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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇生物醫學與生物技術范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
所謂生物醫學,顧名思義就是將電子學的知識和生物學的相關知識以及醫學的相關知識進行融合的一種新的學科領域[1]。然而,在生物醫學的研究過程當中,由于生物醫學的學科本身具有很高的準確性和和精準性要求,因此,微電子技術在生物醫學當中得到了廣泛的運用。
一、生物醫學傳感器
在生物醫學中,生物體在通常情況下都會具有相應的生命跡象、生命性質和生命狀態以及生命的成分,并且通過一定的變量表現出來,而生物醫學傳感器就是把生物體的這些相關的特征通過電子設備的轉化,將這些信息成為一種函數關系,并通過函數關系將這些信息表現在電子設備當中[2]。在生物醫學領域,主要的醫學傳感器主要分為以下幾種,首先是電阻式的生物醫學傳感器,其次還有電感式的醫學生物傳感器,此外還有電容的醫學生物傳感器,除此之外還包括熱電式的生物醫學生物傳感器,除了以上的四種傳感器外,常用的醫學傳感器還有光電生物醫學傳感器和生物傳感器等等。在生物醫學的傳感器的發展當中,集成化和微型化的發展方向是傳感器發展的比較主要的趨勢。這種微型化和集成化的特征能夠使生物醫學在最大程度上實現測量的精確化,甚至可以將這種精確度帶入到分子和原子的水平和高度,使生物醫學的發展步入空前繁榮的發展階段。在傳感器的發展過程當中,生物醫學傳感器的前進軌跡主要有四種基本的方向,首先就是將無機物作為研究材料從而進行的研究;其次是在對生物傳感器研究的過程當中,根據有、無機物自身的長處從而對有、無機物材料進行融合的傳感器的研究;再次,為了使傳感器在使用的過程當中能夠保證自身的精確度,智能化技術的傳感器也是經常會運用到生物醫學當中的[3]。最后,在生物傳感器的運用過程當中,將納米技術和微電子技術相融合的傳感器技術進行研究,也是傳感器在未來發展當中經常會遇到的。生物醫學傳感器如下圖所示。
二、植入式電子系統
除此之外,植入式電子傳感器也是在生物醫學當中經常會遇到的微電子技術。由于人體的很多生物特征都是在人體的內部才能夠發現的,因此,在生物醫學領域,也需要在人體的內部植入一定的電子設備,從而能夠顧實現對人體內部的生命特征和醫學中所需要的其他的人體內部的參數進行測量,并根據測量出來的數據從而能夠實現對人體疾病的判斷,并相應對人體的疾病進行治療。在這種情況下,植入式電子系統就開始在醫學領域得到廣泛的應用。隨著電子技術的不斷發展,在通常的情況下,可以采取多種方法對人體內植入一些植入式的微電子系統,最常見的是將沒有任何毒性的材料植入病人的身體內,值得注意的是這種材料能夠不會與生物具有相斥性[4]。
在生物醫學微電子技術的研究當中,與植入性電子系統相關的主要技術有以下幾種情況。第一種情況是對植入式電子系統的天線進行設計的技術,這種技術主要是針對將天線進行微型化處理的問題的技術。第二種情況是對射頻電路進行設計的技術研究,這種技術主要是為了針對生物體的體內和體外之間的通信環節所進行的技術。第三種技術主要是低功耗植入式集成電路的生物醫學微電子技術,這種技術主要是針對一些電子設備在生物體內由于長時間的工作,會給人體產生過多的熱量,從而影響到生物體健康的一種技術。第四種情況是指為生物體內的電子系統提供運轉所需要的能量的生物技術,這個技術主要是針對植入式電子設備需要能量的供給進行設計并運用的。第五種情況就是對電子系統設備的微弱的電子信號進行捕捉的技術,由于人所處的環境是十分復雜的,所以有時候很難捕捉到植入式微電子設備的信號,因此,在這種情況下,就需要采用這種對微弱信號進行捕捉的技術。最后一種技術是對微電子植入技術進行封裝的一種技術,通過對微電子植入技術進行封裝,從而實現微電子設備在人體內的健康運轉,并且不會對人體造成傷害。下圖為植入式電子系統圖。
三、生物芯片技術
生物芯片是最近幾十年才開始進行廣泛使用的技術手段,二十世紀八十年代的時候,微電子技術取得了極大的發展,科學家將生物的活性分子和有機功能的分子通過裝配構造一個微型的電子設備,在這種微型的電子設備內部,包含了對生物體體內的信息進行收集的系統,和對生物體內的信息進行處理的系統以及對生物體體內的信息進行傳輸的系統。從二十世紀九十年代開始,經過了十年的發展后,生物芯片的發展進入了另外一個高度,在這個時候,生物芯片能夠對各種生物體進行工作,除此之外,電子芯片甚至還可以對生物體的細胞以及生物體內的軟組織的基因信息進行讀取,因此,生物芯片在這時候甚至被形象地稱為“人體內的小實驗室”。在目前的社會當中,生物芯片技術得到了廣泛地應用,其中比較顯著的生物芯片是基因芯片,如下圖所示[5]。
結束語:
雙語教學與外語教學和純粹的語言專業教學不同,它是在教學中使用母語的同時,用英語作為教學語言進行教學。它不是單純的英語和專業的組合,而是在現代教育理念指導下的一種盡可能與國際接軌的教學模式。教育部在《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》中提出:大學本科教育所開設課程的20%以上必須開展雙語教學,重點在生物技術、信息技術、新材料技術及其他國家發展急需的專業中開展。雙語教學目標主要包括兩個方面:通過教學使大學生掌握專業知識,提高大學生應用英語的能力[1-2],因此,雙語教學需要順利完成知識傳授和語言訓練兩個目標,對教學的方法提出了更高要求。雙語教學涉及英語教材、英語板書、英語作業、英語命題考試以及使用英語互動等形式[3]。在教育部明確要求高等學校積極推動本科雙語教學的大背景下,華南農業大學實施了雙語教學教師資格認證體系,允許通過雙語教學課程資質考核的教師開設雙語課程,此外,還出臺提供雙語課程建設的專項經費、提高雙語教學單位學時酬金等一系列的鼓勵措施,陸續有不少專業課教師獲得雙語教學資格認證,新開雙語課程在教學體系中的占比也逐漸增多[4]。園藝植物在人類社會發展中的地位一直是無法替代的,在人類文明中,從初期的石器時代到現代高科技的農業發展,園藝植物在人們的生活中發揮著越來越多的功能。園藝植物生物技術(BiotechnologyofHorticulturalPlant)是指以園藝植物為研究對象,結合相關學科的知識和原理,以及傳統的育種技術和現代的生物技術手段,有目的地改造園藝產品的特性,為人類生產出市場需求的園藝產品,從而成為服務社會的一門技術,如轉基因番茄、轉基因辣椒等。因此,發源于西方的現代園藝植物生物技術是園藝專業大學生學習的重點課程。根據這一形勢,高等農林院校開設園藝植物生物技術課程雙語教學是緊跟時展需要的舉措,但由于是新開課程,無論是從教學目標、還是從教學方法上,都需要不斷地進行探索,發現該門課程雙語教學的規律,調整教學目標,改進教學手段,從而更好地實現預想的教學效果。這就需要教師在教學過程中認真做好每一個環節,包括教材的挑選、授課內容的確定、多媒體課件的準備、課堂內容安排、復習互動訓練和試題設計等方面的工作。
一、園藝植物生物技術雙語課程教材選擇
雙語課程要與國際教育接軌,首先就是語言的接軌,因此為了保證教學過程中課堂內容國際化,勢必要以英文為主,尤其是多媒體課件里,主要應該以英文原版教材為參照來準備,為大學生提供一個純正的、原汁原味的教學氛圍。優秀的原版英文教材語言純正,可讀性強,所講的技術更新較及時[5-7],因此,原版的英文教材是教學過程中的重要幫手。在搜索教材的過程中發現,目前專門針對本科生教學的園藝植物生物技術的相關英文教材很少,可供選擇的教材有限,這也是影響園藝植物生物技術雙語教學的一個重要方面。在有限的教材里盡量選擇有特色的教材,目前選用的是SciencePublishers出版的由H.S.Chawla主編的《IntroductiontoPlantBiotechnology》(第三版),以及G.P.Rao主編的《AdvancesinPlantBiotechnology》。這兩本教材與國際的專業課程接軌,且內容豐富,包括植物組織培養、遺傳物質、DNA重組技術,涵蓋了園藝植物生物技術的主要知識點。此外,《IntroductiontoPlantBiotechnology》(第三版)還包含了基因組學和生物信息學等內容,而且對目前社會上關注的熱點問題,如轉基因植物技術及其影響進行了較為清晰的論述,可以幫助大學生在課后通過閱讀和學習,科學地了解現代生物信息學的技術方法,以及轉基因的專題。選用的這兩本教材在華南農業大學的圖書館均有收藏,也便于大學生學習借閱。與此同時,還可以選擇一些有針對性的雙語教材作為輔助參考教材,幫助大學生在課余鞏固學習的知識點,比如李桂榮等在《教學改革與實踐》一文中推薦的王武主編的科學出版社出版的雙語教材《生物技術概論》,便于大學生英漢對照學習,這對初次學習專業雙語課的大學生能起到輔助作用[8]。
二、園藝植物生物技術雙語課程設置
課程設置包括教學大綱和學時的制定、大學生人數和結構的設定,英語漢語比例的分配等,是保證教學效果,實現教學目標的重要課程框架基礎,也是良好地開展園藝植物生物技術雙語教學的關鍵環節。在目前我國的園藝植物生物技術雙語教學中,課程設置不盡相同,據了解,有的僅僅是為了應付要求,開設了較少的課時,有的要求全體大學生選修雙語課程。華南農業大學園藝植物生物技術雙語課程設置結合大學生的實際需要,科學安排,統籌規劃。
(一)教學大綱調整
由于是雙語教學,面向三年級的大學生開課,而他們也是首次選擇專業雙語課,因此,在理解和消化知識的速度上勢必無法與漢語授課的園藝植物生物技術課程相比。所以,要想在雙語教學過程中講授與漢語授課32學時的授課內容是無法實現的。因此,教學大綱需要為雙語課進行重新調整。在試驗的第一個學期中,設計的教學內容包括緒論、植物組織培養、遺傳物質、PCR、基因表達、DNA重組技術、基因克隆以及基因組學和生物信息學,其中植物組織培養、PCR、DNA重組技術以及基因克隆三個章節是授課的重點內容,占用的學時相對較多,而基因組學和生物信息學這一章簡要介紹最新的科研進展和現有的研究方法。
(二)課程學時設定
華南農業大學在專業課程中已經開設一門漢語的園藝植物生物技術課程,而且是和雙語課同時開設的,因此,為了使雙語課過程和漢語課教學的同步,選擇與漢語授課相同的32學時的理論課。此外,園藝植物生物技術雙語課是作為選修(五選二)的形式制定的,即大學生可以從五門課程中選擇兩門進行學習,這樣不會出現由于必選導致的一部分英語基礎差的大學生必須選擇這門課程。當然這樣的教學安排也存在一些弊端,就是不能兼顧高等學校對國際化人才培養的目標,不能做到對專業所有大學生普及雙語教學。
(三)授課對象結構
華南農業大學因為在此前沒有園藝植物生物技術課程相關雙語教學的經驗,所以為了確保教學效果,在試點的這個學期并沒有放開對選課人數的限制,授課的規模確定為小班授課,人數為20人。這樣為首次嘗試園藝植物生物技術課程雙語教學提供了一個相對輕松的教學氛圍,為實現教學計劃和目標提供了保障。從實際的教學效果看,20人的班級課堂氛圍活躍,規定的學時內也能夠充分調動每個大學生的積極性,使他們積極參與課堂主動學習環節。保證了雙語教學的教學效果。當然這個規模也使得不少其他有興趣參加雙語課程的大學生失去了學習的機會,今后可以考慮增加園藝植物生物技術雙語教學的授課教師人數,開設更多的雙語教學班。考慮到雙語教學中將有很大一部分內容用英語來授課,因此,大學生的英語基礎將直接影響該課程的教學效果。雙語課為選修課,但同時開課前的一個學期也對報名選課的大學生進行了篩選,主要篩選標準是根據大學英語四級成績來劃定的,雖然此方法未必完全科學,但在目前可能也是最有說服力的一個篩選指標。今后如果增加授課師資力量,開設更多雙語教學班則需要考慮到適合參與雙語教學的大學生比例,不能盲目擴大每個班級的大學生人數,以免影響園藝植物生物技術教學效果及其口碑。
(四)英漢分配比例
園藝植物生物技術雙語課程開始設定的語言比例是英語和漢語各占50%,而隨著課程的推進發現,在課堂實踐中,每個階段、每個知識點和所講具體環節大學生對英語的理解能力是不同的,比如,在講緒論的時候大學生大都對1頤1的語言內容安排比較容易接受,甚至部分基礎好的大學生主動要求提高英語的比例,而隨著內容的逐漸深入,尤其到基因克隆、載體構建等理論部分的時候,漢語的比例需要適當提高,有時候為了解釋一個專業問題,教師需要用漢語著重講解,相對使用英語的比例會大大降低,漢語和英語的比例在7頤3,甚至8頤2左右,這樣既能保證大學生學到原汁原味的英語,又可以很好地理解專業知識的要點和內容。所以,在課程中,教師應該靈活地根據授課現場大學生的反應情況來安排漢語的講解比例。遇到大學生反應較慢,無法進行下一個教學內容或環節的時候,教師可以考慮放慢速度,同時用漢語給予更多的解釋,這樣可以在課堂上因地制宜地安排英語和漢語所占比例。
三、園藝植物生物技術雙語課程教學方式
在課堂上,大學生才是學習的主體,而知識是要學習的對象,因此課堂的一切教學活動都應該以激發大學生的學習興趣為前提,否則設計的課程內容將無法很好地實現教學目標。而往往在教學中由于教師在課堂上會自然地將注意力放在要傳授的知識點上,而忽略了大學生的興趣。為此,需要在課堂上將授課方式多樣化,不斷地通過各種不同的方法來有效地調動大學生的積極性,專業課程雙語教學工作尤其要注意這一點。
(一)注重雙語教學課件制作,充分利用多媒體
在教學PPT的制作上,為了方便大學生課堂學習和課后復習,在課件的制作上主要以英文為主,參照教材《IntroductiontoPlantBiotechnology》(第三版)將課程設置的主要章節內容用英文編寫,重點專業詞匯在英文后用漢語標注,幫助大學生提高學習效率,加深記憶。此外,教師應盡量多使用原版的彩圖,幫助大學生加深印象,保證學習效果。雙語教學中應用多媒體是十分必要的[9],通過視聽的教學過程加深大學生在課堂上對知識的理解并強化學習效果。在雙語教學中,需找相關的經典理論的動畫視頻,如組織培養、DNA復制與翻譯、載體構建、PCR反應等,通過這些教學輔助手段,提升大學生在課堂上對相對枯燥的理論知識的學習興趣。只有充分調動大學生的學習興趣,才能真正實現教學的目的,在雙語教學上,教師更要注意這一最基本的原則。
(二)專業詞匯隨機測試,增加教學互動環節
在組織培養、基因克隆、載體構建等章節中都涉及大量的專業詞匯,如果大學生無法掌握這些詞匯,將成為影響教學效果的重要障礙,為此,在課堂上教師應安排專業詞匯的測驗環節,考察大學生對上一節課程中的專業詞匯的掌握情況,考察方式以隨機點名、黑板默寫英文詞匯,或者將英文專業詞匯翻譯為中文兩種方式,這樣既可以督促大學生課后對重點專業英文的復習,也可以幫助教師利用較少的時間有效地檢測課堂教學效果。雙語教學的目標應該不僅僅局限在單方面的傳授知識,幫助大學生理解和記憶專業中的英語詞匯,更為重要的是應盡量在有限的學時內為大學生提供盡可能多的開口表達機會,從而提高大學生靈活運用專業英語的能力。為此,教師安排一定學時的互動環節,互動的內容包括看視頻后圍繞視頻內容進行提問;課堂知識點的擴展討論,如轉基因的利弊;給大學生一個主題,按照小組準備PPT,然后再上課的時候用英語做簡短的介紹,其他小組提問交流等。這些互動環節不但可以構建課堂語言學習的良好氛圍,鍛煉大學生的英語表達能力,更有利于大學生獨立思考,從專業的角度分析和解決問題。
(三)增加科研時事新聞,發揮育人功能
在雙語教學中,教師可選用一些和課堂內容相關的科學界典故、名人、熱點新聞等內容加深大學生對所學專業知識的印象,提高學習興趣。例如,講到轉基因技術,可以介紹一下世界上最早上市的轉基因番茄;講到組織培養的時候可以找一些利用快繁大量培養獲得藥用代謝產物的研究;當講到創新的時候,教師可以用我國科學家屠呦呦獲得諾貝爾生理學或醫學獎的實例,鼓勵大學生做科研的創新精神和堅忍不拔的品質等。這樣可以讓課堂氛圍更加生動,同時也能將專業學習與育人相結合,在大學生學好專業課的同時,提高他們高尚的思想品德和情操。
四、園藝植物生物技術雙語課程教學評價
科學的評價體系是課程教學效果的一面鏡子,積極圍繞教學目標和課程特點制定科學的評價體系,可以幫助教師有效地調整教學方法,提高教學效果。因此,園藝植物生物技術雙語教學評價體系的建立,對推進雙語教學工作是十分有利和必要的,科學的評價體系可以促使大學生在整個學習過程中積極參與教學的每個環節,而不是為了應付考試而突擊學習。
(一)教師評價
對于雙語課程教師的評價可以組建雙語教學資質認證專家小組,邀請有豐富教學經驗、海外留學或訪學背景的資深教授和青年突出人才作為評審專家,制定科學的、有針對性的適合本校教學要求的評分體系,對申請雙語教學的教師給予打分,并通過問卷調查和聽課等形式了解開課教師的教學效果,其中問卷調查的對象就是該選修該教師雙語課程的大學生。這樣可以對教師的教學方法和水平進行客觀的考量。
(二)大學生評價
對大學生的考察主要包括考察專業知識的掌握情況和專業英語的運用能力。而由于雙語課程的獨特性,除了平時考勤、完成課堂作業等平時成績及期末成績以外,平時課堂參與教學互動環節的表現,比如,聽課發言情況,做簡單報告的表現情況,以及課堂討論的表現等,這些都可以作為評價大學生參與教學過程主動性和積極性的依據;此外,通過課堂小測驗和作業完成情況也可以了解大學生對知識的掌握程度以及教學效果。測試和考核是對教學效果檢驗的工具,但并不是唯一工具。因此,在課程分數的計算上不應僅僅根據期末試卷成績給分,還應該按照一定的比例將大學生平時課堂表現和完成作業情況記入總評成績[10]。而在試卷命題過程中,要注意題目的難易程度的比例,建議不要過高設定對大學生的考察難度,否則很容易打擊大學生后續專業學習的積極性,但同時又不能過于簡單,不能拋掉教學的目標和要求。在題型選擇上,選擇題、判斷題等客觀題目應作為主要的考試題型,同時結合一些看圖填空,基本可以檢查大學生的學習效果,至于名詞解釋和問答題對本科生來說難度偏大,不適合被列入命題類型。建議試卷的最后可以安排一道加分題(答錯或不答不扣分),請大學生對一學期的課程給予評價,用英語來完成,這樣一方面可以鼓勵大學生用英語寫作,提高英語表達的能力;另一個方面還可以為將來課程的調整提供思路。另外,為了避免期末考試的時候大學生不適應英語題目,平時教學應進行相應題型題目的訓練,幫助大學生提前熟悉相關題型。高等學校是培養跨世紀綜合素質人才的基地,開展雙語教學能夠培養大學生在國際上溝通交流的能力和專業的國際化意識。目前園藝植物生物技術課程雙語教學在國內大多院校還并不是十分普遍,為了將來國家園藝產業的長遠發展和國際合作的需要,高等院校在專業課程中對雙語課設置的考慮勢在必行,如何扎實地推廣雙語教學工作是值得廣大教師細心思考的課題,今后還有很多問題值得在開展雙語教學的過程中深入探討,如編寫適合我國國情的雙語教材,如何把知識傳授和提高大學生專業英語的運用能力有機結合等。隨著園藝植物生物技術課程雙語教學實踐的不斷深化,我國高等院校將在未來培養出更多符合國家國際化發展需求的高水平綜合素質人才。
參考文獻
[1]馮晨昱,李桂山.高校雙語教學存在的問題及對策研究[J].教育探索,2008,(11):67-68.
[2]劉安娜.關于雙語教學在專業課程中應用的幾點思考[J].中國科教創新導刊,2008,(33):148.
[3]刁孝華.專業課的雙語教學初探[J].重慶商學院學報,2001,(S1):53-54.
[4]黃旭明,姚青.《園藝科學》雙語教學的實踐與改進[J].中國園藝文摘,2013,29(1):185-186.
[5]郭維維.雙語課程教學的要素及其重要性分析[J].高等工程教育研究,2010,(S1):165-166.
[6]姜宏德.關于雙語課程體系建構的幾個問題[J].教育發展研究,2003,(1):38-41.
[7]彭偉,張露芳,詹燕.面向國際化人才培養的雙語課程教學探索[J].浙江師范大學學報(社會科學版),2012,(3):101-104.
[8]李桂榮,姜立娜,杜曉華,等.園藝植物生物技術課程雙語教學的建設與探索[J].中國輕工教育,2015,(3):80-83.
隨著我國教育事業的不斷發展,生物實驗得到了前所未有的發展。在各門學科中,生物學算是一門實踐性科學,實驗教學是其中的重要組成部分。通過生物實驗教學,可以激發學生的學習興趣,幫助學生深入理解生物學基本理論,培養實驗技能并獲得生物學知識,有利于學生生物科學素質的形成。強化生物實驗教學環節,充分發揮生物實驗教學的功能和優勢,是培養學生科學的學習方法、堅實的生物實驗技能、良好的科學精神和科學態度的重要手段,為培養高素質人才奠定了良好的基礎。本文對生物實驗的教學方法及教育意義闡述如下。
一、實驗教學與生產實際密切結合,提高學生對生物知識的理解
傳統的生物實驗教學中,主要側重于以實驗原理為代表的理論知識和以實驗現象為代表的經驗知識的傳授。它反映了生物實驗教學的一般特點,但這與素質教育中“科學素質培養”的要求還有較大距離。為此,在多年教學實踐的探索中,我們結合生物實驗教學實際和學生獲得知識、能力培養的特點,篩選了一些屬于基礎性與生產性密切結合的知識內容,補充到實驗教學中,在強化學生技能培養的同時,提高了學生對理論知識的理解,收到了較好的效果。
二、以實驗為基礎的學習思維及其培養
隨著我國教育體制的改革與完善,新的生物教材增加了實驗的比例,其目的在于通過實驗的親身經歷和操作,培養“事必躬親”的實踐思維。生物實驗是一項系統性的工作,需要嚴密的邏輯思維和細致的觀察力,實驗的結果還需要不斷的檢驗,需要一定的意志力和耐心。深入發掘課程內設的實驗,將實驗相關的理論和結果,推向廣泛的現實生活中,應用于現實生活問題的解決。例如:通過一些相關實驗,脂肪、糖和蛋白質在一些物質中的含量檢測,可以應用到現實生活中:糖尿病人不能食用的食物有哪些;淀粉與蛋白質的關系;脂肪最常見的表現形式有幾種;哪些食物不適合體型肥胖的人。教師通過設計與生活現實息息相關的問題,為學生深入了解生物實驗奠定基礎,同時實驗需要嚴密的設計和過程監控,一定程度上使得學生的思維能力得到鍛煉。
三、實驗方法靈活運用
在充分地了解了包括實驗準備,過程監控與記錄,實驗結果檢驗與記錄,材料的特性和使用方法等基本的生物實驗設計所涉及的內容之后,實驗中所運用到的方法及其如何運用,成為重要的訓練課題。在此過程學生的動手能力和思辨能力得到提高,以生物學中常見的實驗“有絲分裂”為例,理論的試驗方法是將載玻片用手指的力量按壓在蓋玻片上,往往此過程中由于玻璃片的密度較大,與中間的培養液摩擦力較小,而導致玻璃片滑動,使得中間的觀察對象破損,影響觀察結果。因而,可以拋開書本尋找一種更好的實驗方法,比如在準確放置蓋玻片之后,用筆頭輕輕敲擊玻璃片,既減少了玻璃片的移動機會和空氣進入的可能,同時使所要觀察的細胞均勻分散,從而使得染色體較為清楚的呈現。
生物學實驗方法多樣,從最基本的觀察法,比較法,經驗法,文獻資料調查法等等,在研究植物種子生長發芽條件,以及昆蟲的生活環境等實驗,一般采用分組實驗進行比較的方法,實驗結果較為明顯,同時能較為容易排出干擾實驗的不必要因素。但各種方法均有利弊,在實驗中各種方法往往相互結合、交叉使用。這就需要生物老師在實驗過程中的積極引導,通過實驗激發大家使用不同方法,有效驗證實驗理論。
四、解析實驗過程
現實中的實驗操作過程,依研究的重點和條件的不同可以靈活改變,所以,試驗程序并不是一成不變的。實驗過程中的每一個細節都是緊密相關的,教師在進行指導實驗時,應當激發學生主動思考實驗細節和過程的主動性,理解了實驗過程中,每一個步驟存在的意義及其關聯,也就領會了問題解析到解決的方法。以“細胞質壁”觀察實驗為例,在實驗的過程完成分離而后復合現象的呈現和觀察,過程大概:獲取洋蔥鱗片細胞并制作成臨時裝片觀察稍后在一側滴適量蔗糖溶液,吸水紙在另一側吸引觀察,紀錄稍后,在裝片一側滴適量清水,吸水紙在另一側吸引觀察,紀錄;最后總結實驗紀錄得出結論,在這些實驗步驟執行中,老師應當及時詳解其中的道理,例如一些問題:以手撕的方式取代刀削來獲取洋蔥表皮,原因在于撕能夠按照物質的自然紋理解構,與物質分離,要比削的方式獲取而來的表皮薄,從而易于觀察和實驗;植物的細胞液其濃度是質壁分離和復合的關鍵;還有一些實驗中觀察到的現象,以及實驗失敗的原因,老師都應當進行及時的引導。
實驗過程是一個整體且系統性的程序,既有“失之毫厘謬以千里”,實驗具有較高的準確度要求,同時又有“千里之堤毀于蟻穴”,實驗過程中的每一步驟都極其重要,且相互聯系。整體的實驗程序又由小的實驗方法步驟,作為部分組成,只有每一步良好的銜接,才能實現實驗的圓滿完成。在實驗過程中,實驗本身最終的結果并不重要,重要的是實驗過程中用到的方法和原理,不拘泥于既定的規則,培養學生設計實驗的能力,即發現問題、分析問題到解決問題的能力,從而有效掌握實驗的設計、方法和生物學原理,掌握了這些本質的事實,再進行其他類似或不同的生物實驗時,便會胸有成竹。例如,將研究植物細胞的方法,運用到觀察動物細胞的實驗中,通過對細胞構成的比較,分析其差異和相同之處,將會對細胞有更深入的了解和認識,細胞作為生物最小單位,其差異性便是造就不同生物物種的根源。
生物實驗帶給學生最大的益處,便是對于其創造能力的挖掘。深入思考生物實驗的知識和原理,均與現實日常生活息息相關,動物眼睛夜晚能清楚地看見周圍環境,人們受到啟發發明了紅外線攝像頭,受到鳥類會飛的啟示,人們發明了飛機。種種創造發明同樣也是對生物學知識的模仿。
結語
綜上所述,實驗帶給學生的教育的意義遠遠大于,一張成績表所體現的價值。靈活變通和互動的教育方法,是培養實驗思辨思維的前提,生物學原理在實驗中得以運用,以及通過實驗理解生物學原理,如同知識與實踐的關系,沒有實踐就沒有發言權,實踐是檢驗真理的標準。
參考文獻:
[1] 中華人民共和國教育部 . 普通高中生物課程標準 . 北京:人民教育出版社,2010.
[2] 謝建林 . 例析生物學實驗設計的基本原則 . 生物學教學,2003.5.
[3] 馬光遠 . 實驗設計教學與學生思維能力的培養 . 生物學教學,2004.10.
關鍵詞 農業科技書籍;普通高中;生物教學
我國是歷史悠久的文明古國,也是幅員遼闊的農業大國,農業的發展對國民經濟的發展及社會的穩定作出了巨大的貢獻。許多科學家和農業科技人員為農業教育及農業發展一直在努力著,不僅有理論研究,更有實踐研究,并且不斷地大力推廣。《普通高中生物課程標準(實驗)》的課程理念之一是“注重與現實生活的聯系”。農業知識與生物學有著千絲萬縷的關系,且與我們的現實生活緊密聯系在一起,這些農業知識可以服務于普通高中生物教學。
一、農業科技書籍的特點
1.實踐性
農業科技書籍主要的閱讀對象為農民,農民對書籍的要求偏向于實踐性,“怎么做”、“能解決什么問題”、“會有什么樣的效果”,這些是他們所需要的。根據農民朋友的需求,農業科技書籍以介紹實踐方法為主,同時也有必要的理論闡述,如葡萄白腐病,主要危害葡萄果實。發病初期,在離地面較近的果穗梗上會出現枯黃色斑點,漸漸變為淺褐色。果實成熟時,果粒上會出現灰白色小點。白腐病可以導致葡萄果粒和病穗脫落。白腐病的傳播途徑和其他幾種病菌差不多,病菌多以孢子器的孢子在葡萄枝上越冬,翌年借助風雨傳播。高溫高濕發病愈加嚴重,每年7月為發病高峰期。發生白腐病時主要采用退菌特等殺菌劑和波爾多液交替噴施,可以在春秋季清園進行預防。
2.科普性
正是因為農業科技書籍的讀者為廣大的農民朋友,所以相關內容的闡述要通俗易懂,看得懂才會用,按照正確的方法用了才會有效果,這要他們才會覺得這種書籍有價值,這樣有利于農業知識的推廣。如西瓜育苗技術的誤區之一是育苗營養土配制不當,或因氮化肥過多而造成燒苗;或因氮、磷、鉀配比不當,磷、鉀不足而幼苗不壯;或因有機糞肥未經充分發酵而引起地蛆為害。正是這些書籍的科普性,才能讓農業知識在農民朋友中廣泛傳播開來。
3.地區性
不同地區的氣候條件是有差異的,土壤酸堿度也不同,不同的植物栽培以及動物養殖的特點也不同,所以書店里所售的農業科技書籍要根據本地的農作物的要求以及主要的動物養殖有關的書籍,一般有地區特色。如我們東臺地區的大棚西瓜“爆炸瓜”全國有名,故書店里有關大棚西瓜的栽培、病蟲害防治的書籍就有許多,如《大棚溫室西瓜甜瓜栽培技術》、《大棚西瓜甜瓜栽培答疑》、《大棚西瓜生產實用技術》、《大棚西瓜高產優質栽培》、《大棚西瓜無公害生產技術》、《西瓜優良品種與豐產栽培技術》、《提高西瓜商品性栽培技術回答》、《怎樣提高種西瓜效益》等。
二、農業科技書籍服務于普通高中生物教學
1.課堂教學中應用農業科技書籍中的知識
教師在教學過程中喜歡在課堂導入時用相關的材料來引起學生的共鳴。應用本地的特色農產品作為材料導入,學生非常熟悉易引起他們的共鳴,再由此引出相關問題,就會激發學生的學習興趣,如學習光合作用與呼吸作用之間的關系時,可以以“爆炸瓜”為媒介來導入,同時展開相關問題討論和學習,“我們東臺的西瓜為什么出名”、“為什么會爆炸”、“為什么糖分高”、“為什么有機物積累多”……這樣既能提高課堂教學的效率,又能激發學生熱愛家鄉的情感教育,又能豐富課堂教學的內容。
2.研究性學習中應用農業科技書籍中的知識
在開展“番茄無土栽培的研究性學習”中,教師缺乏相關的材料是無法開展此研究性學習的,通過在農業科技書籍中查找相關資料,就會了解有關的番茄的知識,以及無土栽培的知識,如在什么季節開展此研究性學習,研究方案中的實驗器材、藥品等,研究過程的注意事項等都可以從這些書籍中找到,這樣老師在開展此研究性學習時“心中有數”,能夠達到預期的學習效果。在開展研究性學習過程中農業科技知識能提供理論與實踐支撐。
3.合理運用農業科技書籍有利于提高教師的業務水平
當老師在平時的課堂教學中注意利用農業知識去進行課堂導入,展開課堂問題討論等,學生會積極地參與到課堂教學中,教師就會從課堂教學效果中體現到成就感,就會不斷地去思考,如何將更多的農業知識巧妙地整合到課堂教學中,這樣長期地進行下去會提高教師課堂教學的水平,教學效果將會越來越好,教師自己也能逐漸成為學生所敬重的老師,這是一個正反饋調節的過程。不僅在課堂教學中可以用于農業科技知識,在命題過程中同樣可以用到這些知識,許多高考題就是以農業科技知識為背景來設計的。
農業的生產結構包括種植業、林業、畜牧業、漁業和副業,農業科技書籍覆蓋了這些方面的知識。這些知識與生物學都有著密切的關系,在普通高中的必修教材與選修教材中都能合理利用。合理地用好這些農業科技知識服務于高中生物教學,既能激發學生的學習興趣,又能提高課堂教學的效率,還能提高教師的業務水平。在普通高中生物教學中教師要用好這一課程資源,為新課程改革添磚加瓦。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準(實驗)[M].人民教育出版社.2003
一、板書在中學生物教學中的作用
板書與教師的講述相輔相成,可以充分揭示生物事實發生、發展及變化的規律,反映生物事實之間的聯系,完整闡釋生物學知識的結構體系,能幫助學生記憶、分析、消化和鞏固知識,啟發學生思維,提高學生能力。
(一)突出重點和難點
板書突出教材的精華,提綱挈領,再加以重點強調的圈點、畫線等符號,有助于加強學生對重點知識的注意,能對本節課的重點、難點一目了然,使學生看得明白、記得扼要、學得精當。
(二)揭示知識之間的邏輯關系
生物學知識之間存在廣泛的聯系,如葉綠體可以聯系色素的種類、植物細胞特有的細胞器、光合作用過程、細胞質遺傳等,教師可以通過板書知識網絡圖揭示知識之間的聯系,使學生的知識結構化、條理化、系統化、網絡化,從而有助于學生理解知識,掌握知識,整體把握知識的脈絡和內在聯系,在運用所學知識解決問題時能夠有效提取、隨心所欲、信手拈來。
(三)有利于學生建構知識
板書是隨著教師講解的深入逐步書寫的,這種層層遞進的方式符合學生的認知規律,也有利于學生將注意力集中到當前的學習中。教師在書寫板書時有一定的時間間隔,這就給學生留出了一定記憶和思考的時間,學生跟著老師寫下重難點知識,記下知識框架的過程,就是知識再加工的過程。板書以文字、符號、圖表等方式呈現教學主要內容,形象、生動,豐富了學生的感知信息。
(四)有利于復習鞏固
主板書一般要保留到授課結束,如果學生在學習時前面知識沒有記住,影響到后面的學習、理解,可以通過板書及時回顧前面學習的知識,這有利于學生鞏固知識。教師也可以根據板書進行課堂小結。
(五)有利于學法指導
課堂教學時,黑板上呈現的知識之間聯系和區別的比較表,知識結構圖,精練的總結語等,在揭示知識的聯系、突出重難點時,不但幫助學生理解和掌握知識,也是對學生進行學習方法的指導,指導學生在自主學習時如何概括和總結,如何把握重難點和知識之間的聯系。
二、中學生物教學中板書的形式
(一)提綱式板書
提綱是教師對教學內容歸納總結后以精煉的語言或以教科書中的標題逐步呈現教學內容的一種板書。如《從生物圈到細胞》一節就可以用提綱式板書。這樣的板書高度概括,層次清晰,有利于學生對概念的提煉和建構。
(二)表格式板書
表格多用于概念、過程的比較。如有氧呼吸和無氧呼吸的比較,有絲分裂和減數分裂的比較。表格的特性決定了表格是板書能夠清晰地呈現兩種及兩種以上事物之間的區別及聯系,簡潔明了,讓學生一目了然(見表1)。
(三)圖形式板書
圖形主要包括生物體結構圖、知識結構圖、過程圖和簡筆畫。教師在授課過程中,隨著講解,逐漸畫出某個結構、過程或概念圖;授課結束時,一幅漂亮的結構圖、過程圖、知識網絡圖也呈現在黑板上。如細胞結構圖、光合作用過程圖、呼吸作用過程圖,DNA復制、作用、分布等的知識結構圖。而簡筆畫一般是針對生物的外形或某個結構,如初中生物教學中,在講魚、鳥時,寥寥數筆勾畫出一條魚、一只鳥,形象生動,既吸引學生注意,又能提高學生學習興趣。圖形式板書能夠突出顯示各知識點之間的邏輯聯系,有利于學生整體構建生物學概念和知識網絡。如圖1,圖2所示。
(四)解題步驟式板書
一般用于比較復雜的解題過程,如遺傳概率的計算,基因型、表現型的推斷等,僅有講解學生聽不明白,通過解題步驟的板書,可以呈現解題步驟和教師的解題思路,使學生明白為什么,知道怎樣做,同時訓練學生思維,提高學生運用知識解決問題的能力如兩對相對性狀獨立遺傳的兩純種親本雜交,F2出現的重組類型中能穩定遺傳的個體約占多少?板書設計如下:
親本為雙隱與雙顯:2/16÷6/16=1/3
親本為一顯一隱:2/16÷10/16=1/5
(五)自由式板書
這是一種根據教師風格特點、教學內容和學生知識、能力水平自由發揮的一種板書形式,不受各種條條框框的限制。如在初中生物教學中講述《水中生活的動物》時,可以將板書設計為魚的形態,直觀、形象、生動,利于學生掌握。既有利于激發學生的興趣,又能夠活躍課堂氣氛,幫助學生理解和掌握相關知識。如圖3。
三、中學生物教學板書設計的一般要求
(一)言簡意賅
板書為綱,講述為目,板書是教師在深入鉆研教材后,對教學內容的高度提煉與集中,是教師教學經驗和智慧的結晶,是一堂課的精華。因此,板書要提綱挈領,言簡意賅,切忌內容繁雜。
(二)主次分明
一堂課的板書有正板書和副板書之分,正板書是一堂課的主要內容,是教師課前設計好的,一般要保留到一堂課結束,為了突出重點、難度和知識之間的聯系,還可以用點、線等符號或不同顏色、不同字體加以突出。副板書一般是教師的即興發揮,可以是一種生物形態的簡筆畫,可以是推導過程,也可以是重要概念、名詞術語等需要強調的內容,可以隨寫隨擦。
(三)布局合理
板書的布局要合理、美觀,不僅條理清楚,還應給人以人賞心悅目的美的享受。書寫板書要根據內容的多少事先規劃好,正、副板書要分開,正板書一般要安排在黑板的中央,副板書安排在黑板的一側。
生物醫學信號其實就是人體內發出的光、電、聲的信號,但是基于人體內的特點,生物醫學信號與一般醫學信號相比,具有不同的特點,比如:信號不強,在母親體內得到胎兒心電信號就非常微弱[1]。噪聲較強,由于人體本身信號不強,加上人體是一個綜合的復雜體,所以,信號非常容易遭受噪音影響。頻率范圍通常不高,其中除了心音信號頻譜有一點高以外,別的電生理信號頻譜都不高。隨機性較強,生物醫學信號一方面是隨機的,同時也是平穩的。正是由于這些特點的存在,讓生物醫學信號具有廣泛的應用空間,對許多醫療診斷具有重要意義。
2 小波變換在醫學中的應用
2.1 在電腦信號方面的應用
在傳統的臨床電腦影像分析中,基本是采用目測標注的模式來進行,這種方法容易讓工作人員疲勞,并且誤差很大,造成臨床上多導EEG的“特征提取”與“數據壓縮”始終處于主觀處理上[2]。在分析過程中,窄窗口用于分析高頻,寬窗口用于分析低頻,這種分析方法體現了相對帶寬頻率分析與適應變分辨分析思想,有效的克服了上面的缺陷,有效的提升了信號及時處理途徑。(1)EEG信號檢測:在以往的瞬態檢測中,通常是利用傅立葉變變換和匹配濾波的方法來進行,但是,后者在檢測中需要相關信號的支持,前者一般只對有周期性并且能持續發出的信號有效。而小波變換檢測具有突出局部特征的能力,對短時瞬變的低能量較為有效,而且不需要提前先驗知識。利用小波變換中的多尺度分析,可以參照EEG中的棘慢波、偽差等不同尺度的表現來實現對異常波的檢測。(2)EP信號檢測:因為小波變換利用的基波的頻率分辨率和時間各不相同,因此小波變換也使用于別的非平衡信號。在進入2010年以來,采用小波多分辨分析來提取誘發電位,在提高信噪比、減少刺激回合數等方面都研究已經向前邁進了一大步,在不久的將來有實現誘發電位單詞提取的可能。
2.2 在心電信號處理中的應用
ECG作為生物醫學信號的重要組成部分,是非常適合利用時間尺度與時頻來進行分析的。眾所周知,P、T、QRS就是ECG信號的組成部分,在這個組成中,各波的頻率特性有所不同。通過以上的分析可以得出,ECG是一種具有明顯時間尺度與時頻特征的生物醫學信號。(1)ECG信號檢測。QRS波群的檢測方法多種多樣,常用的主要有:面積法、閾值法、斜率法等[3],這些方法在使用過程中具有很多的弊端,如果遇見干擾嚴重等情況時,通常錯誤率較大。在最近的一些檢測中,有的工作人員將小波變換引入到了ECG信號特征值的獲取和識別中,而且對于解決上面的弊端起到了非常明顯的作用。 (2)ECG晚電位檢測。當下,在累加平均是許多晚電位分析儀器檢測采用的主要手段。Meste有效的利用了小波變換對晚電位獲取進行了討論。
2.3 生物醫學信號的處理方法
生物醫學信號處理是研究從擾和噪聲淹沒的信號中提取有用的生物醫學信息的特征并作模式分類的方法。生物醫學信號處理的目的是要區分正常信號與異常信號,在此基礎上診斷疾病的存在。近年來隨著計算機信息技術的飛速發展,對生物醫學信號的處理廣泛地采用了數字信號分析處理方法:如對信號時域分析的相干平均算法;對信號頻域分析的快速傅立葉變換算法和各種數字濾波算法;對平穩隨機信號分析的功率譜估計算法和參數模型方法;對非平穩隨機信號分析的短時傅立葉變換、時頻分布(維格納分布)、小波變換、時變參數模型和自適應處理等算法;對信號的非線性處理方法如混沌與分形、人工神經網絡算法等。
3 光學技術在癌癥診斷中的應用
在癌癥診斷應用中,將光線安裝在可以自由轉動的儀器上,利用光在移動中碰見組織而反射的路徑,這時,光的許多特征就可以為觀察者提供許多的人體內在結構觀察窗口。光學人體掃描儀主要是為了定位、診斷、識別人體內部患處的問題,對患者內部相關部位進行照亮,讓觀察人員了解到患處與周圍內在結構之間的不同之處,進而實現有效的診斷。
自體熒光技術;在癌癥診斷中,光譜技術很早的已經得到了使用,主要起源于光動力學質量研究階段。在70年代左右,眾多癌癥專家都在嘗試著將光敏熒光法應用到癌癥診斷中,并且取得了理想的效果。但是,利用這種技術進行診斷時,患者必須提前注射抗光敏藥物,但是,這種藥物存在著很多副作用,所以,這種診斷方法不能大量使用。為了克服這種診斷的弊端,“自體熒光法”檢測激光誘導的腫瘤組織自體特征熒光的方法得到了許多人的關注。
國內一些專家進行了大量的共振喇曼光譜、血清自體熒光實驗研究、進行了許多的統計分析,通過波長激光對患者的血清處理變化,觀察自體熒光的信號變化與共振喇曼峰二者之間有無明顯差異性,進而對癌癥患者進行診斷。實驗結果說明:食道癌、胃癌、胰島癌等癌癥患者在經過血清激光作用治療后,喇曼光譜有明顯的差異性[4], 并且熒光信號強度在降低,熒光峰發生了變化,變化幅度與正常人相比要大得多。
【Keywords】 CryptoAPI; Intel RNG unit; true random number; FIPS 1401; random number table
【摘要】 目的: 構建基于Microsoft CryptoAPI的真隨機數生成器. 方法:在Intel 815E 芯片組的個人電腦上安裝Intel Security Driver(ISD)后,使用Microsoft Visual C++ 6編程,通過CryptGenRandom函數獲取真隨機數. 結果:生成的500個隨機數通過了NIST FIPS 1401和χ2擬合優度檢驗(α=0.05),表明本方法所生成的隨機數滿足獨立性和分布均勻性的要求. 生成7500個隨機數經域值變換后與隨機數表中的同等數目的隨機數進行了統計學比較,結果顯示前者的均值偏移、SD, SE和CV均小于后者. 結論:基于CryptoAPI的真隨機數生成器可以生成滿足獨立性和分布均勻性的真隨機數.
【關鍵詞】 CryptoAPI;Intel RNG Unit; 真隨機數;NIST FIPS 1401;隨機數表
0引言
隨機數在生物醫學中使用非常廣泛. 通過隨機數生成器(random number generator, RNG)可以獲取隨機數字. 基于硬件源(例如熱噪聲和電流噪聲等)的真隨機數生成器(true random number generator)[1]具有最好的統計學特性,但是目前的硬件隨機數生成器(例如ComScire QNG等)價格昂貴. 微軟公司(Microsoft) CryptoAPI系統構架分為兩層:面向客戶系統的界面層和下面的真正提供密碼算法的計算層. 底層的每個驅動可以稱之為“Cryptographic Service Provider”(CSP). 微軟公司在CryptoAPI的時候就已經內置了若干種CSP,即Microsoft Base Cryptographic Provider(MBCP). CryptGenRandom函數就位于MBCP中的Microsoft RSA Base Provider中. 對于能提供RNG的芯片組,在安裝相應驅動,例如Intel RNG的Intel Security Driver(ISD)[2]和VIA的VIA Random Number Generator(VRNG)[3]等之后,就能生成相應的CSP,供CryptoAPI體系調用. 因此使用CryptGenRandom函數所獲得的隨機數是真隨機數.
1材料和方法[4]
1.1材料
在兼容機(intel PIII 667, 主板:ASUS TUSL2C,815E芯片組,512M KingMax PC133 RAM)上使用Microsoft Visual C++.net 2003編制了計算機程序.
1.2方法使用CryptGenRandom()函數獲取隨機數(Fig 1). 使用的偽代碼如下:#define WIN32_WINNT 0x400; #include ; #include ; #include iscp4ms.h. HCRYPTPROV hProv;DWORD randomNumber = 0;DWORD randomLength = 4;//獲取句柄.If (!CryptAcquireContext(&hProv, NULL, INTEL_DEF_PROV, PROV_INTEL_SEC, 0)){ printf("No Found!\n",GetLastError()); return FAIL;}//獲取隨機數(4位).If (CryptGenRandom(hProv, randomLength, (BYTE*) &randomNumber)!=TRUE){ //釋放CSP句柄. CryptReleaseContext(hProv,0); Return FAIL;}//釋放CSP句柄.CryptReleaseContext(hProv,0);
2結果
根據最少需要80Mbit連續RNG輸出的原則[5],我們生成了100Mbit連續隨機數,部分數據如下((0,1)域,4位小數)(Tab 1). 隨機數的隨機性檢驗常用χ2檢驗(罕用KS檢驗和經驗檢驗);分布均勻性檢驗我們使用χ2擬合優度檢驗法;獨立性常用游程檢驗法檢驗. 我們使用美國國家技術標準局 ( NIST)的FIPS(Federal Information Processing Standards Publication)1401[6]對所生成的隨機數進行了測試, 結果顯示,Intel隨機數生成器通過了統計學FIPS1401測試,證明本實驗所生成的隨機數符合隨機數的特征,通過了獨立性檢驗、參數檢驗和組合規律檢驗(Tab 2).表2FIPS1401測試結果(略)
為了驗證所生成的隨機數分布的均勻性,我們再用χ2擬合優度檢驗法對這些數作分布均勻性檢驗. 假設:H0: r1,r2,r3,……,rn為均勻總體的隨機樣本. 將樣本r1,r2,r3,……,rn(n=500)的取值范圍分布在m個(m=10)等寬的區間,用[i-1〖〗m,i〖〗m)(i=1,2,3…,m)來表示第i個小區間,即分成[0.0,0.1), [0.1,0.2), [0.2,0.3), [0.3,0.4), [0.4,0.5), [0.5,0.6), [0.6,0.7),[0.7,0.8), [0.8,0.9), [0.9,1.0),共10個區間. 設{rj}(j=1,2,3…,m)落入每個小區間的數目為ni(i=1,2,3…,m). 根據假設,{rj}落入每個小區間的概率為1〖〗m,第i個小區間的理論頻數ui=n〖〗m(i=1,2,…m),統計量V=Σm〖〗i=1(ni-ui)2〖〗ui=m〖〗nΣm〖〗i=1(ni-n〖〗m)2漸進服從χ2(m-1). 使用Origin 7.5(SR1)對500個隨機數進行頻數統計,得m1~10的頻數為52, 53, 32, 49, 44, 43, 59, 48, 58, 62. 計算統計量值:
V=m〖〗nΣm〖〗i=1(ni-n〖〗m)2=1〖〗50Σ10〖〗i=1(ni-50)2=14.32
給定顯著性水平α=0.05,取m=10,則自由度v=m-1=9. 查χ2分布臨界值為18.307. 可知,V
Microsoft公司的(Trusted Computing Platform Alliance)[7,8]是下一代操作系統安全構架,因此使用基于Windows CryptoAPI函數的隨機數生成器具有廣泛的使用性,是一種優秀的隨機數生成器.
在生物醫學上,隨機數的性能取決于它的均勻性和距離理論頻數的偏移程度. 我們選取了《衛生統計學》[北京:人民衛生出版社,1978:215-220]后面隨機數表中的所有隨機數字(7500個,[0,99)). 我們將基于Intel RNG的隨機數生成器所生成的7500個隨機數乘以100后,截掉尾數,使其從(0,1)域轉換成[0,100]域. 由于截尾(使用round()函數)有四舍五入的問題,因此其界值1和100不作為統計之用. 對隨機數表(記為A組)和隨機數生成器所生成的隨機數(記為B組)使用SPSS 11.5統計頻數后,用Origin7.5(SR1)作頻數圖(Fig 2). 為了檢驗兩個變異系數之間有無差別,常用檢驗. 由于本例中,測量值與真值(在本例中即為均值的偏移程度)接近于0(分別是0.6316和0.76173),變異系數很小(
3討論
以上真隨機數生成方法可以用于任何能提供硬件CSP的操作系統中. 既可用于具有Intel RNG的Intel芯片組(包括810, 815, 820和840芯片組系列)的個人計算機;也可以用于具有RNG單元的VIA和AMD等CPU芯片的個人計算機,具有較好的普及性. 另外這種生成方法使用真正的硬件隨機數源,而非依靠擬蒙特卡羅方法(例如算法),因此具有極高的隨機數性能. 在生物醫學上常用隨機數表法來獲取數據. 使用本研究中的基于CryptoAPI的真隨機數生成器基于硬件發生器源,所生成的隨機數具有不可預測性,獨立性和分布的均勻性. 在具有RNG單元的CPU,包括Intel , AMD和VIA等的個人電腦上均可以使用,能夠得到廣泛的使用. 具有一定的實用性.
參考文獻
[1] Gary M and John V. 使您的軟件運行起來:消除偏差./www900.ibm.com/developerWorks/cn/security/beating/index.shtml.
[2] Intel Security Driver (ISD): [URL] developer.intel.com/design/software/drivers/platform/3463/isecdrv_enu.htm.
[3] VIA, The VIA PadLock Advanced Cryptography Engine (ACE): [URL] via.com.tw/en/padlock/padlock_hardware.jsp.
[4] Intel Inc. Intel 82802 firmware hub: random number generator. Intel Inc., [URL] intel.com.
[5] Intel Platform Security Division. The Intel Random Number Generator. Intel Inc., [URL] intel.com/design/security/rng/rng.htm.
[6] NIST, fact sheet on digital signature standard: [URL] nist.gov/public_affairs/releases/digsigst.htm.
生物安全是研究各種生物因素對人體健康的影響, 以及對生物危害進行有效控制的理論及技術措施的新興邊緣學科。實驗室生物安全防護(biosafety containment for laboratories)是指實驗室工作人員所處理的實驗對象含有致病的微生物及毒素時, 通過在實驗室設計建造、個體防護裝置、嚴格遵從標準化的工作及操作程序和規程等方面采取綜合措施, 確保實驗室工作人員不受實驗對象感染, 確保周圍環境不受其污染[1]。針對目前醫學檢驗專業學生實驗室生物安全防護知識教育現狀, 為此, 永州職業技術學院醫學院探討生物安全防護教育對醫學檢驗專業學生的重要性。
1 醫學檢驗專業學生實驗室生物安全防護教育現狀
目前醫學檢驗專業學生教育的現狀是由于醫學檢驗系列規劃教材中存在著重“臨床檢驗”和“質量管理”, 但對于生物安全防護知識提及較少, 多只言片語, 直接導致醫學檢驗專業學生在實習時暴露出對檢驗人員職業感染的危險因素、標準預防的概念、實驗室生物安全防護的概念等生物安全防護知識的缺乏, 體現在臨床實習中存在不懂自我防護、不按檢驗科操作規程和制度辦事, 例如:不戴防護口罩、帽子、手套, 發生標本灑漏、皮膚破損、銳器損傷、標本污染等意外事故, 穿工作服進入休息間等。有調查顯示:學生在回答“標準預防”概念正確的只有10.6%[2]。醫學檢驗專業人員工作性質特殊, 日常工作中要直接、頻繁的接觸患者的血液、體液、分泌物等, 隨著HBV、HCV、HIV、肺結核等發病率的不斷上升, 危害檢驗人員身體健康的因素也日益增加[3]。
2 實驗室生物安全防護教育的緊迫性
2003年年底至2004年年初在新加坡、臺灣和北京相繼發生SARS病毒實驗室感染事件之后,公共衛生安全和生物安全在全球日益受到重視,臨床醫護人員的生物安全防護、病原生物實驗室的生物安全管理被提到了前所未有的高度。我國已將增強對病原微生物實驗室生物安全工作重要性的認識提高到維護國家安全的高度, 國務院和衛生部分別頒布和制定了一系列行政法規, 如國務院頒布了《病原微生物實驗室生物安全管理條例》, 衛生部制定了《可感染人類的高致病性病原微生物菌(毒)種或樣本運輸管理規定》(衛生部令第45號)、《人間傳染的病原微生物名錄》、《人間傳染的高致病性病原微生物實驗室安全管理審批辦法》(衛生部令第50號), 湖南省衛生廳也下發了《關于進一步加強病原微生物實驗室生物安全管理的通知》(湘衛科教發2010年8號), 這些都充分說明強化病原微生物實驗室生物安全意識的重要性。
3 解決的辦法及措施
衛生部臨床檢驗中心申子瑜教授曾經撰文指出:目前, 實驗室安全防護面臨的最大挑戰是實驗室人員的安全意識及軟件建設, 實驗人員對實驗室生物安全防護的認識, 是能否搞好生物安全防護的基礎, 只有認識到位, 才能制定出切實可行的生物安全防護制度, 并付諸實施[4]。針對生物安全防護教育的緊迫性及現狀, 永州職業技術學院醫學院主要采取以下方法:
(一)強化學生對實驗室生物安全防護意識的認知, 增強自我防護意識 加強對學生的實驗室安全防護教育是醫學高職院校不可忽視的職責。永州職業技術學院醫學院加強了在專業課程中對學生生物安全知識的教育, 強調了生物危害和生物安全的意義。著重講解了實驗室安全制度、生物安全措施及操作流程;生物安全水平的分級、安全屏障及要求;正確處理實驗室生物因素意外事件的方法、生物安全裝備的使用等。通過學習我們必須讓醫學檢驗專業學生在校期間充分認識到實驗室生物安全防護的重要性, 養成良好的自我防護意識。
(二) 建立健全實驗室生物安全規章制度, 在實踐教學中強化安全教育 帶教老師在掌握實驗室所涉及的實驗標本的來源、微生物致病力、傳染途徑、有效的預防措施等基礎上, 制定相應的檢驗實驗室的清潔消毒、實驗室的廢物處理、實驗室微生物菌種及免疫學陽性標本的保存以及使用制度。加強生物安全管理。主要從以下幾方面做起:(1)學生進入臨床檢驗實驗室, 首先老師要講解本實驗室生物安全要求, 規章制度及學生應該注意什么, 并講解本實驗過程中的安全注意事項和發生事故后的應急處理方法, 尤其是接觸未知標本或一些探索性試驗項目時, 可能會出現難以解釋的情況, 對此老師一定要告誡學生, 使學生有充分的認識和心理準備。(2)在實驗的過程中帶教老師注意巡視, 認真指導、監督, 要經常提醒學生按照實驗步驟和要求, 規范操作。
(三)對實習前學生進行生物安全的法律、法規和標準及安全防護知識的考試、考核 2002年12月, 經衛生部批準頒布了中華人民共和國衛生行業標準《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》(WS233-2002), 開創了我國生物安全領域的新篇章。我國有關生物安全的法律法規主要有:《中華人民共和國傳染病防治法》、《病原微生物實驗室生物安全管理條例》、《醫療廢物管理條例》等。我國有關實驗室生物安全標準和規范主要有:中華人民共和國國家標準《實驗室-生物安全通用要求》(GB19489-2004)、中華人民共和國國家標準《醫學實驗室—安全要求》(GB19781-2005/ISO15190:2003)、中華人民共和國國家標準《生物安全實驗室建設技術規范》(GB50346-2004)、中華人民共和國衛生行業標準《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》(WS233-2002)、中華人民共和國衛生部《人間傳染的病原微生物名錄》、中華人民共和國衛生部令《可感染人類的高致病性病原微生物菌(毒)種或樣本運輸管理規定》、國家環境保護總局令《病原微生物實驗室安全環境管理辦法》(第32號)等[5]。
本校對于即將實習的學生進行以上法律法規、標準規范的系統學習, 在此基礎上進行醫院感染的慨念、六步洗手法、實驗室生物安全的概念、哪些操作應穿防護衣、臨床實驗室的廢物正確處理、生物安全柜的使用范圍、檢驗科安全防護級別、哪些操作應在生物安全柜中進行、標準預防的慨念、哪些操作可產生氣溶膠、生物安全圖標的識別、職業暴露后的正確處理等生物安全知識考試, 考試合格后方可進入臨床實習。實習單位的隨訪, 對本校醫學檢驗學生的生物安全防護知識掌握很滿意。
在醫學檢驗專業學生中開展在檢驗專業學生中開展實驗室生物安全的教學, 對于學生現階段的學習生活乃至畢業后的工作都具有十分重要的現實意義。在大學期間讓學生認識到實驗室生物安全的重要性, 增強其自我安全意識, 將促進檢驗專業學生就業后在工作單位的進一步發展, 有效減少實驗工作中生物危害事件的發生。
參考文獻
[1] 閆海潤.加強醫學檢驗專業學生生物安全防護教育.中華醫院感染學雜志,2010,20(1):81.
[2] 賀志安,張晨光,趙慶偉.醫學檢驗專業學生實習前生物安全防護知識調查.中國學校衛生,2007,28(6):544.
一、學習語文的心理誤區
藝術高中生沒有上到重點高中或普通高中,卻因為這樣那樣的原因進了藝術高中,心理本來就不平衡,加上藝術高中又要學一門藝術,總會遇到這樣那樣的不如意,漠視語文也在情理之中。漠視語文的學生表現為對語文學習抱無所謂態度,常常是上課想聽就聽,不想聽就不聽;課后作業有時間就做,沒時間就不做,甚或想做就做,不想做就不做。特別是語文基本功較好的學生,認為語文過去學得不錯,可以先放一放,臨上陣前再搞突擊,于是,語文就被他們打入“冷宮”。他們認為語文可學可不學,因為學得再認真,在高考中分數也高不到哪兒去,不認真學,分數也低不到哪兒去。因此,學習語文的心理就會存在這樣那樣的誤區。結合多年的觀察分析,我覺得主要有三種情況。
1.認為學語文沒有什么用
這類人覺得自己反正考不上什么好大學,將來搞藝術,學不學語文沒有什么關系。自己又不當作家、演講家,也不談判、公關、賣嘴皮子,認真做好藝術這行就行。
2.認為學與不學一樣
好多人上學時成績很差,可是走上社會比那些讀過大學的人掙的錢還多。人只要有板眼兒,不讀書也能掙大錢。要是死腦筋一個,讀再多的書,也只是書呆子,當不得飯吃,還白白浪費幾年青春。
3.認為中國人學中國語言文字不需要花很大的功夫
漢語是我們的母語,從牙牙學語就開始學,十五六年了,能說會講,認得到字,看得懂書,聽得懂話,還有什么刻苦學習的必要?順帶學習一下就行了。當然不需要干“頭懸梁,錐刺股”之類的傻事了!
二、針對心理誤區提出的矯正措施
內因是變化的根據,外因是變化的條件。心理誤區不解決,是學習語文的最大障礙。要讓學生學好語文就必須解除他們學習語文的心理誤區。怎樣矯正他們學習語文的心理誤區呢?
針對第一種情況,我告訴學生,人生有三張介紹信,即長相、書法、語言。語文占了三分之二。語文不僅能開闊人的視野,提高人的品味和素質,而且可以積累人生經驗,訓練人的思維,教以為人處世的方法,可以說生活中處處有語文,生活中也處處都離不開語文。
針對第二種情況,我告訴學生,不論是文科還是理科,還是藝術生,語文都是一個重要的不可或缺的分數增長點,大家既然來到藝術高中,那說明兩點,一是至少你還有或者曾經有考大學的欲望,二是你最少或者曾經有一科沒有學好,短時期甚至高中三年也不一定改變得了。如果連語文也丟了,那就可能什么也落下了。打鐵還要自身硬,沒有必要的知識,過硬的技術,即使找到了崗位也守不住。現在是優上劣下,天下沒有鐵飯碗,隨時都可能失業,到時候再學比現在更難。
21世紀是生命科學的世紀,將生命科學與醫學有機融合是生命科學當前發展的趨勢和主流。醫學生物技術專業是醫學院校為適應我國中長期發展戰略及整個生命科學領域的發展要求而設立的新興專業[1]。隨著現代生物技術的迅猛發展,醫學生物技術已經成為生物技術中發展最快、成果最多的領域[2]。生命科學的迅速發展對醫學院校生物技術實驗室的建設也提出了更高的要求。如何加強實驗室師資隊伍建設,加強實驗室科學化、人性化管理,建設具有良好實驗環境的實驗室成為教學創新體系的重要組成部分。近年來,許多高校就如何加強生物技術實驗室建設進行了探索,陶士強[3]等通過優化生物技術實驗室開放運行模式,在開放實驗室建設中就如何提高實驗設備的利用率、培養大學生科研創新能力方面進行了探索;喻林華[4]、黃志君[5]、曲戎梅[6]分別從實驗室規范化管理、高效化管理、開放式管理對生物技術實驗室建設進行了探索和實踐。
從近年來我校對生物技術實驗室建設與管理改革實踐出發,結合多年教學經驗,現將具體做法、經驗及取得的成效簡介如下:
1 醫學生物技術實驗室建設的背景和必要性
實驗室是培養學生能力的重要場所。生物技術專業的培養目標是使學生成為具有生物科學基礎知識和實踐技能的生物技術人才,因此加強實驗教學環節的學習對培養目標的實現非常重要。然而由于種種原因,我國的生物實驗教學起步較晚,以致重知識、輕實驗,重理論、輕實踐,學生“高分低能”現象至今仍相當普遍[7]。生物技術專業僅有十年左右的歷史,屬于一個全新的專業,而醫學生物技術實驗室建設更是缺乏相關經驗,如果完全照搬綜合性大學生物技術專業實驗室建設體系,既不能滿足醫學院校生物技術專業培養目標的要求,又不能體現醫學院校生物技術實驗室建設特色。因此,探索一種能體現醫學院校生物技術專業實驗室的建設模式,對提高醫學生物技術實驗室建設水平,加強醫學生物技術專業學生實踐操作能力,無疑將起到一個積極的推動作用。
2 加強醫學生物技術實驗室師資隊伍建設
2.1嚴格執行人才引進制度,爭取引進最適合實驗室工作的人才
醫學生物技術實驗課具有醫學和生物技術多學科交叉融合的特點,實踐性很強,實驗室技術人員需要具備扎實的實踐操作水平。我們在實驗室人才引進過程中嚴格把關,重點引進具有生物技術相關學科背景的本科以上學歷人員,優先錄用具有醫學和生物技術交叉學科背景的人才。在人才引進過程中,不是一個人說了算,而是成立人才引進工作領導小組,由院長擔任組長,各教研室、實驗室主任和科研骨干教師為組員,整個引進過程在一個公開、公正、公平的環境中進行。
2.2改革實驗室人員工作方式和方法,盡量做到事半功倍
2.2.1實驗室工作人員參與專業教師集體備課活動長期以來,實驗室工作人員只負責實驗課的準備工作,不參與實驗帶教;而課程授課教師只負責實驗課帶教工作,不參與實驗課的準備,這種方式無疑加大了帶教教師和實驗室人員之間相互溝通的難度,遇到問題也不能及時解決。通過幾年的努力,我們摸索出一套行之有效的解決辦法,即讓實驗室工作人員參與專業教師集體備課活動。通過這種形式的集體學習和交流,增強了實驗人員與專業教師的溝通,使教學
在理論和實踐兩個環節更好地銜接。
2.2.2帶教教師參與實驗室準備工作針對醫學生物技術專業以實驗技術和實際操作為基
本專業技能的特點,我們規定專業教師輪流到實驗室工作,時間由半年到一年不等。專業教師要參加實驗室的常規工作,包括各課程的實驗預示、實驗準備、實驗課帶教、開放實驗室項目的確立、綜合性實驗方案的擬訂等。通過參加實驗室的工作,各位教師都能熟練地掌握實驗過程,對實驗過程出現的異常現象也能從中找出原因并加以解決,使實驗能夠順利進行。
2.2.3建立實驗教學隊伍考核機制為了提高實驗室工作人員的業務水平,學院定
期對實驗技術人員業務能力進行考核,考核內容是生物技術實驗室承擔課程的基本理論知識及實驗操作,所有實驗室工作人員均須參加考核。考核以閉卷考試及現場操作的形式進行,各位教師積極準備,認真對待,把此次考核作為一次自我提升的機會。考核成績將存入個人業務檔案,作為職稱晉升和年度考核評優的重要依據。
3大力加強實驗室基礎設施建設
我校醫學生物技術實驗室成立于2006年1月,是一個承擔生物技術專業相關課程實驗教學的綜合實驗室,經過幾年的建設和發展,實驗室已經基本具備了較好的場地條件和實驗儀器。但隨著醫學生物技術的迅猛發展及學校招生規模的不斷擴大,實驗室現有實驗場所和實驗設備已經不能滿足需求。從2010年開始,實驗室積極向學校爭取實驗場所,新增加了1個發酵室、1個細胞培養室、1個微生物培養室和1個實驗準備室,現有實驗面積近1500平方米;2011年,實驗室在原有超速冷凍離心機、全自動機械攪拌玻璃發酵罐、生物發酵與提取系統、高速逆流色譜等高檔儀器設備的基礎上,與山東省財政廳共同投資近300萬元購買了超臨界二氧化碳萃取系統、凝膠成像分析系統和熒光分光光度計等一大批大型實驗儀器,教學和科研條件得到進一步改善,為培養高素質的創新性人才奠定了堅實基礎。
4進一步完善實驗室各項規章制度,重點做好制度的落實工作
4.1建立健全實驗室各項規章制度,盡量做到各項工作都能有章可循
自2006年實驗室組建開始就建立了一套比較全面的實驗室規章制度,內容包括實驗室人員日常管理規定、實驗物品管理規定、實驗儀器使用管理規定等。另外,根據日常工作需要,我們又建立了實驗室安全管理制度分冊,比如實驗室涉及有毒微生物的保存、實驗廢棄物的處理以及水、電、氣等危險因素的應急預案;對于實驗室所涉及的實驗物品管理,包括平時實驗藥品的損耗情況、大型實驗儀器的使用情況,我們引入了相關軟件管理系統進行科學管理。
4.2做好實驗室規章制度的更新和完善工作,更要抓好各項制度的落實
4.2.1對實驗室各項制度定期進行更新和完善隨著醫學生物技術的迅猛發展,實驗室各項工作也將日新月異。由于實驗室的特殊性,如果疏于管理極易出現人身傷害、財產損失及環境污染等重大安全事故,為了科學、有效地服務教學和科研工作,實驗室定期對規章制度進行增補、修訂和完善,如重新修訂《危險化學品及有毒化學品管理辦法》和《實驗中心儀器設備損壞、丟失、賠償制度》,新增《實驗室開放管理辦法》《大型貴重儀器設備管理辦法》《低值耐用品管理辦法》等多項內容。這些制度為順利完成實驗、實踐教學任務,充分發揮實驗室作用提供了保障。
4.2.2千方百計做好實驗室各項制度的落實工作實驗室各項規章制度由實驗室主任監督其全面落實情況,對于出現的違章情況報生物科學學院辦公室處理;嚴格按照“誰主管、誰負責”原則,由實驗室工作人員具體實施各項規章制度;另外,對于安全管理制度和設備安全操作規程等重要規定,應張貼在實驗室明顯易見的地方,嚴格執行,相互監督,不得違章。
5成效
經過幾年的探索與實踐,生物技術實驗室改善了實驗教學條件,明確了相關人員的崗位職責,實驗技術人員工作積極性和工作效率明顯提高。同時還完善了實驗室各項規章制度,實驗室的教學、管理工作趨于規范化、制度化和科學化,實驗室建設取得了較好的效果。
參考文獻
[1]曹新.關于醫學院校生物技術建設和人才培養的思考[J].醫學教育,2005(2):21-26.
[2]向仁德.現代生物技術在藥物研究中的應用概況[J].中國醫學生物技術應用,2003(2):1-5.
[3] 陶士強,聞燕,江明珠.生物技術實驗室開放運行的探索與實踐
[J].實驗室科學,2010,13(1):127-128.
[4]喻林華,項文化,王義強,韓文軍,邢偉一,孫吉康,李愛英.生物技術實驗室的規范化管理淺談[J].中南林業科技大學學報(社會科學版),2010,4(4):140-143.