有关生物化学分子生物学教学虚拟实验平台建设毕业论文写作资料-论文写作网

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实验分子生物学论文范文

摘要：计算机支持的协作学习(CSCL)是近年来教育技术领域研究的热点之一,信息及多媒体技术深刻影响了高等医学教育,虚拟实验教学将很大程度地填补了传统实验教学的不足,对于深入理解生物化学与分子生物学实验的微观发生机制,扩展学生对该学科的深入了解,对多学科领域知识的融会贯通,更重要的是,对生物化学与分子生物学实验教学的发展起到重要的推动作用.

关键词：生物化学与分子生物学实验教学虚拟实验室

中图分类号：TP39 文献标识码：Ａ文章编号：1674-098X(2014)10(a)-0137-02

生物化学与分子生物学既是生命科学的基础,又是生命科学的前沿.生物化学与分子生物学在分子水平探讨生命的本质,研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节.生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域.在我们医学院校,生物化学与分子生物学主要研究人体生物大分子的结构、功能、相互作用及其同疾病发生、发展的关系,乃至在疾病诊断、治疗上的应用.进入21世纪后生命科学发展迅速,生化与分子生物学实验技术已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、治疗和预防疾病的重要手段.

然而,随着高校扩招,教学中实验条件不足和实需求旺盛之间的矛盾日益突出.加之,传统意义上的分子生物学实验往往耗时、耗力,而且用于购买试剂和仪器开销也比较大,在课堂上许多必要的试剂药品可能对人体有害,还有些实验由于时间的限制也很难在课堂中进行.这些因素都阻碍了生物学实验在学生中的广泛开展.此外,研究生做实验也需要充足地准备以降低实验失败率,提高实验效率.而近年来网络技术的进步和基于网络的虚拟实验技术的出现为该问题的解决提供了可能.而生物学虚拟实验教学平台利用各种教学实验室的数字化和虚拟化可解决传统生化与分子生物学实验对实验条件的高要求,因此如何建立生物化学与分子生物学虚拟实验教学平台是一个值得大家关注的问题.

1.转变传统观念,重视创新性实验教学

实验是人类认识和探究世界的重要方法,实验教学一直都是教学的重要环节. 诺贝尔奖获得者丁肇中先生指出：.自然科学是实验的科学,而实验科学是自然科学中最活跃的部分.我获得诺贝尔奖就是通过做实验得到的,希望大家重视实验教学,不应把实验教学视为理论教学的附属,理论是由实验产生的.”[1]虚拟现实、计算机网络等技术支持的网络虚拟实验的出现,是对现代远程教育、网络教育等教学形式的有力支持,也是对现有实验教学模式的变革.教学工作和人才培养在高校教育理念中占据重要地位.而在实验教学中更要贯穿“教师是主导,学生是主体”的理念,鼓励实验素养高、创新能力强的教师投入生化实验教学工作,从而提高学生综合实验素质,启迪学生创新思维.生物化学实验课不仅以培养学生的动手操作能力为目的,简单地做一些验证性实验,更重要的是为了加强生化实验技术训练,培养学生科学思维与创新能力.传统实验教学内容陈旧,实验项目单一,而且实验整体安排缺乏系统化.这种情况不利于学生系统化掌握各种实验技能,更谈不上培养学生的创新能力.改革现状势在必行.

2.虚拟实验室的概念

虚拟实验室的概念是由美国弗吉尼亚大学的威廉·沃尔夫教授于1989年首先提出,它是指按照实验教学的基本要求,在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境,实验者可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备,对建立起来的实验模型进行实时仿真操作,完成各种预定的实验项目,是一种以虚代实、以软代硬的实验教学形式[2].这种虚拟实验建立在真实实验的基础之上,对实验所使用的元器件、仪器设备等进行模拟,实验者通过鼠标点击与拖曳,结合论文范文操作,可以像对真实元器件一样对虚拟实验设备进行操作,从而完成整个虚拟实验过程,所取得的学习和训练效果等于甚至优于在真实环境中所取得的效果.

3.分子生物学虚拟实验教学平台的优势

生物化学是注重实践的学科,但其实验内容具有论文范文贵、周期长的特点,因而虚拟实验室的创建有助于缓解实验资源与教学需求之间存在的矛盾.依托本校校园网络对生物化学虚拟实验室进行构建,以期推进生物化学课程建设、改革实验教学手段.

对于“虚拟实验”和“实物实验”的关系而言,前者是后者的补充、完善和扩展,两者互有优势、互为促进、相辅相成日.虚拟实验论文范文性主要体现在：不受传统的面对面的统一教学模式的限制；可实现实验组数无限扩展和实验的“零成果”维护保障[3]；开发一些破坏性、综合性和研究性的实验,在降低成本的同时也保证了学生实验中的人身安全；内容上能为学生提供更深、更广的教学内容,易于开设新型实验项目；且不受时间和地点的限制,学生可随时上机进行实验操作,实现了教学资源共享.

4.虚拟实验教学实例

在传统的生物化学与分子生物学实验教学中,有测定酶动力学的实验,但是这一实物实验的缺点是稳定性差,经费消耗大.

我们在虚拟软件平台上建立酶蛋白的模拟体系,从微观角度探索酶的催化动力学机制,如现有的蛋白质动力学模拟软件AMBER,NAMD等可以达到效果[4].学生可以在计算机上模拟酶蛋白和激活剂或抑制剂的相互作用机制,和催化蛋白水解的分子动力学机制,不仅让学生深如理解实验原理,使得多学科知识达到融会贯通,更加激发学生对生命科学本质的探索.

图1是一种RNA水解酶的模拟结构图.

如图展示了,用计算机软件有效模拟了RNA酶L的活性位点位置的水解RNA18的水解机制,从微观机制上研究了水解时在酶活性位置的生物化学变化,进一步解释水解产物的产生机制和酶在水解过程中的构象变化,这是传统的生物化学实物实验不能达到的.

总之,虚拟实验是一种新型的教育技术手段,它的运用能够促使教育手段、教学方法、教学思想更快、更好的发展改变,有利于提高课堂教学效果,解决许多用常规方法所无法解决的问题,而且能有效培养学生的思维能力,认知能力,动手能力和创造能力.这是其它教学手段所不能实现的.但事物在发展和完善的过程中,我们应力求扬长避短,向事物积极作用的一方面发展.

参考文献

[1] 吴慧平.生物化学实验教学改革的实践[J].医学教育探索,2007（8）.

[2] 张晓京,郑王巧,郭春花,等．改革药理学实验教学,提高学生综合能力[J].山西医科大学学报：基础医学教育版,2010,12(4)：399-400．

[3] 张丽霞,于论文范文,曲丽娜,等.生物化学实验考核体系改革初探[J].大庆师范学院学报,2008（28）.

[4] 郝君威．在物理教学中巧用多媒体技术培养学生创新能力[J].中国教育技术装备,2012(4)：64-65．