1.1SERS闪烁和摆动
有文献报道在单颗粒和纳米聚集体上发现了不连续表面增强拉曼散射现象。典型的闪烁时间间隔从毫秒到秒不等。最近的研究发现SERS闪烁包括了热激活和光诱导两个部分。许多证据显示这种SERS信号的波动是由于热激活分子在颗粒表面的扩散而产生的。利用波长分辨光谱进而发现信号波动来自增强拉曼散射，而不是光致发光或者瑞利散射。测量的信号强度包含了拉曼和背景信号在557–663nm的波段的总和。另一个重要的特征是SERS光谱包含了很强的背景信号。这种背景信号并不是R6G的荧光而是SERS的连续发射信号。在SERS闪烁的“Off”阶段，光数量很少，这说明SERS信号和背景信号是成正相关的，而且是同时波动的。Michaels等发现SERS强度和背景信号随时间成高度相关。大量的数据统计发现在0.1mW激光激发下，SERS闪烁的On-time大约是80ms。另一个有趣的发现是SERS光谱摆动现象，就是SERS信号会突然改变他们的频率。这种现象首先由Nie和Emory报道。他们发现拉曼信号的频率变化可以有10cm-1的改变。SERS光谱波动的另一个来源是含碳基团和其他光解化合物。实验过程中需要把单分子SERS信号与污染分子的信号区分开来。有研究发现环境中的氧气在SERS闪烁中扮演了重要的角色。在含氧环境中SERS闪烁的频率很快，波动的幅度更大。其它的理论和实验则认为SERS闪烁来自于颗粒本身而不是吸附分子的扩散，因为在无吸附物的条件下如银粉和气相沉积银膜，同样观察到了闪烁现象。
1.2SERS活性位点
一个关键问题是关于颗粒表面的活性位点的结构和性质。之前的研究发现SERS活性位点很可能是吸附原子、原子簇和颗粒尖端。这些位置可以通过共振电荷转移和类似共振拉曼增强方式进行化学增强。换句话说，吸附分子和活性位点之间的耦合可以产生新的金属配体或者配体金属之间的电荷转移，这种状态可以用可见光激发。Hildebrandt等认为SERS活性位点是高亲和性结合位点。为了进一步研究这些SERS活性位点，Doering等使用了一种整合流动注射和光谱装置来研究吸附分子被其他分子置换现象。在加入卤化物之前，SERS光谱经常包含很宽的背景和柠檬酸根的微弱信号，但是没有R6G的信号。在加入卤化物之后，他们发现R6G的SERS光谱很快替换了柠檬酸根的光谱，R6G的信号在10-30min中不断增加。这种置换行为是连续的，最终SERS光谱被一种或吸附在活性位点的少量分子信号主导。这些结果也进一步说明，这些SERS活性位点最开始是没有活性的或者被柠檬酸根离子所占据。卤离子在颗粒表面的吸附可以帮助R6G在颗粒表面的吸附，并且阻碍柠檬酸根离子在活性位点的吸附。
1.3化学激活和失活
研究SERS机制时面临的一个重要困难是将化学增强因素从电磁效应中分离出来。为了解决这一问题，Doering等使用了整合流动注射和超灵敏光学成像系统直接研究化学增强。他们的实验系统中胶体银颗粒被固定在微流动装置的玻璃表面，在固定颗粒表面加入化学试剂就可以实时观察到单颗粒SERS信号。这种单颗粒原位表面等离子体散射研究发现在经过化学处理后，单颗粒的电磁性质并未改变。因此观察到的SERS光谱变化应该主要来自于化学增强。他们的实验数据表明3种卤粒子(Cl、Br和I)有显著的SERS激活效应，而其他离子，如柠檬酸根、硫酸根和氟化物则对单颗粒SERS信号几乎无影响。然而，他们发现硫代硫酸根离子则会使SERS信号完全消失。在对颗粒处理卤粒子和硫代硫酸根处理25min后，未产生任何表面等离子体散射的变化。因为表面等离子体散射可以用于测量单个和多个颗粒的电磁场性质，因而他们认为这种观察到的激活/失活效应主要来自于颗粒表面的原子尺度的改变，而不是大尺度的颗粒电磁场性质改变。进一步的波长分辨实验表明，单颗粒等离子体散射可以引起散射光谱小的改变，但是这种小的位移不太可能引起电磁增强发生大的变化。事实上，之前的研究显示表面等离子体光谱通常很宽，而单分子SERS与表面等离子体散射并不直接相关。
1.4单颗粒和多颗粒的SERS比较
为了比较单个颗粒和小聚集体之间的SERS活性，Khan等核实了SERS活性位点是否跟表面缺陷或者颗粒间隙有相关性。不过结果显示，高SERS活性跟表面性质没有显著相关性。另外，他们也发现有些固定的单颗粒与Dimers和Trimers的平均SERS强度相似，但这些信号强度比那些大聚集体的信号低3-4倍。但是单颗粒的SERS信号重复性更好，而且具有更窄的光闪烁时间间隔。尽管理论预测单个纳米颗粒周围的电磁场强度没有两个颗粒之间的Nano-gap的强，但每个颗粒可以吸附大量的分子。当单个颗粒表面吸附了单层拉曼分子时，其SERS信号就达到最大值。当分子定位在两个靠近的纳米金纳米缝隙中时，可以使SERS信号得到极大增强。然而，事实上，很难制造出这种Dimer或Trimer，可以让分析物非常精确地定位在Nano-gap里。并且，金属纳米颗粒是被周围的电子云包围，他们可以通过静电排斥阻止其他颗粒靠近。这种静电排斥可以被强电解质减弱，但这样经常会引起不可控的颗粒聚集和沉淀。一个可行的办法是加入高分子或表面活性剂提供空间位阻，因而阻止纳米金的直接接触。Chen等制备了Au@Ag的Dimer和Trimer结构，他们发现dimer的SERS效果是单颗粒的16倍，而trimer是单颗粒的87倍。Lee近一步研究了Dimer之间的距离跟SERS效应的关系，发现当Dimer之间的gap达到1nm以下时，增强因子可以达到1013。
2表面增强拉曼探针的制备
纳米技术的发展给SERS技术的发展带来了新的活力。第一代SERS探针是由Porter等制备，他们使用拉曼分子和定位配体在金属纳米颗粒上共吸附的方式。然而，这种方式的一个很大局限性就是这些纳米探针由于没有跟外界的环境隔绝，容易发生光谱变化和胶体聚集。为了解决这个问题，许多实验室使用了各种各样的包裹策略。聚二乙烯基包裹的SERS探针可以很好的保护探针，但对于生物偶联需要二次修饰，并且这种微米级的尺寸不太适合做细胞内的分子检测。二氧化硅修饰的探针是在纳米级的，也适合生物分子共组装。这种核-壳结构的SERS探针包含了3种关键组分：金属核心用于光学增强，报告分子用于光谱分析，二氧化硅壳用于保护和生物偶联。这种设计成为SERS探针生物分析应用的基础模式，并可免受外界环境的干扰。完整的二氧化硅包裹可以增强SERS探针在高电解质下的稳定性。但是一个缺点就是这种二氧化硅包裹的颗粒容易非特异吸附蛋白和细胞表面。二氧化硅包裹技术需要拉曼分子带有巯基或者异硫氰酸酯用于表面吸附。Qian等设计了一种新的SERS探针可以解决以上面临的问题。PEG修饰的SERS探针由3个组分组成：60nm的柠檬酸保护的纳米金，拉曼分子和PEG-SH(5000MW)（图5）。UV-Vis吸收，TEM，DSL测量显示在纳米金溶液中加入MGITC后没有明显的聚集。加入少量的MGITC没有改变纳米金在533nm的等离子体共振峰，但假如SH-PEG后有1nm的红移。PEG-SH保护的纳米金颗粒具有很小的非特异性吸附和可忽略的细胞毒性。另外，使用不同修饰的PEG可以偶联多种生物配体分子。PEG-SH修饰纳米金颗粒可以使用非巯基拉曼分子结合在纳米金上，同时却可以阻止溶液里的其他分子接近纳米金表面。与二氧化硅包裹不同的是。PEG-SH包裹并不会将吸附的非巯基拉曼分子置换掉。根据对多种拉曼分子如CrystalViolet、NileBlue、BasicFuchsin和CrysylViolet关于Perchlorate的研究显示，这些非巯基的染料跟PEG-SH可以很好的兼容。事实上，使用CrystalViolet的SERS探针可以稳定超过11个月。研究中使用的染料都是带正电荷的，并包含多个π键。这说明很多种类的有机分子可以作为拉曼分子用于PEG-SH包裹的SERS探针。为了将SERS探针用于多元检测和成像，需要筛选出不同的拉曼分子，由于拉曼分子拉曼峰有时会重叠，对多元检测造成困难。Wang合成了一种有机物-纳米金-量子点的复合纳米SERS探针，这种探针可以进行SERS和荧光的双重生物标记，进而可以用于生物标记物的生物条形码分析，增强了多元检测能力。
3表面增强拉曼在生物分析中的应用
在过去的十几年中，研究者在SERS用于超灵敏检测生物分子方面投入了极大的兴趣，如血红蛋白、葡萄糖、肿瘤基因、病原体、生物毒素和病毒检测。SERS是一种近场探针，对周围的环境很敏感。几个研究小组的成果表明如果在金属纳米颗粒或者核壳结构的颗粒表面修饰上pH敏感的SERS探针分子，SERS可以作为一种pH纳米探针用于细胞内或者细胞外检测。总体来说，在SERS应用方面现在有两种类型的工作：第一种类型是使用单分子SERS用于单一分析物如DNA碱基对和单个血红蛋白的指纹图谱分析，这里，待分析分子被放置在单个颗粒的Hotspot位置或者是纳米颗粒的聚集处；第二种类型是从纳米颗粒表面覆盖的单层分子上获得的SERS图谱，这种图谱可以得到明确频率和带宽的宏观数据。如果胶体纳米粒子和分析物不受外界环境的影响，那么得到的SERS图谱强度和重复性都是可控的。这种设计在复杂的细胞样品或者全血分析中有强大的优势。
3.1生物标记物检测
Jin等以多种拉曼分子修饰的纳米金为SERS探针设计了一种多元SERS检测平台。每种SERS探针对应一种DNA检测分子，并使用银沉积增强SERS信号，实现了多种DNA分子的同时检测。Kang等设计了一种Particle-on-wire的SERS传感器用于DNA的多元检测。在纳米线与纳米颗粒之间形成的Nanogaps里Hotspots可以显著增强SERS活性，实现了多种病毒DNA分子的检测。Souza等最近的工作使用了SERS探针实现了细胞内特定生物分子的定位检测。他们使用Au-噬菌体-咪唑复合物用于标记溶液里的细胞。但是噬菌体本身有很高的SERS背景信号，降低了实验的信噪比，而且探针光谱容易发生变化。Huang等证明了抗体标记的金纳米棒作为癌细胞诊断探针，这种探针使用CTAB作为SERS的拉曼分子。他们将金纳米棒修饰上聚苯乙烯磺酸钠来稳定溶胶体系，将纳米棒的表面电荷从负电荷变成正电荷。Hu等将氰基团偶联在拉曼分子上以此来区分其他分子的振动峰。Yu等将纳米银结合上荧光染料，可实现细胞和组织的SERS和荧光的双重成像。
3.2单细胞分子成像
偶联生物分子的SERS纳米探针已经用于识别肿瘤细胞上的蛋白标记物。对肿瘤细胞检测来说，可使用SH-PEG（~85%）和SH-PEG-COOH（~15%）的混合物来制备可定位纳米金颗粒。双修饰的PEG可以共价结合ScFv抗体上，ScFv抗体可以与表皮生长因子特异性结合。人头部和颈部肿瘤细胞(Tu686)都是EGFR阳性的（每个细胞有个受体），可以用SERS方法检测到。相反，人非小细胞肺癌则不表达EGF受体，不能显示出SERS信号。人们使用一种近红外染料(DTTC)用作光谱探针用于785nm的表面增强共振拉曼。这种共振增强不会引起光漂白，因为这种吸附染料将有效能量转移到金属颗粒而免于光降解。这种共振效应可进一步将SERS效果提高10–100倍。这种灵敏度足够用于单个癌细胞的拉曼分析。EGFR是EGF抗体的特异靶标，也是蛋白激酶疗法的重要蛋白，因此单细胞SERS分析检测EGFR对临床诊断有重要意义。
3.3体内肿瘤定位和检测
为了确定在动物组织中能否从PEG修饰的纳米金颗粒上得到SERS图谱，Qian等在活体动物皮下组织和深层肌肉组织注入小量的SERS探针。结果表明可以同时在皮下组织和深层肌肉组织得到高度可辩SERS信号。尽管由体内得到的信号强度减少了1-2个数量级，但得到的SERS图谱与体外的图谱一致。由于实验的信噪比很高，可以估算对于体内SERS肿瘤检测可以探测的深度是1-2cm。为了实现体内肿瘤定位和成像，偶联了ScFv抗体的纳米金颗粒通过尾静脉注射进入肿瘤小鼠体内。使用785nm的激光照射了肿瘤和非肿瘤部位。可以看出在肿瘤部位可定位SERS探针与非可定位SERS探针的SERS图谱有明显的差距，然而对于非肿瘤区的SERS信号则很相似。结果说明了ScFv抗体偶联的纳米金颗粒可以定位EGFR阳性的肿瘤组织中。时间分辨的SERS数据近一步表明了SERS探针在进入小鼠体内4-6h是逐渐积累的，并且大多数的探针保留在肿瘤组织超过了24h。在生物体系研究方面，SERS可以直接用于分析水相生物分子的结构状态研究且所需样品用量少。将SERS技术用于生物研究的先驱是Koglin、Nabiev和Cotton等。此后，大量的研究工作证实了这一技术能够解决生物化学，生物物理和分子生物学中的很多问题，如蛋白质，核酸及其组分等的分析与鉴别，生物分子的某些基团与界面的相互作用研究，生物分子与金属表面的键合方式等。
4结束语
在以往高考制度的影响下，生物学科一直被边缘化，导致我们的教育管理部门、教师、学生对生物课形成了一种错误的认识，认为生物课是一门可有可无的副课，没有必要进行系统的学习。如果这一错误的思想不能得到及时纠正，要想教好生物课、学好生物课都是不现实的。因此，在新的学习阶段开始前，我都会和学生进行思想交流，这种交流不是简单的说教，而要进行多种有预设、有准备的交流。如生物学为什么变得越来越重要？我不会直接用说教的方式进行讲解，而是让学生自己去找资料，用写论文的方式解决。我要求学生搜集整理详实的论据和事例，并让他们在课堂上进行展示和交流。这种交流活动不仅能够提高学生自主学习的能力，而且提升了他们的分析能力。又如，我会根据学生所处的生活环境找出与教学内容相关的问题，让他们利用生物学的知识进行解决。如在生态系统教学的过程中，我会让学生用自己所学的知识解决猫和老鼠数量变化所产生的后果。这种问题与生活环境紧密相连，会激起学生主动学习的欲望，还会让学生感受到生物知识的用途，他们自然而然地产生了学习的兴趣，并且认识到学习生物的重要性。
二、教师要学会把课堂交给学生，让学生成为课堂的主人
新课程标准要求生物教学要以实践为主，如果教师不把课堂交给学生，学生自主实践就很难实现。在具体的教学中，我经常采取的办法就是先让学生进行预习，对要学的内容提出假设，然后根据假设设计实验方法和步骤，最后对实验结果进行猜想。在课堂中，我会把具有相似理论的学生分成一组，让他们在组内对自己的假设进行再次论证和补充。当学生完成再次补充和论证后，我就会组织学生按照自己的想法进行实验操作，最后让不同的小组进行对比。这种方法就是把学习的过程都交给学生，学生因为有了较大的自主性，所以学习的积极性很高，而且学生通过自己的研究和实践体验到了学习的乐趣。此外，教师也会有更多的时间对学困生进行指导，从而达到教学效益的最大化。
三、创设问题情境，激发学生学习生物的兴趣
1开拓创新
2014年江苏卷重视联系生活的考查。课程标准提出“注重与现实生活的联系”，倡导学生在现实生活的背景中学习生物学，在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念。第18题即考查学生学以致用的能力，考查加酶洗衣粉在洗涤中的作用。其中C和D选项需要学生联系现实生活实际才能解答。
2对高中生物学实验教学的启示
2．1史实探究，在探究中体会科学发现
生物学科是一门实验性科学，很多结论都是科学家在实验中获得的，教材介绍了许多科学发现史，如“酶的发现”、“光合作用发现”、“生长素的发现”、“探索遗传物质的过程”等。教师在教学中要从“结论验证”走向“科学探究”，若教师能以科学发现史中的经典实验为载体，引导学生循着科学家的研究足迹，对经典实验进行思维的探究，不但能让学生在观察和动脑活动中获得科学知识，更能让学生在思想上体验科学家的科学探究过程，学会探究实验的基本方法和原则，更可以缩短科学发现与学生的距离，认为科学发现就在身边，鼓舞学生走向科研之路。
2．2师生互换，在操作中掌握技巧
以往很多学校为了赶进度或者条件不允许，开设实验课甚少，有时“做实验”变成了“讲实验”，这样的结果就是本末倒置，学生记住了原理、记住了实验现象，但是经不住推敲，遇到对细节的考查则束手无策。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，因此要从“教师讲”走向“学生做”。
2．3图文转换，在理解中领会方法
插图是生物学教材内容的重要组成部分，插图有着语言文字无法比拟的直观、简洁的特点，将抽象的事物或过程变成图形图像表示出来，能够直接作用于人的感官，加速思维的发生。教材中的插图从外在形式上分为实物照片图、示意图、模式图、表格图、统计图、人物图等。教师在教学中要充分重视插图的功能，为学生理解文字提供帮助。同时，插图无法独立承担起知识载体的作用，若是孤立地看图，则会造成知识的分割，知识基础不扎实。因此，教师在教学中要实现插图语言与文字语言有序而完善的结合，提高课堂效率。
2．4变式互通，在变化中抓住本质
新课程提倡探究性学习，重视理论联系实际，解决生产与现实生活中的实际问题。因此，教师在教学中要注重变式互通，培养学生的发散性思维、创新思维和STS意识。教师在实验教学中可以为学生提供多种实验材料，放手让学生探究。对于实验过程中出现的现象或问题，及时引导学生分析解决。教师在实验教学中也要经常联系生活实际，如高压蒸汽灭菌锅与家里高压锅联系比较，加酶洗衣粉的洗涤效果联系家庭实际使用环境等，让学生在变化中抓住本质理解原理。
2．5版本互补，在补充中增长见识
采用调查问卷和理论考核成绩来评价教学效果。理论考核分两次，一次是针对CMT教学内容在对照组和实验组展开测验，题型包括选择题、填空题、问答题和综合题。前三种题型主要考察学生对基础知识的掌握情况，共80分，综合题一道，分值为20分，目的是考察学生分析问题及综合运用知识解决问题的能力。第二次是面向全校2011级学生的期末理论考核，均是传统考试题型，总分100分，主要考察学生对书本内容的掌握情况。1.4统计学处理应用SPSS13.0统计学软件分析处理两次的理论成绩，数据采用均数±标准差表示，组间比较采用u检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1调查问卷分析
调查全部在实验组学生中展开，共匿名发放问卷100份，回收100份，回收率100%。结果表明，CMT的引入让学生明白了基础知识在临床中的运用，激发了学习兴趣，更重要的是提高了他们对知识的融会贯通能力，这正是应试教育下的学生最缺乏的学习能力之一，见表1。
2.2理论成绩分析
由表2得知，在CMT教学内容测试中实验组对基础知识的掌握程度明显优于对照组（u=2.48，p＜0.05），说明CMT教学法提高了实验组学生的学习兴趣，激发了他们的求知欲，培养了其学习能力和方法，从而对基础知识掌握地更加牢固，表3的期末理论考试成绩亦证实了这一点（u=3.72，p＜0.01）。在综合能力测试方面，实验组同样表现优秀，其综合运用知识分析和解决问题的能力明显优于对照组，差异有统计学意义（u=10.2，p＜0.01）。
3讨论
生物化学是一门重要的医学基础课，起着承前启后的作用，学好它可以帮助医学生更好地掌握和理解临床上各种疾病发生、发展的机制及其治疗原理，但因其知识点繁杂、枯燥，导致学生学习兴趣缺乏和效率低下，历来被医学生认为是较难学习的课程之一[4]。对医学生来说，没有比临床病例更能引起其学习兴趣，因此我们将CMT引入生物化学教学，通过不断摸索与实践，取得了一定的效果，积累了一些经验，总结如下：
3.1教学案例的难度应符合学生的综合能力
典型性CMT要求的教学案例是从临床搜集的真实的复杂病例[5]，对于医学知识掌握甚少的大一学生来说，即使在教师引导下也很难就复杂的临床病例做出准确的分析，最终必然会因为超出学生的学习能力而使教改流于形式。鉴于此，我们所采用的病例都是授课教师根据学校的实际情况和教学内容自己编写的，摈弃了过多的干扰因素，适当降低案例的难度，同时保证其真实度和有效性。此外，为了提高教学质量，对需要教科书以外知识较多的病例，我们同时指定相应的参考书，减轻了学生的课下负担。实践表明，以上措施使得大部分学生均能参与课堂教学，课堂气氛活跃。
3.2CMT尽量不要在新授课中引入
目前的文献资料显示，CMT在临床课程中均是在新授课中应用，先由学生课下预习、自学或者查阅资料来分析问题，课上在教师的指导下通过问题的一步步解决来学习新知识。我们开始也借鉴上述方法，但遗憾地发现，有能力参与课堂教学的学生甚少，教学气氛惨淡。我们转而在学完相关章节后引入临床病例，将其中的知识点甚至是已学的跨课程知识融入到教学病例中，培养学生综合运用知识能力和临床思维能力，提高学生学习医学基础课程的兴趣和靶向性。这才是医学基础课程引入CMT教学的主要目的。表1的调查问卷结果同样证明了这一点。
3.3教师的综合素质决定了CMT教学质量
一、正在出现的技术
Klingler(Lncytepharmaceuticals,PaloAlto,CA,USA)强调基因组学正推动制药业进入信息时代。随着不断增加的序列、表达和作图数据的产生，描述和开发这些数据的信息工具变得对实现基因组研究的任务至关重要。他谈到了Incytepharmaceuticals对大规模基因组数据和生物信息学的贡献。
Lipshutz(Affymetrix,Santaclara,CA,USA)描述了一种利用DNA探针阵列进行基因组研究的方法，其原理是通过更有效有作图、表达检测和多态性筛选方法，可以实现对人类基因组的测序。光介导的化学合成法被应用于制造小型化的高密度寡核苷酸探针的阵列，这种通过软件包件设计的寡核苷酸探针阵列可用于多态性筛查、基因分型和表达检测。然后这些阵列就可以直接用于并行DNA杂交分析，以获得序列、表达和基因分型信息。Milosavljevic(CuraGen,Branford,CT,USA)介绍了一种新的基于专用定量表达分析方法的基因表达检测系统，以及一种发现基因的系统GeneScape。为了有效地抽样表达，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的发生和冗余程度。他在酵母差异基因表达的大规模研究中对该技术的性能进行了验证，并论述了技术在基因的表达、生物学功能以及疾病的基础研究中的应用。
二、基因的功能分析
Overton(UniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine,Philadelphia,PA,USA)论述了人类基因组计划的下一阶段的任务——基因组水平的基因功能分析。这一阶段产生的数据的分析、管理和可视性将毫无疑问地比第一阶段更为复杂。他介绍了一种用于脊椎动物造血系统红系发生的功能分析的原型系统E-poDB，它包括了用于集成数据资源的Kleisli系统和建立internet或intranet上视觉化工具的bioWidget图形用户界面。EpoDB有可能指导实验人员发现不可能用传统实验方法得到的红系发育的新的药物靶，制药业所感兴趣的是全新的药物靶，EpoDB提供了这样一个机会，这可能是它最令人激动的地方。
Sali(Rockefelleruniversity,NewYork,NY,USA)讨论了同源蛋白质结构模建。比较蛋白质模建（comparativeproteinmodeling）也称为同源模建（homologymodeling），即利用实验确定的蛋白质结构为模式（模型）来预测另一种具有相似氨基酸序列的蛋白质（靶）的构象。此方法现在已经具有了足够的精确性，并且被认为效果良好，因为蛋白质序列的一个微小变化通常仅仅导致其三维结构的细微改变。
Babbitt(UniversityofCalifornia,SanFrancisco,CA,USA)讨论了通过数据库搜索来识别远缘蛋白质的方法。对蛋白质超家族的结构和功能的相互依赖性的理解，要求了解自然所塑造的一个特定结构模板的隐含限制。蛋白质结构之间的最有趣的关系经常在分歧的序列中得以表现，因而区分得分低（low-scoring）但生物学关系显著的序列与得分高而生物学关系较不显著的序列是重要的。Babbit证明了通过使用BLAST检索，可以在数据库搜索所得的低得分区识别远缘关系（distantrelationship）。Levitt(Stanforduniveersity,PaloAlto,CA,USA)讨论了蛋白质结构预测和一种仅从序列数据对功能自动模建的方法。基因功能取决于基因编码的蛋白质的三级结构，但数据库中蛋白质序列的数目每18个月翻一番。为了确定这些序列的功能，结构必须确定。同源模建和从头折叠（abinitiofolding）方法是两种现有的互为补充的蛋白质结构预测方法；同源模建是通过片段匹配（segmentmatching）来完成的，计算机程弃SegMod就是基于同源模建方法的。
三、新的数据工具
Letovsky(JohnshopkinsUniversity,Baltimore,MD,USA)介绍了GDB数据库，它由每条人类染色体的许多不同图谱组成，包括细胞遗传学、遗传学、放射杂交和序列标签位点（STS）的内容，以及由不同研究者用同种方法得到的图谱。就位置查询而言，如果不论其类型（type）和来源（source），或者是否它们正好包含用以批定感兴趣的区域的标志（markers），能够搜索所有图谱是有用的。为此目的，该数据库使用了一种公用坐标系统（commoncoordinatesystem）来排列这些图谱。数据库还提供了一张高分辨率的和与其他图谱共享许多标志的图谱作为标准。共享标志的标之间的对应性容许同等于所有其它图谱的标准图谱的分配。
Markowitz(LawrenceberkeleyLaboratory,Berkeley,CA,USA)讨论了分布式数据库与局部管理的关系，以及用基于工具的方法开发分子生物学数据库（MDBs）的问题。许多方案当前正在促进搜索多种不同来源MDBs的数据，包括建立数据仓库；这要求对各种MDBs的组合有一种全局观，并从成员MDBs中装填数据入中心数据库。这些方案的主要问题是开发整体视图（globalviews），构建巨大的数据仓库并使集成的数据库与不断发展中的成员MDBs同步化的复杂性。Markowitz还讨论了对象协议模型（objectprotocolmodel,OPM），并介绍了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者关系MDBs的OPM视图；将MDBs作成一个数据库目录，提供MDB名称、定位、主题、获取信息和MDB间链接等信息；说明、处理和解释多数据库查询。Karp(SRIinternational,MenloPark,CA,USA)解释了Ocelot,一种能满足管理生物学信息需求的面向对象知识陈述系统（一种面向对象系统的人工智能版）。Ocelot支持略图展开（schemaevolution）并采用一种新的最优化并行控制机制（同时进行多项访问数据的过程），其略图驱动图形编辑器提供了交互式浏览和编辑功能，其注释系统支持数据库开发者之间的结构通讯。
Riley(MarinebiologicalLaboratory,WoodsHole,MA,USA)在讨论大肠杆菌蛋白质的功能同时，特别提到了GPEC数据库，它包括了由实验确定的所有E.coli基因的功能的信息。该数据库中最大比例的蛋白质是酶，其次则为转运和调控蛋白。
Candlin(PEappliedBiosystems,FosterCity,CA,USA)介绍了一种新的存储直接来自ABⅠPrismdNA测序仪的数据的关系数据库系统BioLIMS。该系统可以与其它测序仪的数据集成，并可方便地与其它软件包自动调用，为测序仪与序列数据的集成提供了一种开放的、可扩展的生物信息学平台。
Glynais(NetGenics,Cleveland,OH,USA)认为生物信息学中最关键的问题之一是软件工具和数据库缺乏灵活性。但是，软件技术的发展已得到了其它领域如金融业和制造业的发展经验的借鉴，可以使来自不同软件商的运行于各种硬件系统的软件共同工作。这种系统的国际标准是CORBA，一种由250多个主要软件和硬件公司共同合作开发的软件体系。联合使用CORBA和Java可以开发各种通过一个公用用户界面访问任何种类的数据或软件工具的网络应用软件，也包括生物信息学应用软件。Overton不同意Glynias的这种想法，他强调说CORBA仅对软件集成有用，不兼容的数据库软件可能是计算生物学所面临的最困难问题，一些制药公司和数据库仓库最近资助了一项用OCRBA链接不同的数据库的计划[2,3]。
四、制药先导的发现
Burgess(Sturcturalbioinformatics,SanDiego,CA,USA)讨论了填补基因组学和药物设计之间鸿沟的蛋白质结构中的计算问题。在缺乏主要疾病基因或药物靶的精确描述数据的情况下，药物设计者们不得不采用大规模表达蛋白质筛选方法；而结构生物信息学则采用一种更为实用有效的计算方法直接从序列数据中确定靶蛋白质的活性位点的精细结构特征，它利用一种集成专家系统从现实的或虚拟的化学文库中进行迅速的计算筛选，可以达到一个很大的规模。
Elliston(Genelogic,Columbia,MD,USA)讨论了治疗药物开发中发现新的分子靶的过程，着重讨论了基因发现方法。他认为，随着日益临近的人类基因组测序的完成，几乎全部基因的特征将在序列水平得到揭示。但是，对基因的认识将有赖于更多的信息而不仅仅是序列，需要考虑的第一类信息是转录表达水平信息，而Genelogic公司的GeneExpress就是一个由mRNA表达谱、转录因子位点、新基因和表达序列标签组成的数据库。
Liebman(Vysis,Downessgrove,IL,USA)介绍了Vysis公司开发的计算和实验方法，这些主法不仅用于管理序列数据，而且被用于以下用途：分析临床数据库和自然—突变数据库；开发新的算法以建立功能同源性（区别于序列同源性）模拟生物学通路以进行风险评估；药物设计的靶评估；联系复杂的通路特性以便识别副作用；开发疾病发展的定性模型并解释临床后果。
随着发现的新基因的日益增多，这个问题显得格外重要：基因的功能是什么？Escobedo(Chirontechnologies,Emeryville,CA,USA)提出了这个问题的一种方法：将分泌蛋白质的基因的功能克隆与筛选这些克隆（可能的药物靶）结合起来。在这种方法中，在微粒体cDNA文库池中进行体外翻译避免了劳动密集的克隆、表达和纯化步聚，对文库池中的翻译产物在细胞水平进行筛选，测试其在细胞增殖和分化中的作用。例如，在用这种方法识别的111个克隆中，56个属于已知的分泌蛋白质，25个为膜相关蛋白，另外30个功能未知，可能是新的蛋白质。一种相似的方法在转移到小鼠模型系统中的基因传导载体中构建分泌蛋白质的cDNA文库来克隆特定的功能基因。
Ffuchs(Glaxowellcome,ResearchTrianglePark,NC,USA)讨论了生物信息学更为广义的影响：它不仅影响到新药物靶基的发现，还对改善药物开发的临床前期和临床期的现状极具重要性。众所周知，涉汲数以千计病人的临床试验（可能是药物开发最为花钱的部分）的设计不论多么仔细，也不能为正确的药物选择正确的病人。而在基因组水平划分病人群体的方法可以大大改善发现新药的效率。Fuchs介绍了一种将病人的基因型和表型标志结合起来以改善临床前期和临床期药物开发过程的系统GeneticinformationSystem.他强调将遗传学和生物信息学数据同化学、生物化学、药理学和医学数据连接起来的集成信息管理和分析方法是极其重要的。
Green(HumanGenomeSciences,Rockville,MD,USA)介绍了他的测序工作中采用的数据管理工具。基于EST的测序方法所面临的挑战是，在对几百个cDNA克复测序之后，产生的数据堆积如山。由于大多数人类基因都是用这种方法发现并在么有数据库中分类编排的，面临的识别开放读框、重叠序列的重叠图谱、组织特异表达和低丰度mRNA基因的任务是令人生畏的。HumangenomeSciences公司开发了一些可用户化数据库工具，在同一个数据库中可包括以下功能：WWW上访问和检索数据，序列拼接，临视潜在药物靶基因的研究进展等。这些能够管理多项任务——从注释基因序列到成功开发基因产物进入药物发现的流程——的软件工具，极其可望从一种基于基因组知识的药物发现方法中得到新的药物靶。
Summer-Smith(Base4bioinformatics,Mississauga,Ontario,Canada)描述了一种相关的策略。药物发现阶段中所要求的软件工具的任务是多样化的，要能注释基因，并阐明它的生理和病理功能及其商业潜质。对这样多种来源的信息的集成与分析，在派生的、项目取向的数据库（project-specificdatabase,PSD）中可以很好完成。由于项目贯穿于发现到开发全过程，其间又不断加入背景的成员，PSD在项目的管理与发展中成为一种关键性的资源。
按照Smith(Bostonuniversity,Boston,MA,USA)的观点[2]，我们并不需要更快捷的计算机或更多的计算机科学家，而是需要更的生物学家和生物化学家来解释序列的功能。这对有些软件或硬件专家来说是个打击，但生物学系统的复杂性是令人生畏的，并且对基因功能的认识可能需要生物学方法和计算方法的结合。探索基因的功能很可能要花费生物学家们数十年的时间，本次会议表明没有任何单一的方法可以得出一个答案；但是，将计算生物学同大规模筛先结合起来识别一种化学靶物（hit）是一种产生化学工具来探索基因功能的方法，这些化学工具接下来就可以用作理解基因功能的“探针”。这种方法在Butt(GeneTranscriptionTechnologies,Philadelphia,PA,USA)的描述中，既是一种检查基因功能的简单方法，也是为潜在的药物靶发现化学先导物的简单方法，他描述了一种可以在酵母中重建人类基因功能的酵母大规模筛选系统。在此系统中，可以迅捷地在一个化学文库中发现配基。这种技术的重要特征是它不仅仅是发现一种药物靶的配基的筛板（screen），相反，由于该系统的高速度，它也是发现先导靶基因的一种筛板。过去，世界上的制药公司通常在某一时间内仅能对有限数目（约20多个）的药物靶基因进行工作，鉴于此，我们需要根本不同的方法如基因组学来打开通向“新”生物学的通路。由于机器人和合成化学的进步，药物发现中最关键的问题不再是得到一种先导化合物（leadcompound），而是得到导向靶基因。此次会议为从计算和实验方法中发展出的新生物学迈出很好的一步。
参考文献
1LimHA,BatttR.TIBTECH,1998;16(3)):104
在教学过程中通过学生反映，大多数同学感觉这门课程较难，要改变学生的这种认识，首先需要教师最大限度的调动和激发学生的学习兴趣，使学生能够积极主动到参与到教学中，而不是老师自己在自言自语。多数同学反映细胞分裂、染色体理论、DNA分子结构和孟德尔遗传部分内容在高中生物中已经接触过，那么在这部分内容的讲述中可以很好的让学生参与进来，形成以学生为主、老师对他们之前没有接触的新的知识进行讲解和补充，这样不仅可以使学生真切的体会教师授课的辛苦，更为关键的是可以充分调动同学们的积极性和主人公的参与意识。这种形式的教学不仅使学生对课堂知识掌握更牢固，也锻炼了学生们的课件制作、演讲等能力。在讲到体细胞遗传如克隆和基因组学如转基因部分等最新热点问题时，可以采取更为灵活的教学形式，如辩论赛、专题讨论等形式。这既打破了传统的以教师为中心，学生被动、消极的接受知识的局面，也有利于启迪学生的创新思维能力，对培养新的经济体制下的新型全面的人才也非常有利。通过各种途径让学生参与到教学活动中，在培养同学们参与意识的同时，充分调动了同学们对遗传学课程的兴趣，同时也加深了对重点和难点内容的理解。
2充分使用多媒体和网络教学手段
遗传学作为生命科学专业的一门专业基础课程，部分章节或内容相对抽象，学生不易理解，这时可借助多媒体教学把生命的微观结构或动态生命过程通过动画形式展现出来，或把课堂难以控制的演示实验通过播放录像的形式演示出来，或把某些应用性强的知识通过视频教学方法展现给学生，使学生真正理解所学知识，从而实现宏观与微观、整体与局部、动态与静态的有机结合。利用当代大学生对互联网的依赖性，可引导他们利用网络进行专业学习，将课堂教学与引导学生网络学习相结合。如在讲到某些热点问题时，可引导学生自己通过互联网查询相关信息，并把自己了解到的、体会到的给大家讲解，这样通过广泛的发挥同学们的作用，使大家都可以了解到相关的最新学术信息。互联网教学不仅提高了教学效率，丰富了学生的知识面，也使学生参与进去，培养其主人公意识，真正对该学科产生兴趣，从而愿意学、乐意学。
3引入实验教学
遗传学课程牵扯到许多的实验，如DNA是遗传物质的证明、遗传定律的证明、PCR技术、染色体核型分析等如果没有实验教学而只有理论教学的话，就会使学生相对难以理解。这门课程本身就是理论与实践相结合的学科，通过开展相关实验，不仅验证了课堂教学的理论，而且可培养学生的实验设计及用理论知识进行实验技术分析和解决问题的能力，使学生养成良好的科研习惯。纵观国内众多相关院校都开展了遗传学的实验教学，因此我们可以参考和学习他们的经验，编写和制订适合本校学生的遗传学实验指导。综上，遗传学实验课程的开设非常有必要。
4注重理论与实践的相互结合
1.PBL问题设计教师根据教学大纲要求对选定的内容编写PBL提纲，设计若干问题，提出教学的总体要求及预期目标。PBL教学是通过问题引导学生主动学习，故问题的设计是教学中的关键环节，因此教师在各章教学过程中按照大纲要求设计了若干问题。例如，基因工程制药PBL教学问题：让学生通过举例详细说明基因工程制药工艺过程，并根据各自生产实例回答以下问题：目的基因的获得方法及原理？将目的DN段与载体重组的原理及方法？构建基因工程菌或工程细胞的原理及方法？重组工程菌的发酵工艺及特点？同时请学生进一步思考：如何提高目的基因的表达水平，实现高效表达的措施有哪些？请谈谈基因工程药物的质量控制与化学药物的区别？常做哪些项目分析？再例如讲到转基因技术制药，请同学们结合目前转基因技术的应用，探讨转基因产品的安全性并进一步思考转基因技术在制药领域的应用前景？完成课程讲授后PBL问题：思考针对严重危害人类健康疾病的恶性肿瘤、SARS等，请运用所学知识开发相关的预防、治疗药物或诊断试剂，并阐明原理及方法？
2.PBL教学方法在教学时，采用个人查阅资料、小组讨论、学生代表发言、教师引导总结的方法。首先对学生进行随机分组，每组4～6人，以小组为单位选定一个内容，如基因工程制药这章，每组各选定一个基因工程药物，各组成员在组长的组织下先查阅相关资料，再结合所提问题进行思考，然后在组内展开讨论，形成报告，并做成PowerPoint演示文稿由小组成员向所有同学陈述自己小组的成果。教师及其他同学可针对不清楚的地方进行提问，对有意见不一致的问题可展开讨论。最后由教师进行总结归纳知识体系，针对其中重点难点做进一步精讲，并注意将教材中相关知识点纵横联系起来，对仍有未理解的问题，留给学生课后进一步探讨解决，并给予指导。成绩评定在PBL教学中，教师根据各组学生的介绍及在课堂讨论中的表现，对每位同学分别评定成绩，并作为平时成绩计入期末总成绩中。
二、实施效果当采用PBL教学
激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的能动性。以往学生课堂上只注重听教师讲授知识，记好笔记，很少提问，课堂气氛较呆板，采用PBL教学后，课堂气氛活跃，学生提问明显增多且思维活跃，有的是针对所学的知识难点，有的是对扩展的知识，并且会针对某些热点问题与同学与教师展开讨论，学生的学习不局限于大纲的内容，对知识涉猎更宽更深更新。采用结合PBL模式的教学方法与传统教学比较，学生成绩有了一定提高，平均分较上一年度提高了3.7分。特别是主观题回答中，有些问题在教材中没有直接答案，需要运用所学知识进行分析总结，采用将PBL和LBL结合的教学方法的学生得分率明显高于未实施PBL教学的学生。
三、讨论
1.1PBL教学法应用在教学中的优点采用PBL教学法极大的调动了学生的学习兴趣和积极性，使学生变被动学习为主动学习；以问题为切入点的学习，让学生带着问题学习，培养了学生分析问题处理问题的能力；以小组为单位的学习，锻炼了学生的团队合作意识；通过在讲台上介绍，与同学之间的讨论辩论，锻炼了学生的口头表达能力，提高了学生的综合素质。同时PBL教学法的运用对提高教师自身的素质及教学技巧具有促进作用，要求教师不但对本专业本课程内容熟悉掌握，还应当扎实掌握相关学科知识，并要具备提出问题解决问题的能力、灵活运用知识的能力、严密的逻辑思维能力，还要善于调动学生积极性、寓教于乐、控制课程节奏等技巧，故对教师有了更高的要求，对教师也是一种锻炼。
1《.骨的结构与成分》涉及的探究活动
《骨的结构和成分》是北京版初中生物教材第二册第八章《生物的运动》第二节《运动的形成》中第二课时的内容。在第一节学习动物运动方式的基础上，教材第二节内容进一步探讨动物运动的形成，为后面学习动物的行为打下基础。《骨的结构和成分》这节课首先让学生通过观察长骨的内部结构，分析其作用，建立长骨是一个中空的坚实的生物器官的概念，再通过探究鱼骨的成分，增强学生对骨的成分和特性的感性认识，推理出骨的成分和特性的关系。阐述人的一生中骨的成分的动态变化，从而增强体育锻炼的思想意识，为后面学习运动的实现打下基础。本节课以小组合作的方式进行学习，面向全体学生，促进每个学生的充分发展。借助实验分析和讨论的过程，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，符合新课标提出的“倡导探究性学习”的理念。依据维果茨基提出的“最近发展区”概念，利用学生原有的认知结构，在学生和教师的互动中实现知识和能力的发展。
2.生物体的结构层次
初中生物课程标准强调：教师在教学中要组织好各种观察、实验等探究性学习活动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能。据此，结合生物个体水平的知识、化学和物理学知识以及学生的生活经验，突破学习难点。鼓励学生搜集有关细胞研究和应用方面的信息，进行交流以丰富相关知识，加深对科学、技术、社会相互关系的认识。同时运用建构主义“学习过程的最终目的是完成意义建构”的教学设计思想，确定本节知识主题，围绕如何引导学生实现该主题的意义建构进行教学设计。例如：在生物体层次结构主题下，重要概念细胞是生物体结构和功能的基本单位。在这一重要概念的构建时，教师可以设计探究动植物细胞结构实验———观察洋葱表皮细胞、黄瓜果肉细胞、番茄果肉和果皮细胞、人的口腔上皮细胞、皮肤细胞、平滑肌细胞、神经细胞等，构建动、植物细胞都有细胞膜、细胞质、细胞核等结构，以进行生命活动；相比动物细胞，植物细胞具有细胞壁、叶绿体、液泡等特殊结构这两个重要概念。再设计观察洋葱根尖细胞分裂，了解根冠、分生区、伸长区、成熟区细胞的形态结构变化；观察蛙的胚胎发育细胞变化和神经组织、肌肉组织、结缔组织（骨细胞、血液细胞等）、上皮组织和卵细胞、等的不同细胞形态和结构，构建细胞进行分裂、分化，以生成更多不同种类的细胞用于生物体生长、发育和繁殖这一重要概念。设计观察水中的单细胞生物和原生动物（如草履虫）的取食、运动、趋性，构建一些生物由单细胞构成，可独立完成生命活动；一些生物由多细胞构成的重要概念。通过这一系列探究实验的设计，依存这些重要概念的构建，帮助学生构建细胞是生物体结构和功能的基本单位这一重要概念。由此，实验教学的设计是围绕重要概念构建的。实验教学的设计要求有助于帮助学生构建重要概念，有助于帮助学生积极主动的获取生物科学知识、领悟科学研究方法。只有有的放矢的实验设计，才能落实到生物学重要概念的构建。
3.光合作用
光合作用的概念是初中生物学的一个重要概念。植物光合作用形成的有机物，是自身及其他所有生物的食物来源和能量来源，对自然界的物质循环和能量转化都具有极其重要的作用，学生理解它对于以后的学习至关重要。关于光合作用的概念，多数学生可以准确地说出来，然而，这种表述只是停留在记忆水平，并没有直接的实践体验。通过绿叶在光下产生淀粉的实验，可以让他们切实感受到植物在接受光照后，能在叶片中产生淀粉，这一实验对于他们理解光合作用的概念至关重要。初中一年级的学生虽然有了一定的逻辑思维能力，但光合作用的原理比较抽象，在缺少具体现象支持的情况下，很容易将之定义化，所以本节知识要用具体的、形象的实验进行教学。让学生体验到由现象到理论的过程，即通过感性认知上升到理性知识。通过一系列的实验设计、操作、探究和讨论，可以使学生对实验的设计原理、技巧，有更深层次的感悟。通过实验还可以培养学生的实验操作技能、合作精神和探究能力。《绿叶在光下合成淀粉》是初一上学期比较复杂的一个实验，对操作的准确性要求高，而且具有一定危险性。对此，在教学中笔者对两个方面作重点控制，一个是酒精灯和火焰，这个确保安全，另一个是条件、现象的操作和观察一定要严谨，以保证结果的客观性。安全控制的细节有两个，一是酒精灯的使用，让学生2人一小组，每小组在实验前先进行点燃酒精灯和熄灭酒精灯的练习，确保操作成功。二是烧杯很热，容易烫伤或脱手，所以进行镊子夹取烧杯的预练习，确保都能准确操作才进行实验。实验条件控制上要求一定要叶片变白后才取出，并注意滴加碘液的量。通过实验，学生普遍观察到实验现象，体会到每个实验操作的环节对于实验结果的出现都至关重要，更重要的是，他们能更深刻地理解植物只有绿色部分在光下才能产生淀粉的知识，对于其形成光合作用概念十分有帮助。
二、科学探究对重要概念理解的贡献
依据《基础教育课程改革纲要》：倡导学生主动参与、乐于探究，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。学生在不断的发现问题、寻求解决办法的过程中，转变了学习方式，提高了生物科学素养。科学探究活动应该围绕重要概念组织探究实验，使学生在鲜活的实验情景中充分发挥其主动性，构建起对重要概念的深层次理解。在生物体的结构层次这个主题下，教学过程中要注意引导学生进行“从微观到宏观再从宏观到微观”这样的思维方式训练。当学生能从这两个方向进行思考后，学生认识的人体、动物体和植物体，就会更充实、更深刻、更具体，也更有利于学生理解生物体的结构层次。如：细胞的结构和功能是抽象而死板的知识，如何把知识讲活才是本节课的关键。《细胞》这节课最大的特点就是，通过实验落实细胞的结构这部分知识，让学生能够更真实、更直观地认识到细胞形态，但是结构采用传统讲授法，直接告知。本节课的思维紧密，要求学生紧跟教师思路，边观察边思考，对学生的思维是一种训练，其为特点之二。从学生为主体出发，他们能通过实验，直观感受到不同植物不同结构的细胞结构不同，是因为它们的功能不同，为后面的细胞各结构的功能做铺垫，也自然而然的树立了结构和功能相统一的生物学观点，从而领悟细胞是生物体结构和功能的基本单位，就达到了本章的教学目的，这是特点之三。因为前一章节学习了细胞的有关知识，从细胞分裂、分化到组织的形成，器官、系统的形成，这是从微观到宏观，为了知识衔接得比较顺畅，要对课本编排的顺序做一定的调整，跳过了绿色开花植物的结构层次这一部分内容，在讲完细胞分化形成组织后，上节课直接让学生对人体四种基本组织的切片进行了观察。在学生对四种基本组织微观结构观察的基础上，今天这节课的开始就通过课件中的大量图片总结了四种基本组织的结构特点、功能，以及其在人体中的分布位置，既是对上节课的一个简单回顾，也是帮助学生建立微观到宏观的联系，为后面理解组织是如何形成器官的做好铺垫。生物学概念是高度抽象的，然而在进行教学时，不应使学生仅仅记住生物学概念那些抽象的文字，而应使学生透过抽象的文字看到一个绚丽多彩、生机盎然的生物界。因此，在向学生讲述生物学概念时必须首先向学生提供必要的感性认识：教什么，就要有什么，教什么，就要看什么。通过鸡翅的解剖观察实验，让学生对各种组织有一个宏观、感性的认识，通过真实的观察认识到像鸡翅这样的结构是由多种组织构成的，并且进一步认识到各种组织是有序分布、排列的，为学生得出器官这个概念提供感性认识。学生对概念的学习就是从这样的感性认识开始的，通过实验观察，可以使理论知识具体化，使抽象知识形象化，给学生识记、理解、运用概念创造条件。在概念生成后，还要让学生强化和深化对概念的理解。这部分整体的思路是感知、概括、运用的过程。在本节课的教学中，器官这个概念是在鸡翅解剖观察的基础上，通过对人体中胃这个具体的实例分析得出的。系统这个概念，也是通过对人体中消化系统这个具体的实例分析得出的，在得出概念后，又通过设置情景，如“在人体剧烈运动的过程中，人体的哪些系统功能加强了？”还有“为什么饭后立即运动会消化不良？”让学生对所学概念进行具体的应用，即在新情景中解释具体问题，深化学生对概念的理解。这样，让学生从具体的、个别的现象中得出一般的概念与规律，再由这一般的规律去解释个别或特殊的现象，解决个别或特殊的问题。经过这样一种由特殊到一般，再由一般到特殊的反复过程，对概念的理解才能深入。
三、教学反思与提升
在经济全球化不断发展的今天，人们出于经济贸易、美学观赏、旅游观光、自然灾害、战争疾病、风俗习惯等目的，都可能有意无意的携带和引入外来物种，虽然在一定程度上对人们是有益的，比如说可以满足人们的物质需求的物种，但从另一方面来看，可能会对本地土著物种造成严重威胁，甚至影响到当地生态环境和生物的多样性。例如，尼泊尔从国外引进一个蜜蜂品种，原本是为了给当地经济带来希望，引来的却是灾难，这种蜜蜂不仅能适应当地的生态环境，而且与当地蜂种杂交，生出一种可怕的毒蜂，其造成的恶果很长时间难以消除。因此这就需要我们从哲学的视界来审视这些问题。
（一）生物入侵给我国带来的危害
首先，从生态环境来讲，生物入侵一词本身指的负面影响，外来生物不论是有意还是无意的引进，都或多或少的给本土的生态系统造成侵害，比如松材线虫、食人鲳、水葫芦等，这些生物适应能力极强，因为他们从一个生物链步入了另一个几乎没有天敌的生物链，经过一段时间的大量繁衍生息，给本土生态系统造成无法估量的危害。其次，从经济社会方面来讲，每年我国由于生物入侵带来的损失超过2000亿元人民币。比如椰心叶甲每年给海南带来的经济负担达1.5亿元，广东每年打捞水葫芦的费用就需要一亿多元人民币。最后，由于人们缺乏对外来物种的科学认识以及引入的盲目性，加之有些人在眼前局部利益的驱动下，不顾环境资源和景观生态以及生物多样性的可持续利用，违背自然法则，大量引进外来物种，从而导致入侵物种种类增加，严重危害了自然生态环境，打破了生态平衡。
（二）生物入侵的渠道
Lonsdale提出有关群落可侵入性的假设，所谓lonsdale可侵入模型是指用一个简单的数学模型来表述生态系统里外来种的数量，能简便的解释在某些群落或地域可发生的生物入侵。从可侵入性影响因素和入侵全过程来综合考虑，推理得出可入侵模型：E=IS，其中，E是指给定区域中外来种的数量；I指的是外来种引入的数量；S指的是外来种的存活率。I又可分为三种情况：第一种，有意引进。例如牛蛙、福寿螺、尼罗罗非鱼、短盖巨脂鲤、路斯塔野鲮等的有目的的引进，最后由于养殖管理不善或者由于地域因素的差异而导致价值降低，从而遭弃养沦为野生或者泛滥成灾。第二种，无意引入。在各国进行贸易期间，由于检查检疫等机制的不健全，导致一些外来物种随木材、花卉等进入他国领域内，比如松材线虫、美国白蛾、小家鼠、苍耳等，比较典型的要数美国白蛾和松材线虫。第三种，自然入侵。主要借助于大自然的力量从一个地域传入另一个地域，比如紫茎泽兰、薇甘菊、美洲斑潜蝇、麝鼠、屋顶鼠都属于自然入侵。
二、基于生物入侵引发的哲学反思
（一）从哲学的视角来分析
生物入侵这是指在理念思维和价值取向及伦理道德等哲学观念的范畴内来考察生物入侵所起的作用，人类的行为直接影响生物入侵的活动过程，也就表明人的价值观念与人生哲学直接或间接导致生物入侵。因此，防治生物入侵首先是防止和严禁外来物种引进，这就必须解决意识和理念问题，也就是哲学问题。所谓奥卡姆剃刀原则是指“如无必要，切勿增加实体”，人们盲目的引进外来物种以满足自身的需求，追逐自身利益的后果便是给生态系统增加了不必要的负担，最终不仅损害了生态系统，而且也限制了自身的发展。因此需要人们遵循“自然剃刀”的原则：如无必要，尽量不要对生态系统实施人为的干预。当然，自然剃刀原则并不指让人们永远不要干预自然界，当人类自身发展受到严重威胁时，我们有权利提出自己的生态性要求——人类的生存权，这样就给原则中蕴含的“必要的人为干预”作出相对确定的界定——为了确保人类成员生存权利而作出的人为的干预。该原则并不是要求人类回到没有生命保障的原始社会，而是要求人类在满足自身成员的生存权后尽可能自然地生活。人类中心论认为万事万物都是以人为中心，人是自然界的主体，人们肆意的破坏和践踏自然界，违背自然界规律过分的夸大人的主题的能动性。对于外界来说，人们的这些行为展现的更多的是消极的主体能动性，比如工业废气、燃烧秸秆等引发的大气污染、气候变暖、海洋污染、土地荒漠化、固体废物的污染等。世界上的自然资源和人文资源都为人们所利用，成为一种手段和方式，其价值判定在于是否有利于人的生存和发展。达尔文曾经说过：“检验一个人是否真正文明的标准，就是他扩展其同情或道德的程度。”尊重自然界的同时，自然界也会相应的尊重你。认识自然的一部分，不能凌驾于自然之上，更非自然的主人或主宰，必须尊重自然法则、服从自然规律。
（二）生物入侵与中庸之道
儒家提倡的中庸主要指德性生于天性而成于习惯，人们只有具备良好的道德、品行和习惯，才能达到一种至诚至善，一种天人合一的人生状态，实现自我教育、自我完善、自我约束、自我监督，避免过于不及，始终保持中庸之道。人们在与自然界和谐相处的过程中，遵循自然界的客观规律，为人类的生存和发展寻求一种合理的状态。而西方哲学中亚里士多德认为如果一个人能以不偏不倚、执两用中的态度来对待激情，这就是美德。他的中庸之道主要指他的政治学的见解，他既反对少数寡头的专制制度，也反对平民掌权的民主制度，他认为国家的政权应该由中产阶级掌握，因为这些人最容易“遵循合理的原则。”由奥卡姆剃刀原则所引申出来的“自然剃刀”所描述的如果没有必要切勿增加对自然界不必要的干预，也就是要警示人们在与自然界相处的过程中，遵循自然规律，把握适度原则，与自然和谐相处，坚持可持续的发展观。中庸之道所提倡的“天人合一”要求人们达到一种至诚至善的境界，换句话说也就是“唯天下至诚，为能尽其性。能尽其性则能尽人之性；能尽人之性，则能尽物之性；能尽物之性，则可以赞天地之化育；可以赞天地之化育，则可以与天地参矣”（《中庸》第二十二章）的境界。人们要想达到这种境界，须独善其身，自己管控自己的行为，做正确的事和正确的做事相结合，遵循自然界的规律，人们自觉地修善自身与自然界和谐相处，不能为了一己之私比如人类为了自身的利益盲目的引进外来生物，从而导致生态环境遭到破坏。
（三）生物入侵与自然无为
老子曾说过：“人法地，地法天，天法道，道法自然”（《老子》第25章），所谓道法自然就是提倡人与自然的和谐相处，回归自然本质，达到一种至上的精神境界。庄子也曾经说过：“天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。圣人者，原天地之美，而达万物之理。是故圣人无为，大圣不作，观于天地之谓也”，这里所说的无为指的是自然无为，人在与自然相处时，一方面要发挥一种自然的天性，促进自然不断演化；另一方面也要树立一种深层生态伦理主义的观念，走出人类中心主义的怪圈，从而走向生物中心主义和生态中心主义的实在观和价值观，在自然界中实现一种本我和自我的“理性无为”。这种自然无为直接体现了道法自然的整体主义思想。相反，生物入侵从道法自然这个层次来看，是一种人类中心主义的体现，人们为了自身的利益和价值，突破无为转向“有为”，刻意引进外来生物，打乱了本土的生态秩序，反而对人类本身、社会和自然界造成严重危害。这就需要人们树立深层生态观，用道法自然的思想约束自身。
三、结论
购物车(0)