分子生物学发展前景精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇分子生物学发展前景范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：分子生物学；教学；探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0094-02

分子生物学创立于20世纪50年代，是从分子水平阐述细胞活动的规律、揭示生命本质的一门新兴学科，是生命科学深入发展到一定阶段的必然产物，是人类了解生命活动规律的必经阶段，对生命科学领域的各分支学科都具有广泛而深远的影响[1]。随着DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的作用、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因调控的本质等被相继阐述，几乎所有的生命现象都可以深入到分子水平去寻找本质。所以分子生物学诞生后迅速与细胞学、微生物学、动物遗传育种学、兽医药理学、兽医传染病学、兽医免疫学、动物营养学、人畜共患病学等学科融合，形成了一系列的交叉学科，其研究手段和方法已成为现代畜牧业发展的核心技术[2]。

我国作为畜牧业生产和消费大国，迫切需要具有专业理论知识、创新能力和实践能力强的复合型人才，这就使得高等农业院校教育的使命转移到培养理论和应用并重的复合型人才上。因此，重视和加强畜牧兽医类本科生《分子生物学》的理论及实践教学，对培养在畜牧业领域既有理论又有实验技能的优质毕业生具有重要意义。为了实现这一目标，《分子生物学》理论和实验教学的改革势在必行。下面就结合河南农业大学牧医工程学院《分子生物学》的教学现状，对理论及实践教学的改革问题做一些粗浅的探讨。

一、理论改革

1.选择合适教材、优化教学内容。教材是学生获取知识的最直接来源，合适课程教材的选取对于学生入门分子生物学尤为重要。我院的分子生物学课程开设于第三学年第一学期，在此之前已经教授过动物生物化学和动物遗传学，而这两门课程在部分内容上与分子生物学有交叉，学生们对于核酸、蛋白质以及遗传信息的传递等基础知识已经有一定的了解；并且，相当一部分的大三学生已经进入到实验室，开始接触到PCR、质粒构建、蛋白表达等基础的分子实验操作。因此，对于此门课程的学习则应偏重于帮助学生了解分子生物学的研究方法，如：DNA、RNA、蛋白质的操作技术和基因功能的研究技术等，真正满足学生的现实需要，最大限度地避免重复学习和资源浪费。

现代分子生物学发展飞速，各种新知识、新技术不断涌现，国内外教材版本更新极快。虽然我院的分子生物学推荐教材为朱玉贤等主编的第3版《现代分子生物学》，但这个版本出版于1997年，不能满足学生对于新知识的渴求。因此，通过对多种分子生物学教材的分析和比较，我们最终选择了朱玉贤等主编的《现代分子生物学》第4版。该教材除了系统讲解遗传物质的复制、转录、翻译以及调控机制外，还着重介绍了分子生物学常用的研究方法，和当前热门的基因组测序技术，具有内容紧凑、逻辑性强、图文并茂等特点。在此基础上，通过征询学生意见并结合畜牧专业的特点，有针对性地调整授课内容：对学生学过的章节进行简单回顾；详细介绍现代分子生物学的一些新内容、新技术；重点介绍与生产实验相关章节，使整个内容不仅理论联系实际，又紧临当今生物科学发展的前沿。

2.丰富教学形式、调动学生积极性。生物学的研究对象是一个丰富多彩、充满活力的世界，但在表述内容上却稍显抽象、复杂和较难理解。单纯依赖书本的介绍和教师的讲述难以在色彩、形象、质感、尤其是动态上给学生一个准确的印象。现代化多媒体课件的出现很好地解决了这一问题，它能够将文字、图像、声音和动画等信息同时输出，形象化理论的、抽象的东西，具体化空间的、难以想象的内容，还可以在课件中展示自然界的直观现象、重现研究过程并模拟微观反应，创造出愉悦的教学情景，极大地激发学生的学习兴趣，增强学习的积极性[3]。如：先向学生讲述真核生物的DNA通过转录形成mRNA、出细胞核并在核糖体等的协助下翻译出蛋白质的内容，再给学生放映国外专业网站下载的堪比好莱坞大片效果的此过程模拟动画，便很容易在学生脑中留下深刻印象，有助于理解和记忆。

从知识“被动接受者”到“主动介绍者”身份的转变，会最大限度调动学生的学习积极性，鼓励学生动手动脑，发表不同看法，质疑问难，有利于培养学生探索创新精神。因此，在教学中我们抽出两次的授课时间，让学生自主选择分子生物学实验技术、癌症与肿瘤、病毒或基因与发育等不同主题制作PPT，然后每个学生花5～10分钟介绍PPT。整个过程锻炼了学生查找资料、获取信息、制作多媒体课件和演讲的能力，由于知识是由学生自己通过探究获得的，所以理解记忆更加深刻，掌握起来较为容易，不易被遗忘，还锻炼了学生分析问题、解决问题的能力。

二、实践改革

分子生物学是一门实践性极强的学科，实验教学是分子生物学课程非常重要的组成部分，一些实用性很强的技术：核酸的提取与纯化、PCR扩增、电泳分离与鉴定、限制性内切酶切、质粒构建、细菌转化、蛋白质表达等等，这些都是畜牧兽医专业学生在之后的学习、研究和工作中经常用到的基础专业技能。此外，在实际操作过程中同学们可以将学到的理论知识与实践相结合，增强学生的学习兴趣，提高学习效率并促进学生分子生物学理论知识和实验操作技能的全面发展。

1.设计针对性强的实验课程，注重实际应用。高等农业院校的教育宗旨是培养与社会实践接轨、具有实用技能的新型农业人才。为使分子生物学实验课程更有针对性、注重实际应用，建议增加实验课时数并分阶段安排实验课程。首先，掌握最基本的基础性实验，包括：DNA提取、RNA提取及反转录、PCR、酶切连接转化、感受态制备、蛋白质表达纯化等。通过基础性实验的练习，使学生达到理论与实验熟练于心的效果；然后，针对畜牧兽医的专业要求及社会需要，开展具有实际应用的实验项目[4]。例如兽医传染病学，需要学生对病例的实验室诊断具有一定的掌握。在学生熟练掌握基础实验技能的基础上，通过设计病原引物、基因扩增及测序等应用性实验来确诊病原，这样不仅让学生了解分子生物学技术在本学科的应用价值，同时提高学生动手实践能力，将所掌握的基础实验技能应用于实践中[5]。

2.培养扎实操作技能，调动学生积极性。由于分子生物学实验过程长、所用试剂及操作仪器较多，传统实验课模式为：教师做好准备工作、讲解演示、学生实验。这样的授课方式存在学生的参与度不够、基础的操作技能掌握不扎实、良好的实验习惯养不成等弊端。建议将实验的整个准备工作，包括EP管、移液器枪头和玻璃器皿的灭菌，试剂的配制以及实验室规范使用和卫生清理等，全部交由学生在教师的指导下完成。此过程以让学生更好地融入实验，发现问题，深入理解规范实验的重要性。逐渐让学生在循序渐进、潜移默化中养成良好的实验习惯。此外，对于简单的实验步骤，让学生自己设计、讨论并验证，最后对比前人做的工作，得出结论。使学生从被动的接受者转变为主动的学习者，增加了学生对实验课的参与程度，同时也可激发学生对实验科学的探索热情。

三、结语

作为高等农业类院校，搞好教育工作、培养优质专业人才是学校的头等大事，而好的教育模式需要教育工作者们不断地提高自身专业水平、改革高校教育理念、建立科学的教学实验管理模式、不断完善和创新，充分调动学生自主学习分子生物学的兴趣，为国家培育出更多、更优秀的符合现代化畜牧兽医发展需求的高质量毕业生。

参考文献：

[1]朱玉贤，李毅.现代分子生物学[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]岳阳，孙静，石达友，姚德昌.基于共词分析的兽医分子生物学领域研究热点分析及初步展望[J].广东畜牧兽医科技，2015，（2）：1-4.

[3]李市场.本科分子生物学教学改革的初步探讨[J].科技创新导报，2013，（21）：161-162.

篇(2)

【关键词】文蛤；养殖；遗传多样性；分子生物学

0 引言

文蛤是一种经济价值较高的海洋贝类，是贝类海鲜中的上品。文蛤营养丰富，含有碳水化合物2.5%，脂肪1.2%，蛋白质10%，还富含各种氨基酸、维生素及钙、铁、钾、镁等多种人体必需的矿物质。很多研究表明：文蛤有清热利湿、化痰、散结的功效，对肝癌有明显的抑制作用，对甲状腺肿大、慢性气管炎、哮喘、淋巴结核等病也有明显的疗效。

1 种类及分布

文蛤（Meretrix meretrix），英文名Hard clam，属软体动物门（Mollusca）、双壳纲（Lamellibranchia）、异齿亚纲（Heterodonta）、帘蛤目（Veneroida）、帘蛤科（Veneridae）、文蛤属（Meretrix）。地理分布较广，在日本、朝鲜和中国沿海分布较多，我国沿海自南至北都有分布，如台湾省西部沿海、广西合浦沿海、江苏省南部沿海、山东省莱州湾沿海、辽宁省辽河口沿海，是我国文蛤的主要产区[1]。我国沿海文蛤属种类有文蛤（Meretrix meretrix Linnaeus）、中国文蛤（Meretrix petechialis Lamarck）、斧文蛤（Meretrix lamarckii Deshayes）、帘文蛤（Meretrix lyrats Sowerby）、丽文蛤（Meretrix lusoria Rumphius）和台湾文蛤（Meretrix formosana Sowerby）等6种[2]。不同海区的文蛤在形态上存在变异分化，主要区别在于壳色和花纹，黄渤海区分布的文蛤花纹较多，东海和南海区分布的文蛤颜色较单一。

2 我国文蛤养殖现状

文蛤在我国是一种天然资源丰富的滩涂贝类，是重要的海水增养殖品种，也是主要出口的鲜活水产品之一，在我国台湾和日本市场上尤为畅销。由于文蛤增养殖的投资小、见效快、效益高的优点，近年来得到了迅速的发展。目前文蛤己成为我国滩涂养殖的主要经济贝类之一。

在苗种生产方面，2003年中国科学院海洋研究所和东营黄河入海口文蛤良种繁育有限公司等单位合作承担国家“863”课题“文蛤大规模人工育苗技术”。通过努力，目前已经建立了一套合理的文蛤苗种规模化生产技术工艺，解决了亲贝升温培育、幼虫孵化、幼虫培育等关键技术，并成功地培育出文蛤稚贝1.55亿粒。

在养殖技术方面，随着苗种人工培育技术不断完善、人工育苗技术体系建立，文蛤的养殖方式也由过去的自然采捕和粗放式的增殖护养逐渐向池塘混养、网围精养、蓄水暂养、移苗增殖等集约化模式发展。据不完全统计，我国文蛤养殖产量已达8×104t，出口达3×104t。

随着文蛤养殖集约化程度的提高，海洋富营养化程度的日趋加重，文蛤的病害也随之发生。山东沿海滩涂是我国文蛤苗种的主要产区之一，近几年该海区文蛤死亡现象时有发生，死亡原因主要是由于文蛤体质虚弱、费尼斯弧菌感染以及环境条件差等因素共同作用引起的[3]。据报道，在福建、广西、江苏等省也发生过文蛤大批死亡，文蛤死亡率甚至高达80%。2002年，任素莲等[4]对发生“红肉病”的文蛤作了组织病理学研究，在组织中发现了病毒样颗粒。2009年，李国[5]分离了文蛤病原菌（需钠弧菌）并对病文蛤组织进行了电镜观察。这些报道分析了文蛤大量死亡的原因和流行病学规律，开展其病原的分离鉴定、致病性和致病条件、病原传播方式和途径及病原分子生物学研究，为有效地遏止文蛤病害的发生和蔓延提出了理论依据。

文蛤大批死亡的原因除了病原及人为的环境污染等因素以外，与其种质质量的下降也不无关系。由于近年来野生种群资源量逐渐枯竭，造成苗种短缺，异地文蛤苗种被大量无序的引入，育种技术的不完善和对遗传知识的了解不够，生产单位盲目的进行育苗育种，对种群的遗传平衡造成了破坏，已经不同程度的出现了遗传杂合度降低、抗逆性差、性状退化等问题。因此，要保护文蛤优良种质资源，就要借鉴陆地植物尤其是农作物等的遗传育种和选育经验，借助于生物技术手段来保护和改善文蛤的种质质量，推动文蛤养殖业的持续健康发展。

3 文蛤的分子生物学研究

我国文蛤养殖初期，只是注重文蛤的增养殖，而关于文蛤的遗传背景，特别是文蛤群体的分化和遗传多样性的研究并不多，这与该品种增养殖业的可持续发展很不适应。因此，开展文蛤群体遗传学研究，以摸清我国文蛤种质资源状况；在此基础上，加强养殖文蛤良种培育技术研究与应用，对确保文蛤养殖业健康持续发展和文蛤种质资源的持续利用有着重要的现实意义。目前，国内对文蛤的分子生物学研究主要集中在其遗传多样性分析方面。

近年来，随着文蛤养殖业迅速的发展，分子生物技术逐步运用到水产养殖领域当中。其中，遗传多样性分析技术已在种质鉴定、资源评估、分子标记辅助育种等方面得到广泛应用，如RAPD技术、ISSR-PCR技术、同工酶技术、AFLP技术以及序列分析技术等。大部分研究的结果认为，具有不同遗传背景的文蛤群体间的基因流增加，基因资源正逐步减少。其中，陈大鹏等[6]利用RAPD技术对江苏吕泗海区分布的文蛤、青蛤、四角蛤蜊的遗传多样性进行比较分析。结果发现文蛤群体内的平均遗传距离低于青蛤和四角蛤蜊，说明文蛤已出现种质退化迹象，分析其原因可能与文蛤自然资源衰退严重、致使有效亲本群体数量减少，而导致的遗传漂变和近交，导致种质资源组成趋向同质化。

文蛤的分子生物学研究，为文蛤遗传育种、杂交育种等种质改良，以及种质资源保护和合理开发利用提供了科学的依据。

【参考文献】

[1]庄启谦.中国动物志，软体动物门、双壳纲、帘蛤科[M].北京：科学出版社，2001.

[2]张万隆.我国文蛤Meretrix meretrix Linnaeus增养殖技术现状及其发展前景[J].现代渔业信息，1993，8（06）：18-24.

[3]张锡佳，杨建敏，房椒珍，王希升，张汉文，李金明，汤宪春.浅海滩涂宫蛤病害防治技术[J].齐鲁渔业，2007，24（11）：34-35.

[4]任素莲，王德秀，绳秀珍.“红肉病”文蛤中发现的一种球型病毒的形态发生与细胞病理学[J].水产学报，2002，26：03）：265-269.

篇(3)

关键词：生物技术；创新；应用；发展

中图分类号：FQ81文献标识码：A

一、生物技术的基本特征

生物技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等；基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等；生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用，以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等；创新药物和产业化开发上，将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物技术有五个方面的特征：

1、大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。

2、精细分析和广阔综合的统一。生物技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。

3、科学进步和技术革命互为因果。生物技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。

4、基础与应用的结合。生物技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。

5、产业化的速度大大加快。各种生物技术的发展，使得生物技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。

二、生物技术的创新前景

世界生物技术在21世纪的发展取决于技术平台的宽度和高度，预计未来将形成几个新的生物技术平台，这些平台的建立，将使生物技术的发展令人难以预测。

生物技术已有三个平台，即DNA重组、细胞培养和DNA芯片，已经取得了相当成果，培育出了新的生物技术产业。预计在本世纪还会形成几个新的平台。

1、基因组平台。目前已有数十种微生物和4种模式生物的基因组全序列已进入数据库，人类基因全序列草图也刚完成，这意味着有数十万计的基因及其编码的蛋白质可供基因工程和蛋白质工程的操作，从而大大扩展了生物技术的产业范围。

2、生物芯片平台。它是分子生物学与化学和物理领域的多种高新技术的交叉和融合。从DNA芯片延伸到含各种生物大分子的硅片最终将与纳米技术相结合，使离体操作的芯片发展成为可在活体内执行某种功能的组件。

3、细胞生物学平台。它是克隆动物和克隆组织器官的基础。

4、生物信息学平台。目前，生物信息学已经广泛用于基因组和蛋白质组的研究，但是随着大多数基因和蛋白质功能的阐明，将会出现一个新的发展前景，这就是在计算机上模拟细胞内和机体内的生化代谢过程，甚至模拟进化的历程，这将使生物学真正进入理论生物学的新时期。

5、神经科学平台。目前，国际上正在酝酿开发神经生物学的大计划。人类的高级神经活动如感觉、认知和思维终将在分子水平和细胞水平上被解析。除了可以预计的上述5个平台外，还会有新的平台出现，生物技术的发展前景是难以估量的。

三、生物技术的应用

生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。

1、农业生物技术。近几年来，国际农业生物技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。

2、海洋生物技术。海洋生物学与生物技术相结合，产生了海洋生物技术这一新的领域。海洋生物技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。

3、轻工、食品生物技术。轻工、食品行业是生物技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。

4、医药生物技术。医药生物技术是生物技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。

5、其他生物技术。随着世界生物技术的迅速发展，生物技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。

四、生物技术产业发展趋势

生物技术的发展培育了一个完全崭新的、大有前途的产业领域。生物技术投资包括公共投资和私人投资。生物技术诱发生产力的提高是公共和私人部门投资于生物技术领域的主要动因。基因组产业将成为21世纪的朝阳产业，它的巨大经济效益吸引着投资商和企业向这一领域汇集。

从20世纪七八十年代开始，生物技术逐渐在整个自然科学的发展中占据了“龙头”地位。例如，20世纪末，美国的博士学位获得者中51%从事生物技术研究；在全球500强大公司的前50位中，生物制药企业有13家，其资本利润率接近20%，远高于信息产业。可见，生物技术对社会、经济的影响是非常重要的。

美国是现代生物技术发展较早的国家，生物技术产业已具有一定的规模，无论是在研究水平和投资强度、还是在产业规模和市场份额上，美国均领先于世界。美国拥有世界上约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利；美国生物技术产品的销售额占全球生物技术产品市场的90%以上。

目前，60%以上的生物技术成果用于医药工业，用来开发特色新药或改良传统医药，由此引发了医药工业的重大变革。众所周知，医药业是一项高技术产业，生物医药则如皇冠上的宝石，耀眼夺目却有些可望而不可即。其原因是：它需要资金、技术大规模地投入。于是，一种能汇聚市场上一切偏好风险的投资者的资金，并将之投入到需要融资的企业中去的新型投资方式――风险投资就应运而生。

生物技术是21世纪最具发展前景的高科技产业。我国在部分领域，如人类基因组研究及疾病相关基因研究、植物基因图谱、转基因动物、基因芯片、干细胞研究有明显进展，取得了较好的成绩。据有关部门预测，未来几年中国生物技术产业的年均增长率不低于25%。虽然中国生物科技领域起步较晚，整体水平落后，但中国生物技术产业蕴含着巨大的发展潜力和美好的前景，它必将成为中国高技术产业中最具活力的成长点之一，并跻身于国际先进生物技术的前列。

（作者单位：1，2.武汉科技大学中南分校生命科学学院；3.武汉江夏区第一中学）

参考文献：

[1]陈竺.“新世纪之初的生命科学和生物技术”，中国科学院网，2001.11.

[2]“The Biotech Century”by Jeremy Rifkin，Penguin Putnam，Inc.Marc-h.1999.

[3]钢都.“生物技术产业：本世纪的亮点”，中国经济信息，2001.1.

[4]“The Biotech Investor's Bible”by George Wolff，Wiley，John&Sons，Incorporated，June 2001.

[5]“The Coming Biotech Age：The Business of Bio-Materials”，Richard W. Oliver，McGraw-Hill Professional，November 1999.

[6]李建华.“现代生物产业发展模式初探”，经济管理，2000.11.

[7]周彦兵.“现代生物技术的应用与展望”，生物学通报，2001.4.

[8]马述忠，黄祖辉.“关于生物技术产业发展的若干思考”，中国软科学，2001.8.

篇(4)

新版的本科专业目录仍然按照学科门类、专业类和专业三个层次进行划分，学科门类由原来的11个增加到12个，新增加艺术学门类；专业类由原来的73个增加到92个；专业由原来的635种调减到506种。面对如此多的专业，你准备报考哪个呢？如果你仔细看了新版的本科专业目录，你会发现，其中有些专业闻所未闻，有些专业的名称则甚至可以说是晦涩难懂，有点让人摸不着头脑。下面就让我们一起来解读几个这样的专业吧！

什么是物联网？有些同学可能听说过，有些同学可能多少了解一点，但估计很多同学都不知道物联网是什么东西，有什么用。要了解物联网工程专业，我们首先得弄明白什么是物联网。

通俗地来说，物联网就是通过各种信息传感设备，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，把所有物品与互联网结合起来，实现智能化识别和管理。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前，物联网被正式列为我们国家重点发展的战略性新兴产业之一。

2010年初，教育部下达了高校设置物联网工程专业申报通知，众多高校争相申报。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。据测算，物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上，而物联网工程技术领域需要的人才每年也将达百万。

物联网工程专业涉及广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测和情报搜集等多个领域。

培养目标

物联网工程专业培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

专业课程

电工电子技术、射频识别与传感技术、单片机技术、嵌入式技术、综合布线、通信工程制图、通信原理、通信网络基础、光纤通信、无线局域网技术、信息网络管理、智能楼宇系统、物联网技术、物联网应用与物联网工程等。

就业方向

面向物联网行业，物联网工程专业毕业生可从事物联网的通信架构、网络协议、信息安全等的设计、开发、管理与维护。主要面向岗位包括：物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员、物联网应用系统开发工程师等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位。

学校推荐

根据2012-2013年中国大学本科教育分专业排行榜所提供的信息，物联网工程专业排名前八位的大学为：哈尔滨工业大学、江南大学、西北工业大学、重庆邮电大学、吉林大学、中南大学、华中科技大学、西安理工大学。

电气工程及其自动化这个专业确实不像有些专业一听就知道是干什么的，比方说通信工程、计算机软件技术、新型材料等等。

电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术、网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。

电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门学科，由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。它已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

培养目标

该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，受过电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。

学科特点

学习本专业将受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的训练。主要学习课程有电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识。会受到良好的工程试验基础训练，还有大量上机实习等实际锻炼的机会。将在控制与生产自动化、自动控制与自动化软件应用方面获得系统分析、设计、开发与研究的基本能力。

报考提示

电气工程及其自动化专业对广大考生有很强的吸引力，属于热门专业，高考录取分数线往往要比其他专业高许多，造成这一情况的主要原因有：①就业容易，工作环境好，收入高；②该专业方向有着非常好的发展前景，研究成果较容易向现实产品转换，而且效益相当可观。但是鉴于国内现在的形式，考生在报考该专业的时候应该注意以下两点：

（1）充分考虑自己的兴趣。也许自己本来并不对该专业感兴趣，但是许多人都说好，于是自己就“感兴趣”了。这对以后的发展是很不利的，毕竟兴趣是最好的老师。

（2）衡量自己的综合素质。电气工程及自动化专业需要具有扎实的数学、物理基础，及较强的外语综合能力，为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。

就业前景

由于本专业研究范围广，应用前景好，毕业生的专业素养相对较高，因此就业形势非常好。通常情况下，学生毕业后可以选择质量技术监督部门、研究所、工矿企业等，也可以是一些外资、私营企业。如果毕业生能力足够强，又在学习期间积累了比较好的研究成果，完全可以自己创业，闯出一片属于自己的天地。需要指出的是，由于国外在该专业方向的研究要领先于我们，因此若想要有进一步的发展，出国深造是一个不错的选择。

高校排名

电气工程及其自动化专业综合实力排名：

1. 清华大学。有相关院士2人（卢强、韩英铎），国家重点实验室1个，电气工程国家一级重点学科，国家二级重点学科4个（电机、电力系统、电工和高电压）。各方面都是强项，国内顶尖。

2. 西安交通大学。有相关院士2人（邱爱慈、王锡凡），国家重点实验室1个，电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科3个（电机与电器、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化）。强在高压和系统，科研实力仅次于清华。

3. 华中科技大学。有相关院士3人（樊明武、潘垣、程时杰），国家重大科学装置1个，国家重点实验室1个，国家专业实验室1个，电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科4个（电机、电力系统、电力电子、电工）。电力电子和电机是强项，师资雄厚，近年来科研平台建设有了建设性发展，且院士最多。

4. 重庆大学。有相关院士1人（杨士中），国际电气工程师协会院士1人（李文沅），国家重点实验室1个，电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科3个（高电压、电工理论与新技术、建筑电气）。高压是强项，业内很有名，此外电工理论与新技术以及建筑电气实力都很强劲。

5. 浙江大学。有相关院士1人（韩祯祥），国家专业实验室1个，电气工程国家一级重点学科、国家二级重点学科2个（电力系统和电力电子）。

你知道什么是非织造材料么？非织造技术又是什么技术呢？非织造材料与工程专业是个什么样的专业啊？

先来看一下国家标准的非织造材料的定义：定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘结或这些方法的组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫（不包括纸、机织物、针织物、簇绒织物、带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品）。这个定义还是让人有点不知所云。如果告诉你，非织造材料又称非织造布、非织布、非织造织物、无纺织物或无纺布，是不是有点明白了？

非织造技术是一门源于纺织，但又超越纺织的材料加工技术。它结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术，并充分结合和运用了诸多现代高新技术，如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等。非织造技术正在成为提供新型纤维状材料的一种必不可少的重要手段，是新兴的材料工业分支。无论在航天技术、环保治理、农业技术、医用保健，还是人们的日常生活等许多领域，非织造新材料都已成为一种愈来愈广泛的重要产品。非织造产业被誉为纺织工业中的“朝阳工业”。

非织造材料与工程专业是一个多学科交叉且实践性较强的专业。在专业教学中重视理论基础，强化实践环节，立足产品开发，注重能力培养，强调创新意识。

培养目标

具有扎实纺织及材料科学方面基础知识和能力，适应现代新材料迅速发展趋势，能在非织造材料与产品制造领域从事科学研究、技术开发、工艺和装备设计、环境保护、国内外贸易、产品设计、新产品研制、工程应用及营销与管理等工作。

培养要求

本专业旨在培养具有扎实纺织及材料科学方面基础知识和能力，适应现代新材料迅速发展趋势，能在非织造材料与产品制造领域从事科学研究、技术开发、工艺和装备设计、环境保护、国内外贸易、产品设计、新产品研制、工程应用及营销与管理等工作的社会急需的复合型高级专门人才。

主干学科

非织造材料与工程学、非织造布学、非织造学、非织造布后整理、非织造产品开发、非织造产品与应用、非织造工程设计、非织造产品质量与检测、高分子物理与化学、功能纤维及其应用、复合材料、纺织材料学等。

就业方向

本专业毕业生可从事非织造材料与工程领域内的产品开发、工艺设计、设备设计与生产、生产技术管理、经营与贸易和质量检验等工作，也可就业于国内外纺织贸易、外资企业、政府部门、商检与海关、国有及私营企业、科研院所等。也可在“纺织工程”“纺织材料与纺织品设计”和“材料学”等学科继续读研深造。

学校推荐

东华大学、苏州大学、天津工业大学、西安工程大学、南通大学、武汉纺织大学。

从字面上来看，生物信息学是将信息科学应用于生物学。生物信息学广义的概念是指应用信息科学研究生物体系和生物过程中信息的存贮、信息的内涵和信息的传递，研究和分析生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程中的各种生物信息，或者说是生命科学中的信息科学。生物信息学狭义的概念是指应用信息科学的理论、方法和技术，管理、分析和利用生物分子数据。一般提到的生物信息学是指这个狭义的概念，更准确地说，应该是分子生物信息。

生物信息学利用应用数学、信息学、统计学和计算机科学的方法研究生物学的问题。目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术（尤其是互联网技术）的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。目前主要的研究方向有：序列比对、基因识别、基因重组、蛋白质结构预测、基因表达、蛋白质反应的预测，以及建立进化模型。

培养目标

本专业培养德、智、体全面发展的，具有生物科学的基础知识，系统地掌握信息科学的基本理论、基本知识及基本技能，具备生物信息学方面的应用及研发能力。能在生物、信息、计算机、医药、医疗仪器等行业的企业、事业和行政管理部门从事应用研究、技术开发、教学及生产管理等方面的工作的复合型高级专门人才。

培养要求

学生主要学习生物信息学的基本理论和方法，受到相关科学实验和科学思维的基本训练，具有较好的分子生物学、计算机科学与技术、数学和统计学素养，具备生物信息的收集、分析、挖掘、利用等方面的基本能力，具有较好的业务素质。

主要课程

基础生物学、生物化学、分子生物学、解剖生理学、生物统计学、生物医学工程概论、生物信息学算法与实践、数据库与数据仓库技术、医学成像技术、数字图像处理、数字信号处理、医院信息管理、基因组信息学、蛋白质组信息学、计算机辅助药物分子设计、生物医学信息处理等。

就业前景

生命科学与信息科学是目前发展最为迅速的两大领域，作为这两大学科交叉的产物之一，生物信息学同样发展迅速，并在基因组学研究中发挥巨大的作用。国外一直非常重视生物信息学的发展，各种专业研究机构和公司很多，生物科技公司和制药工业内部的生物信息学部门的数量也与日俱增。由于对生物信息学的人才需求迅猛，发达国家也面临着供不应求、人才匮乏的局面。

专业展望

生物信息学积极倡导的全球范围的资源共享将对整个人类社会的发展产生深远影响，其研究领域和应用范围也将得到进一步拓展。生物信息学不仅具有重要的学术价值，还具有很大的商业价值，有着广阔的发展前景。随着后基因组时代的到来，生物信息学将发挥越来越不可替代的作用，将为生物医学、生物工程、农学、遗传学、制药和高科技产业提供巨大的推动力。可以毫不夸张地说，生物信息学将是21世纪生物科学发展的核心领域。

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（中北大学理学院，山西 太原 030051）

【摘　要】在当今，数学已经在生物学中得到广泛的应用，并且生物数学作为一门独立的学科得到较好的发展与应用。其中生物数学的分支学科种类较多，并且新的分支还在不停的出现。通过对生物数学的发展历程进行分析，并对生物数学的分支学科内容进行研究，对其发展与应用的前景进行探讨，以便促进生物数学的快速发展，为社会提供更多的作用。

关键词 生物数学；发展前景；应用分析

0　引言

生物数学是生物学与数学之间的边缘性学科，主要是通过利用数学的方式来研究分析以及解决生物学问题，并对于生物相关的数学方法进行研究。生物数学是生物学以及数学的集合，是将数学知识充分应用到生物学科当中，以便更好的发挥出生物与数学的作用。数学已经在生物学科中得到较广泛的应用，例如在生态、环境、人口、流行病学以及农业等多个领域中均得到广泛的应用。虽然生物数学的起步比较晚，但是生物数学的应用前景是广阔的，并且其发展非常迅速。

1　生物数学的发展历程

由于在生物科学中的生命研究中，通常会使用观察法与实验法来研究分析生命体的性质，然而这种观察与实验需要大量的数据作为前提条件，如何通过这些数据来分析生命体的性质是非常重要的。随着实验研究数据的不断增加，数学在生物中的应用作用逐渐突显出来。在早期，人们就将数学方法应用到生命研究中来，其主要研究的是人口增长问题。其中动力学方法在生命研究领域中的应用是早期最成功的范例。另外，在上世纪初，著名的意大利数学家Volierra在罗马大学中的一次演讲中，以数学在生物与社会科学中的应用尝试的演讲题目，为数学在生物科学中的应用提供前提，之后由英国统计学家Pearson创办的《生物统计杂志》是生物数学发展的里程碑。在20世纪20年代，由数学家福尔特拉以及生物学家迪安考钠研究的捕食与被捕食关系模型，在理论上解释了鱼群的波动现象，从而得出了实时捕食对被食者有利的结论，并且其也是生态学中的重要基础理论。其数学在生物领域中的应用不在是静止的描述生命的现象，而是对其复杂过程以及规律进行探索，通过数学工具建立各种各样的数学模型，并将微分方程模型引入到生物领域中。之后随着电子产品的不断问世，使得生物数学的发展进入到全新的时期，通过电子计算机的应用，使得一些比较难的生物数学问题求解得以实现，并在电子科学的发展基础上，生物数学出现较多的分支科学，例如，数量分析学科、生物信息学科以及生物控制学科等。随着电子产品的进一步发展与应用，生物数学的应用领域在不断的扩大，尤其是在信息时代中，计算机技术与生物数学的有机结合，使得生物数学信息处理更加简便、快捷、高效[1]。

2　生物数学的分支内容

其一，根据不同的数学方法来分类，可以将生物数学分为生物统计、生物控制、生物动力系统等几个方面的分支学科。其中生物统计还可以分为统计医药学、人口统计学以及统计生态学等几个方面。而生物动力系统还可以分为传染病动力学、种群动力学、人口动力学、细胞动力学以及分子动力学等几个方面。

其二，根据生命科学研究中子学科的不同特点来分类，可以将生物数学分为数量遗传、生理、生物经济学；数学生态；数理医药；神经科学的数学模型以及传染病、分子、细胞、人口动力学等几个分支。在其中的数学生态学中还包括统计生态学、种群生态学以及系统生态学几个方面的内容。上述各类分支学科是相互联系，相互交错、相互包含的关系，在生物数学中发挥着重要的作用[2]。

3　生物数学的发展与应用前景

3.1　生物控制论的应用与发展前景

近年来，随着生物学科研究的不断深入，人们发现大多数生物现象的发生以及生物现象的优化控制不存在连续性，无法简单的使用微分方程或者差分方程来表达。例如，在药物动力学中，药物在人体中的吸收、代谢以及排泄等是一个连续的过程，可以使用药物动力学的模型来表达，但是在口服药物以及静脉注射过程中，则需要使用脉冲微分方程模型来表达。另外，在渔业养殖、森林管理、植保研究、环境保护等领域中，均可以使用脉冲微分方程来表达，以便促进各个领域的可持续发展。其中脉冲微分方程的理论以及研究方法等在生命科学大多数研究领域中得到较好的应用，有的甚至在生化制品加工优化中得到较好的应用，由此可以看出生物数学的应用与发展前景是非常广阔的[3]。

3.2　数学生态学的应用与发展前景

3.2.1　分子生态学

分子生态学是数学方法以及生物学相互交叉而产生的一种新型模型生长点，在分子生物学、生态学以及种群生物学等层面发生的形状、基因以及行为等转换变化的情况均需要使用包含空间变量的数学模型来研究，并且其也是当今的研究热点之一。其使用的主要特点有以下几个方面：其一，通过数学模型可以建设重复的微小生物分化模型过程。其主要分化内容是对生物信号的传递、表达、扩散以及响应的一种研究。其二，针对不同时空下的种群需要使用分子技术进行标记。同时，需要根据统计分析来研究不同时空中种群之间的生物学关系，以便为判定宏观生态过程提供有利的科学依据。其三，在分子层面空间结构方面需要使用数学模型来构建，以便更好的获得生物单元的形态与功能相关方面的知识与内容[4]。

3.2.2　种群生态学

种群生态学在生态学中是其发展的主要动力，将种群的生长放置在与现实环境更贴近的条件下，其研究的热点问题主要是种群内外的噪声干扰、群众内个体行为以及异质环境对种群动态的影响研究。通过对上述三个方面的研究进行结合，可以建立成具体的生物学模型，其中验证模型的标准之一就是其是否产生与现实生活生态过程中相同的特性结果。另外，基于个体发展的模型已经深入的进入到空间异质、随机环境以及个体行为差异对种群动态特征的作用研究领域中，其应用的领域在不断的扩大[5]。

3.3　传染病动力学的应用与发展前景

其传染病动力学在近几十年中得到较快的发展，大多数数学模型在分析各种各样的传染病问题中得到较好的应用。这些数学模型通常比较适合应用于各种传染病的一般规律性研究。同时，也有一部分数学模型适合应用于麻疹、肺结核以及艾滋病等具体病名的研究中。这些数学模型主要会涉及到以及接触到不同的感染方式，例如垂直传播、接触传播以及虫媒传播等。同时，该数学模型还会考虑到疾病的潜伏期、以及对病人的隔离等方面的内容，因此，在传染病的研究领域其应用比较广阔，并将会得到更加深入的发展。

4　总结

在当今社会快速发展的过程中，生物数学在各个领域中均得到较广泛的应用，其在应用的过程中将会得到不断的完善与优化，并能够在更多的领域中得到更好的应用。另外，随着信息技术的飞速发展，在生物数学中信息技术与其相互融合，可以有效的提高生物数学的应用作用，生物数学的发展必然会更加成熟。

参考文献

［1］赵强,庞国萍.生物数学的发展及应用[J].玉林师范学院学报:自然科学版,2009,14(3):157-158.

［2］杨义群.生物数学在我国的发展[J].浙江农业大学学报,2012,16(4):326-327.

［3］徐克学.试论生物数学的特点与展望[J].生物数学学报,2011,22(2):164-165.

［4］杨义群,唐松华,吴国桢.生物数学在我国的发展[J].自然杂志,2013,18(6):126-127.

篇(6)

【论文摘要】：《环境工程微生物学》课程是环境工程专业的主要专业基础课之一。本人经过近两年的教学实践，认为应注重以下几个方面:(1)加强绪论部分的教学，(2)加大新知识和新技术的传授，(3)激发学生学习兴趣，(4)加强实验教学。做到以上几点，将极大地提高该课程的教学水平，培养出该领域的优秀人才。

微生物技术是现代高技术之一，对经济建设与社会进步有着深远的影响，它以低耗高效、副产物和副作用小、安全性好，而在解决生态和环境问题等方面发挥着越来越重要的作用。在现代技术的交叉渗透过程中，将微生物技术的基本原理应用到环境工程中，为微生物技术从实验室走向解决环境问题提供了理论基础。在解决目前人类所遇到的人口、能源、废物处理等环境问题中发挥了重要的作用，并显示了可观的经济效益和社会效益。因此，国内许多院校的环境工程专业开设了《环境工程微生物学》课程，并将课程的重点放在了介绍微生物的生态与微生物在解决环境问题的应用上。但同时《环境工程微生物学》在内容与研究方法上和环境工程的其它课程又有较大的差别，所以该课程的教学有它的独特性。

我校水资源与环境学院自开始招环境工程本科生以来，一直把《环境工程微生物学》作为环境工程专业的主要专业基础课之一。目前，我有幸成为这门课程的主讲老师。如何对待该课程的教学? 如何使环境工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐，使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时，进一步理解防治环境污染、改善与提高环境质量的微生物学原理、技术和方法? 经过近两年的教学工作，感受颇多，特将我对讲授这门课的一些体会总结如下，请批评指正。

1 加强绪论部分的教学

有些人认为绪论没有什么具体内容，在教学上可有可无，有些老师往往是让学生们自学绪论部分。但实际上绪论是一门课程的序曲，又是一门课程的缩影和向导。在绪论的讲授中，授课教师应该介绍微生物的发现及其与人类和环境之间的关系，让学生认识到微生物对于我们人类和环境的重要性;介绍微生物学的奠基、发展历史、现状及发展方向，让学生了解微生物学是在解决实际问题，是在认识自然和改造自然的过程中得到发展的;介绍显微镜的发明者列文虎克、青霉素的发现者弗莱明等为微生物学做出杰出贡献的科学家，启迪学生为科学献身的精神[1];介绍环境工程微生物学当前的研究热点和难点，激发学生的求知欲望。同时，在课程的讲授过程中要多联系生活和实践，努力使抽象深奥的内容变得具体简单。例如，在讲授微生物发酵时，联系酸奶的制作，告诉学生各厂家生产的酸奶呈现不同的风味就是因为不同厂家选用的菌种不同，因而发酵产物不同所致，使学生深刻了解了发酵的不同类型。

2 更新教学内容，加大新知识和新技术的传授

环境微生物学作为一门新兴的边缘学科，随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到生物科学和技术的各个领域，尤其是与微生物学关系密切，这更加促进了微生物在环境工程中的应用。为了紧跟时代和学科发展的步伐，培养高质量人才，教师需及时更新自己的知识结构，跟踪学科前沿发展变化的动态，将新的知识和新技术及时增加到教学中来，让学生熟悉和掌握学科前沿性的理论知识和操作技术，为他们将来深入开展研究打下良好的基础。例如，可以讲解有关DNA重组技术、基因扩增技术、DNA测序技术等高新技术在环境工程中的应用现状和发展前景[2，3]，为学生将来开展创新性研究工作奠定理论基础。同时还可以把一些和日常生活关系密切的知识，例如ADIS的传播及预防，SARS、禽流感的爆发与环境污染的关系等等，以科普形式介绍给学生，既活跃了课堂气氛，又拓宽了学生的知识面，调动了学生的学习兴趣，激发学生对科学研究的责任感和奉献精神。另外，把一些有争议的问题引入教学中，也可以开拓学生的专业视野，激发学生智力活动的积极性，培养学生的科研动机，帮助学生认识发现真理的过程，培养其攀登科学高峰的信心和勇气。

3 改革教学模式，激发学生学习兴趣

学习动机是一种内驱力，学习兴趣是学习的最佳动力。只有在充分激发学生的兴趣，调动他们的想象力和参与能力的情况下才能最大限度地发挥效力。环境微生物学研究的对象是人们在通常情况下看不见的微小生物，其教学内容是一些微观的、抽象的、阐述性的内容，并且涉及到遗传学、生理学、生物化学、分子生物学等诸多前沿学科，具有较强的广度与深度。如果不能及时调动学生的学习积极性，那么这些繁杂的内容就会使学生感到味如嚼蜡，毫无兴趣，直接影响学生的理解，最终导致学习效率低下，学习效果不佳。如果激发了学生对课程的学习兴趣，就会增加学生课后查找、阅读参考资料的主动性，这对学生后续内容的学习也是一种鞭策和鼓励。

学生在学习该课程之前，主要学习了数学、物理和基础化学等课程，专业课程学习尚未展开，所以学生对环境工程专业学习微生物目的缺乏认识，在他们思想上有一种根深蒂固的想法，即解决环境问题必须用物理化学的方法。针对这种情况，就需要将工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例，如:一般的城市二级污水处理厂、城市垃圾资源化系统等内容引入课堂，让学生明白微生物在处理环境问题中有着广泛的应用，从而激发他们的学习热情。

还有，《环境工程微生物学》的前几个章节主要讲述微生物的形态、结构及生化过程，具有概念多、微生物种类多且形态多变的特点，而且由于微生物形体小，无法从日常生活中得到直观的印象，学生普遍感到“看不见，摸不着”。针对这种情况，应当采用多媒体教学的手段，利用一些典型微生物的图片或三维动画形式，描述其形态与生长发育过程，这样既方便讲解又生动活泼，利于学生理解，增加学生学习兴趣，提高教学效果。同时，还要鼓励学生自己动手采集微生物，利用实验室开放时间，自己去观察体会，并通过查资料，关注学科进展，采取互动形式，增加学生从课外获得相关知识的能力。

4 加强实验教学

微生物学是来源于实验的科学，所以我们应着重加强实验教学。环境工程微生物学实验是一门原理性、概念性、实践性、操作性难度较大的课程。比如显微镜技术、制片和染色技术、培养基的制备技术、无菌操作技术、纯种分离培养技术、菌种保藏技术、大气及水中微生物监测技术等。这些都需要特殊的设备和独立的训练，如果没有足够的课时及仪器支持，掌握其中的操作技术是很困难的。环境工程微生物学实验课前期准备工作是一项比较复杂、精细和繁琐的工作，工作量大，连续性强，即使是微小的疏忽也可能造成实验的失败。在做实验准备的过程中必须认真、细致才能保证实验课的顺利进行，这就对实验室老师的素质和教学态度提出严峻的考验。

还有，实验操作过程是培养学生独立工作能力最好的过程。实验中，我们应该采取学生独立思考、自己动手、大胆探索，教师积极引导、注重启发的实验教学模式，充分发挥学生在实验中的积极性和主动性。如在做“细菌革兰氏染色”实验时，我们要求每个学生至少完成3个不同类别典型细菌的正确鉴别染色片，从挑取菌种、涂片、固定、染色、调试显微镜，直到观察到染色的微生物形态，鉴别出正确的菌种为止，整个过程完全由学生自己操作，而且实验的每一步都要非常认真仔细，稍不注意就得不到正确结果[4]。实验中，学生对涂片后固定细菌时的温度高低、洗片环节、酒精脱色的时间等精心分析，反复实验摸索，并在教师的启发下，找出问题症结，直到得出满意的结果为止。实验过程中，我们还应对学生操作时的习惯性问题和错误作重点提示和讲解，并在学生操作过程中及时指导纠正动作，严格要求学生独立完成。

实验课的讲授过程中，我们还应尽可能地开一些综合性地实验。综合实验是一个以学生为主体、学生与教师互动的教学过程，其特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理。演示性、验证性实验多，而综合性、设计性实验少是过去实验教学中存在的问题，学生对实验过程印象不深，理论掌握不牢，动手能力不强，不利于培养学生的创新能力。为此，我们针对学生比较感兴趣的实验课题，如水、室内空气、土壤和食品中的微生物种类、数量、分布等应用于实验教学，学生通过查阅资料，设计实验方案，由指导老师指导和小组讨论，确定实验方案，提高了学生的分析问题和解决问题的能力，这样激发了学习兴趣，巩固了理论知识和实验技术，也培养了学生的综合运用能力。

微生物学博大精深，微生物在处理环境问题时的优势越来越明显。作为环境工程专业的重要基础课之一，《环境工程微生物学》在学科体系中的地位也越来越重要。如何使环境工程专业的微生物教学进行得更合理，如何使环境工程专业的学生具备较高的微生物学综合素质，相信通过对教学经验的不断总结和改革，通过主讲老师地不断学习提高，最终能够使《环境工程微生物学》的教学工作适应时展要求，为培养具有综合素质的环境科学人才做出贡献。

参考文献

[1] 周德庆.微生物学教程(第二版).北京:高等教育出版社，2002.

[2] 张洪勋，王晓谊，齐鸿雁.微生物生态学研究方法进展[J].生态学报，2003，23(5): 988-993.

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【关键词】虚拟仿真；基础医学；实验教学

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：2095-2457（2017）29-0021-002

虛拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》精神，根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，国家教育部早在2013年8月就已下发通知，要求各高校积极开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。之后全国各地高校纷纷开始着手此项工作，2014年03月教育部高等教育司对全国各高校申报材料进行遴选后确定了100家普通本科高等学校和军队高等学校作为首批“国家级虚拟仿真实验教学中心”，其内容涵盖地理信息、医药医学、电力能源、工业制造、军事战场等各个领域，旨在通过这些虚拟仿真实验教学中心的示范、引领作用的，持续推进实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革与创新[1]。乘着这个东风，我们购买了上海梦之路数字科技有限公司的虚拟仿真实验教学平台，借助他们强大的技术力量和支持服务体系，初步构建了可用于基础医学实验教学的网络平台——《深圳大学医学部基础医学虚拟仿真实验教学中心》（网址http：//xnfz.szu.edu.cn/），并逐步在我校基础医学实验教学中推广使用。

1虚拟仿真实验教学的优势

建立“虚实结合”实验教学模式，是当前实验教学改革的方向之一[2]。借助虚拟仿真技术，我们可以展现传统实验难以展现的学科前沿技术，对受场地、资源、伦理等条件限制较难开设的医学类实验和教学尤其必要。它依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，使学生可以在虚拟的实验环境中体验同样的实验过程和结果，达到教学大纲所要求的教学效果。其突出的优势如下：

1）突破了时间、空间和仪器套数的限制。虚拟实验打破了传统实验的模式，学生不再受时间、空间的制约，可实行网络远程教学，师生可随时、随地进入虚拟仿真实验室进行

虚拟实验操作，瞬间观察到一些需要几十年甚至上百年才能观察到的变化过程，还可以进入大到宇宙宏观物体，小到原子分子层面内部观察现象[3]，这是电视录像和多媒体无法达到的。

2）避免真实实验或操作所带来的各种危险。医学基础实验操作中，不可避免的涉及到部分对人体有毒有害微生物菌种和，利用虚拟技术进行实验，可避免人体直接接触危险的或对人体健康有害的实验，还可以降低传统实验教学中大量废弃试剂排放所造成的环境污染[4]。

3）实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。涉及高危或极端环境，不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或综合性实验项目，虚拟仿真实验可以真实、全面的展示教学内容，从而提供给学生更多学习实践机会。

4）大幅降低教学成本。虚拟实验减少了教学实验耗材的实际使用量，尤其对于医学院校的实验教学中需要使用大量的实验动物和人体标本，如能采用虚拟实验进行辅助教学，可大大减少实验耗材经费的支出，大幅降低实验教学的耗材成本。

2虚拟仿真实验教学平台的模块结构：

上海梦之路数字科技有限公司所开发的虚拟仿真实验平台系统采用了J2EE技术和B/S构架模式，二维和三维技术，结合程序控制，实现虚拟仿真的实验操作。该教学平台分为前台操作系统和后台管理系统两大模块，前台操作系统主要包括学生实验模块和教师教学模块，后台管理系统主要包括学校管理、实验管理、考核管理、公告答疑管理、系统管理等模块，每个模块下面包括3-4个不同的功能。该平台具备丰富的题库系统，提供在线自测自评功能，为学生的自我巩固学习提供一个良好的平台。教师可以在本平台开展实验教学活动，还可以上传个人教学资源、布置批改实验报告、网上考试、答疑等；学生可通过平台进行成绩查询和实验报告的在线提交和查看批阅情况。这些功能的设置实现了教学资源的共享，减少教师们的重复劳动，促进师生的互动交流，提高实验教学效果。

3虚拟仿真实验教学平台建设的内容

虚拟仿真实验教学资源建设主要针对以下三类教学资源：一是，真实实验无法开展或高危实验；二是，大型综合的虚拟实验资源；三是，成本高、资源（包括能源和实验原材料）消耗大、污染严重的实验教学资源。

我校虚拟仿真实验教学平台包括机能学、生化与分子生物学、病原生物学和临床医学PBL教学六大类共73个虚拟仿真实验项目。其中机能学14个、生化与分子生物学28个、病原生物学28个（包含微生物学12、病毒学3和寄生虫学13）和临床医学PBL教学3个虚拟仿真实验。每个虚拟仿真实验里包含有实验目的、实验原理、实验视频、虚拟实验操作、思考题等内容。实验目的可使学生在虚拟实验前充分了解虚拟实验操作所需达到的要求；实验原理通过文字或动画形式全面生动的描述；实验视频真实呈现实验操作全过程；思考题涵盖实验中可能会遇到的各类问题；虚拟实验操作首先進入虚拟实验项目所需的仪器、设备和器材页面，让学生对实验项目有总体概念。通过虚拟的动画演示和互动操作，依靠虚拟仿真技术准确还原真实实验的操作步骤，具有实验操作提示功能。实验内容在计算机上进行，实验流程完全模拟实验室中的操作过程。实验可以反复操作，使学生有更多的尝试与实践的机会，减少实验资源的耗费。实验过程中穿插相关知识点考核以及操作要点提示。

在虚拟实验操作环节还配备相应的知识库，里面可查到与该实验相关的知识点，或者在每一个实验步骤配有文字提示，选错了可按提示纠正实验操作，实验全过程有语音解说或文字解说，尤其适合学生实验前的预习或课后的复习，比如在《生化与分子生物学》这门虚拟实验课程中，医学细胞培养综合实验、移液枪基本操作、电泳基本操作等都是医学生必须掌握的最基本的实验，学生做这些真实实验前，随时可以登陆本平台进行自由学习，学生预习中遇到某个实验环节不明白的可以反复重播，反复操作练习，直到熟练并完全掌握为止。熟练全部实验步骤后，再回到实验课堂开始真实操作，既可减少课堂中教师的讲解和演示实验时间，又可缩短学生实验摸索的时间，大大提高了实验的准确率和学习效果。

4虚拟仿真实验教学平台后台管理：

4.1管理员后台管理系统的功能：

后台管理系统分管理员、教师个人和学生个人三个管理模块，管理员后台管理系统包括个人资料管理、公告管理、账户管理、课程管理、学习统计和系统管理六个模块，个人资料管理里可以修改用户个人密码；公告管理可各类公告通知新闻等；账户管理可以导入或删除教师和学生用户，可以对学生进行分班管理等。在课程管理中，既可以对已有的课程进行设置管理，也可以通过“导入课程”新添加用户所需的课程；可以对每一门课程进行个性化的设置，比如添加课程学习课件图片，知识点，考试题库，实验报告，是否允许学生加入为助教，是否允许访客浏览等等；通过“用户管理”，不仅可将已有的用户添加到这个课程中，还可以对已申请参与课程的用户进行审核。学习统计可以查看课程内所有学生的学习进度、学习成绩和时间，并可以通过设置计算规则以学习进度、成绩和时间作为评分依据来生成每位学生的最终实验课成绩。

4.2教师用户系统的功能：

教师用户系统包括个人信息资料管理、教师个人教学管理和课程申请三个管理模块。在人信息资料管理中可以添加或修改个人资料和密码，在个人资源区可上传各类教学资源，公共资源区可以查阅系统中其他老师共享的教学资源，在日程表中可以记录或标记某日的教学活动（类似备忘录）；在教学管理中可以查阅个人课程所有学生的学习详细情况，可以给学生进行分组管理，可以上传实验作业和考试卷并在网上进行批改，可以进行学生答疑等。在课程申请中教师可以查阅已有的课程和申请添加新的课程。

4.3学生用户系统的功能：

学生用户系统包括个人信息资料管理、学生个人学习管理两个管理模块。个人管理部分的功能跟教师的模块功能相似；在个人学习管理模块中，学生可以选课学习，可以向任何教师提问并查阅老师答疑的回复，查阅本班或本小组同学，还可以在系统中完成老师布置的作业和批改情况，或查阅测验或考试成绩等。

5虚拟仿真实验教学平台使用反馈

虚拟实验作为一种新型的信息化教学方式，它的出现将有效缓解实验经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，能够突破传统实验的“时空”限制，无论是学生还是教师，都可以自由地、随时随地登录。但是我们也要看到虚拟实验不足的一面。我们曾对14、15级临床专业共109名学生进行了一次问卷调查，结果显示学生们普遍认为，虚拟实验占传统实验比例在20-40%左右比较合适，他们认为虚拟实验更多的适用于拓展性实验而不是教学大纲（下转第73页）（上接第22页）内的实验；超过半数的学生认为实验课前预习和实验考前复习更适合使用虚拟实验，随时都可以进行学习，方便省时。尽管学生普遍反映真实实验和虚拟实验相结合的模式可以加深他们对实验原理、步骤、实验细节的掌握和理解，提高学习兴趣和学习效果，但他们普遍认为虚拟实验不能替代真实实验，“虚拟”不叫实验，因为虚拟实验无法锻炼动手能力，没有实际操作就无法积累实践经验等等。由此可见，虚拟实验最适宜作为传统实验课程的辅助和补充，应用于学生的课前预习和课后复习；或者用于弥补现实教学中内容的不足，丰富实验内容，拓宽学生学术视野。对于很多受现有教学条件所限无法正常开展的基础医学类实验（如人体器官的活动、病毒实验等等），则可借助虚拟实验让学生亲临其境开展相关实验，扩大了实验教学的覆盖范围。

6虚拟仿真实验的展望

我国虚拟实验系统的开发和应用刚刚开始，一些理工科院校如清华大学、华中理工大学、复旦大学等高校走在前列。从各地高校在不同学科开展的虚拟实验教学改革[5]中可以看出，虚拟实验技术作为一个新型的教学媒体，以其自身强大的功能，在医学院校的基础医学实验教学和临床技能训练中起着广泛应用，具有传统实验无可替代的优点，然而虚拟仿真实验与实物操作之间仍然存在一定的差异，虚拟实验的过程是看不到、摸不着实物的，实际操作过程中出现的各种复杂情况也是虚拟实验中无法完全复制的，因此虚拟实验只能作为实验教学的一种辅助手段，它不能完全取代传统的实验教学。此外，从技术上还可以进一步开发个人移动终端版本，让学生能随时随地应用虚拟实验；在实验项目设计方面，还可以增加基于知识点的微视频、微动画、微考核，拆分冗繁的实验过程，设计问答式提示以引起学生对实验过程的思考和知识点的回顾等。总之，基于网络的虚拟仿真实验其优缺点都是显而易见的，它对未来医学教学领域发挥着重要作用，而且随着技术的逐渐成熟还能使虚拟技术进一步应用于医学其它领域，如远程手术、合作治疗、医疗救护等紧急医务处理等方面，具有广阔的发展和应用前景。

作者：陈献雄等

【参考文献】 

[1]王森，李平.2014年国家级虚拟仿真实验教学中心分析[J]. 实验室研究与探索，2016，（04）：82-86. 

[2]孙建林，贠冰，姜伟.实验教学示范中心与虚拟仿真实验教学中心相互融合协同发展[J].实验技术与管理，2016，（09）：208-210+214. 

[3]李莉，张英，成军，李占军.分子生物学虚实结合实验教学模式的初探[J].实验室研究与探索，2016，（10）：225-227.