生物科学研究的基本思路篇1
关键词:药学综合实验;基于药物研发思路;核心药物
生物医药行业被称为21世纪的支柱产业，我国目前正处于从医药生产大国向创新药物研发强国的关键转型时期［1］，因此迫切需要适应我国医药行业发展需要的髙素质创新型药学人才。而实验教学在药学人才培养过程中有不可替代的作用，是培养学生实验技能、科学思维与方法、创新意识与能力，全面推进素质教育最基本的教学形式和必要手段［2］。传统实验教学体系中，实验课程依附于各门理论课程而独立设课，学生难以系统地建立起药学实验技术体系的概念，不能适应医药事业发展对药学创新型人才培养的需要。药物研发是一个涉及药学各个学科的综合体系，借助于新药研发思路可以将药学各分支学科有机联系起来。首都医科大学药学院部级实验教学中心(以下简称中心)自成立以来，秉承以培养学生实践技能、创新能力为目标，针对药学学科发展趋势及社会对高素质创新药学人才的需要，对药学专业实验教学体系实施了创新性改革。中心以药物研发思路为线索，整合和优化药物合成、药物分析、药物制剂、药效学与安全性评价等多门学科实验内容，围绕核心药物研发实践过程，构建了全新的多学科交叉融合一体化专业药学综合实验教学新体系［3］。经过十余年的探索与实践，已独具特色，取得了显著的教学效果。
1基于药物研发思路的药学综合性实验特色
1.1引入药物研发链全过程
药物研发过程是一个涉及药学各学科的综合体系，中心基于药物研发思路，以核心药物研发过程为主线，将计算机辅助药物设计、药物合成、药物分离纯化、药物分析鉴定、载药脂质体纳米粒制备及药效学评价等实验内容有机融合起来，形成了核心药物贯穿实验全过程的综合性实验。以核心药物研发为主线的药学综合性实验，还原了科学实验过程的真实状况，有利于学生将各门专业课程所学的理论知识和相应的实验技术方法相互渗透、融合起来，建立起学科整体概念。让学生从药学一级学科的高度系统性掌握药学领域各实验的原理、方法、技能及其综合应用，从药学一级学科的高度学习、领略、理解药学各二级学科之间最本质的联系和内在规律［4］。
1.2引入科学研究全过程
基于药物研发思路，以核心药物研发为主线的药学综合实验，是以科学研究思路为线索、围绕药物研发的实践过程而构建，内容涵盖新药研发项目的主要核心研究内容。科学研究过程全面渗入本科实验教学中，使实验过程更加贴近真实的科学研究，学生在学习药物研发实验方法、技能的同时亲历科学探究的过程。因此实验课不再是理论课教学的验证与延伸，而成为提高学生实践能力、科研能力、创新能力的最佳手段。学生在药学综合实验课程中，全程独立完成从文献查阅、实验设计、实验操作、结果分析、数据整理、到撰写论文及论文答辩等科学研究基本过程，科学研究思维、能力得到全方位的训练和提高。
1.3引入以学生为主体的教学方法
传统的实验教学方法以验证灌输为主，教师对实验原理、实验步骤进行详细地讲解示范，学生处于被动接受的地位，阻碍了学生自主性的发挥和创新意识、创造能力的培养。以核心药物研发为主线的药学综合实验教学以学生为主体，教师对实验设计思路、方法合理性等问题只做启发式讲解;对实验现象的正确判断，实验结果的分析，教师只起引导作用，提高了学生提出问题、发现问题、解决问题的能力。实验过程中器皿的选择、清洗、试剂配制、仪器选择、调试等在传统实验课中由教师完成的工作，均由学生自己来完成。传统的照讲义做实验改变为主动探索实践过程，挖掘了学生的内在潜力，开拓了学生的创新思维。
1.4引入先进实验技术
随着科学技术的迅速发展，药学领域的仪器设备、测试手段不断更新，掌握先进的实验技术方法成为药学创新性人才的必备技能。基于药物研发思路而构建的药学综合实验，全面渗入了新药研发的现代实验技术方法。学生在实验中广泛接触操作大型精密、常用仪器设备，如核磁共振、质谱仪、HpLC、紫外分光光度计、红外光谱仪、纳米粒度仪、原子力显微镜、高速低温离心机、冷冻干燥机、生理二道仪、血小板凝集仪、鼠尾光照测痛仪等。让学生系统地建立起药学实验技术体系的概念，全面掌握药学研究相关的实验技能，形成了覆盖药物研发全过程的技术实践能力。
2基于药物研发思路的药学综合性实验教学内容
中心紧密围绕药学创新型人才的培养目标和要求，构建以核心药物小分子抗心血管疾病药物咔啉羧酸和阿司匹林药物研发为主线的实验教学模块。核心药物前沿与经典相结合，贯穿于整个实验教学过程中。
2.1以小分子抗心血管疾病药物为核心药物的实验教学模块
高校的科研成果是非常宝贵的潜在实验教学资源［5］。中心优选多肽及小分子药物北京市重点实验室的科研成果“抗心血管疾病小分子药物咔啉羧酸衍生物”，将其研发过程转化到实验教学中。咔啉羧酸衍生物具有很高的抗血栓活性及抗血小板聚集活性。中心以核心药物咔啉羧酸衍生物的药物研发过程为主线，将计算机辅助药物设计、药物合成、药物分离纯化、药物分析鉴定、载药脂质纳米粒制备及药效学评价等多门学科的实验内容有机融合起来，形成了核心药物贯穿药物研发全过程的综合性实验。其内容涉及新药研发链的全过程［6］，如计算机辅助药物设计实验:3D-QSaR预测先导化合物活性;药物合成实验:pictet-Spengler缩合，氨基保护，羧基保护，多肽合成;药物分离纯化实验:柱层析，大板薄层层析，HpLC纯度测定;药物分析鉴定实验:红外，紫外，核磁，质谱测定;载药脂质体纳米粒制备;药效学评价实验:咔啉羧酸衍生物抗血小板凝集活性测定，SD大鼠血管条舒张率测定，SD大鼠造栓模型建立及溶栓实验。学生从实验方法学的角度理解药物研发全过程，加强了学生对药物研发流程的综合性认识和框架性梳理，加深了学生对药学各学科在药物研发过程中所处地位及相互关系的体会［7］。
2.2以阿司匹林为模型药物的实验教学模块
阿司匹林是家喻户晓的百年经典药物。阿司匹林的诞生可以追溯到古希腊时期，当时发现柳树皮具有镇痛解热作用，随后提取出强效活性成分水杨酸，人工合成后迅速用于临床。但由于具有强烈的酸味和苦味，对胃肠道刺激极大，患者不愿服用。通过乙酰化修饰水杨酸合成高纯度的乙酰水杨酸，很快通过临床疗效测试［8］。1899年，正式投入生产，并取名为阿司匹林(aspirin)。阿司匹林的诞生经历了一个从天然植物中提取有效成分，分离纯化，得到先导化合物;再到先导化合物优化，经过药物试验，最终得到有效且安全新药的经典药物研发过程。中心设计了模型药物阿司匹林以实验原料传递的方式，将基础化学实验和专业药学实验课程中阿司匹林相关实验内容有机串联起来，形成跨学科交叉融合的药学综合实验。实验中，学生从药物研发的起点先导化合物修饰(阿司匹林合成)出发，经过纯化、质量分析、结构表征，最后进行药效学评价实验，完成了药物研发的一系列实验过程。让学生进一步了解药物研发的基本过程以及所学知识、技能在此过程中所处的地位，从而建立起立体的药物研发系统框架。
3基于药物研发思路的药学综合性实验教学效果
3.1建立药物研发过程的系统框架
在基于药物研发思路而构建的药学综合实验过程中，学生从药物研发的起点计算机辅助药物设计出发，经过药物合成、药物分离纯化、药物分析鉴定、载药脂质体纳米粒制备及药效学评价等一系列实验，系统地完成了药物研发的全过程。注重各学科在药物研发过程中的相互衔接和配合，从而建立起立体的药物研究系统构架，提高学生科研思维和科学实践能力。
3.2提升实践技能、创新能力
基于药物研发思路而构建的药学综合实验，还原了科学实验过程的真实状况，有利于学生多领域知识的融会贯通，培养学生系统的药物研发思维以及对实验技术的综合运用能力。在实验课程中每位学生独自完成全套实验，学生实践技能得到充分的系统训练和提高。药学综合实验还广泛涉及基础实验课程中的基本实验技能，而且不再是“照方抓药”地完成。如反应终点的判断，柱层析洗脱剂及tCL展开剂的溶剂配比等，均要由学生自己根据合成产物性质来摸索，从而开拓学生的实践能力，分析问题，解决问题的能力。基于药物研发思路的药学综合实验是研究式的探索过程，能够满足学生科学探索和创新的欲望。学生个性得到充分发挥，潜能得到充分挖掘，实践技能和创新能力得到提升。
3.3激发科学探索精神
在基于药物研发思路而构建的药学综合实验过程中，学生独立承担复杂的实验流程，每个实验内容都是对下一个实验内容的保障，因此会规范严谨，一丝不苟，尽力保质保量地完成，有助于激发学生的学习热情和科学探索兴趣。随着实验过程的新结果不断出现，学生的学习兴趣不断浓厚，求知欲不断提升和好奇心不断强化而激活学生的创新意识［9］。实验教学中大幅度增加现代科学仪器操作，学生有极大的兴趣，并极富成就感。构建基于新药研发思路，内容涵盖核心药物新药研发全过程的综合性实验，将实践技能、创新能力培养贯穿于整个实验过程中，在实验教学中取得显著的教学效果，学生的实践技能、创新能力得到社会的广泛认可。今后仍需不断探索与实践，调整优化实验教学内容，以培养具有真才实学的创新药学人才。
参考文献
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生物科学研究的基本思路篇2
【摘要】 论述中药现代化的三个阶段和目标，提出应注重单味药的基础研究，建立单味药化学成分库，采用生物计算机的算法概念以及生物信息学理论进行复方拟合，辅之以二重复杂体系中的相关性研究方法，探讨方剂的内在必然联系。中药现代化是一项复杂、系统和艰巨的系统工程，建议全社会应整合研发资源，多学科联合、集体攻关，才能重点突破，循序渐进，不断提升中药研究水平。
【关键词】 中药现代化发展阶段生物计算机生物信息学中药开发思路
中药现代化是现代中药研究和发展的唯一出路，中药方剂现代化则是中药现代化的标志。笔者根据中医药发展历程和现有研究成果，结合现代科学技术尤其是生物计算机技术、化学生物学等新兴交叉学科的发展、应用情况，论述了中药现代化的3个进程、目标、内容及中药研究的思路，与同道商榷。
1 中药现代化的历史进程
中药现代化经历了碰撞、融合和创立3个历史进程。一百多年前，西方人用分析解剖寻找物质本原的思维方式，从天然物质中提取、分离、研究化学单体物质，并从中筛选出生理活性强，毒性小的化学药，从而奠定了近代医药学（西医药学）的物质基础及理论体系。西医药学从结构与疗效之间的关系说明药理作用，通过药物动力学和药代动力学说明药物作用和代谢的量效和时效关系。西医药学不仅物质基础清楚而且作用靶位和机理也十分明晰。中医药学始于远古的神农尝百草，经过几千年反复总结、概括，在几百年前就归纳、演绎形成了一套完整的理论体系。随着现代西医药学在我国的出现及发展，就不可避免地形成了两种理论体系、两种思维方式、现代与古代的矛盾与碰撞。这种矛盾相互对立而又统一。这就是中药现代化的第一个历史进程——中、西医药的碰撞期。经过中、西碰撞“切磋”，中西医药学理论体系、逻辑思维方式、各自优势的互补性被认识而逐渐互相渗透、学习、吸收、消化。比如，传统中药中用温热寒凉升降沉浮来说明其基本作用。现代研究认为［1］，温热升浮者兴奋，寒凉沉降者抑制，这与西医药学中的药物基本作用高度一致。但是，中西医药两者的对立也是十分突出的。民国时期国民党政府就提出过“废止旧医案”。如果中医药理论，不能与时俱进，不适应现代思维方式，“废医存药”或“废理论存经验”的声音还会再响［2］。中西医药学都是关于疾病发生、消长、治疗和预防的科学。研究对象和内容高度一致。因此，两种科学体系指导下的最终行为结果是殊途同归。近年来，用现代科学技术、方法、思想来研究中医药理论已取得可喜的成果。如通过单味中药降气作用的研究发现［3］，其有效组分能促进肺泡表面活性物质的形成，提高了肺脏由表而内的肃降功能——载氧能力（降气）。肺腑宣发功能的现代解释就是由内而外地排出co2、水分及能量。通过深入有效的药理研究,对揭示中医药的现代科学内涵有一定的积极作用。反过来，中医药的作用机理揭示对提高西医药的系统治疗思维也有积极作用。如从麻杏仁石甘汤作用机理的揭示：抗“应激”——皮质激素样作用，肾上腺能的缩血管作用，卟啉类提高血氧结合率，加钙提高各种生理活性功能等等。
以国务院办公厅转发科技部等8部委制定的《中药现代化发展纲要》——我国第一部中药现代化发展的纲领性文件为标志，中药现代化的进程进入中医药与现代科学技术特别是西医药学的有机融合期。这就是中药现代化的第二个进程，即包括西医药学在内的现代科学技术特别是基因时代科学技术结合传统中医药理论的两个基本清楚（物质基础、作用机理）的消化、融合、创新研究期，这是一个关键时期。通过比较研究当代西医学的方法和机理，结合中医药理论，用先进的工业化的剂型取代传统的个体式的中药汤剂给药形式，中药制剂在有效组分投料时的定量控制（诸如hplc定量、指纹图谱近似度的分析等），也可初步实现两个基本清楚的现代中药，是融合期的近期目标。用全息论、系统论的观点，借助生物计算机技术、生物信息学等多学科的方法，拆分出有效组分及相互作用机理，用现代科学技术说明传统医药学理论的物质基础、作用机理，从模板到规模化，以及思路、方法与目标之间的不断调整、修正，使中药真正进入国际主流市场，是融合期的长期任务。
第三个进程则为现代中医药学的建立、发展期。通过融合期的不断积累、不断创新，形成了在二重复杂系统论基础上的现代中医药学雏形。现代中医药学是以生物计算机技术为核心，以三维矛盾体系为骨架的科学。是一门以易经学理论为指导，进行数、象、理、占、修的全面健康的科学。数象理占是易学的基本内容,修是基于占而集养生、预防和治疗为一体的健康行为。这种涵盖社会学、心理学的医学，可医治因躁狂和抑郁为特征的、西方（近代）医学无力医治的社会性精神病、恐怖性精神障碍等社会疾患，开创人类健康科学的新纪元。
2 中药现代化的研究成果为传统中医药理论赋予了新的科学内涵
通过用现代的价值观比较中西医药学的理论体系、客观性及可重复性来判别其科学性，这种判别在中国传统医学上也发生过激烈的争论［4］。
2.1 在理论体系方面，西医药学主要以对立统一的理论体系，这种理论体系是建立在单一矛盾或主要支配地位的矛盾关系学说上的，通过主要矛盾的主要方面来判断疾病与治疗的发展趋势；而中医药学则以对立统一基础上的阴阳五行学说或者说以三维矛盾关系来判断疾病与治疗的发展趋势。作为中医药学的理论体系，是一种多重矛盾复杂系统的矛盾运动规律，这一点可随着群子统计力学在此方面的深入研究而获得映证［5］。没有中医药理论的现代化，并非中药现代化［6］。
2.2 在逻辑思维方式方面，西医药学（严格讲是近代医学）主要以分析、解剖的外延思维方式，直观易懂；中医药学主要是以归纳、总结的内含方式。这种内含型的逻辑思维方式难懂，不易理解。这是对复杂体系研究的最直接的方法，通过统计分析，找到主要因素、必然联系，再建立明确的函数依存关系。随着中药现代化的推进，两种逻辑思维方式会逐渐互补、融合、统一。
2.3 臟象概念及关系的不同，这是中医药现代化最为困难的课题，西方医学臟象体系是建立在完整的解剖和细胞学说等科学体系比较成熟的时期，而中医药学臟象学说则建立在解剖关系还不成熟的时代。比如，中医的肾，包括了西医中的肾脏、生殖系、免疫、泌尿、内分泌等；中医脾包括了西医中的脾和胰等。
2.4 中、西医药学研究对象的数学模型是不同的。西医药学的研究对象是确定性数量关系，如同几何中的特殊图形，而在中医药学中研究对象是不确定性数量关系，如同几何中的一般图形。解一般图形要比解特殊图形难得多。要求得一般图形的真解，就要去求一般图形的区间积分，就要知道其封闭函数。也就是说，中药研究要走生物信息学的系统研究之路，综合运用生物计算机、生物信息学、化学生物学等基因时代的新兴学科理论成为中药现代化的必然选择。
由不确定到确定,从偶然到必然,从特殊到一般,这是科学发展的普遍规律。中医药科学的发展也不例外。
3 中药现代化的目标、内容与方法
中药现代化的目标是研究作用物质清楚、目标明确和机理清楚的新中药复方制剂；研究中药复方的组方规律、理论，并把传统理论赋予现代科学内涵，奠定中药学理论与方法学基础，建立现代中医药学，研发出能进入国际主流市场的现代中药［7-10］，确立中医药的国际地位。
方剂是一个复杂体系，人体也是一个复杂体系，面对这么一个双重复杂的体系，符合科学发展规律的基本研究思路是：从不确定性的数学模型到确定性的数学模型（横向），从简单到复杂直到精确螺旋上升（纵向）。通常采用拆分或相关性统计法，或用组分配伍法等方法研究从不确定性到确定性的研究对象。对复杂体系的研究，最致命的缺陷是“以偏概全”，关键是如何“统览全局、抓住主要矛盾，去伪存真、去粗取精”。随着生物信息学和化学生物学的发展，中药复方研究中的这个问题被迎刃而解，不仅能从中药复方研究的组分“信息海洋”中解放出来，而且还能从基因组学、蛋白质组学的层次发现亚细胞器水平的生物大分子有效组分，并且不会遗漏微量组分。未来基于计算机模糊识别分析、组装技术的研究手段，可以智能管理、分析单味药中新发现组分或炮制、配伍、制备或体内过程中的新生组分，使中药复方研究质量的螺旋式提高成为可能。
中药复方研究［11-18］通常以经临床验证疗效确切的经典验方及传统工艺为起点，用传统途径给药（汤、丸、散等），应用现代研究方法和手段，进行全方位的临床观察（所有生命特征及病理变化），特别要观察该药的直接作用、调节作用、全身作用和局部作用；对免疫、激素水平、血流变及血气分析、微循环等因素进行先进、可靠的临床检验。应用已有研究成果，对有效组分进行基本的判断，制订全面而详细的有效组分的提取方案和药理作用研究的动物模型，进行药理研究;建立具有智能模糊识别、管理、分析和数据挖掘功能的单味药化学成分库，对经过系统折分的药理分析（用均匀或正交法设计的实验）而筛选出的有效组分建立方剂有效组分（簇或部位），再应用组分配伍的方法进行疗效复原研究。积极创造条件开展中药有效组分指针性成分的药动学、药代学研究、以及血清和尿中有效组分及代谢产物的研究（并反推有效组成），用放射示踪或其他手段进行作用靶位和机理的研究［19-21］。
为了评价多种药物对疾病不同环节的综合作用，王智民［22］等人提出了用“水闸门”评价法，认为对中药复方的药效观察指标应坚持整体性和独特性作用的统一，如抑菌、抗炎、抗氧化作用等对循环系统、内分泌、神经系统、呼吸系统、运动系统、免疫系统等的影响、对平滑肌等的广泛而全面的直接或调节作用等。两种医学体系——中医和西医、一个研究对象——患病的人体,应该有相同的诊疗判断标准［23］，故建立具有中医特色的、世界公认的、客观的临床疗效及实验药理评价体系具有划时代意义。
4 整合有效资源，不断提高中药研究水平
4．1 从生物信息学的技术高度和方法来研究并建立单味药（单方）化学成分库和复方有效组分库，组织跨学科队伍联合攻关，提高中药研发的起点和质量［24］。
借助计算机、数学、物理、化学等多种技术研究中药的设想,是一条既快又省的科研思路,可避免不必要的低水平重复,从而提高中药复方的研究水平。目前关键在于有关学科之间的协作，并加速培养一批在数学、物理、信息科学、计算机科学、中医药学以及分子生物学方面均有造诣的跨学科人才，组建一支队伍进行联合攻关［25］。对中药复方的研究，既要善于将传统中医理论与当代最新科技手段结合，又要坚持理论与实践的密切结合，才能找到新的突破口。
近年来，组分配合理论是研究的一个热点。笔者认为，在研究中要避免“丢西瓜捡芝麻”。例如，众所周知，麻黄的主要有效成分是麻黄碱，如果忽略了另外一种成分——麻黄卟啉铜钠，就会误导对麻黄中真正的有效成分的判断。因为金属卟啉,尤其是血红素中的卟啉fe(ⅱ),是广泛存在于生物体内的一种载氧体，这种载氧体是比麻黄碱扩张血管更有意义的生理活性物质［25，26］。由于对单味药材及方剂的认识是渐进性的，决定了中药研究的渐进性，因此，建立开放式的、累积性的智能成分数据库是非常有必要的。
4.2 循序渐进、不断提高是中药研发的科学思路
由于中药复方的复杂性，加上中医证的模型研究尚未取得突破性进展，上述方法不可能适用于所有的中药复方，必须开发一种适用的模式，膜分离、大孔吸附树脂、逆流萃取技术、超滤、超临界萃取等新技术的应用，较大程度上减少了服用量，且能分阶段做到组分基本清楚，机理基本明白。现阶段重点目标是工艺可行、质量可控，临床安全、疗效稳定、可靠；研究思路是利用中医几千年实践的基础，用公认、客观、合理的临床指标，用dme和循证医学的方法设计临床“筛选”方案，从临床出发，从生物效应找“活性”物质，从活性再研究合适的“精制”工艺。在当前科学技术条件下，适度控制中药新药的研发，重点放在临床疗效和安全性的确凿证据方面，尤其是疗效方面要从国际层面达成共识，逐步达到2个基本清楚，具有里程碑的意义［27-29］。
5 结论
紧紧抓住中药现代化的历史机遇和挑战，集中力量对“经过临床验证筛选”的经典方进行系统（筛选）研究，从单味药的全成分研究（全部生物活性物质信息），到中药复方为核心的整体有效成组学与生物效应间的相关性及相互作用研究，通过系统、科学的拆分分析，研究方剂中的主要活性组分、作用机理和相互配伍的机理，在此基础上建立一些模板、智能化数据库及中药信息技术处理平台，并根据实际情况不断进行调整和修订，以提高中药研究的质量和效率。
组织数学、物理、信息科学、计算机科学、中医药学以及生物学基因组学、蛋白组学、现代医药学方面专家组成《中药现代化示范工程》集成项目攻关组，制订相应的质量保证体系的系列指导原则，如《单味及复方有效成分（簇）库、有效组分化学及生物效应相互作用的中药现代化研究指导原则》、《工艺学的中药现代化研究指导原则》、《单味药及复方药理的中药现代化研究指导原则》、《药材及复方中药质量控制的中药现代化研究指导原则》；合理配置资源及成果的所有权、共享权等措施，建立复方中药的产业化示范基地，充分利用人力、财力等研发资源保证工程质量和效率，由临床有效、质量稳定深入到物质基础和作用机理，直至终极目标，不断进行“优效性”评估，分步实施，加速实现中药现代化。
本文承蒙林华庆教授热忱指导、斧正，特此致谢！
【参考文献】
生物科学研究的基本思路篇3
关键词：中药学现代化学科交叉教学改革
中图分类号：G642文献标识码：aDoi：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.003
中药学是研究中药基本理论和应用的一门学科，是中医药各专业的基础学科之一。在本科及研究生教学中，课程多通过中药基本理论结合中药物的性能、功效、临床应用等知识进行编排，课本则来源于古代中药学理论知识的系统整理。作为中华文明几千年来经验积累的成果，中药学具有自己独特的理论体系和研究方法，然而，在工业现代化和标准国际化的冲击下，中药学已经逐渐走向与世界接轨、与现代科技接轨的发展道路。因此，随着中药研究领域新方法、新手段、新技术、新成果的出现，中药学课程的教学也应该与时俱进、承古纳今，对教学方式进行改革探索，把现代科技成果与课本内容有机结合，培养学生有效传承传统文化精髓的同时具备现代研究思路，通过中药学的理论学习与实践操作，重点培养其中药鉴定、中药炮制、中药制备、质量控制评价等基本能力，从而顺应当代中药学应用和研发相关工作的要求。
根据本课程的教学目的，我们可以通过以下几个方面改善中药学的教学模式：
1根据传统概念寻找现代科学术语进行关联，形成连贯的思维习惯
中药学的理论知识系统与古代中医学相辅相成，在中国本土形成了自己独特的理论体系，在这个体系中，对于病理状态、病症分型及相应的药物运用都有自己的称谓和体系。大家所熟知的传统概念有“五脏六腑”等，可以通过生活常识较易理解其表意，而如“缓急”、“御瘴”等中医药术语词汇则与当代医药称谓相去甚远，甚至有些词汇或理论很难找到现代医学支持。因此，需要教师尽量使用现代医药术语进行变通解释。通过这种方法，既能够使学生正确理解中药学知识点，又能够使其在学习过程中自觉养成现代医药学习思路。
2根据理解需要寻找学科交叉整合知识网络，形成理解性记忆习惯
随着中药研究手段的丰富和完善，中药现代化使中药学科与越来越多的自然科学分支形成了紧密相连的知识网络，他们为中药学的理论与实践提供了科学解释与技术支持。如：药物化学、天然药物化学为中药学阐明了有效成分发挥作用的物质基础，药理学、毒理学和分子生物学则阐明了中药的作用机制并为中药学提供进一步研发的筛选手段，分析化学则为中药学的鉴定与质量标准的制定奠定其理论依据并提供实验手段。因此，借助这些相关学科的知识背景可以使学生进一步理解性学习中药学，同时形成一个有机的知识体系网络，使传统认识与现代认识相结合有助于学生对知识的运用。比如，讲到药用草乌的作用，其既具有镇痛活性又具有抗心律失常活性，我们可以通过阐明其不同药效成分的药理学作用进行解释：草乌所含的高乌甲素草乌甲素成分有无成瘾性镇痛作用，而其抗心律失常和抗纤颤功效则来源于关附甲素成分[1]。由此，可以通过天然药物化学了解某味中药的化合物构成，再运用药物化学的构效关系理解性记忆各类化合物的药理活性，甚至可以进一步结合药理学模型和活性筛选体系对有效成分进一步探讨，最终对此类中药形成系统的认识，久而久之养成现代化的中药研究思路。通过这种方法，既能够深化理解记忆，又能够增加学习兴趣，同时使学生养成整体思维的方式，能够取得较好的教学效果。
3引入新成果拓宽学术视野增加兴趣，提高实验效率诠释科学内涵
除了教授基础的理论知识之外，培养学生的科研思路在研究生教学当中显得更加重要。中药学发展至今，其科学研究一方面以通过现代科学阐述其古意成果为目标，另一方面则拟通过新兴科技手段探索未知领域，从而推进学科的进一步发展。因此，在常规教学中加入新技术、新方法、新成果对拓宽学生的学术视野、增加学习兴趣起到意想不到的作用。同时，引入新的实验方法和学科技术则将为提高实验效率奠定基础。例如，利用能够与靶蛋白质发生特异性相互作用的化学小分子来筛选中药有效成分、发现靶蛋白质的化学蛋白质组学为中药现代化研究提供了新的思路[2]，将有助于从分子水平上深刻揭示中药的科学内涵，指导中药新药研发；而提高中药化学成分的提取、分离和检测效率的实验手段有：气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳等，已经广泛地应用于中药物质基础（化学成分）分离分析与质量控制，解决了中药研究中的许多实际问题[3]。
中药学是一门博大精深的学科，在具有中华文明特色的知识体系上凝聚了千百年来医药科学知识的实践成果。学习这个复杂体系不仅需要教师对中药传统理论深入掌握，又需要融会贯通、借助现代化的新的科学理论和技术手段传授知识。通过多种技术辅助、多角度切入、多学科交叉渗透，才能够全面、系统、正确地使学生较好的掌握中药学的知识。
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生物科学研究的基本思路篇4
关键词：海洋药物学教育特色课程
现代海洋药物研究从20世纪40年代开始，经过大半个世纪的发展，已取得了非常显著的成就，凸显出快速发展的趋势。我国现代海洋药物研究虽然起步较晚，但经过数十年的发展也取得了令人瞩目的成就，特别是近些年来在“利用海洋、发展海洋”的发展趋势下，国内涉海相关医药研究机构和高等院校相继成立了以利用海洋药用资源，开发海洋药物为目的的实验室、研发中心和科研基地，吸引并培养了一大批从事海洋药物研究和教学的药学专业人才。经过不断的发展完善，海洋药物研究日趋成熟，已成为具有巨大潜力的药学新型学科分支。
随着海洋药物深入研究和海洋药物学科的发展，已有很多院校的药学专业开设的课程中涉及了海洋药物学相关的内容。涉海院校如中国海洋大学、上海海洋大学、浙江海洋学院等因地制宜的开设了《海洋药物学》等相关本科生及研究生课程，并结合各自的研究方向和特点，逐步形成了《海洋药物学》特色课程。海洋药物学作为新兴学科的特色课程，最终目的是培养海洋药物相关专业学生对海洋药物学的兴趣，增强学生开发海洋新药的意识，启发学生拓宽海洋药物研究新思路，提高学生将化学学科、药学学科、海洋生物科学学科等理论知识和实践技能综合应用于进行海洋药学方向的实际工作能力，掌握海洋生物资源利用、熟悉海洋来源的功能性产品的开发。然而目前国内对于海洋药物学的内涵还未有系统全面的介绍，对海洋药物学的范畴、对象以及基本思路还未理清。
海洋药物作为一种新兴的学科，它涉及的内容非常广泛，要想把海洋药物列为本科生学习的一门课程，并且要求学生在一定的时间内熟悉有关海洋药物的基础知识，老师在教课时就要重点突出、详略得当并体现我国海洋药物研究的内涵和特色。现在我国还比较缺乏用于本科学生学习的海洋药物方面的书籍，现有的论著主要是易杨华和焦炳华2006年编著出版的《现代海洋药物学》，易杨华2004年主编出版的《海洋药物导论》等。《海洋药物导论》和《现代海洋药物学》的内容编排较为合理地体现了海洋药物课程的内涵，
全面系统地介绍了海洋药物研究的最新进展、研究方法及成就，可为学生学习提供参考，但不适合单独作为教材使用；张朝晖主编的《海洋药物研究与开发》能提供按照中医药思路研究开发传统海洋中药的内容，因此也可选用部分作为教材使用，能够体现中医药的优势。随着海洋药物研究成果的积累和专著的出版，近几年也编写出版了比较适于本科教学用的《海洋药物学》教材。我们要选择合适的能够展现出课程内在含义的教材，如果暂时没有合适的教材，教师就要根据各自学科、专业的课程特点选择符合要求的论著传授学生相关知识。
合理的课程内容设置是达成良好教学效果的关键，为更好地开展海洋药物教学，体现海洋药物学的课程特色，现就课程内容安排提出以下几点建议：
一、传统海洋中药极具中国特色
传统中医中药具有鲜明的中国特色，海洋中药是祖国中药宝库中的重要组成部分，对传统海洋中药的研发和产业化是国家海洋经济的重要增长点之一。我国海洋药用资源丰富，有关乌贼、昆布、麒麟菜、海马、海龙等海洋植物和动物药的记载已有几千年的历史。因此，开展现代海洋中药研究具有非常重要的意义。2010年《中华海洋本草》的出版标志着我国海洋药物学进入成熟阶段，《中华海洋本草》主要阐述了海洋药物的作用、发展历程，真实地描绘出目前海洋药用资源的情况，能够为海洋药物的相关研究及开发提供有利的科研资料，这本书是同一领域内第一部较为完整、科学、有价值的大型书籍。《中华海洋本草》收录海洋药物613味，涉及药用生物及具有潜在药用开发价值的物种1479种，另有矿物15种。因此，要适当安排讲授海洋本草的内容，讲解传统中药典籍中记载的海洋中药，如何利用现代天然药物化学和生物学的技术确定海洋中药的有效成分和毒性成分。突出海洋中药复方的特点和优势，海洋中药及其复方历经2000余年的临床应用，已证明其构成的合理性、科学性和实用性。中药及其复方效应物质基础的研究对阐明复方有效成分及其作用原理，赋予传统医药以现代科学内涵，具有重要意义。还要强调中医理论指导下的海洋中药和保健品的研制和开发思路，实现对我国传统海洋中药及其文化的继承和发扬。
二、海洋天然产物是现代海洋药物研究的重要内容
海洋天然产物研究是现代海洋药物研究的基础，我国对海洋天然产物的研究走在世界前列，每年都有许多具有新颖结构的海洋天然产物被发现。因此，对海洋天然产物相关内容的涉及是海洋药物学的重点内容，在海洋药物学课程内容的具体编排上应侧重于包括海洋动物、海洋植物和海洋微生物等各种来源的天然产物化学结构类型，比较不同来源海洋生物中结构类型的差异，以及可能成为药物的化合物（先导化合物）的化学结构特征或有效成分、相应成分的药理活性、生物来源和与这些活性成分相关的各种研究方法。同时结合海洋生物药物的特点，着重讲解海洋生物毒素的应用、海洋微生物的代谢特征及其代谢产物、重要的海洋生态系统中海洋红树林生态系统及珊瑚礁生态系统中次级代谢产物等知识点，从化学生态学的角度改变孤立研究某种特定海洋生物的模式，从生态学的宏观视角探索海洋活性天然产物作用机制的本质。把生物对环境的适应性，生物与生物之间捕食、竞争等关系考虑在内，运用海洋化学生态学的研究方法和思路，进行海洋天然产物的海洋药物的探索。讲授教学法是海洋药物学教学中最主要的教学方法。海洋药物学的基本理论和研究方法以及海洋生物毒素的结构特征和药理药效作用等海洋药物学的理论性、基础性的内容以讲授法教学为主，特别是课程的初始章节采用讲授法是最恰当的。案例教学法基本贯穿于海洋药物学教学的全过程。对先导化合物的发现背景、分离纯化方法、药理药效和药物制剂等具体内容通过案例教学法展开，将海洋药物理论知识溶于具体的实例，逐步识别关于化合物、药理作用和制剂的中心问题，在案例教学法中要遵循“启发式教学”的指导思想，这对增强学生的实践意识和学习能力有直接作用。
三、海洋药物发展的新技术新思路
多学科的交叉也是海洋药物学的特色之一，在向学生介绍海洋药物发展的新技术新思路时也要充分体现了海洋药物学的多学科交叉融合的重要意义。海洋药物研究的最大瓶颈是药源问题，海洋生物相对陆地生物来说难以大量采集和获得，天然产物微量存在、结构复杂，因此有必要向学生介绍海洋生物资源的特点，如何解决药源等问题。在讲解探索各种解决方案和途径的时候，可以穿插现代海洋药物研究的新思路和新技术，探讨海洋药物开发的趋势。通过各种先进技术如深潜技术、高通量筛选技术的介绍，扩展学生开阔视野，启发学生的思考。从海洋生物特别是极地、深海等特殊生境海洋生物中寻找活性化合物依然是海洋药物未来发展的重点内容。另外微生物资源将成为海洋药物研究开发的热点，海洋微生物种类丰富多样，从海洋微生物中分离出的化合物结构新颖，具有显著的生物活性，利用基因工程克隆转导表达药源基因，利用微生物工程和发酵工程技术对药源微生物进行大规模发酵和在基因水平上调控代谢等是促进药物先导化合物，、提高产量，解决药源问题很有前景的途径，是开发海洋药物，产生经济和社会效益的关键。
海洋药物学的发展突飞猛进，且涉及到多学科交叉的内容，在有限的课时内，很难一一讲解，所以我认为海洋药物学作为新兴课程，讲授的过程中主要是起到提纲挈领的作用，把最具特色和最前沿的内容呈现给大家，提高学生的兴趣，启发学生的思维，并配合网络资源和数据库，使学生在初步了解海洋药物学概念的同时，根据不同兴趣点继续学习海洋药物学相关知识，为我国海洋药物发展提供储备力量。
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生物科学研究的基本思路篇5
[关键词]方剂学;网络药理学;网络生物学;中药配伍理论;方剂功效物质组;中药现代化
[收稿日期]2014-12-12
[基金项目]国家重点基础研究发展计划（973）项目（2012CB5184）
[通信作者]*范骁辉，博士，教授，博士生导师，tel：（0571）88208596，e-mail：fanxh
networkformulaology：anewstrategyformodernresearchof
traditionalChinesemedicineformulae
FanXiao-hui1*，CHenGYi-yu1，ZHanGBo-li2
（1.DepartmentofChinesemedicineScience&engineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China;
2.tianjinStateKeyLaboratoryofmodernChinesemedicine，tianjinUniversityoftraditionalChinesemedicine，tianjin300193，China）
[abstract]thispaperbrieflyanalyzedanddiscussedthecurrentstatusandmajorscientificchallengesoftraditionalChinesemedicine（tCm）formulaologyresearch.topromoteformulaologyresearch，anewstrategyandcorrespondingtechnology，networkformulaology，wereproposedtorevealthecomplexinteractionbetweenfunctionalchemomeandbiologicalresponsesnetwork.theresearchframeworkanddirectionsofnetworkformulaologywerealsosummarizedandprospected.
[Keywords]formulaology;networkpharmacology;networkbiology;compatibilitylawoftCm;functionalchemomeoftCmformulae;tCmmodernization
doi：10.4268/cjcmm20150101
方剂是凝聚着中医原创思维精萃的临床治疗复方药物，也是历经千百年发展形成的医药宝藏。自《五十二病方》和《黄帝内经》始，各类文献所记载的方剂总数达40万余首[1]，已成为我国防治复杂性疾病的重大战略资源。长期的临床实践与深入的科学研究使人们认识到，方剂通过多种药效物质协同互济，融拮抗、补充、整合、调节等多种功效而起到治疗作用[2-3]，研究表明方剂的疗效取决于其功效物质组与机体生物调控网络间复杂的网状交互作用。因此，方剂学领域当今的重大科技问题是：如何高效率地从浩如烟海的文献中开发中医药宝藏，使用高技术工具挖掘知识源泉;如何将巨大的祖国医药资源转化为临床医疗优势，构建源自于方剂的新药创制技术体系;如何通过“病证结合、方证对应、理法方药一致”途径，运用现代科技手段阐明中药方剂配伍理论;如何研究揭示方剂化学成分网络与机体生物分子调控网络间的网格关系，诠释中医原创思维的科学内涵，建立创新中药的发现方法与设计理论。
网络生物学（networkbiology）[4]、网络药理学（networkpharmacology）[5]以及大数据科学（bigdatascience）[6]的快速发展为解决上述科技难题提供了新技术和新方法。笔者认为，应当运用创新理念审视方剂学领域问题，聚焦于辨识功效物质与其生物效应相关性，见图1，以宏观整体把握与微观具体辨析相结合策略，采用网络科学、整合生物学、大数据科学及知识库等新方法对方剂功效物质、生物效应及其作用机制开展网格化、集群化、系统化的整合研究，力求在方剂学继承与创新研究2方面取得整体进展。
图1方剂功效物质组与机体生物网络间复杂的网状关系示意图
Fig.1thecomplexinteractionbetweenfunctionalchemomeandbiologicalresponsesnetwork
据此，本文在简要论述方剂学发展现状及瓶颈问题的基础上，提出网络方剂学（networkformulaology）理念及研究策略，并展望了其发展前景。
1方剂学研究现状及瓶颈问题简述
粗略地看，方剂学研究方向可分为两大类：方剂现代基础研究和源自方剂的创新药物研究。前者试图研究揭示方剂功效物质及其作用机制，诠释方剂配伍理论的科学内涵;后者侧重于从方剂知识出发，创制中药新药。近半个世纪以来，随着药物分析学、现代药理学、分子生物学、数据挖掘等大量现代科学技术的引入，方剂学在这两大类研究中均取得了一定进展，已逐渐形成了古籍文献分析、临床经验总结、实验方剂学研究等若干各有侧重的释理性研究方法[7]。
1.1方剂知识整理与发掘研究方剂知识的整理与发掘是当前方剂学研究的重要领域。除了常规的古籍文献中药性、归经等统计与分类，文本挖掘、古文语义识别、知识发现（knowledgediscoveryindatabase，KDD）等人工智能技术也被陆续引入到本领域的研究中，用于药味频次排序、高频药对发现和组方优化等。这些新技术可快速分析大量方剂数据，并挖掘出被传统统计分析方法所忽略的用药规律。方剂间的相互关系研究尚不多见，有必要从经典古籍数据出发，构建方剂知识库，开展相关研究。
1.2方剂化学物质基础研究近年来，方剂化学物质基础研究取得了较大进展，一大批方剂的化学物质基础得到了剖析。相关研究模式主要有两大类：一是以分离纯化结合波谱解析为主要技术手段。这类方法能够对微量成分进行富集，鉴定结果准确性高，但耗时费力，而且需要针对不同的方剂样品探索不同的分离纯化流程。另一类研究主要依靠联用分析技术，尤其是液质联用对方剂提取物进行色谱分离后依靠多级或高分辨质谱数据进行结构推断。这种研究模式具有所需样品量小、实验周期短、成本低等优势，但存在推断结果准确性依赖人工经验等问题。总体而言，相关研究存在“方剂味”不浓的问题。许多研究者更注重新化合物发现或微量成分分析，而对组方前后的成分变化关注不多，尤其缺乏对方剂化学成分间相互作用的研究，为进一步开展方剂功效物质发现及配伍规律研究带来了困难。
1.3方剂功效物质基础研究发现功效物质基础研究是阐明方剂作用机制、制定质控指标及标准的前提。活性追踪法、活性筛选和活性物质快速辨识是当前方剂功效物质发现的主要研究策略和方法。研究人员采用这些策略从方剂中发现了大量活性成分。前2种研究策略大多与系统分离相结合，虽然相对全面，但存在周期长、成本高的缺点。活性物质快速辨识法筛选效率远高于前述2种传统方法，近年得到了研究人员的广泛关注，已发展出细胞膜色谱、亲和超滤、磁珠吸附、在线流动注射等多种手段。但这些研究策略大多以某一体外活性或药效为指标，脱离了中医“方证”的概念，未能从整体上反映方剂的功效，难以阐明方剂化学组成与中医证候之间的相关性[8-9]。
1.4方剂配伍规律研究方剂配伍规律研究是近年方剂学的研究热点。早期配伍规律研究侧重文献挖掘与理论探讨，但越来越多的研究人员致力于通过拆方、组分敲入敲除等实验手段诠释“君臣佐使”、“七情合和”等配伍规律的科学内涵。其中，拆方研究是当前最为常见的研究策略，具体方法包括全方拆方、药对拆方、撤药拆方以及基于实验设计法的拆方等。但相关研究大多遵循还原论的思路，与方剂的系统性、整体性理论呼应不足[10-12]。
1.5病证结合研究“法随证立、方从法出”。证是方剂学研究的核心概念。然而中医症候高度依赖医生的主观经验，标准化难度高，为方剂现代研究带来了困难。病证结合被认为是方剂学研究的潜在突破口。目前，相关研究主要涉及证的病理形态学及生物学基础、证的动物实验模型制备等，尚待深入。如能构建病证网络，将证与机体生物网络相融合，有望诠释方剂化学组成与其所治的病证病机之间的关联关系。
1.6源自于方剂的新药创制研究方剂在治疗复杂性疾病方面具有整合调节优势和不可替代性，已经成为我国创制多靶点新药的重要源泉[13-14]。吴以岭院士根据络病学说成功创制的多个中药新药就是这一研究思路的典范。近年来，依据组分配伍理念分析临床有效方剂已经成为中药新药创制的有效途径[15]。方剂组分与其生物效应间的定量关系是这一新药创制策略的核心，其辨识结果的准确性和整体性将直接影响组分配伍优化结果。
据此，无论是方剂功效物质基础研究，还是方剂配伍理论的科学诠释，或者是源于方剂的创新中药研发都应以辨识方剂功效物质与其生物效应相关性为突破口。然而，现有的释理性研究模式大多采用简化的线性研究策略，宏观与微观割裂，与方剂研究中化学组成及机体生命系统的双重复杂性难以匹配，无法有效揭示方剂功效物质组与机体生物网络间复杂的交互作用，亟待创建和发展新的方剂学研究策略。本团队的前期探索结果[13-14，16-26]表明，将网络科学等与中医方剂学特点相结合，有望剖析方剂化学组成与机体间复杂的网状关系，诠释方剂的配伍规律和科学内涵。
2网络方剂学研究框架
笔者认为，为阐明方剂的组方原理、配伍规律及其临床使用方式，应当采用网络科学、整合生物学及大数据科学等方法对方剂功效物质、生物效应及其作用机制开展网格化、集群化、系统化的整合研究，科学发展中医方剂学，可将这一研究方略姑且简称为“网络方剂学”。网络方剂学的研究框架见图2。
图2网络方剂学研究框架示意图
Fig.2thediagramofresearchframeworkofnetworkformulaology
范骁辉等：网络方剂学：方剂现代研究的新策略
2.1网络方剂学主要研究目标探索方剂组方的功效物质组合规律，构建“理法方药”关联网络，揭示方剂功效物质组的化学组成规律;辨析方剂功效成分网络与机体生物分子调控网络间的网格关系，阐明方剂功效物质组与其生物效应相关性，诠释方剂配伍理论的科学内涵;建立方剂知识库系统，创建源自于方剂的创新中药发现及设计方法学。
2.2网络方剂学研究路径①依据“病证结合、方证对应、理法方药一致”研究思路，以辨析方剂组方的功效物质组为切入点，构建“病-证”与“方-证”及“理法方药”关联网络，阐释方剂功效物质组的化学组成规律。②采用实验数据与文献信息融合分析方式，运用网络理论、大数据分析技术、系统生物学等方法，以“整体动物实验-组学数据辨析-分子网络建模-关联实验-多源信息融合辨识”5段式研究策略，探索揭示方剂功效成分群与其生物效应相关性，诠释方剂配伍理论的科学内涵。③以“药-方-证-病”为主线，系统梳理古籍文献、实验研究及临床验案等方剂相关研究资料，再整合现代生命科学研究成果，构建方剂知识库，并建立功效物质组库，进而依据化学组成与生物效应相关性定量辨析出与临床疗效相关功效物质组，最后通过组分配伍优化得到中药复方新药。
2.3网络方剂学支撑技术除分析化学、药理学等经典学科外，网络科学、大数据科学、系统生物学及整合生物学等新兴学科的发展为开展网络方剂学研究提供了众多支撑技术。目前，已有大量的基础数据库和软件工具可用于研究网络方剂学。相关基础数据库主要包括中医药数据库、天然产物数据库、疾病、通路、蛋白相互作用（ppi）数据库等，见表1。此外，Cytoscape，mCoDe等网络可视化及分析工具可用于分析方剂网络，挖掘隐含知识及规律。
3方剂学创新研究方向
综上，网络方剂学可为阐释方剂科学内涵、研发现代中药提供全新的视角。据此，笔者建议方剂学领域的重点研究方向如下。
3.1方剂知识库构建技术研究为从海量的方剂文献及实验数据中发掘有价值信息、发现蕴藏知识和认识隐含的科学规律，极有必要开展方剂知识库构建技术研究，建立方剂知识库，为开展方剂学创新研究奠定基础。本团队以仲景方为对象，从药-方-证-病多个层次入手，初步构建了仲景方知识库[27-28]，包括药材-证候网络、药材-疾病网络和成分-疾病网络等3个不同层次的网络，以及涵盖240余首方剂和15000余个组分的仲景方方剂实体库。研究结果表明，将3层网络中成分、药材、方剂和证候、疾病这些元素有机的结合起来，可用于探索传统研究思路所无法挖掘的仲景方组方规律及其隐含的化学组成规律。
3.2病证结合网络构建技术研究开展中医证候研究，从整体上把握病因、病机及其传变规律是方剂现代研究的科学基础。现代医学已经在分子水平取得了系列进展，多种复杂性疾病的生物网络已有报道[22-23]，但病证结合研究尚不多见。若能有针对性地开展病证结合网络的构建技术研究，既体现西医疾病病理变化特点和疾病表型与生命大分子的关系，又考虑中医的证候特征，成功构建病证生物网络，有望用现代医学研究成果助力方剂学研究。
3.3方剂功效物质组整合调节机制研究阐明方剂功效物质组的整合调节机制，是方剂学的重要研究内容。常规的药理学研究大多侧重研究单一信号通路或单一病理环节，或者只关注方剂给药后引起的差异基因等组学变化，并未能从“多成分、多靶点和多途径”的角度揭示方剂功效物质组的作用机制。因此，应当开展针对性研究，建立方剂功效物质组整合调节机制研究技术体系。例如，在构建相关病证网络模型的基础上，采用基因芯片等组学技术测定方剂及其主要成分干预后模型动物的生物效应谱，从中筛选出关键靶点和通路，并结合文献和体内外实验进行验证，可阐明方剂成分-靶点-通路关系，有助于诠释其整合调节机制[20，24，29]。
3.4类方网络方剂学研究方剂中由传统名方衍化发展而成的类方，集历代名医应用之精华，尤受历代医学大家所重视。清代医家徐灵胎认为“方之治病有定，而病之变迁无定，知其一定之治，随其病之千变万化而应用不爽”，因此将类方思路应用于《伤寒论》的研究，并著有《伤寒论类方》。显然，以一组类方为对象，采用网络方剂学研究策略，构建类方与病证靶标间的网络模型，进而对网络模型中各方化学成分与作用靶点及通路的相随变化情况进行深入比较，研究类方的内在异同，有望反映类方的组方思路和配伍规律，是诠释中药方剂科学内涵的潜在突破口[26-28，30-34]。
3.5方剂肠道微生态及宏基因组学研究现代医学已经认识到，肠道菌群与宿主和外环境间存在着相互依赖相互制约的统一关系。人体全身的整体代谢实际上是其体内自身的基因组和其肠道内共生的微生物组活动的整合。因此，开展方剂肠道菌群相互作用研究，采用宏基因组测序等方法开展研究方剂肠道微生态，有助于揭示方剂化学组成与肠道微生态间的复杂关系。
3.6源自方剂的中药新药创制将巨大的祖国医药资源转化为临床医疗优势，构建源自于方剂的新药创制技术体系是方剂学的重要研究方向。若采用网络方剂学方法开展相关研究，可望发现方剂的新功能主治或创制组分中药，丰富创新中药发现及设计方法学[17]。例如，本团队在前期研究中，创建了基于定量组效关系的计算机辅助方剂配伍优化方法[35，36]。该方法通过测定不同比例组合物的药效，根据组效关系模型，优化方剂配伍配比。根据测定药效学指标的多寡，本团队在研究中相继建立了单指标和多指标优化策略。显然，其优化结果与所测药效指标直接相关。如果选取的药效指标不合理，优化结果必定不佳。为克服这一缺陷，本团队又根据中药整合调节特点，研究提出了机体平衡及失衡网络构建方法，并据此创建了基于网络平衡的中药配伍优化方法[21，26]。该方法根据药物对机体失衡网络回调程度来优化方剂配伍配比，能更完整和准确地反映方剂的功效。
4展望
继承并创新发展中医药理论，让古老而又年青的方剂学焕发更大活力，是方剂学研究人员的重大历史使命。为破解方剂功效物质群与机体生物网络间相关性辨识难题，本文提议用创新科技理念审视方剂学领域问题，研究建立网络方剂学，从而对名方进行阐述、对验方进行优化和对大方进行精制。这一研究策略集宏观整体把握与微观具体辨析于一体，不仅有助于诠释方剂科学内涵，为中药临床合理使用提供科学依据，同时也将开拓现代药物研发思路，丰富方剂学的研究内容，促进方剂关键科学问题研究进展。
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生物科学研究的基本思路篇6
1.1本科教育忽略学生实验技能、逻辑思维和创新能力的培养本科生学习模式中老师与学生基本是零交流,老师幻灯片教授已有现成的书本知识,学生接受、理解、记忆,完成考试即可。这种方式严重忽略了学生思考能力和创新力的培养,使其缺乏逻辑思维和创新思维的意识习惯。而学生在面临探索型科学研究时就似隔屋撺椽,无法胜任。
1.2本科教育学习环境简单,缺乏必需的社交经验医学生的本科学习任务相对其他专业更加繁重,课业、考试压力大,大学生实践活动较少,缺乏丰富的人际交往经验。而研究生学习环境相对复杂,需要处理好与导师、同门、厂家、其他实验室之间的关系,存在一定的利益诱惑。一旦进入研究生阶段学习,如何适应这种环境的改变就显得尤为重要。
1.3研究生生源种类多,知识背景相差大目前研究生招生来源很多,甚至还会有跨专业报考的现象,所以知识背景相差很大。比如现代的医学科学研究常常接触到分子水平的实验,本科为临床医学或护理学的医学研究生比较缺乏。即使本科阶段有一些相关基础课,由于没有认识到重要性,知识也比较薄弱;而本科为生物技术的研究生比其他专业的学生掌握更多的分子生物学背景知识。研究生阶段的教学是以自学为主,在参差不齐的背景下,如何让医学研究生迅速学习和掌握良好的科研技能,是一个非常重要的问题。
2医学研究生科研技能培养的模式探讨
2.1加强本专业相关理论知识的积累并进行科研尝试为弥补本科生理论基础薄弱的情况,研究生一年级主要是进行理论学习以满足将来的科研要求,如实验动物学提供动物实验的基础知识,科学研究严谨的设计和分析需要统计学。但研究生导师的研究方向很多,对学生的要求也不一样,已有的学校研究生课程无法满足每个方向的不同要求。为此,重点学习相关专业的背景知识尤为重要。如对于生殖医学研究方向的研究生,就需要加强生殖医学和生殖生物学的基础知识,与其他方向的研究生要求略有不同。为了让研究生学习生殖相关基础知识,学校最近专门开设了生殖生物学选修课程,供生殖医学研究方向的研究生选修。现在的医学研究已经深入细胞和分子水平,需要用到多种大型仪器。仪器分析课程可以帮助研究生了解常见大型仪器的原理,如用于断层扫描的激光共聚焦、细胞检测和分选用的流式细胞仪、超高分辨率的电子显微镜等。通过这些理论课程的学习,研究生可以掌握常见大型仪器的基本原理,有助于将来课题的实验设计。以上的努力仍然不能为每个研究方向的研究生开展课题研究提供足够的理论知识。所以在已有的理论课程的基础上,通过组织相关研究方向的研究生深入学习专业相关的专着就很有意义。如本实验室从事发生研究的研究生,就组织学习发生相关的英文专着,如HistologicalandHistopathologicale-valuationofthetestis和andrology-maleReproductiveHealthandDysfunction。研究生自学后以讲座的形式,给其他同学介绍各个章节的内容。通过这种途径,在学到专业知识的同时,提高了自学能力和英文专着阅读能力,锻炼了总结、陈述、演示以及制作讲解报告的能力,有助于开题报告和毕业答辩的顺利完成。
2.2培养良好的实验技能分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学,与其他学科广泛交叉渗透,是当前生命科学中迅速发展的前沿学科。医学分子生物学是实验性极强的学科,其实验技术和方法已普遍应用到各个学科的研究中。除了分子生物学技术,其他如细胞生物学等技术也在科研中广泛使用,这些实验技能的培养对于其课题开展均具有重要的意义。目前研究生数量多,教育资源有限,即使有实验课程安排也无法实现让每个研究生动手操作。所以研究生实验技能的培养不能仅靠学校的研究生课程;再者医学研究生一般来自于医学专业如临床医学或者护理学等,本科教育没有经过分子生物学理论和实践培训,所以研究生进入实验室后,还需要进一步培训。为此,本实验室在培养模式上进行了一些尝试。组织由多位教师、技术员和高年级博士组成的培训团队,以专题培训的方式对实验室基本科研技能进行短期培训,包括Rt-pCR、苏木素伊红染色、免疫荧光、westernblot、流式细胞术、显微镜操作、文献检索等多种常规实验方法和技术,目的是让刚进入实验室的研究生迅速掌握常用分子生物学和细胞生物学技术以及常规实验仪器和设备的使用。实验技能培训分为三个部分,首先介绍实
验的基础理论,然后演示实验操作,最后由学生独立完成实验,完成的实验结果由老师统一评价。只有能独立地完成每个实验,才算顺利通过培训。我们深知理论是为了指导实践,所以理论与实践齐头并进的模式能取得更好的效果。在基本理论知识学习的过程中,同时进行实践操作,引导学生发现问题并探索思考,形成边动手边思考、理论指导实践的学习模式。本实验室通过这样统一的理论和实践相结合的培训,帮助研究生在短时间内系统而迅速地掌握常用的基础实验理论和技术,为后续课题开展奠定了坚实的基础,取得了很好的效果。2.3严格实验室规范管理实验室是高校研究生科研实验技能培养的主要场所,其建设和管理水平直接影响研究生科研实验技能的水平。比如一个实验室通常有多个研究生,每个研究生在课题开展中一般会使用多种仪器设备。有的仪器设备比较贵重,操作不当可以导致仪器损坏,甚至威胁人身安全。如高速离心机使用时,转子不盖盖子,高速旋转时,转子可以飞出离心机,导致财产或人身损伤。所以如何能保证仪器的正常使用和得到高质量的研究数据,有序的管理就显得非常重要。以本实验室为例,实验过程中会有常见仪器,如pH计、天平等;有贵重仪器,如高速离心机、荧光显微镜、定量pCR仪等;还有一些大型的仪器,如电子显微镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜等。本实验室采用如下管理方式:对于实验室常见仪器,研究生通过培训过后可以自由使用。而大型仪器一般都有分析测试中心集中管理,如电子显微镜、流式细胞仪等设备有工作人员操作,学生只需理解原理,按照要求准备样本和学会分析数据。但有的大型仪器如激光共聚焦,学生可以通过专门的操作培训,自己独立操作。高速离心机、荧光显微镜等设备一般都有专人管理。在学生进入实验室统一培训时,会涵盖这些设备的使用。如此,既使得实验室仪器得到正常使用,又营造了严谨、有序和安全的实验室环境,为进行科学研究提供了必要保证。
生物科学研究的基本思路篇7
关键词：指导阅读课本结合物理学史加强实验巧妙设计习题
在中学物理教学中，科学方法教育的内容有：一是物理学的研究方法的教育；二是物理学习方法的教育。在物理教学中，教师在完成传授知识的同时，有意识、有目的的进行科学方法教育和指导，有利于促进学生智能的发展，培养科学的态度，使学生在学习中不仅掌握了物理知识本身，而且掌握了研究和学习物理的方法，以及探索物理的精神。
一、指导阅读课本，培养自学科学方法
在教学中充分利用教科书，指导学生读书的方法，是培养学生自学能力的有效途径。一方面通过读书掌握物理的科学语言；二是通过反复读书，使掌握的知识更加全面、系统、准确；三是通过读书提高自学能力，在学习上变被动为主动，充分发挥学习的主动性和积极性。那么，怎样正确指导读书呢？
（1）基本概念、基本定律要着重读，对其中的重点字母要深入体会、准确理解。因为这些字句或揭露了事物的本质；或指出了事物变更的范围和条件；或反映两个事物的区别与联系。教学时，必须指导学生把这些重点字句“抠”出来搞清楚、弄明白。如功率的概念中把“时间”限制为“完成这些功所用的时间”，而不能简单说成“功率等于功跟时间的比值”。又如楞次定律：“感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，“阻碍”的含义不是“阻止”，它是指：原来磁场增强时，感应电流磁场与原磁场反向；原来磁场减弱时，感应电流磁场与原磁场同向。在教材中“这段”、“该点”、“某时”、“某刻”、“任意”、“总是”等字眼很多，切不可轻视。要养成“抠”字眼的习惯，正确理解概念和规律的物理意义、适用条件。
（2）指导学生识图、读图、画图。物理学上的图形很多，如速度图线、振动图线、波动图线、交流电的图线、气体状态变化图线、电力线、磁感线、电路图、受力图等，是用来描述量与量之间关系或变化规律的，是最简单的物理语言。学会识图、读图、画图是一种基本功，决不能忽视。通过对图形的理解，可以提高空间想象力，增强物理综合能力。
二、物理教学中，渗透科学方法
科学方法教育既需要潜移默化的熏陶，也需要有目的的训练。脱离物理知识对中学生大讲科学方法，则犹如建设空中楼阁；埋头讲物理知识而不注意方法教育，则犹如给学生一堆砖瓦。因此，科学方法教育应渗透在物理知识教学之中，只有根植于物理知识沃土之中的科学方法教育，才会结出丰硕的智慧之果。在物理知识的教学中，处处蕴涵着科学方法。物理概念、物理规律的建立常常运用观察和实验、比较和分类、分析和综合、数学和推理、理想化等科学方法。如在概念教学中，将电势能和重力势能类比，学生很容易接受；在洛仑兹力教学中，由安培力演绎出洛仑兹力。在牛顿第二定律、玻—玛定律、楞次定律等规律的教学中，常采用观察和实验、数学推理的方法来研究。如“电磁感应”的教学就是对学生进行科学方法训练的好例子，可将教学过程组织为较完整地体现科学研究一般方法的过程，使学生受到科学方法的训练。具体做法如下表所示：
（1）初步的观察实验。观察闭合电路的部分导体做切割磁力线的运动。回路中产生电流的现象。（2）提出猜想，介绍法拉第电磁感应实验，分析、猜想变化的磁场才能产生感应电流。（3）再次实验验证。按教材完成实验。（4）总结规律。再次分析上述各个实验，得出产生感应电流的条件。
这样，在传授知识的同时，使学生感受科学方法在建立概念、发现规律中的作用，激发学生自觉的学习和运用科学方法解决实际问题的积极性。
三、结合物理学史，体会科学方法
物理教学改革的目的之一，是把科研人员应具有的素质和能力早一些对学生进行培养和训练，使教和学的思路去尽量接近科学家认识的思路。这就要求我们将物理教学和物理学史结合，当然教学过程不同于科学研究过程，但在必要时，结合重要的物理史料用模拟科学认识过程的方法进行物理教学，这也是物理教学实质性改革的途径和方向，是实现上述教学目的，培养创造型人才的一个有效途径。模拟科学认识过程的方法，就是让学生遵循前人科学发现和发明的思路来学习，学会科学研究的方法。这就要求我们将物理学史溶于物理教学之中，将科学方法教育溶于物理学史教学之中。具体地讲就是善于把学生推到若干年前，让他们从当时的科学背景出发去重温科学家们在什么问题上、什么环节中、什么情况下、用什么方法和思路做出了科学发明和发现，从而把这些关键的步骤联系起来。
四、加强物理实验，体验科学方法
观察与实验是物理学研究的基本方法，物理学的所有规律都是通过实验建立起来的，也是学生学好物理知识的基本方法。在教学中，应培养学生六个方面的实验技能：一是掌握基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数；二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法；三是会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论；四是了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析；五是会写一般的实验报告；六是养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。实践表明：只要我们能从众多的实验中总结出共同的规律，引导学生观察时注意目标明确，层次分明，就可让学生掌握某种仪器的使用方法，而且使学生学会如何观察，提高观察能力。因此，在物理教学法中要重视培养学生的观察实验能力，教给学生观察与实验的方法。
五、巧妙设计习题，训练科学方法
生物科学研究的基本思路篇8
一、实验专题复习的时间安排
由于实验能力是一种综合能力,不仅仅是有关实验的一些基本操作,而且还涉及教材各个章节的许多基础知识,只有在完成了第一阶段复习即基础知识复习的基础上,才有可能复习好实验。因此在第一轮复习之后,把实验内容列为最重要的一个专题加以系统复习是较合理的安排。
二、实验专题复习的主要内容
由于实验内容的考查,突出的是能力的考查,所以现在的高考实验题不再是那类靠死记硬背教材实验就能回答的,从近几，！年理科综合生物高考试题来看,试题均不再是直接取材于教材上的某个实验,而是取材于教材之外,借助实验方法创设新情境,注重考查学生对实验的分析、设计能力,这明显反映出命题者的意图,即避免死记硬背,引导灵活运用和创新能力的提高。
例题1为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度,某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组,用蒸馏水处理作为对照组进行实验,结果发现三组扦插枝条生根无差异。回答下列问题:
(1)参考该同学的实验,在下一步实验中你应该如何改进,才能达到本实验的目的?请说明理论依据。
(2)在进行扦插枝条生根实验时,一般需要剪去扦插枝条上的一部分叶片,其主要目的是为了减少________,同时还应使扦插环境保持较高的________,避免扦插枝条干枯。
本题考查的知识点是“植物生长素作用”及实验“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”,精彩的部分是第(1)小题,考查学生的实验与探究能力和创新精神,考查的角度是“能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订,对探究过程进行反思和评价”。
近年来,虽然高考命题不再直接取材于教材实验,教师是否就应淡化教材实验的复习或干脆放弃复习教材实验呢?答案是否定的。因为教材是基础,高考命题虽然取材于教材之外,但所考查的基本实验方法、实验技术及实验思想,还是源于教材所蕴含的相关精神。因此,有关实验专题的复习,建议分为两大部分内容:第一部分是有关教材实验的复习,第二部分是有关实验设计的复习,其中实验设计是复习的中心内容。
三、教材实验的复习
(一)注重经典实验的剖析,建立科学实验的思维方法
基于近年来的高考实验题几乎是来自书中的经典实验,只是加以适当改造。因此,复习时应注重对书中经典实验的剖析,引导学生像科学家那样思考,学习科学家的科学思想、科学方法、科学精神、科学态度,提高复习质量。
例如,孟德尔的基因分离定律研究
设计思路:
科学研究方法:
①实验材料选择适当。
②操作技术:纯系亲本的杂交技术。
③实验方法由简单到复杂。先研究1对相对性状的遗传规律,再研究多对相对性状的遗传规律。
④从定性观察到定量研究,将实验结果建立在量化基础上,增强其科学性。
观察子代性状分离现象,并用定量研究方法统计每一种子代数目,找出内在联系,提出理论解释其结果。
⑤进一步设计测交实验验证其理论的正确性。
科学态度、精神:
①实事求是的科学态度,按生物本来面目认识生物。
②严谨的科学态度,仔细的采集、收集、检查数以万计的豌豆植株和种子,从7对相对性状连续各代的表现中观察对比设计分析,寻找规律。
③持之以恒的科学精神,连续8年的豌豆杂交实验足以证明这一点。
科学启示:
①一名成功的科学家必须具备综合利用各学科研究成果的能力。
②科学发现的艰难、科学研究方法的重要。
此外,生长素发展系列实验;甲状腺激素研究实验;噬菌体侵染实验;光合作用的发现、条件、原料、产物研究等实验,都可以根据以上方法分析其科学研究思想,真正掌握其中的科学思维方法,达到解决实际问题的目的。
(二)掌握每个实验中最基本的实验方法和技术
以复习“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。首先要引导学生分析实验的设计思路:本实验的目的是什么?围绕此目的设计实验时应考虑哪些问题?应该取什么样的材料才能完成这个实验?完成此实验要对实验材料进行怎样的处理才能把色素提取出来?提取出来后再用什么样的方法才能把各种色素加以分离?其次要引导学生从该实验中提取出一些基本的实验方法和技术:如研磨,过滤技术,纸层析技术等,这些基本的实验方法和技术是进行实验设计中经常用到的,一定要掌握其操作要领,如凡是需要从细胞中提取某些物质时,就应考虑是否要用到研磨和过滤,凡是需要分离溶解在溶液中的某些物质时则应考虑是否要用到纸层析技术。通过这样的分析,不但使学生领会了一些基本的实验思想,学会了设计此类实验的方法,而且掌握了一些基本的实验方法和技术。
此外,学生应掌握的常用的实验方法和技术还有:光学显微镜的使用;临时装片、切片和涂片的制作;解离技术;恒温技术;植物叶片生成淀粉的鉴定;根尖培养;幼小动物的饲养;植物必需矿质元素的鉴定;同位素示踪技术等。
四、实验设计的复习
对实验设计知识的复结,可进一步提高学生的实验设计能力,这是实验专题复习的中心内容。该部分的复习内容一般有以下三个方面。
(一)实验设计的原则
1.科学性原则
实验设计的科学性,是指在设计实验时必须有充分的科学根据。是指实验目的要科学,实验原理要正确,实验材料和实验手段的选择要恰当,实验操作程序要规范,整个设计思路和实验方法不能偏离生物学基本知识、基本原理。即:实验的原理要科学,实验材料的选择要科学,实验的方法步骤要科学,实验的结果、结论要科学。
2.对照性原则
为了更科学、更有说服力地论证提出的假设,生物学实验常常设置对照实验。通过设置对照实验,可以消除无关变量对实验结果的影响。在实验设计时,首先根据实验原理、实验目的提出一个命题,作为实验组(指接受实验变量处理的对象组),然后提出一个与之对立的假设,作为对照组(指不接受实验变量处理的对象组)。
3.单一变量原则
单一变量原则是设计实验的一个重要原则,它包括两层意思:一是确保“单一变量”的实验观测,即不论有一个或几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;二是确保“单一变量”的操作规范,确保实验设计只有一个变量(实验中由实验者所操纵的因素或条件),在实验设计中要尽可能避免无关变量(实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件)及额外变量(实验中由无关变量引起的变化和结果)的干扰。
4.重复性原则
重复是保证实验结果可靠性的重要措施。由于实验对象的个体差异等原因,一次实验结果往往不够真实可靠,需要多次重复实验方能获得可靠的结果。在实验设计中也必须注意实验的可重复性,任何实验都必须要有足够的实验次数,才能判断结果的可靠性。
5.随机性原则
随机是指实验样本的抽取是在实验对象的总体中随机抽取的,它们的机会是均等的。如果在同一实验中存在许多个因素,则各因素作用顺序的机会也是均等的。随机抽取的样本能够代表总体,减少抽样误差,从而使实验因素产生的效应更加客观,便于得出正确的实验结论。例如用等量的黑白棋子代表一对同源染色体上的一对等位基因,随机抽取,一是不能有人为因素,二是每次抽取后要将棋子放回并充分混合,使每次抽取到两种颜色棋子的机遇相等。
(二)实验常用的器材和药品的使用
一般实验设计类题目会提供所需的器材和药品。因此,如果能熟悉这些常用器材和药品的用途和使用方法,往往能从中发现实验设计的思路和方法,甚至具体的实验步骤。
1.化学物质的检测方法
(三)实验设计的方法和步骤
1.认真审题
通过审题,明确要求,即弄清是设计实验方案、完成实验步骤,还是分析实验结果。
2.明确实验目的
无论是进行实验分析还是设计,明确实验目的都是非常重要的,实验目的是进行实验设计的中心问题,有关实验的其他方面如实验原理、器材、药品、方法、步骤等都是围绕实验目的这个中心来进行设置的,实验目的一般都会在题目中给出、但审题时一定要非常认真地正确领会,明确实验到底要解决什么问题,要用到生物学上的哪些原理。
3.确定实验的设计思路
在写出具体的实验步骤之前,必须先形成一个大致的实验设计思路。此思路的形成主要根据实验目的、原理、器材、药品和题目中给出的一切提示信息,特别是要善于挖掘题目中的一些隐含的提示信息,因为命题者为了降低难度或尽量保持答案的一致性,往往会对实验的设计给出某些提示或引导,这些提示作为非常重要的线索往往会成为解题的关键。
4.写出具有可操作性的实验步骤
根据已形成的设计思路写出详细的操作步骤,对这些操作步骤的要求是必须具体,并体现出有关实验设计的基本原则,文字叙述要求简明、准确、要点清晰。对于题目中给出的器材和药品一般要求充分利用,但也不排除有些题目要求选择使用。除非题目允许,否则不能随意添加实验器材和药品。
5.记录实验现象和数据
客观如实记录实验现象和数据。记录要实事求是,尊重科学事实,做到及时、真实、准确、完整,防止漏记和随意涂改。
6.分析现象得出结论
对记录的实验现象和数据进行整理分析,并用文字、表格、图形等作出简明的总结,提出符合生物科学原理的推论。
(四)例题精析、精练
生物科学研究的基本思路篇9
一、教学目标的确立依据
（一）课程标准要求及解读
对于生物膜的结构，山东省2017级生物学科教学指导意见中的要求为“概述生物膜的结构”。概述为理解水平，即不仅要说出流动镶嵌模型的基本内容，还应该建立生物膜结构和功能之间的联系。2017版《普通高中生物学课程标准》中与这一部分有关的学业要求有：“从结构和功能相适应这一视角，解释细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础；建构并使用细胞模型，阐明细胞各部分结构通过分工与合作，形成相互协调的统一整体。”本节课是在学习了细胞膜功能和生物膜系统功能的基础上进行的，所以可以很好地使学生形成结构和功能相适应的观点，从而提高生命观念这一核心素养，所以这是本节课的一个重要目标。本节课将以生物膜结构的探究历程为主线，构建生物膜的流动镶嵌模型，从而使学生对细胞结构有一个更清晰的认识，进而能阐明其功能，所以引导学生回顾生物膜结构的探究历程进而总结出流动镶嵌模型的主要内容是本节课重要的学习目标。另外课标要求注重生物科学史和科学本质的学习，而本节课恰恰是以生物膜结构的探究历程为主线，可以让学生沿着科学家探索的道路，理解科学的本质和科学研究的思路、方法，让学生认识到“科学知识可能随着研究的深入而改变”“科学工作依赖观察和推论”“科学工作采用基于实证的范式”。
（二）教材与教学内容分析
1、内容分析
“生物膜的结构”为人教版高中生物学教材《分子与细胞》第4章第2节《生物膜的流动镶嵌模型》的内容，是上一章中“细胞膜——系统的边界”内容的延伸，与第4章第1节“物质跨膜运输的实例”和第3节“物质跨膜运输的方式”联系紧密，起到承上启下的作用。教学内容主要包括两部分：科学家对生物膜结构的探究历程；生物膜流动镶嵌模型的基本内容。在此基础上建立细胞膜结构和功能的联系，使学生认同结构与功能相适应的观点。对于生物膜结构的探索历程，教材中选取的资料简明扼要，所以在教学中以教材提供的资料为主，补充了冷冻断裂技术，以便学生认识蛋白质在膜中的分布情况和技术对于科学发展的推动作用；对于荧光标记人-鼠细胞融合的实验，不是直接给出，而是先让学生设计实验，以此培养学生科学探究的核心素养。
2、重难点分析
教学重点：生物膜结构的探究历程；生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
教学难点：探究蛋白质分子是否能够运动的实验设计；建立细胞膜结构和功能的联系。
（三）学情分析
学生己经学习了细胞膜的成分和功能，认同了细胞膜作为系统边界对于细胞生命活动的重要意义，但对细胞膜的结构完全不了解，所以应该从膜的功能引入本节课的学习，最终让学生认同结构和功能是相适应的这一基本的生物学观点。高一学生对于科学研究的一般方法和科学的本质等缺乏深入认识，科学探究能力需要逐步培养，所以本节课应该通过分析生物膜结构的探究历程和实验设计，提高学生对科学研究方法和科学本质的认识，提高学生的科学探究能力。
二、教学目标
1.通过资料分析，回顾生物膜的探究历程，理解科学的本质和科学研究的思路、方法，通过血型的介绍增强社会责任感。（科学思维、科学探究、社会责任）
2.说出流动镶嵌模型的主要内容。（生命观念）
3.建立细胞膜结构和功能的联系，认同结构和功能相适应的观点。（科学思维、生命观念）
三、评价设计
目标1、通过目标检测题1学生对相关问题的回答进行评价进行评价
目标2、通过目标检测题2进行评价
目标3、通过学生对相关问题的回答进行评价
生物科学研究的基本思路篇10
摘要：本文就《义务教育物理课程标准》修订的指导思想和整体思路、修订的核心要点等进行扼要介绍，以使一线教师更好地解读《标准》。
关键词：义务教育；物理；课程标准；修订
中图分类号：G633.7 文献标识码：a 文章编号：1003-6148(2012)3(S)-0001-4
随着基础教育课程改革的深入，修订后的《义务教育物理课程标准》(以下简称《标准》)正式颁布了。为了让一线教师更好地解读《标准》，下面就本次修订的指导思想和整体思路、修订的核心要点等进行扼要介绍，具体内容详见义务教育物理课程标准修订组(以下简称修订组)完成的《义务教育物理课程标准解读》。
1 指导思想和整体思路
本次修订的主要指导思想是坚持基础教育课程改革的大方向，注重学生科学素养的提升，关注学生应对未来社会的挑战，突出课程的基础性、时代性及实践性等，注重增强义务教育物理课程标准的指导性、规范性、操作性与可评价性等。
在本次修订中，主要参考的修订依据有：家有关课程改革的方针、政策，尤其是《家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》对课程改革提出的要求；问卷调查、深入访谈及会议研讨得到的各类调研结果；基础教育物理(科学)课程的际比较结果；时展对中学物理课程提出的要求等等。在这些修订依据中，修订组非常关注的是课改实验区一线教师的调研回馈结果。
经过广泛交流、讨论，修订组确定了修订《义务教育物理课标(实验稿)》(以下简称《课标(实验稿)》的整体思路，即：坚持基础教育课程改革的指导思想，坚持《课标(实验稿)》确定的义务教育物理课程的基本理念、课程培养目标，保持《课标(实验稿)》原有的整体框架结构和核心内容不变，在此基础上，进一步规范《课标(实验稿)》中与“科学内容”相关的行为动词，适当增加案例，调整“实施建议”，仔细推敲文字表述等。
《课标(实验稿)》的五部分内容：“前言”、“课程目标”、“内容标准”、“实施建议”及“附录”，其具体的修改原则如下：
对于“前言”，根据对所有学科统一的修改要求，调整表述；对于“课程目标”，保持原结构不变，调整表述；对于“内容标准”，保持原结构不变，微调“科学探究”，修订“科学内容”；对于“实施建议”，保持原结构不变，侧重修改“教学建议”和“评价建议”：对于“附录”，梳理出学生必做实验，增加案例及评析，规范行为动词。
2微调“课程内容”。落实课程理念及课程目标
本次修订注重巩固和强化新一轮课程改革的理念，继续强调对学生科学素养的培养，突出课程的基础性、时代性及实践性，注重对学生科学发展观和正确价值观的培养。为此，在对《课标(实验稿)》修订的过程中保持总体结构、课程基本理念、课程目标、课程设计思路等基本不变，侧重对部分内容的完善性调整。
如，在“课程性质”中，分别从物理学功能、物理课程功能、物理课程特点等方面进一步明确了初中物理的课程性质。在“课程基本理念”中，为了体现义务教育物理课程的功能，突出义务教育物理课程的定位，将原“课程基本理念”中的“注重学生发展，改变学科本位”调整为“面向全体学生，提高学生科学素养”，将“构建新的评价体系”调整为“注重评价改革导向，促进学生不断发展”。另外，将原来的“课程标准设计”改为“课程设计思路”。在“课程目标”的修改中，对总目标，从知识、能力、情感、科学・技术・社会等方面进行了梳理与微调；对“知识与技能”分目标，将行为动词“初步认识”统一为“认识”，其它仅做文字推敲；对“过程与方法”分目标。分别从观察能力、提问能力、信息收集能力、分析概括能力、交流能力、自学能力等方面进行了重新梳理；对“情感・态度・价值观”分目标，进行了适当整合，并做了文字推敲。
《课标(实验稿)》中的“内容标准”(在本次修订过程中，各学科统一规定将“内容标准”换名为“课程内容”)是本次修订的重点之一。在修订中注重落实多维课程目标，力求将“知识与技能”、“过程与方法”和“情感・态度・价值观”三方面的要求进一步融人“课程内容”中。
将“科学探究”放进“课程内容”中，并对学生的科学探究能力提出了具体要求，适当推敲了“科学探究”内容中的文字表述，微调了“科学探究能力的基本要求”的部分条目。为了进一步落实能力目标，使其更具可操作性及指导性，修订时删去了《课标(实验稿)》中类型相近的案例，另外补充了两个案例。修订后的案例具有比较合理的内容结构：既有课内探究，也有课外探究；既强调了整体探究过程，也注重了对某些探究要素的侧重；既有按教材设计的探究内容。也有自选课题的探究内容。探究案例的选择和设计，充分考虑了教师对科学探究案例类型的需求。另外，在每一个案例后，增写了一段“评析”，旨在分析本案例的特点以及所要实现的具体目标等。根据教育部对课程标准文本的统一要求，科学探究案例放进了附录。
在《课标(实验稿)》中“科学内容”含3个一级主题、14个二级主题，每个二级主题下又有若干三级主题。这次保留了原课标中的一级、二级主题，主要针对三级主题内容进行了修改，具体修改有如下几个方面。
2.1规范行为动词，增加可评价性
为便于理解和评价，本次修订进一步规范了行为动词。如，将原有的“初步认识”调整为“认识”，将“大致了解”调整为“了解”，整合了行为动词的种类，使认知水平相对更清晰。如，将原条目“理解奥姆定律。并能进行简单计算”规范为“理解奥姆定律”，因为“理解”中已有计算之意。再如，原条目“探究通电螺线管外部磁场的方向”规范为“探究并了解通电螺线管外部磁场的方向”。因为对该条目不仅要求探究的过程而且要求了解探究的结果。
2.2细化条目，明确要求，便于操作
鉴于《标准(实验稿)》中有些内容条目比较原则化，要求比较宽泛，不便评价，本次修订对这些条目做了进一步的细化，这有利于教学，也便于评价。如，原条目“探究并了解光的反射和折射的规律”细化为“探究并了解光的反射定律、探究并了解光的折射现象及其特点”。这不仅增加了可评价性。而且明确对光的反射与光的折射的不同要求，避免了盲目地人为拔高。再如，原条目“会测量温度”修订为“会用常见温度计测量温度”，对应要求更加明确，并适当降低了难度。
2.3适当删减知识内容，促进学生全面发展
为有利于促进学生全面发展，使其科学素养综合提升，本次修订适当删减、整合了一些内容，适当降低了要求。如，将原条目“比较色光混合与颜料混和的不同现象”中的“颜料混合”删去，因其与物理关联不强；将原来与半导体、超导体、纳米材料等有关的3个条目，通过“新材料”整合为1个条目，而原来的具体内容则作为例子列入，这既降低了难度，又为教材编写和教师教学留下了发挥的空间。
2.4适当增加内容，重视落实三维课程目标
因学生学习需要，也为促进学生全面发展，本次修订适当增加了个别知识内容。如，增加了“观察摩擦起电现象，探究并了解同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引”。此内容与生产、生活联系密切，且对学生的后续学习有一定影响，故增加了此条目。为加强培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，关注未来劳动者的整体素质提升，本次修订适当增加了与生产、生活联系的条目。如，增加了“用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象”，“运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象”，“了解电磁感应在生产、生活中的应用”等条目。为促进物理实验教学的发展，加强对学生实验能力的培养，本次修订适当增加了对物理实验的要求。如。增加“会测量固体和液体的密度”、“观察摩擦起电现象”等等。另外，本次修订还从三级主题中选定了20个实验条目，将其放在附录中作为学生必做实验。在选定这些实验时，不仅注重了内容结构的合理，而且注重了能力结构的协调，关注了探究性实验的纳入。鼓励有条件的学校不仅让学生完成列出的必做实验，而且应充分利用已有的实验器材，努力开发适合本校情况的实验课程资源，尽可能多地让学生动手做实验。
3主要问题的处理说明
本世纪初启动的基础教育课程改革自2001年走进课改实验区后，已在全国各地实践多年，相关实践者已积累了多年的课改经验。而这些经验对课改的深入发展将发挥有利的作用。为此，教育部曾委托专项课题组在2003、2007年对《课标(实验稿)》中的“课程性质”、“课程基本理念”、“课程设计思路”、“课程目标”、“科学探究”、“科学内容”及“实施建议”等进行了大范围的调查研究。相对2003年而言，2007年问卷调查的范围更大，人数更多，实验时间更长；问卷设计中的问题更深入，更有针对性；调查与被调查者更能理性反思，更富经验。
2010年末，教育部课程中心再次广泛征求了对《课标(实验稿)》修订的意见。这些意见来自部分省、市、大学课程中心、出版社及个人等。根据调研意见，修订组再次认真整理、讨论了一些主要问题。并对修订稿再次进行了调整。
下面列出调查得出的主要结论，以及针对一些主要问题的处理说明。
3.1对“课程基本理念”和“课程目标”中主要问题的处理说明
从对《课标(实验稿)》的“课程基本理念”和“课程目标”调查数据看，有87.9％的教师非常认同或比较认同“课程基本理念”，有92.6％的教师认为“知识与技能”维度的课程目标好或较好；有88.7％的教师认为“过程与方法”维度的课程目标好或较好；有83.8％认为“情感・态度・价值观”维度的课程目标好或较好。因此，从统计结果看，教师是认同“课程基本理念”和“课程目标”的，同时也有一些修改建议，如建议“基本理念和设计思路适当细化”、“课程基本理念应从正面引导的角度描述。不要用‘改变’、‘改革’等字眼”，建议增加与“情感・态度・价值观”有关的具体案例等等。从国际比较研究结果看，《课标(实验稿)》提出的“课程基本理念”、“课程目标”等是符合国际基础教育物理课程发展趋势的。
修订组修改这部分内容时，侧重于文字调整，字句推敲。对于希望进一步细化的建议，修订组认为关于“课程基本理念”、“课程目标”的解释及案例等内容最好放进关于《物理课程标准》解读的文本中。
3.2 对“科学探究”中主要问题的处理说明
对于《课标(实验稿)》提出的“科学探究能力的基本要求”，11.2％的教师认为太高，50.2％的教师认为较高，37.8％的教师认为合适；对于“科学探究能力的基本要求的语言描述”，17.5％的教师认为很清楚，54.6％的教师认为较清楚，23.7％的教师认为一般；对于“科学探究实例”，21.9％的教师认为很好，52.9％的教师认为较好，24.4％的教师认为一般。由此可见，一线教师基本认可《课标(实验稿)》中提出的“科学探究能力的基本要求”。认可相关的语言描述和相关的实例等。但从数据中也可以看出，还有一定比例的教师认为“科学探究能力的基本要求”偏高了。另外，也有一些具体的修改建议，如建议“给出更多的选题范围，避免教师盲目探究”、“案例的数量要增加一些”、“探究内容是否可减少一些，要求是否可降低一些”等等。
修订组在修改这部分内容时，适当增加了不同类型的探究案例。并增加了对案例的剖析。对“科学探究能力的基本要求”也做了适当的调整，使其更有逻辑，要求更清晰，但是对“科学探究能力的基本要求”的内涵基本保持不变。培养学生的科学探究能力是提高学生科学素养的重要组成部分，这也是国际基础教育领域自然科学课程发展的一大趋势。另外，小学科学已对科学探究能力做出了相当的要求，比较可知，《课标(实验稿)》中的这部分要求就不高了。
3.3对“科学内容”中主要问题的处理说明
分析问卷调查的结果发现，当问及教师对“科学内容”的整体感觉时，51.5％的教师认为有难度，45.4％的教师认为难度适中。但是，当问及每个一级主题下的内容难度时，对于“物质”这部分内容，68.6％的教师认为适中，27.0％的教师认为偏难：对于“运动和相互作用”，64.3％的教师认为适中，28.0％的教师认为偏难；对于“能量”，64.8％的教师认为适中，28，1％的教师认为偏难。当问及具体知识点时，要求增加知识点的教师相当多，而且对大量内容希望要求到理解(含计算)水平。
为此，修订组组织一线教师专门召开了研讨会，深入研讨“科学内容”的难度问题。后来大家达成一致意见，认为对“科学内容”难度认识的不统一，主要是由于思考的对象发生了变化。如当问及对“科学内容”的整体感受时，大家思考的对象不仅有课程标准，还会考虑到所用教科书、教辅及考试等；当按一级主题问及“科学内容”难度时，大家更多思考的是课程标准；当问及具体内容条目的增减时，大家会考虑到学生的发展、学科的结构以及中考等。通过充分调研及讨论交流，修订组在总体上保持了《课标(实验稿)》原有的难度，同时对少量条目适当降低了要求。
3.4对“实施建议”中主要问题的处理说明