微生物学与系统生物学发展

系统生物学是研究生物网络系统的科学,从基因调控网络到细胞、组织和生物体网络,阐明生物系统的构成、动力学及控制方式。系统生物学是以假说驱动的研究策略,在综合现有数据的基础上构建系统模型,根据模型提出可以检测的假说,并设计实验以验证假说,根据实验结果再修正模型,不断重复以得到正确的系统模型。在系统生物学的发展中,细菌作为一个很好的模式生物,将起到重要作用。系统生物学的发展不仅依赖于新技术的发明和应用,更有赖于以新的思路去培养新一代的生物学家。     

谈高考试题中的实验设计

实验能力是一种综合能力,目前高考虽然还不具备考查考生的实验操作能力,但非常重视实验内容的考查,如实验原理、实验目的、实验程序、实验现象和实验结论等内容的分析以及实验步骤的设计。其中, 实验步骤的设计,要求学生具备较高水平的综合能力。需要学生动用已学过的多种理论知识,结合实验操作的实践经验,经过周密的分析、逻辑的推理才能做出一个科学、合理的实验设计方案。对照实验设计是一个常考常新的题。笔者根据自己近20年的教学实践经验,总结出了对照实验设计“三步曲”法:第1 步:“共性处理”,第2步:“变量处理”,第3步:“结果处理”。     

公众科学在欧美生态环境研究和管理中的应用

近十年来以大量公众参与科学研究活动为特征的公众科学在生态环境研究和管理中得到了快速发展,根据公众和科学家之间的合作程度不同出现了以贡献型、协作型和共创型为主的应用模式,并在生物多样性调查、环境质量监测、生态环境管理中表现出了极大的潜在价值。通过对欧美公众科学在生态环境研究和管理中的典型案例进行介绍,分析了其概念内涵,概括了其项目的组成结构和应用模式,指出了面临的挑战和发展趋势。结论如下:(1)传感器技术的进步、便携式智能设备和移动网络普及使得公众获取周边生态环境信息的能力日益增强,种类也日益多样。(2)公众科学项目的运用不仅能够扩大数据获取范围,也能加深公众对科学问题的认识和提高管理部门科学决策水平。(3)公众提供的数据种类,数据质量,以及公众激励机制,都是该模式持续和高质量运行时所要面临的挑战。(4)欧美一些"科研单位-公众机构-公民团体"等纷纷联合起来形成公众科学协会,同时政府部门已制定了公众科学发展计划和法规,来规范和促进公众科学项目的应用。(5)我国相关研究和管理部门应建立统一协作平台,进一步引导公众科学参与和提高协作效率。     

浅谈高中生物学的探究性实验(1)

科学探究是人们获得知识和认识世界的一种重要方法和过程 ,也是提高生物学教学质量的核心。所谓的科学探究 ,是指科学家研究自然界 ,并基于研究获得的证据提出各种理论的途径和方法 ,也是指学生用以获取知识、领悟各种科学思想观念、领悟科学家研究自然界的方法而参与的各种活动。因此 ,探究是学科学的中心环节。本文仅就高中生物学的实验分级、探究实验的活动程序等 ,谈谈自己的体会如下 :1　以探究为核心的实验分级以探究为核心对高中生物学的实验进行分级 ,有助于准确制定实验教学目标 ,有助于设计出最佳的实验方案 ,从而为取得理想的实…     

生物化学综合性与设计性实验实践探索

一般来说,在基础性验证性实验中包括传统的生物化学实验。对于这种实验,学生以实验指导书设计好的步骤为依据按部就班的完成即可,这种实验可以预知实验结果,能够预知实验中可能出现的问题,就一定程度而言,这种实验对学生想象力具有束缚作用。而综合性与设计性实验需要学生自己完成准备实验材料和配制试剂等等整个实验需要的东西。在学生眼里每一个环节具有全新性和挑战性。而且无法预料实验结果,学生必须分析总结实验中出现的现象和结果,因此说综合性和设计性实验有利于学生勇于创新和敢于挑战精神的培养。     

比较医学动物实验计算机辅助设计系统的研发

目的开发一款辅助研究者设计比较医学动物实验方案和学习实验设计的应用软件。方法根据实验动物应用的"科学、伦理、经济"原则筛选比较医学动物实验技术资料,运用关系数据库架构原理分析和组织入选数据,通过解析比较医学动物实验规律和特点设计程序框架和模块,采用C++语言、MFC库进行面向用户的程序设计。结果建立了程序相关资源库和模型选择、实验动物、环境条件、实验步骤、方案输出5个功能模块,并完成整个软件测试。结论研发成功比较医学动物实验计算机辅助设计系统,该系统能够基于微型计算机为用户提供有效、易用的动物实验辅助设计和自助学习功能。     

研究发现物种灭绝有连带作用

例1,[第(2)部分第31题]胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”,请以小白鼠为实验对象设计实验步骤,预测和解释实验应出现的结果,并写出实验结论。(一)实验材料和用具:正常实验小白鼠2只,生理盐水,用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液,班氏糖定性试剂,注射器,试管,烧杯等。(二)实验步骤:(实验提示:采用腹腔注射给药,给药剂量不作实验设计要求;给药1h后,用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。)(三)实验结果的预测、解释和结论:答案:(二)实验步骤:(1)确定一只鼠为实验鼠,腹腔注射胰高血糖…     

生物多样性数字图书馆系统的架构和实现

生物多样性研究工作急切需要一个建立在多源数据基础上的数字图书馆。基于虚拟用户社区的生物多样性数字图书馆除了在数据类型、存储需求、共享方式等方面具有一般数字图书馆的特点之外, 在数据挖掘和应用方面也有自己的一些特点。本文在对国内外数字图书馆调研和与生物多样性遗产图书馆(Biodiversity Heritage Library)及互联网档案(Internet Archive)项目的合作的基础上, 总结了各类数字图书馆中的数据类型, 对构建生物多样性数字图书馆相关的数据标准——Dublin Core和TaxonX作了简单介绍。然后设计了具有数据汇总、数据整理、转换和翻译以及数据对外服务三个模块的系统框架,提出了生物多样性数字图书馆的系统架构和功能,展示了已经实现的部分系统运行效果, 最后对今后在版权、全文识别、海量和扩展等方面的问题进行了讨论。     

“中国力学虚拟人”研究及应用

该课题利用"中国可视化人"项目研究成果和志愿者的相关数据,建立了人体全身和部分细分部位的骨肌系统生物力学仿真模型。模型可以按真实对象进行改造,并可植入人工关节等植入物。在所建实验平台中,通过运动捕捉系统测得的或人为设计的运动数据,模型可以仿真人体各种行为运动,进行动力学分析,计算关节力、关节力矩和肌肉力。成果集成在所开发的软件CMVHuman1.0中,完成软件注册登记,并建立了产业化服务体系。成果已在临床医学和植入物设计中获得广泛应用,并扩大到体育科学、人体工程学、航空、航天和虚拟士兵等领域。     

“探究种子萌发的外界条件”一节的教学活动设计

1　对象　初二年级学生。2　教学目的1)通过学生亲自设计实验 ,探究种子萌发需要哪些外界条件 ,使学生学会设计对照实验 ,懂得控制实验条件 ,检验单一因子对种子萌发的影响 ,从而进行科学方法的训练 ,培养学生的科学素质。2 )通过学生参与实验设计 ,并对实验结果加以观察分析 ,培养学生的实践能力 ,发展学生的创造力 ,提高学生分析问题的能力。3)通过分组讨论实验方案 ,共享实验成果 ,对学生进行协作精神的教育。3　活动时间、地点、活动方式上课时间 ,实验室 ,集体讨论的方式。4　教学活动过程4 .1　引导学生提出假设　请生物学课外小组的…     

中国生态区划研究进展:从格局、功能到服务

在总结国内外生态区域研究的基础上,系统梳理了中国现有的生态区划方案,总结出生态特征和类型区划、生态地理和格局区划、生态功能和服务区划三大类,分别对每个区划的指标、技术、方案、特点进行了归纳,并提出了各自存在的问题。现有研究缺少面向服务供需的生态系统区划,生态制图和更新的标准化技术也存在不足。为此,提出明确不同生态区划的科学或管理目标、强调人类需求对于生态系统服务的影响、重视全球气候变化对生态系统的现实作用和未来影响、加强现代制图技术在生态区划的作用、整合现有多原则和多目标的生态分区方案等五个方面的建议。     

城市人居环境的生态设计方法探讨

城市化促进了国家和区域经济的发展,但同时因城市生态系统结构、功能方面的失谐造成目前城市人居环境质量的恶化,城市这正是研究这种以人类集活动为特征的城市居民及其栖息环境关系的科学。在综述国内外城市人居环境规划和设计方法的基础上,根据城市规划、建筑设计等方面的生态工程原理,提出城市人居环境生态设计方法,对人居环境生态设计所涉及的内容、系统分析、设计步骤等方面进行了论述。     

《环境工程微生物学》设计性实验的开设

设计性实验项目的开设是培养学生创新能力的有效途径。阐述了在环境工程微生物学实验中增加设计性实验的必要性,并从设计项目的布置,设计方案的撰写,可行性论证及竞标、中标方案的实施、答辩与考核等方面介绍项目的实施过程。     

2004年全国高考理科综合能力测试(生物学)部分试题解析

例1,[第(2)部分第31题]胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用.为了验证"胰高血糖素具有升高血糖的生理作用",请以小白鼠为实验对象设计实验步骤,预测和解释实验应出现的结果,并写出实验结论.     

城市污水土地处理系统中优先有机污染物的生态行为及其调控对策

城市污水生态工程土地处理系统是一个多功能、多目标的净化污水,保护水体实现废水资源化的适用技术系列。如果条件合适,设计合理,科学运行和管理得当,它能对发展经济和保护环境起到积极的作用。应当指出,优先有机污染物及其生态环境问题可能成为推广应用生态工程土地处理系统的一个限制因素。本文从理论与实践的结合上论述净化功能、生态效应和生态风险评价等一系列复杂的基本性问题,主要目的是为制定生态工程土地处理系统优先有机污染物的调控对策提供科学依据。     

实验动物替代研究进展

随着科学的进步与实验动物伦理管理的完善,动物实验的减少(reduction)、替代(replacement)和优化(refinement)的3R原则日益被研究人员接受。实验动物替代的方法主要是用低等动物代替高等动物和用组织细胞或用计算机模拟等新方法代替实验动物。生物材料、基因编辑和微型生理系统等新技术,推动了脏器芯片(organ-on-a-chip)和微器官培养(organoid cultures)等3D培养技术在实验动物替代中的应用。与传统方法相比,这些技术不仅可以用于毒理评价,还可以用于建立疾病模型来研究疾病发病过程,在阐明非遗传性疾病和复杂性疾病的发病机制方面具有优势,可以大幅减少实验动物的使用量,具有很好的应用前景。现对实验动物替代发展及其部分进展进行介绍。     

初中生物学3个探究实验的探讨

进行科学探究是一个激发学生学习生物学兴趣、提高学生生物学知识水平及其培养学生实验技能素质等方面的好方法。改进人教版的初中生物学教材中3个科学探究活动后．实验步骤简单化、结果更准确、耗时减少,使得这些实验可在课堂进行,使学生更加直观理解课本知识,提高实验技能和动手能力,发散学生思维。     

以设计课程为导向的风景园林生态实验教学模式探索

介绍了哈尔滨工业大学建筑学院以设计课程为导向的生态实验教学模式,3个主要教学内容包括理论教学、实验教学和设计课程应用。课程的实验内容和实验设计均以设计课程为导向,其实验结果可作为场地量化认知和分析的基础,帮助学生提升生态规划和设计的准确性和真实性,培养学生的生态学基本素养和循证设计的能力。课程的创新点体现在三个方面：1）建构了生态实验课、理论课和设计课三位一体的课程模式;2）将经验知识与循证知识相结合,培养了学生“设计—实验”的循证思维;3）培养了学生多学科交叉的团队合作能力。生态实验教学已经在庭院设计、植物景观设计、生态公园规划、生态公园设计等课程中普遍开展。生态实验课程的教学探索可以增强风景园林学科教育的科学性和研究性,为生态教学课程体系建设和改革提供相应的借鉴。     

生物科学史与探究能力——利用"光合作用发现史"培养学生探究能力的研究

学习生物科学史能够使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究方法,学习科学家献身科学的精神。本文结合光合作用发现史的教学实践,从创设持续的问题情境、体验探究过程与方法、研究知识的深入发展、尝试部分探究和全程探究几个方面探讨了利用生物科学史培养学生探究能力的基本方法和基本模式,即“创设情境-体验过程-模拟探究-部分探究-全程探究”。通过教学实验研究,从探究活动主要步骤的完成人数和Chi-Square Test的统计结果可知,生物科学史教学可以有效地培养学生各方面的探究能力。     

重提达尔文的遗传学说——泛生论

长期以来, 达尔文的遗传学说--泛生论(Pangenesis)被认为是错误的。一是泛生论解释的一些现象(如嫁接杂交和获得性遗传)的真实性一直被怀疑, 二是高尔顿的兔子输血实验获得了负面结果, 三是达尔文假定的由细胞释放出来的并可以在体内循环的遗传分子“微芽”(Gemmules)缺乏实验证据。但近年科学文献中积累了许多支持获得性遗传和嫁接杂交的实验证据。循环核酸的发现则说明生物体内确实存在可以在细胞间移动的遗传物质。文章简要介绍达尔文的泛生论及其被湮灭的原因, 并结合自己的工作, 介绍支持泛生论的新证据及我们对泛生论的再认识。重新认识达尔文的泛生论, 对遗传学、医学和进化生物学等领域都有重要意义。