又创立了广义相对论,进一步揭示了时空结构(四维时空)同物质分布的关系,指出了物质问所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。相对论的捉出是物理学思想的一场重大革命,相对论既是原子内部的微观物理学的基础,也是大体物理学和宇宙学的基础。相对论的提出,使爱因斯坦成为继牛顿之后世界上最伟大的理论物理学家。

[课堂小结]

1.结合表格小结所学内容,巩固新知。

2.请学生思考:牛顿和达尔文作出重大贡献的原因是什么?两者对比,其共同性的东西又是什么?

[课堂练习]

课后习题一、二、三。

[教法建议]

1.由于本课教材内容丰富,涉及的人名及事件较多,故教师在讲授时要突出重点,详略得当,语言准确,板书可通过列表的形式,边讲边问边填。

2.讲授时最好以启发式讲解为主,配以简明的表格和适当的电教手段,增强其生动性、趣味性。

3.讲授本课涉及的力学、电磁学、化学、生物学的发现或成就时,要充分运用学生在其他学科中所学的知识,帮助理解,并引导他们从历史的角度加以认识。

4.本课涉及的科学家较多,在讲解过程中注意适当补充他们的成长经历、钻研精神、爱国思想等优秀品质,激励学生刻苦学习,见贤思齐,有所贡献。

第6篇:分子生物学论文范文

[关键词] 分子生物学;创新能力;研究生教育;高等教育;培养质量

[中图分类号]G632.0 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210(2008)09(c)-096-02

研究生教育的宗旨是培养具有科学精神和原始创新能力的专业人才。对研究生创新能力高低的判断,有人主张根据研究生的行为表现(主要是研究成果,特别是毕业论文)来做出[1]。研究论文的质量,在一定程度上体现研究水平和能力,也是评价研究生教育质量的一个重要标准。分子生物学是一门新兴的前沿学科,已成为现代生命科学中最具活力的带头学科之一。医学领域分子生物学研究日新月异的发展,使人类对疾病的认识、预防、诊断和治疗发生了深刻的变革,医学科学已从整体、细胞水平逐步深入到了分子水平。所以分子生物学理论与技术的应用是衡量研究生论文质量的一个重要指标。那么在医学分子生物学教学过程中如何培养研究生的科研能力与创新能力。我们在多年的教学实践中,以理论教学为切入点,教师承担的科研课题项目为引导,以组织分子生物学兴趣小组开放实验室为平台,指导研究生从课题设计到研究计划实施进行了一系列探索,促进了研究生科研能力与创新能力的培养与提高。

1 在《医学分子生物学》教学中开展研究生创新能力培养的必要性

分子生物学是生命科学的带头学科,其理论与技术几乎渗透到医学、药学的所有领域。无论是医学或药学专业的研究生在设计毕业论文时都用得上,如果学生都用上先进的理论和技术来设计课题,我院研究生的毕业论文质量将会更上一层楼。另外,中医药要“保持和发扬传统特色,走现代化道路”,必须有坚实的分子生物学基础和创新能力,如怎样揭示辨证论治的分子机制,中医整体观怎样用基因组、基因谱、基因群、基因族等加以论证和研究,辨证论治怎样与基因的多态性、多效性、异质性、变异性结合等。《医学分子生物学》是我院研究生必修的一门重要公共基础课程,而且在第一学期开课,如果能在教学过程中结合课题设计引导研究生采用分子生物学知识来解决问题,对研究生的科技创新培养很重要。

2 从理论教学为切入点,引导研究生科技创新意识

2.1 根据计划课时整合教学内容

分子生物学基础知识与基本理论既是了解分子生物学新发展和新成果的基础,也是掌握分子生物学实验原理和研究方法所必需的。但是按学校的课程设置,我们的计划课时仅有40学时(包括理论和实验),如按照传统的教学法,在40课时内很难完成医学分子生物学的教学内容,我们的做法是:以分子生物学技术为引导将分子生物学基础知识与分子生物学技术的基本理论整合,分为5讲来完成,每讲5学时。5学时课堂讨论,10学时实验课。第一讲为核酸的提取与鉴定及相关基础知识,分为两部分,第一部分为基因组的结构与功能,第二部分为核酸(DNA、RNA)的提取与鉴定。第二讲为印迹杂交技术与芯片技术。第三讲为核酸体外扩增与基因信息传递,分为两部分,第一部分为复制、转录和翻译,第二部分为核酸体外扩增。第四讲为重组DNA技术与基因表达调控,分为两部分,第一部分为基因表达调控,第二部分为重组DNA技术。第五讲为原癌基因与抑癌基因以及细胞通讯和信号转导,分为两部分,第一部分为细胞通讯和信号转导,第二部分为原癌基因与抑癌基因。另外安排专题讲座“基因诊断和治疗”1次。

2.2 结合专业开展分子生物学技术应用的课堂讨论

为了使学生对分子生物学基本知识和基本技术理论的认识从理性认识到感性认识,在学习完5讲内容,学生基本掌握分子生物学基本知识和基本技术的理论后,以专业为小组,让学生在利用空余时间(时间为4周)查阅相关资料,内容是:在你的专业领域中分子生物学技术应用实例。之后进行课堂讨论,主题为分子生物学技术在中医药中的应用,每小组选一个代表为主要发言,学生的主题发言内容广泛,如蛋白电泳在中药材鉴定中的运用,差异展示反转录聚合酶链反应在中医药研究中的应用等等。然后进行分小组讨论,最后老师讲评。

3 从课题设计训练入手,引导学生树立运用分子生物学知识解决实际问题的意识

为了培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的综合能力,我们在进行课堂讨论之后,布置学生结合专业,要求利用所学到的知识和技能,利用本实验室已经有的设备条件和材料试剂等技术基础,设计出一个综合性的、探索性的实验,并作为期末考试的内容之一,占总评的30%~40%。对于刚入学的研究生,第一个学期没有学习专业课程就训练课题设计有一定困难,但在这之前我们安排了“分子生物学技术在中医药中的应用”的主题课堂讨论,学生自己从网络上获取相关资料,在老师的指导下都能顺利完成。学生自主设计实验使技术性、综合性、探索创新性的实验融合在一起。

4 以开放实验室为平台,进行科研项目引导下的研究生创新研究

提高研究生创新能力,理论教学固然重要,实践教学环节也绝对不能忽略。由于科技创新是将科学研究成果转化为现实生产力的实践活动,因此提高研究生的创新能力,必须注重实践能力特别是主动实践能力的培养[2]。所以我们开放实验室,鼓励研究生自主进行科技实践。对于低年级的研究生,开辟分子生物学第二课堂,组织兴趣小组。同学们报名非常踊跃,我们将兴趣组分成3~5人/组。在上述研究生自主设计的实验方案中选出最适合开展的方案,由教师点评,学生修改实验设计方案后,在老师的指导下,由兴趣小组来实施。目前兴趣小组正在进行的实验有:①胱硫醚合酶基因多态分析;②RAPD鉴定真伪扶芳藤;③百年乐口服液的氨基酸含量测定等等。对于高年级的研究生只要用到分子生物学技术来设计的课题,都可以到我们实验室来,在老师的指导下进行课题研究。本学期,就有10多位同学在我们实验室实施他们的课题。

同学们通过课堂的理论学习―课后查阅相关资料―课堂讨论―实验设计―综合实践的过程能使学生深刻理解分子生物学实验的技术与理论,能熟练运用已经学习的多种技术,学会充分利用本实验室已有的实验设备和条件,自主设计实验并实践,培养了学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

5 结语

中医院校的分子生物学课时都比较少,仅靠40学时,很难实施创新能力的培养。根据多年的教学体会,要在医学分子生物学教学中开展研究生创新能力培养,应该贯穿整个研究生阶段。这就要求我们教师要有无私奉献精神,要付出很多的时间和精力,还需要老师熟练分子生物学技术,并有科研课题,带领学生跟踪和挺进学科前沿。另一方面,也需要同学们的配合,同学们对自己的创新能力培养积极性很高,但有部分同学缺乏创新精神,不能吃苦耐劳,具体表现为查阅资料不认真,课堂讨论不积极,设计实验马虎,实验不能坚持等。所以,如何正确引导学生,激发学生兴趣,让学生主动参与是我们亟需解决的问题。研究生创新能力培养是一项长期而艰巨的任务,需要不断地探索。

[参考文献]

[1]吴宏翔,熊庆年,顾云深.我国研究生创新能力不足的表现[J].学位与研究生教育,2005,(9):32-36.

第7篇:分子生物学论文范文

解析几何学和微积分的创立;英国科学家牛顿及运动三大定律和万有引力定律的发现;英国科学家法拉第及电磁感应原理的发展;原于-分子结构学说的确立;俄国科学家门捷列夫制定化学元素周期律;英国科学家达尔文及其生物进化论学说;法国科学家巴斯德及微生物学的创立;法国物理学家居里夫妇合作发现放射性元素镭;美国物理学家爱因斯坦提出著名的物理学的相对论。

2.能力目标:

①在教师的帮助和指导下,学生思考:为什么近代时期被人们称为知识革命的时代?从而培养学生以历史唯物主义观点分析问题的能力。

②通过列表反映近代自然科学的发展状况,以培养学生综合所学知识的能力。

3.情感目标:

①近代自然科学的迅速发展,是由于资本主义制度取代封建制度,促进了生产发展所引起的自然科学的发展,反过来促进了生产的发展,巩固了资本主义制度对封建制度的胜利。

②学习近代自然科学的发展概况,结合工业革命,进一步理解科学技术是生产力的理论。

③近代时期,众多的科学家所以能作出重大贡献,除了客观条件外,还由于他们的努力以及他们具备的优秀品质,如他们的勤奋刻苦、执著追求,牛顿的虚心精神,巴斯德的爱国思想等,都是他们取得成就的因素,也是值得我们青少年学习的优良品德。

教材分析

1.重要人物:

牛顿,法拉第,门捷列夫,达尔文,居里夫妇,爱因斯坦

2.重要词语:

微积分,运动三大定律,万有引力定律,电磁感应原理,生物进化学说,物理学的相对论

教学重点、难点

重点:牛顿对力学的贡献和达尔文创立牛物进化学说。

难点:本课涉及的自然科学知识,如解析几何学、微积分、运动三大定律、万有引力定律、电磁感应原理、原子-分于结构学说、化学元素周期律、生物进化学说、物理学的相对论等。

知识结构

*

[复习提问]

14世纪,一股资产阶级文化的新潮流在意大利兴起,这种资产阶级文化运动在历史上称为什么?(答:文艺复兴)

文艺复兴是14世纪到16世纪欧洲发生巨大变化的又一标志,从此欧洲进入一个文化昌盛的时期,许多文学家、艺术家、思想家、科学家给后人留下了不朽的作品和启示。文艺复兴不仅在当时是思想文化领域里的一场伟大变革,而且成为近代文化的先驱,近代文化在它的基础上取得长足的进步。

[导入新课]

同学们,人们通常把世界近代史分为两大时期。第一时期从1640年到1870年,是“自由”资本主义时期;第二时期从1871年到1917年,是“自由”资本主义向帝国主义过渡和帝国主义最后形成的时期。近代第二时期的文化在第二册世界历史课本里阐述。本节课我们所讲的是17世纪以来三四百年的科学和文化的成就,首先我们来了解自然科学革命。

(请同学阅读课文提示)

[讲授新课:]

一、数学和物理学的进展

(1)解析几何学的创立

数学在17世纪取得了飞速的发展,使用了小数来表示分数,代数符号已经规范化。代数是进行着数量关系的研究和运算,它原来只是算术的一个组成部分。随着计算方法的不断改进,符号体系的被引进,使代数有可能成为一门科学。首先用字母做符号的是法国数学家维叶特。后笛卡尔改进了维叶特的符号体系。笛卡尔的方法和我们现在用的已十分接近,表明代数符号已基本实现规范化。符号的规范化,符号体系的建立,使代数发生了一次质的飞跃。

笛卡尔在数学上的又一大贡献是创立了解析几何学。几何学进行着空间形式的研究,如长度、面积、体积的测量。解析几何学的所谓“解析的”,其意义实际是“代数的”,它实现了几何和代数的结合,即形和数的结合。

(2)微积分的发明

提问:微积分的发明者及意义。

教师特别强调:牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分。

随着解析几何学的建立,必然导致微积分的产生,微积分是人类思维的伟大成果之一。

如果一个物体,不受外力干扰,进行等速运动,就可以用一条直线来描述,用初等数学就可以求出它的运动速度或者所走过的路程。可是行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,不但运动速度每时每刻在变,而且椭圆的方向处处在变。怎样来计算行星在无论哪个时刻的速度呢?用什么办法来精确地描述椭圆的方向变化呢?科学家牛顿和莱布尼茨在研究笛卡尔解析几何的基础上找到了出路。

可以把任意时刻的速度看作是在微小的时间范围里的速度的平均值;当这个微小的时间间隔缩到无限小的时候,就是微分的概念。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在许多微小时间间隔里所走的路的和,这就是积分的概念。科学家从这些基本要领出发,建立了微积分。

欧几里得的几何学也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学。从日常生活中积累的经验使人们习惯于常量计算,但是只要稍稍深入到事物的本质,人们遇到的就是大量的变化着的事物。现在有了微积分这门变量数学,对变化着的事物进行精密的测量和计算就有了可能。所以,微积分的发明不仅在数学史上,而且在整个人类的认识史上都是一次巨大的飞跃,称得上是一次“革命”。

牛顿在1665年发明了微积分,但他只是把研究结果通知了自己的一些朋友。莱布尼茨最早关于微积分的笔记写于1673年,他在这方面的著作发表于1684年,比牛顿公开发表自己的研究成果的时间要早。于是,就引起了关于微积分的发明权的争论,欧洲大陆的数学家们站在莱布尼茨一方,英国的数学家们站在牛顿一方,双方剑拔弩张,甚至进行人身攻击。在牛顿和莱布尼茨死后,经过调查证明:双方都是在前人的基础上独自发明的。

(3)牛顿和力学

请同学们朗读课文中小字部分:牛顿简介。

再请同学看书归纳出牛顿的科学成就,教师填表格。

牛顿在科学上重大贡献有很多,在

本课课文中主要指的是发现运动三大定律及万有引力定律。这些定律,反映了物体机械运动的基本规律。牛顿把力学确定为完整、严密、系统的学科。

请同学思考:牛顿在物理学上作出重大贡献的原因。

教师归纳:当时社会发展的需求;牛顿以前有许多科学家对力学的发展作出了贡献;牛顿本人的天资和刻苦努力。牛顿有句名言:如果我看得远,那是因为我站在巨人的肩上。充分表现了牛顿的谦逊精神,值得我们大家学习。

(4)电磁感应原理的发现

提问:电磁感应原理的发明者、时间及作用是什么?

法拉第是自学成才而取得巨大成就的科学家。他出生在英国一个贫困的铁匠家庭,只上过两年小学,十二三岁曾以送报获得微薄收入辅助家庭,14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈,在七年的学徒期间,废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍,他勤奋好学,工作努力。法拉第由于对电磁学作出的贡献,而成为19世纪最伟大的物理学家。

从此,人们根据电磁感应原理,制成了发电机、电动机、建造起巨大的水力和火力发电站。人们利用电能推动工厂机器运转,利用电力为人类服务,推动了一系列新机器和新产品的研制,从而极大地改变了社会生产和人类生活各方面的面貌。电学的发展,有力地证明了科学技术是生产力。

二、化学和生物的发展

(1)原子—分子结构学说的确立

道尔顿出生在英国一个贫穷的家庭,年轻时干过农活,27岁时成为曼彻斯特新教学院的数学和自然教师。他没有受过正规的科学教育,但他不屈不挠的勤奋自学使他对科学事业作出了巨大贡献。1808年,他提出了近代的科学的原子论。他认为:一切物质都是由小的微粒一原子组成的;每一种物质都由自己的原子组成;化合物是由几种不同元素的原子按固定的比例结合而成;不同的元素原子量不同。道尔顿的原子论即使以当时的标准来看也是有缺陷的,但道尔顿不愧为现代自然科学中占据重要地位的原子科学的创始人和奠基者。

1811年,阿佛加德罗在论文中提出:分子是由原子组成,分子是具有物质特性的最小单位。

原子—分子结构学说的确立,合理地解释了很多化学现象和定律,给化学奠定了重要的理论基石。

(2)门捷列夫制定化学元素周期表

指导学生阅读课文小字部分,说明门捷列夫的周期律引起广泛重视的原因。

(3)达尔文的进化论

关于生物是神创造的观点,称为“神创论”;关于生物物种是一成不变的观点,称为“物种不变论”。这些都是唯心主义的错误观点。但在18世纪中期以前,这些错误观点的盛行有一定的客观原因。除社会宗教原因外,生物学的发展状况也是一个原因。

林耐(1707年-1778年)是18世纪最伟大的植物学家,他在总结前人作过试验的基础上,拟定了最初的生物分类学,但他认为物种是由上帝创造的。

法国学者布丰(1707年-1788年)为进化论的前驱者。他的进化观念最初由观察化石得到启发。他拒绝接受上帝创世的说法,对整个自然界提出了一种发展的观点。他把生物界与地球的历史联系起来,断言有机界并不是以现有的形式被创造出来,而是有自己的发展史。

法国博物学家拉马克(1744年-1829年)于1809年出版了著名的《动物学的哲学》一书,明确提出了生物是从低级向高级发展进化的观点。

1859年,英国科学家达尔文的《物种起源》问世,把生物进化思想卜升到理论的高度。他在书中指出:一切生物都经历了由低级到高级、由简单到复杂的发展过程,生物不是不变的。他还指出,在自然界,生物物种是通过生存斗争实现的,生存斗争的结果是优胜劣汰。这就是以自然选择为基础的生物进化论学说。

达尔文进化论是19世纪牛物科学的最大成就。它是生物科学的一次理论综合。从达尔文开始,把生物科学作为一个整体来研究,并且从发展的观点对生物进行研究。

进化论的提出,在人类整个思想史上也是划时代的大事。17世纪的牛顿把上帝从无生命现象的研究领域驱逐出去(虽然牛顿承认了上帝的第一性),现在,进化论又把上帝从有生命现象的研究领域驱逐出去了。

恩格斯在1883年总结马克思一生的贡献时说:“正像达尔文发现有机界的发展规律一样,马克思发现了人类历史的发展规律。”这个比喻是对达尔文的最高评价。

(4)巴斯德开创微生物学

微生物学是研究微生物结构和功能的科学。巴斯德是法国化学家、微生物学家,他开创的生物学分支——微生物学,改变了外科手术的面貌,大大提高了外科手术的成功率。

三、19世纪晚期到20世纪初的科技进步

(1)发现放射现象

德国物理学家伦琴发现并深入研究了X射线,后人为纪念他,也称伦琴射线。伦琴这一发现,成为人类探索原子内部的微观世界的重要开始。因发现X射线,伦琴获得1901年诺贝尔物理学奖,成为第一位获得诺贝尔奖的物理学家。

(2)居里夫妇发现放射性元素镭

法国物理学家皮埃尔·居里及其夫人玛丽·居里,在法国物理学家贝克勒尔发现放射性物质铀(1896年)以后,对放射性现象进行了深入的研究。1898年7月,他们从铀沥青矿中含鉍的部分发现了一种新的放射性元素,命名为“钋”(以纪念居里大人的祖国波兰);同年12月又在含钡的部分发现了另一种新的放射性元素“镭”,其放射性强度要比纯铀强900倍。以后,他们又在极其恶劣和简陋的条件下,不顾个人健康,艰苦工作了整整4年,终于在1902年从数吨铀沥青矿渣中提炼出微量的氯化镭,并初步测定出镭的原子量是225。居里夫妇由于发现放射性元素钋和镭等重要成就,而与发现放射性铀的贝克勒尔共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。

(3)爱因斯坦提出相对论

德国出生的犹太血统美国物理学家爱因斯坦,是20世纪最伟大的科学家。19世纪末,由于电磁学方面一系列的新发现、新实验同经典物理学理论发生了矛盾,物理学出现了危机。当时老一辈物理学家都企图用修补漏洞的办法来维护经典理论框架。科学界中一个默默无闻的小人物爱因斯坦,却敏锐地意识到只有对物理理论的基础进行根本性的变革,才能解决这一危机。1905年,年仅26岁的爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》,创立了狭义相对论。1915年,爱因斯坦又创立了广义相对论,进一步揭示了时空结构(四维时空)同物质分布的关系,指出了物质问所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。相对论的捉出是物理学思想的一场重大革命,相对论既是原子内部的微观物理学的基础,也是大体物理学和宇宙学的基础。相对论的提出,使爱因斯坦成为继牛顿之后世界上最伟大的理论物理学家。

[课堂小结]

1.结合表格小结所学内容,巩固新知。

2.请学生思考:牛顿和达尔文作出重大贡献的原因是什么?两者对比,其共同性的东西又是什么?

[课堂练习]

课后习题一、二、三。

[教法建议]

1.由于本课教材内容丰富,涉及的人名及事件较多,故教师在讲授时要突出重点,详略得当,语言准确,板书可通过列表的形式,边讲边问边填。

2.讲授时最好以启发式讲解为主,配以简明的表格和适当的电教手段,增强其生动性、趣味性。

第8篇:分子生物学论文范文

现代科学技术概论不但应该是现代科学技术成果的概论,而且也应该是现代科学技术发展历史和规律的概论。离开现代科学技术发生、发展的历史,静止、孤立地介绍现代科学技术的基本理论和成果,就会使现代科学技术概论这门课程变得零乱庞杂而不成体系。而如果把“史”与“论”有机地结合和统一起来,则不但能克服“零乱庞杂”的缺陷,而且还能为现代科学技术概论这门课程注入生机和活力。同时,把“史”与“论”结合起来,更是为思想政治教育专业学生开设这门课程的教学目的之所需。作为思想政治教育专业的学生,通过现代科学技术概论课程的学习,不但要了解现代科学技术的主要成果、历史演进和完整体系,而且要了解科学技术发生、发展的一般过程和规律,了解马克思主义哲学产生的现代科学技术基础以及对于推动科学技术发展的重要作用和意义。因此,只有做到史论结合,才能达到开课的目的和要求。

2现代科学技术概论的教学内容与体系

根据上述三原则,笔者认为,思想政治教育专业现代科学技术概论课程的内容与体系可做如下安排。导言。概要介绍现代科学技术及其理论基础、前沿阵地、中心内容和综合体现。

第一章,现代物理学革命及其影响。介绍现代科学技术的理论基础———相对论和量子力学。引言,概述近代物理学的辉煌成就及其所遇到的“两朵乌云”。第一节,相对论的建立。根据逻辑与历史相统一的原则,具体讲授伽利略变换和力学相对性原理,迈克尔逊—莫雷实验,洛伦兹变换的提出,爱因斯坦的狭义相对论及其主要结论,广义相对论及其验证。第二节,量子力学的建立和发展。一、量子力学产生的历史背景,概要介绍黑体辐射理论和紫外灾难。二、量子力学的建立与发展,具体讲述普朗克的量子假说,爱因斯坦的光量子理论,玻尔对原子结构的量子解释,德布罗意的物质波,薛定谔的波动方程,海森伯的矩阵力学。第三节,现代化学理论的发展。主要讲授元素周期理论的新发展和现代化学键理论。

第二章,原子物理学的开发研究及应用。主要讲授从物质结构的研究到原子能的开发和应用。第一节,对微观世界的探索和认识。一、物质结构初探,复习回忆德谟克利特的原子论,道尔顿的原子说,门捷列夫的元素周期律。二、向原子世界的进军,主要讲授X射线、放射性元素及电子的发现,原子结构模型及其实验和发现,原子核结构模型及其实验和发现,对基本粒子家族的认识。第二节,原子能的开发研究及应用。一、原子能的开发研究:重点介绍原子能开发研究中的三大发现,即慢中子效应的发现、核裂变的发现和链式反应的发现。二、原子能的应用,包括能源方面的应用和放射性同位素的应用。能源方面的应用包括两个方面:一是军用三弹即原子弹、氢弹和中子弹的研制;二是核电站的发展,主要介绍从慢中子反应堆到快中子增殖堆再到核聚变反应堆的历史发展。放射性同位素的应用可概要介绍在生产、生活、科研、军事上的应用及其成果。

第三章,生物学与生物工程技术。生物学是研究生命的科学;生物工程技术是用人工的方法创造生命的技术。生命科学是现代科学的三大前沿阵地之一;生物工程技术是现代科学技术的主要内容。第一节,生命的起源和生物的进化。一、生命起源的化学进化历程:从无机小分子物质生成有机小分子物质;从有机小分子物质形成有机高分子物质;从有机高分子物质形成有机多分子体系;从有机多分子体系演化成原始生命物质。二、生物进化论,主要介绍拉马克的生物进化学说和达尔文的生物进化论。第二节,现代遗传学和分子生物学。一、遗传学:主要讲授孟德尔的豌豆实验及其遗传学说;摩尔根的果蝇实验及其遗传学说。二、分子生物学:重点介绍蛋白质的性质、结构和功能;核酸的性质、结构和功能。第三节,生物工程技术。生物工程包括酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程四个部分的内容。因学时限制,可重点介绍细胞工程和基因工程两个部分。一、细胞工程,应首先讲授细胞的全能性,然后在细胞全能性的基础上具体介绍植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞折合和胚胎移植技术、克隆技术等内容。二、基因工程:(1)基因工程的基础研究,主要介绍限制性内切酶、连接酶和基因载体的发现和研制。(2)基因工程的基本程序和方法,包括获取目的基因DNA、获取载体基因DNA、目的基因DNA与载体基因DNA的重组、把重组的DNA转入受体细胞进行增殖和筛选转基因生物体五个步骤及方法。三、生物技术的应用前景。主要介绍生物医药的研制及应用、生化工业的迅速发展、转基因动植物的大量出现,人类基因组计划(HGP)及其广阔的应用前景。

第四章,天文学和天体演化学说。天体演化学说是现代科学的三大前沿阵地之一,本章在重点讲述天体演化学说之前,先把天文学的相关知识作一简单介绍。第一节,天文学及其产生和发展。一、概要介绍天文学的研究对象和分类;二、重点讲授天文学的产生和发展:具体介绍古代天文学、近代经典天文学和现代天文学的发展情况。第二节,获取天体信息的渠道和手段;可分三个大问题来讲述。一、获取天体信息的渠道,主要介绍电磁辐射、宇宙线和中微子三条途径;二、获取天体信息的物质手段和仪器设备,主要介绍人眼的构造和功能、光学望远镜、射电望远镜和天体摄谱仪;三、天文观测发展简史:依次介绍光学天文学、射电天文学和空间天文学。第三节,天体的起源和演化。一、宇宙的起源和演化:主要介绍牛顿“无限无边”宇宙模型及其疑难、爱因斯坦“有限无边静态”宇宙模型及其疑难、哈勃定律与大爆炸宇宙模型;二、星系的形成和演化:先对星系及其类型作一简单的介绍,然后在此基础上介绍星系的形成和演化;三、恒星的形成和演化:具体介绍恒星的形成,表征恒星演化过程的赫罗图,恒星演化过程的三阶段,即主序星阶段、红巨星阶段和恒星的三种归宿(白矮星、中子星和黑洞);四、太阳系的形成和演化:主要介绍太阳系的基本情况和太阳系的形成和演化两部分内容;五、地球的构造和演化:包括地球概况、地球的圈层构造和地球的形成和演化。

第五章,信息技术和激光技术。人类历史在经历了6000年的农业社会和近300年的工业社会以后,现在正在迅速走向第三个文明社会———信息社会。所谓信息社会,就是信息在社会生产和生活中起主导作用的社会。信息技术和信息产业,是信息社会的重要支柱。所谓信息技术,就是信息的获取、传递和处理技术。信息技术以微电子技术为基础,包括计算机技术、通信技术、光导技术和人工智能技术等。第一节,微电子技术。一、微电子技术的出现:具体介绍集成电路的诞生、集成电路的种类及其历史发展和集成电路的制作工艺;二、微电子技术的应用。第二节,计算机技术。一、计算机概述:具体介绍计算机的结构与功能、计算机的特点和计算机的历史发展;二、计算机的应用:主要包括数值计算或科学计算、数据处理或称信息处理、实时控制或称过程控制、计算机辅助系统、人工智能或称智能模拟等;三、信息高速公路。第三节,通信技术。一、电气通信:主要介绍电话通信和非电话通信及传真;二、光纤通信:具体介绍光纤通信的基本原理、光纤通信的优点、光纤通信的应用和发展;三、卫星通信。第四节,激光技术。一、激光与激光器:具体介绍激光产生的基本原理、激光的特点、激光器的构造等内容。二、激光技术的应用:概要介绍激光加工(包括激光铸模、激光切割、激光焊接、激光雕刻等)技术及其在农业、医疗、军事上的广泛应用。

第9篇:分子生物学论文范文

【关键词】分子生物学 开放式教学 探索

【基金项目】2011年湖南省普通高等学校教学改革研究项目;2008年国家精品课程《医学分子生物学》建设项目;2012年中南大学研究生教育教学改革与研究项目。

【中图分类号】Q7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)12-0182-01

生命科学的发展日新月异,而分子生物学在生命科学领域内发挥着举足轻重的作用,新知识和新技术不断涌现,几乎渗透到医学的所有领域,成为医学和生命科学的基本研究手段。根据培养适应社会发展需要的创新型人才的需要,为合理利用教育资源、充分发挥学生学习的主动性、提高学生的学习兴趣、满足学科发展的要求,从2005年起,我们就开始尝试进行开放式教学,并取得了较好的效果。与传统教学方法相比,我们对分子生物学理论和实验的教学内容、教学方法等方面进行了一些探索。

l.优化理论教学内容,树立学生创新意识

1.1 教学内容合理化

分子生物学技术发展迅速,内容广泛。如何在较短的课时内,让学生理解分子生物学理论、技术原理和掌握分子生物学研究手段一直是教学中关注的问题。分子生物学基础知识与理论既是了解分子生物学新发展和新成果的基础,也是掌握分子生物学实验原理和研究方法所必需的。我们本着强化基础,拓宽知识面的原则,根据生源差异适当增加了基础知识教学方面的内容。除针对各个章节注明需要了解和掌握的具体内容外,还安排了前沿知识讲座。这样既统一了教师课程讲授的主要内容,又给了教师较大的自由度。在授课过程中,尽量结合临床及科研实例阐明分子生物学技术原理、方法和应用,让学生既能理解和掌握常用分子生物学技术和科研思路,又能引导其通过科研设计和实验过程去解决问题。此外,根据分子生物学的发展现状,每年对上述内容进行丰富与补充,以保证教学内容的与时俱进。

1.2 教学方法多样化

新时期培养的学生不仅要有坚实的理论基础,还要有鲜明的创新性,所以仅靠传统的教学模式是不够的,需采用多种教学方法。一是采用启发式教学,引导学生积极思维,按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行讲解,而不是简单讲授已有的结论。思考过程往往比结论更重要,因为只有学会如何思考,才能培养学生学习的积极性、主动性及创造性。二是采用研讨式教学,将理论与实际相联系,就分子生物学技术增设了独立的讨论课。由教师设置一些研究课题,学生根据兴趣选择课题,写出课题设计思路。让学生在课余查找文献资料,准备讨论提纲,编写发言稿,分组讨论。课堂上鼓励学生积极发言,阐述自己的科研思路,教师通过积极正确的引导,使课题设计更加合理,并赋予创新性。在整个过程中,学生不仅学会了文献查阅的方法,增加了相互学习的机会,而且培养了科研思维能力[1]。由此,大大激发了学生学习的主动性。三是采用多媒体教学法。教师对选用的教材作适当的取舍和调整,同时结合收集的资料进行一定的补充和加工,形成生动、直观、较为系统和完善的《分子生物学》多媒体教学课件。另外收集一些相关的Flash帮助学生加深对《分子生物学》理论知识的理解,调动学生的学习兴趣,同时将更多的前沿和先进的分子生物学知识引进课堂,使学生在掌握基础知识的同时了解到本学科的最新知识和进展,从而增加教学信息量,拓宽学生知识面。

2.改革实验教学模式,提升学生科研能力

分子生物学实验教学由于受经费、场地、仪器等诸多因素限制,很多专业无法开设,如我校临床专业五年制目前仅开设了分子生物学理论课。且在教学过程中存在学生操作简单、实验持续时间长等问题。针对这些问题,我们对分子生物学实验教学采用开放式实验教学方法。

2.1建立实验室开放制度

开放实验室在保证教学大纲对知识掌握要求的前提下,根据自身条件修订单一的、过多的验证性实验为综合性、设计性实验并针对不同专业方向的学生设计出必做、专业限制性选做和任意性选做实验。除必做实验外,不同专业的学生可根据自己的兴趣选择实验项目。鼓励学有余力、善于探索、勇于实践的学生自行选择实验课题,独立或与团队合作进行实验方案的设计,在指导教师对学生自选课题及实验方案方法的可行性进行论证后,学生可向开放性实验室提出预约申请,经批准后,进入实验室在老师的指导下完成实验,从而为学生提供一个实现个人探索性设想和创新理念的科学实践环境和条件。通过这种方式既可以加深学生对所学知识的理解和掌握,又可提高学生的实践应用能力,还能进一步激发学生积极发现和探索问题,从而培养其创新思维和创新意识。

2.2 组织开放式课程教学

分子生物学技术发展迅猛,要求教师熟悉每个领域不太现实。因此,分子生物学实验课程可以选择适当运用开放式课程教学法,即教师由传统的主讲者过渡到课程的组织者。教师只需把握教学内容和进程,选择适当内容委托生物公司或优秀技术人员[2] 完成。首先,将教学内容分解并重新组合,选择适合委托讲授的内容;其次,提前向外聘技术员提供教学大纲,使之明确实验目的,以便及时补充和完善,保证教学质量;第三,加强与生物公司和其他技术人员的交流与合作,确定合适人选。通过开放式课程教学,能拓宽教师和学生的视野,加强学校与社会的联系,使学生更为直观地理解科技产业化,感觉学有所用,提高上课的积极性,从而极大地改善教学质量和教学效果。

总之,开放式教学为学生思考、探索、发现和创新提供了足够的空间,在指导学生主动获取知识、应用知识并解决问题上有别于传统的教学方法。同时对学生的认知水平和主动参与意识要求也很高,因此需要广大教师在教学实践中不断探索才能真正实现开放式教学。

参考文献:

相关热门标签