医学毕业生毕业论文2篇
在西学东渐背景之下,我国医学开始了近代化进程。下面是我为大家整理的本科医学毕业论文,供大家参考。
摘要:目的:评价问题式教学法(PBL)教学模式在郑州大学20XX级本科临床教学中的效果。方法:将郑州大学20XX级共计354名临床医学生随机分为2组,分别进行PBL教学和LBL教学,比较两种方法的教学效果。结果:PBL教学班学生期末理论考核成绩、综合能力LBL教学班学生明显提高,差异具有统计学意义(P<)。结论:PBL教学法适用于本科临床教学,能够提高教学质量。
关键词:问题式教学法;临床医学;高等教育
目前我国高等医学院校教学过程中,大多数授课仍以传统教学模式(LectureBasedLearning,LBL)为主,LBL是以教师为中心,采取学生集体)灌输式教学;临床医学生被动接受知识,其学习兴趣不易提高。由于临床医学专业的理论性、实践性和应用性较强,这种单向传输、死记硬背的被动教育模式不能激发医学生学习兴趣,锻炼其临床思维。如何训练和加强医学生主动学习的能力成为了现代医学教育的首要问题。问题式教学法PBL(Problem-BasedLearning,PBL)源于20世纪20年代,以问题为中心,进行开放性、探索性的学习模式,是国际上较新的一种教学方式。该模式实施的主要方法是提出问题-收集资料-小组讨论-课堂讨论-老师总结。该方法以学生为主体,强调临床问题在教学过程中的重要性,通过对针对性临床问题的探讨,提高医学生对学习的主动性、激发学习积极性和兴趣、培养临床思维,由此解决医学生的单向传输的学习问题。郑州大学临床医学系于2006年引入这一教学方法,经过几年的探索,逐步形成了一套具有我校特色的问题式教学法。虽然PBL已经广泛运用于各个领域并取得了较为可观的效益,但对于高等教育临床医学生,尚未有但PBL教学法是否达到了之前的预期效果,我们仍没有客观的评判指标。因此,我们此次的研究旨在通过客观的调查来评价问题式PBL教学模式在本科教学中的效果教学模式在郑州大学临床医学20XX级本科教学中的效果,以期为PBL教学法广泛的推广应用提供科学依据。
1对象与方法
研究对象
选择郑州大学20XX级临床医学五年制全体学生共计记354名。以班级为单位分成2组,实验组32人接受问题式教学法(PBL组),对照组322人采用传统教学法(LBL组)。两组学生在年龄、性别等方面无统计学差异(P>)。
研究方法
实验设计
我校临床医学学制为5年。所有医学生接受全部临床专业课程。对照组根据我院课程的大纲要求采取传统授课方法。实验组,采用PBL教学法,具体方法如下:传统教学与问题式教学相结合。传统教学主要以系统性讲解理论知识为主,问题式教学主要以学生讨论为主,课前由老师设计病例发给学生,让学生自学,课堂上由老师引导进行讨论分析病例。
观察指标
(1)期末理论考核成绩:采用相同试卷对两组医学进行理论考核。成绩均为百分制,包括临床医学5年制所有专业课程,包括妇产科学、儿科学、外科学、老年医学、内科学、神经病学、传染病学。
(2)效果评价:自制临床医学教学效果调查问卷,主要包括:①综合能力评估:对理论知识的理解掌握程度、学习兴趣及主动性的提高程度、自学能力等方面,每个条目包括显效、有效、一般、无效四个选项;前二者定义为“有效”;②是否考研。采用不记名填写问卷方式。以上从客观和主观上分别评价两种教学模式的教学效果。统计方法根据观察指标数据类型的不同,应用对数据进行统计学分析,计数资料采用卡方检验,计量资料用X±SD表示且采用检验,P<为差异有统计学意义。检验水准为=。
2结果
基本情况:共调查PBL组32名,收回有效问卷29份,有效率;调查LBL组354人,收回有效问卷293份,有效率。
期末理论考核成绩
期末理论考核科目包括:妇产科学、儿科学、外科学、老年医学、内科学、神经病学、传染病学;考核成绩结果显示:与LBL组相比,PBL组学生在所有考核科目中具有较高的成绩,两组在妇产科学、儿科学、外科学、老年医学、内科学、神经病学、传染病学的且差异均有统计学意义(P<)(见表1)。
效果评价
考研率
在考研率方面,PBL组为,LBL组为,两组差异不具有统计学意义(P<)。
综合能力评估
总体上,大多数PBL组的同学对PBL教学法较为满意并能很快适应这种教学方法,与传统教学法相比,实验组同学认为PBL教学在搜集文献资料、培养自学能力、建立正确的临床思维方式、培养团队写作能力、提高语言表达能力更有优势,而在提高学习效率、提高学习积极性方面差别不大,在掌握基本理论知识方面存在劣势(表2)。
3讨论
我国目前医学院校仍多采用传统的授课模式,这种模式有利于教师将知识高效、准确地传授给学生,并极大地节约了教育资源,这种教学法至今仍是其他教学法不可替代的。①但对于医学生,过于重视知识的重要性,而忽略对学生综合素质的培养,对其以后适应临床工作是不利的。②PBL教学,将医学生置于临床问题中,有利于调动医学生的积极性、主动性、创造性,转变学生思维方式,有利于学生独立思考、理论结合临床,灵活应用知识,有利于加强人际交往能力和学生的言语表达能力,促进学生运用和巩固所学知识,并培养对知识的综合运用能力。③经过几年的探索,郑州大学临床医学系已形成了一套以基于问题教学为主体,辅以理论知识串讲的PBL教学法,但PBL教学在国内仍处在起步和探索阶段,在具体实施的过程中存在着一些不足之处,如同学们普遍反映由于减少了老师串讲的环节,对知识的全面掌握存在欠缺,这一点仍需教师在今后课程和问题的设置上增加知识的覆盖面,尽量缩小同LBL教学法在构建学生知识深度和广度上的差距。通过对PBL组调查问卷、两组考试成绩、考研率的分析,PBL教学法在调动学生学习积极性,提高团队协作意识及表达能力等方面显示出了其一定的优势,适合在临床医学本科教学中推广。
注释
①于述伟.LBL、PBL、TBL教学法在医学教学中的综合应用.中国高等医学教育,2011(5):100-102.
②Prince,(PBL)(4):394-401.
③田金徽,刘爱萍,申希平等.PBL教学法在循证医学教学中的应用效果评价.中国循证医学杂志,2011(1):39-43.
【摘要】在我们目前开展的住院医师规范化培训和临床医学专业学位研究生“双轨合一”培养模式下,研究生的临床思维和技能得到加强,但是科研能力和论文写作能力减弱,人文精神和医德教育的重视程度不足。多年实践使我们体会到,科室在研究生的综合素质培养尤其在人文和道德培养中发挥至关重要的作用,在一定程度上决定了研究生的培养质量,而研究生的培养又能促进科室的建设和发展,两者相辅相成。
【关键词】临床专业学位;研究生;临床科室
1998年我国开始试点临床医学专业学位研究生教育,培养出了大批高层次的人才。随着我国医药卫生体制改革和医学专业学位教育改革的推进,为了完善我国医学人才培养体系,2009年《中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》中明确提出“建立住院医师规范化培训制度”,在这一背景下,医学教育部门近年开展了住院医师规范化培训和临床医学专业学位研究生“双轨合一”培养模式的尝试和探索。虽然在这种模式下,临床专业学位研究生的临床思维和技能得到加强,但是科研能力和论文写作能力减弱,人文精神和医德教育的重视程度不足[1-2]。在研究生培养的实践中,我们深刻体会到充分发挥科室在研究生培养中的作用,对研究生素质的全面提升具有重要的作用,而且能到达促进科室建设与发展的双赢局面,也是科室建设的必由之路。
1提高认识,把研究生培养作为科室建设的的重要工作
改善医务人员的学历结构
研究生教育是医务人员继续教育的一条重要途径。尤其是我院南楼的特殊工作性质,医疗保健工作任务繁重,医务人员渴望提高医疗科研水平,提高自身素质。研究生教育的实施,能够缓解了这方面的突出矛盾,为培养高素质的保健人才,提高他们的理论水平和科研素质奠定了良好的基础。以我院南楼消化科为例,经过多年来的不懈努力,通过研究生教育,改善了科室人才结构,缓解了人才断层状况,而且开拓从事医疗保健工作的医务人员的视野,有助于将他们所获得的知识,转换为临床实际的工作能力。目前,我科中级职称以上医师获博士学位者占,有研究生学历者达100%。
研究生学位课题与科室学科发展的方向紧密结合
为了使研究生所完成的学位论文能够与科室建设的具体规划相一致,达到通过培养研究生,促进科室的学科建设和发展目的。我们在研究生科研立题时,重视强调将选题与老年消化疾病的临床实际紧密结合,与科室承担的科研课题相结合,并要求研究生要在查阅大量文献的基础上突出课题的创新性。积极采用先进的分子生物学技术和生物信息学技术完成学位论文。在大家的团结协作下,老年消化实验室应用先进技术和方法开展研究工作,如制备抗体、纯化和鉴定蛋白、提取质粒、细胞培养等都逐步开展起来。既保证了学位课题的完成,又为科室获得高层次的科研课题和争取高等级的科技成果奠定了基础,先后获得了多项军队重点课题和国家自然基金课题,为今后科室发展起到了推动作用。
始终坚持大局意识
科室在研究生选题、课题论证、实验步骤、论文写作、临床实践等方面,各位导师都能够互相通气,主动协商,步调一致。营造一种既重视团结、和谐的气氛,又要坚持对研究生严格要求、在科研工作中实事求是的科学态度,保证对研究生的培养目标的圆满实现。互相信任是做好研究生工作的基础。科室老专家在这方面起到了表率作用,其十分尊重科室对研究生的培养意见。对研究生在课题完成工作中遇到的困难和问题,科室也积极协调帮助解决,保证了研究生培养和科室建设同步发展。研究生培养教育的实践,使我们深刻的认识到,团结就是力量,始终坚持大局意识,是科室发展的关键。
2为研究生完成高质量的研究课题努力创造条件
我院南楼临床部承担着繁重的临床医疗保健任务,在这种情况下,临床科室的学科发展,尤其是科研课题的完成,很大程度上需要研究生来完成,他们是科学研究的主力军。因此,研究生实验工作的顺利与否不仅关系到研究生毕业论文的完成,而且与整个科室科研工作与学科发展有直接的关系。站在这个高度上,科室对研究生在完成学位论文过程中所遇到的问题,应真正做到及时了解、及时帮助,将他们在实验过程中遇到的困难作为大事来解决。为适应研究生学位课题研究的需要,近年来,我院老年消化研究室在南楼临床部和老年医学研究所领导的'支持以及科室的共同努力下,经多方筹措,先后添置了二氧化碳孵箱,低温冰箱、高速低温离心机等实验设备,为研究生的培养创造了良好的条件。如遇到需要某些实验设备,科室不能解决时,积极同其他实验室协调,保证实验工作的顺利进行。科室不仅为本科室研究生完成科研论文工作提供了较好的实验条件,还吸引了其他科室的研究生来我科室做实验。通过连续培养研究生,不仅使科室的研究方向进一步明确和稳定,而且通过一定深度和难度的科研工作,真正的促进了科室整体学术水平的提高。
3重视研究生能力的培养
研究生和本科大学生的主要区别在于“研究”和“学”字上。研究生与本科生教育最大的不同是,研究生教育的重点是培养和训练学生的自主学习、独立工作、独立研究的能力。研究生除了继续深入学习前人的知识和技术外,更重要的是如何在今后的科研实践中,注重利用各自的优势培养科学的思维。研究生不仅仅是单纯地参加科研工作,更为重要的是让其了解所参加的科研课题的立题过程、意义及现阶段实验在整个课题中的作用等提高研究生培养质量。为了培养自我学习能力,科室要求研究生都要在阅读大量文献包括专著和专业期刊基础上,在科室完成一次本研究方向的公开性学术讲座。培养和训练研究生学会找书、读书,学会收集、识别有价值的信息,并有机地和自己的研究方向结合的学习能力。研究生具有思维敏捷、易于接受新信息、勇于创新的特点。他们上进心强,攻读学位期间,都希望通过努力完成较高水平的学位论文,并发表文章。为达到培养高层次的科技人才目的,科室十分重视发挥研究生的主观能动性,创造条件积极鼓励研究生应用新技术、新方法开展科研工作完成学位论文。根据攻读学位研究生的招生来源和工作年限,结合个体素质、能力、个性基础等方面的差异,科室合理安排工作。外地生源的研究生,即使是科学学位研究生,入科后也安排在临床先熟悉情况。对于本科室来源的研究生,尽可能给一定的时间,在实验室开展并完成具有一定的探索性、创新性的课题,提高他们的科研能力。
4重视科室在研究生人文和道德培养中的作用
人文精神和道德教育是住院医师规范化培训和临床医学专业学位研究生培养不可或缺的部分,目前在”双轨合一”培养模式下,临床医学专业学位研究生临床轮转时间长,很多专业课程改为夜间上课,人文精神和道德教育培养时间减少,加之带教导师忙于临床工作,常常忽略人文精神和道德教育的传授,出现了人文精神和道德教育弱化的弊端[1,3-4]。在医疗过程中,患者不仅需要治疗生理上的疾病,更多的人越来越注重心理及思想上的关怀,一个医师没有人文修养时,是无法应对患者因病而衍生出来的许多其他问题的。人文思想教育可以提升医学生的道德伦理、明辨是非及人际沟通能力,有助于提高医疗水平。近年来,医患关系紧张,人文精神教育显得尤为重要。古希腊医学家希波克拉底曾说过:“医师应具有优秀哲学家的一切品质:利他主义、热心、谦虚、冷静的判断、沉着、果断、不迷信。”因此作为医务人员应树立“医者仁心”的观念,以治病救人为本,以仁爱精神为准则;还需在医疗实践的过程中牢牢树立“医德至上”的理念,做到大医精诚,有利于改善医患关系[5]。专业学位研究生临床时间长,导师在带教过程中言传身教,培养研究生对患者的态度和言行,做到关心、体贴患者,提高研究生与患者沟通的能力,是研究生人文培养的重要环节,而且临床期间不仅是导师的单独指导,更多的是需要科室多名带教老师共同协作,他们对于患者的态度及言行直接影响着所带教学生的对于医患关系的理解。因此,科室重视对研究生的人文和道德培养,是切实保障新的培养模式下培养高素质的医学人才的关键。
5讨论
教学相长,共同提高。在培养研究生过程中,不仅提升了科室医务人员的全面素质,同时也促进了导师自身素质不断提高。研究生所做的工作绝大部分是本学科前沿性的课题,这就要求导师不断提高自身素质,不断更新知识、把握学科发展动态。导师的人文道德影响了研究生的发展,也要求导师不断提高自身修养。实践使我们体会到,科室在研究生的综合素质培养中发挥至关重要的作用,研究生培养也对科室的业务建设和发展起到了强有力的促进作用。
参考文献
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2023年第七届生物信息与生物医学工程国际学术会议(BIBE2023)将于2023年7月18-20日在云南昆明召开。 BIBE会议旨在促进生物信息与生物医学工程领域内相关专家的交流,为研究相关方向的专家学者及企业发展人士提供一个分享研究成果,讨论存在的问题与挑战,探索最新发展动向的国际性合作交流平台。 BIBE系列会议是自2016年开始的生物信息与医学工程领域年度国际学术会议,迄今为止吸引了来自中国,美国,日本,俄罗斯等国家和地区的约400名专家学者和学生学者参会交流,为广大生物医学和生物信息工程领域的创新学者和行业专家提供了优质的交流平台。BIBE历届会议文章均经过严格同行评审,BIBE2016遴选通过的优质文章均已完成SCI收录。BIBE2018-2021论文集已在线出版,并已完成EI,Scopus等检索。 BIBE2023录用的文章将由【VDE VERLAG GmbH】德国电气工程师协会出版社出版,收录进IEEE Xplore数据库,并提交EI Compendex,Scopus等数据库。 谨代表BIBE2023组委会诚挚地邀请生物信息与生物医学工程领域的专家学者和研究人员参会,投稿。
生物医学信号处理方法论文
生物医学信号处理是指据生物医学信号特点,应用信息科学的基本理论和方法,研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息,并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文,大家可以参考以下内容哦!
摘 要: 生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。
关键词: 生物医学信号 信号检测 信号处理
1 概述
1。1 生物医学信号及其特点
生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。
1。2 生物医学信号分类
按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。
按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。
2 生物医学信号的检测及方法
生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。
①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。
生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。
3 生物医学信号的处理方法
生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。
3。1 频域分析法
信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的'一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。
3。2 相干平均分析法
生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。
3。3 小波变换分析法
小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。
3。4 人工神经网络
人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。
参考文献
[1] 邢国泉,徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报(医学版),2006,20:459~460。
[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册,1992,4(15):203~212。
生物学论文参考文献 主要参考文献①裴娣娜.现代教学论(第一卷).北京:人民教育出版社, 2005: 185~186 ②胡志强,肖显静. 科学理性方法.北京:科学出版社,2002:59 请继续阅读相关推荐: 毕业论文 应届生求职 毕业论文范文查看下载 查看的.论文开题报告 查阅参考论文提纲 查阅更多的毕业论文致谢 相关毕业论文格式 查阅更多论文答辩 ;
分子生物技术在微生物降解环境 污染物中的应用 [摘要〕介绍了与环境微生物关键降解酶基因的筛选、克隆及应用相关的分r生物技术,包括聚合酶链式反应技 术、基因重组技术、荧光原位杂交技术和生物信息学等技术,并对这些技术在污染物降解基因检测、筛选和克隆方 面的应用进行了阐述与探讨、 [关键词]分子生物技术;微生物;基因;环境污染物;降解 随着现代j:\地技术的发展,多环芳烃、含氯有 机物和硝基苯类化合物等人工合成井难以降解的 污染物大量排放,造成世界范围内的环境污染和生 态破坏,严重地威胁人类和其他生物的正常生存和 发展。利用微生物修复技术对受污染的水体及土 壤进行处理,凸显了其重要的意义和可行性。研究 人员发现并筛选到一些微生物,它们不仅对环境有 较高的适应性、对污染物有较高的耐受性,而且对 污染物有较强的降解效率和专一性。然而环境中 存在的大量微生物中仅有少于1%可通过传统的培 养方法进行培养、分离和纯化,绝大多数细菌需要 非常严格的营养条件川。因此,为了对修复环境有 所贡献却难以培养的微生物进行更全面了解,也为 了筛选到更多有利于降解环境污染物的微生物菌 种及其关键酶基因,分子生物技术和手段逐渐被广 泛应用到环境可降解污染物及降解机理方面的研 究中。 本文对近年来发展起来的聚合酶链式反应 (PCR)技术、基因重组技术、荧光原位杂交(FISH) 技术和生物信息学等多种分子生物技术进行了介 绍,并总结了它们在污染物降解基因检测、筛选和 克隆方面的应用。 1与环境污染物降解相关的分子生 物技术 及其相关技术 PCR是一种利用脱氧核糖核酸(DNA)半保留 复制原理,在体外扩增位于两段已知序列之间的 DNA区段从而得到大量拷贝的分子生物技术。根 据其模板、引物来源或扩增条件的不同,PcR技术 可分为以下几种:(l)反转录pCR(RT一PeR)技 术,将mRNA反转录为cDNA后再对其进行PCR 扩增,可用来构建cDNA文库,分析不同生长时期 的mRNA表达状况和相关性以及mRNA的定量测 定等;(2)巢式PCR技术,在扩增大片段目的DNA 时,先用非特意性引物扩增再用特意性引物对第一 次扩增产物进行第二次扩增,以获得可供分析的 DNA;(3)竞争PCR技术,是一种定量PCR,向PCR 反应体系中加人人工构建的带有突变的竞争模板, 通过控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度, 对目的模板作定量研究;(4)实时荧光定量PCR技 术,在PCR反应体系中加人荧光基团,利用荧光信 号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线 对未知模板进行定量分析,该法已广泛用于基因表 达研究、转基因研究等方面;(5)扩增的rDNA限制 酶切分析技术,根据原核生物rDNA序列的保守性, 将扩增的rDNA片段进行酶切,通过酶切图谱来分 析菌间的多样性;(6)RNA随机引导PCR技术,基 于任意寡核昔酸引物与RNA之间可能的配对,在 低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸,将细胞总 RNA或InRNA作为反转录反应的模板,此技术结 合单链构象多态性,用非变性胶分辨大小相同而构 象不同的片段,可用于诊断遗传突变及分析污染条 件下序列的多态性;(7)随机扩增多态DNA (RAPD)技术,是一种基于PCR检测PCR引物结合 位点序列改变的方法,通常以10bp的寡核昔酸序 列为引物,对基因组DNA随机扩增,电泳分离染色 扩‘增产物,再分析多态性。 技术 FISH技术利用荧光标记的探针在细胞内与特 异的互补核酸序列杂交,通过激发杂交探针的荧光 来检测信号。荧光探针比放射性探针更安全,具有 较好的分辨力,不需要额外的检测步骤。近年来, 由于FISH技术具有灵敏、便捷等优点,迅速发展完 善成为研究环境微生物的有力工具。此外,可用不 同激发和散射波长的荧光染料标记探针,在一步反 应中同时检测几个靶序列。该技术主要包括试样 固定、预处理、预杂交、探针和试样变性、杂交、漂洗 去除未结合的探针、检测杂交信号等步骤。由于 165rRNA具有遗传稳定性,因此成为FISH技术检 测最常用的靶序列。 基因重组技术 基因重组技术是从供体生物的基因组中通过 酶切扩增等手段获取目的基因,与载体连接形成重 组DNA分子,再导入到受体细胞中,让外源基因得 以表达。在已经分离出的许多菌株中,与降解能力 有关的基因多在质粒体上。由于质粒很容易在细 菌的繁殖过程中遗失,对细菌降解能力的长期稳定 非常不利,可将其与污染物降解有关的酶基因重组 到大肠杆菌等微生物中进行表达,以此构建的各种 生物降解特性增强的重组菌可用于污染环境的治 理修复或发酵某些废弃物。 生物信息学 20世纪后期,生物学的迅猛发展,从数量上和 质量上极大地丰富了基因组数据库、蛋白质数据 库、酶数据库和文献数据库等许多生物科学的数据 资源。已有多个国家和国际科研组织建立了生物 信息数据库,如欧洲分子生物学实验室(Eur叩ean MolecularBiologyLaboratory)核酸序列数据库和美 国国家生物技术情报中心(Nationaleente:fo:Bio- technologyInformation,NCBI)基因序列数据库等。 科学家利用计算机及生物信息分析软件分析这些 数据资源,确定大分子序列、结构、表达模式和生化 途径与生物数据之间的关系,区分生物个体间遗传 差异,揭示DNA多样性。例如,基本局部比对搜索 工具(BasieLoealAlignmentSearehTool,BLAST), 是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似 性比较的分析工具。它基于Altschul等的方法「2〕, 在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。 BLAST程序可对一条或多条、任何数量、任何形式的 序列在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对,甚 至将有缺口的比对序列也考虑在内,利用比较结果中 的得分对序列进行相似性说明。基因的序列分析可 揭示出生物物种之间的关系,在污染治理研究中可用 于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。 2分子生物技术在环境污染物降解 中的应用 土壤试样总DNA的提取 用适当方法直接从土壤中提取DNA并纯化, 是从分子生物学角度对土壤微生物进行研究的前 提条件,而后可进行酶切、PCR扩增、核酸分子杂交 等分子生物学技术操作。从土壤中提取微生物 DNA主要分为汽接法和间接法}’{。直接法是在 ogram等的方法基础卜发展起来的,其主要包括2 个步骤:(l)原位细胞裂解;(2)DNA提取和纯化。 直接法提取的DNA超过细菌总DNA的60%且省 力,但提取的DNA常常有折断、腐殖酸污染、甚至 提取物中还夹杂有未知的胞外DNA和真核生物的 DNA。最先报道间接法的是Faegri等[‘〕,其主要包 括4个步骤:(l)分散土壤;(2)分离细胞与土壤; (3)细胞裂解;(4)DNA纯化。间接法提取DNA 产量低且费力,但纯度较高、DNA损伤小,提取的 大片段DNA可用来构建cos而d和细菌人工染色体 文库等。 采用PCR及相关技术扩增分析DNA片段 可降解污染物的微生物必然能产生分解代谢 该污染物的酶。selvaratnam等L’l用编码苯酚单加 氧酶dmpN摹因的RT一PCR技术来检测序列间歇 式活性污泥反应器‘{一,降解酚的假单胞菌。检测结 果表明,RT一PCR技术不仅能检测微生物降解酚的 能力,还能测量dmpN基因的转录水平,从而确定假 单胞菌特殊的分解活性,发现了在转录水平下,酚 浓度与通气时间之问存在正相关关系。 将PCR技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结 合起来,在变性条件适当的情况下能分辨一个碱基 对,分辨率较高。染色后的凝胶用成像系统进行分 析,可在一定程度l几反应试样的复杂性。条带的多 少能反应试样「 一 }1微生物组成的差异,条带的亮度能 反应试样中微生物的多少。基于以上优点,日前该 技术在微生物群落结构的分析和动态研究方面得 到了厂‘泛应用。DGGE可通过分析PCR扩增的基 因点突变来探索微生物的复杂性。徐玉泉等[“〕从 某废水中分离出一株能以苯酚为惟一碳源的菌株 PHEA一2,使用PCR一DGGE技术对该菌165 rDNA进行分析,发现该菌与醋酸钙不动杆菌同源。 M盯sh等r了)利用PcR一DGGE技术获得了活性污泥 中真核微生物的种群变化情况。王峰等下8〕采用 PCR一DGGE技术对城市污水化学生物絮凝处理中 活性污泥和生物膜微生物种群结构进行了分析,结 果表明活性污泥培养前后微生物种群结构发生r 很大改变。 RAPD技术也是一种应用比较广泛的以多态性 引物来扩增某些片段的技术。RAPD技术可用于检 测含有混合微生物种群的各种微生物反应器中微 生物的多样性。用RAPD技术分析检测实验室规 模的油脂淤泥培养料中的细菌菌群发现,用油脂淤 泥改良过的培养料比未改良的更适于不同的微生 物种群生长[9j。vainio等t’。〕从516种孤立的菌落 中提取出165rDNA,经PCR扩增后进行测序,检测 活性污泥中微生物种群的结构。这些组合技术的 应用显著增强r对微生物的检测和鉴定能力,为理 论研究工艺优化及提高生物处理效率提供了条件。 基因重组 基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪 80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术, 将目的基因片段,比如可编码降解某种污染物的 酶,转移到受体生物细胞中并表达,使受体生物具 有该目的基因表达显现的特殊性状,从而达到治理 污染的目的。找到特定污染的抗性基因,利用基因 重组技术转基因后也可获得其他抗性植株以及筛 选到可转化污染物的植物,还可开发超量积累植物 进行污染土壤的生物修复。 罗如新等L”〕用放射性同位素标记tfdc基因片 段作探针,Southemblot杂交定位Ll菌株的邻苯二 酚1,2一双加氧酶基因位于Pstl的I片段和BamH I的M、N片段,回收并将其直接克隆至表达载体 pKT230卜,获得的重组子能转化不具开环酶活性 的甲胺磷降解菌P2,得到高于天然宿主21倍的邻 苯二酚1,2一双加氧酶。stingley等{”〕通过构建基 因文库和重组质粒等基因工程方法证实了NidAB 双加氧酶是降解菲的关键酶类,并首次鉴定出此基 因通过磷苯二甲酸实现降解功能。chae等‘”}发现 不能降解苯酚的su如lobusso扣taricu、98/2菌株中 的儿茶酚2,3一双加氧酶基因与能降解苯酚的 sulfolo右u,,o如taricu、咫有[6J源区,分析得知它们 是山共同祖先进化而来。把儿茶酚2,3一双加氧酶 基因克隆到大肠杆菌中表达,可获得有较高降解活 性的双加氧酶。 重金属污染是环境污染的重要方面之一。随 着分子生物学技术的发展,越来越多的修复性蛋白 基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来, 如汞离子还原酶基因、有机汞裂解酶基因、汞转运 蛋自基因、金属硫蛋白基因、植物络合素合成酶基 因、铁离子还原酶基因和锌转运蛋白基因L’‘〕。这些 基因通过基因工程的改造,重组到合适的受休细胞 中表达相应的蛋白质和酶,达到治理难以降解的有 毒有害污染物的目的。sorsa等〔”〕把MTS插人 LamB序列的153位点,在中表达MTs,解决 r细胞内MTs对金属离子有限的吸附能力。综L 所述,基因重组技术具有快速、高效的特性,已逐渐 成为环境生物技术的研究热点。 技术 FISH技术利用核糖体内长度适中(约1500bp)、 高度保守的165:RNA序列作为理想的基因分类靶 序列,其中使用的165:RNA寡核普酸探针一般是 进行了荧光标记的20bp左右特异性核昔酸片段, 利用该报告分子(如生物素、地高辛)与荧光素标记 的特异亲和素之间的免疫化学反应,经荧光检测系 统对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。 FISH技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分 布和原位生理学等信息。 硝化细菌是一类生理上非常特殊的化能自氧 菌,传统的研究方法要经过富集、分离、分类和鉴定 步骤,耗时长。HSH技术的引人解决了上述困难。 FlsH技术还被广泛用于活性污泥系统、硝化流化床 反应器和膜生物反应器等废水处理系统}’61。 基因工程微生物越来越多地被用于农业害虫 控制和环境污染的生物修复,对人类健康和环境的 影响引起广泛关注。1994年出现了一种新的标记 系统:绿色荧光蛋白(GFP),由于GFP基因表达产 物对细胞没有毒害作用,且由GFP产生的荧光标记 检测卜分方便、简单。在某些被污染的环境中可分 离出降解该污染物的细菌,通过基因重组等手段使 用GFP分子标记,可更容易的分离检测被标记的 细胞叫。 Bastes等[’8]进行了苯酚降解菌染色体GFP基 因标记实验。通过PCR和Southemblot分析,证明 GFP基因已成功整合到宿主细胞的染色体中。对 标记菌与野生型的降解能力比较结果证明,GFP分 子标记的插人并不影响细胞的苯酚降解能力。 用G即标记Pseudomonasputida,研究活性淤 泥中细菌存活情况{’9飞。Pseudomonasputida被转到 活性淤泥2min后,观察到细胞在淤泥絮凝物间自 由游动;培养3d后,发现荧光细胞减少,大部分已 被合并到淤泥絮凝物中,以防止细菌被原生动物捕 食。用oFP标记石.eozi和Serraliamarceseern,考 察菌株附到絮凝物卜的过程{’()j。使用表面荧光显 微镜能将带有GFP标记的细胞从活性污泥中区分 开,井进行观察和记数。而聚焦激光扫描显微镜 (cLsM)可使GFP标记细菌产生三维轮廓,结合表 面荧光显微镜和CLSM观察GFP标记细胞,结果表 明,细胞表面疏水性在细菌附到絮凝物的过程中起 重要作用,两种细菌附在絮凝物上的模式有很大不 同,通过这种方法可更好地理解细菌赫附机理,有 助于提高废水处理效果。 3结语 分子生物技术的应用使研究人员可从微观的 角度更细致深人地了解微生物对污染物降解的具 体生理生化机制,在分子水平 _ _ [揭示生物体吸收、 迁移、积累有害物质最终被毒害,及适应、抗性等生 态问题,从而筛选到更多有利用价值的微生物。随 着越来越多微生物全部基因序列的解码,对各种细 菌体内可降解基因的分布和表达会有更深人的了 解,有关技术的发展和成熟必将对污染物的降解过 程有一个整体的、生态水平上的认识。 参考文献 l李凤,刘世贵 . 分子生物学技术在环境微生物研究中的 应用 . 世界科技研究与发展,2003,25(4):88一92 2AltsehulSF,GishW,MillerW, mentsearehtool . 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空手套白狼,实现有难度。你要熟悉各种生物的基因组,要分析能力很强才行。
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NCBI (National Center for Biotechnology Information[1] )是指美国国立生物技术信息中心。理解自然无声但精妙的关于生命细胞的语言是现代分子生物学的要求。通过只有四个字母来代表DNA化学亚基的字母表,出现了生命过程的语法,其最复杂形式就是人类。阐明和使用这些字母来组成新的“单词和短语”是分子生物学领域的中心焦点。数目巨大的分子数据和这些数据的隐秘而精细的模式使得计算机化的数据库和分析方法成为绝对的必须。挑战在于发现新的手段去处理这些数据的容量和复杂性,并且为研究人员提供更好的便利来获得分析和计算的工具,以便推动对我们遗传之物和其在健康和疾病中角色的理解。
后来的参议员Claude Pepper意识到信息计算机化过程方法对指导生物医学研究的重要性,发起了在1988年11月4日建立国立生物技术信息中心(NCBI)的立法。NCBI是在NIH的国立医学图书馆(NLM)的一个分支。NLM是因为它在创立和维护生物信息学数据库方面的经验被选择的,而且这可以建立一个内部的关于计算分子生物学的研究计划。NCBI的任务是发展新的信息学技术来帮助对那些控制健康和疾病的基本分子和遗传过程的理解。
NCBI有一个多学科的研究小组包括计算机科学家,分子生物学家,数学家,生物化学家,实验物理学家,和结构生物学家,集中于计算分子生物学的基本的和应用的研究。这些研究者不仅仅在基础科学上做出重要贡献,而且往往成为应用研究活动产生新方法的源泉。他们一起用数学和计算的方法研究在分子水平上的基本的生物医学问题。这些问题包括基因的组织,序列的分析,和结构的预测。目前研究计划的一些代表是:检测和分析基因组织,重复序列形式,蛋白domain和结构单元,建立人类基因组的基因图谱,HIV感染的动力学数学模型,数据库搜索中的序列错误影响的分析,开发新的数据库搜索和多重序列对齐算法,建立非冗余序列数据库,序列相似性的统计显著性评估的数学模型和文本检索的矢量模型。另外,NCBI研究者还坚持推动与NIH内部其他研究所及许多科学院和政府的研究实验室的合作。
生物信息学推荐系统设计关键词:推荐系统;生物信息学推荐系统(RecommenderSystem)[1]是个性化信息服务的主要技术之一,它实现的是“信息找人,按需服务”;通过对用户信息需要、兴趣爱好和访问历史等的收集分析,建立用户模型,并将用户模型应用于网上信息的过滤和排序,从而为用户提供感兴趣的资源和信息。生物信息学(Bioinformatics)[2,3]是由生物学、应用数学和计算机科学相互交叉所形成的一门新型学科;其实质是利用信息科学的方法和技术来解决生物学问题。20世纪末生物信息学迅速发展,在信息的数量和质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源,而数据资源的急剧膨胀需要寻求一种科学而有力的工具来组织它们,基于生物信息学的二次数据库[4]能比较好地规范生物数据的分类与组织,但是用户无法从大量的生物数据中寻求自己感兴趣的部分(著名的生物信息学网站NCBI(美国国立生物技术信息中心),仅仅是小孢子虫(Microsporidia)的DNA序列就达3399种),因此在生物二次数据库上建立个性化推荐系统,能使用户快速找到自己感兴趣的生物信息。特别是在当前生物信息数据量急剧增长的情况下,生物信息学推荐系统将发挥强大的优势。1推荐系统的工作流程应用在不同领域的推荐系统,其体系结构也不完全相同。一般而言,推荐系统的工作流程[5]如图1所示。(1)信息获取。推荐系统工作的基础是用户信息。用户信息包括用户输入的关键词、项目的有关属性、用户对项目的文本评价或等级评价及用户的行为特征等,所有这些信息均可以作为形成推荐的依据。信息获取有两种类型[6],即显式获取(Explicit)和隐式获取(Implicit),由于用户的很多行为都能暗示用户的喜好,因此隐式获取信息的准确性比显式高一些。(2)信息处理。信息获取阶段所获得的用户信息,一般根据推荐技术的不同对信息进行相应的处理。用户信息的存储格式中用得最多的是基于数值的矩阵格式,最常用的是用m×n维的用户—项目矩阵R来表示,矩阵中的每个元素Rij=第i个用户对第j个项目的评价,可以当做数值处理,矩阵R被称为用户—项目矩阵。(3)个性化推荐。根据形成推荐的方法的不同可以分为三种,即基于规则的系统、基于内容过滤的系统和协同过滤系统。基于规则的推荐系统和基于内容过滤的推荐系统均只能为用户推荐过去喜欢的项目和相似的项目,并不能推荐用户潜在感兴趣的项目。而协同过滤系统能推荐出用户近邻所喜欢的项目,通过用户与近邻之间的“交流”,发现用户潜在的兴趣。因此本文所用的算法是基于协同过滤的推荐算法。(4)推荐结果。显示的任务是把推荐算法生成的推荐显示给用户,完成对用户的推荐。目前最常用的推荐可视化方法是Top-N列表[7],按照从大到小顺序把推荐分值最高的N个事物或者最权威的N条评价以列表的形式显示给用户。2生物信息学推荐系统的设计综合各种推荐技术的性能与优缺点,本文构造的生物信息学推荐系统的总体结构如图2所示。生物信息学推荐系统实现的主要功能是在用户登录生物信息学网站时,所留下的登录信息通过网站传递到推荐算法部分;推荐算法根据该用户的用户名从数据库提取出推荐列表,并返回到网站的用户界面;用户访问的记录返回到数据库,系统定时调用推荐算法,对数据库中用户访问信息的数据进行分析计算,形成推荐列表。本系统采用基于近邻的协同过滤推荐算法,其结构可以进一步细化为如图3所示。算法分为邻居形成和推荐形成两大部分,两部分可以独立进行。这是该推荐系统有别于其他系统的优势之一。由于信息获取后的用户—项目矩阵维数较大,使得系统的可扩展性降低。本系统采用SVD矩阵降维方法,减少用户—项目矩阵的维数,在计算用户相似度时大大降低了运算的次数,提高了推荐算法的效率。(1)信息获取。用户对项目的评价是基于用户对某一个项目(为表示简单,以下提及的项目均指网站上的生物物种)的点击次数来衡量的。当一个用户注册并填写好个人情况以后,系统会自动为该用户创建一个“信息矩阵”,该矩阵保存了所有项目的ID号以及相应的用户评价,保存的格式为:S+编号+用户评价,S用于标记项目,每个项目编号及其评价都以“S”相隔开;编号是唯一的,占5位;用户评价是用户点击该项目的次数,规定其范围是0~100,系统设定当增加到100时不再变化。这样做可防止形成矩阵时矩阵评价相差值过大而使推荐结果不准确。(2)信息处理。信息处理是将所有用户的信息矩阵转换为用户—项目矩阵,使用户信息矩阵数值化,假设系统中有M个用户和N个项目,信息处理的目的就是创建一个M×N的矩阵R,R[I][J]代表用户I对项目J的评价。(3)矩阵处理。协同过滤技术的用户—项目矩阵的数据表述方法所带来的稀疏性严重制约了推荐效果,而且在系统较大的情况下,它既不能精确地产生推荐集,又忽视了数据之间潜在的关系,发现不了用户潜在的兴趣,而且庞大的矩阵增加了计算的复杂度,因此有必要对该矩阵的表述方式做优化,进行矩阵处理。维数简化是一种较好的方法,本文提出的算法应用单值分解(SingularValueDecomposition,SVD)技术[8],对用户—项目矩阵进行维数简化。(4)相似度计算。得到降维以后的用户矩阵US,就可以寻找每个用户的近邻。近邻的确定是通过两个用户的相似度来度量的。本文采用Pearson相关度因子[9]求相似度。(5)计算用户邻居。该方法有两种[10],即基于中心的邻居(Center-BasedNeighbor)和集合邻居(AggregateNeighbor)。本系统采用了第一种方法,直接找出与用户相似度最高的前N个用户作为邻居,邻居个数N由系统设定,比如规定N=5。(6)推荐形成。推荐形成的前提是把当前用户的邻居ID号及其与当前用户的相似度保存到数据库中,而在前面的工作中已找出各用户的邻居以及与用户的相似度,推荐形成部分只需要对当前登录用户进行计算。推荐策略是:对当前用户已经访问过的项目不再进行推荐,推荐的范围是用户没有访问的项目,其目的是推荐用户潜在感兴趣的项目;考虑到系统的项目比较多,用户交互项目的数量很大,所以只筛选出推荐度最大的N个项目,形成Top-N推荐集,设定N=5。3生物信息学推荐系统的实现生物信息学推荐系统的实现可以用图4来表示。数据库部分主要存储用户信息和项目信息,用SQLServer2000实现。数据访问层实现了与用户交互必需的存储过程以及触发器,也使用SQLServer2000,主要完成以下功能:初始化新用户信息矩阵;插入新项目时更新所有用户的信息矩阵;用户点击项目时更新该用户对项目的评价;删除项目时更新所有用户的信息矩阵。用户访问层主要涉及网页与用户的交互和调用数据访问层的存储过程,在这里不做详细的介绍。推荐算法完成整个个性化推荐的任务,用Java实现。(1)数据连接类DataCon。该类完成与SQLServer2000数据库的连接,在连接之前必须要下载三个与SQLServer连接相关的包,即、和。(2)数据操作类DataControl。该类负责推荐算法与数据库的数据交换,静态成员Con调用()获得数据库连接,然后对数据库进行各种操作。把所有方法编写成静态,便于推荐算法中不创建对象就可以直接调用。(3)RecmmendSource与CurrentUserNeighbor。这两个类作为FCRecommand类的内部类,RecmmendSource用于保存当前用户的推荐列表,包括推荐项目号和推荐度;CurrentUserNeighbor用于保存邻居信息,包括邻居ID号、相似度及其访问信息。(4)协同过滤推荐算法FCRecommand。该类实现了整个推荐算法,主要分为邻居形成方法FCArithmetic和推荐形成方法GenerateRecommend。下面给出方法FCArithmetic的关键代码:Matrixuser_item=();//获取用户—项目矩阵user_item=(user_item);//调用SVD降维方法Vectorc_uservector=newVector();//当前用户向量Vectoro_uservector=newVector();//其他用户向量Vectorc_user_correlate_vector=newVector();//当前用户与其他用户之间相似度向量for(inti=0;ifor(intj=0;((i,j));//1.获得当前用户向量for(intk=0;();for(intl=0;((k,l));//2.获得其他用户的向量//3.计算当前用户与其他用户的相似度usercorrelativity=(c_uservector,o_uservector);(usercorrelativity);}//4.根据当前用户与其他用户的相似度,计算其邻居(i,c_user_correlate_vector);}根据邻居形成方法FCArithmetic,可以得到每个用户的邻居。作为测试用例,图6显示用户Jack与系统中一部分用户的相似度,可以看出它与自己的相似度必定最高;并且它与用户Sugx访问了相同的项目,它们之间的相似度也为1,具有极高的相似度。4结束语在传统推荐系统的基础上,结合当前生物信息学网站的特点,提出一个基于生物信息平台的推荐系统,解决了传统生物信息网站平台信息迷茫的缺点,为用户推荐其感兴趣物种的DNA或蛋白质序列。优点在于协同过滤的推荐算法能发现用户潜在的兴趣,能促进生物学家之间的交流;推荐算法的邻居形成与推荐形成两部分可以单独运行,减少了系统的开销。进一步的工作是分析生物数据的特点及生物数据之间的关系,增加用户和项目数量,更好地发挥推荐系统的优势。参考文献:[1]PAULR,[J].CommunicationsoftheACM,1997,40(3):56-58.[2]陈新.生物信息学简介[EB/OL].(2001)..[3]林毅申,林丕源.基于WebServices的生物信息解决方案[J].计算机应用研究,2005,22(6):157-158,164.[4]邢仲璟,林丕源,林毅申.基于Bioperl的生物二次数据库建立及应用[J].计算机系统应用,2004(11):58-60.
分子生物技术在微生物降解环境 污染物中的应用 [摘要〕介绍了与环境微生物关键降解酶基因的筛选、克隆及应用相关的分r生物技术,包括聚合酶链式反应技 术、基因重组技术、荧光原位杂交技术和生物信息学等技术,并对这些技术在污染物降解基因检测、筛选和克隆方 面的应用进行了阐述与探讨、 [关键词]分子生物技术;微生物;基因;环境污染物;降解 随着现代j:\地技术的发展,多环芳烃、含氯有 机物和硝基苯类化合物等人工合成井难以降解的 污染物大量排放,造成世界范围内的环境污染和生 态破坏,严重地威胁人类和其他生物的正常生存和 发展。利用微生物修复技术对受污染的水体及土 壤进行处理,凸显了其重要的意义和可行性。研究 人员发现并筛选到一些微生物,它们不仅对环境有 较高的适应性、对污染物有较高的耐受性,而且对 污染物有较强的降解效率和专一性。然而环境中 存在的大量微生物中仅有少于1%可通过传统的培 养方法进行培养、分离和纯化,绝大多数细菌需要 非常严格的营养条件川。因此,为了对修复环境有 所贡献却难以培养的微生物进行更全面了解,也为 了筛选到更多有利于降解环境污染物的微生物菌 种及其关键酶基因,分子生物技术和手段逐渐被广 泛应用到环境可降解污染物及降解机理方面的研 究中。 本文对近年来发展起来的聚合酶链式反应 (PCR)技术、基因重组技术、荧光原位杂交(FISH) 技术和生物信息学等多种分子生物技术进行了介 绍,并总结了它们在污染物降解基因检测、筛选和 克隆方面的应用。 1与环境污染物降解相关的分子生 物技术 及其相关技术 PCR是一种利用脱氧核糖核酸(DNA)半保留 复制原理,在体外扩增位于两段已知序列之间的 DNA区段从而得到大量拷贝的分子生物技术。根 据其模板、引物来源或扩增条件的不同,PcR技术 可分为以下几种:(l)反转录pCR(RT一PeR)技 术,将mRNA反转录为cDNA后再对其进行PCR 扩增,可用来构建cDNA文库,分析不同生长时期 的mRNA表达状况和相关性以及mRNA的定量测 定等;(2)巢式PCR技术,在扩增大片段目的DNA 时,先用非特意性引物扩增再用特意性引物对第一 次扩增产物进行第二次扩增,以获得可供分析的 DNA;(3)竞争PCR技术,是一种定量PCR,向PCR 反应体系中加人人工构建的带有突变的竞争模板, 通过控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度, 对目的模板作定量研究;(4)实时荧光定量PCR技 术,在PCR反应体系中加人荧光基团,利用荧光信 号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线 对未知模板进行定量分析,该法已广泛用于基因表 达研究、转基因研究等方面;(5)扩增的rDNA限制 酶切分析技术,根据原核生物rDNA序列的保守性, 将扩增的rDNA片段进行酶切,通过酶切图谱来分 析菌间的多样性;(6)RNA随机引导PCR技术,基 于任意寡核昔酸引物与RNA之间可能的配对,在 低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸,将细胞总 RNA或InRNA作为反转录反应的模板,此技术结 合单链构象多态性,用非变性胶分辨大小相同而构 象不同的片段,可用于诊断遗传突变及分析污染条 件下序列的多态性;(7)随机扩增多态DNA (RAPD)技术,是一种基于PCR检测PCR引物结合 位点序列改变的方法,通常以10bp的寡核昔酸序 列为引物,对基因组DNA随机扩增,电泳分离染色 扩‘增产物,再分析多态性。 技术 FISH技术利用荧光标记的探针在细胞内与特 异的互补核酸序列杂交,通过激发杂交探针的荧光 来检测信号。荧光探针比放射性探针更安全,具有 较好的分辨力,不需要额外的检测步骤。近年来, 由于FISH技术具有灵敏、便捷等优点,迅速发展完 善成为研究环境微生物的有力工具。此外,可用不 同激发和散射波长的荧光染料标记探针,在一步反 应中同时检测几个靶序列。该技术主要包括试样 固定、预处理、预杂交、探针和试样变性、杂交、漂洗 去除未结合的探针、检测杂交信号等步骤。由于 165rRNA具有遗传稳定性,因此成为FISH技术检 测最常用的靶序列。 基因重组技术 基因重组技术是从供体生物的基因组中通过 酶切扩增等手段获取目的基因,与载体连接形成重 组DNA分子,再导入到受体细胞中,让外源基因得 以表达。在已经分离出的许多菌株中,与降解能力 有关的基因多在质粒体上。由于质粒很容易在细 菌的繁殖过程中遗失,对细菌降解能力的长期稳定 非常不利,可将其与污染物降解有关的酶基因重组 到大肠杆菌等微生物中进行表达,以此构建的各种 生物降解特性增强的重组菌可用于污染环境的治 理修复或发酵某些废弃物。 生物信息学 20世纪后期,生物学的迅猛发展,从数量上和 质量上极大地丰富了基因组数据库、蛋白质数据 库、酶数据库和文献数据库等许多生物科学的数据 资源。已有多个国家和国际科研组织建立了生物 信息数据库,如欧洲分子生物学实验室(Eur叩ean MolecularBiologyLaboratory)核酸序列数据库和美 国国家生物技术情报中心(Nationaleente:fo:Bio- technologyInformation,NCBI)基因序列数据库等。 科学家利用计算机及生物信息分析软件分析这些 数据资源,确定大分子序列、结构、表达模式和生化 途径与生物数据之间的关系,区分生物个体间遗传 差异,揭示DNA多样性。例如,基本局部比对搜索 工具(BasieLoealAlignmentSearehTool,BLAST), 是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似 性比较的分析工具。它基于Altschul等的方法「2〕, 在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。 BLAST程序可对一条或多条、任何数量、任何形式的 序列在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对,甚 至将有缺口的比对序列也考虑在内,利用比较结果中 的得分对序列进行相似性说明。基因的序列分析可 揭示出生物物种之间的关系,在污染治理研究中可用 于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。 2分子生物技术在环境污染物降解 中的应用 土壤试样总DNA的提取 用适当方法直接从土壤中提取DNA并纯化, 是从分子生物学角度对土壤微生物进行研究的前 提条件,而后可进行酶切、PCR扩增、核酸分子杂交 等分子生物学技术操作。从土壤中提取微生物 DNA主要分为汽接法和间接法}’{。直接法是在 ogram等的方法基础卜发展起来的,其主要包括2 个步骤:(l)原位细胞裂解;(2)DNA提取和纯化。 直接法提取的DNA超过细菌总DNA的60%且省 力,但提取的DNA常常有折断、腐殖酸污染、甚至 提取物中还夹杂有未知的胞外DNA和真核生物的 DNA。最先报道间接法的是Faegri等[‘〕,其主要包 括4个步骤:(l)分散土壤;(2)分离细胞与土壤; (3)细胞裂解;(4)DNA纯化。间接法提取DNA 产量低且费力,但纯度较高、DNA损伤小,提取的 大片段DNA可用来构建cos而d和细菌人工染色体 文库等。 采用PCR及相关技术扩增分析DNA片段 可降解污染物的微生物必然能产生分解代谢 该污染物的酶。selvaratnam等L’l用编码苯酚单加 氧酶dmpN摹因的RT一PCR技术来检测序列间歇 式活性污泥反应器‘{一,降解酚的假单胞菌。检测结 果表明,RT一PCR技术不仅能检测微生物降解酚的 能力,还能测量dmpN基因的转录水平,从而确定假 单胞菌特殊的分解活性,发现了在转录水平下,酚 浓度与通气时间之问存在正相关关系。 将PCR技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结 合起来,在变性条件适当的情况下能分辨一个碱基 对,分辨率较高。染色后的凝胶用成像系统进行分 析,可在一定程度l几反应试样的复杂性。条带的多 少能反应试样「 一 }1微生物组成的差异,条带的亮度能 反应试样中微生物的多少。基于以上优点,日前该 技术在微生物群落结构的分析和动态研究方面得 到了厂‘泛应用。DGGE可通过分析PCR扩增的基 因点突变来探索微生物的复杂性。徐玉泉等[“〕从 某废水中分离出一株能以苯酚为惟一碳源的菌株 PHEA一2,使用PCR一DGGE技术对该菌165 rDNA进行分析,发现该菌与醋酸钙不动杆菌同源。 M盯sh等r了)利用PcR一DGGE技术获得了活性污泥 中真核微生物的种群变化情况。王峰等下8〕采用 PCR一DGGE技术对城市污水化学生物絮凝处理中 活性污泥和生物膜微生物种群结构进行了分析,结 果表明活性污泥培养前后微生物种群结构发生r 很大改变。 RAPD技术也是一种应用比较广泛的以多态性 引物来扩增某些片段的技术。RAPD技术可用于检 测含有混合微生物种群的各种微生物反应器中微 生物的多样性。用RAPD技术分析检测实验室规 模的油脂淤泥培养料中的细菌菌群发现,用油脂淤 泥改良过的培养料比未改良的更适于不同的微生 物种群生长[9j。vainio等t’。〕从516种孤立的菌落 中提取出165rDNA,经PCR扩增后进行测序,检测 活性污泥中微生物种群的结构。这些组合技术的 应用显著增强r对微生物的检测和鉴定能力,为理 论研究工艺优化及提高生物处理效率提供了条件。 基因重组 基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪 80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术, 将目的基因片段,比如可编码降解某种污染物的 酶,转移到受体生物细胞中并表达,使受体生物具 有该目的基因表达显现的特殊性状,从而达到治理 污染的目的。找到特定污染的抗性基因,利用基因 重组技术转基因后也可获得其他抗性植株以及筛 选到可转化污染物的植物,还可开发超量积累植物 进行污染土壤的生物修复。 罗如新等L”〕用放射性同位素标记tfdc基因片 段作探针,Southemblot杂交定位Ll菌株的邻苯二 酚1,2一双加氧酶基因位于Pstl的I片段和BamH I的M、N片段,回收并将其直接克隆至表达载体 pKT230卜,获得的重组子能转化不具开环酶活性 的甲胺磷降解菌P2,得到高于天然宿主21倍的邻 苯二酚1,2一双加氧酶。stingley等{”〕通过构建基 因文库和重组质粒等基因工程方法证实了NidAB 双加氧酶是降解菲的关键酶类,并首次鉴定出此基 因通过磷苯二甲酸实现降解功能。chae等‘”}发现 不能降解苯酚的su如lobusso扣taricu、98/2菌株中 的儿茶酚2,3一双加氧酶基因与能降解苯酚的 sulfolo右u,,o如taricu、咫有[6J源区,分析得知它们 是山共同祖先进化而来。把儿茶酚2,3一双加氧酶 基因克隆到大肠杆菌中表达,可获得有较高降解活 性的双加氧酶。 重金属污染是环境污染的重要方面之一。随 着分子生物学技术的发展,越来越多的修复性蛋白 基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来, 如汞离子还原酶基因、有机汞裂解酶基因、汞转运 蛋自基因、金属硫蛋白基因、植物络合素合成酶基 因、铁离子还原酶基因和锌转运蛋白基因L’‘〕。这些 基因通过基因工程的改造,重组到合适的受休细胞 中表达相应的蛋白质和酶,达到治理难以降解的有 毒有害污染物的目的。sorsa等〔”〕把MTS插人 LamB序列的153位点,在中表达MTs,解决 r细胞内MTs对金属离子有限的吸附能力。综L 所述,基因重组技术具有快速、高效的特性,已逐渐 成为环境生物技术的研究热点。 技术 FISH技术利用核糖体内长度适中(约1500bp)、 高度保守的165:RNA序列作为理想的基因分类靶 序列,其中使用的165:RNA寡核普酸探针一般是 进行了荧光标记的20bp左右特异性核昔酸片段, 利用该报告分子(如生物素、地高辛)与荧光素标记 的特异亲和素之间的免疫化学反应,经荧光检测系 统对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。 FISH技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分 布和原位生理学等信息。 硝化细菌是一类生理上非常特殊的化能自氧 菌,传统的研究方法要经过富集、分离、分类和鉴定 步骤,耗时长。HSH技术的引人解决了上述困难。 FlsH技术还被广泛用于活性污泥系统、硝化流化床 反应器和膜生物反应器等废水处理系统}’61。 基因工程微生物越来越多地被用于农业害虫 控制和环境污染的生物修复,对人类健康和环境的 影响引起广泛关注。1994年出现了一种新的标记 系统:绿色荧光蛋白(GFP),由于GFP基因表达产 物对细胞没有毒害作用,且由GFP产生的荧光标记 检测卜分方便、简单。在某些被污染的环境中可分 离出降解该污染物的细菌,通过基因重组等手段使 用GFP分子标记,可更容易的分离检测被标记的 细胞叫。 Bastes等[’8]进行了苯酚降解菌染色体GFP基 因标记实验。通过PCR和Southemblot分析,证明 GFP基因已成功整合到宿主细胞的染色体中。对 标记菌与野生型的降解能力比较结果证明,GFP分 子标记的插人并不影响细胞的苯酚降解能力。 用G即标记Pseudomonasputida,研究活性淤 泥中细菌存活情况{’9飞。Pseudomonasputida被转到 活性淤泥2min后,观察到细胞在淤泥絮凝物间自 由游动;培养3d后,发现荧光细胞减少,大部分已 被合并到淤泥絮凝物中,以防止细菌被原生动物捕 食。用oFP标记石.eozi和Serraliamarceseern,考 察菌株附到絮凝物卜的过程{’()j。使用表面荧光显 微镜能将带有GFP标记的细胞从活性污泥中区分 开,井进行观察和记数。而聚焦激光扫描显微镜 (cLsM)可使GFP标记细菌产生三维轮廓,结合表 面荧光显微镜和CLSM观察GFP标记细胞,结果表 明,细胞表面疏水性在细菌附到絮凝物的过程中起 重要作用,两种细菌附在絮凝物上的模式有很大不 同,通过这种方法可更好地理解细菌赫附机理,有 助于提高废水处理效果。 3结语 分子生物技术的应用使研究人员可从微观的 角度更细致深人地了解微生物对污染物降解的具 体生理生化机制,在分子水平 _ _ [揭示生物体吸收、 迁移、积累有害物质最终被毒害,及适应、抗性等生 态问题,从而筛选到更多有利用价值的微生物。随 着越来越多微生物全部基因序列的解码,对各种细 菌体内可降解基因的分布和表达会有更深人的了 解,有关技术的发展和成熟必将对污染物的降解过 程有一个整体的、生态水平上的认识。 参考文献 l李凤,刘世贵 . 分子生物学技术在环境微生物研究中的 应用 . 世界科技研究与发展,2003,25(4):88一92 2AltsehulSF,GishW,MillerW, mentsearehtool . 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初中信息技术论文范文
无论是在学校还是在社会中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,以下是我收集整理的初中信息技术论文范文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
题目: 初中信息技术教学之我见
【摘要】正随着现代科学技术的发展,特别是以计算机的发明和应用为主要标志的第三次人类科技革命浪潮的推动,人们的生活步入了信息时代。信息时代的到来,给现代教育提出了新的要求,那就是要想真正适应社会的发展和需要,必须要掌握信息技术。
【关键词】信息技术教学;信息技术的课程;课堂教学过程;计算机
信息技术教学总目标是通过各种形式的教育,使学生将信息的获取、分析、加工、利用等能力,内化为自身的思维习惯和行为方式,从而形成影响人的一生的品质。通过几年的教学实践,本人获得几点心得体会,与大家交流。
一、信息技术教学过程中最常用的教学方法有以下几种
(一)直观感知法。虽然在一些小学已开设信息技术课程,但对学生来说,还是一门新兴的、新颖的课程,因而对计算机更是充满着一种神秘感,很想知道计算机是怎么工作的,主机箱内到底有些什么东西,它们各有什么用途?对此,我常通过现场实物展示来让学生看一看、摸一摸、做一做,认识一下什么是硬盘、主板、内存、显卡等,然后再简单地解释其作用。通过直觉的感官认识,学生就会对心中的疑团有所解开,并在脑海里建立起一个对计算机基本结构的模型,这样学生就能对教材中基础知识部分很轻松地掌握了。
(二)对比、类比讲解法。比如在讲Windows基础知识时,经常用到对比教学方法。如讲授资源管理器,可通过观察“我的电脑”窗口来进行对比,比较两者窗口界面的不同,来加强学习的效果。再比如讲“复制”、“移动”文件或文件夹时,运用对比教学法,教学效果不错。
另外,在信息技术知识方面有许多“相似”的知识点,在备课过程中,我注意对教学内容进行分类,善于归纳知识要点。具体说来要注意做到将“相似”的知识点合起来讲,操作方法“相同”的挑一个来讲。例如,在讲解Word中“图文混排”一节时,我将图片、艺术字和文本框的插入方法和格式的设置合在一起来讲,只给同学们讲解并演示了图片的插入和格式的设置方法,而艺术字和文本框的插入与格式设置留给同学们通过自己动手操作和小组内的合作学习自己去完成学习目标。虽然一节课我只讲了7分钟左右的时间,由于同学们有了充足的操作和交流时间,却起到了很好的学习效果。
(三)自由作业法。如在讲Word中“综合应用”这一节时,根据学生对前三节的内容已掌握,所以我在这节课上运用自由作业法,在课上不是纯粹的要求学生按照书本上的详细操作步骤进行,而是让学生在根据自己掌握基本技巧与理论知识前提下,自由发挥。(信息技术教学论文)然后教师选取具有代表性、典型性的学生在多媒体教学平台上演示给大家看,让全班学生一起进行讲评,比一比谁做得更简捷、更方便,从而使学生能触类旁通,共同学习与提高。
(四)讲授与练习相结合。利用现代教学手段,驾驭课堂教学。俗话说“工欲善其事,必先利其器”,相信“多媒体网络教室”系列软件大家都不陌生,它为我们的教学提供了很大的方便。教学过程中,教师一边演示,一边讲解。教师一边教,学生一边学,然后再加上教师有目的、有意义的指导和分组讨论学习,从而达到教学目的,这也是信息技术教学中常用的一种教学方法。
(五)互动式合作学习。针对初中学生的个性和本学科的特点,经过几年来的实践,我在教学中也采用“互动式合作学习”的教学方法,取得了良好的教学效果。它是一种以个人为主体,以小组为单位,以互动、合作为精髓的学习方式,其优势在于:1.能够引导学生主动参与到学习实践过程之中。2.能在充分挖掘学生的个人表现欲望的.同时,培养集体荣誉感。3.小组成员间能相互取长补短,培养合作学习的能力,在增进友谊的同时,也培养了同学们的竞争意识。4.形成了有效的师生之间、生生之间、课上与课下之间的立体互动,有效地落实了课堂教学的三维目标。例如在讲“收发电子邮件”这一课时,我在课下了解到班里有三分之一的学生已有电子邮箱,并经常收、发邮件。在备课时,我把本课的知识点做成专题网站,在课上采用“互动式合作学习”,收到了很好的教学效果。
二、信息技术教学中应注意的问题
(一)在教学中教师做到少讲、精讲;学生做到多练,把更多的时间留给学生通过动手操作、合作学习来达成学习目标。
(二)教师角色的转变。教师要参与到学生的活动中,要由过去的学习控制者、权威者转变为学习活动的参与者、合作者、引导者、咨询者。这点也是新课改对教师的要求。
(三)学生角色的转变。教师要正确引导学生由以往的知识接受者向知识传授者的转变。让学生把在操作过程中得到的启发、体会,或是把“无意间”学到的新知识、新方法谈出来,给大家演示与大家交流。
(四)重交流评赏,轻定位评判。课堂上学生完成的作品或任务,在他们心中往往是“自我感觉良好”的,教师在进行作业的评价过程中,应注意多引导同学们去欣赏、分析作品,让学生谈出自己的创意、体会或演示自己的制作方法,让其他同学得以借鉴,相互取长补短,实现共同进步。
课堂教学不仅是一门科学,而且是一门艺术,科学而又精妙的方法,是教学成功与否的关键。信息技术课程的建设之路还有一段路要走,作为教师,
我们都将和新课程一道成长。在这漫长的征途当中,我们都会继续做出自己的努力,为学生成长和课程建设贡献自己的教育智慧!
教育信息化是实现我国东部与西部教育平衡发展的桥梁,实现东部与西部的教育信息化均衡是我国教育的关键。下面是我为大家整理的教育信息化优秀论文,供大家参考。
摘要:随着以计算机和网络为基础的信息技术飞速发展,信息技术在教育领域已经得到广泛的应用。将信息技术作为一种工具与科学课程的教与学融为一体,达到改变传统的教学模式、培养学生的创新实践能力。
关键词:科学教育;信息技术;创新实践能力
一、利用信息技术的多样性激发学生兴趣,调动学生探究欲望
兴趣对智力起着促进作用,是开发智力的钥匙,它使个体的整个心理活动积极起来,处于“最佳状态”,从而促进智力的发展。如何激发学生的探究欲望是指导学生主动学习的关键。多媒体信息提供了多种外部刺激,如声音、图片、动画、文字等,他们具有直观形象、内容丰富、动态呈现、信息量大的特点。教师在进行教学设计时,可以根据学生实际和学习内容以及教学需要,恰当好处地运用多媒体信息技术创设教学情景,让学生走进情境,更好地体验学习。优美直观的情境,不但能有利地激发学生的探究欲望,而且有利于学生知识的获取、存储和建构,更有利于引导学生积极地去思考、发现、研究解决问题;既感受到信息技术带来的优势,又感受到学习综合实践的乐趣。
二、营造氛围,培养学生创新意识
教学是师生共同参与的教与学双边活动,建立平等、友好、民主的师生关系,营造情感交融的良好气氛,使学生敢于创新。而科学课程是实践性很强的课程,教学中极易扼杀学生的创新行为,民主、和谐的学习环境对教学很重要,更利于激发学生的创新意识。
1.教学中必须建立平等、和谐的人际关系。教师应尊重学生的爱好和人格,以平等、宽容的态度对待学生;善于发现学生的闪光点,鼓励学生发表自己独立的见解,提出质疑,为学生提供创造的空间和机会;尊重学生的观点,不强求统一,确保学生创新的积极性。这样,学生才会通过参与课堂教学活动产生归属感,表现出创新的意识。
2.给学生提供展示自我的机会。任何人只有在不断地思考、设计、创作中,提出问题、发现问题、解决问题,再探究再交流中,获得知识、获得自信、取得进步、培养能力,才能逐步的良性循环向更高更强的方面发展。所以我们在活动中要充分利用各种手段给学生一个大胆展示的机会,比如我们可以利用虚拟实验给学生展示自己设计实验展示探究结果的机会,让学生在展示中发现问题,这一举措不仅给学生提供了展示自我的机会,更肯定了他们辛勤创作的成果,从而激发他们的学习热情。
3.鼓励学生大胆创新。创新是主体性的最高体现,培养学生创新精神就要随时随地地激发学生的灵感,不拘泥一种表现成果。在八年级教材《网页制作》一课中,我们的做法就是让学生大胆实践,不要求使用固定的模式和内容镜来完成作品主题,让学生充分发挥自己的想象空间,制作出多种多样的网页图片。
4.充分体现学生在教学活动中的主体地位,确保学生全员参与到教学活动中。只有让学生成为独立自主的学习者,才能达到学习知识的最佳效果。所以,教师应注重营造以学生为中心的课堂氛围,通过分层教学的策略,让教师与学生、学生与学生之间合作学习、共同交流,使学生在个体思维的冲突中开拓自身的思路,激发创造性思维的活力。最终使每一个学生通过对不同层次问题的探究和学习,获得各自的成功,产生更强的创新热情和欲望。
5.给学生多留些想像的空间。如在开展“失重现象”的教学中,教师设计在存在重力而产生的现象中逆向思维的方法,让学生充分发挥自己的想象力,在有理论依据的基础上,假设若干情况,不限定学生的发散思维。这一教学方法的实践既巩固了他们重力的理解,又提高他们对知识的运用变通,久而久之养成了一种敢于创新的精神,受益终生。
三、激发思维兴趣,培育创新精神
兴趣是学生探索创造的源泉,只要学生对学习内容有了强烈的兴趣,那么他们的思想就会活跃起来,记忆和思维得到提高。因此,在教学中应激发起学生的好奇心,引发他们的学习兴趣,使学生变被动学习为主动参与,为培养创新精神奠定基础。
1.开展竞赛。好胜是人的天性,孩子尤为突出。在教学总创造机会让学生感受成功的快乐,对创新能力的培养是很重要的。在教学中可针对不同的学生开展分层知识抢答、主题活动设计等活动,发挥学生不同的特长,让他们在活动中展示自我,找到科学知识与生活的共通之处,培养创新的乐趣。
2.目标驱动。合理的任务将激发学生的学习兴趣和积极性,围绕既定任务展开活动,激励学生为完成任务努力。我们在教学目标的设计必须以学生为主体,遵循实践性、自主性和创造性原则,在教和学方面富有探索性,使学生在学习知识技能过程中不断提高创新能力。如在讲幻灯片制作时,可以将带有时尚动画的文档向学生进行展示,自然而然地激发学生的好奇心,使他们想动手尝试。
3.创设情境。创设真实的情境对培养学生创新思维是非常必要的。教师可以通过与教学内容相关的生活情境将学生带入其中,引导他们在情境中产生兴趣和想法,激发创新思维。如在学习《人体的应激反应》时,教师设计学习蜈蚣爬行和模仿秀让学生体验,这样学生便会将自己融入情境中,发挥主动性和创造性。信息技术既是科学教育实践活动探究的重要内容和特殊领域,又是有效实施开展科学探究活动的重要手段。在科学教育活动实施的过程中,积极应用网络信息技术手段、媒体技术手段,拓展科学教育教学活动的时空范围,提高科学教育对学生能力培养,思维创新意识的强化作用,从而实现信息化教育对教育教学活动的助推作用。
摘要:当前我国的国际化进程正处于历史的关键时期,成人教育作为终身教育的一种重要教育形式,推进成人教育的信息化建设是教育现代化和信息化的必经途径,是保障当前成人教育能够适应时代发展的重中之重,是推进经济全面均衡发展的有效途径。文章指出,大力推动成人教育信息化能够有效、合理地分配教育资源,使成人教育受众能够获得全面、完备、均衡和完善的教育资源,为成人教育、继续教育和终身学习提供优质的教育网络信息资源,促进现代远程成人教育和教育信息化水平的提高。
关键词:成人教育;信息化;策略
1问题的提出
近年来,随着教育信息化推进力度不断加大,全国各高校的信息化建设取得了长足的发展。成人教育作为我国教育产业的重要组成部分,其信息化建设却一直未能得到重视,关于成人教育的信息化方式和途径一直存在较为模糊的认知,在制定成人教育信息化的相关方案时,也未能与国家的整体规划或地方的统筹规划相调配,在政策层面上没有凸显成人教育与职业教育和普通高等教育的不同,在服务和政策支持上缺乏一定的力度。
高校对成人教育重视不够
各级地方高校在响应信息化的同时积极成立了教育信息化指导机构,职业院校也将信息化进程搬上日程,然而很大一部分高校却缺失成人教育的信息化建设。成人教育的信息化建设异常不顺,相对于其他同类高校的信息化建设,成人教育信息化存在师资力量缺乏、教育经费不足、中高端人才短缺和规划方案缺失等问题。一方面,是由于政府的支持力度不够;另一方面,也与当前的软硬件环境相关,在注重网络资源、计算机设备等硬件设备的前提下,又会忽视信息化教程、多媒体信息化软资源的配套跟进,未能形成有效的保障体制和机制,难以满足大力发展成人教育的要求。由于政府经费投入不足、各级教育部门对成人教育重视不够等原因,成人教育的信息建设还不能很好地满足信息社会和网络环境下成人教育教学的实际需要。成人高校信息化设施建设不平衡,信息资源匮乏,使用率低下,导致成人教育信息化建设的效能不高,工作进度相对缓慢。
教师队伍信息化水平有限
教师队伍是推动成人教育教学信息化的原动力,教师队伍信息化水平不高,严重制约成人课程教学信息化的发展。首先是教师对于教育信息化的开放性、共享性、交互性和协调性等方面认识还不够。很多老教师在教学过程中过分依赖传统的教育教学手段,对先进的教学理论认识不足,不敢大胆尝试。这种缺乏全面科学的认识导致了思想和行动上的偏差。认识的不足、信息化概念的不清晰造成了成人教育信息化资源的利用仍然处于初级层次,有些信息化设施设备成为摆设,给信息技术的推动带来了一定的阻力。其次是教师整体的信息化技术水平和应用能力偏低。多数教师应用的主要软件是Word,Excel和IE的操作,像数据库、网页制作、图象处理、课件制作等更深层次的软件使用能力更欠一筹。这就直接导致多媒体课件制作、教学平台的操作等方面的欠缺。造成成人教育教学教师队伍信息化水平不高的原因一个是大多数教师均来自非计算机专业而对信息化设备驾驭不够好。另一个就是成人高校对教师在信息化培训方面不系统。只有解决教师自身驾驭信息化设备的能力,才能推动成人教育课程教学的信息化,从而推动整个成人教育信息化建设。
成人院校信息化应用水平不高
教学、科研和实验等多个环境的契合度不高,整体而言,当前很多院校的教育信息化仍然停留在将课本中内容照搬到多媒体平台上,传统的课本宣读方式仍是成人教育信息化的主流方式,将大量的优质资源排斥在外,优质的信息化课程资源未能与学生的实际操作平台和实验平台相结合。
2研究策略
大力推进信息化建设进程,将信息化技术与当前实际的成人教育课程相结合,以课程教育来驱动信息化建设的进程,将信息化的建设落实到具体的教学中,在教学中使成人学生的学习方式从传统的教材学习方式转换为信息化的学习方式,提升成人学生的学习效率和学习热情,全面提升成人教育的学生质量和教学质量。为此,应着重以下几点信息化建设的策略研究。
加大力度建设成人教育教学资源库及其平台,实现成人教育教学平台信息资源共享
成人院校的教育教学网站建设是信息化建设的一个重要方面。在构建教育资源教学库时,要时刻保持以《教育资源建设技术规范》为蓝本,以实际教学、媒体化方法、实验仿真教学和在线学习为重心,推进课程资源的优质优化,在优化教育资源库统筹建设的同时,推动信息资源的平滑转化,从当前结构化的离散型数据资源向结构化的主题丰富性资源进行平滑过渡,在知识形态上从单一不变的技术性资源向动态智慧型资源迁移,整体的管理方式由集中性资源收缩方式转而向开发性资源共享方式进行平稳过渡,力求课程资源的多样性、丰富性、生动性、灵活性和共享性。构建多门类多元素的课程学习资源,保证成人学生能够获得丰富、有效的学习资源,达到全面发展的目的。
努力建设一支具备信息化应用能力的成人教育师资队伍,提升成人教育教师的信息化素养
教育信息化首先是人的信息化,因此,当务之急是做好师资的信息化培养和培训。从根本上讲,教师队伍的素质深刻影响成人教育质量的高低乃至整个成人教育事业的成败。无论教学方法如何改革,无论教育政策如何要求加快成人教育信息化的步伐,成人教育教师运用信息技术服务于课程教学的能力都是成人教育信息化的最直接、最原始的动力。拥有丰富教学经验和教学水平的师资力量是一所成人院校成功和进步的标志,在保障当前教学正常进行的前提下,努力培养和发展一支具备现代化教学方法和教学经验的师资力量,加快推动成人教学信息化的进程是当前成人院校建设和发展的重点。成人教育应当更加贴近实际,深入调查和分析,在教学中探索更为有效的教学方式,按照专业教师的学科不同、年龄不同,分层次、有步骤地开展信息化技术培训工作。培训的要义首先要对教师的认知理念进行培训,使得教师认可当前的成人教育信息化方式是一种更加合理和有效的方式,是更加适合成人学生的方式,能够推动成人教育的整体事业全新的发展,打消他们对计算机的偏见。成人教育师资队伍的信息化教育理念、认知、能力能否跟上设施设备更新的步伐,适应操作软件升级的节奏,是开展成人教育信息化的第一步。在成人教育教师有了信息化服务教学的意识以后,逐步进行专职教师信息化能力的培训,这时就要以计算机的普及教育和计算机辅助教学作为重点,着力于培养成人教育教师应用计算机等信息化设备的能力,并逐步更新培训内容,组织部分基础好、专业对口的教师开展信息技术与课程整合的培训与学习,强调学以致用,加强学习过程的监督和学习成果的展现,加强技术交流与研讨。最后,在掌握基本技能的基础上,要面向全体教师开展信息安全意识和信息道德行为规范、网络安全和病毒防护、学校管理系统应用等培训,不断提高成人教育教师的信息化素养,提高成人教育的质量和效益。
加强信息化基础设施建设,逐步完善成人教育信息化办公平台
信息化建设最依赖硬件资源和软件资源的支持。硬件资源是指信息化中需要的一些必须的硬件设备,软件资源是指信息化建设需要的师资力量。因此,在进行信息化建设时,必须兼顾硬件资源和软件资源,以可靠的硬件资源作为支持,同时吸纳更新鲜的互联网资源和信息化资源作为成人学生的实践资源,构建以多媒体设备、教学实践设备和互联网在线学习为主流的信息化硬件平台。在推动信息化软实力的同时,一方面要加强原有师资力量的稳定提升,一方面要吸收外来新鲜的资源作为提升,为当前的环境带来一些不一样的血液,在进步中前进,在前进中进步。成人教育的信息化不仅包括硬件设施的信息化,还包括所有的用户界面。在加强硬件管理和资源库建设的同时应着力建设用户平台。最终应以成人院校的网络平台主页为轴心逐步建成对外宣传界面、对内教学资源库、在线教学系统、在线测试系统、行政办公系统等子系统群。逐步开展各教研组、各学科的课程教学网站建设,大力提倡成人教育教师建设个人课程教学网站,链接到网络学习的平台,随时可以浏览课程相关学习内容和信息。部分成人院校已经在使用教务管理系统对学生成绩等信息进行科学管理,而学生学籍管理几乎是各个学校的缺口,成人学生都要登录到学信网查询学籍、学历,而成人院校也没有对学信网的使用规则和流程给出相应的指导性和说明性文件,校园网和学信网没有达到有效链接,严重阻碍了学生对学籍、学历查询的需求。因此,成人院校还要逐步实现和完善成人院校的教务教学管理、学生成绩管理、招生信息管理、学籍学历管理、政教管理、教研管理、后勤总务管理等综合性信息化应用,达到成人教育工作业务的综合性、共享性信息化管理,各部门实时共享信息数据,消除“信息孤岛”,实现真正意义上的无纸化办公,极大地提高成人院校日常管理与教学工作的效率。
3问题与展望
存在的问题
首先是成人院校往往独立于总校的自动化办公系统而自成体系地单独管理。具体体现在,大多数高等院校已经投入使用办公自动化系统,但总校下属的成人教育部门往往没有参与其中,而是有自己的管理方法,这可能是成人教育的教学模式与其他教育形式不同导致的。其次是在教学平台上,师生互动模块使用率较低,无论是老师还是学生更喜欢使用微信、QQ等即时通讯工具进行交流,分析其原因应该是平台上的互动模块不具备即时性,学生提出的问题老师不能及时看到并回复,不如微信等通讯工具直接、便捷。第三是成人教育专业教师的信息化应用能力有差距。这个问题是无法避免的,总体情况是青年教师比中老年教师有优势,接受新事物快,信息化掌控能力强。计算机专业教师比其他专业教师更容易掌握专业的应用软件和工具,对多媒体课件的开发和设计更得心应手。虽然在成人教育信息化建设的进程中会出现一些问题,但这些问题可以随着信息化进程的发展,把影响减到最小,不仅不会影响成人教育信息化发展的大局,更有利于激发新课题的研究和探索,使成人教育的信息化建设向更高要求迈进。
未来展望
成人教育信息化可以说是一场革命,它改变了学习者的认知方式,改变了教育者的思维定势,改变了师生间的关系和教学形态。这场革命将成人教育引领到了一个新的境界、新的高度,积极参与其中是教师的历史使命,更是一种教育行为的自觉,以深化信息技术与成人教育课程的整合,加强信息化建设环境下的教学模式、教学方法的研究和应用指导,建立信息化学习支持服务体系,推动教师运用现代信息手段的终身学习。成人教育工作者应全力以赴,以提升办学质量为己任,倾力打造一个装备信息化、管理信息化、思想现
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[1]罗佰绥.建设网络教学资源服务于现代教学[J].农业网络信息,2009(3):69-71.
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[3]陈光海,韩晋川,黄华.教学资源库管理平台开发与应用实践[J].软件工程师,2015(1):21-22.
信息技术的论文
在个人成长的多个环节中,许多人都写过论文吧,论文是一种综合性的文体,通过论文可直接看出一个人的综合能力和专业基础。那么一般论文是怎么写的呢?以下是我收集整理的有关信息技术的论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。
摘要: 随着信息技术的发展,人类已经步入了信息社会,信息技术为人们提供了一种全新的生产和生活方式,并深深地影响着人类社会的政治、经济、科技等各个领域。通过信息技术的概念及发展趋势进行简要分析,粗浅地谈了信息技术给人类社会带来的一些影响。
关键词 :信息技术;发展;影响
一、什么是信息技术
信息伴随着人类社会的出现而存在,从广义来看,凡是能扩展人的信息功能的技术,都可以称为信息技术。
信息技术是指利用电子计算机和现代通信手段获取、传递、存储、处理、显示信息和分配信息的技术。(新华词典)
目前,信息技术主要包括计算机技术、微电子技术、通信技术、传感技术等。信息技术的发展趋势:多元化、多媒体化、网络化、智能化及虚拟化。人类社会各个领域的活动都将在网络系统中完成,而信息技术的智能化却成为令人瞩目的发展方向,2010年的上海世博会,日本的机器人用小提琴演奏《茉莉花》就是其中的一个例子。
二、信息技术的影响
信息技术在日常生活、教育、科学研究、通信服务、金融商业、医疗保健、工业生产、军事、航天等方面已经广泛应用,对人类社会各个领域的发展产生了巨大的推动作用,将从根本上改变人们的生活方式、行为方式和价值观。
信息技术对人类社会的影响,其主流是积极的,但是一些负面影响也是客观存在的。在此,笔者粗浅地谈谈信息技术的正面和负面影响。
(一)正面影响
1.促进社会发展
随着信息技术的发展,人类社会进入信息社会。信息技术在人类社会各个方面、各个领域的广泛应用,加快了社会生产力的发展和人们生活质量的提高。
信息技术的发展使得世界变成一个地球村,人们能分享社会进步带来的成果,减少地域差别和经济发展造成的差异,这样不仅促进了不同国家、不同民族之间的文化交流和学习,还使文化更具开放性和更加大众化。
2.信息技术促进了世界经济的发展
信息技术推出了新型的行业——互联网行业,基于互联网的电子商务模式使得企业产品的营销与销售及售后服务等都可以通过网络进行,企业与供货商、零部件生产商以及分销商之间也可以通过电子商务实现各种交互。而传统的行业为了适应互联网发展的要求,纷纷在网上提供各种服务。
3.推动科技进步
信息技术促进新技术的变革,推动了科学技术的进步。计算机技术的应用,使得原本用人工需要花费几十年甚至上百年才能解决的复杂计算,如今可能用几分钟就能完成;应用计算机仿真技术可以模拟现实中可能出现的各种情况,便于验证各种科学的假设。以微电子技术为核心的信息技术,带动了空间开发、新能源开发、生物工程等尖端技术的发展。此外,信息技术在基础学科中的应用以及和其他学科的融合,促进了新兴学科和交叉学科(如人工智能)的产生和发展。
4.改善了人们的生活和学习
信息技术的广泛应用促进了人们的工作效率和生活质量的提高。足不出户可知天下事,人不离家照样能办事。如在家上班、网上信息交流。网上信息交流是现今网络技术最为广泛的应用,人们使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息(如书籍、商业文件、报刊、电影、语音、影像等)。网上学习、网上购物、写博客微博、网上会议、网上娱乐、收发电子邮件等几乎是当下人们每天都会做的事。这些无疑可以扩大人们的交流半径,拓宽人们知识信息的来源和途径。
(二)负面影响
1.危害人们的身心健康
①网恋
由于网络环境的虚拟化,网络中的匿名化活动,导致好多的人去网恋,在现实生活中是一种身份,在网络虚拟世界中扮演另一种身份,这样容易使人产生双重性格。“网恋”会引发人的感情纠葛,导致各种情感问题,造成心理的创伤。网恋的影响并不仅仅限于网民之中,长时间泡网无疑会缩减自己与亲人、朋友、同事交流的时间,自然也会给自己的家庭、生活和工作带来不良影响。因此,我们要杜绝网恋的危害。
②网游、网瘾
网络中精彩的游戏、影视等让很多人沉迷网络,有了网瘾。由于花费过多时间上网,以至于损害了现实的人际关系和学业、事业,尤其青少年的控制力差,很容易沉迷网络。长时间上网不仅会影响青少年的身心健康、导致学习成绩下降,还会弱化青少年的道德意识、影响人际交往能力的正常发展和正确人生观和价值观的形成。近期,我国公众对未成年人“网络成瘾”问题给予很高关注。
③网络吸毒
随着网络的发展普及,从2009年开始,又出现了网络吸毒贩毒的毒品违法犯罪形式,涉毒人员把现实中的吸毒过程搬进了虚拟空间。2011年10月30日的《焦点访谈》播报了公安部门首次破获的网络涉毒大案。这是公安部门在全国范围内组织侦办的首例利用互联网视频交友平台进行涉毒活动的新类型毒品案件。让人震惊的`是,在这些人群中,35岁以下的超过了65%,年龄最小的只有15岁。
这样一个残酷的事实摆在面前,无疑再次敲响了警钟:网络监管任重道远,不容松懈。一个文明健康的网络环境,关系到青少年的健康成长,关系到社会的和谐稳定。因此,净化网络环境刻不容缓。在此我呼吁,一方面社会有关部门应该加强网络管理,尤其网络运营商应该担负起社会责任;另一方面,要注重对社会广大青少年的思想教育。在此我提议未成年人要正确认识网络,要适度、合理地使用网络获取知识、技能,进行娱乐、休闲等。
2.信息污染
各种信息资源中混杂了大量干扰性、欺性、误导性甚至破坏性的虚假伪劣等各种有害及无用信息,造成了人类精神世界的信息污染,使得人们对错难分,真假难辨。所以我建议人们要认真分析、鉴别信息,这样就不容易上当。
3.信息泛滥
由于互联网的自由和开放性,它也成了制造和传播虚假的重要工具。网络传播速度快、范围广、监管难,使虚假信息严重滋生蔓延,导致了信息泛滥,人们消耗了大量的时间却找不到有用的信息。
4.信息犯罪
随着信息技术的应用和普及,人们对网络的依赖性越来越大,
信息安全成为一个很严重的问题。一些不法分子利用信息技术手段及信息系统本身的安全漏洞,进行犯罪活动,主要有信息窃取、信息欺、信息攻击和破坏等,造成了严重的社会危害。因此,我们不仅要加强信息安全防范,还要提高自己的法律意识。
总之,当今信息技术的发展对社会的影响是全方位的。从长远来看,信息技术会越来越深入地影响人们的生活、思想观念。当然我们不能光看其积极的一面,也要清醒认识到其负面影响的客观存在。如今,网络上的不良现象越来越多地滋生、蔓延,并不断挑战道德和法律的底线,尤其网络对青少年的危害,我们更是要严加提防、马虎不得。因此净化网络环境刻不容缓。
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[4]杜茂康.计算机信息技术应用基础[M].北京交通大学出版社,2011-07.
生物信息学毕业论文,如果你有范文的话,格式肯定就不用找了,但是选题就不行,必须要你导师认可了才行,我是在志文网写的,我写的是生物芯片技术中的应用方面的,生物信息学结合的,已经拿到了参考文献还有资料。
最好先阅读几篇相应文章和相今似的论文,比如你的课题是油菜,你可以搜有关其他物种如小麦的。根据论文写作步骤制定实验计划。要练习使用一些常用软件,如NCBI,GenBank,在用时最好先下载安装有道词典,因为是英文网站,不容易懂,专业名词也太多!不要怕,万事开头难!好好准备,入了门就好了!
最好是多收集点生物信息方面的资料,题目可以写生物信息的发展历程,等等
【论著与综述区别】您好!不能以生物信息学题目本身确定是否属于论著或综述应当具体看成果本身的内容、形式和出版方式论著通常是一本书,以出版社图书方式出版且主要成果为原创综述论文以期刊或论文集心思发表的一篇文章而已大部分以编著为主(编辑他人成果为主要部分)的应当是教材,而不算论著或专著